一、集成電路，加速人類社會(huì)進(jìn)步的利器
1.1 集成電路的定義與特征
集成電路構(gòu)成持續(xù)發(fā)展。集成電路(Integrated Circuit，IC)是采用特定的加工工藝，按照一定的電路互聯(lián)，把一個(gè)電路中所需的晶體管、電容、電阻等有源無源器件，集成在一小塊半導(dǎo)體晶片上并裝在一個(gè)管殼內(nèi)，成為能執(zhí)行特定電路或系統(tǒng)功能的微型結(jié)構(gòu)。集成電路由最初的電子管到后期的晶體管，集成電路里的電子元件向著微小型化發(fā)展，同時(shí)元器件也在成倍增長(zhǎng)。隨著各種先進(jìn)封裝技術(shù)如銅互連、浸沒式光刻、3D 封裝技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，集成電路已由最初加工線寬為 10 微米量級(jí)，2018 年量產(chǎn)集成電路的加工技術(shù)已經(jīng)達(dá)到 7 納米。同時(shí)，作為集成電路的襯底，硅圓片早期的直徑已由最初的 1in(約 25.4mm)增長(zhǎng)到現(xiàn)在的 300mm(約 12in)。
1.2 集成電路對(duì)世界發(fā)展具有重大意義
信息交流活動(dòng)是人類文明組成部分，人們?cè)谛畔⒃诠蚕砗徒粨Q中產(chǎn)生價(jià)值。進(jìn)入 21 世紀(jì)，由于微電子技術(shù)的進(jìn)步，液晶和等離子平板顯示器逐漸取代了陰極射線管顯示器，圖像感知、傳輸和顯示均在“固體”中進(jìn)行，這使得移動(dòng)設(shè)備傳輸信息成為了可能。微電子技術(shù)為人類創(chuàng)造了全新的信息世界，進(jìn)入了從 1998 年開始的初期信息社會(huì)，使得集成電路立下了人類社會(huì)發(fā)展的進(jìn)程中不可磨滅的歷史功績(jī)。
信息時(shí)代帶動(dòng)世界 GDP 快速增長(zhǎng)。在農(nóng)業(yè)社會(huì)時(shí)期，世界 GDP 年均增長(zhǎng)率僅有 0.105%;從步入工業(yè)社會(huì)開始，年均增長(zhǎng)率出現(xiàn)了大幅的提升達(dá)到了 1.585%和 3.908%。自大規(guī)模集成電路制造在 60 年代量產(chǎn)以來，集成電路進(jìn)入商用階段。隨著個(gè)人 PC 的普及，半導(dǎo)體內(nèi)存和微處理器得到進(jìn)一步提升，推動(dòng) PC 市場(chǎng)在 90 年代進(jìn)入成熟階段;21 世紀(jì)初隨著互聯(lián)網(wǎng)的大范圍推廣，移動(dòng)通訊時(shí)代來臨，消費(fèi)電子取代 PC 成為集成電路產(chǎn)業(yè)的另一發(fā)力市場(chǎng)?？梢哉f集成電路與世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展密不可分。從 1998 年開始的初期信息社會(huì)開始，世界 GDP 增長(zhǎng)率躍升為 6.622%，可以看出由消費(fèi)電子所引起的新一輪信息化時(shí)代對(duì)世界 GDP 所做出的貢獻(xiàn)。
1.3 產(chǎn)業(yè)重心轉(zhuǎn)向亞太地區(qū)，中國(guó)已成重要市場(chǎng)
世界集成電路重心已從歐美轉(zhuǎn)向亞太地區(qū)。1986 年，全球半導(dǎo)體市場(chǎng)按區(qū)域分布的市場(chǎng)占比區(qū)分，日本市場(chǎng)是最大的區(qū)域市場(chǎng)，占全球半導(dǎo)體市場(chǎng)的 39.7%，而此時(shí)亞太(除日本外)市場(chǎng)僅占 7.8%。進(jìn)入 21 世紀(jì)后，亞太(除日本外)市場(chǎng)持續(xù)保持快速增長(zhǎng)。2000 年，日本市場(chǎng)占全球市場(chǎng)的比例下降至 22.9%，較 1986 年下降了 16.8%;與此同時(shí)，亞太(除日本外)地區(qū)市場(chǎng)已經(jīng)快速增長(zhǎng)至達(dá)到 25.1%的占比，成為僅次于美洲地區(qū)的第二大區(qū)域市場(chǎng)，此時(shí)，美洲和歐洲地區(qū)市場(chǎng)分別占全球市場(chǎng) 31.3%和 20.7%。隨著技術(shù)的發(fā)展，亞太地區(qū)(除日本)的半導(dǎo)體生產(chǎn)研發(fā)技術(shù)不斷進(jìn)步，半導(dǎo)體生產(chǎn)體系日益完善，半導(dǎo)體生產(chǎn)重心已經(jīng)轉(zhuǎn)移至亞太(除日本)地區(qū);同時(shí)，進(jìn)入 21 世紀(jì)后，亞太(除日本)地區(qū)對(duì)經(jīng)濟(jì)水平獲得快速發(fā)展，人們消費(fèi)能力進(jìn)一步提升，對(duì)半導(dǎo)體產(chǎn)品需求增加，因此，世界半導(dǎo)體市場(chǎng)中心也轉(zhuǎn)移至亞太地區(qū)。2016 年，亞太(出日本外)地區(qū)市場(chǎng)已占全球市場(chǎng) 61.5%，成為全球最大的半導(dǎo)體市場(chǎng)地區(qū)。
中國(guó)是全球重要的集成電路市場(chǎng)。經(jīng)過多年的改革開放，招商引資，中國(guó)的集成電路市場(chǎng)獲得了長(zhǎng)足的發(fā)展;同時(shí)，隨著科技與經(jīng)濟(jì)社會(huì)的進(jìn)步與發(fā)展，我國(guó)對(duì)集成電路的需求也在不斷提升。從產(chǎn)業(yè)的角度看，中國(guó)集成電路設(shè)計(jì)、制造、封裝測(cè)試等產(chǎn)業(yè) 2002-2019 的年均復(fù)合增長(zhǎng)率為 21.70%，已由 2002 年的 268.40 億元擴(kuò)大到 2019 年的 7562.30億元，集成電路產(chǎn)業(yè)在我國(guó)仍然經(jīng)歷著雙位數(shù)的增長(zhǎng)。根據(jù) IC Insights 數(shù)據(jù)顯示，全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)達(dá)到 4740 億美元，中國(guó)約占世界半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的 19.57%，是全球重要的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)所在地。
1.4 集成電路需求旺盛，減稅減負(fù)加速國(guó)產(chǎn)替代
我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)高度依賴進(jìn)口。我國(guó)集成電路進(jìn)出口規(guī)模隨著電子信息產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展和集成電路市場(chǎng)需求的不斷增長(zhǎng)也在快速擴(kuò)大。2008-2019 年中國(guó)集成電路進(jìn)口量和進(jìn)口額從 1354 億塊和 1292.6 億美元到 4451.34 億塊和 3055.5 億美元。同期中國(guó)集成電路出口量和出口額則從 2008 年的 485 億塊和 243.2 億美元到 2019 年的 2186.97 億塊和 1015.8 億美元?？梢钥闯龀隹谂c進(jìn)口保持了同步增長(zhǎng)的勢(shì)頭，但集成電路領(lǐng)域整體貿(mào)易逆差絕對(duì)值仍在快速擴(kuò)大，從 2008 年的 1049 億美元貿(mào)易逆差額擴(kuò)大到 2040 億美元，可以看出隨集成電路仍依賴進(jìn)口。
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1.5 集成電路產(chǎn)業(yè)鏈：設(shè)計(jì)業(yè)飛速發(fā)展超越封裝業(yè)
半導(dǎo)體行業(yè)主要有三種運(yùn)行模式：IDM、Fabless、EDA、Foundry。
IDM 是集芯片設(shè)計(jì)、制造、封測(cè)于一身，有利于設(shè)計(jì)、制造等環(huán)節(jié)協(xié)同效應(yīng)從而發(fā)掘技術(shù)潛力，是早期多數(shù)集成電路企業(yè)采用的模式。但由于公司規(guī)模龐大，管理成本較高，目前僅有極少數(shù)企業(yè)能夠維持，典型代表廠商有 intel 和三星。
Fabless 是另一個(gè)直接面對(duì)市場(chǎng)的模式，是代指那些無生產(chǎn)線設(shè)計(jì)企業(yè)。通常他們初始投資規(guī)模較小，創(chuàng)業(yè)難度較低，轉(zhuǎn)型相對(duì)靈活從而受到大多企業(yè)的青睞，但于 IDM 相比無法于工藝協(xié)同優(yōu)化。
EDA 是提供芯片設(shè)計(jì)工具軟件的代稱，而 IP 授權(quán)則是半導(dǎo)體設(shè)計(jì)的上游，通常設(shè)計(jì)公司無需對(duì)每個(gè)細(xì)節(jié)進(jìn)行設(shè)計(jì)，可通過購買成熟可靠的 IP 方案，實(shí)現(xiàn)某些特定功能從而縮短開發(fā)時(shí)間。因此，EDA 公司在某種程度上屬于另一種芯片設(shè)計(jì)公司。
Foundry 模式則為純粹負(fù)責(zé)制造或封測(cè);可以為多家 fabless 提供服務(wù)，不承擔(dān)設(shè)計(jì)缺陷所帶來的決策風(fēng)險(xiǎn)，但投資規(guī)模較大，維持生產(chǎn)線費(fèi)用較高。
中國(guó)集成電路設(shè)計(jì)業(yè)銷售額占比最大。中國(guó)集成電路設(shè)計(jì)業(yè)銷售額由 2004 年的 81.5 億元增長(zhǎng)到 2019 年的 3063.5 億元，在 2016 年以 37.93%的比重超越了封測(cè)產(chǎn)業(yè)，成為我國(guó)集成電路比重最大的產(chǎn)業(yè)，2019 年設(shè)計(jì)業(yè)銷售額占集成電路產(chǎn)業(yè)的 40.51%。制造業(yè)銷售額從 2004 年的 181.2 億元增長(zhǎng)至 2019 年 2149 億元，復(fù)合增長(zhǎng)率為 17.93%，在2019 年占比達(dá)到 28.42%。封裝測(cè)試行業(yè)也保持著穩(wěn)定增長(zhǎng)從 282.6 億元到 2349.70 億元，占產(chǎn)業(yè)份額則調(diào)整至 31.07%。
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