高歌猛进的中国集成电路产业是否过热了？

2017年3月15日,在SEMICON CHINA 2017的产业与技术投资论坛上,清华大学微电子学研究所所长魏少军教授发布了以《中国集成电路过热了吗?》为主题的精彩演讲。魏教授针对近年来中国大力投入集成电路建设,众多设计公司和晶圆厂、封测厂拔地而起,从而引发业界广泛讨论的情况进行了深入的剖析与讲解。下面就是此次演讲的主要内容:

一、高歌猛进:中国集成电路产业发展状况

据魏少军教授介绍,2016年中国集成电路产业继续高速增长的势头,从中国半导体行业协议的2017年最新统计, 2016年中国集成电路产业销售额高达4335.5亿元,比上年增长20.1%。

而从各大产业链上看,2016年中国集成电路产业各环节再次实现快速增长,各个环节销售额第一次均超过1000亿元。产业结构上,芯片设计业与芯片制造业所占比重呈逐渐上升的趋势。芯片制造业继续保持高速增长态势,增速位列三业最高。 设计业总规模第一次超过封装测试业,位列第一。据中半协数据,2015-2016年,中国集成电路芯片设计业年增长率24.1%,封装测试业年增长率13.03%,芯片制造业年增长率25.1%。

二、长期矛盾:需求持续旺盛,供给长期不足

魏教授表示,中国电子产业占全球的比重持续增加。作为制造大国,中国电子工业生产量,相对全球电子工业产量的占比,持续增长:以手机制造为例,从2009年的47%增至2014年的84% (数据来源:IBS,2015年6月)。

从全球市场分布格局来看,亚太地区是全球电子工业产品最大的消费市场。2015年,全球电子工业产品销售总额为3352亿美元,亚太地区的全球市场份额为60%, 其中,中国占比25.4%,那就是大约835亿美元的巨大市场。

三、客观存在:供给侧结构分析

但我们需要注意的是, 产业结构与需求之间失配,核心集成电路的国产芯片占有率低。例如计算机系统中的MPU、通用电子系统中的FPGA/EPLD和DSP、通信装备中的Embedded MPU和DSP、存储设备中的DRAM和Nand Flash、显示及视频系统中的Display Driver,国产芯片占有率都是零。

这就指出了一个严峻的问题,我国所需核心芯片主要依赖进口。半导体产业关系国家经济和安全命脉,中国半导体从业者身肩重责,必须为核心芯片国产化不断努力。

资源错配造成了“两头在外”的困局。 尽管芯片制造业快速发展,但主要为海外客户加工;尽管芯片设计业高速增长,但主要使用海外资源;芯片封测业平稳增长,但主要为海外客户服务;中国电子工业生产规模可观,但主要为全球客户服务。

制造能力与设计能力失配。 国内制造大厂近年来在不断进步,高速发展,但是距离全球最领先的晶圆代工厂的先进工艺制程水平,还有一段距离。

另外,值得一提的是, 我国的制造产能严重不足 。现在中国的实际产能(高估)约为每月20万片, 产能缺口达到73万片/月。

设计业能力不足。 具体表现在:国内代工厂IP核供给不足;设计业缺少关键IP核的设计能力;SoC设计严重依赖第三方IP核;严重依赖具备成熟IP核的工艺资源;缺乏自主定义设计流程的能力;还不具备COT设计能力;主要依靠工艺技术的进步和EDA工具的进步。

魏教授还指出, 生产线建设缺少统筹 。 中国国内目前已有产能总量14.9万片/月,仍严重不足,大部分产能都是新增还在建设中的(61.5万片/月),目前规划的产能总量都是合理的,但是 工艺节点的分布不均 ,主要集中在40-90nm,预计建成后可能出现部分节点产能过剩,但先进工艺节点产能仍然不足的失衡情况。

国内各类在建及拟建十二英寸生产线如下:新建余下全文                              

人才团队严重短缺。 人才作为集成电路领域的第一资源,目前我国集成电路从业人员总数不足30万人,但是按总产值计算需要70万人,面临着人才严重不足的情况。

四、深入思考:不断优化发展之路

全球GDP增长与全球半导体市场增长非常同步,在过去的20年基本是一致的, 因此展望未来,对中国经济增长有信心。

2015年-2017年,中国的GDP年增长率高于6.5%;中国的经济总量超过10万亿美元,占全球GDP的13.5%;中国具有完整的工业体系,是全球最大的电子信息产品生产基地。 未来若干年,中国将一直是全球最大的半导体市场。

2015年,摩尔定律迎来了50周年的生日,根据迪纳德定律,工艺节点的缩小带来更小的单位面积,更低的成本,更高的性能,更低的功耗,在过去的50年里,摩尔定律实现了技术的指数级进步,从根本上驱动了整个人类世界的发展, 我们要对摩尔定律未来的发展有信心。

正如 胡正明教授 在演讲中提到:尺寸缩小(摩尔定律)会减慢;成本-速度-功耗会随着不断地创新改进;世界需要更多的智能工具;IC产业有长远前景; 集成电路产业可再成长100年。

同时,对中国集成电路产业有信心。 IC Insights总裁Bill McClean曾这样评价中国IC产业战略的三个阶段:第一阶段 (1990年代末到2000年),希望建立强大的本土集成电路制造产业,但并未成功;第二阶段(2000年代早期到2000年代中期),希望建立强大的IC设计业但也未完全成功;第三阶段(2010年代中期到2020年之前)希望借助创业公司、整合并购来建立强大的中国集成电路供应/制造基地,这是否成功了呢?Bill留下了多个问号,这是我们要给出答案的发展阶段。

半导体存储器的总体布局虽然意外不断,但总体情况尚可。

晶圆生产厂建设没有超出预期。 12寸晶圆厂建设,从产能总量上看还未超出预期,但布局分散;局部技术节点有可能出现产能过剩。

五、总结

全球集成电路产业已经迈入成熟期,但集成电路技术还会继续演进,集成电路还将长期扮演核心关键角色。事实上,到现在为止还没有出现集成电路的替代技术。

中国已经成为全球最大的集成电路市场。产业布局基本合理,各领域进步明显。但集成电路的自给率不高,在很长一段时间内,对外依存度会维持在高位。

中国的集成电路产业的结构性缺陷已经逐渐显现,“代工”模式一直主导着中国集成电路发展,但未来10-15年的发展是否还由着这一模式主导值得探索。是时候研究中国集成电路供给侧的结构性变革这一课题了。

中国集成电路产业发展需要 战略的判断力、实现路径的预见力,发展中的战略定力,以及具体实施的执行力。创新能力是中国集成电路产业实现自主可控和可持续发展的核心, 人才是根本。

编者按:再次感谢魏教授的精彩、真诚、无私的分享,希望所有的读者能够有所思考、有所收获,一起为中国集成电路事业而奋斗。