原文發(fā)表于《科技導報》2026 年第3 期 《 構(gòu)建自主可控的集成電路產(chǎn)業(yè)體系——“十五五”期間對中國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的思考與建議 》

集成電路是現(xiàn)代信息社會的核心基石，對經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展、國家安全和產(chǎn)業(yè)升級具有極其重要的戰(zhàn)略意義?！犊萍紝蟆费埍本┐髮W王陽元院士等撰寫文章，立足世界經(jīng)濟 50 年長波周期演進規(guī)律，聚焦第 5 個長波周期核心引擎——集成電路產(chǎn)業(yè)，系統(tǒng)梳理了中國集成電路產(chǎn)業(yè)從“六五”至“十四五”的發(fā)展歷程、產(chǎn)業(yè)體系現(xiàn)狀及全球競爭格局。通過分析電子設(shè)計自動化（electronic design automation，EDA）、設(shè)計、制造、封測、設(shè)備、材料、存儲器等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的發(fā)展成果，明確中國在國家安全領(lǐng)域芯片自主化等方面的突破，以及多家企業(yè)躋身全球相關(guān)領(lǐng)域前 10 位的階段性成就。同時，深入剖析了產(chǎn)業(yè)存在的“小散弱”同質(zhì)化內(nèi)卷、上下游容錯試錯機制缺失、數(shù)據(jù)統(tǒng)計與產(chǎn)業(yè)標準不健全、“舉國之力”轉(zhuǎn)化不足等問題，并結(jié)合后摩爾時代集成電路向延續(xù)摩爾、拓展摩爾、超越摩爾、豐富摩爾的發(fā)展趨勢，提出“十五五”期間要打造頭部企業(yè)、完善協(xié)同機制、加大精準投資、強化基礎(chǔ)研究、深化國際合作、優(yōu)化人才培養(yǎng)。

1 世界經(jīng)濟 50 年長波周期的演進

經(jīng)濟學研究表明，世界經(jīng)濟的發(fā)展存在一個以 50 年為長波周期的變化規(guī)律，稱為“康德拉耶夫周期”。18 世紀末到 19 世紀中葉為第 1 個長波周期，以蒸汽機帶動的紡織工業(yè)為驅(qū)動器；19 世紀中葉到 19 世紀末期為第 2 個長波周期，美國利用鋼鐵產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)了大國崛起；19 世紀末到 20 世紀中期為第 3 個長波周期，美國利用電力和石化產(chǎn)業(yè)獲得了經(jīng)濟強國地位；20 世紀中期到 20 世紀末期為第 4 個周期，日本以汽車產(chǎn)業(yè)為推進器實現(xiàn)了經(jīng)濟騰飛。人類社會從 20 世紀末期開始進入信息時代，信息產(chǎn)業(yè)成為第 5 個長波周期推動生產(chǎn)力發(fā)展和社會進步的引擎（圖 1）。

圖1 中國、美國、日本歷年 GDP 占世界 GDP 的比例

（數(shù)據(jù)來源：《世界經(jīng)濟千年史》（公元 0 年—1950 年 GDP，貨幣單位 1990 國際元），世界銀行（1960 年至今 GDP，現(xiàn)價美元））

圖 1 表明，1820 年，中國以農(nóng)業(yè)和手工業(yè)為經(jīng)濟主體的國內(nèi)生產(chǎn)總值（gross domestic product，GDP）占世界總量 32.92%；但在 1840 年以后，沒有跟上時代前進的步伐，成為了列強刀俎之上任人宰割的魚肉。得益于在改革開放環(huán)境中信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，從 20 世紀末起，中國 GDP 在世界總量中的占比開始緩步上升； 2005 年起，中國的 GDP 開始加速發(fā)展；2009 年，中國 GDP 總量超過了日本，成為了世界第二大經(jīng)濟體。

2024 年，世界、中國、美國的 GDP 分別為 111.33萬億、18.74 萬億和 29.18 萬億美元（世界銀行數(shù)據(jù)，名義 GDP，現(xiàn)價美元 ），中國和美國分別占世界 GDP 總量的 16.84% 和 26.21%。

從 2025 年起，假定世界、中國和美國的年均 GDP 增長率分別按 2.5%、5.5% 和 2.2%，且不考慮匯率變化進行簡單測算，到 2035 年，中國和美國的 GDP 將分別達到 33.8 萬億和 37.1 萬億美元，分別占世界 GDP 總量的 23.12% 和 25.38%。當然，在考慮到美債危機、通脹壓力、匯率變化、新質(zhì)生產(chǎn)力推動等不可預知因素的情況下，到 2035 年，中國 GDP 總量也存在和美國比肩，甚至超越的可能性。

若 2025—2035 年中國 GDP 年增長率按 5.5%、其后按 5% 簡單測算，到第 5 個長波經(jīng)濟周期末，即中華人民共和國成立 100 周年的 2049 年，中國將占世界 GDP 總量的 32.40%，與 1820 年的 32.92% 基本相當，如圖 1 所示。

之所以預測在“十六五”末的 2035 年，中國的經(jīng)濟體量有可能與美國相當甚至超越（依據(jù)高盛集團、國際貨幣基金組織主流模型預測），源于我們的底氣。國家發(fā)展和改革委員會主任鄭柵潔發(fā)布“十四五”期間的數(shù)據(jù)表明：中國經(jīng)濟增速平均為 5.5%，對世界經(jīng)濟增長的貢獻率保持在 30% 左右；內(nèi)需對經(jīng)濟增長的平均貢獻率為 86.4%，最終消費對經(jīng)濟增長的平均貢獻率達到 56.2%；中國鋼鐵產(chǎn)量連續(xù) 28 年穩(wěn)居世界之首，連續(xù) 15 年穩(wěn)坐全球制造業(yè)“頭把交椅”，200 多種主要工業(yè)品產(chǎn)量居世界第 1 位；2024 年研發(fā)支出占 GDP 的比例達到 2.68%，接近經(jīng)濟合作與發(fā)展組織（Organisation for Economic Co-operation and Development，OECD）國家的平均水平；2024 年，集成電路年產(chǎn)量比“十三五”末增長 72.6%；同時，中國還是第一貨物貿(mào)易大國、第一外匯儲備大國、第一能源生產(chǎn)大國、第一人力資源大國。另據(jù)世界銀行、國際貨幣基金組織（International Monetary Fund，IMF）以購買力平價（purchase power parity，PPP）法測算 GDP，中國經(jīng)濟總量在 2016 年已追平美國。2024 年，中國的 PPP GDP 為 38.19 萬億國際元（PPP 比較中用于統(tǒng)一轉(zhuǎn)換各國貨幣的虛擬單位），美國為 29.18 萬億國際元，中國是美國的 134%。中國已成為世界發(fā)展最穩(wěn)定、最可靠、最積極的力量。

當今中國正面臨世界百年未有之大變局。對中國而言的“好時代”是，中國正在崛起，正走在由“富起來”邁向“強起來”的康莊大道。根據(jù)聯(lián)合國工業(yè)發(fā)展組織（United Nations Industrial Development Organization，UNIDO）2024 年 10 月發(fā)布的《工業(yè)化的未來》報告，中國的制造業(yè)產(chǎn)值已占全球總量的 35%。作為世界第二大經(jīng)濟體的中國，在“小院高墻”“脫鉤斷鏈”“關(guān)稅高壓”的威脅面前，成為了無懼狂風巨浪的中流砥柱。對中國而言的“壞時代”是，要面對各種以中國為敵的圍剿、制裁和霸凌。僅在 2021 年以后，美國就 出臺了《2021 年美國創(chuàng)新與競爭法案》《2022 年芯片與科學法案》《國家安全戰(zhàn)略》《2024 年人工智能開發(fā)使用行政令》等政策，明確將中國視為“戰(zhàn)略競爭對手”和“最嚴峻的競爭者”，要將“擊敗中國”列為優(yōu)先事項，美國甚至將國防部（the Department of Defense）更名為戰(zhàn)爭部（the Department of War）。歐洲和日本也相繼出臺了“去中國化”的《歐洲芯片法案》和《半導體產(chǎn)業(yè)緊急強化方案》。在這樣波詭云譎的形勢中，我們必須“丟掉幻想，準備斗爭”。

2 集成電路產(chǎn)業(yè)成為推動生產(chǎn)力發(fā)展的引擎

馬克思說：“各種經(jīng)濟時代的區(qū)別，不在于生產(chǎn)什么，而在于怎樣生產(chǎn)，用什么勞動資料生產(chǎn)?！比缜拔乃?，第 5 個經(jīng)濟長波周期的引擎是信息產(chǎn)業(yè)。對于 1958 年集成電路的發(fā)明，諾貝爾獎評審委員會的評價是：“為現(xiàn)代信息技術(shù)奠定了基礎(chǔ)?！毙畔⒃趥鞑?、交換和應用中體現(xiàn)價值。如今，信息已經(jīng)成為人們生產(chǎn)和生活中的重要資源，成為國家安全的重要保障。

在中國制造業(yè)產(chǎn)值已占全球總量 35% 的基礎(chǔ)上，加速發(fā)展中國信息產(chǎn)業(yè)應成為“十五五”規(guī)劃的重中之重。這是保證 GDP 總量增長速度的需要，是持續(xù)增進民生福祉的需要，是“止戈為武”、保障國家安 全、維護和平發(fā)展環(huán)境的需要。

在“十五五”的 5 年中，集成電路相關(guān)人員將承擔著強軍、強國的重任，肩負著中華民族偉大復興的歷史使命。信息產(chǎn)業(yè)的核心是集成電路和在集成電路中運行的軟件，以及由集成電路和軟件共同構(gòu)成的信 息系統(tǒng)。正在亞洲、歐洲和中東地區(qū)進行的局部戰(zhàn)爭，凸顯了以集成電路和軟件構(gòu)成的體系戰(zhàn)爭特征。體系戰(zhàn)爭不再是兵員多寡、鋼鐵堆砌的簡單比拼，戰(zhàn)爭勝負的砝碼已經(jīng)從制陸權(quán)、制海權(quán)、制空權(quán)向制天權(quán)、制電磁權(quán)、制信息權(quán)傾斜?！爸啤钡暮诵氖恰爸恰?，是“不戰(zhàn)而屈人之兵”。當今，集成電路是“智”的載體。

衛(wèi)星、有源相控陣雷達、預警機、殲擊戰(zhàn)機、無人機群、導彈已然是體系戰(zhàn)爭中的主導裝備。傳感器、中央處理器（central processing unit，CPU）、圖形處理器（graphics processing unit，GPU）、數(shù)據(jù)處理器（data processing unit，DPU）、存儲器、基帶芯片、射頻芯片、電源管理等芯片，在上述裝備中承擔著信息獲取、信息處理、信息存儲、信息傳輸和信息執(zhí)行的所有重任。集成電路性能的高低、產(chǎn)能的強弱，以及由其中運行的軟件系統(tǒng)所構(gòu)成的數(shù)據(jù)鏈，已經(jīng)成為武器即時響應、實時應變、指揮控制、精準打擊的“智能”關(guān)鍵；而寬禁帶半導體（如 SiC、GaN）的應用，對于電磁彈射系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)化效率、彈射效率與可靠性的提升，成為航母戰(zhàn)斗群“體能”延伸的重要保障。可以說，現(xiàn)代裝備體系中的集成電路和軟件正在改變戰(zhàn)爭規(guī)則。

在民生領(lǐng)域中，信息體系成為人們提高生活水平和幸福指數(shù)的平臺，架起了全世界人們相互溝通的橋梁。在互聯(lián)網(wǎng)支持的環(huán)境下，移動通信、電子商務和數(shù)字支付的普及使得傳統(tǒng)的郵政系統(tǒng)、紙媒傳播、實 體店購物和膠片產(chǎn)業(yè)在市場上感到落寞。微信（WeChat）、抖音（TikTok），以及快遞服務成為許多國家普通人生活中不可或缺的組成部分，媒體觸及人群龐大，如 2025 年，“9·3”閱兵全媒體渠道直播和重播點播總觸達 296.21 億人次，電視端直播收視份額達 92.61%，央視總臺直播信號和新聞視頻被 129 個國家和地區(qū)的 2016 家海外主流媒體采用播出。2024 年 8 月，中國電子行業(yè)以 11.54 萬億元的總市值首次超越銀行業(yè)，成為 A 股市場第一大行業(yè)。

3 從“六五”到“十四五”的中國集成電路產(chǎn)業(yè)

20 世紀 50 年代，以中國固體物理和半導體物理學科的開創(chuàng)者之一黃昆為代表的一代大師秉承著“中國有我們和沒有我們，makes a difference”的堅定信念，放棄了國外優(yōu)渥的生活和科研條件回到祖國，成為了中國集成電路產(chǎn)業(yè)的奠基者；他們培養(yǎng)的第一批半導體專業(yè)人才成為中國集成電路產(chǎn)業(yè)的開拓者。

從 20 世紀 60 年代到 90 年代末，中國集成電路產(chǎn)業(yè)在初始創(chuàng)業(yè)中探索前進。進入 21 世紀，從“十五”起，在改革開放的大環(huán)境中，以中芯國際集成電路制造有限公司（中芯國際）為代表的一批與國際接軌的企業(yè)涌現(xiàn)，在國家政策的支持下，中國集成電路產(chǎn)業(yè)駛?cè)肓艘?guī)范發(fā)展的快車道，自 2001 年至 2011 年，平均 1 年的銷售額（810.9 億元）就超過了前 20 年銷售額的總和（519.2 億元）。自“十二五”起，中國集成電路產(chǎn)業(yè)進入高速成長階段。圖 2 表明，從“六五”起，每 2 個相鄰的 10 年段，后者的集成電路年平均銷售額就增加一個數(shù)量級，按此規(guī)律預計，“十四五”到“十五五”這 10 年的年平均銷售額將達到 104 億元。

圖2 中國集成電路產(chǎn)業(yè)歷年銷售額（數(shù)據(jù)來源：中國半導體行業(yè)協(xié)會）

圖 3 表明了中國集成電路銷售額、電子信息產(chǎn)業(yè)銷售額和 GDP 的正相關(guān)關(guān)系。其中，從 2004 年到 2024 年，電子信息產(chǎn)業(yè)銷售額與 GDP 之比均值約為 1/5；而集成電路銷售額與 GDP 之比則從 1/300 上升到 1/100，這一是表明中國集成電路產(chǎn)業(yè)對 GDP 的貢 獻越來越大，二是證明了以集成電路為核心的電子信息產(chǎn)業(yè)的確是第 5 個經(jīng)濟長波周期的驅(qū)動器。

圖3 中國集成電路產(chǎn)業(yè)、信息產(chǎn)業(yè)銷售額和 GDP 的比較

（數(shù)據(jù)來源：國家統(tǒng)計局、工業(yè)和信息化部）

圖 4 為世界半導體市場總額與世界 GDP 總額的比較，同樣證明了二者之間的正相關(guān)關(guān)系。24 年間，半導體銷售額/GDP≈1/220（24 年均值）。

圖4 世界半導體市場總額與世界 GDP 總額的正相關(guān)關(guān)系

（數(shù)據(jù)來源：世界銀行、世界半導體貿(mào)易統(tǒng)計）

4 集成電路的產(chǎn)業(yè)體系

4.1 集成電路產(chǎn)業(yè)體系的基本架構(gòu)

集成電路產(chǎn)業(yè)體系包括集成電路產(chǎn)業(yè)鏈和支撐其發(fā)展的各種外部條件：集成電路產(chǎn)業(yè)鏈的生產(chǎn)發(fā)端于社會進步和國家安全需求，根據(jù)這些需求，由不斷追求技術(shù)創(chuàng)新的生產(chǎn)鏈生產(chǎn)各種集成電路產(chǎn)品；最 后，由集成電路+軟件構(gòu)成的整機系統(tǒng)，在各種信息設(shè)備的市場應用中體現(xiàn)其最終價值。作為集成電路產(chǎn)業(yè)體系，還要考慮國際環(huán)境變化、國內(nèi)政策支持、持續(xù)投資強度和人才隊伍建設(shè)等必要支撐條件（圖 5）。

圖5 集成電路產(chǎn)業(yè)體系基本構(gòu)成

體積小、重量輕、智能強、速度高、功能多、容量大、功耗低是人們在生產(chǎn)和生活中對信息終端不斷提出更新迭代的需求。為滿足上述需求，作為集成電路產(chǎn)業(yè)體系核心部分的集成電路產(chǎn)業(yè)鏈，要在器件結(jié)構(gòu)、設(shè)計工具、專用材料、專用設(shè)備、生產(chǎn)工藝等各個方面不斷創(chuàng)新。

作為外部支撐條件，首先要創(chuàng)造有利于生產(chǎn)和進出口貿(mào)易穩(wěn)定的和平環(huán)境；要加強人才，尤其是領(lǐng)軍人才隊伍的建設(shè)；同時，在已經(jīng)發(fā)布的《鼓勵軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干政策》和《國務院關(guān)于印發(fā)進一步鼓勵軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展若干政策的通知》基礎(chǔ)上，進一步提高政策支持的方式和力度；在國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金（國家大基金）的基礎(chǔ)上要持續(xù)增加國家對集成電路產(chǎn)業(yè)的高強度投入。

4.2 中國集成電路產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀與面臨的挑戰(zhàn)

4.2.1 中國集成電路產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀

1）安全。在衛(wèi)星、國家安全與軍事網(wǎng)絡、所有制導的攻防裝備中應用的集成電路和加密軟件，已經(jīng)做到 100% 由自主可控的產(chǎn)業(yè)鏈進行生產(chǎn)、維護和迭代，對有關(guān)國家安全的領(lǐng)域構(gòu)筑了堅實屏障。

2）電子設(shè)計自動化。國際半導體產(chǎn)業(yè)協(xié)會（Semiconductor Equipment and Materials International，SEMI）統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2024 年，全球電子設(shè)計自動化（electronic design automation，EDA）市場規(guī)模為 117.93 億 美元，其中，國外的 3 家——新思科技（Synopsys）、楷登（Cadence）和西門子（Siemens）的 EDA 銷售額分別 為 42.21 億、32.95 億和 19.89 億美元，合計占世界 EDA 市場總額的 81%。這 3 大企業(yè)形成了較高的行業(yè)進入壁壘，同時也積累了較強的用戶黏性。

1993 年，中國第一款具有自主知識產(chǎn)權(quán)的 EDA 工具“熊貓系統(tǒng)”研制成功，打破了國外封鎖的大門，點燃了中國 EDA 產(chǎn)業(yè)發(fā)展的星星之火。其后，輸出管制統(tǒng)籌委員會解除封鎖，國外 EDA 企業(yè)以其成熟產(chǎn)品涌入，國內(nèi) EDA 工具研發(fā)和應用陷入低谷。2002 年起，北京華大九天科技股份有限公司、上海概倫電子股份有限公司、杭州廣立微電子股份有限公司、上海合見工業(yè)軟件集團有限公司、上海思爾芯技術(shù)股份有限公司、深圳鴻芯微納技術(shù)有限公司、芯華章科技股份有限公司、蘇州培風圖南半導體有限公司等一批 EDA 公司陸續(xù)成立，迄今逾百家。2024 年，北京華大九天科技股份有限公司以 1.56 億美元銷售額躋身世界 10 強，居第 6 位。在模擬電路設(shè)計、存儲電路設(shè)計、射頻電路設(shè)計、平板顯示電路設(shè)計等領(lǐng)域已實現(xiàn)全流程覆蓋，并在數(shù)字電路設(shè)計、晶圓制造 EDA、先進封裝 EDA 等領(lǐng)域取得突破，其電路仿真工具、物理驗證工具、超大規(guī)模版圖數(shù)據(jù)處理與分析工具、時序優(yōu)化工具、電源可靠性簽核工具達到全球領(lǐng)先水平，并可支持鰭式晶體管（fin field?effect transistor，F(xiàn)inFET）工藝。其 EDA 產(chǎn)品已在中芯國際、深圳市海思半導體有限公司、紫光展銳（上海）科技股份有限公司、海光信息技術(shù)股份有限公司、京東方科技集團股份有限公司等客戶中得到廣泛應用。

3）設(shè)計。據(jù)集邦咨詢（TrendForce）的研究報告，2024 年，在無生產(chǎn)線設(shè)計企業(yè)（fabless）中，英偉達（NVIDIA）、高通（Qualcomm）和博通（Broadcom）的營收額分別為 1243.77 億、348.57 億和 306.44 億美元，豪威集成電路（集團）股份有限公司以 30.49 億美元的營收額位列第 9。2024 年，國內(nèi)集成電路設(shè)計企業(yè)有 3626 家，其產(chǎn)品以通信和消費類的中低端芯片為主， 全行業(yè)產(chǎn)值為 6460.4 億元（約 909.9 億美元）。也就是說，3626 家企業(yè)的銷售總額尚不及英偉達一家的銷售額。但是，除了需要在性能、功耗、成本和體積上都有高要求的手機芯片外，其他芯片，包括 AI 芯片、 CPU 芯片、現(xiàn)場可編程門陣列（field?programmable gate array，F(xiàn)PGA）芯片等，美國已經(jīng)無法對中國實施限制。國內(nèi)一批設(shè)計企業(yè)進入全球前列，芯片設(shè)計水平已躋身國際第一梯隊，深圳市海思半導體有限公司、紫光展銳（上海）科技股份有限公司分別是國內(nèi)智能手機處理器芯片第 1、第 2 大設(shè)計商，市場占有率分別為 20％、10％。

高端芯片的設(shè)計與生產(chǎn)主要受限于：EDA 工具的禁運嚴重影響國內(nèi)集成電路設(shè)計企業(yè)的研發(fā)效率和質(zhì)量，同時還會增加風險和成本；國內(nèi)芯片制造能力的提升；下游企業(yè)傾向于進口國外產(chǎn)品。

4）制造。根據(jù)集邦咨詢（TrendForce）發(fā)布的報告，2025 年第二季度，中芯國際在芯片代工企業(yè)的全球市場占有率（市占率）中超過了聯(lián)華電子股份有限公司和格芯（GlobalFoundries），位居世界第 3。上海華虹（集團）有限公司位居世界第 6。

2025 年上半年，中芯國際≥28 nm 工藝的晶圓月產(chǎn)能達到 35 萬片，產(chǎn)能利用率達到 92.5%；其 14 nm 及以下 FinFET 技術(shù)代工的芯片，已實現(xiàn)規(guī)模化量產(chǎn)和商業(yè)化，為國內(nèi)先進邏輯產(chǎn)能需求提供了支撐。

5）封測。2024 年，全球集成電路封測產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模達到 821 億美元。其中，中國臺灣日月光半導體制造股份有限公司營收 185.4 億美元，位列第一，美國安靠科技（Amkor Technology）公司以 63.2 億美元位列其次，江蘇長電科技股份有限公司以 50 億美元營 收居世界第 3 位，通富微電子股份有限公司營收 33.2 億美元位列全球第 4；天水華天科技股份有限公司營收 20.1 億美元排名第 6。

截至 2024 年，國內(nèi)先進封裝的企業(yè)數(shù)量為 116 家。江蘇長電科技股份有限公司在高算力（含相應的存儲、通信）、AI 端側(cè)、功率與能源、汽車和工業(yè)等重要領(lǐng)域擁有行業(yè)領(lǐng)先的半導體先進封裝技術(shù)。通富微電子股份有限公司大力開發(fā)扇出型、圓片級、倒裝焊等封裝技術(shù)并擴充其產(chǎn)能，積極布局芯粒（Chiplet）、2D+等頂尖封裝技術(shù)，形成了差異化競爭優(yōu)勢。天水華天科技股份有限公司持續(xù)進行先進封裝技術(shù)和產(chǎn)品的研發(fā)及量產(chǎn)工作，推進 Chiplet、汽車電子、板級封裝平臺相關(guān)技術(shù)的研發(fā)。完成了 2.5D 生產(chǎn)線建設(shè)和設(shè)備調(diào)試，扇出型面板級封裝（fan?out panel level packaging，F(xiàn)OPLP）技術(shù)通過了客戶認證。盛合晶微 半導體（江陰）有限公司是國內(nèi) 12 英寸中段凸塊加工產(chǎn)能和加工規(guī)模最大的企業(yè)，也是國內(nèi)首家大規(guī)模量產(chǎn)基于硅通孔載板（TSV Interposer）的 2.5D Chiplet 全流程先進封裝企業(yè)。

6）設(shè)備。設(shè)備作為半導體行業(yè)的核心支柱，近年來在自主可控與國產(chǎn)替代的大背景下，本土化趨勢愈發(fā)明顯。北方華創(chuàng)科技集團股份有限公司是國內(nèi)半導體設(shè)備的平臺型企業(yè)，已形成“刻蝕+薄膜沉積+熱 處理+濕法+離子注入”全品類布局。2025 年 6 月，北方華創(chuàng)科技集團股份有限公司取得芯源微控股權(quán)，補全光刻配套的涂膠顯影設(shè)備短板。2024 年，北方華創(chuàng)科技集團股份有限公司全球排名第 6 位。中微半導體設(shè)備（上海）股份有限公司刻蝕機占全球市場份額 的 17%，據(jù)公開報道是唯一進入中國臺灣積體電路制造股份有限公司（臺積電）7 nm/5 nm 工藝的大陸本土設(shè)備商。上海微電子裝備（集團）股份有限公司 28 nm 光刻機（ArF，Immersion）進入工藝測試階段。拓荊科技股份有限公司 14 nm 次常壓化學氣相沉積（subatmospheric chemical vapor deposition，SACVD）設(shè)備在中 芯國際產(chǎn)線成功替代國外同類產(chǎn)品。盛美半導體設(shè)備（上海）股份有限公司自主研發(fā)出的單片兆聲波清洗設(shè)備已經(jīng)進入臺積電 CoWoS（2.5D、3D 的封裝技術(shù)）生產(chǎn)線。華海清科股份有限公司新一代 12 英寸超精密晶圓減薄機批量進入大生產(chǎn)線，連續(xù)發(fā)往國內(nèi) 多家半導體龍頭企業(yè)。

據(jù) SEMI 統(tǒng)計，2024 年全球半導體設(shè)備出貨金額為 1171 億美元。其中，阿斯麥（ASML）、應用材料（Applied Materials）和泛林集團（Lam Research）的營收分別為 310.2 億、250.3 億和 162.1 億美元。中國大陸排名前 10 位的主要半導體設(shè)備制造商在 2024 年的半導體設(shè)備銷售收入 486 億元左右（約 67.51 億美 元），合計市場份額約占全球 5.77%，占國內(nèi)市場份額 13.6%。

目前，中國大陸晶圓制造設(shè)備供應商有 185 家，半導體封裝設(shè)備供應商有224家。

7）材料。集成電路材料主要包括硅材料、高純電子化學品、高純電子氣體、光刻膠、高純石英制品、濺射靶材、框架引線封裝材料等。直拉硅單晶（硅片）包括拋光片、外延片、SOI 硅片（絕緣體上硅）等類型。

日本的信越（Shin?Etsu）、勝高（SUMCO），中國臺灣的環(huán)球晶圓股份有限公司，德國的世創(chuàng)（Siltronic）和韓國的 SK Siltron 這 5 家企業(yè)占據(jù)了全球硅片市場 85% 的份額，其中信越和勝高 2 家企業(yè)的市場占比達 50% 以上。2024 年，中國 150 mm 及以下集成電路硅片已經(jīng)完全國產(chǎn)化；200 mm 硅片被本土芯片廠商的接受程度在進一步提升，已獲得約 70% 的國內(nèi)市場份額；300 mm 集成電路硅片的國產(chǎn)化正在加速，國內(nèi)市場約 55% 已經(jīng)由國產(chǎn)硅片替代使用，特別是 300 mm 存儲芯片用硅片基本可以實現(xiàn)自主供應。但是多晶硅的 70%、拋光機的 70%、拋光墊和漿料的 90% 依賴進口。

目前，國內(nèi)主要的 12 英寸硅片廠家有西安奕斯偉材料科技股份公司、杭州立昂微電子股份有限公司、上海硅產(chǎn)業(yè)集團股份有限公司及中環(huán)領(lǐng)先半導體科技股份有限公司。2024 年，西安奕斯偉材料科技股份公司硅片產(chǎn)能達到 71 萬片/月，全球市占率 6%（測試片占 50%），排名第 6 位。山東天岳先進材料科技有限公司在碳化硅襯底制造市場中占 22.80%，居全球第 2 位。江蘇南大光電材料股份有限公司實現(xiàn)了 ArF 光刻膠（28 nm 工藝）量產(chǎn)，客戶覆蓋中芯國際、長江存儲科技控股有限責任公司（長江存儲），2025 年國產(chǎn)替代率預計突破 30%。晶瑞電子材料股份有限公司在 G 線光刻膠市占率達 30%；KrF 光刻膠國產(chǎn)化率達 42%。

8）存儲器。存儲器包括動態(tài)隨機存取存儲器（dynamic random access memory，DRAM）、NAND 閃存（NAND Flash）、NOR 型閃存（NOR Flash）和存儲器接口等產(chǎn)品。據(jù)世界半導體貿(mào)易統(tǒng)計組織（World Semiconductor Trade Statistics Organization，WSTS）統(tǒng)計，2024 年世界半導體市場總額為 6305.5 億美元，其中存儲器為 1655.16 億美元，占 26.25%。存儲器的市場份額中，DRAM 占 58.26%，NAND Flash 占 41.68% ，是存儲器競爭的主要賽道。

1976 年，北京大學王陽元團隊研制成功的硅柵 N 溝道 1024 位金屬氧化物半導體（MOS）DRAM 比日本電氣股份有限公司（NEC）于 1973 年研制的 1024 位 MOS DRAM（型號 μPD404）僅晚了 3 年，一舉打破了西方封鎖，成為繼美、日之后的第 3 個擁有 1024 位 MOS DRAM 的國家。

其后，由于資金、設(shè)備、人才等因素的制約，加之國外產(chǎn)品的涌入，中國 DRAM 的研發(fā)和生產(chǎn)一度中止；直至 2004 年，中芯國際的第一款產(chǎn)品 64 Mb 的 DRAM 交付用戶。但由于中芯國際轉(zhuǎn)型為晶圓代工廠（Foundry），DRAM 的研發(fā)與生產(chǎn)再度中止。

自 1976 年中國第一款 DRAM 誕生后的 40 年，長鑫科技集團股份有限公司（長鑫科技）于 2016 年成 立，彌補了中國 DRAM 研發(fā)和生產(chǎn)的空白。作為集設(shè)計、制造、封測一體的垂直整合制造（IDM）廠商，2019 年，長鑫科技推出了自主設(shè)計生產(chǎn)的 8Gb DDR4 產(chǎn)品，實現(xiàn)了中國大陸 DRAM 產(chǎn)業(yè)“從 0 到 1”的突破。目前，該企業(yè)已通過“跳代研發(fā)”策略，完成了從第一代工藝技術(shù)平臺到第四代工藝技術(shù)平臺的量產(chǎn)，以及 DDR4、LPDDR4X 到 DDR5、LPDDR5/5X 等產(chǎn)品的覆蓋和迭代。2024 年，三星電子（SAMSUNG Electronics）、SK 海力士（Hynix）和美光科技有限公司（Micron Technology, Inc.）在全球 DRAM 市場占有率 分別為 40.49%、29.38% 和 22.93%，長鑫科技為 4%，成為全球第 4 的 DRAM 制造商。作為全球 DRAM 市場的后起之秀，長鑫科技一直致力于通過加大研發(fā)資源投入和自主技術(shù)創(chuàng)新，在 DRAM 產(chǎn)品設(shè)計、制造工藝、封裝測試、模組設(shè)計與應用等各業(yè)務環(huán)節(jié)構(gòu)建了全面、完善的核心技術(shù)體系，主要核心技術(shù)已達到國際先進水平。

長江存儲也是一家集芯片設(shè)計、研發(fā)制造、封裝測試及系統(tǒng)解決方案產(chǎn)品于一體的存儲器 IDM 企業(yè)，2024 年實現(xiàn)了 294 層 3D NAND 閃存量產(chǎn)，月產(chǎn)能達到 30 萬片晶圓，其世界市場份額為 8.6%，位居第 6。長江存儲晶棧 3.0 架構(gòu)率先突破 200 層。日本 鎧俠（KIOXIA）和韓國三星電子均放棄臨近型外圍電路/置底型外圍電路（PNC/PUC）架構(gòu)，向長江存儲購買晶棧架構(gòu)專利授權(quán)用于新技術(shù)代開發(fā)。晶棧架構(gòu)在集成電路存儲領(lǐng)域首次實現(xiàn)中國技術(shù)反向定義國際主流技術(shù)路線，引領(lǐng)了國際 3D NAND 技術(shù)發(fā)展方向。2024 年，全球 NOR Flash 市場規(guī)模達到 26.99 億美元，兆易創(chuàng)新科技集團股份有限公司以 23% 的全球市場份額居第 2 位。瀾起科技股份有限公司的主要產(chǎn)品是內(nèi)存接口芯片，內(nèi)存擴展控制芯片，內(nèi)存模組配套芯片。2024 年，瀾起科技股份有限公司內(nèi)存接口芯片的世界市場份額達 36.8%，位居全球第 1。其客戶集中于三星電子、SK 海力士、美光科技有限公司這 3 家企業(yè)。

9）進出口。中國集成電路國產(chǎn)化率逐漸提高，進口集成電路開始減少（圖 6）。但是，2024 年中國集成電路進口額為 3857.9 億美 元 ，超過原油進口額 3247 億美元，仍位列第 1。2024 年，進口集成電路中，處理器（手機、電腦、 GPU）和控制器占進口額的 49.9%，存儲器占 24.1%；進口集成電路均價為 0.69 美元/個。國產(chǎn)汽車 95% 的芯片依靠進口。90% 以上的存儲芯片依靠進口。2024 年，中國集成電路出口總額為 1595.5 億美元，超過手機的 1343.6 億美元，成為出口額最高的單一商品，出口集成電路均價 0.54 美元/個。可以看出，無論是進口還是出口的集成電路，仍在中、低檔產(chǎn)品的范疇之內(nèi)，尚未突破高端集成電路生產(chǎn)的瓶頸。

圖6 中國集成電路的進口額

（數(shù)據(jù)來源：中國海關(guān)）

10）投資。國家大基金一期 1387 億元、二期 2041.5 億元，在支持中國集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展過程中起到了重要作用，2024 年 5 月 24 日正式成立的第三期大基金 3440 億元即將持續(xù)對中國集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供鼎力支持。3 期大基金合計約 967.4 億美元。但是，2024 年，英特爾公司（Intel Corporation）、三星和臺積電 3 家 1 年的資本支出合計就達到 857.8 億美元（圖 7）。三星電子 1 年約 360 億美元的資本支出，接近組建一支航母戰(zhàn)斗群的費用（據(jù)美國國防部的武器項目成本報告《SAR》估算一個航母戰(zhàn)斗群的初始裝備成本約為 375 億美元）。

圖7 Intel、臺積電和三星的資本支出

（數(shù)據(jù)來源：各公司財報）

反觀有限的國家大基金，要在多少年內(nèi)、由多少企業(yè)來分配這 900 多億美元？在資本的唆使與糖衣炮彈的攻擊中，又如何保證國家大基金有效地發(fā)揮作用？這是我們必須慎重思考，也要加強管理的課題。

11）小結(jié)。集成電路生產(chǎn)是一項牽涉百種設(shè)備、千種材料、萬種產(chǎn)品的，龐大的、極其復雜的系統(tǒng)工程，上述現(xiàn)狀梳理只是以管中窺豹的方式對中國集成電路產(chǎn)業(yè)鏈中的部分環(huán)節(jié)進行概貌性描述，核心結(jié)論為：

（1）在政治、軍事、太空、經(jīng)濟、文化、社會、網(wǎng)絡等涉及《中華人民共和國國家安全法》規(guī)定的國家安全領(lǐng)域，中國已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn) 100% 自主制造、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的芯片，筑牢了國家安全的底線；

（2）≥ 28 nm 成熟工藝的中低端芯片占世界市場的 80%，中國≥28 nm 芯片產(chǎn)能占該世界市場的 33%，且芯片的設(shè)計與制造均不受制約；

（3）在攀登集成電路產(chǎn)業(yè)頂峰的征途中，中國已經(jīng)登上了進入世界前 10 的“第一臺階”（表 1），并在這個臺階上建立了繼續(xù)攀登的“大本營”。

表1 中國集成電路公司主要領(lǐng)域及世界排名

4.2.2 中國集成電路產(chǎn)業(yè)存在的主要問題

1）小、散、弱同質(zhì)化競爭內(nèi)卷嚴重。小而散是中國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的痼疾。EDA企業(yè)逾百家，封測企業(yè) 116 家，晶圓制造設(shè)備企業(yè) 185 家，封裝設(shè)備企業(yè) 224 家。設(shè)計企業(yè) 3626 家，銷售額小于 1000 萬 元的企業(yè) 1769 家，人數(shù)少于 100 人的小微企業(yè)占總 數(shù)的 87.9%。其根源是“寧為雞頭，不為牛尾”“小富即安”的小農(nóng)經(jīng)濟文化延續(xù)。當然，在市場經(jīng)濟中，很難實施對小微企業(yè)的強行并購，但占 87.9% 的小微企業(yè)“優(yōu)不勝，劣不汰”的結(jié)果就是因內(nèi)卷而產(chǎn)生內(nèi)耗，占據(jù)了眾多的公共資源，也分散了眾多的公共資源。小微企業(yè)綁在一起也不可能與英偉達、高通、新思科技、楷登這樣的集團軍正面交鋒，散沙難以相聚成塔。

2）上下游企業(yè)之間欠缺容錯、試錯機制。EDA 工具要經(jīng)過設(shè)計企業(yè)使用才能逐漸成熟，與制造企業(yè)合作才能創(chuàng)造更多可以復用的知識產(chǎn)權(quán)（intellectual property，IP）；新的設(shè)備、新的材料要經(jīng)過生產(chǎn)線批量生產(chǎn)的考驗才能逐步穩(wěn)定運行與可靠供貨；設(shè)計的新產(chǎn)品要在整機上經(jīng)過反復試用才能改進其性能。這期間的容錯、試錯是不可回避的過程，然而這一過程都需要付出成本，成本的增加有可能成為加速產(chǎn)品國產(chǎn)化的障礙。尤其是當某一產(chǎn)品不受制約，可以從國際市場上采購時，由于供方與客戶之間所產(chǎn)生的黏性和已經(jīng)建立的生態(tài)關(guān)系，使得能夠國產(chǎn)化的產(chǎn)品更是難以在市場中殺出一條血路。以汽車電子為例，雖然中國已經(jīng)成為汽車生產(chǎn)第 1 大國，占全球市場 66% 的份額，但國產(chǎn)汽車 95% 的芯片仍依靠進口，其中計算和控制類芯片依賴度高達 99%，功率和存儲類芯片依賴度達 92% 。而這些電路的絕大部分國內(nèi)均可以生產(chǎn)。

3）整合權(quán)威數(shù)據(jù)統(tǒng)計。制定規(guī)劃的第一步是“知己知彼”，“己”和“彼”的直觀表現(xiàn)是數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的權(quán)威與否在于統(tǒng)計對象的設(shè)定和統(tǒng)計方法的運用。由于統(tǒng)計對象和統(tǒng)計方法的差異，不同的統(tǒng)計單位也會產(chǎn)生不同的數(shù)據(jù)。全球宏觀數(shù)據(jù)（如 GDP）一般以世界銀行、IMF 和國家統(tǒng)計局的數(shù)據(jù)庫為準。世界半導體行業(yè)數(shù)據(jù)一般以美國半導體行業(yè)協(xié)會（Semiconductor Industry Association，SIA）、WSTS、IC Insight、Gartner 所公布的數(shù)據(jù)作為參考。

中國半導體行業(yè)公布數(shù)據(jù)的權(quán)威部門是中國半導體行業(yè)協(xié)會、工業(yè)和信息化部及海關(guān)總署。有以下問題需要解決。

（1）可以公開、共享、連續(xù)的宏觀數(shù)據(jù)。對中國集成電路產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，有相關(guān)政府部門、各部門行業(yè)協(xié)會，也有眾多咨詢公司和顧問公司將數(shù)據(jù)變?yōu)榧堎|(zhì)、售價高企的“研究報告”。不反對將數(shù)據(jù)分析轉(zhuǎn)化為利益，但某些可以公開、共享的數(shù)據(jù)也不應轉(zhuǎn)變?yōu)槟承┢髽I(yè)的私有財產(chǎn)。從世界銀行官網(wǎng)可以查到歷年世界及各大洲的 GDP 數(shù)據(jù)，但要進一步查找各國的數(shù)據(jù)就需要成為注冊會員。同樣，在 WSTS 官網(wǎng)上可以查到世界半導體總銷售額的數(shù)據(jù)，但月度數(shù)據(jù)或增長率就只有 PDF 格式圖片，若查找各國具體數(shù)據(jù)，也需要注冊成為會員，并交納相關(guān)費用。

（2）明確“中國集成電路產(chǎn)業(yè)與市場”的定義。WSTS 對世界半導體市場規(guī)模的定義很簡單，即所有總部所在地企業(yè)當年銷售總額之和（所有海外建設(shè)的企業(yè)銷售額一概并入總部所在地企業(yè)的銷售總額，如 SK 海力士（無錫）產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司、三星半導體（西安）有限公司的銷售額并入總部在韓國的海力士、三星的銷售額）。把上述單個企業(yè)的銷售額累加，最后形成世界數(shù)據(jù)。中國半導體行業(yè)協(xié)會對半導體產(chǎn)業(yè)的統(tǒng)計是設(shè)計、制造、封裝三業(yè)之和，制造與封裝的產(chǎn)值在最終產(chǎn)品的價值中就產(chǎn)生了重復統(tǒng)計，始終與國際數(shù)據(jù)不能接軌。中國集成電路市場的真實規(guī)模，目前仍是待解之謎。進口電路中，有多少集成電路用于中國的整機制造，復又隨整機出口；有多少集成電 路用于國內(nèi)整機，并在國內(nèi)市場“消費”；而國內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)的集成電路有多少由國人消費，多少出口，似乎沒有人說得清。

另外，行業(yè)協(xié)會將所有在本土建設(shè)的企業(yè)銷售額，包括外企在國內(nèi)建設(shè)的公司的銷售額都統(tǒng)計在中國的產(chǎn)業(yè)銷售額之內(nèi)，如 SK 海力士（無錫）產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司等的營收就被國內(nèi)、國外統(tǒng)計了 2 次。綜上，中國權(quán)威主管部門需要明確中國集成電路產(chǎn)業(yè)和市場的定義，并以此作為今后制定規(guī)劃和指導企業(yè)發(fā)展的統(tǒng)一依據(jù)。

4）制定產(chǎn)業(yè)標準規(guī)范。僅以設(shè)備標準為例。半導體設(shè)備及零部件標準體系存在 3 大缺陷，制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展：

（1）基礎(chǔ)性標準難滿足先進制程（如極紫外光刻）對精度、純度、可靠性的嚴苛要求，缺乏前瞻性專屬規(guī)范，導致研發(fā)方向不明、性能評估失準；

（2）新型特種零部件（耐等離子體部件、精密陶瓷件）缺乏細化性能與壽命標準；設(shè)備協(xié)同控制及自動化集成等系統(tǒng)級接口規(guī)范缺失，制約良率優(yōu)化；

（3）現(xiàn)有標準多定性描述，缺乏高精度量化指標及極端工況測試方法，導致壽命預測失準、質(zhì)量管控困難。這些問題引發(fā)設(shè)備性能瓶頸、供應鏈風險加劇、研發(fā)成本高企、產(chǎn)業(yè)協(xié)同受阻。

5）將“舉國之力”化為可以具體實施的舉措。美國遏制中國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展主要是利用 EDA、設(shè)備和材料 3 張牌。“十五五”期間應首先解決 EDA、極紫外光刻（EUV）和硅片這 3 個關(guān)鍵問題?！按虻靡蝗_，免得百拳來。”“舉國之力”不應是口號，而應該是“十五五”期間必須由國家層面建立的整合機制，從而鍛造出真正可以與強手對壘的“頭部企業(yè)”。

以光刻機為例，ASML 的 EUV 有 10 萬個零部件，零部件供應商有 5000 家，ASML 不過是集大成者。據(jù)報道，中國 EUV 的激光光源、移動平臺和光學系統(tǒng)均在不同單位取得突破性進展，如何以舉國之力將其集成，是“十五五”期間必須解決的問題。如何創(chuàng)立中國的 ASML，讓“被集成者”跳出“名利”的藩籬，統(tǒng)一調(diào)度資金和人力資源，是有關(guān)部門應立即制定實施方案的緊急課題。同樣，EDA 和硅片也必須由國家層面統(tǒng)籌引導，在企業(yè)合作中創(chuàng)造出嶄新的共贏機制。

5 集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢

就戈登·摩爾（Gordon Moore）最初的論述而言，最低成本下，每 2 年芯片上的晶體管數(shù)增加 1 倍（是 2 年前的 2 倍），或可以表述為：本年每單位價格所能購買的晶體管數(shù)是前 2 年的 2 倍。實際上，由于芯片越來越復雜，制作成本越來越高，這個“2 倍”的倍數(shù) 越來越低，也就是說，摩爾定律前進的腳步越來越遲緩。2014 年每 1 美元所能購買的晶體管數(shù)只與 2012 年相等，這與摩爾最初的論斷已經(jīng)完全相悖，可以認為，這是傳統(tǒng)摩爾定律經(jīng)濟論述上的“終結(jié)”（圖 8）。

圖8 每 1 美元購買的晶體管數(shù)

（資料來源：Great Graphic: Is this the End of Moore’s Law? ?

Marc to Market）

隨著加工線寬越來越小，工藝也越來越復雜，芯片加工成本也就越來越高。至 28 nm 以后的工藝，每百萬門的成本不降反升，這與 1965 年摩爾最初的論述“集成的晶體管數(shù)超過一定數(shù)量后，成本反而迅速上升”的結(jié)論一致。也就是說，并非在“最低成本下”每 2 年晶體管數(shù)量可以翻一番?？梢哉J為，2014 年 20 nm 后，傳統(tǒng)的摩爾定律已經(jīng)終結(jié)（圖9）。

圖9 每百萬門的成本

后摩爾時代的集成電路將向延續(xù)摩爾、拓展摩爾、超越摩爾和豐富摩爾 4 個方向發(fā)展（圖10）。

圖10 后摩爾時代集成電路的發(fā)展方向

1）延續(xù)摩爾。延續(xù)摩爾即在工藝、材料、器件、設(shè)備的不斷創(chuàng)新和完善中，仍以縮小加工尺寸為提高芯片集成度的動力，從圖 11 可以看出，Intel 工藝發(fā)展趨勢線與摩爾預測的晶體管數(shù) 2 年翻一番趨勢線基本平行，故稱為“延續(xù)摩爾”。但自臺積電采用 FinFET 和 EUV 工藝后，該趨勢斜率產(chǎn)生了明顯變化（1989—2015 年加工線寬每 2 年縮小 31%，2015—2027 年加工線寬每 2 年縮小 37%）。由于加工線寬的進一步縮小，此時的芯片可以容納更多器件，可以把 CPU、GPU、存儲器接口、調(diào)制解調(diào)器、音頻電路、視頻電路等集成在一個芯片上的“系統(tǒng)”，因而稱之為“片上系統(tǒng)”，即“System on Chip”（SoC）。SoC 既可以處理數(shù)字信號、模擬信號，也可以處理混合信號和射頻信號。

圖11 后摩爾時代集成電路加工尺寸的縮小

（數(shù)據(jù)來源：Transistor count ? Wikipedia，臺積電制程年鑒?Bing images）

2）拓展摩爾。系統(tǒng)級封裝（system in package，SiP）是拓展摩爾的發(fā)展方向。它可以將不同功能（處理器、存儲器）、不同材料（硅、砷化鎵、碳化硅、氮化鎵等）、不同加工線寬（例 3~180 nm）、不同工藝（光電器件、微機電系統(tǒng)）、不同功率的各種電路、元件、器件，用并列或堆疊（3D）的方式集成在一個封裝體內(nèi)，實現(xiàn)一個完整的系統(tǒng)功能（圖 12）。當 SoC 進入介觀物理范疇、受物理極限制約時，SiP 則不會受此約束。當前，Chiplet 是 SiP 技術(shù)的研究熱點之一。

圖12 SiP 示意

3）超越摩爾和豐富摩爾。未來 5 年先進邏輯器件的發(fā)展，必須是器件結(jié)構(gòu)、互連、新材料、新工藝以及 EDA 軟件的全方位協(xié)同創(chuàng)新。圍柵晶體管（gate?all?around FET，GAAFET）將取代 FinFET，是未來 5 年內(nèi)先進邏輯器件的主流方向。GAAFET 的具體實現(xiàn)形式主要包括納米片（nanosheet）和叉片（forksheet） 結(jié)構(gòu)。納米片是目前產(chǎn)業(yè)界公認的主流 GAAFET 結(jié)構(gòu)。此外，垂直場效應晶體管（vertical field effect transistor，VFET）、倒裝堆疊晶體管（flip?FET 或 FFET）和互補場效應晶體管（complementary FET，CFET）同是 3D 新器件結(jié)構(gòu)的研究方向（圖 13）。

圖13 3D 晶體管結(jié)構(gòu)示意

其中 FFET 于 2023 年由北京大學黃如院士團隊在全球范圍內(nèi)首次提出，是當前設(shè)備成熟度、工藝成熟度最高的不依賴于 EUV 實現(xiàn) 3~2 nm 的中國路徑，有望在全球?qū)崿F(xiàn)技術(shù)引領(lǐng)。該技術(shù)通過在同一晶圓的正反兩面分別形成有源器件與金屬互連網(wǎng)絡，并通過垂直通孔實現(xiàn)雙面器件、雙面電路的電源與信號互連，可將單片晶圓上的晶體管密度提升 50% 以上，并增加芯片的布局布線空間和自由度，可大幅提升芯片集成度。FFET 概念首次發(fā)表于 2024 年超大規(guī)模集成電路（very large scale integration circuit，VLSI）國際技術(shù)會議，并在 2025 年 VLSI 國際技術(shù)會議上首次發(fā)表了正背面器件驗證成果，引起了國際集成電路產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)注（圖14）。

圖14 FFET 的發(fā)展方向

從 FinFET 向 GAA、VFET 和 FFET 的演進，以及背部互連技術(shù)的引入，都對制造工藝提出了前所未有的挑戰(zhàn)。例如，背部供電網(wǎng)絡（back?side power delivery network，BSPDN）的實現(xiàn)需要全新的工藝流程，包括精密的晶圓減薄、晶圓鍵合以及背面刻蝕和高精度對準等高難度步驟。這些工藝必須確保在不影響晶體管電學性能的前提下完成。此外，隨著晶體管尺寸的持續(xù)微縮，傳統(tǒng)的銅互連材料已經(jīng)難以滿足需求，需要采用鈷（Co）、釕（Ru）等新型金屬材料作為互連線。這些新材料的導入也需要開發(fā)相應的沉積和刻蝕工藝，增加了制造的復雜性和成本。這就要求做到設(shè)計與工藝協(xié)同優(yōu)化（design?technology co?optimization，DTCO），系統(tǒng)與工藝協(xié)同優(yōu)化（system?technology co?optimization，STCO）（圖15）。

圖15 IMEC 最新技術(shù)路線圖

（資料來源：根據(jù) IMEC 在 ITF（2017—2020）上發(fā)布的最新路線圖多圖綜合整理）

在 EDA 方面，新的器件架構(gòu)，尤其是垂直堆疊器件，無法直接沿用傳統(tǒng)的平面布局設(shè)計方法，需要全新的版圖設(shè)計方法和策略來優(yōu)化晶體管密度。這種根本性的轉(zhuǎn)變對 EDA 平臺提出了新的要求，需要開 發(fā)能夠支持三維設(shè)計、雙面互連和復雜堆疊架構(gòu)的工具和算法，以及 Chiplet 或異構(gòu)集成的 EDA 工具。

在集成電路設(shè)計中，軟件定義芯片技術(shù)是一種顛覆性的芯片設(shè)計技術(shù)，通過軟件編程可以實時對芯片功能進行靈活配置和動態(tài)調(diào)整，成為新一代先進芯片架構(gòu)的典型代表。

在智能化需求顯著增長的背景下，芯片算力越來越大，但數(shù)據(jù)處理能力提升后，數(shù)據(jù)供應成了芯片的重要瓶頸。在人工智能應用下，有龐大的數(shù)據(jù)量，數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t已經(jīng)成為制約芯片，乃至人工智能系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵因素。存算一體技術(shù)通過將計算和存儲集成到一體的新型芯片設(shè)計技術(shù)，打破了傳統(tǒng)計算架構(gòu)中“計算”和“存儲”分離的模式，減少了數(shù)據(jù)在存儲單元和計算單元搬運的延遲和功耗開銷。

在硅基之外，將大規(guī)模引入具有優(yōu)異物理特性的新一代半導體材料（如 SiC、GaN），并探索超寬禁帶材料（如 Ga2O3、AlN、BN 等），以應對高壓、高頻、高溫、高功率、光電子等應用場景的極限需求。

為了滿足從納米尺度邁向原子級制造工藝，EUV 將持續(xù)提升光源功率和穩(wěn)定性，發(fā)展更高數(shù)值孔徑光刻機（high?NA EUV），并配套開發(fā)更精密的掩模版制造與檢測設(shè)備、新型光刻膠與顯影設(shè)備。

4）投資。隨著集成電路技術(shù)的進步，其投資也隨之不斷增長，持續(xù)、穩(wěn)定、高強度的投資是集成電路技術(shù)進步的切實保障。圖16為不同技術(shù)節(jié)點的集成電路設(shè)計費用增長趨勢?？梢钥闯觯? nm 集成電路產(chǎn)品是 28 nm 產(chǎn)品設(shè)計成本的 7.6 倍。設(shè)計成本中 EDA 軟件占比最高，達 43%。隨著技術(shù)節(jié)點的不斷縮小，制造業(yè)的投資也在不斷增加。

圖16 主流節(jié)點集成電路的設(shè)計成本

（資料來源：What’s After FinFETs?（semiengineering.com））

6 對“十五五”規(guī)劃的思考和建議

6.1 發(fā)展目標

（1）按 WSTS 的統(tǒng)計標準，中國集成電路產(chǎn)業(yè)躋身集成電路產(chǎn)業(yè)強國前 3 名的行列。

（2）國民經(jīng)濟領(lǐng)域需求的芯片自給率提高到 80%，加強集成電路全產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈的建設(shè)，國內(nèi)能夠滿足市場需求的、小于 1 美元的中低檔產(chǎn)品逐步減少進口或停止進口（用于整機產(chǎn)品加工復出口產(chǎn)品除外）。

（3）夯實自主可控的 28 nm 全產(chǎn)業(yè)鏈體系；14 nm 生產(chǎn)鏈能夠穩(wěn)定生產(chǎn)；初步完成全國產(chǎn)化的 7 nm 生產(chǎn)線建設(shè)及試運行。

（4）建設(shè)最先進工藝能力的公共平臺來研發(fā)驗證最新器件結(jié)構(gòu)、工藝（邏輯、存儲、光電、異構(gòu)集成等）、裝備、零部件、材料、EDA 軟件等。成熟的新結(jié)構(gòu)器件迅速擴大產(chǎn)能。

（5）在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域，原始創(chuàng)新能更多地涌現(xiàn)，在新器件結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝研發(fā)和生產(chǎn)的某些領(lǐng)域引領(lǐng)世界發(fā)展潮流。

6.2 建議實施的舉措

1）研究制定有利于企業(yè)整合、并購的政策，集中各種資源創(chuàng)建與世界產(chǎn)業(yè)巨頭比肩的頭部企業(yè)，將“各自為戰(zhàn)”變?yōu)椤皥F隊作戰(zhàn)”。以舉國之力攻克最重要的材料（硅圓片、電子氣體）、設(shè)備（曝光機）難關(guān)，努力提高國產(chǎn) EDA 軟件的系統(tǒng)集成水平，擴大其在國內(nèi)外市場的占有率。

2）研究制定有利于各生產(chǎn)環(huán)節(jié)上下游之間容錯、試錯和驗證的機制與鼓勵措施，通過國產(chǎn)化應用的補貼、保險等方式，加速已研制成功產(chǎn)品的國產(chǎn)化進程，縮短國產(chǎn)產(chǎn)品進入大生產(chǎn)線的時間。

3）持續(xù)加大對集成電路產(chǎn)業(yè)的投資力度，一是在世界半導體市場增長率下降的低谷期進行投入，二是要加強創(chuàng)新投入，尤其是對基礎(chǔ)研究、不求短期回報的投入。要加強對國家投資的調(diào)控能力，必須將有限的資金在有限的時間和有限的空間內(nèi)集中使用，切不可在地域或部門的利益分配中，造成資金的游移、分散和遲延。要加大對中國集成電路產(chǎn)業(yè)的投資強度和集中度，通過稅收、補貼等政策支持和制度設(shè)計加強對投資的計劃制定和監(jiān)管。

4）基礎(chǔ)研究要提前 10 年部署。以性能功耗比作為標尺，以 3D 集成為發(fā)展方向，沉下心來進行器件結(jié)構(gòu)、材料、EDA 算法等基礎(chǔ)研究工作，使其能夠產(chǎn)生革命性的創(chuàng)新成果。要擴展研究成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的渠道，縮短研究成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的時間，使其在產(chǎn)業(yè)發(fā)展中產(chǎn)生價值，同時要注重科研成果的知識產(chǎn)權(quán)保護工作。

5）加強國際合作，對于一般材料和設(shè)備的研發(fā)或采購，要融入國際產(chǎn)業(yè)鏈和生態(tài)鏈，構(gòu)建國內(nèi)國際雙循環(huán)的發(fā)展格局。

6）加大人才培養(yǎng)力度和吸引力。支持骨干企業(yè)和高校聯(lián)合，以市場和企業(yè)需求為導向，培養(yǎng)產(chǎn)業(yè)急需人才，使北京大學軟件與微電子學院等單位充分發(fā)揮人才培養(yǎng)示范作用。對企業(yè)開展的師資、課程體 系、教材、實踐基地等支撐能力建設(shè)給予一定額度的補貼。對 EDA、材料等基礎(chǔ)支撐產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員在個人所得稅減免、落戶、子女入學等方面給予政策傾斜，增強行業(yè)對人才的吸引力。在深化產(chǎn)教融合中，要優(yōu)化課程模塊化設(shè)計，推進多學科交叉培養(yǎng)，培育復合型創(chuàng)新人才。要構(gòu)建創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)孵化體系，培養(yǎng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)業(yè)力量，同時注重國際化培養(yǎng)，開展國際交流合作。

6.3 結(jié)論

今后 5 年，中國的芯片產(chǎn)業(yè)將會是“臥薪嘗膽”的 5 年；是丟掉幻想、準備斗爭的 5 年；是扎穩(wěn)中端腳跟、夯實內(nèi)循環(huán)市場的 5 年；是尊重科學規(guī)律、潛心基礎(chǔ)研究“磨一劍”的 5 年。既然核心技術(shù)買不來、要不來、討不來，那就只能“干出來”。中國芯，前進的道路上有落石、有陷阱、有荊棘、有蛇蝎，但是沒有任何障礙能夠阻擋中華民族崛起的步伐，已經(jīng)點燃的中國芯火炬正在撕開黑暗勢力編織的鐵幕，照亮了中華民族前進的征途。已經(jīng)站起來、富起來的中國必將在強起來的道路上永遠闊步前進。

本文作者：王陽元，卜偉海，于燮康，王潤聲，王永文，劉偉平，楊德仁，嚴曉浪，陳南翔，張興，趙晉榮，康勁，魏少軍

文章來 源 ： 王陽元, 卜偉海, 于燮康, 等. 構(gòu)建自主可控的集成電路產(chǎn)業(yè)體系——“十五五”期間對中國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的思考與建議[J]. 科技導報, 2026, 44(3): 34?49 .

文章轉(zhuǎn)載自“科技導報”微信公眾號