集成电路是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺,把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起,制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上,然后封装在一个管壳内,成为具有所需电路功能的微型结构;其中所有元件在结构上已组成一个整体,使电子元件向着微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面迈进了一大步。它在电路中用字母“IC”表示。集成电路发明者为杰克•基尔比(基于锗(Ge)的集成电路)和罗伯特•诺伊思(基于硅(Si)的集成电路)。当今半导体工业大多数应用的是基于硅的集成电路。
它经过氧化、光刻、扩散、外延、蒸铝等半导体制造工艺,把构成具有一定功能的电路所需的半导体、电阻、电容等元件及它们之间的连接导线全部集成在一小块硅片上,然后焊接封装在一个管壳内的电子器件。其封装外壳有圆壳式、扁平式或双列直插式等多种形式。集成电路技术包括芯片制造技术与设计技术,主要体现在加工设备,加工工艺,封装测试,批量生产及设计创新的能力上。
芯片一直是中国进口金额最大的商品。根据海关公开数据,2019年中国芯片进口额为3040亿美元,超过原油、铁矿砂、粮食总和3016亿美元。美国限制芯片出口的行动,一定程度上激起了自主研发芯片的决心和力量。此次四部门联合发布支持集成电路发展的政策,将加快我国集成电路产业的发展。近年来,越来越多的上市公司加入到集成电路产业之中。芯片已成为世界各国科技角力的主阵地。
我国集成电路产业发展的生态环境亟待优化,设计、制造、封装测试以及专用设备、仪器、材料等产业链上下游协同性不足,芯片、软件、整机、系统、应用等各环节互动不紧密。“十三五”期间,中国积极探索集成电路产业链上下游虚拟一体化模式,充分发挥市场机制作用,强化产业链上下游的合作与协同,共建价值链。培育和完善生态环境,加强集成电路产品设计与软件、整机、系统及服务的有机连接,实现各环节企业的群体跃升,增强电子信息大产业链的整体竞争优势。
高端芯片依赖进口的现象仍然较为突出。集成电路不仅是“少而精”的高科技,还是“多而广”的基础产品,根据中国海关总署公布的全国进口、出口重点商品量值表显示,集成电路进口额超过了原油,也超过了农产品+铁矿+铜+铜矿+医药品的进口总和,这表明集成电路已成为我国必不可少的基础产品。2018全年,中国进口集成电路4176亿个,同比增长10.8%。从进口金额首次3000亿美元可以看到我国集成电路国产替代存在较大空间。
我国产品无法满足大部分市场需求,产业生态系统不平衡。在存储器、CPU及FPGA等高端芯片领域,在28nm及以下的先进工艺,在制造材料、设计核心IP、EDA辅助设计方面,全球市占率可以说是微乎其微。技术上的总体路线仍然是跟随欧美为主,但同时我国具备集成电路市场规模大的优势,随着国家对集成电路产业的重视和不断投入,量变终会引发质变。
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