中國半導體行業協會副理事長魏少軍：走出“兩個在外”怪圈 智慧應對中國IC多重挑戰 

 

    《國家集成電路產業發展推進綱要》正式發布實施，在行業內迅速引起了極大的關注。就目前現狀來說，中國集成電路產業仍然存在著極大的發展壓力，這既表現為與國際先進水平的差距上，也表現為當前國際半導體產業的走向變化對中國IC形成的挑戰上。 

 

    與國際先進水平差距較大 

 

    我國設計業水平基本與國外同步，但很多關鍵芯片幾乎全部進口，工藝技術進步嚴重滯后。 

 

    總體來看，中國集成電路產業無論在設計、制造還是封裝環節等，均與國際先進水平存在著較大差距。 

 

    根據中國半導體行業協會集成電路設計分會的統計，2013年中國IC設計行業全年收入為874.48億元，約合142億美元，比上年增長28.51%，占全球集成電路設計業的比重約為16.73%。2013年全年共有124家IC設計企業銷售額超過1億元，134家企業銷售額5000萬元～1億元，177家企業銷售額在1000萬元～5000萬元之間，196家企業銷售額小于1000萬元，贏利企業409家，不贏利企業223家，前100名設計企業的平均毛利率為30.59%，前10大設計公司的平均毛利率為39.55%。雖然設計水平基本上與國外同步，達到了28nm，但是很多關鍵芯片，如桌面、便攜式計算機、高性能服務器、高端網絡設備用芯片幾乎全部為進口。 

 

    中國芯片制造業發展狀況，根據中國半導體行業協會的統計，制造業2013年全年收入達到600.86億元，略少于100億美元，比上年增長199.9%。其中本土企業總收入為266.6億元，占中國10大芯片制造企業（含外資）全部收入454.1億元的58.7%，占中國整個芯片制造業收入的44.37%。中國芯片制造業現有產能與市場需求方面存在的差距巨大，工藝技術進步嚴重滯后。在先進工藝方面，具備先進制造技術（40nm以下線寬）的僅有中芯國際1家，技術水平與國際先進水平相差1.5代。在產能方面，全部12英寸月產能不到5萬個硅圓片。十大制造企業中的天津中環、吉林華微以器件制造為主，西安微電子以航天器件和集成電路為主要業務。 

 

    即使是封裝行業，中國企業與國際先進水平依然存在差距。根據中國半導體協會統計，中國大陸封裝業2013年全年收入為1098.85億元，約合180億美元，比上年增長6.1%；其中本土企業總收入為190.6億元，占中國10大封裝企業全部收入442.9億元的43.03%，占整個封裝業收入的17.35%。具備先進封裝技術（3維封裝）的僅江蘇新潮科技1家。中國至今尚無法制造超過1200個以上Bumping引擎的高密度集成電路封裝，技術水平與國際上相差5年以上。 

 

    “兩個在外”現實嚴峻 

 

    IC設計企業的產品主要在海外加工，制造企業的主要業務也在海外，是產業面臨的困境。 

 

    集成電路產業的發展現狀，導致了中國IC行業的“兩個在外”嚴峻的現實，即集成電路設計企業的產品主要在海外加工；集成電路制造企業的主要業務也在海外。 

 

    以2013年中國集成電路設計企業的總產值142億美元為基數，以設計企業的毛利率空間30%計算，可以得出中國設計企業的產能需求為109億美元，進一步假設企業的50%的產品可以在大陸代工廠加工，即有54.5億美元。再計算芯片制造企業方面，2013年中芯國際有40%的產能服務于國內企業，即約有9億美元；華力約15%的產能用于國內，約3000萬美元；華虹約80%的產能用于國內，約4億美元；武漢新芯約30%的產能用于國內，約合4500萬美元；華潤微電子約90%的產能用于國內，約合5.4億美元。總計我國代工制造業服務于國內設計企業的產能約為19.15億美元。最后可以算出，我國芯片設計與制造業兩者間的需求與供給之間存在35.35億美元的差距。 

 

    導致出現這種現象的原因正是中國IC行業自身存在的一系列問題。在IC設計方面，設計企業缺乏工藝知識，也沒有定制和修改工藝參數的能力；設計企業對第三方IP核的依賴程度奇高；設計企業沒有建立內部設計工具維護和發展隊伍，缺少根據自己的產品開發和優化設計流程的人才和能力；設計企業大多采用通用的ASIC設計方法，缺少定制化和COT的設計知識。在IC制造方面，大多數企業尚未建立完整的設計服務和支持體系；IP核研發滯后于工藝的開發，IP核開發能力偏弱；工藝研發往往依托外來客戶的支撐；對設計方法學的重視程度不夠。 

 

    總之，雙方全都存在較大的對外依賴，兩者相遇，自然出現了“兩個在外”的情況。這是中國IC行業問題的現實體現。 

 

    代工制造缺口仍將擴大 

 

    未來無論在IC設計制造的復雜度，還是開發成本上，都對中國IC業形成挑戰。 

 

    全球半導體行業目前正在發生一系列轉變，也對中國IC行業形成更多挑戰。首先是制造資源越來越少。2008年以來，一批傳統的IDM公司已經或將停止建設新的生產線，逐漸轉型為集成電路設計企業，預計需要外協的產能價值約300億美元，產能需求將十分旺盛。事實上，從2012年下半年以來，先進工藝的產能已經出現供不應求的現象，我國設計企業受此影響，沒能實現更高的增長速度。正是預見到未來5至10年產能緊張的前景，三星、臺積電、Global Foundries等企業每年投入巨資擴產，而我們也預見到這種情況的發生，卻沒有能夠采取得力的措施。 

 

    其次，芯片設計的挑戰越來越大。基于新一代工藝的量產速度會放慢，IP核的成熟度和成品率的提升將需要更多的時間，提升成品率成為代工廠和設計公司都要面對的重大挑戰。隨著工藝的進步，這個問題將變得更嚴重。芯片設計團隊必須對芯片制造過程有深入的了解，尤其是工藝參數在制造過程中的變化，這已經成為芯片設計工程師不可或缺的知識，芯片設計工程師已經不太可能預測所設計產品在最終生產過程中可能具有的成品率，許多原來屬于生產過程的問題已經遷移到設計階段，可制造性設計（DFM）和面向成品率的設計（DFY）已經是必不可少的設計技術。 

 

    再次，性能是產品的核心技術指標，由于功耗的限制，簡單地提升主頻已不現實，功耗成為關鍵指標，是否具備低功耗和超低功耗設計技術和能力將決定產品能否在移動設備中得到應用，成本是市場競爭的終極方法。 

 

    最后，先進工藝節點的NRE費用（一次性工程費用）急劇攀升，只有通過擴大銷量才能分攤前期成本。有估計認為，研發一顆16nm的芯片需要投入15億美元，必須銷售3000萬顆才能收回成本。受限于工藝，很難在單個硅片上集成異質器件，封裝將向組裝（Assembly）演進，芯片設計必須與組裝結合。 

 

    總之，未來無論在IC設計制造的復雜度，還是開發成本上，都對中國IC業形成挑戰。如何應對需要從業者的極大智慧。這里沒有明確的答案，只能提出幾個需要回答的要點：一是能否解決國家急需的核心芯片成為產業界必須首先回答的問題。二是中國芯片制造業的發展一直跟在別人后面亦步亦趨，現在有了改變的條件，需要企業家的膽識與勇氣。三是盡快解決“兩個在外”的困局。四是在移動通信芯片領域，擁有28nm之后的產能就擁有競爭的主動權和主導權，如何極力爭取突破？五是集成電路發展基金非常重要，但要集中統籌使用，地方政府正在設立促進集成電路發展的地方基金，應避免“搶項目”，造成該倒閉的企業不倒閉，企業價值虛高，泡沫大量出現。同時對基金的管理不僅需要依靠懂行的人，更需要熱愛這個產業的“圈內人”。