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合肥:“芯”路烂漫行稳致远

近日,2019世界制造业大会•集成电路产业高峰论坛在热切期待中拉开帷幕,合肥与世界展开一场高水平对话。同时,也让合肥的“芯”产业走到聚光灯下。

“朴实”合肥“芯”让人眼前一亮

在全国众多集成电路产业大市中,合肥是个“新兵”,给人的总体感觉是低调,没有像其他城市一样铺天盖地的渲染。而作为当今聚光灯下的产业,这样不免让人感觉有些过于“朴实”。

在本次论坛上,赛迪顾问股份有限公司和合肥市半导体行业协会联合发布《中国集成电路市场发展白皮书》(简称《白皮书》),展示了2018年中国集成电路市场发展的全貌以及合肥集成电路产业情况。

《白皮书》显示,中国作为全球最大的电子装备制造国,是全球最大的集成电路单一市场。2018年中国集成电路市场销售额增至16031.8亿元,增速高达12.5%,继续保持稳定增长态势。在部分细分领域,如智能卡芯片、通信芯片、移动智能终端芯片设计等方面,中国企业的产品技术和质量能够比肩世界先进水平。

作为中国集成电路产业发展的重镇,合肥的集成电路企业数量及产业规模继续上升。截至2018年12月,合肥市拥有集成电路企业总计186家,其中,设计类企业132家,晶圆制造类企业3家,封装测试类企业18家,设备和材料制造类企业33家。

《白皮书》表明,合肥市还在设备和材料上保持稳定的增长速度,涌现出易芯硅片等一批技术含量在国内领先的企业。2018年,合肥设备和材料制造类企业实现销售收入同比2017年增长了215.8%,继续保持着大幅度的增长速度。

合肥市集成电路企业日益壮大,产业产值也不断增长,复合增长率全国第一,初步形成了涵盖设计、制造、封装测试、材料、设备较为完整的产业链。如今,合肥已成为全国集成电路产业发展最快、成效最显著的城市之一,跃升为国内集成电路产业的“后起之秀”。

合肥本不产“芯”,集成电路产业链几乎空白。2013年前后,合肥的家电、平板显示、汽车等支柱产业转型升级时都遇到了缺“芯”问题。那时起,合肥便提出打造“IC之都”,从市场需求出发谋划“补芯”。

2013年10月,合肥市政府出台《合肥市集成电路产业发展规划(2013~2020年)》,首次提出“合肥芯”的中国“硅谷”之梦,集成电路开局之棋才落下,该规划为集成电路产业发展指明了方向、路径和目标。

2015年安徽省政府确定第一批14个省战略性新兴产业集聚发展基地,集成电路产业集聚发展基地赫然在列;2017年,合肥印发“十三五”战略性新兴产业规划;2018年,合肥印发《支持“三重一创”建设若干意见》以及《加快推进软件和集成电路发展若干意见》。

经过五年发展,合肥如今已形成合肥经济技术开发区、高新区和新站高新区等多个产业集聚区。成为全国集成电路产业发展最快、成效最显著的城市之一,是长三角地区集成电路产业增长的主要动能。

2016年在设计环节,合肥实现销售收入13.4亿元,同比增长8.7倍,增速位居全国第一。

2017年合肥市实现集成电路产业销售额235.6亿元、同比增长31.03%,复合增长率全国第一。

目前,合肥已被工信部列为全国9大集成电路发展聚集基地之一,被国家发改委列为14个集成电路产业重点发展城市之一。已有多个集成电路项目纳入国家重要布局规划,包括长鑫存储12英寸DRAM存储器项目(506项目)、晶合12英寸芯片代工生产线、中科安南微电子砷化镓射频芯片生产线、国晶微电子先进集成电路测试等4个项目已纳入《“十三五”国家集成电路重大生产力布局规划》。截至目前,仅合肥高新区已形成研发设计、晶圆制造、封装测试、设备材料和服务配套等完整产业链。区内集成电路企业150余家,占全市集成电路企业总数的90%以上,其中设计企业约占全国设计企业总数的10%。

根据发展目标,到2020年,合肥市将建设特色8寸线、12寸晶圆生产线,集成电路企业将超过150家,年产值达到500亿元,实现制造业及设计业均位居全国前五,成为国内最大的面板驱动、汽车电子、功率集成电路、特色存储器、MEMS传感芯片、化合物半导体等特定芯片的生产基地,整体上成为全国最大的非数字芯片生产基地,最终成为国内领先的、具有国际知名度的、业界具有重要影响力的“中国IC之都”。

“三螺旋”的创新互动

历史是最好的老师,在产业史中回顾、感受和探究芯片从何处来、到何处去,才是了解和助力发展我国芯片产业的最好途径之一。

以领土面积而言,荷兰只是个小国。然而,在全球的半导体产业中,有超四分之一的半导体设备来自荷兰。20世纪90年代,荷兰的恩荷芬市是最早实行“三螺旋”模式的城市。“三螺旋”中的三方是指学术界、产业界和政府,三者密切合作、相互推动,同时每一方都保持自己的独立身份,每个“螺旋”不断自我完善、协同发展,促成纵向进化特征。

三螺旋其实就是一种创新模式,传统创新模式中从基础研究向应用开发转化的链条过于简单,忽视了不断变化的市场需求。合肥的成功在于,政府、研发机构和产业界高效协作,从而使各类创意得以有效开发。

在政府层面,合肥市率先出台了《合肥市促进集成电路产业发展若干政策》,从支持研发、促进应用、平台建设等方面支持集成电路企业发展。发起成立了总规模300亿元的安徽省集成电路产业投资基金,国家集成电路产业投资基金、华登基金、建广资产、中兴合创、银库资本等产业投资基金参与相关集成电路产业基金设立。在全国率先编制了《集成电路产业发展规划》,实施芯片设计、特色晶圆制造和高端封测同步推进,用5年到10年建成全国最大的面板驱动、汽车电子、功率集成电路、特色存储器等特定芯片生产基地。在平台构建上,投资4000万元建成集成电路设计验证分析公共服务平台(ICC)。

在研发和人才集聚方面,合肥坐拥中国科技大学、合肥工业大学等60多所高校,目前合肥共有微电子相关专业学生2万5千人、院士工作站47家、博士后科研流动站59家,博士后科研工作站98家。未来7年内合肥将拿出超百亿元资金营造“养人”环境,正在研究制定集成电路产业人才认定标准,持续将微电子人才培养作为推进“双一流”大学(学科)建设、引进国内外知名高校合作共建和发展职业教育的重要内容,仅联发科技、506项目和晶合项目就引进产业高端人才超过2000人,中科大、合工大国家微电子学院加快建设。目前仅高新区集成电路产业国家级创新平台6个、省级创新平台23个,发明专利授权306件,国家级高新技术企业34家,参与制定国家、行业标准31个。

在产业界层面,合肥已集聚了联发科、长鑫存储、敦泰科技、君正科技、群联电子、兆易创新、晶合等一系列知名集成电路企业。2019年来,全球IP龙头英国ARM、EDA工具世界排名第一的美国Synopsys、光罩巨擘美国福尼克斯光罩、世界一流真空技术的日本爱发科、半导体及电子部品制造设备、溅射靶材材料、先端材料等为主要业务产品IC设计全球排名第三的中国台湾联发科技、国内车载系统芯片市占率超70%的杰发科技、台湾第二大设计企业群联电子,国内排名第一、第二的设计服务企业上海芯原、上海灿芯等一批优质项目近年来纷纷入驻合肥高新区,荷兰ASML、美国应用材料公司在高新区设立分公司,为合肥市集成电路挺进全国前五奠定了基础、夯实了保障、注入了动力。

正是依靠这种“三螺旋”的创新互动,合肥集成电路产业后来居上,才有了如此让人刮目相看的不俗成绩。

“链”有多长“芯”路就有多长

“打造一个集成电路产业链供应体系,每个环节要与用户有机地结合起来,尤其是国产装备、材料这些方面,只有这样,才能实现自主可控。”这是国家集成电路产业投资基金股份有限公司(又称国家大基金)总裁丁文武在这次高峰论坛对我国半导体产业发展的思考。

丁文武们的思考,正是合肥“芯”产业当下的追求。

过去的科技创新追求的是产品的创新、技术的创新,而集成电路产业的竞争,是一个产业链之间的竞争。

从原料到产品,从硅的提纯、设计、切割、形成晶圆切片、封装测试到形成芯片产业,每一个环节都有科技含量极高的公司,任何一个环节的薄弱,都难以支撑这个产业发展。在整个集成电路的产业链中,石英砂是最基础的原料,其主要成分是二氧化硅。尽管硅在地球表面储量丰富(近28%),但集成电路中使用的硅纯度要求达到99.999999999%,仅要提炼出如此高纯度的硅,就不是一件容易的事情。通过晶体生长技术制取单晶硅后,将其切成厚度小于1mm的晶圆片,并进行仔细的研磨、镜面抛光等处理,也是对工艺有着极高的要求。晶圆片还只是加工而成的原材料,需要通过光刻技术在这微小的芯片上制作出成万甚至上亿个元器件,并将它们有机地连接起来,形成具有特定功能的集成电路。芯片越小,其工作时消耗的能量就越少,在一片芯片上刻蚀的元器件数目越多,其功能就越强大。现在的光学刻印技术,已经精细到皮米(千分之一纳米)尺度,几乎接近原子尺寸的大小,想象一下都会觉得不可思议。通过光刻将集成电路设计完成之后,还有一系列的检查,然后进入封装环节。这也是技术含量非常高的工作。

由此可知,一块芯片的生产绝对不像我们想象的那样简单,未来城市与城市、国家与国家之间集成电路产业的竞争更是整个产业链之间的竞争。

本次高峰论坛发布的《白皮书》显示,合肥集成电路产业加速发展,产业集聚效应不断增强,截至2018年底,合肥拥有集成电路企业达186家,其中,设计类企业132,晶圆制造类企业13家,封装测试类企业18家,设备和材料制造类企业33家,初步形成了较为完整的产业链。

从产业链上讲,设计是龙头,制造是基础,链条下游是封装测试。在设计环节,合肥拥有联发科技等知名企业132家,近几年销售收入增速位居全国第一。在制造环节,长鑫12英寸DRAM存储器项目加快建设,项目投产后将取得全球DRAM市场约9%份额,也有效填补国内DRAM市场的空白,跻身全球DRAM主要厂商之列,成为绝对的国内半导体巨头,合肥将跨入世界级存储器制造重镇之列。在封装测试环节,有新汇成一期项目、通富微电一期项目等;在设备环节,芯碁微电子双台面激光直接成像设备打破了国外高端激光直写曝光设备垄断,大华半导体封装专有生产装备和精密模具实现量产销售。

大器晚成的合肥,如今已被列为全国九大集成电路集聚发展基地之一,其集成电路产业规模正在不断壮大,已基本形成涵盖设计、制造、封测、材料、设备、平台等环节的垂直产业链。

未来,合肥将以海峡两岸集成电路产业合作试验区建设为契机,继续围绕人工智能、大数据、第五代移动通信(5G)等新兴应用领域,推动产业从单点和单一的产品创新向多技术、多产品的集成创新转变。着力构建“集成电路+应用+解决方案”的产业体系,完善“合肥芯”“合肥产”“合肥用”全链条,在制造、设计领域跻身全国前列。

编排:丁勇

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