我国集成电路行业现状分析与前景展望

王骏铵

摘 要：随着信息化、电子化的不断发展，以集成电路为核心的数码电子产品逐渐走进人们的生活。作为国家的高精尖科技领域，集成电路在军用、商用、民用领域均有着重要作用。我国集成电路的产业起步较晚，目前还处于发展阶段，并且高端产业距离国际先进水平差距较大，这些都是需要探讨和解决的问题。本文从集成电路的整体发展历程及现状对上述问题进行研究，希望对行业的发展做出贡献。

关键词：集成电路;行业现状;前景展望

中图分类号：F426.6 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）03-0009-02

0 引言

集成电路是国家科技水平发展的标志，应用领域也极其广泛，许多国家都将集成电路作为国家的重要产业。而我国在集成电路上起步较晚，行业也存在着许多问题，因此有必要对集成电路行业进行分析和论述，并对我国集成电路产业的问题给出一些建议，使其更加高效、稳定地发展，从而更好地服务人们的生活。

1 集成电路概述

1.1 集成电路概念

集成电路是一种微型电子器件，采用特定的工艺，把电路中所需的各元件及布线连接在一起，集成在一块半导体基片（晶圆）上，然后封装在一个管壳内，使其具有所需电路功能的微型结构。

集成电路在很多行业市场内都有着重要应用，比如基于半导体制造技术的传感器市场，还有基于VR技术的可穿戴设备领域等等。常用的集成电路有：CPU、GPU、Bios芯片、充放电芯片及南北桥芯片等。

1.2 集成电路特征[1]

（1）可靠性：相比普通电子元件，由于集成电路已经封装一体，除意外高电流或电压外不会轻易损坏。

（2）微小性：一般的集成电路尺寸很小，集成度高，使用方便。

（3）低功耗性：集成电路的功耗比普通电路低很多，由于制造工艺的逐步改良，日常生活中的各种集成电路发热不高，采用集成电路比采用分离电路元件的功耗小许多。

1.3 集成电路的发展历程

集成电路于十九世纪五十年代末出现。1971年，Intel公司发布了世界第一块微处理器4004，是一款使集成电路从理论到多功能应用的元件。经过近七十年的发展，从10μm工艺发展到现今的7nm、10nm。遵循着“摩尔定律”，集成电路在消费级上逐渐由内置2300颗晶体管的4004发展到今天29亿颗晶体管的i9-9900k，在服务器级别甚至有单颗96亿晶体管的EPYC。其成长历程基本是一条指数发展规律，十分迅速，并逐渐应用到各行各业的产品中，给人们的生活带来了极大的便利。

2 我国集成电路产业现状

2.1 我国集成电路的发展

我国集成电路产业起步较晚，整体落后美国20年。以中央处理器（CPU）为例，生产消费类产品的两大公司为Intel和AMD，都来自美国，而中国在2001年才开始研发CPU，且研发速度也不及AMD和Intel[2]，中美在CPU这一高精尖集成电路的发展上差距不是在减小，而是在增大。现在，中國虽然已能量产22-28nm工艺CPU，并能制造14nm制程的CPU，但自主的研发和设计技术处于完全落后状态。

尽管起步较晚，但是在集成电路领域的经济和市场发展上，我国有着极高的增长率，市场销售额从世纪初的975亿元发展到2017年的5600亿元。在巨大规模集成电路的发展上，我国走在前列，比如采用国产申威1600处理器的神威太湖之光超算在IBM发布Summit前就已占据世界超算排行榜榜首2年。不仅如此，在集成电路的封装和制造上，中国已逐渐脱离纯依赖国外设备的状况，有望在将来成为集成电路封装制造的新中心。

2.2 我国集成电路产业现状

现今，我国已初步建成了集成电路/半导体行业的产、研、销售一体化体系。清华紫光的微处理器架构和内存颗粒、海思麒麟的手机SOC、兆芯海光的X86架构民用CPU和龙芯申威的军用CPU都已经很成熟，而其中海思麒麟利用开源ARM架构的手机SOC更是走在了世界前列。并且，在基础的集成电路（整流桥、Bios芯片、充放电芯片、USB控制芯片等）领域，中国已经发展到了国际主流水平，许多跨国公司都使用中国的基础芯片，并让中国的工厂代工。

但是，表面上的“Developed”并不是真正的发达。我国集成电路产业仍有许多亟待解决的问题，而且问题表现在许多方面。比如日常应用最广泛的民用电脑的CPU和手机的SOC这些核心产品，中国没有自己的架构，完全依靠国外的X86指令集和ARM开源架构，自主程度不足。从性能上看，无论是海光、兆芯还是龙芯、申威，都有着不同的短板，虽然由申威1600处理器搭建成的神威太湖之光计算性能很强，但在单位性能上完全不及美国的中小规模超算;从研发上看，我国的研发机构比较分散，而且在人力、物力、财力上我国的研发单位也根本无法与像英特尔这样的公司相比。

2.3 我国集成电路产业主要问题[3]

（1）架构：我国现在的主要集成电路架构质量并不高，在微处理器上这点尤为重要，Intel和AMD两大公司都已经把架构推向极限，使微处理器的性能基本只与频率、规模有关，而我国的架构相比则逊色很多，在架构上仍然有很大的提升空间。

（2）性能：前不久AMD发布了基于Zen2架构的7nm服务器用处理器，是现今单颗性能最强的处理器，而我国为了达到这一颗处理器的性能需要多路众核处理器，在规模、占地和经济性上有很大的劣势;不仅如此，在DRAM设计和生产上我国也基本没有优势，唯一拿得出手的是清华紫光的DDR3颗粒，与此对比的是三星、海力士、镁光的高频、优制程的DDR4颗粒。不止这些例子，还有Nand、GPU、主控以及显示芯片等，我国技术都与国际相差许多。

3 中国集成电路产业发展对策

3.1 架构和性能问题的解决方法

（1）架构：架构并不是一朝一夕能开发出来的，但中国要能在集成电路产业赶上世界的主流，就必须有自己的架构、有自己的指令集。但这又是一个极其艰难的过程，就以我们发展集成电路的时间来看，短时间自主建立架构并不现实，但并不代表不应该发展。以AMD为例子，世纪初的AMD，架构落后，虽有高频率却完全无法与Intel的Core相比，而2017年Zen架构的研发成功，RYZEN处理器的出世，AMD翻身了。架构的进步有极限，而且现在世界主流正在推进至极限，但中国的架构仍完全不及世界主流，在架构上进行推进是中国高精尖集成电路发展的必经之路，而且是能一直走下去，对以后的研发打基础的一条路。而架构的研发，不可能靠单个研究单位或企业，对于架构，全国各企业和单位应集中设计研发架构，因为它需要大量的人力物力财力。

（2）性能：在性能上，以CPU和GPU为例，CPU的性能与架构、主频率、核心规模有关，而GPU与架构、流处理器的数量和频率有关。除架构外，频率是最重要的参数，而频率的高低与制程，即制造工艺有很大的关系，制程影响散热和供电，进而影响频率。即使我国由众核多路处理器超算多次占据世界超算榜首，但单是靠多核多路来堆叠，不是一条长远之路。对此，其一是应该提升制造工艺的质量，在频率和效能上下功夫;其二就是在线宽上下功夫，制程提高的同时将单核的性能尽可能拉高，进一步提高效能。

3.2 产业发展的对策[4]

（1）产业结构上：现在的中国集成电路产业像一盘散沙，各单位和企业单干，无法很好地集中资金和人力进行高精尖项目的深入研发。仅是微处理器就有海光、兆芯、龙芯、申威等数家企业在研发，并且研发方向各不相同，很大程度制约了研发进度。所以一定要集中人力、物力进行深入水平的开发工作，优化产业结构，使各企业分布在各个环节上，做好分工。

（2）市场上：我国集成电路产业的份额大多是由技术水平不高的低端集成电路市场占有的，在高端产业上的份额很小。这说明了我国市场研发水平的不足，所以市场一定要做好资金的分配，要倾向于高端产品市场，淘汰一些低端企业。营造一个更利于研发的高端市场环境。

4 我国集成电路产业发展前景

4.1 国际趋势

世界现已形成了基本的集成电路分产业秩序，我国主要承担的是生产基础元件的任务。而欧、美等国家是设计、搭建高精尖集成电路的主力军;日本、韩国承担设计、制作大部分DRAM及Nand等存储芯片的任务;我国台湾和越南主要是代工生产的部分。微处理器的趋势是高频、多核、优制程，而存储器的趋势是高速（高频）和大容量。

4.2 我国集成电路产业前景

我国现仍处于初级阶段，仍有很长一段路需要走。国际社会正处在信息化时代，而信息化的基础便是集成电路产业，无论是人工智能、虚拟现实还是大数据，都离不开高级集成电路的支持[5]。由此看来，只要我国稳步发展、跟上高端产品研发的步伐，未来集成电路产业可以发展得更好。

5 结语

我国的集成电路产业正以极快的速度成长，虽正处于初级阶段，但拥有十分广阔的前景，在未来的各大领域都能发挥不小的作用，虽然现不能与已发展数十年的美国相比，但相信我国集成电路产业在未来会逐步减小差距，在国际高端集成电路领域会占有一席之地。

参考文献

[1] 愈忠钰.我国集成电路产业的发展现状和展望[J].电子商务，1998（1）：2-5.

[2] 张本照，陈旭峰.我国集成电路产业发展现状及对策[J].价值工程，2007，26（11）：101-103.

[3] 萬天才.我国集成电路产业发展对策初探[J].半导体杂志，1999（1）：14-18.

[4] 陈银燕，朱樟明.我国集成电路设计产业发展现状及对策研究[J].科技进步与对策，2005，22（1）：78-80.

[5] 黄灿灿.试论我国集成电路产业发展前景[J].科学技术创新，2010（21）：12-12.