集成电路芯片范文

时间:2023-03-28 16:57:14

导语:如何才能写好一篇集成电路芯片,这就需要搜集整理更多的资料和文献,欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文,供你借鉴。

集成电路芯片

篇1

关键词:集成电路芯片;数据手册;硬件设计;软件设计;微控制器

中图分类号:TP39;TN60 文献标识码:A 文章编号:2095-1302(2017)06-00-02

0 引 言

目前电子产品的智能化、微型化乃是大势所趋,而设计的重点主要为硬件电路设计与软件程序设计。硬件电路设计必须熟悉集成电路芯片的功能及相应的应用电路,为此我们经常需要阅读集成电路芯片的数据手册(Datasheet)。

在项目设计阶段的芯片选型、硬件电路设计、软件程序设计,直至后期的产品系统调试等,都离不开集成电路芯片数据手册的技术支持。从阅读集成电路芯片数据手册的角度来看,数据手册大致可分为两大类,一类是不带有CPU的集成电路芯片,如常用的74HC系列数字电路、功率MOSFET电子器件等;另一类是带CPU的集成电路芯片-微控制器等,如STM8S系列、ARM Cortex-M4。

如何在最短的时间内根据项目设计的功能要求,选择并熟悉集成路芯片功能参数、设计硬件原理图及印制电路板图,直至最终完成系统调试工作,本文从电子工程师应用的角度,就集成电路芯片数据手册的快速阅读内容、方法、建议作归纳总结,供设计者参考。

1 集成电路芯片数据手册简介

集成电路芯片数据手册是集成电路芯片制造商提供的芯片使用手册,比较详细地描述产品的特性(Features)、电气特性(Electrical Characteristics)、引脚功能(Pinout and Pin Description)、典型应用电路(Typical Application Circuit)、封装尺寸(Package Dimensions)或封装信息(Package Information)、PCB库元件封装参考图(Soldering Footprint or Recommended Package Footprint)、备用功能映射(Alternate Function Remapping)、通用硬件寄存器映射(General Hardware Register Map)、时序图(Timing Diagram)、详细型号说明及订货信息(Ordering Information)等,是工程师在电子产品设计、维修等工作过程中查阅最多的文档资料。

2 集成电路芯片数据手册的阅读内容

2.1 阅读集成电路芯片数据手册的简介部分

阅读集成电路芯片数据手册(Datasheet)简介部分的目在于知道这是什么元件,有什么功能,可应用在什么场合。主要包括产品提供商、元器件型号、封装类型、基本特性或应用场合等内容。概述(General Description),相对而言比较笼统的介绍了芯片的功能;特性(Features) 标注的是基本电气的性能;应用(Applications)大致了解芯片的用途,可应用在哪些方面等。有些手册会给出等效原理图(Schematic Diagram),但只是电路效果相同,并非芯片内部的实际电路,即使按该电路搭建,也无法替代该芯片的使用。

2.2 熟悉元器件的功能框图、引脚功能描述及注意事项

首先要特别注意元器件的工作电源及引脚编号,若单片机集成电路AT89S52是5 V工作电源,只有一个接地引脚,而目前很多基于ARM Cortex-M0、ARM Contex-M4等微控制器的工作电源为3.3 V,且有多个工作电源VDD引脚与多个接地引脚GND。其次接线图(Connection Diagram)或引脚描述(Pinout and Pin Description)会告诉读者引脚的编号、功能,注意选用的芯片封装,不同的封装往往编号相同但引脚功能不同。最后功能块图(Block Diagram)会描述芯片内部的主要功能模块,方便使用者进一步熟悉芯片内部的资源;注意事项是指芯片工作所能长期承受的电气参数及工作环境,超出这一条件芯片便会损坏或无法正常工作。正确理解引脚功能描述是使用芯片、正确设计接口电路并选取正确电路参数的前提。

2.3 电路的设计

阅读芯片数据手册的最终目的是使用电子元器件进行电路设计。正确设计电路是应用该电子元器件的前提。所谓电路设计就是在电子元器件的外面添加一些电阻以限流,添加电容进行滤波,添加三极管进行电流放大,添加光电藕合器进行隔离以提高抗干扰或实现电平转换等,以便电子元器件能够按照工艺控制要求正常、稳定、长期工作。不仅要查阅数据手册提供的典型应用电路(Typical Application Circuit)作为参考,还要特别注意制造商提供的应用笔记(Application Note),应用笔记是生产制造商对Data Sheet的延伸和补充,是制造商对芯片使用经验的总结,提供的参考电路具有非常好的实用效果,若有应用笔记一般会在Data Sheet中加以说明。

2.4 器件的封装

在进行原理图设计时,必须确定芯片的封装,因为不同的封装其引脚的编号很可能不同,且制作电路板时必须有详细的尺寸才能建PCB元件库。封装尺寸(Package Dimensions)或封装信息(Package Information)会详细说明芯片的机械尺寸,主要包括芯片大小、引脚间距、引脚宽度及PCB库元件封装参考图(Soldering Footprint or Recommended Package Footprint)。

2.5 横向阅读

通过横向阅读可以阅读不同公司相同产品的数据手册,因为有的制造商提供的数据手册比较详细,而有的则比较简单,且仅部分制造商会提供应用笔记参考。同时还可以从互联网上百度芯片的应用案例,并进入知网查阅芯片的相关应用论文,以进一步加深对芯片应用的理解,正确、快速设计出芯片的应用电路。

2.6 元器件的采购

认真阅读订货须知(Ordering Information),主要内容为型号的详细含义,注意芯片引脚数、芯片封装、引脚间距、工作温度范围、包装形式等标识,需提供详细的型号才能采购,同时注意包装信息,方便现自动贴装。

2.7 微控制器的阅读

对于微控制器的阅读,必须注意内部资源及相关寄存器,具体内容为程序空间及存贮类型、数据空间RAM、掉电保护E2PROM或D_Flash空间、系统振荡电路及时钟、定时器/计数器、A/D转换及D/A转换、SPI接口、I2C总线、CAN总线、异步通信口UART等。值得注意的是,通用输入输出(GPIO)引脚往往是复合多功能引脚,其功能的确定由相关寄存器设置,因此硬件设计必须与软件设计相结合。此外,从编程的角度出发,还要熟悉编译系统及程序下载适配器等。

3 快速阅读集成电路芯片数据手册方法建议

3.1 阅读集成电路芯片数据手册方法

快速阅读集成电路芯片的数据手册,建议采用如下步骤:

(1)到芯片制造商官方网站下载数据手册及芯片应用笔记资料,亦可通过供货商提供;

(2)正确理解参数的含义,熟悉芯片的相关参数,确认该芯片能否满足功能需求;

(3)硬件设计时要研究与引脚、功能控制等相关的芯片内部资源;

(4)软件编程要熟悉相关寄存器;

(5)无需阅读全文,只需阅读所要使用的功能部分即可,且需注意所选型号与所提供资源的关系;

(6)注意关连性,如用到定时器时要熟悉系统时钟,因为定时器的时钟源来自系统时钟分频;

(7)软件编程时应注意分析并读懂时序图,不必阅读大量的文字说明;

(8)到百度或智库查阅相关应用性案例作为参考,以节省研究时间,尽快正确使用。

(9)注意结合芯片采购,选中的型号或封装需能在市场采购到且要考虑供货时间、价格成本等,尤其对于用量不大的产品设计,更应注意供货市场的稳定性。

(10)考虑芯片的生命周期,同时尽可能选用小封装贴片元件,注意其后续的供货生命周期及需求量,有些元件虽然新,但用户少,有些元件虽然老但用户多,典型的如AT89C52芯片。

(11)注意数据手册中的“note”,重要通知(Important Notice)以及法律责任申明等信息,这也是较好利用芯片的关键所在。

3.2 阅读集成电路芯片数据手册建议

阅读芯片数据手册的目的是为了正确应用芯片。因此对工程师做出如下建议:

(1)平时可以通过选择两篇典型的数据手册,如美国安森美(ON Semiconductor) 的NTD5865NL功率MOSFET管和意法半导体ST的STM8S103微控制器,阅读研究并积累;

(2)注意提高英文阅读能力,因为大多数集成电路芯片产自国外;

(3)尽可能找制造厂家的英文版数据手册阅读,翻译的中文数据手册中往往存在错误。

4 结 语

阅读英文版集成电路芯片数据手册,在阅读过程中要将重点内容与所需功能相结合,芯片选型和市场供货相结合,硬件设计和软件设计相结合,在阅读过程中注意查阅并理解参数的正确含义,具备快速阅读芯片数据手册的能力,是所有电子工程师必须具备的基本能力,本文仅作一些探讨。

参考文献

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[4]马沛生.特性数据与数据手册[J].化学工程,1987,7:9-12.

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[6] Maithil Pachchigar,Richard Liggiero.获取数据手册以外的ADC数据[J].中国集成电路,2015,24(11):40-43.

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[14]邵津,邓芳,王千祥.一种基于模型的软件系统监测方法[J].计算机研究与发展, 2010,47(7):1175-1183.

篇2

关键词:微处理器;程控增益;D/A转换

中图分类号:TP301文献标识码:A文章编号:1672-7800(2012)012-0031-03

0引言

随着科学技术的不断发展,对测试系统提出了一系列新的要求。对微弱前置信号放大电路,有很多新技术。使其向高准确度、多功能、高可靠性和低价格方向发展。

当前,随着数字化技术的不断发展,各类测量仪表越来越趋于采取数字化和智能化方向的发展。这些设备一般由前端的传感器、放大器电路和后端的数据处理电路组成。其中后端数据处理电路通常采用高精度APD 和高速单片机,以保证仪表的精度和速度要求。对于前端电路,由于传感器输出信号的幅度和驱动能力均比较微弱,必须加接高精度的测量放大器以满足后端电路的要求;另一方面,传感器在不同测试中输出信号的幅度可能相差很多,传统的处理方法是对放大器增加手动档位调节以保证后端的APD 采集输入端的信号在一定幅度内,从而保证整个仪表的测量精度。

1系统总体方案

本系统由单片机控制电路、程控放大电路、键盘电路、显示电路及其驱动电路组成。通过键盘设置增益,显示器显示增益实现人机交互功能。其中心思想是通过单片控制运算放大器的输入电阻从而实现增益可控。

如图1所示,运算放大器的电压放大倍数为A=-Rf/Ri。要使增益可变,只要改变Rf或者Ri就可以。设计思路是用DAC0832代替Ri,DAC0832相当于一个R-2R电阻网络,通过单片机控制其输入,实现对增益的控制,从而实现控制其放大倍数的目的。

系统的总体框图如图2所示。

1.1可控增益放大部分

增益放大电路主要由D/A转换器DAC0832和宽带集成运算放大器AD811AN组成。

(1)D/A转换器DAC0832。DAC0832是8位高分辨率电流输出型D/A转换器,芯片内有两级输入寄存器,使DAC0832具备双缓冲、单缓冲和直通3种输入方式,以便适应各种电路的需要(如要求多路D/A异步输入、同步转换等)。D/A转换结果采用电流形式输出。如需要相应的模拟信号,可通过一个高输入阻抗的线性运算放大器实现这个功能。运放的反馈电阻可通过RFB端引用片内固有电阻,还可以外接。

(2)宽带集成运算放大器AD811AN。AD811是美国模拟器件公司开发的视频运算放大器中的一种,具有高速、高频、宽频带、低噪声等优点,并且是电流反馈型运算放大器。

(3) 增益放大模块原理如图3所示。如图3,D0~D7为单片机输出的8位数字信号,待放大小信号从参考电压端输入,通过DAC0832转换,其输出端Iout1输出电流为Iout1=-D/256*Ui/R0,再经过运算放大器反向放大得到输出电压Uo=D/256*Rf/R0*Ui,只要调节好Rf与R0d比值就可以实现输出倍数按要求的连续可调。

1.2微处理器

微处理器采用8位高性能单片机AT89C51。AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器(FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory)的低电压、高性能CMOS 8位微处理器,俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1 000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器,AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

1.3按键输入电路

输入电路采用独立式编码方式需要8个按键。独立式键盘是指直接用I/O口线构成单个的按键电路,每个独立式按键占用一根I/O口线。其电路配置灵活,软件结构简单。此处只用8个按键,所以采用独立式按键。

1.4驱动显示电路

LED数码管是由7个发光二极管和一个dp小数点位组成。发光二极管具有单向导通性,只有当外加正向电压产生足够大电流时才能发光。它的阈值电压比普通二极管高,电压越高发光越强。

2系统软件设计

该系统的软件采用模块化设计,包括单片机控制模块、按键输入模块、驱动显示模块、程控放大模块。

系统控制模块通过调用各子程序来实现相应的功能,初始化完成单片机各端口及寄存器定义、变量定义等任务。

2.1控制模块流程

初始化程序,将P0、P1口置高,初始化8155,检测有无按键按下,如有按键按下,8155驱动LED显示。

2.2D/A转换模块流程

通过D/A转换将模拟信号放大到欲实现的倍数并具有倒相功能,设计中可实现0~255倍变换。DAC0832可以看成一个R-2R电阻网络,8位输入口的输入可以看成是对电阻网络进行编程,输入不同的值得到不同的输出、输入电压比。只要调整输出放大器就可以得到相应的放大倍数。

2.3驱动显示程序

MOD:PUSH ACC

PUSHDPH

PUSHDPL

SETBRS0

CLRP2.6

SETBP2.7

MOVR1,#FF01H

MOVA,#02

MOVX @R1, A

DIR:MOVR0,#DIS0

MOVR6,#20H

MOVR7,#00H

MOVDPTR, #TAB

DIR1:MOVA,#00H

MOVR1,#0FBH

MOV@R1,A

MOVA,@R0

MOVCA,A+@DPTR

MOVR1,#0F9H

MOVX@R1,A

MOVA,R6

MOVR1,#0FBH

MOVXR1,A

HERE:DJNZ R7,HERE

INCR0

CLRC

MOVA,R6

RRCA

MOVR6,A

JNZDIR1

SETBP2.7

CLRRS0

POPDPL

POPDPH

POPACC

RET

TAB:DB C0H F9H A4H B0H99H

DB 92H 82H F8H 80H 90H

DB 88H 83H C6H A1H 86H

DB 8EH BFH8CH FFH3仿真

3.1软件简介

Proteus软件是英国Labcenter Electronics公司出版的EDA工具软件(该软件中国总为广州风标电子技术有限公司)。它是目前最好的仿真单片机及器件的工具,不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能,还能仿真单片机及器件。虽然,目前国内推广刚起步,但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件),从原理图、代码调试到单片机与电路协同仿真,一键切换到PCB设计,真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台,其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等,2010年即将增加Cortex和DSP系列处理器,并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面,它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。

3.2功能特点

Proteus软件具有其它EDA工具软件(例:Multisim)的功能。这些功能是:①原理布图;②PCB自动或人工布线;③SPICE电路仿真。

(1)互动的电路仿真。用户甚至可以实时采用诸如RAM,ROM,键盘,马达,LED,LCD,AD/DA,部分SPI器件,部分IIC器件。

(2)仿真处理器及其电路。可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM等常用主流单片机。还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程,再配合显示及输出,能看到运行后输入输出的效果。配合系统配置的虚拟逻辑分析仪、示波器等,Proteus建立了完备的电子设计开发环境。

3.3仿真电路图

在仿真电路图中包括控制模块、程控增益放大模块、键盘输入模块、驱动显示模块。采用8155对端口进行扩展外接按键及LED显示器。键盘输入部分独立式按键输入方式。显示部分采用LED数码管显示。在数模转换部分采用DAC0832。

4结语

由DAC0832和89C51构成的程控放大器具有电路简单、增益调整方便、成本低等特点。这种设计越来越得到普及,不仅应用在低端产品中同时也应用在高端产品中,为生活和生产提供了极大的便利。随着电子技术和计算机技术的发展,程控放大器有着广大的应用前景,并将朝着集成化、智能化、多功能化方向发展。

参考文献:

[1]朱玉田.程控增益放大器实现方法的比较与选用[J].机电工程,1997(10).

篇3

21世纪第1个10年,我国集成电路产量的年均增长率超过25%,集成电路销售额的年均增长率则达到23%。我国集成电路产业规模已经由2001年不足世界集成电路产业总规模的2%提高到2010年的近9%。我国成为过去10年世界集成电路产业发展最快的地区之一。

但同一时期,国内集成电路市场规模也由2001年的1140亿元扩大到2010年的7350亿元,扩大了5.5倍。国内集成电路产业规模与市场规模之比始终未超过20%。如扣除集成电路产业中接受境外委托代工的销售额,则我国集成电路市场的实际国内自给率还不足10%,国内市场所需的集成电路产品主要依靠进口。这就凸显出我国集成电路产业的第一个隐忧:行业规模扩大迅速,但市场自给率一直得不到显著提高。

在产业规模迅速扩大的同时,我国集成电路行业的整体技术水平在过去10年也得到了全面提高。随着国内数条12英寸生产线的建成量产,国内芯片生产技术的主体已经由5、6英寸,0.5微米以上工艺水平提升至8、12英寸,0.18微米至90纳米的水平,其中中芯国际、大连Intel等企业的最高技术水平已经到65纳米的水平。

但是,虽然我国集成电路产业技术水平不断提高,但与国际先进水平的差距未能有效减小,这是集成电路产业的第二个隐忧。近10年来,受西方国家对集成电路技术出口限制的制约,我国集成电路芯片制造技术始终落后于国际先进水平2个技术节点,目前以Intel、三星半导体、台积电等为代表的世界领先半导体企业的32纳米集成电路芯片生产线已纷纷建成投产,相对于国内65纳米的最高技术而言,依然领先了45纳米和32纳米两个世代。

随着国内集成电路产业规模的扩大,以中芯国际、华虹NEC、海思半导体、展讯、长电科技、南通富士通等为代表的一批本土集成电路企业快速鹊起,并成为国内集成电路行业发展的中坚力量。但是,这些企业与Intel、高通、日月光等国际半导体巨头相比,无论是业务规模还是技术水平都还有着较大的差距。以中芯国际为例,其2010年的销售收入仅相当于台积电的1/10,其与全球第三大晶圆代工企业――Global Foundries的营收差距也在扩大。国内最大的IC设计企业――海思半导体,其2010年的销售收入也仅为全球最大的IC设计企业――高通公司的1/10,与全球第10大IC设计企业的营收差距也在40亿元以上。国内集成电路行业亟待打造堪与国际半导体巨头相抗衡的“航空母舰”。

篇4

关键词:集成电路 设计验证 发展策略

1 引言

近些年来,微电子技术的集成度每过一年半就会翻一番,前后30年的时间里其尺寸缩小了近1000倍,而性能增强了1万倍。目前,欧美发达国家的IC 产业已经非常专业,使设计、制造、封装以及测试形成了共同发展的情形。因为测试集成电路可以作为设计、制造以及封装的补充,使其得到了迅速发展[1]。

我国经济处于稳定增长中。目前,全球半导体产业都在重点关注我国的集成电路产业,因为我国存在着庞大市场、廉价劳动力以及非常优越的政策支持等,因此,我国的集成电路产业在近几年有了迅速的发展。而计算机、通信以及电子类技术也被集成电路产业带动发展,而广泛地使用互联网也产生了很多新兴产业。与此同时,对集成电路进行测试的服务业也得到了很大发展。现如今,集成电路在我国有世界第二大市场,但是国内的自给率低于25%,特别是在计算机CPU上,国内技术与欧美发达国家还存在较大的差距。

微电子技术的发展已经迈进纳米与SoC(系统级芯片)时期,而CPU时钟也已进入GHz,在发展高端的集成电路产业上,我国还需要继续努力,与发达国家缩小差距。尤其与集成电路测试相关的技术一直是国内发展集成电路产业的薄弱点,因此,必须逐步提升集成电路的测试能力。

2我国集成电路测试技术能力现状

上世纪七十年代,我国开始系统地研发集成电路的测试技术。经过40年的实际,我国的集成电路已经从开发硬件和软件发展到系统集成,从仿制他国变成了独立研发。伴随着集成电路产业在我国飞速发展,与之相关的检测技术与服务也发挥着越来越大的作用,公共测试的也有了更大的需求,国内出现了一大批专业芯片测试公司进行封装测试板块。而集成电路的测试产业在一定程度上补充了设计、制造以及封装,使这些产业得到飞速发展。

但是,因为IC芯片的应用技术需要越来越高的要求与性能,所以必须提高测试芯片的要求。对于国内刚步入正轨的半导体行业来说,其测试能力与IC设计、制造和封装相比较是很薄弱的一个环节。尤其是产品已经迈进性能较高的CPU和DSP 时代,而高性能的CPU和DSP产品的发展速度远高于其他各类IC产品。相比较于设计行业的飞速发展,国内的测试业的非常落后,不但远远跟不上发达国家的步伐,也不能完全满足国内集成电路发展的需求,从根本上制约着我国集成电路产业的发展,缺少可以独立完成专业测试的公司,不能完全满足国内IC设计公司的分析验证与测试需要,已经是我国发展集成电路产业的瓶颈。尽管有很多外企在我国设置了测试机构,但是他们中的大部分都不会提供对外测试的服务,即便提供服务,也极少对小批量的高端产品进行测试开发、生产测试和验证。目前国内对于一些高端技术的集成电路产品的测试通常是到国外进行。而对于IC发展,不仅仅对其测试设备有着新要求,测试技术人员也必须有较高的素质。将硬件和软件进行有机结合,完善管理制度,才可以保证测试IC的质量,从而使整机系统的可靠性得到保障[2]。因此,必须加快建设国内独立的专业化集成电路测试公司,逐步在社会中展开测试芯片的工作,能够大量减少测试时间,增强测试效果,最终使企业减少测试花销,从根本上解决我国测试能力现存的问题,才能够加强集成电路设计和制造能力,从而使国内的集成电路产业得到发展。

3我国集成电路测试的发展策略

伴随着不断壮大的IC 设计公司,关于集成电路产业的分工愈发精细,建立一个有着强大公信力的中立测试机构进行专业化的服务测试,是国内市场发展的最终趋势与要求。因此,系统地规划和研究集成电路测试业的策略,对设计、制造与封装进行强有力的技术支撑,必将使集成电路产业得到飞速发展。以下是使我国集成电路测试产业得到进一步发展的建议:

3.1发展低成本测试技术

目前,我国的高端IC 产品还没有占据很高的比例,市场主要还是被低档与民用的消费类产品占据,例如MP3 IC、音视频处理IC、电源管理IC以及功率IC等,其使用的芯片售价本来就比较低,所以没有能力承受非常昂贵的测试费,因此企业需要比较低成本的测试。这就从根本上决定国内使用的IC 测试设备还不具有很高的档次,所以,选择测试系统时主要应该注重经济实惠以及有合适技术指标的机型。

3.2研发高端测试技术

伴随着半导体工艺的迅速发展,IC产品中的SoC占据了很大的比重,产值也越来越多。但是SoC在产业化以前需要通过测试。所以,快速发展的SoC 市场给其相关测试带来了非常大的市场需要。在进入SoC时代之后,测试行业同时面临着挑战和机遇。SoC的测试需要耗费大量的时间,必须生产很多测试图形与矢量,还必须具有足够大的故障覆盖率。以后,SoC会逐渐变成设计集成电路主要趋势。为了良好地适应IC 设计的发展,对于测试高端芯片技术也必须进行储备,测试集成电路的高端技术的研究应该快于IC设计技术的发展[3]。

4结束语

我国作为世界第二大生产集成电路的国家,目前测试集成电路的技术还比较落后,比较缺乏设计高水平测试集成电路装备的能力。对集成电路进行测试是使一个国家良好发展集成电路产业不可或缺的条件。集成电路企业需要不断地增强测试技术的消化、吸收以及创新,政府也需要发挥自身的导向性,为集成电路企业设计和建立服务性的测试平台。

参考文献:

[1]程家瑜,王革,龚钟明,等.未来10年我国可能实现产业跨越式发展的重大核心技术[J].中国科技论坛,2004(2):9-12.

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在今年的评选中,国民技术股份有限公司的USBKEY系列安全芯片、上海华虹集成电路有限责任公司的世博门票芯片Inlay、北京兆易创新科技有限公司的SPI Flash存储器GD25Q80SCP、深圳比亚迪微电子有限公司的30万像素的 CMOS图像传感器、深圳国微技术有限公司的CAM卡专用芯片共五款芯片凭借优异的销售业绩荣获第五届“中国芯”最佳市场表现奖。

福州瑞芯微电子有限公司的个人移动信息终端主控芯片RK2818、硅谷数模半导体(北京)有限公司的超低功耗HDMI1.3发送芯片ANX7150、北京君正集成电路有限公司的应用处理器JZ4760、盛科网络(苏州)有限公司的高端以太网交换芯片CTC6048-Humber、北京华大信安科技有限公司基于ECC的客户端安全芯片IS32U256A、北京中电华大电子设计有限责任公司的802.11n全集成射频芯片HED09W06RN、美新半导体(无锡)有限公司的新型磁传感器MMC214 MMC3140、华芯半导体有限公司的2Gb大容量动态存储器芯片、天津市晶奇微电子有限公司的视频监控用大动态范围低照度CMOS图像传感器BGI0365、北京东方联星科技有限公司的多系统兼容卫星导航芯片OTrack-32共十款芯片因在产品和应用上的创新,以及出色的性能而荣获第五届“中国芯”最具潜质奖。

2010年是国务院《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》(即18号文)颁布十周年。为了总结中国集成电路产业十年来所取得的成就,CSIP在全国范围内组织开展“十年‘中国芯’评选活动”。评选得到集成电路设计企业、制造和封装测试企业、产业园区和集成电路产业化基地、行业协会等相关机构的热烈响应和大力支持。经过专家组的综合评审,深圳市海思半导体有限公司、大唐微电子技术有限公司、北京中星微电子有限公司、无锡华润矽科微电子有限公司、上海华虹集成电路有限责任公司、北京中电华大电子设计有限责任公司、展讯通信(上海)有限公司、晶门科技有限公司、福州瑞芯微电子有限公司、杭州国芯科技股份有限公司、北京君正集成电路股份有限公司等11家企业荣获“十年中国芯”领军设计企业奖。

埃派克森微电子(上海)有限公司、安凯(广州)微电子技术有限公司、昂宝电子(上海)有限公司、北京创毅视讯科技有限公司、北京华虹集成电路设计有限责任公司、北京同方微电子有限公司、重庆西南集成电路设计有限责任公司、格科微电子(上海)有限公司、国民技术股份有限公司、杭州士兰微电子股份有限公司、华润矽威科技(上海)有限公司、炬力集成电路设计有限公司、澜起科技(上海)有限公司、美新半导体(无锡)有限公司、深圳市芯海科技有限公司、深圳市中兴微电子技术有限公司、深圳芯邦科技股份有限公司、无锡硅动力微电子股份有限公司、无锡市晶源微电子有限公司等19家企业荣获“十年中国芯”优秀设计企业奖。

中芯国际集成电路制造有限公司(SMIC)、上海华虹NEC电子有限公司、华润上华科技有限公司、新思科技(Synopsys)、北京华大九天软件有限公司、安谋咨询(上海)有限公司(ARM)、苏州国芯科技有限公司、杭州中天微系统有限公司、四川和芯微电子股份有限公司、无锡中微腾芯电子有限公司、上海华岭集成电路股份有限公司等11家企业荣获“十年中国芯”最佳支撑服务企业奖。

北京集成电路设计园、国家集成电路设计深圳产业化基地、上海张江高科技园区、国家集成电路设计上海产业化基地、无锡(国家)工业设计园、无锡国家集成电路设计园、天津滨海高新技术产业开发区软件园荣获“十年中国芯”最佳产业园区奖。

经过多年推广和实践,“中国芯”这个荣誉已经被产业界所广泛接受,成为表征中国集成电路产业锐意进取、创新不止的品牌和符号,不仅极大地提升了企业的知名度和影响力,为企业带来了良好的经济和社会效益,也演变成促进产业链上下游有效沟通与合作的桥梁。“十年中国芯”则是表彰十年来始终致力于促进和发展我国集成电路产业的先进企业和园区,具有体现产业发展成就、展示企业成长轨迹、反映政策环境和区域格局变迁的丰富内涵,是对过去十年我国集成电路产业发展历史的高度概括和总结。两个品牌的共同点是均聚焦于体现自主创新、勇于开拓的“芯”字上,具有产业风向标和创新应用的鲜明特色,在促进产业链上下游联动和塑造有利的产业环境方面发挥了积极作用。

篇6

集成电路是换代节奏快、技术含量高的产品。从当今国际市场格局来看,集成电路企业之间在知识产权主导权上斗争激烈,重要集成电路产品全球产业组织呈现出跨国公司(准)寡头垄断的特征,集成电路跨国公司销售、制造、研局朝全球化方向发展。有鉴于此,当前集成电路是中国的“短腿”产业。

(一)产品研究开发至关重要。

集成电路产品研发和换代周期较短。按照摩尔定律,集成芯片上所集成的电路数目,微处理器的性能,每隔一个周期就翻一番;可比单位货币所能购买到的电脑性能,每隔一个周期就翻两番。为什么集成电路产品研发换代周期如此之短?因为芯片制造商要以最短时间,尽其所能,开发新技术,将技术标准更新换代,以实现产品性价比迅速优化,并大规模锁定消费者群体,乃至防止自身技术标准锁定的消费者、使用者群体流失到竞争厂商那儿去。由此,集成电路制造商要生存和发展,必须从销售收入之中,高比率地支出研发预算,建设研发队伍,开展研发行动。研发主要目标在于,形成具有性价比优势的技术标准和产品规格。以全球优势芯片制造商英特尔为例,近几年其研发支出占销售收入的比重一直高达13-15%,而同期相对比,即使是研发强度较高的汽车和航空器产业,其优势跨国公司的研发支出占销售收入的比重也都在5%上下。

(二)知识产权主导权上斗争激烈。

研发投入和行动是为了获取创新成果。集成电路厂商之间,在研发成果的认定、建设、保护方面,常年都是剑张弩拔,斗争异常剧烈。首先,研发成果要及时在产品市场销售地申请登记为专利、商标等知识产权;这种登记行动在步调上要早于国际市场开拓。再以英特尔公司为例,美国专利和商标局的数据显示,近几年来英特尔所获该局授权专利数目一直排在前十位,2007年获得授权数1865项,在授权巨头中排第五。其次是技术标准的认定和推广。一项技术标准的权益的表现就是一个技术专利群体。从全球个人和办公用计算机市场整体格局看,英特尔和微软拥有所谓w英特尔事实标准;为巩固这一标准的垄断地位和保持周边技术标准的优势地位,英特尔可谓不遗余力。英特尔每隔一个季度,要在美国、中国、欧洲等世界主要大市场区,选择商务中心城市,举办所谓英特尔信息技术峰会;峰会的一项重要工作就是推介英特尔的技术标准。近年推出的计算机技术标准涵盖到系统总线、PC架构、多媒体网络、无线通讯、数字家电等方面。三是知识产权的诉讼与反诉讼。作为PC机技术标准主导者,英特尔和微软两家公司几乎每年都发生诉讼与反诉讼事件,诉讼涉及的核心问题是知识产权侵权和市场垄断。近年来,就法院正式立案案件而言,英特尔的诉讼或反诉伙伴涉及美国Broadcom、超微、美国消费者群体、Transmeta、Intergraph、中国台湾威盛、中国深圳东进等;至于从2005年开始,美国AMD公司诉讼英特尔更是表明,AMD公司要正面挑战英特尔在PC机CPU芯片供应上占据多年的绝对垄断地位。

(三)重要集成电路产品全球产业组织呈现出跨国公司(准)寡头垄断的特征。

集成电路厂商要做到大规模锁定消费者群体,除在研发投入和节奏上要占优势和先机之外,还需要尽可能地将产品市场国际化。因为只有以高度国际化的市场为基础,企业才能在产品生产和销售上取得规模经济优势,才能摊薄昂贵的研发成本。全球产品市场规模的扩张和研发强度的加大又是相辅相成的。于是,对集成电路等产业来说,若以全球市场为背景,我们会看到这样一幅图景:一旦某个企业在市场份额上初占优势,它在研究开发经费的投入,在技术标准的推出和拥有,在锁定消费者步伐等方面,都会较长时间处于优势或领先的地位。全球市场份额也会朝向寡头集中,直至另一个后起之秀再凭借某些条件,逐步突破原有优势企业的寡头地位,并推动市场份额重组,乃至再次形成新的销售市场朝向单寡头或少数寡头集中的格局特征。当前集成电路产品全球的销售市场和产业组织格局充分说明这一点。据Gartner公司调查,2007年全球前十大公司占全球商业芯片销售收入的53.1%。需注意,这仅是关于全部各类销售收入的集中度数据。集成电路(芯片)是中间产品;对某一具体最终产品所使用某种具体芯片而言,往往由单个或为数不多的若干芯片制造商处于市场垄断地位。例如,对个人和办公用微型计算机最终产品来说,因所谓WINTEL事实技术标准对既定消费者群体的锁定,至少在PC机的CPU芯片供应上,很多年来,英特尔公司实际上一直处于单寡头垄断地位。当然,近几年这种单寡头绝对垄断地位也一定程度受到AMD公司的冲击。至于其他具体种类芯片,也以单寡头或少数寡头垄断供应居多。

(四)跨国公司销售、制造、研局朝全球化方向发展。

2007年全球集成电路销售收入最多的十家公司分别是英特尔,三星电子、东芝、德州仪器、意法半导体、英飞凌、现代半导体、瑞萨、恩智浦和日本电气。十大巨头均为跨国公司,均以全球市场为背景,进行制造、销售、研发基地配置,以尽可能地取得行业竞争优势。以英特尔公司为例。英特尔在50个国家开设约300个分支机构,总公司对分支构架的控制主要采取控股、内部化方式,全球化布局战略在销售、制造、研发等方面都得到充分体现。

从销售收入地域格局来看,销售地域格局的多元化和新销售地域增长点的形成是支撑英特尔销售收入迅猛上升的主要因素。1997至2007年间,英特尔公司美洲销售份额从44%0持续下降至20%;欧洲份额从27%持续下降至19%;亚洲份额从19%持续上升至51%。

从制造过程来看,英特尔在全球范围整合生产体系,将高附加值部分(硅片生产与加工)留在美国,将制造设施放在以色列,将劳动密集型业务放在马来西亚、爱尔兰、菲律宾、巴巴多斯、中国和哥斯达黎加等地。随着中国市场重要性上升,英特尔在建设原上海测试和封装工厂的基础上,先后于2004年、2007年再在中国成都、大连建设封装测试和生产制造工厂。

从研局来看,在芯片设计和测试方面,美国、印度、以色列、中国等重要区域市场支点和人力资源丰富区是公司布局重点,其三大模块化通信平台、解决方案中心、研发中心分别布设在美国、中国和比利时。20世纪90年代以来,英特尔的全球架构整合行动一定程度影响和引领着其他芯片商。其中,一些公司对海外机构进行了重组。

(五)集成电路是中国的“短腿”产业。

我国集成电路的设计和制造还处在起步发展阶段,远不具备强势国际分工地位。这在多方面都有所体现。首先,集成电路是中国大额逆差产业。尽管近年我国货物贸易实现巨额贸易顺差,但顺差、逆差产业的分化明显。顺差主要集中在纺织、家电等产业上,而集成电路、矿产、塑料等发生大额逆差。2005年和2006年集成电路是我国头号逆差产品,其贸易逆差总额分别高达856亿美元和676亿美元,相当于当年全部货物贸易顺差的48.2%和66.4%。其次,我国各种专有权连年发生大额贸易逆差。2006年和2007年,通过国际收支反映出来的中国“专有权利使用费和特许费”贸易项逆差分别为64.3亿美元和78.5亿美元,分别相当于当年服务贸易国际收支逆差总额的72.8%和99.4%。如前阐述,集成电路产业要发展,需要以企业拥有强势知识产权所有权为基础,而专有权贸易项大额逆差实际上和集成电路设计产业处在幼稚期密切相关。还有,目前我国集成电路设计和制造企业的实际情况也说明了这一点。2007年中国內地销售收入排名第一的集成电路设计企业——华大集成电路设计集团有限公司销售收入总额大致相当于同年英特尔销售额的5%。在排名前几位的芯片设计制造商中,业务种类主要集中在身份管理、消费结算、通信、MPi、多媒体等低端芯片上面。

二、中国本土企业的借鉴经验

目前,在智能卡,固定和无线网络、消费电子、家电所用芯片,以及PC机芯片等产品领域,我国已经有若干集成电路设计制造企业,自主品牌业务迅速增长。境内自主品牌企业的成长经历初步表明,国内大市场能够为企业成长提供比较优势,知识产权建设是企业可持续成长的推动力,企业应该高度重视知识产权贸易纠纷应对,目前中国集成电路企业“走出去”尚不普遍。

(一)若干中低端集成电路设计企业迅速成长。

根据来自中国半导体行业协会的数据,中国内地集成电路设计产业销售收入从2002年的21.6亿元增长到2006年的186亿元,年均增长71.3%。位居2007年销售额前五位的企业分别是中国华大集成电路、深圳海思半导体、上海展讯通信、大唐微电子、珠海炬力集成电路。我国集成电路的本土“巨头”的业务范围主要集中在智能卡、多媒体、通信卡等低端业务上。同时,这些企业在成长早期的某个三至五年时间段,都发生过业务量迅猛增长。其中,珠海炬力2002-2005年间销售收入年均增长高达950%;上海展讯通信2007年销售收入相比上年增长了233.1%,中国华大集成电路2004-2006年销售收入年均增长62.6%。

(二)境内大市场能够为企业成长提供比较优势。

境内大市场对企业成长的重要作用的典型表现是:“第二代身份证项目”为中国华大、大唐微电子、上海华虹、清华同方微电子等企业成长提供了较大市场机遇。这里再以珠海炬力对市场的主动开发为例。从2001年开始,珠海炬力推出所谓“保姆式服务”。炬力在销售芯片的同时,免费附送一套完整的MP3制造“操作手册”,对芯片手工、规范、标准、制作和质量等做详细说明。同时,只要买了炬力芯片,炬力服务支持人员会告诉你到哪里买合适的PBC板,到哪里买电容、电阻,成本是多少。客户即便是外行,只要找几个会焊接技术、能看懂图纸的技术人员。然后再买模具回来,往上一扣就可以出货。“保姆式服务”吸引了大量中小厂商进入MP3市场,仅2005年,境内出现的MP3品牌就达600多个。由此,珠海炬力在中国本土成功巨量引爆MP3生产和消费能力。这种操作给矩力销售收入带来了井喷式增长。还有,珠海炬力后来深陷与美国芯片商SigmaTel公司的诉讼纠纷,对向美国出口受到限制,这时,正是面向境内和其他国家的销售为珠海炬力提供了市场缓冲和财务支持。在后来与SigmaTel公司的较量中,珠海炬力要求国内司法机关执行“诉前禁令”,而正是因为考虑到可能失去中国境内大市场,成为外方企业考虑和解的重要权衡因素,中国境内大市场成为斗争筹码之一。实际上,我们再从国际经贸理论提供的论证来看,不论是波特的国家比较优势论,还是战略性贸易理论,或者是杨小凯等人新兴古典贸易理论,境内大市场都是构建国际分工比较优势的重要支持因素之一。

(三)知识产权建设是企业可持续成长的推动力。

具备研究开发实力是启动、占领和拓展市场的基础,也是企业可持续成长的动力。所有快速成长的中国集成电路设计企业都表现出了这个特点,有的企业在技术标准建设上也取得了很大成绩。

1中国华大。2006年华大实现了新增知识产权45项,其中申报发明专利29项,软件著作权登记8项,集成电路版图登记8项。该公司自2003年开始进行WLAN芯片研发工作,成为无线局域网领域的“宽带无线IP标准工作组”正式成员。此外,作为“WAPI产业联盟”发起人单位之一,华大还积极参与到国家WLAN标准的制定。

2深圳海思。海思掌握具有一定地位的IC设计与验证技术,拥有先进的EDA设计平台、开发流程和规范,已经成功开发出100多款自主知识产权的芯片,共申请专利500多项。

3上海展讯通信。展讯近百项发明专利获得国内外正式授权,目前已形成一套核心技术的专利群。

4大唐微电子。公司连续开发出一系列具有自主知识产权的技术与产品,目前,公司共向国家知识产权局申报专利90项。

5珠海炬力。2003年以来,珠海炬力不断加大自主知识产权技术的研发投入力度,并积极申请专利、布图设计、软件著作权、商标权等多种形态知识产权,专利申请量和获得授权的数量实现了迅速增长。

(四)知识产权贸易纠纷提供的教训非常深刻。

在深圳海思尚未从华为拆分出来的时候,华为就在集成系统的软硬件方面和国外厂商有过知识产权摩擦。至于从2005年年初至2007年6月,珠海炬力与美国老牌芯片商SigmaTel的知识产权纠纷所引发的摩擦影响之大、企业投入之巨、持续时间之长、社会关注之广,在我国贸易纠纷历史上极为罕见。这一知识产权贸易纠纷提供的教训值得我国集成电路和高新技术企业长期引以为鉴。

1集成电路企业全球市场份额大幅攀升必然引发知识产权贸易摩擦。2003年以前,SigmaTel曾经在全球MP3芯片市场中占据70%以上的份额。但是,正是由于集成电路产品的快速换代性和消费者群体锁定性,随着珠海炬力的崛起,SigmaTel的市场份额不断遭到炬力蚕食。2006年4月,SigrnaTel第一季度收入较上年同期下降67%,正是出于“生死存亡”的考虑,SigmaTel才选择在珠海炬力成长的关键期,不遗余力地通过诉讼和其他途径,试图“阻击”炬力市场领地的蔓延。

2知识产权诉讼过程本身就会给竞争对手造成重大伤害。在诉讼其间,珠海炬力曾经遭遇对美国出口受到禁止、公司股价大跌、前后诉讼支出超过1000万美元等考验,如若公司没能挺住,可能就倒在诉讼途中。

3与诉讼对手和解,是双方博弈的理性选择。在整个诉讼和反诉过程中,珠海炬力经历“遭诉应诉反诉拒绝和解在对方调整条件后和解”的互动角色变化。而对手Sigma7el则经历“一定程度得手遭反诉提出和解遭到拒绝调整条件后和解”的角色变化。双方的和解与英特尔、微软、IBM、华为等公司与纠纷对手和解有类似之处,是实力较量之后的理性博弈和解。

4企业的知识产权管理必须同步于产品国际市场开拓。2005年以前,珠海炬力的知识产权管理是滞后于国际市场开拓的,当然也谈不上事前对可能陷入的诉讼做前瞻性准备。而正是回应诉讼强烈地推动了企业的知识产权管理。

(五)企业主动“走出去”尚不普遍。

目前就企业国际化而言,境内快速成长的企业均在自身设计产品出口方面取得了较大进展。其中,深圳海思、上海展讯、大唐微电子、珠海炬力等企业的海外销售收入都在公司销售总额中占有一定的比例。其中,2006年,深圳海思出口收入占销售收入的69%,上海展讯占32.6%,大唐微电子占1.4%,珠海炬力占89%。不过,在海外分支机构建设方面,仅深圳海思、上海展迅通信初步取得进展。

三、中国集成电路产业继续突围发展的基本要领

集成电路之所以成为中国的短腿产业,有其内在原因。集成电路企业的启动需要有较先进的技术和较强劲的资本实力作为基础;也需要国内居民普遍的收入达到一定水平,以支撑电脑、手机、消费电子、高端家电等购买阀值相对较高的产品形成市场规模。至于某些中高端芯片产品发展,国内企业还处于成长初期,会面临外方强势跨国公司全面垄断市场的压力。全面考虑这些情况,作为“短腿”的中国集成电路产业的发展历程必定是一个不断在技术和市场上构建优势,并突出外方强势企业重围的过程。

(一)积极拓展产品种类,提升产品档次。

我国现有集成电路企业,现有的集成电路关联企业,如计算机、家电、消费电子、工程服务等产业领域厂商,应该在企业原有的技术和财务实力的基础上,通过开发创新技术、建设技术标准和拓展产品市场,逐步拓宽和提升我国能够设计、开发、制造的集成电路产品种类,乃至实现我国设计的自主品牌集成电路产品,逐渐延伸到手机、计算机用CPU等高端芯片产品领域,并逐渐结束我国在高端集成电路领域的空白状态。

(二)企业主动开发境内大市场。

随着我国居民收入水平不断增长,我国消费购买阀值增大,对像集成电路这种高技术产业的突围成长而言,境内大市场的孵化、支持、缓冲等作用将表现得越来越明显。不过,境内大市场的这种作用需要企业主动去发现、开发和利用。因此,在中国内地企业提升集成电路产品档次、培育民族品牌产品、建设自主技术标准体系的过程中,应该借鉴珠海炬力、中国华大等企业的经验,创造性地拿出市场开发方案,通过生产和消费两方面的促进,激发我国的集成电路市场容量潜力,并实现企业快速成长。

(三)加强技术标准建设,占领知识产权制高点。

境内集成电路企业和集成电路产业关联企业,应以某些技术单点的创新成就为基础,加强产品价值链上下游环节技术创新和专利开发,以点带面,逐步形成本国自主知识产权技术标准集群。企业和政府共同努力,将谋求事实国际标准与国际标准认定结合起来,大力推进技术标准国际化。企业应积极建设产业联盟,集中同行技术实力,削弱国际同行竞争性标准影响力,促进自主产权技术标准建设。政府则应完善技术标准国内管理。同时,积极参加技术标准国际组织和论坛,推动技术标准国际合作机制改革。

(四)企业尽快“走出去”,培育形成民族自主品牌跨国公司。

随着我国自主品牌集成电路产品国际市场份额的增大,随着产品品种逐渐延伸到电子产品CPU等核心环节或高端领域,我国企业与外国跨国公司的直面竞争将在所难免。因此,从指导思想上,在集成电路企业的成长过程中,一定要尽快“走出去”,要以本行业世界一流跨国公司为标杆,构建全球性与区域性恰当结合的研发、生产、销售网络。另外,与集成电路关联的计算机制造、电信服务、工程服务企业,也都应该尽快成长为自主品牌跨国公司,并和集成电路跨国公司成长形成呼应、配合和相互促进的关系。

(五)政府和社会将集成电路产业作为战略产业予以扶持和资助。

集成电路产业具有以下特征:研发和资本需求强度较高,厂商静态动态规模经济效应明显,本国厂商和产业成长面临外方强势竞争对手,这些特征非常符合战略性贸易理论所阐述的战略性产业的特征。因此,政府应将该产业作为战略扶持产业。具体地说,政府应该选择集成电路(潜在)优势企业,运用研发资助、财税优惠、优惠性融资、出口补贴、“走出去”资助,外方优惠政策争取等措施,积极推动本国战略产业厂商提高国际市场份额。此外,政府还应和科研机构、其他社会各界一道,面向集成电路产业,加大基础科学研究力度,加强与科技项目、知识产权、人才培养相关的配套公共管理和服务。

(六)政府统筹建设境内外大市场,加强国际经贸合作关系。

首先要加强境内外关联产品消费设施和流通市场的建设。在国内,特别是在广大农村地区宜采取财政支出、优惠信贷等方式;在境外,主要面向发展中经济贸易伙伴,以政府发展援助、企业公益行动、贸易能力援助等方式,支持或帮助有线无线网络、电力等基础设施建设,改善PC、手机、家电等关联产品流通市场,提升贸易伙伴的贸易能力。其次要策略地开展国际经贸关系合作。积极面向在集成电路产业上和我国不存在竞争关系的经济体,通过FTA/RTA和其他经贸协议,形成(准)共同产品市场关系。第三要优化企业对外投资环境。加强国际投资协定合作和双边协商,破除中国企业境外投资进入障碍。

篇7

2013年,中国集成电路进口和逆差总额分别为2313亿和1436亿美元,与2500亿美元的石油进口额相当。在国家信息安全受到日益严峻挑战的情况下,随着中国制造和中国需求的不断崛起,集成电路的产业转移已成大势所趋。

《纲要》全面系统地为保障产业发展提供了方向:一是顶层支持力度加大,由国家层面自上而下推动;二是提供了全面的投融资方案,包括成立国家和地方投资资金;三是通过税收政策提升企业盈利能力,包括所得税、增值税、营业税以及进口免税等;四是通过政府采购和推进国产化解决需求问题,尤其是政府信息化和信息安全部门国产化力度加强;五是、夯实产业发展长期基础,包括强化创新能力,加强人才培养和引进及对外开放和合作等。

政策助力产业迎接长线拐点

《纲要》分为五部分,分别为现状和形势、总体要求、发展目标、主要任务和发展重点、保障措施。

现状和形势:1.存在融资难、创新薄弱、产业与市场脱节、缺乏协同、政策环节不完善等问题,大量依赖进口难以保障国家信息安全;2.投资攀升、份额集中;移动智能终端、云计算、物联网、大数据快速发展;中国是全球最大的集成电路市场。

总体要求:1.指导思想是突出企业主体地位,以需求为导向,以整机和系统为牵引、设计为龙头、制造为基础、装备和材料为支撑,以技术、模式和体制机制创新为动力;2.基本原则:需求牵引、创新驱动、软硬结合、重点突破、开放发展。

发展目标:1.到2015年,体制机制创新取得明显成效,建立与产业发展规律相适应的融资平台和政策环境,产业销售超过3500亿元;2.到2020年,与国际先进水平的差距逐步缩小,全行业销售年均增速超过20%;3)到2030年,集成电路产业链主要环节达到国际先进水平,一批企业进入国际第一梯队,实现跨越发展。

主要任务和发展重点:1.着力发展集成电路设计业;2.加速发展集成电路制造业;3.提升先进封装测试业发展水平;4.突破集成电路关键装备和材料。

保障措施:加强组织领导;设立国家产业投资基金;加大金融支持力度;落实税收支持政策;加强安全可靠软硬件的推广应用;强化企业创新能力建设;加大人才培养和引进力度;继续扩大对外开放。

这是继2000年18号文和2011年4号文之后,政府对集成电路产业的最重要扶持政策,相对以往政策的特色包括:1.提升至国家战略层面,包括成立国家集成电路产业发展领导小组,强化顶层设计,并设计国家产业投资基金等;2.强化企业主体地位,发挥企业活力;3.侧重利用资本市场各种投资工具,如产业基金,兼并重组,融资工具等,这与以往以直接补贴企业和科研机构研发费用、税收优惠等为主不同;4.市场化运作,政府资本定位为参与者,反映政府对企业长远发展和盈利能力的诉求;5.力度大、范围广:扶持半导体产业链方方面面,从设计、制造、封装测试到关键材料和设备,并设置了具体目标和任务,以及全面的保障政策。

在《纲要》前一年,中国半导体企业和各地政府已在开始运用各种资本市场手段谋求产业整合和政策扶持。2013年9月,国务院副总理马凯强调加快推动中国集成电路产业发展,其后纳斯达克三大中国半导体公司展讯、RDA和澜起先后被国内资本私有化,北京市成立300亿规模的集成电路产业发展股权投资基金,天津、上海、江苏、深圳等地政府和国内最大的集成电路制造商中芯国际也纷纷效仿。在集成电路产业中引入资本市场工具已经成为业界共识。

从另外一个层面上来讲,集成电路产业是一个投资规模大、技术门槛高,亦是高度全球化、专业化和市场化的产业,美、中国台湾、韩在早期产业发展和追赶过程中均给予大力扶持,且产业赢家通常都经过了残酷的全球市场筛选,英特尔、高通、台积电、联发科、三星等无不如此。因此,此次带有浓厚市场色彩的产业推进纲要将从国家战略的层面理顺集成电路产业发展的脉络,助力中国半导体产业迎接长线拐点。

国产芯片替代空间巨大

2013年,中国集成电路进出口总额分别为2313亿和877亿美元,较2012年分别增加20.5%和64.1%,逆差1436亿美元,比2012年增长3.7%。中国集成电路进口额占2013年全年货物进口额的12%,与2500亿美元的石油进口额相当。在中国经济产业转型升级加快的大背景下,国产集成电路在国内有着巨大的市场替代空间。同时,从国家安全角度来讲,作为电子信息产业的基石,中国关键集成电路基本都靠进口,如通用计算机CPU、存储器、通讯芯片、高端显示器件、各类传感器等,特别是在斯诺登将美国棱镜计划公诸于世之后,中国信息安全更是受到了前所未有的挑战和威胁。

中国信息技术产业规模多年位居世界第一,2013年产业规模达到12.4万亿元,生产了世界绝大部分手机、电脑、电视,但主要以整机制造为主,由于以集成电路和软件为核心的价值链环节缺失,行业平均利润率仅为4.5%,低于工业平均水平1.6个百分点。

同时也应该看到,中国巨大的终端产量不仅使中国成为世界工厂,也同时造就了中国电子制造业的诸多品牌,如以联想、华为、酷派、中兴、金立、OPPO、小米等为代表的中国智能手机制造商已经攫取了全球智能手机出货量的30%;联想2013年在PC市场取代HP成为市场第一并迅速扩大领先优势;中国电视公司如TCL、海信、康佳等亦已跻身全球出货量前10名。随着中国电子制造业在全球话语权的提升,电子制造上游产业必然会向中国转移,“中国制造”必然会带动上游“中国创造”,而这其中集成电路是最为核心的部件。

另一方面,旺盛的本土需求也是发展中国集成电路产业的强大动因。中国拥有全球最大、增长最快的集成电路市场,2013年规模达9166亿元,占全球市场的50%左右。随着中国经济发展方式的转变、产业结构的加快调整,以及新型工业化、信息化、城镇化、农业现代化同步发展,工业化和信息化深度融合,大力推进信息消费,对集成电路的需求将大幅增长,预计到2015年市场规模将达1.2万亿元。

行业各链条协同发展

集成电路产业主要有四个环节,即集成电路设计、集成电路制造、集成电路后段封装测试以及支撑辅助上述三个环节的设备和材料等产业。《纲要》突出了“芯片设计-芯片制造-封装测试-装备与材料”的全产业链布局,各链条应该协同发展,进而构建“芯片―软件―整机―系统―信息服务”生态链,并提出了“三步走”的目标。

到2015年,移动智能终端、网络通信等部分重点领域集成电路设计技术接近国际一流水平。32/28纳米(nm)制造工艺实现规模量产,中高端封装测试销售收入占封装测试业总收入比例达到30%以上,65-45nm关键设备和12英寸硅片等关键材料在生产线得到应用。

到2020年,企业可持续发展能力大幅增强。移动智能终端、网络通信、云计算、物联网、大数据等重点领域集成电路设计技术达到国际领先水平,产业生态体系初步形成。16/14nm制造工艺实现规模量产,封装测试技术达到国际领先水平,关键装备和材料进入国际采购体系,基本建成技术先进、安全可靠的集成电路产业体系。

到2030年,集成电路产业链主要环节达到国际先进水平,一批企业进入国际第一梯队,实现跨越发展。

中国公司与世界一流差距明显,追赶趋势明确。2013年全球集成电路销售额年增长5%,达到3150亿美元(不包含制造、封测等中间环节,因其产值已体现在最终芯片产品售价中)。集成电路产业有IDM和Fabless(无晶圆设计)/Foundry(制造)/SATS(封装测试)两种商业模式。IDM以英特尔、三星、德州仪器、东芝、瑞萨等公司为代表,这些公司内部集合了集成电路设计、制造和封测三个环节。而Fabless/Foundry/SATS则由Fabless公司设计芯片,并委托Foundry和SATS公司进行制造和封装测试,最终Fabless公司再把芯片销售给客户。世界主要的Fabless公司有高通、博通、AMD、联发科、NVIDIA、Marvell等,Foundry有台积电、Globalfoundries、电和中国中芯国际等,封测公司有日月光、安可、矽品等。以2013年全球3150亿美元的集成电路销售额来看,IDM和Fabless分别占3/4和1/4。

随着智能移动终端取代传统PC进程的不断加速,高投资壁垒、纵向整合的IDM模式面临船大难掉头的困局。由于销售额增长缓慢甚至是零增长和负增长,IDM大量的固定资产投资和研发费用削弱了公司的盈利能力。而Fabless公司则凭借专业分工、扬己所长,在移动终端集成电路市场中不断攫取份额。

聚焦龙头

对于未来政府政策的着力点,尽管具体的《细则》尚待一定时日出台,但从《纲要》的八条保障措施可以窥得一斑,这八条措施分别为加强组织领导、设立国家产业投资基金、加大金融支持力度、落实税收支持政策、加强安全可靠软硬件的推广应用、强化企业创新能力建设、加大人才培养和引进力度、继续扩大对外开放。

以上八点措施在2000年《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》(18号文)和2011年《进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》(4号文)基础上重点增加了加强组织领导、设立国家集成电路产业投资基金、加大金融支持力度三个内容。

篇8

在回顾国家集成电路产业投资基金投资情况时,丁文武指出,从成立至2015年12月底,国家集成电路产业投资基金累计决策投资28个项目,承诺投资约426亿元,实际出资约262亿元。在集成电路制造、设计、封装测试、装备、材料等各环节的承诺投资总额的比重,分别达到45%、38%、11%、3%和3%。

在芯片制造领域,主要围绕三个方面开展工作:一是关注先进工艺。大力支持中芯国际,促进了其12英寸生产工艺的建设,未来还将继续加大对中芯国际的支持。二是围绕特色工艺,先后支持了杭州士兰微建设8英寸的生产线。三是在有机化合物半导体领域,支持了厦门三安光电的建设。

在设计领域,重点扶持这个领域的龙头企业,增强其在移动通信领域的竞争优势。支持北斗导航芯片、国产打印机芯片等细分行业优势企业。同时也投资了部分公开上市的设计企业(Pro-IPO),以平衡基金整体收益。

在封测领域,覆盖了长电科技、通富微电和华天科技三大骨干企业,支持其开展跨国并购,提高先进封装测试水平和产能,引导三家企业发挥比较优势开展差异化竞争。此外,国家集成电路产业投资基金还支持了装备领域、材料领域,支持集成电路生态建设领域等。

在谈到未来国家集成电路产业投资基金的工作重点时,丁文武指出,国家集成电路产业投资基金将继续贯彻《国家集成电路产业发展推进纲要》,坚持市场化运作、专业化管理的原则,进一步完善工作机制,加大对芯片制造业的投资力度,投资布局从“面覆盖”向“点突破”转变,投资工作重心从“注重投资前”向“投前投后并重”转变。

首先是要扎实推进存储器等一些重大项目。中国每年进口的集成电路芯片里1/4是存储器。这是一个巨大的需求,如果完全依靠海外供应,对产业发展和信息安全,都是很大的制约和挑战,所以把存储器作为国家战略进行推动。

其次,着力支持中芯国际等大企业提升可持续发展能力。丁文武说,2015年我们已经对中芯国际进行了支持,也在考虑其他大型龙头制造企业。

篇9

微电子学是电子学的分支学科,主要致力于电子产品的微型化,达到提升电子产品应用便利和应用空间的目的。微电子学还属于一门综合性较强学科类型,具体的微电子研究中,会用到相关物理学、量子力学和材料工艺等知识。微电子学研究中,切实将集成电路纳入到研究体系中。此外,微电子学还对集成电子器件和集成超导器件等展开研究和解读。微电子学的发展目标是低能耗、高性能和高集成度等特点。集成电路是通过相关电子元件的组合,形成一个具备相关功能的电路或系,并可以将集成电路视为微电子学之一。集成电路在实际的应用中具有体积小、成本低、能耗小等特点,满足诸多高新技术的基本需求。而且,随着集成电路的相关技术完善,集成电路逐渐成为人们生产生活中不可缺少的重要部分。

2微电子发展状态与趋势分析

2.1发展与现状

从晶体管的研发到微电子技术逐渐成熟经历漫长的演变史,由晶体管的研发以组件为基础的混合元件(锗集成电路)半导体场效应晶体管MOS电路微电子。这一发展过程中,电路涉及的内容逐渐增多,电路的设计和过程也更加复杂,电路制造成本也逐渐增高,单纯的人工设计逐渐不能满足电路的发展需求,并朝向信息化、高集成和高性能的发展方向。现阶段,国内对微电子的发展创造了良好的发展空间,目前国内微电电子发展特点如下:(1)微电子技术创新取得了具有突破性的进展,且逐渐形成具有较大规模的集成电路设计产业规模。对于集成电路的技术水平在0.8~1.5μm,部分尖端企业的技术水平可以达到0.13μm。(2)微电子产业结构不断优化,随着技术的革新产业结构逐渐生成完整的产业链,上下游关系处理完善。(3)产业规模不断扩大,更多企业参与到微电子学的研究和电路中,有效推动了微电子产业的发展,促使微电子技术得到了进一步的完善和发展。

2.2发展趋势

微电子技术的发展中,将微电子技术与其他技术联合应用,可以衍生出更多新型电子器件,为推动学科完善提供帮助。另外微电子技术与其他产业结合,可以极大的拉动产业的发展,推动国内生产总值的增加。微电子芯片的发展遵循摩尔定律,其CAGR累计平均增长可以达到每年58%。在未来一段时间内,微电子技术将按照提升集团系统的性能和性价比,如下为当前微电子的发展方向。

2.2.1硅基互补金属氧化物半导体(CMOS)

CMOS电路将成为微电子的主流工艺,主要是借助MOS技术,完成对沟道程度的缩小,达到提升电路的集成度和速度的效果。运用CMOS电路,改善芯片的信号延迟、提升电路的稳定性,再改善电路生产成本,从而使得整个系统得到提升,具有极高研究和应用价值。可以将CMOS电路将成为未来一段时间的主要研究对象,且不断对CMOS电路进行缩小和优化,满足更多设备的需求。

2.2.2集成电路是当前微电子技术的发展重点

微电子芯片是建立在的集成电路的基础上,所以微电子学的研究中,要重视对集成电路研究和分析。为了迎合信息系统的发展趋势,对于集成电路暴露出的延时、可靠性等因素,需要及时的进行处理。在未来一段时间内对于集成电路的研究和转变势在必行。

2.2.3微电子技术与其他技术结合

借助微电子技术与其他技术结合,可以衍生出诸多新型技术类型。当前与微电子技术结合的技术实例较多,积极为社会经济发展奠定基础。例如:微光机电系统和DNA生物芯片,微光机电系统是将微电子技术与光学理论、机械技术等结合,可以发挥三者的综合性能,可以实现光开关、扫描和成像等功能。DNA生物芯片是将微电子技术与生物技术相结合,能有效完成对DNA、RNA和蛋白质等的高通量快速分析。借助微电子技术与其他技术结合衍生的新技术,能够更为有效推动相关产业的发展,为经济发展奠定基础。

3微电子技术的应用解读

微电子学与集成电路的研究不断深入,微电子技术逐渐的应用到人们的日常生活中,对于改变人们的生活品质具有积极的作用。且微电子技术逐渐成为一个国家科学技术水平和综合国力的指标。在实际的微电子技术应用中,借助微电子技术和微加工技术可以完成对微机电系统的构建,在完成信息采集、处理、传递等功能的基础上,还可以自主或是被动的执行相关操作,具有极高的应用价值。对于DNA生物芯片可以用于生物学研究和相关医疗中,效果显著,对改善人类生活具有积极的作用和意义。

4结束语

微电子学与集成电路均为信息技术的基础,其中微电子学中囊括集成电路。在对微电子学和集成电路的解析中,需要对集成电路和微电子技术展开综合解读,分析微电子技术的现状和发展趋势,再结合具体情况对微电子技术的当前应用展开解读,为微电子学与集成电路的创新和完善提供参考,进而推动微电子技术的发展,创造更大的产值,实现国家的持续健康发展。

作者:胥亦实 单位:吉林大学

参考文献

[1]张明文.当前微电子学与集成电路分析[J].无线互联科技,2016(17):15-16.

[2]方圆,徐小田.集成电路技术和产业发展现状与趋势[J].微电子学,2014(01):81-84.

篇10

一代的是W1芯片,二代是H1芯片。

集成电路(英语:integratedcircuit,缩写作IC),或称微电路(microcircuit)、微芯片(microchip)、晶片/芯片(chip)在电子学中是一种把电路(主要包括半导体设备,也包括被动组件等)小型化的方式,并时常制造在半导体晶圆表面上。晶体管发明并大量生产之后,各式固态半导体组件如二极管、晶体管等大量使用,取代了真空管在电路中的功能与角色。到了20世纪中后期半导体制造技术进步,使得集成电路成为可能。相对于手工组装电路使用个别的分立电子组件,集成电路可以把很大数量的微晶体管集成到一个小芯片,是一个巨大的进步。

(来源:文章屋网 )