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芯人必读 | 中国半导体产业发展总共分几步?
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自1965年以来,中国半导体产业的发展经历了自主研发(1965-1980年)、探索引进(1981-1989年)和重点建设(1990-1999)、全面快速发展(2000年后)的多个发展阶段。根据中国半导体行业协会的划分,以2000年国务院颁发18号文件为标志,中国半导体产业真正进入了全面快速的发展阶段。
01
自主研发
1965年,中科院上海冶金所成功仿造出国内第一块集成电路,标志我国半导体事业正式进入了自主研发征程,国产芯片产业自此诞生。
半导体器件批量生产之后,在20世纪60年代主要用来生产晶体管收音机,一般老百姓把晶体管收音机俗称为“半导体”。它与缝纫机、自行车和手表,成为60年代中国普通居民最想购买的“四大件”。
当时,中国台湾的“工研院”于1975年向美国购买3英寸晶圆生产线,1977年即建成投产。1978年,韩国电子技术研究所(KIET)从美国购买3英寸晶圆生产线,次年投产。1980年,台湾地区的联华电子建立4英寸晶圆厂。
相较之下,中国大陆的进程就慢了不少。直至1988年,由上海无线电十四厂和中国与比利时合资的上海贝尔电话设备制造有限公司合资成立贝岭微电子公司,这是上海第一个具有国内先进水平的大规模集成电路制造厂,也是中国大陆第一条4英寸晶圆生产线。那时,在欧美联手封锁压制下,中国大陆只能买到二手淘汰设备。
值得一提的是,1975年,中国大陆已经完成了动态随机存储器核心技术的研发工作。北京大学物理系半导体教研室由王阳元领导的课题组,完成了三种技术方案,在当时的中科院109厂生产出中国第一块1024位动态随机存储器。这一成果尽管比美国、日本晚了四五年,但是比韩国要早四五年。
不过,由于国家经济与财政原因,在20世纪六七十年代,我国五年计划对集成电路的总投资还不及一个国际大公司一年的投资。在日新月异的技术和庞大的工业体系面前,中国的芯片产业的发展很难靠“技术英雄”的一己之力实现赶超。尤其当时十年动乱已经让企业的生产条件和设施受到严重破坏,产业发展违背科学规律,加之国际上的技术封锁与禁运,我国的芯片产业基本处于分散的、手工式的生产状态,与国际先进水平的差距难以弥合,甚至呈现出成倍扩大的趋势。
02
探索引进
经过几年的酝酿,改革开放以来发展中国“芯”的第一个重大战略被正式提出。1986年,电子工业部在厦门召开集成电路发展战略研讨会,提出“七五”(1986—1990年)期间我国集成电路技术的“531”发展战略,即普及推广以742厂为基点的5微米技术,同时开发3微米技术,攻关1微米技术。
提出“531”发展战略有一个背景:在这一年,我国集成电路产量出现急剧下滑。按照既定战略,国家将集中资金建设二三个骨干大厂、扶持一批十个左右中型企业、允许存在一批各有特色的一二十个小厂。
然而,在多种原因的作用下,原本提倡的“引进、消化、吸收、创新”八字方针没有得到全面贯彻,导致了一而再再而三地引进。即便是先行者742厂,此后相继从东芝和西门子引进2—3微米数字电路全线设备和技术,后来又从美国朗讯公司引进0.9微米数字电路设备和技术。“531”发展战略的目标得以实现,但却是以全部从国外引进技术的方式实现的。
到1988年,我国的集成电路年产量终于达到1亿块。按照当时的通用标准,一个国家的集成电路年产量达到1亿块标志着开始进入工业化大生产。美国在1966年率先达到,日本随后在1968年达到。中国从1965年造出自己的第一块集成电路以来,经过漫长的23年,才达到了这一标准线。
“七五”期间我国微电子产业的头号工程——无锡微电子工程拉开序幕。该工程含2—3微米大生产线,于1988年开工建设。次年,在工程建设期间成立了中国华晶电子集团公司,后者被誉为“中国微电子产业的黄埔军校”。从这里走出去,并在其他公司或政府部门担任过主要领导、骨干的人数,据统计不下500人。其后的“908工程”也有赖于华晶打下的基础。
03
重点建设
信息产业的快速发展、互联网的兴起,使中国开始把对电子技术的重视提上日程,政府开始加大对半导体产业的扶持,开展以908和909为典型的国家级重点工程。“908工程”是指国家发展微电子产业20世纪90年代的第八个五年计划,“909工程”是指第九个五年计划。两大工程的主体企业分别是无锡华晶和上海华虹。
1990年8月,“908工程”启动。该工程投资额为20亿元,目标是建立一条月产1.2万片的6英寸芯片生产线。这条生产线花费7年的时间才建成投产,但由于经营不善连年亏损,1999年,工厂和上华公司合并,转制成为公司。
纵观“908工程”,光是经费审批就花了足足两年时间,从美国朗讯引进0.9微米生产线又花了三年时间,中间经历了数次反复论证,加上建厂的两年时间,工程从开始立项到真正投产历时7年之久。待1997年建成投产时,华晶的技术水平已大大落后于国际主流技术4—5代,月产仅800片左右。投产当年亏损2.4亿元,成为“投产即落后”的经典反面案例。
与华晶形成鲜明对比的是,1990年新加坡政府投资特许半导体,只用两年时间建成,第三年投产,到1998年收回全部投资。
1997年,中国电子工业有史以来投资规模最大、技术最先进的一个国家项目——“909工程”确定:投资100亿元,建设一条8英寸晶圆、从0.5微米工艺技术起步的集成电路生产线。
围绕“909工程”,上海虹日国际、上海华虹国际、北京华虹集成电路设计公司等相继成立。1997年7月,由上海华虹集团与日本NEC公司合资组建的上海华虹NEC电子有限公司成立,总投资为12亿元。华虹NEC主要承担“909”的主体工程超大规模集成电路芯片生产项目建设。
后来有人打了个比方,贴切地形容了这种市场决策的难度——芯片产业犹如一列高速行驶的火车,如何在火车急驰中一跃而起攀入车厢,时间、角度、速度都至关重要。
在这个阶段,中国的集成电路产业加速了和外资企业的合作,国家强势扶持。主要发展成绩便是晶圆厂的建设和发展,时至今日,中国的几大晶圆厂——无锡华润上华、上海华虹、中芯国际都是在这个阶段先后建设起来的。
作为探索中国“芯”自主创新道路上一次难得的实践,客观来讲,“909工程”取得的成绩不仅是华虹完成了立项目标,也为中国集成电路产业的发展道路做了政策探索,为后来的大基金、“909工程”二次升级都积累了经验。
04
全面快速发展
2000年,国务院颁发的18号文件标志着中国半导体产业真正进入了全面快速的发展阶段。
截止目前,在产业政策层面,有七部现行有效的国务院规范性文件推动产业发展——1997年出台《关于加强集成电路卡管理有关问题的通知》、2000年出台《关于印发鼓励软件产业和集成电路产业发展若干政策的通知》、2011年出台《关于印发进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策的通知》、2012年出台《关于印发“十二五”国家战略性新兴产业发展规划的通知》、2014年《国家集成电路推进纲要》、2015年出台《中国制造2025》、2016年出台《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划的通知》。
此外,2014年9月,国家集成电路产业投资基金(俗称“大基金”)正式成立,成功带动了一批地方产业基金,共同提升了我国集成电路产业的投资能力。基金总额最初计划约为1200亿元,最后增至1250亿元,投资项目覆盖了集成电路设计、制造、封测、装备、材料等各个环节。
2000年,中芯国际的成立,打开了我国大陆半导体晶圆代工走向世界舞台的步伐,之后包括台积电、联电、英特尔、海力士等知名厂商开始落户中国大陆。2018年,中芯国际斥巨资向全球最大的光刻机设备制造商荷兰ASML订购国内首台最新进的EUV光刻机,这将大大缩短国产自主化的集成电路装备研发周期。
2018年紫光展锐推出SC9850KH芯片平台,成为中国首款真正实现商用的自主国产CPU芯片。芯片领域的资本并购者,是紫光集团近年来最大的标签。2018年5月8日,在A股上市的“紫光国芯”正式更名为“紫光国微”。外界分析,这家近年来叱咤芯片产业的中国企业或许又将掀起新一轮资本运作的风暴。
●斥资18.7亿美元和9.07亿美元连续收购展讯通信、锐迪科微电子,成为世界第三大手机芯片企业;
●斥资25亿美元收购原惠普旗下新华三集团51%的股权,成为中国排名第一、世界排名第二的网络产品与服务领军企业;
●控股芯片封装测试企业,控股存储芯片制造厂商,在成都、南京陆续签约落地总投资额近1000亿美元的存储芯片与存储器制造工厂,全面构筑产业生态链;
●买公司、建平台的同时,挖来台湾地区最大半导体企业台积电的大将、被称为“台湾DRAM教父”的高启全,以及第二大半导体企业台联电的前CEO孙世伟……
以“自主创新+全球合作”为双轮驱动,紫光集团在全球芯片行业掀起一阵旋风。作为紫光的掌门人,赵伟国不避讳自己的资本运作,但他多次公开表示,资本并购只是手段,科技产业才是根本。赵伟国认为,在我国芯片总体落后的大背景下,只有先通过资本运作找到一个桥头堡,再组织力量冲锋,才有可能获得成功。
2020年5月,紫光展锐50亿元增资已到账 成为大基金二期首个投资项目。
国产半导体发展历程中,有一家不得不提的企业便是华为。面对中美贸易摩擦下的禁令,同为通信设备厂商,都“跨界”做手机,华为为什么比中兴更“抗压”?华为海思功不可没。
1991年,华为成立了自己的ASIC设计中心,自主研发芯片漫漫征途从此开始。1993年,ASIC设计中心成功研发出华为第一块数字专用集成电路。随后,芯片技术以每3至4年一个台阶的速度跨越。到2004年,华为的实力已非昔日可比,销售额达到462亿元人民币,华为加大了自主研发芯片的资源投入,在ASIC设计中心的基础上,成立了深圳市海思半导体有限公司。
2009年,华为海思推出了第一款面向公开市场的手机终端处理器——K3。这款处理器针对的用户是低端“山寨机”,并未获得成功。华为海思于2012年推出K3V2处理器,这一次,华为把它用在了自家的旗舰手机上。2013年底,华为海思推出了麒麟910,这是其第一款SoC。此后,麒麟系列芯片快速迭代,华为手机也相应地不断更新,销售额与美誉度节节攀升。
为了给海思芯片“铺路”,华为将一款并不成熟的芯片直接与自己的旗舰手机捆绑在一起,很可能会导致“小马拉大车”,最后车马俱翻,黯然退出智能手机市场。
不过,华为的冒险获得了巨大回报。有了属于自己的芯片,华为可以拥有更低的研发制造成本、更有底气的议价能力、更可靠的供货保障,这是华为手机的“护城河”。
此外,2019年科创板的成立也更是在资本层面对国内的半导体企业提供了便捷的融资渠道和更加宽松的上市环境。
据德勤报告预计,到2024年,中国在全球半导体消费中的占比将达到57%,中国将继续保持世界第一大半导体消费市场的地位。庞大的市场缺口和国产替代大背景下,期待国产半导体企业紧抓机遇砥砺前行,推动中国芯步入新征程。
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