四、集成电路产业发展特点与趋势

（一）集成电路产业特点

集成电路是电子信息产品的核心部件，广泛运用于资讯、通信、消费类电子、工业仪器、运输和国防太空等领域，被称作“电子信息产业原油”。按原料和工艺流程分类，集成电路涉及集成电路材料（含化学品）、光罩、设计、制造、封装、测试及设备七大领域，每一领域都可以独立形成产业。集成电路产业是技术密集型和资本密集型产业，由于其对于电子信息产业的先导地位，一国集成电路产业的技术水平代表了一个国家在国际电子信息产业中的地位。相比于其他工业门类，半导体产业发展有其自身的特点和规律，可以归纳以下六大特点：

1．投入高、回报期长、风险大

集成电路产业是需要不断投入巨额资金的产业，设备和科研投资费用都非常大。特别是在集成电路制造业中，新一代生产线所需的投资额成倍甚至数十倍地增加。20世纪70年代的3英寸晶圆线，投资额仅0．25亿美元，以目前国际市场价格，现在8英寸晶圆线投资额需10多亿美元，12英寸晶圆线投资额高达20亿美元。集成电路产业投资密集，是当前信息产品制造业中投资最大的产业。一条12英寸32/28nm的生产线投资额达50亿美元，20nm的生产线投资额更高达100亿美元（见表2-1）。加上技术更新速度快，每两年一个工艺节点推进，需要持续投入建设生产线以形成规模优势，仅依赖一条生产线难以形成气候。

以全球最大的半导体制造商英特尔和台积电为例，2010—2014年总资本支出分别达到410亿美元和470亿美元，年均投入额分别为80亿美元和95亿美元，在每个制造节点均有生产线布局。根据市调机构IC Insights的统计数据（见表2-2），2013年全球半导体厂资本支出总额达574.3亿美元，前十大厂占比达80%，至于前三大厂占比则高达55.5%，大者恒大的态势十分明确。2014年全球半导体厂资本支出将达622.3亿美元，年增长率达8%，其中前十大厂占比再攀升至81%，三星、英特尔、台积电等三大厂仍是全球主要投资者，且三大厂2014年资本支出就占全球资本支出总额的51.8%，仍然维持过半。我国最大的半导体制造企业中芯国际过去5年的投资额仅为35.3亿美元，年均投入仅为7亿美元，不足英特尔和台积电的十分之一，产业投入差距巨大。

由前十大厂资本支出变化来看，2013年仅有台积电、格罗方德（GlobalFoundries）、东芝、中芯等4家业者资本支出较前年增加，但2014年除了三星之外，其余9家业者资本支出均高过2013年水准，其中以新帝的资本支出最高，年增率达86%，主要是与东芝合资的NAND FLASH厂将在2013年下半年量产，且3D NAND也将加快研发脚步。

2014年全球有9家厂商的投资支出超过10亿美元。当前庞大的投资支出主要是为了扩大产能和研发先进制程，例如20nm晶圆工厂的投资金额高达70亿美元，制程研发的投资也高达15亿美元至20亿美元。随着先进半导体制造技术门槛与成本越来越高，半导体产业的资本支出逐渐集中于几家技术主导的大型制造商。2015年进入到16/14nm，甚至2017年进入10nm技术时代时，很可能只有英特尔、三星、台积电等少数厂商才能承受得了。

根据IC Insights的预测，英特尔（Intel）与三星（Samsung）在2013年总计将花费250亿美元于提升其制造产能，占全球半导体资本支出的42%。2014年，三星、英特尔、台积电、格罗方德四家厂商的资本支出合计377.7亿美元，占全球总支出的比例为60.7%，预计2016年这四家厂商的资本支出占比达到全球90%左右。

从2010—2013年的4年间，三星预计将耗资469亿美元，其中的60%将用于记忆体生产，而40%则投入于其逻辑与晶圆代工服务。同一时期来看，英特尔预计将投资400亿美元。值得一提的是，2012年三星和英特尔共占全球半导体资本支出的40%，而这一数字在2013年增加到42%。从不同地区的资本支出预测来看，由于英特尔和三星斥重资投入，北美与韩国在晶片制造业的重要性正与日俱增。IC Insights并预期日本将增加7%，欧洲约2%，明显反映出欧洲几乎完全采用轻晶圆厂（fab-lite）策略的趋势。IC Insights预期台湾制造商在2013年的资本支出持平，约占19%。晶圆代工厂台积电（TSMC）与联电（UMC）将持续加大投资力度，而二线DRAM制造商南亚（Nanya）、力晶（Powerchip）和茂德（ProMOS）则维持最低限度的投资。

此外，集成电路业不但投资门槛高，一旦建成投产，还需要持续的高强度投资。企业必须不断跟踪半导体高端技术，不断投入大量的研发人员和资金，否则必将因为落后而被挤出历史舞台。由此，半导体行业的投资风险很大，许多芯片制造企业在投产的前几年大多处于亏损状态。从国际上看，半导体厂没有一家前5年能赚钱。比如台积电实现盈利花了6年，台联电则用了9年。以目前先进生产工艺28nm生产线来看，一般前两年半为建厂期，后两年为产能爬坡期，生产线投入5～6年后才能产生效益。设备行业也存在类似情况，一般开发设备需要2～3年时间，设备到生产线验证又需要2年时间，从投入到产出至少需要5年。前期庞大的资金投入使得行业投资回报周期较长，加之集成电路行业技术进步瞬息万变，投资时机、投资方向等方面把握稍有不慎，即有可能拿钱打水漂，风险很大，影响了社会资本进入的信心。

2．赢者通吃、大者恒大

根据集成电路产业过去几十年的发展经验，前几名企业往往占据细分领域绝大部分市场份额，呈现“大者愈大”的寡头发展格局。设计、制造、设备和封装领域都是如此。

如在设备领域，排名前两位的企业市场份额达到40%左右。前十名企业共占70%左右，其他企业只能拼抢余下30%的市场份额，且企业毛利率与其市场占有率成正比。图2-4中：蚀刻（Etching）市场中Lam Research占47%；淀积（Deposition）市场中应用材料公司占47%；平版印刷（Lithography）市场中ASML占74%，几乎整个市场被一家企业垄断。

因此，在集成电路业界，有“第一名吃肉、第二名喝汤、第三名勉强维持收支平衡”的说法，Intel、台积电、高通等企业毛利率基本在50%以上，不能挤进行业前列将意味着极大的经营风险。从大企业发展经验看，普遍通过兼并重组实现快速做大做强。

3．区域分散、投资多元、主体集中

区域分散是指集成电路企业可以在多个地方投资设厂，以充分挖掘地缘资源优势。投资多元是指投资集成电路的资金来源可以多元化，以满足集成电路高投入、持续投入需求。

主体集中指的是经营主体必须少而强，以实现规模经济效益，提高议价能力。全球主要集成电路企业如Intel、三星、台积电、Global Foundries都符合这一规律。

如：Intel的制造工厂分布在美国、爱尔兰、以色列、中国等国家，在美国的制造工厂又分布在亚利桑那、俄勒冈、新墨西哥和马萨诸塞州等不同地区。虽然投资区域较为分散，但经营主体只有一个，没有出现建一条生产线成立一个企业的情况，使得Intel可以充分依托不同地区的资源优势建厂，有效降低投资和运营成本，并且靠近终端市场，增强市场影响力。液晶面板企业京东方的成功也是这个道理。

4．国际化发展特点突出

全世界的集成电路产业均采取国际化发展模式，具体表现为：制造设备、原料采购及产品销售的市场国际化；产业组织国际化；技术团队与管理团队的人才国际化；产品及工艺技术来源的多元化和国际化；投资方式及融资渠道的多元化和国际化。另外，在芯片特征尺寸不断缩小、单位面积的芯片产出大幅增加情况下，产品必须有更庞大的市场支撑。

IC产业是具有非常强的国际化特征的产业。一方面，IC技术的快速发展，设备和工艺的快速更新，是在跨国范围合作的基础上实现的。巨大的资本投资和研发投入，要求从全球市场得到快速的响应和回报。为此，为分担风险，分享利益，世界上各大公司进行联盟与合作，共同组成国际行业协会，发布发展路线图，合作开发设备和工艺技术。如美国的SEMATECH（SemiconductorManufacturing Technology，半导体制造技术），SIA（Semiconductor Industry Association，半导体工业协会）、欧洲的IMEC（Inter—Universities Micro—Electronics Center，比利时微电子研究中心）等都促进了市场竞争的国际化。另一方面，从应用角度看，整机厂商只有在全球范围内采购先进的IC产品，才能保障其整机产品的先进性和竞争力。缺乏国际竞争力的IC产品，必定难以长期占据国内市场，因此，只有在国际市场上立足的产品才是企业立命乃致整个行业发展的引擎，只有当企业在世界IC产业格局中找到定位才能生存和持续发展。IC产业的国际化特征，也表现在大型IC跨国公司的国际性布局上。在激烈的国际竞争中，IC企业为了保持其竞争力，或作为新来者为了寻找市场打入IC业，都需要开拓市场和大力降低成本、提高生产率。这导致了对IC产业链的细分和跨国公司在全球不同地域的布局和国际分工。同时，这也为发展中国家吸引和承接IC产业的转移创造了条件。此外，在半导体产业中，人才和知识是最重要的资产。产业各环节都需要高素质的专业人员，由此也推动了国际性的人才竞争。

集成电路产业国际化发展特点突出，具体表现在：制造设备、原料采购和产品销售的市场国际化；产业组织国际化；技术团队与管理团队的人才国际化；产品及工艺技术来源的国际化；投资方式及融资渠道的国际化。从集成电路产业发展模式看，IDM模式（Integrated Design and Manufacture，垂直整合型制造）、Fabless模式（无工厂芯片设计）+Foundry模式（代工厂）、Chipless模式（无芯片IP核设计），分工的细化使得产业国际化程度越来越高，任何一个国家都很难在产业发展中独善其身。近年来，日本集成电路产业就是因为没能及时顺应全球集成电路产业国际化发展趋势，坚壁清野，使得产业竞争力逐年下滑，日本半导体产值占世界的比例也从最高时的53%降到2013年的12%。国际化还体现在市场上。在芯片特征尺寸不断缩小、单位面积的芯片产出大幅增加情况下，产品必须有更庞大的市场支撑。如28nm工艺的设计研发经费需要1亿美元，产品投片量要达到7000万片以上才能实现盈亏平衡；到了20nm工艺则需要上亿片。目前具备如此规模的市场需求很难找到，特别是在量大面广的CPU、存储器等通用芯片已被Intel、三星等企业垄断的情况下，任何一款产品的市场立足点必须放眼全球。集成电路发展不能仅仅依赖国内的技术、资本和市场，必须始终坚持国际视野。此外，当前集成电路产业链纵向整合趋势突出，兼并重组加速推进。如美国美光兼并日本尔必达、美国应用材料重组日本东京电子等，强者愈强的趋势更加明显，对此需要高度关注。

5．人才和技术密集

集成电路产业知识和技术密集特点突出，人作为知识和技术的载体在其中起决定作用。芯片生产是一个非常复杂的系统工程，对团队的要求很高，更需要有个好的掌舵者带领这个团队不断前进。集成电路产业是一个技术引领的产业，虽然目前已进入14nm工艺、技术节点接近物理极限，产业仍在沿着摩尔定律方向演进，新技术的替代还有很大空间。技术突破大致有两种模式，一种是自己研发实现技术突破，另一种是共享技术或是交换技术。当今任何一家大公司，包括Intel也不敢说所有的东西都行，它需要建立产业联盟，拿自己有的技术换取别人有的技术，互换的结果就是共同降低成本，把联盟外的企业挤出局。近年来，国际上形成了比利时研究机构IMEC和IBM为代表的联盟型研发团体，开展联合研发和专利交叉许可，实现抱团取暖，也可以实现对联盟外企业的排挤。

集成电路技术进步遵循摩尔定律见图2-5，即每18个月集成度提高一倍，成本降低一半。从1916年开始生产电子管起，半导体工业经历了晶体管、电子管、集成电路、大规模和超大规模集成电路阶段。集成电路技术进步遵循摩尔定律，即集成电路（IC）芯片上的晶体管数目，约每18个月增加1倍，性能也提升1倍，而成本降低一半。由此，研发对于该产业具有绝对的重要性。事实上，自1947年晶体管发明以来，整个半导体的制造技术都在按这个规律不断地更新，不断地向前推进（见表2-3）。

全球半导体产业的发展靠两大轮子推动，一是不断缩小芯片特征尺寸的轮子，从1μm—0.8μm—0.5μm—0.35μm—0.25μm—0.18μm—0.13μm—90nm，并向22nm进军，以满足芯片微型化、高密度化、高速化、高可靠化和系统集成化的要求；二是不断扩大晶圆尺寸的轮子，从100mm—125mm—150mm—200mm—300mm，并向400mm过渡，以提高芯片产量和降低芯片成本，最终获取更大的利润。正因为有了这两大轮子，才能使摩尔定律继续有效（至少在未来10年中仍是可靠的），才能使ITRS（国际半导体技术指南）在2001年提前实现，如90nm工艺提前一年完成。

目前世界集成电路大生产的主流技术为8英寸（200mm），正在向12英寸（300mm）过渡。预计2010年将达到18英寸。同时，新技术层出不穷，系统芯片技术、神经网络芯片、砷化镓、锗硅技术、纳电子技术、真空微电子技术、微电子机械系统技术和生物芯片等将成为新的技术发展领域。随着半导体工艺技术的不断进步，芯片的设计规模越来越大，特别是进入0.18μm以后，已经可以在一个芯片上实现1亿个门以上的设计规模。这样规模的电路完全可以将一个完整的电子系统在单个芯片上来实现，于是便出现了所谓的系统芯片（SoC，System on—Chip），并成为IC产业界广泛关注的焦点，是未来集成电路的发展趋势。

半导体技术从产业分工角度可包括设计、制造、封装和测试技术。其中半导体的制造技术是实现由设计到产品的核心技术，对工艺及环境要求很高。如要求半导体设备具有高精度并趋向全自动化运行和管理；厂房内需实施无尘管理，要求控制环境颗粒尺寸为0.0lμm、洁净等级为0.1级，为此必须采用SMIF（标准机械接口）隔离技术。随着半导体纳米技术的深化，以及电路结构的越来越复杂，加工工艺也将越来越复杂。

2013年全球主要半导体厂商研发投入排名中，排名第一的英特尔，其研发投入是全球半导体厂商研发投入的19%，是处于第二位高通的3倍。

根据IC Insights的最新数据显示（见表2-4），2014年英特尔的研发投入为115.37亿美元，三星21.65亿美元，台积电为18.74亿美元，而中芯国际仅有1.89亿美元的投入。因此，在集成电路行业中，资本密集、技术密集、知识密集成为一种必然。也正是由于每一代技术工艺的更新，需要高昂的研发费用和资本投入，才使得半导体厂商日益呈现出“大者恒大、强者恒强”的特征。未来业界能持续实现技术的不断进步并提供更先进工艺的厂商将越来越少。

因此，集成电路产业具有的技术和知识密集的特点同时也决定了人才作为知识和技术的载体在其中应发挥的作用。芯片生产是一个非常复杂的系统工程，对团队的要求很高，更需要有个好的掌舵者带领这个团队不断前进。

6．周期性运行

据统计，世界集成电路产业发展一直呈上升趋势，但其生产和需求并不平稳，半导体工业发展的一个基本特征是周期性的循环，主要特点是：平均每隔四至五年一个周期，国际半导体市场呈现周期性的上升（繁荣）与下降（衰退），几乎每隔十年出现一个大低谷或者大高峰。人们把这种周期性的变化称为“硅周期”。究其根本原因是市场供需关系的变化所致。目前全球半导体工业已经经历了七次循环。选择在硅周期的低谷期建线投资较低，通常低谷期的生产设备价格比高峰期降低约30%。但2005年和2006年的业绩却表明半导体产业的盛衰周期的波动性正在减弱。这是由于产业规模的庞大及终端产品市场宽广，半导体业的发展受长期产业问题约束的程度比过去要小，而更依赖于全球的宏观经济状况。

（二）集成电路产业发展趋势

1．技术层面

技术层面，工艺创新是集成电路产业发展的不竭动力。近几年，全球集成电路技术将继续沿着三个方向发展：一是遵循摩尔定律（Moore’s Law），硅CMOS工艺继续向特征尺寸更小的方向延伸；二是扩展摩尔定律（Morethan Moore）预示的发展规律，向集成电路技术多样化和多功能方向发展；三是不断引进新技术、新器件结构和新原理器件（见图2-6）。

第一，硅基CMOS技术向特征尺寸更小的方向延伸。

上个世纪60年代奠定了平面工艺的基础，80年代CMOS技术走向成熟。最近十年来，CMOS技术进入了新材料、新技术、新工艺综合应用和快速发展的新阶段。

2013年全球CMOS技术正是由28nm向20nm过渡时期，28nm制程技术继续扩大产能，20nm制程进入量产，16/14nm技术也开始亮相。2014年英特尔宣布进入14nm量产阶段，2015年英特尔公司将陆续进入10nm、7nm工艺技术的开发，未来全球将进入1×纳米量产时代。但面临的挑战是：14nm及小于14nm线宽的工艺与器件研发，技术节点接近物理极限。新技术、新材料替代空间较大。

第二，EUV光刻技术与450mm晶圆的突破。

原本希望在65nm技术节点以下采用EUV光刻，但随着采用193nmArF浸没式光刻和双重图形两次曝光等技术，EUV光刻的使用时间一直被拖延，随着14nm、10nm工艺制程的推进，EUV光刻的使用显得极为紧迫。

但是，目前EUV光刻技术尚有两大问题有待解决：一是光源功率不够，影响出片效率；二是光刻掩模存在缺陷。为了解决光源问题，ASML在2013年6月兼并了Cymer（西门）公司，主要负责EUV光源的开发。

对于450mm（18英寸）晶圆开发，早在2005年国际半导体制造技术产业联盟（ISMI）和比利时研发机构（IMEC）已成立450mm项目组，开展450mm工艺的研究。2008年，英特尔、三星、台积电宣布与ISMI合作共同研发450mm晶圆制造工艺。

2011年9月，英特尔、IBM、三星、台积电和格罗方德5家厂商签署“G450C”协议，以推进建立450mm晶圆生产线。迄今为止，提出建设450mm晶圆生产线的厂商仅有英特尔和台积电两家。

第三，以TSV技术为基础的2.5D/3D封装技术成为未来发展方向。

2.5D/3D封装将成为可穿戴产品在狭小空间内整合触控IC、传感器、处理器、电源管理IC、无线传输IC的关键技术。

2013年2月，东芝公司宣布将3D封装用于生产64GB和128GB的NAND FLASH产品；8月，三星公司宣布3D封装用于量产128GB NAND FLASH产品；

2014年，三星宣布正式量产业内首款基于3DTSV封装技术的64GBDDR4RDIMM内存。

2．行业层面

第一，全球集成电路产业的调整和变革加速进行。一是行业增长与GDP高度正相关，占GDP的比重越来越高。2013年半导体收入对全球GDP的弹性为1.78，全球GDP每增长1%，则半导体收入增长1.78%（见图2-7）。

第二，产业集中度进一步提高，资本和研发支出越发集中，Intel、Samsung、TSMC三足鼎立，成为半导体行业的三强。行业集中和垄断加剧，各细分领域形成寡头，门槛和壁垒增加。

第三，市场驱动下，行业制造重心向亚太地区转移。自2000年以来，芯片制造大规模向亚太地区转移，2014年亚太地区芯片销售额占60%左右。

第四，企业兼并重组不断加剧。尤其是设备制造领域，各巨头密集并购，如：2013年，应用材料公司与东晶电子宣布合并；ASML收购Cymer、Micron收购Elpida等。

2013-2015年国际并购典型案例

1．ASML收购Cymer，解决EUV光源问题（2013.5）；2．Micron收购Elpida，稳定内存市场（2013.7）；3．EDA供应商Cadence收购处理器IP供应商Tensilica（2013.3）；4．Tokyo Electron宣布与Applied Materials合并（2013.9）；5．安森美收购Truesense Imaging（2014.4）和Aptina Imaging（2014.6），增强CMOS影像感测技术；6．高通收购英国CSR以色列子公司，强化影像处理技术专利资产（2014.7）；7．Atmel收购Newport-Media，扩增低功耗WIFI和蓝牙解决方案产品阵容（2014.7）；8．CEVA并购Riviera Waves，新增WIFI和蓝牙无线连结IP（2014.7）；9．Global Foundries收购IBM Microelectronics，2015年完成；10．Intel收购Lantiq公司（2015.2），解决宽带接入和家庭联网技术；11．ARM收购IoT安全技术供应商Offspark（2015.2）；12．Silicon Labs收购WIFI连接和IoT软件提供商Bluegiga（2015.2）。

国内并购典型案例

1．2011年6月，展讯通信收购上海摩波彼克(MobilePeak Holdings)约48.44%流通股票。

2．2012年6月，联发科（MediaTek）收购开曼晨星(MStar)。

3．2013年7月，紫光集团以现金方式收购展讯通信（Spreadtrum）全部流通股份。

4．2013年11月，紫光集团以现金方式收购锐迪科（RDA）全部流通股份。

5．2014年11月，长电科技宣布将以7.8亿美元的总价格收购新加坡上市公司STATS ChipPAC Ltd.所有发行股份。

6．2015年2月，据韩联社报道，中芯国际（SMIC）拟收购韩国最大的半导体代工企业东部高科（Dongbu HiTek）。

第五，在14纳米及以下工艺、450mm 晶圆、TSV-3D等先进技术正在开发中，产业联盟盛行，以共享技术或交换技术来降低成本。

第六，产业链分工和交融合并进，既有IDM企业调整重组转变为Fablite（轻制造）企业，又有大型IDM公司拓展代工业务。

3．商业模式

在同质化竞争加剧和个性化需求增多的全球市场环境下，集成电路产品制造的附加值越来越低，集成电路制造业的高端价值增值环节已经向产品研发设计和运营、维护等服务生命周期转移，设计服务、专业化的IP服务、封测服务已经成为集成电路制造领域取得新一轮竞争优势必不可少的生态环境。向服务型企业转化已经成为全球集成电路制造业的重要趋势。 zzuHZXQ1vCuCqX2N1gYVAwbr1OcLMuYsRCYuTrbT20zhmmHEG+3rOuTGVmhcRtAw