2019年上海集成电路行业质量状况分析报告
2020-02-25上海市集成电路行业协会
◆上海市集成电路行业协会 / 文
一、行业发展情况概述
集成电路是国之重器，是关系国家安全和国民经济命脉的战略性、基础性和先导性产业。在十三届全国人大一次会议《政府工作报告》中，集成电路被列入加快“制造强国”建设需推动的五大产业关键词之首，也是第一次被列入实体经济发展的首位。
上海一直高度重视集成电路产业发展，并始终将其作为承载国家战略任务和打响“上海制造”品牌的重要产业。近年来，上海先后启动了华力二期、中芯南方、中国电子特色工艺等一批集成电路重大项目建设。上海已经成为国内集成电路产业链最完整、产业集中度最高和综合技术能力最强的标杆区域。
2018年12月5日，上海市委副书记、市长应勇调研上海重大投资项目建设情况时指出，上海要主动服务国家战略，把加快发展集成电路产业作为科创中心建设的重要支撑点和打响“上海制造”品牌的重要着力点，全力打造国内最完备、技术最先进、最具竞争力的集成电路产业体系。
根据上海市集成电路行业统计网（SICS）对上海200余家集成电路主要企业的跟踪统计，2018年上海集成电路产业实现销售收入1450.5亿元，同比增长22.9%，实现了2014年以来上海集成电路产业销售规模连续五年两位数增长。
2011～2018年上海集成电路产业的销售规模及增长率如图1所示。在这8年间，上海集成电路产业销售收入的年均复合增长率为13.3%，并逐步进入了持续稳步较快发展的新常态。
上海是目前我国集成电路产业链结构最完整的地区之一，2011～2018年上海集成电路产业中设计业、芯片制造业、封装测试业和设备材料业的销售额及占产业链比重如表1所示。从表1中的数据可见，近年来上海集成电路产业链结构越来越向于合理和先进。2018年与2011年相比，设计业占产业链比重由23.7%提升至33.2%，芯片制造业比重基本保持在20%左右，封装测试业的比重由45.5%下降至25.4%，设备材料业的比重由长期以来10%左右明显提升。
在全国集成电路产业中，上海一直占有重要地位。由于近年来国内集成电路产业规模增长比上海更快，上海占我国大陆的比重有逐步减小的趋势。2018年上海占我国大陆的产业比重仅为19.1%，与2017年基本持平。表2列出了2011～2018年上海集成电路产业规模占我国大陆集成电路产业规模的比重。
图1 2011～2018年上海集成电路产业的销售规模及增长率
二、行业质量状况
上海集成电路产业拥有完整的产业链，涵盖集成电路设计、制造、封装测试以及设备材料。由于集成电路设计企业的产品均是由代工厂即集成电路制造厂加工完成，因此，设计企业的产品质量问题主要反映了其设计能力，也就是技术能力问题。集成电路加工工艺涵盖了14nm以上所有技术节点。企业技术能力、质量管理体系的完善与否一个重要体现就是产品良率，各种工艺节点又包括了多种工艺技术，例如Logic、模拟等，不同企业对各种工艺技术的掌握度也不尽相同，因此集成电路的产品良率比较难统计，但是针对大规模量产来说，其晶圆上的器件良率至少要超过98%。图2汇总企业发布的公开信息，展示了目前上海市集成电路生产企业部分主流技术节点所有工艺技术的平均良率大致范围。
（一）打响“上海制造”，推动“四大品牌”建设
表1 2011～2018年上海集成电路各行业销售额和占产业链比重的变化情况
上海集成电路产业以党的十九大精神为指导，积极贯彻落实市委市政府提出的“四大品牌”的建设要求。2017～2018年两年间净增投资额101.12亿美元，净增注册资金额为75.7亿美元。中芯国际（南方）、华力集成电路、积塔半导体等3个投资在百亿元以上的重大产业项目陆续开工建设，2018年底华力二期12英寸生产线项目建成投片，工艺技术逐步达到世界先进水平。2018年4月紫光集团完成对宏茂微电子的收购兼并，为我国存储器的发展奠定了又一坚实的基础。
2015年，上海微电子装备有限公司总经理贺荣明荣获上海市质量奖个人奖；上海华虹宏力制造半导体制造有限公司荣获2018年上海市质量金奖；华力微电子荣获2018年工信部与中国质量协会联合颁发的“中国企业品牌创新成果奖”；2018年上海微电子装备（集团）股份有限公司的SMEE先进封装投影光刻机（SSB500）获“上海制造品牌”认证。
表2 2011～2018年上海集成电路产业规模占我国大陆集成电路产业规模的比重
图2 2018年上海市集成电路各制造工艺节点平均良率
（二）质量管理体系工作
上海市集成电路生产企业始终坚持以完善的质量管理体系护航全面质量管理，实施卓越绩效管理模式。企业积极了解并通过各项有利于质量提升的体系认证，例如质量管理体系ISO9001、IATF16949、环境及职业健康安全管理体系ISO14001、OHSAS18001、信息安全管理体系ISO27001、有害物质过程管理体系QC080000、两化融合管理体系GB/T23001等。
过程管理从客户质量、工程质量、供应商管理和质量体系几方面着手，推进全面质量管理，采取自上而下、自下而上、由外而内等各种途径、多个层面推进，重点关注过程控制，确保生产的产品和提供的服务能满足客户要求，不断提升客户满意，为制造和市场营销提供支持。
（三）计量工作
计量工作是确保产品质量的一个重要方面。上海市集成电路生产企业大多建有自己的一套标准的计量工作程序、工作指导书和系统。由于集成电路制造涉及的工艺非常复杂，主要计量工作大致分为以下部分。
1.量具：指的是计量和检验用的器具如尺、天平、温湿度计等。这一部分主要是送外部有资质的实验室比如上海计量院等进行外校。
2.测量设备：集成电路生产企业使用的测量设备超过70%的比例进口自美国，我国目前仅能在封测用测试设备上进行部分突破，这也凸现了我国集成电路装备发展与国外先进还存在较大差距。在测量设备使用中，为了使测量设备满足工艺的要求，确保测量设备可为客户提供客观正确的分析结果，需要评价测量设备的适用性、测量设备的测量系统分析（偏倚/线性/重复性/再现性/稳定性）。
测量设备的测量系统分析主要是根据不同产品标准进行的。例如，汽车电子相关产品会使用“IATF 16949汽车产品质量管理体系”推荐的MSA（测量系统分析）手册的方法进行。测量设备的追溯性也是逐层传递，可以通过标准片（用来校准测量设备）来追溯。
3.标准片：集成电路生产过程中，为了保证设备调试的结果，一般会先使用标准片测试校验结果。测试片不仅可以校准测量设备，也可针对工艺的问题进行追溯。目前由于国内硅片发展起步较晚，我国大陆无合适企业可以提供此类服务，因此上海集成电路制造企业大多使用VLSI所提供的标准片来校准扫描电镜、原子力显微镜、膜厚仪等检测设备。
4.计量系统：计量系统是对量具、测量设备和标准片相关工作进行管理和控制，主要有相应表单、签核和定期催校准等功能。使用计量系统，可以使计量工作更为规范。计量系统包括校准信息台账、自动提前校准提醒、相关校准报告审核、相关校准查询等计量工作。
（四）行业特色质量工作
质量管理工作是一个长期求真务实的改善过程。对于集成电路生产企业而言，质量决定着成本，也直接决定了企业利润，因此集成电路生产企业对质量工作的重视也尤为突出，涌现了不少具有集成电路行业特色的质量管理方式方法。
1.企业质量文化培育
质量工作，关键在人。一个一流的企业，必须培育、拥有一批一流的人才，才能生产出一流的产品。大型集成电路生产企业一般会通过企业愿景目标逐层沟通分解形成愿景体系，将公司、团队和个人愿景目标等紧密融合，最大限度地激发了员工的工作热情，奔向卓越绩效。集成电路企业还提供或倡导参加多种形式的“舞台”，如读书协会、质量月活动等，鼓励员工努力挖掘内在潜力、形成自我超越，以超越客户期望的积极心态与公司共同成长。
2.全过程质量控制、流程自动系统化
华虹集团旗下上海华力，主要从事12英寸晶圆加工，建有从供应商评估到客户反馈整个产品服务生命周期的质量控制点。为了高质、高效生产出客户所需产品，华力引进了业界先进的全自动生产系统，并借用多个质量监控系统（如SPC系统）进行自动检查处理，有效保证了流向下一道工序或客户的产品是合格的。
3.以客户满意度提升产品质量
在质量提升和产品质量风险监测方面，集成电路企业严格遵循客户至上理念，建立完备的客户投诉处理流程，并不断完善客户满意度监测方法，提升其有效性。同时根据业务合作特点，对部分战略和重点客户，企业与客户共同制订更具针对性的满意度测量方法。通过了解外部声音和反馈信息来进一步保证和提升产品及服务质量。通过各种沟通渠道，如周会、月度会议、季度会议等，回顾分析产品和服务质量的阶段性表现，主动了解客户的需求和不满并实施后续改善，是本行业的质量管理重点之一。
（五）质量人才培育
集成电路生产企业以及中大型集成电路设计企业一向重视质量人才的培养，并系统地制定了针对各层次员工的培训计划和课程。
以产品品质部的人才培养为例，在岗位培训、师徒带教、跨界带教等过程中全面贯彻质量概念和意识已经施行了多年。在新人的轮岗培训中，《QC 7 tools introduction》、《洁净室管理》、《可靠性工程概述》等课程使新员工真正对集成电路产业的质量管控有了初步的认知。新人轮岗培训后，通过师徒带教环节，让每位新员工和一位资深员工结成“师徒”，对新员工上岗后所需的基本应知应会进行针对性的强化培训和实际操练。通过员工质量管控能力和意识的反复强化和训练，使新员工快速成长并掌握质量管控的基本技能，初步建立起职业信心。而针对有多年工作经验的员工，企业会度身定制“跨界带教”，对一些有挑战难度的案例进行“麻雀解剖式”的深入探讨，由行业工作经验丰富的技术专家带教讲授先进工艺质量管控、汽车电子质量体系建设等，进一步提升具有一定工作经验的员工的质量管控意识。
三、行业质量工作存在的问题和短板
（一）由于上海目前不存在IDM（集成电路设计、制造、封装测试一体化企业）类型企业，集成电路产品问题影响因素较大的就是技术问题，国内企业由于普遍研发投入不够，使得相关产品的性价比与国际先进企业的产品相较仍有不小的差距。
（二）集成电路产业是高度国际化的产业，产品质量及标准均对接国际标准，但由于我国集成电路企业与国际先进企业差距较大，因此在制定相关国际标准时，参与度明显不高，使得集成电路产业发展失去先机。
（三）集成电路产品应用具有普适性，多个不同的领域(军工、航天、汽车、医疗、工业、消费等)都可能使用同一种产品。但各领域对产品性能尤其质量的要求不尽相同、各有侧重，导致产品从设计到制造所要考虑的标准和要求众多，加之成本考量，往往很难兼顾。同样，繁多的标准也给行业质量管理工作带来了诸多的挑战。质量工作人员不仅要了解本行业的管理要求，还要针对产品的应用领域去掌握终端客户对产品的质量要求，同时还需将这些不同的要求兼容转换为企业内部管理要求。但目前业内严重缺乏系统全面的标准串联、知识传承和经验分享，导致企业只能被动地应对不同客户的不同需求。
（四）集成电路产业的专业性以及高投入等问题，导致大学、研究所等机构在集成电路质量管控、可靠性验证以及企业质量体系管理等方面存在较大的人才缺口，致使企业只能通过培训培养人才。
四、建议和对策
（一）加大对重点企业的研发扶持力度，聚焦核心领域芯片的研发和产业化，加强基础研究，瞄准国际先进水平的发展，提高企业的核心竞争力。
（二）积极加入各类国际标准组织，参与相关标准制修订；同时考虑组织产业同盟，先行先试同盟内部的上下游企业的标准串联、知识传承和经验分享。
（三）配合政府有关部门，组织相关学校、机构、企业开展集成电路专项质量、可靠性、质量体系管理等方面的研讨，推动企业“参与服务认证，有效使用品牌专业服务平台，进行政府质量奖的申报评选，组织行业内国内国际交流（进一步加强与高新技术企业的现场互动，进一步了解感知前沿产业发展的态势）等”活动，扩大企业影响力、增加企业市场美誉度等，使之成为对接产业界、推动产业政策尽快落地做实的有力抓手。
五、2019年上海市集成电路企业质量状况调查
（一）调查概况
为全面掌握上海市集成电路企业质量现状，发现全市集成电路企业质量管理的薄弱环节，收集企业对政府质量推进工作的需求，为政府制定相关质量政策、企业采取改进措施等提供依据，上海市市场监督管理局委托上海市集成电路行业协会开展了“2019年上海市集成电路企业质量现状调查”。
本次调查覆盖集成电路全产业链，侧重集成电路制造、集成电路封测以及集成电路装备材料等大型企业，取样了部分有代表性的集成电路企业，共发放问卷80份，回收40份。
从产业链分布来看，参与本次调查的集成电路制造企业有6家，占全市企业总数的75%；集成电路封测企业11家，占全市企业总数的29%；集成电路装备材料11家，占全市企业总数的10.7%；集成电路设计企业11家，占全市企业总数的5%左右；其他1家。
从企业区域分布来看，浦东21家、松江7家、徐汇4家、闵行3家、嘉定2家、青浦1家。
从企业内部职能管理体系设置情况来看，参与调查的集成电路制造与封测企业100%设置有专门的质量职能部门；装备材料企业100%设有质量职能岗位；大多数的设计企业特别是中小企业质量人员以兼职的形势存在。
（二）上海市集成电路企业质量管理状况分析
集成电路产业链全球分工，技术更迭快。根据摩尔定律，当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件数目，每18～24个月便会翻一倍，性能也将提升一倍，这对企业的技术研发能力提出了极大的挑战。对于成熟的集成电路生产企业，其产品的良率意味着利润，进而影响其研发投入的力度，因此本次调查重点选取了对良率产生重要影响的企业质量管理体系、质量标准、合规性审查及风险管理、企业产品/服务质量水平以及品牌建设等方面进行重点分析。
1.质量管理体系
管理体系的认证是企业与国际接轨、打开国际市场的“金钥匙”，也是取得顾客信任的“通行证”，有助于企业树立形象，提高知名度。
从集成电路企业管理体系的类型来看，通过质量管理体系认证的占比为100%，但部分创业初期的集成电路设计企业尚未建立质量管理体系。集成电路制造及封测企业100%通过了环境管理体系认证、职业健康安全管理体系认证、能源管理体系认证及信息安全管理体系认证。
从企业质量管理体系建立及运行情况来看，10 0%的企业的质量管理体系有效运行，并按照质量成熟度管理要求进行持续改进。在被调查的企业中，绝大部分企业实施了管理体系、卓越绩效模式、精益生产、六西格玛、零缺陷管理、群众性质量管理活动等，并且效果很好。
2.质量标准、合规性审查及风险管理
本次调查对企业产品或服务采用标准的情况进行了分析。100%的集成电路制造、封测、主要的装备材料企业以及大型设计企业都采用了相关的国际标准和国外先进标准、国家标准、行业标准、地方标准及企业标准；部分中小设计企业尚无企业标准。调查显示，集成电路制造及封测企业基本上会定期开展合规评价活动，通过贯彻落实与企业相关的法律法规和要求，对合规性评价中发现的问题采取措施，确保产品、服务及管理符合相关标准及法律法规要求。
风险控制是指管理者采取各种措施和方法，消灭或减少风险事件发生的可能性，有助于降低错误决策的发生几率，避免可能出现的损失。在被调查企业中，100%的集成电路制造及封测企业对企业内外部经营环境都进行了风险识别和评价，并建立了风险管控制度及应急预案。绝大部分的设计企业也建立了相应的风险管控制度及应急预案。
调查显示，集成电路制造、封测、装备与材料企业基本建有选择和评估供应商的规定和流程、合格供应商目录，并实施供应商分级管理，定期进行供应商绩效评价，实施动态管理。集成电路设计企业特别是中小企业由于相关供应商比较少，均没有形成严格的供应商管理体系。
3.企业产品/服务质量水平与品牌建设
集成电路企业产品及服务的好坏主要体现在技术水平的差异。调查发现，上海的设计企业整体处于国内先进水平，部分企业处于国际领先水平，例如华为公司芯片部门海思目前已拥有7nm的设计技术，且华为高端手机所使用的麒麟芯片主要是由华为上海研究院的海思研发设计的。在集成电路制造（代工）方面上海处于国内领先。在集成电路封测领域处于国内先进水平，但上海的封测企业基本以外资或者台资企业为主。
调查发现，由于集成电路企业专业性强，企业品牌主要是基于技术竞争力而产生的，因此刻意宣传品牌的活动及措施并不多，企业通常会通过参与一些专业会展或论坛来展示企业的产品或者服务能力。
（三）小结
集成电路行业属于高度国际化竞争行业，从2019年调查数据反映的整体情况来看，我国与国际先进仍存在很大差距，因此当下产业发展策略仍以跟随为主，部分产品可以逐步替代。
面对国际先进企业带来的竞争压力，上海集成电路企业唯有不断提升自身的技术创新能力和质量管控能力，才能杀出重围。因此相关企业在努力提高技术竞争力的同时，对质量管理也无比重视。
调研并结合行业实际情况来看，上海市集成电路企业的企业规模两级分化较为严重，这是其行业资金密集型、技术密集型、人才密集型以及产业垂直化分工的特点导致的。
大型企业主要以制造企业为主，制造企业由于资金投入较大、产品质量的好坏决定了企业营收及利润，因此质量管理体系构建和职能设置都非常全面。企业高层往往高度关注质量，全过程参与质量改进、提升等工作。
集成电路设计企业由于不直接参与与终端消费者的沟通，设计质量也由集成电路制造企业来把控，因此中小企业的质量管理较为薄弱，但大型企业由于品牌效应、客户需求等因素往往建有较为健全的质量管理体系。
综上所述，目前上海市集成电路行业质量管理方面的问题突出体现在技术研发投入不足、企业质量文化意识薄弱、企业质量人才缺乏等。希望政府可以通过多种方式支持企业加大研发投入，鼓励建立专业质量技术公共服务平台，提供集成电路专业的质量技术咨询和指导，组织标杆企业分享优秀企业的成熟经验。同时，增设质量方面的政府奖励制度，奖优罚劣。
