集成电路产业形态的演变和发展机遇

雷瑾亮，张 剑，马晓辉

(1.科技部高技术研究发展中心，北京 100044;2清华大学公共管理学院，北京 100083)

新技术的涌现和重大发明、发现推动社会文明的不断进步，人类社会从最初的石器时代发展到青铜器时代、蒸汽机时代、电气时代，直至当今的信息时代。集成电路技术的不断进步推动着计算机等产品的更新换代，同时也推动着整个信息产业的蓬勃发展。连续10余年来，中国大陆集成电路的进口额已超过石油的进口，2011年达到1702亿美元［1］。集成电路产业已经凸显为我国最重要的战略产业之一。

1 集成电路产业的战略意义

集成电路产业是最能体现知识经济特征的高技术产业。一是产业结构的不断演变，经过几十年飞跃式的发展，集成电路产业从最初以“全能型”企业为主体的产业结构，转变为产业集群与专业垂直分工越来越清晰的产业结构，这也是从综合发展模式向专业发展模式的演变，这种产业结构的变化是为了适应激烈的竞争、实现最大价值的内在要求。二是技术对市场的贡献度逐渐加大，集成电路是技术和市场共同驱动的产业，全球半导体企业对先进工艺的研发工作一直没有停滞，按照ITRS路线图，至2012年时已经达到22纳米，未来还有14纳米、10纳米和7纳米3个可能的工艺节点。技术的飞速发展带动了市场规模的扩大和相关产业的进步。

2 世界集成电路产业发展的形态演变

全球集成电路产业格局受到技术升级和金融危机的双重影响，正在进行新一轮的产业升级和格局调整，在技术转移、技术工艺、产业生态等方面呈现出了新的特征与趋势。

2.1 地区形态:世界集成电路产业转移延续“雁型模式”

日本经济学家赤松要在1956年提出了产业发展的“雁型模式”，描述产业产生、发展的动态传导过程。在过去的近半个世纪，世界集成电路产业经历了两次产业转移:第一次在20世纪70年代末，从美国转移到了日本，造就了富士通、日立、东芝、NEC等世界顶级的集成电路制造商;第二次在20世纪80年代末，韩国与我国台湾成为集成电路产业的主力军。继美国、日本之后，韩国成为世界第三个半导体产业中心。同时，世界集成电路的区域外包与产业转移也伴随着一定的技术特征。第一阶段的产业转移主要为封装测试环节，如美国飞兆半导体公司率先将封装环节转移到了香港。第二阶段的产业转移主要为制造环节，中国、马来西亚、韩国、新加坡都成为世界集成电路的制造大国。第三阶段为设计环节外包。近几年来，随着亚太地区集成电路产业的飞速发展，美国集成电路企业开始逐渐将部分设计环节外包，形成了世界集成电路产业转移的第三阶段［2］。目前，凭借巨大的市场需求、较低的生产成本、丰富的人力资源，以及稳定的经济发展和优越的政策扶持等众多优势条件，中国已经成为亚太地区集成电路制造和消费大国，亚洲制造从某种程度上正被“中国制造”取代。未来，随着全球集成电路制造技术的发展和制造成本等条件的变化，以及中国集成电路产业技术能力的提升，中国将承接更多高附加值的集成电路技术环节，而集成电路传统制造业将呈现出产业再次向外转移的趋势，由中国等发展中国家向后发展中国家逐步转移。

2.2 技术形态:世界集成电路产业“后摩尔时代”的多样化选择

自1965年提出“摩尔定律”以来，世界半导体产业一直朝着更高的性能、更低的成本、更大的市场方向发展。然而，随着半导体技术逐渐逼近硅工艺尺寸极限，摩尔定律“芯片集成度约每隔两年翻一倍，性能提升一倍”的预测受到挑战。为此，国际半导体技术路线图组织 (ITRS)在2005年的技术路线图中，提出了“后摩尔时代”的概念。

全球集成电路技术的发展呈现出以下趋势:一是延续摩尔定律 (More Moore)，芯片特征尺寸沿着不断缩小的方向继续发展。基于投资规模和技术研发成本的考虑，放弃超小型化制造技术的芯片厂商日益增多，转向fablite，高阶制程将掌握在少数几家企业手中，芯片制造呈现聚拢趋势;二是超越摩尔定律 (More than Moore)，开发新的半导体材料，运用电子电路技术和电路设计等的概念，在物理结构和器件设计方面产生新的突破，如三维封装、3D晶体管结构等;三是为满足小型化而产生系统集成技术，不断扩展应用半导体技术，带动光伏产业、半导体显示等产业的迅猛发展，产生了“泛半导体技术”的概念 (见图1)。

图1 “后摩尔时代”的技术多样化选择［3］

未来十年，应用需求依然是集成电路产业发展的主要驱动力。相对于先进的半导体工艺，为了满足应用市场产品需求，模拟集成电路技术和特色半导体工艺也是“后摩尔时代”的选择方向之一。

2.3 产业形态:IDM和Fabless模式成为主流，产业整合趋势明显

自20世纪50～60年代起，集成电路产品从小规模集成电路逐渐发展到现在的特大规模集成电路，整个集成电路产品的发展经历了传统的板上系统到片上系统的过程。在这一历史过程中，世界集成电路产业为适应技术的发展和市场的需求，其产业结构经历了三次变革。第一次变革是以加工制造为主导的集成电路产业发展的初级阶段;第二次变革体现为以制造加工为主的代工型企业与专注芯片设计的集成电路设计企业的分离发展;第三次变革则出现“四业分离”的集成电路产业，即形成了设计业、制造业、封装业、测试业独立运营的局面。

全球集成电路产业的最初形态为垂直整合的运营模式，即企业内设集成电路的制造部门，仅用于满足企业自身产品的需求。美国AT＆T公司是率先采用垂直整合模式的企业，后来如美国IBM公司的集成电路制造部门仅为IBM公司自行研发生产的大型计算机提供半导体处理器。随着全球半导体市场的不断扩散，日本日立、富士通、NEC、东芝等企业，欧洲西门子、飞利浦电子等公司均采用了这种模式。

集成设备制造商模式 (The Integrated Device Manufacturer(IDM)Model)是继垂直整合模式后发展的新模式，是指集成电路制造商自行设计与销售由自己的生产线加工、封装、测试后的成品芯片。与垂直整合模式不同，IDM企业的芯片产品是为满足其他系统厂商的需求。一个典型的例子是美国的英特尔公司，其第一款产品是为IBM公司大型计算机提供的存储类芯片。IDM模式的优点在于IDM厂商可以根据市场特点制定综合发展战略，可以更加精细地对设计、制造、封装每个环节进行质量控制。IDM模式不需要外包并且利润较高，但其劣势在于投资额加大、风险较高，要有优势产品做保证。并且IDM模式的技术跨度较大，横跨了三大环节，企业不仅要考虑每个环节的技术问题，而且要综合协调三大环节，加大了企业的运营难度。

随着国际半导体产业的不断演变，国际IDM大厂外包代工的趋势日益明显，逐渐催化了晶圆代工厂商模式。晶圆代工厂商模式 (The Fabless Design/Foundry Model)是指集成电路设计工作与标准工艺加工线相结合的方式，即设计公司将所设计芯片的最终物理版图交给芯片加工企业，也就是外委工厂加工制造。同样，封装测试也委托专业厂家完成，最后的成品芯片作为集成电路设计公司的产品而自行销售。我国台湾地区是世界集成电路制造代工业的中心，自台积电率先并成功实践了将集成电路代工作为主流发展模式以来，台湾的集成电路产业得到快速发展，并且被其他企业争相效仿。

随着集成电路产业技术日新月异的发展，以往集成电路制造商所凭借的技术优势因素逐渐消失。就目前而言，每一家集成电路企业均大致在同一时间掌握相同的工艺技术，对系统设计诀窍的掌握取代了对工艺技术的掌握，成为各个集成电路企业之间的差异所在。面对新的变革和挑战，全球集成电路企业必然要选择新的整合关系和生产模式，通过研发、设计、制造和营销等职能的细化分解，寻求更先进的生产模式，充分迎合本土市场需求，从而更好地迎接全球竞争的挑战。

2.4 商业形态:制造业服务化成为集成电路产业发展新方向

制造业服务化趋势是社会经济发展和技术进步的必然结果。随着信息技术的发展和企业对“顾客满意”重要性认识的加深，世界上越来越多的制造业企业不再仅仅关注实物产品的生产，而是专注于设计产品的整个生命周期。服务环节在制造业价值链中的作用越来越大，制造业企业正在转变为某种意义上的服务企业，产出服务化成为当今世界制造业的发展趋势之一。

就单纯集成电路制造而言，在同质化竞争加剧和个性化需求增多的全球市场环境下，通用集成电路产品制造的附加值越来越低，集成电路制造业的高端价值增值环节已经向产品研发设计和运营、维护等服务生命周期转移，设计服务、专业化的IP服务、封测服务已经成为集成电路制造领域取得新一轮竞争优势必不可少的生态环境，向服务型企业转化已经成为全球集成电路制造业的重要趋势。

就整个集成电路产业而言，在经济全球化深入发展和科技创新孕育新突破的时代背景下，产业正在向全球化、精益化、协同化和服务化发展，未来将实现从“生产型”向“服务型”的转变，由“硬能力”建设向“软实力”提升的转变，从向用户提供产品和简单服务转变为提供系统解决方案和价值。生产性服务业与制造业的界线越来越模糊，经济活动由以产品制造为中心转向以服务体验为中心。ARM公司的高速成长和我国台湾地区集成电路制造的迅速崛起，就是近年来集成电路制造业服务化成功的典型商业案例。

3 中国集成电路产业的重要机遇

2006—2010年，中国集成电路产业销售收入的年平均复合增长率为17.6%，高于同期全球半导体市场销售额年平均复合增长率的6.6%;同时集成电路产业链结构发生了重要的变化，以销售额占比为例，中国集成电路设计业比重明显上升，由2006年的仅占18.5%上升至2010年的25.3%;封装测试业比重逐步下降，由2006年的50.8%下降至2010年的43.6%;芯片制造业一直保持着30%以上的比重。中国集成电路产业结构不断优化，竞争能力逐步增强［4］。

根据赛迪顾问的统计数据，2011年中国大陆地区集成电路的市场销售额为8065亿元人民币，占全球集成电路总市场的比例为51%，而美国的市场仅仅为552亿美元，占比约为20%。未来全球半导体市场的发展将由技术创新、科技消费和新兴市场发展驱动，中国作为世界重要的集成电路制造基地和消费市场，已经成为全球半导体产业发展的重要引擎［5］。

当前中国集成电路产业的重要历史机遇体现在以下几个方面。

3.1 产业转移和细分拓展新发展空间

全球集成电路产业布局不断变化，加速向发展中国家逐渐转移。全球范围内大规模的产业转移为中国集成电路产业承接转移、扩大产业规模提供了良好的机遇，产业分工的不断细化也为我国集成电路产业切入全球产业价值链提供了契机。同时，中国集成电路产业的空间布局也正发生新的变化，呈现“有聚有分，东进西移”的演变趋势，产业的区域分布将趋于集聚，企业的区域投资则逐渐分散;集成电路设计业向东部的智力密集区域汇聚，制造业和封装测试业向西部的低成本地区转移［6］。全球半导体产业格局的重组将使中国实力渐强的集成电路企业走向世界，进行全球范围内的战略布局。

3.2 应用市场需求的扩张带来新动力

集成电路产业发展已呈现出技术推动和市场驱动共同作用的特征。据普华永道分析，中国在全球半导体市场的消费比重将逐渐加大。原先由日本、欧洲、北美洲和南美洲占领的市场份额将出现不同程度的下降，消费市场逐渐向中国转移［7］。中国市场对集成电路产品的需求呈现高、中、低档产品多代共存的特点，产品的生命周期也比发达国家略长。中国庞大的集成电路产品消费市场和新兴行业将对产业发展形成较大的驱动作用。未来几年3C领域仍然是中国集成电路产品的重要应用领域，产业和市场需求的多元化将为集成电路产业发展带来广阔的空间，集成电路产业将进入新一轮的快速成长期。目前，牵引全球乃至中国集成电路技术向前发展的龙头产品，正在由计算机转向多元化的应用产品。未来集成电路多元化的特色工艺和混合工艺技术的发展，将成为我国集成电路产业跨越式发展的重要契机。

3.3 产业政策与专项扶持创造新机遇

近年来，政府不断加强对集成电路产业的政策支持与宏观管理，配套的产业政策为产业发展提供了保障，科技重大专项的顺利实施为产业发展注入了动力。在国家政策和科技重大专项的支持下，中国集成电路产业和技术创新能力均取得了长足进步。产品设计核心技术取得了很大突破，一批高端产品进入市场，核心IP的积累不断加深;一系列高端半导体设备和材料产品完成研发开始进入市场，部分产品技术水平进入32/28纳米和22/20纳米;65/55纳米和45/40纳米实现量产，32/28纳米研发进入生产前期，22/20纳米关键工艺取得突破;一批高密度封装工艺进入量产，三维集成封装技术研发取得突破。这一系列进展标志着我国集成电路产业链培育迈上了新的台阶，围绕全产业链布局的产学研创新链初步形成，为实现从“追赶战略”向“创新超越战略”转变提供了新的契机。

3.4 产业形态变迁与服务化趋势提供新契机

当前Wintel体系、ARM-Android体系的演变带动了全球集成电路产业格局的深刻变革，为新兴企业创造了更多进入市场的机遇和空间，也加速了集成电路企业间的兼并重组和产业链的整合升级。由于技术进步、产业链分工细化和先进管理理念的应用，全球半导体产业已从传统的一体化研发生产方式，转为在专业领域面向用户需求提供系统解决方案的新型服务模式。中国集成电路产业的产业转型和技术升级迫在眉睫，只有转变企业发展方式，加快向技术创新和以服务为核心的运营模式转变，才能实现中国集成电路产业的健康与可持续发展。

《国务院关于印发进一步鼓励软件和集成电路产业发展若干政策的通知》 (新18号文)的出台进一步完善了中国集成电路产业环境，加强了政策的引导与推动作用，促进集成电路产业从“以量扩张”向“以质取胜”转变。国家重大科技专项的实施和产业技术创新体系的建立，将逐步带动中国集成电路制造业、装备业和材料业进入世界先进行列，为集成电路产业的做大做强提供难得的机遇。

4 中国集成电路产业的发展道路选择

在集成电路产业发展的不同时期，不同国家和地区都采用了不同的政策和发展模式促进产业的发展。以我国台湾地区为例，其产业的起步是从发达国家转移技术，在技术的转移与发展过程中，政府、研究机构、大学与社会团体分别扮演了不同的角色。自20世纪70年代初期引进封装技术开始，经过40余年的发展，台湾地区的集成电路产业历经政府推动、本地公司起步、工研院电子所衍生公司、回流人才创办公司、DRAM制造等五个阶段，如今已经成为世界上半导体晶圆产值第二、代工产值第一的地区。台湾地区半导体产业的发展被视为发展中国家 (地区)投入高科技产业相当成功的案例，其产业发展的历程对于当前全球化经济体系中发展中国家 (地区)的角色定位具有启示意义。

集成电路产业的发展离不开技术创新和产业分工［8］。在亚当斯密的《国富论》中产业组织形态对技术创新的影响有着丰富的论述，中国当代经济学家对此进行了进一步的研究，提出分工是经济发展中的重要现象，社会分工的水平决定着专业知识积累的速度，进而影响着技术创新。细化的分工会带来产业链的延长，从而在一定程度上会促进各产业环节的技术进步。同时，产业链的延长又增加了各环节间信息传递的成本，因此技术创新需要合适的产业组织形态。

目前我国集成电路产业发展依然存在很多亟待解决的问题。从产业整体能力来看，缺乏定义产品和提供系统解决方案的能力，难以满足快速发展的市场需求;产业链建设存在缺失环节，供应链尚未形成支撑产业自主发展的能力。从产业模式来看，尚未整合形成以商业利益为纽带、具有国际竞争力的企业联盟。从产业发展环境来看，虽然国家已制定了若干企业减免税政策，但国内集成电路企业仍面临着外商独资企业“超国民待遇”等优惠政策导致的一定程度的不平等竞争;制造企业复合税赋水平较高，不利于企业为自身后续发展加大研发投入;尤其是众多中小型企业在与占市场优势地位的国际企业竞争时，面临着竞争激烈、融资困难和成果转化等方面风险。同时，据国务院新闻办公室的统计，自汇率改革至2011年8月末，人民币兑美元名义汇率升值了约30%，中国集成电路企业的制造成本优势在逐渐消失［10］。

在当前世界半导体产业发展的大环境下，认真持续地开展我国集成电路产业发展战略研究，系统分析国际集成电路产业发展路径和模式演变规律［9］，提出符合我国集成电路产业实际需求的发展路线和战略规划，是实现我国集成电路产业质的提升与跨越式发展的关键。本文基于上述分析，认为应从产业形态、技术形态和商业形态三个方面综合设计我国集成电路产业的发展道路，并根据阶段特点对我国集成电路产业的发展重点进行特色规划，从而实现产业跨越式发展;提出我国集成电路产业发展道路应遵循“产业形态整合－技术形态升级－商业形态创新”这三个阶段。

首先，我国集成电路产业发展的关键是产业形态的整合，即产业链的升级。应集中力量完善、做强集成电路产业链，充分利用全球集成电路产业转移的契机，巩固产业发展基础，优化产业战略布局，加强产业链内部的配套衔接，重点培育一批具有规模效应的龙头企业，以产业链整合升级为切入点，形成产业链长、产业规模大、产业带动能力强的局面，从而推动我国集成电路产业技术进步和价值增值。

其次，在前期产业链整合升级的基础上，我国集成电路产业发展应阶段性地转移为集中力量实现技术形态的升级，即技术链的提升。通过政府的前瞻性规划和对技术研发的大力支持，提升集成电路产业系统化服务能力，由部分流程服务型转向由设计到量产的一站式服务，实时提供定制化产品和服务解决方案。重点研发一批先进工艺技术和装备，强化技术支撑能力。逐渐掌握高端产品研发、生产与销售领域，在产业大规模发展的基础上实现技术的提升和飞跃，带动优势企业的快速发展。沿着摩尔定律，在关键技术节点实现跃迁，摆脱技术发展的“路径依赖”，推动技术进步与产业升级的相互促进。

最后，基于前期产业链整合和技术链升级基础，我国集成电路产业发展的最终落脚点为商业形态的创新，即价值链的优化。通过专业化分工和社会化协作，实现“IP+集成电路设计+Foundry+IC应用”联动的商业模式创新与价值创造。通过集成电路产业服务领域的拓展和服务能力的提升，实现集成电路价值链的优化和重组。通过建设自主品牌和特色化营销渠道，实现向价值链高端环节的延伸，提升我国集成电路产业整体竞争能力。

5 小结

集成电路产业的发展不仅仅与技术相关，还涉及经营理念的转变、发展模式的转型和发展路径的创新，是全局性、战略性的庞大系统工程，目前，我国集成电路产业发展面临着很大的机遇和挑战，正处于十分关键的战略机遇期。因此，密切关注世界集成电路产业成长规律，借鉴发达国家集成电路产业发展的经验与教训，研究设计具有中国特色的集成电路产业发展道路，并制定完善、有效的产业政策保障体系，对实现中国集成电路产业的跨越式发展必将起到重要的引导和推动作用。

［1］2011－2012年中国集成电路市场研究分析［R］．北京:赛迪顾问，2012．

［2］Jiang W．Y．，Quan X．，Zhou S．Historical，Entrepreneurial and Supply Chain Management Perspectives on the Semiconductor Industry［R］．International Journal of Innovation ＆ Technology Management，2010，7(1):1 －18．

［3］国际半导体技术路线图(ITRS)．“摩尔定律及其他”，2005．

［4］2011年集成电路行业发展情况回顾及2012年展望［R］．北京:CSIA，2012．

［5］Faster，greener，smarter-reaching beyond the horizon in the world of semiconductors［R］．PricewaterhouseCoopers AG Wirtschaftsprüfungsgesellschaft，2012．

［6］赛迪顾问．CCID2010－2011中国集成电路市场研究年度总报告［R］．

［7］PwC．Driving Growth in the Global Semiconductor Industry［EB/OL］．http://press．pwc．com/GLOBAL/driving-growth-in-the-global-semiconductor-industry/s/c83ee8ae-d0bd-4e1e-bbbf-af41d430d092．

［8］王阳元．加强原始创新建设集成电路产业强国［J］．中国集成电路，2006，24(2):22－23．

［9］SIA．SIA's 2013 Policy Roadmap Strengthens U．S．Semiconductor Industry，Boosts American Innovation［EB/OL］．

［10］http://www．semiconductors．org/blog/sia_s_2013_policy_roadmap_strengthens_u．s．_semiconductor_industry_boosts_american_innovation/汇改7年走向均衡 人民币至今已升值23%．http://finance．eastday．com/economic/m1/20120720/u1a6719153．html．