工程硕士教育集成电路工程发展报告

5　集成电路产业发展与变革

自1958年美国德克萨斯仪器公司发明集成电路后，随着硅平面技术的发展，20世纪60年代先后发明了双极型和MOS型两种重要的集成电路，它标志着由电子管和晶体管制造电子整机的时代发生了量和质的飞跃，创造了一个前所未有的具有极强渗透力和旺盛生命力的新兴产业——集成电路产业。

回顾集成电路的发展历程，我们可以看到，自发明集成电路至今50多年以来，“从电路集成到系统集成”这句话是集成电路产品从小规模集成电路（Small Scale IC，SSI）到今天特大规模集成电路（Ultra-Large Scale IC，ULSI）发展过程的最好总结，即整个集成电路产品的发展经历了从传统的板上系统（system-on-board）到系统芯片（system-on-a-chip）的过程。在这历史过程中，世界集成电路产业为适应技术的发展和市场的需求，其产业结构经历了三次变革。

第一次变革:以加工制造为主导的IC产业发展的初级阶段。

20世纪70年代，集成电路的主流产品是微处理器、存储器以及标准通用逻辑电路。这一时期集成电路制造商（IDM）在集成电路市场中充当主要角色，集成电路设计只作为附属部门而存在。这时的集成电路设计和半导体工艺密切相关。设计主要以人工为主，计算机辅助（CAD）系统仅作为数据处理和图形编程之用。集成电路产业仅处在以生产为导向的初级阶段。

第二次变革:集成电路代工公司（foundry）与集成电路设计公司的崛起。(www.xing528.com)

20世纪80年代，集成电路的主流产品为微处理器（MPU）、微控制器（MCU）及专用集成电路（ASIC）。这时，无生产线的集成电路设计公司（fabless）与标准工艺加工线（foundry）相结合的方式开始成为集成电路产业发展的新模式。

随着微处理器和个人电脑的广泛应用和普及（特别是在通信、工业控制、消费电子等领域），集成电路产业已开始进入以客户为导向的阶段。一方面标准化功能的集成电路芯片已难以满足整机客户对系统成本、可靠性等的要求，同时整机客户则要求不断增加电路的集成度，提高保密性，减小芯片面积，使系统的体积缩小，降低成本，提高产品的性能价格比，从而增强产品的竞争力，得到更多的市场份额和更丰厚的利润。另一方面，由于集成电路微细加工技术的进步，软件的硬件化已成为可能，为了改善系统的速度和简化程序，各种硬件结构的ASIC如门阵列、可编程逻辑器件（包括FPGA）、标准单元、全定制电路等应运而生，其比例在整个IC销售额中到1982年已占12% 。此外，随着EDA工具（电子设计自动化工具）的发展，印刷电路板的设计方法，如库的概念、工艺模拟参数及其仿真概念等被引入集成电路设计之中，设计开始进入抽象化阶段，使设计过程可以独立于生产工艺而存在。有远见的整机厂商和创业者包括风险投资基金（VC）看到ASIC的市场和发展前景，纷纷开始成立专业设计公司和集成电路设计部门，一种无生产线的集成电路设计公司（fabless）或设计部门纷纷建立起来并得到迅速的发展，同时也带动了标准工艺加工线（foundry）的崛起。全球第一个集成电路代工厂是1987年成立的台湾积体电路公司，它的创始人张忠谋也被誉为“晶芯片加工之父”。

第三次变革:“四业分离”的集成电路产业。

20世纪90年代，随着互联网（Internet）的兴起，IC产业跨入以竞争为导向的高级阶段，国际竞争由原来的资源竞争、价格竞争转向人才知识竞争、密集资本竞争。以DRAM为中心来扩大设备投资的竞争方式已成为过去。如1990年，美国以Intel为代表，为抗争日本跃居世界半导体榜首之威胁，主动放弃DRAM市场，大搞CPU，对半导体工业做了重大的结构调整，又重新夺回了世界半导体霸主的地位。这使人们认识到:越来越庞大的集成电路产业体系并不有利于整个集成电路产业的发展，“分”才能精，“整合”才成优势。于是，集成电路产业结构向高度专业化转化成为一种趋势，开始形成了设计业、制造业、封装业和测试业相互独立成行的局面。近年来，全球集成电路产业的发展越来越显示出这种结构的优势。如台湾集成电路业正是由于以中小企业为主，比较好地形成了高度分工的产业结构，故自1996年以来，受亚洲经济危机的波及，全球半导体产业出现生产过剩、效益下滑，而集成电路设计业却获得持续的增长。

特别是1996年、1997年和1998年持续3年的DRAM的跌价、MPU的下滑，世界半导体工业的增长速度已达不到从前17%的增长值，若再依靠高投入提升技术，追求大尺寸硅片、追求微细加工，从大生产中来降低成本，推动其增长，将难以为继。而集成电路设计企业更接近市场和了解市场，通过创新开发出高附加值的产品，直接推动着电子系统的更新换代；同时，在创新中获取利润，在快速、协调发展的基础上积累资本，带动半导体设备的更新和新的投入；集成电路设计业作为集成电路产业的“龙头”，为整个集成电路产业的增长注入了新的动力和活力。