SEMICON 2017魏少军教授：中国集成电路过热了吗？
本文内容来源：SEMICON 2017魏少军教授演讲现场速记
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%。
芯片设计业继续高速增长，2016年全行业销售收入为1644.3亿元，比2015年的1325.0亿元，增长24.1%，中国集成电路设计业的全球销售达到247.3亿美元（按1:6.65美元汇率折算），占全球集成电路设计业的比重提升至27.82%。（IC Insights: 2016年全球Fabless公司销售889亿美元）。1999年到2016年，中国集成电路设计的复合年均增长率(CAGR)为44.91%，可谓蓬勃发展。
中国大陆集成电路封测业保持平稳增长， 2008-2016年8年间的年均复合增长率为12.31%（据2017中半协数据）。未来几年，封测业的增长势头也将继续保持，但总体规模被芯片设计业超越。
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。
在巨大的中国本土市场中，进一步做结构分析：
2013年本土集成电路市场中，全部芯片价值最大的产品分类是个人电脑，为259.2亿美元；其次为移动电话，全部芯片价值150亿美元；第三位为闪存，全部芯片价值为80亿美元（数据来源：中国半导体行业协会，2014）
但是从整体上看，中国集成电路产品全球占比很小。按照国际通行的准则（为避免重复计算），仅设计业的产值可以计入产品的销售。因此，2016年中国集成电路产品销售规模的全球占比仅为7.3%。
集成电路的进口持续维持高位。2016年，集成电路进口额达到2270.7亿美元，比上年下降了1.2%，但是也连续四年超过了2000亿美元，是价值最高的进口商品。同期出口集成电路613.8亿美元，下降11.1%，贸易逆差高达1657亿美元。预计未来几年，集成电路进口额仍将维持高位。
从进口集成电路产品的类别来看，微处理器/控制器进口额位列榜首，2014年价值高达1052.2亿美元，占比48.33%；紧接着是半导体存储器，2014年价值达542.8亿美元，占比24.93%，之后是放大器，占比4.13%。（编者按：进口集成电路产品分析清晰指出了我国市场亟待自助研发的产品类别，这确实也是近年来中国政府、企业、资本所大力支持和发展的方向）
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。
产品面临挑战。
魏教授指出，目前集成电路的投资略显凌乱。在《纲要》的指导下，大基金和地方基金投资积极性高涨，但是历史的欠账太多，短期内难以弥补。未来五年，大陆在集成电路领域的直接投资需求预计将累计到1000亿美元。
国产集成电路投资过热了吗？
结合近年来的各类集成电路基金投入，魏少军教授提出了“中国集成电路投资是否过热”这一被业界热议的问题。虽然纵观近年的基金投资给人一种范围大，投资大的表象，但是在魏少军教授看来，基金投资中的很多资金有很多并没有落到实处。除了大基金和部分地方投资以外，很多投资都严重缩水。所以尽管国产集成电路投资看上去很热，但是实际上并没有达到过热的程度。
整体而言，国内除了中央政府的1300多亿基金和几个重点城市半导体基金已经落实之外，很多地方投资落实的金额能够达到对外宣传金额的两成就不错了。可以说，从基金的投资到落实，国内集成电路产业与国外都还有着很大的差距，更不要说过热了。
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12英寸生产线共26条，占全球计划建设的12英寸生产线的42%。全部建成后，中国大陆的全部产能将达到111.4万片/月。本地企业的总产能将达到76.4万片/月。从设计业的需求看，代工产能尚未达到所需产能的50%。存储器布局有意外，但尚在情理之中，有望打破国际垄断。
从国内集成电路产业现状看，尚未实现技术和投资平衡驱动。投资到位，但研发投入严重不足。
魏教授指出，技术研发投入不足。全国每年用于集成电路研发总投入约45亿美元，即少于300亿元人民币，仅占全行业销售额的6.7%，不到Intel公司一家年研发投入的50%。
产业模式亟待厘清。
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。
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