集成電路與系統(tǒng)的研究與發(fā)展課件

2023/2/6產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展12023/2/6集成電路與系統(tǒng)研究與發(fā)展1

集成電路與系統(tǒng)研究與發(fā)展

(課程介紹）

課程背景在科技發(fā)展的過程中，有兩個劃時代的發(fā)明，一是蒸汽機的發(fā)明，超越了人類和牲畜的體力極限，把人類社會帶入工業(yè)時代；一是計算機的發(fā)明，突破了人類腦力的限制，把人類社會帶入信息時代。我們將進入一個以“原子”為基礎(chǔ)物理世界和以“比特”為基礎(chǔ)的“數(shù)字世界”，深度融合的世界，一個數(shù)字的社會，一個所謂的大數(shù)據(jù)時代，移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)成為主流,視頻將成為感知物理世界最重要的媒介，和移動互聯(lián)的主要內(nèi)容之一。2012年全球產(chǎn)生2.4ZB的數(shù)據(jù)，到2020年，數(shù)據(jù)還將增加14倍，達到40ZB。（1ZB=1000EB,1EB=1000PB,1PB=1000TB，1TB=1000GB，1G=1000M我們所處的時代產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展32023/2/62013年的大趨勢中一些科技巨頭將消失，如Zynga、戴爾、百思買或諾基亞，難以在一個迷戀時尚且社交網(wǎng)絡(luò)高度滲透的世界中，找到新的營收來源一家員工人數(shù)不到5人的初創(chuàng)企業(yè)，圖片分享技術(shù)Instagram，將被Facebook以逾10億美元的價格收購，這個時代，創(chuàng)意比一切都重要惠普將一分為二，其消費業(yè)務(wù)將由亞州一家原始設(shè)備廠商(OEM)收購，其企業(yè)業(yè)務(wù)將被印度一家大型外包商收購

而谷歌的Android市場則采取與蘋果完全不同的戰(zhàn)略，而這一戰(zhàn)略讓谷歌在操作平臺生態(tài)系統(tǒng)之戰(zhàn)中，贏得了眾多擁護者。在該戰(zhàn)役中，蘋果已經(jīng)戰(zhàn)敗。現(xiàn)在唯一的問題是，該公司摔得有多慘

。。。。。。。2013年，中國的通信市場將迎來具有階段性歷史意義的一年。預(yù)計最早明年5.17電信日，4G的牌照就將發(fā)放，LTE將正式走入老百姓的日常通信生活，輕松數(shù)十M的下載速度讓視頻分享成為家常便飯。IT科技帶來的變革產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展62023/2/6洛杉磯時報破產(chǎn)雙11淘寶銷售過百億銀行最大的競爭對手營運商最大的競爭對手產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展72023/2/6一、世界產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變遷產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展92023/2/6產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展92023/2/6鋼鐵電力，石化汽車紡織信息美國人均GDP翻番第一周期第二周期第三周期第四周期第五周期經(jīng)濟引擎加速經(jīng)濟發(fā)展50年50年50年50年50年中國經(jīng)濟崛起的歷史機遇5個經(jīng)濟長波與經(jīng)濟引擎產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展102023/2/6二、金融海嘯對中國經(jīng)濟的影響（出口，投資，消費）產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展112023/2/6金融海嘯對中國經(jīng)濟的影響拉動經(jīng)濟的三架馬車出口投資消費產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展132023/2/6金融海嘯對外向型經(jīng)濟的影響美國經(jīng)濟負增長美國對中國貿(mào)易總量高達中國出口貿(mào)易總量50%美國個人消費下降1%，中國出口增速兩年累計下降5~6%發(fā)達國家經(jīng)濟緊縮市場定單減少，中國出口下降人民幣升值，中國出口下降數(shù)據(jù)來源：馮科，北京大學，《解析美國金融危機對中國企業(yè)影響幾何》產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展142023/2/6由外向型經(jīng)濟轉(zhuǎn)為消費拉動4萬億拉動內(nèi)需，基本建設(shè)，社會保險，醫(yī)療，教育，西部經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，把經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展放到科技自主創(chuàng)新的基點上來走中國特色的工業(yè)化道路，工業(yè)化帶動信息化，信息化促進工業(yè)化用100年的時間完成西方200年走過的工業(yè)化、信息化進程，達到中等發(fā)達國家水平充分發(fā)揮信息對國民經(jīng)濟的推動作用產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展152023/2/6產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展152023/2/6199920002001200220032004平均消費率%60.161.159.858.257.55357.95世界的平均消費率（消費占GDP的比重）在70%左右，美國高達80%~90%，中國為58%消費資料來源：王陽元，王永文，《我國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展之路》產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展172023/2/6人類社會發(fā)展的三大主要資源能源材料信息信息是重要的戰(zhàn)略資源，也是人類開發(fā)最不充分的資源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展182023/2/6

自然界和人類社會的一切活動都在產(chǎn)生信息，信息是客觀事物狀態(tài)和運動特征的一種普遍形式，它是維持人類社會、經(jīng)濟活動所必須的重要資源。社會信息化的程度取決于對信息的掌握、處理能力和應(yīng)用程度，而集成電路正是集信息處理、存儲、傳輸功能于一個小小的芯片之中。集成電路已經(jīng)成為現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)、國防裝備和家庭耐用消費品的細胞。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展192023/2/6產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展192023/2/6§3.1集成電路是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的催化劑產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展212023/2/6產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展212023/2/6以集成電路為基礎(chǔ)的信息產(chǎn)業(yè)已成為世界第一大產(chǎn)業(yè)資料來源：《我國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展之路》產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展222023/2/6產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展222023/2/6《TheYearbookofWorldElectronicsData2008》統(tǒng)計，2007年世界電子產(chǎn)品制造業(yè)產(chǎn)值為1.618萬億美元集成電路市場2185億美元2007年信息產(chǎn)業(yè)（電子產(chǎn)品+增值服務(wù)）3.5萬億美元計算機，通信設(shè)備網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，消費類軟件，通信服務(wù)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，音像制品世界GDP總量54.3萬億美元工業(yè)農(nóng)業(yè)軍事政務(wù)交通貿(mào)易文衛(wèi)資源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展232023/2/6預(yù)計到2020年左右，世界半導體產(chǎn)業(yè)規(guī)模與GDP接近1：100產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展252023/2/6產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展252023/2/6新市場：網(wǎng)絡(luò)2008年世界互聯(lián)網(wǎng)用戶超過10億，平均每6.5人有1個是網(wǎng)民1995-2008年平均增長率29.8%數(shù)據(jù)來源：國家統(tǒng)計局產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展262023/2/6產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展262023/2/62006年我國擁有電視機4億臺電視機普及率達90%電視機產(chǎn)量占世界50%1986-2006年電視機產(chǎn)量平均年增長率15.3%新市場：電視機數(shù)據(jù)來源：國家統(tǒng)計局產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展272023/2/6產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展272023/2/62007年我國移動電話市場總銷量14913萬部普及率41.6%

產(chǎn)量5.49億部,占世界48%

1997-2007年移動電話用戶數(shù)平均年增長率18.7%新市場：通信數(shù)據(jù)來源：國家統(tǒng)計局產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展292023/2/6產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展292023/2/6集成電路是我國進口額位列第一的產(chǎn)品數(shù)據(jù)來源：海關(guān)統(tǒng)計產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展302023/2/6產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展302023/2/6我國集成電路市場規(guī)模世界第一2005年占世界市場1/42007年占世界市場1/3數(shù)據(jù)來源:CSIA注：集成電路市場約占半導體市場85%，其余為分立器件產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展312023/2/6產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展312023/2/6我國集成電路市場增長速度世界第一上世紀90年代以來，我國集成電路市場的平均增長速度約為世界半導體市場平均增長速度的6倍資料來源：WSTS，CSIA產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展322023/2/6產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展322023/2/6§3.3集成電路是節(jié)約能源的技術(shù)先導產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展332023/2/6產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展332023/2/6集成電路對節(jié)能的貢獻中檔配置PC機總功耗200瓦CPU2×109晶體管運算能力2×109次/秒存儲器2×109位每個晶體管功耗10-7瓦每瓦運算能力107次/瓦每瓦存儲能力107位/瓦ENIAC計算機總功耗140千瓦18000電子管運算能力5000次/秒存儲器1000位每個電子管功耗7.8瓦每瓦運算能力3.57次×10-2/瓦每瓦存儲能力7.14×10-3/瓦消耗同等功率：信息處理能力提高10億倍；同等信息處理能力：能耗降低10億倍產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展342023/2/6產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展342023/2/6二次能源電能由一次能源產(chǎn)生數(shù)據(jù)來源：《BP世界能源統(tǒng)計2008》產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展352023/2/6產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展352023/2/6全球已探明可開采石油儲量約12379萬億桶每天消費逾8000萬桶，平均儲/產(chǎn)比41.6年數(shù)據(jù)來源：《BP世界能源統(tǒng)計2008》產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展362023/2/6產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展362023/2/6全球已探明可開采煤炭儲量8475億噸每年消費逾50億噸，平均儲/產(chǎn)比133年數(shù)據(jù)來源：BP，美國能源信息管理局產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展372023/2/6產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展372023/2/6全球已探明可開采天然氣儲量177萬億m3每年消費逾2.5萬億m3，平均儲/產(chǎn)比60.3年數(shù)據(jù)來源：《BP世界能源統(tǒng)計2008》產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展382023/2/6產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展382023/2/6如果沒有新能源補充和常規(guī)能源儲量的增加如果能源的消耗依然按當前的數(shù)量持續(xù)增長42年后石油從地球上消失70年后天然氣從地球上消失133年后煤炭從地球上消失人類的經(jīng)濟活動將終止人類的生存將難以為繼這不是危言聳聽，是必須正視的現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展392023/2/6數(shù)據(jù)來源：國家統(tǒng)計局統(tǒng)計公報中國經(jīng)濟發(fā)展與能源制約產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展402023/2/6我國的單位GDP能耗約為日本的10.4倍，為世界平均值的3.3倍

資料來源：《我國集成電路發(fā)展之路》，王陽元，王永文，P274產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展412023/2/6集成電路節(jié)約能源與改善環(huán)境支持國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展照明用電占總發(fā)電量15%-20%全固態(tài)發(fā)光器件能耗為白熾燈10%、熒光燈50%我國替代全部白熾燈、部分熒光燈，將節(jié)約1000億千瓦時（我國照明用電總量的30%）三峽電站+葛洲壩一年發(fā)電量總和美國2010年，55%的白熾燈、熒光燈被半導體照明替代年節(jié)電350億美元產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展422023/2/6

風機、水泵是更大的耗能用戶，其耗電量約為照明用電的一倍，占全國總用電量的30%，按2004年計算，約為6561億千瓦時；風機、水泵經(jīng)應(yīng)用變頻技術(shù)改造后可節(jié)電20-50%，按6561億千瓦時的35%計算，即可節(jié)約2296.35億千瓦時，約等于3個三峽電站或15個葛洲壩電站的發(fā)電量；按燃煤計，一年可節(jié)約1.1億噸煤（約為2006年總產(chǎn)量的5%）。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展432023/2/6中國太陽能資源非常豐富，理論儲量達每年17000億噸標準煤（相當于地球上煤總儲量的兩倍）。中國大多數(shù)地區(qū)年平均日輻射量在每平方米4千瓦時以上，因而有巨大的開發(fā)潛能。目前，單晶硅、多晶硅、硅薄膜太陽能電池是充分利用太陽能的有效技術(shù)途徑。資料來源：中國投資咨詢網(wǎng)《2008年中國太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)分析及投資咨詢報告》

產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展442023/2/6產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展442023/2/6§3.4集成電路是國防安全信息安全的基礎(chǔ)保障產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展452023/2/6美國武器裝備中電子含量的增加趨勢%199319941995199619971998199920002001飛機37.640.140.339.439.138.837.838.939.1導彈52.955.259.359.959.660.360.159.559.9空間航天器5957.658.858.958.86060.961.661.9艦船36.231.134.931.432.832.134.834.934各種炮和武器15.717.519.319.820.420.820.620.822.7車輛14.314.416.422.826.625.824.828.429.4國防預(yù)算中的電子含量40.741.241.441.44242.542.943.643.6注:*電子含量=電子采購費+科研費/國防武器裝備采購費+科研費資料來源:《30thAnnualTEN.YEARFORECASTConferenceofDefense,NASAandRelatedElectronicOpportunities(yrs1995-2004)》,Oct.1994產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展462023/2/6科學技術(shù)，特別是信息技術(shù)的飛速發(fā)展，是人類社會正在發(fā)生一場大范圍、深層次的變革，這是一場關(guān)系國家和民族命運競爭。誰走在前面，誰就能贏得新世紀的戰(zhàn)略主動。中國人有句古話：天下雖安，忘戰(zhàn)必危。未來社會是信息社會、未來戰(zhàn)場是信息戰(zhàn)場。為了捍衛(wèi)國家和民族的根本利益，我們對世界軍事領(lǐng)域正在發(fā)生的這一場深刻變革，一定要有清醒的認識和全面的準備。只有這樣，我們才能立于不敗之地。中國人民解放軍總參謀長傅全有上將產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展472023/2/6四、集成電路50年的歷史是一部市場牽引和技術(shù)推動的發(fā)展史產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展482023/2/6集成電路的發(fā)明產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展492023/2/6產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展492023/2/61959年5月6日TI公司的J.S.Kilby申請了MiniaturizedSelf-ContainedCircuitModulesandMethodofFabrication專利1964年6月23日獲得批準專利號No.3138744產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展502023/2/6產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展502023/2/61959年7月30日仙童公司的R.N.Noyce申請了SemiconductorDevice-and-LeadStructure專利1961年4月25日獲得批準專利號No.2981877產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展512023/2/6市場牽引產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展522023/2/6產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展522023/2/61975~2008年世界半導體市場年平均增長率12.88%總體趨勢：1975~2000年指數(shù)增長，2001年后線性增長市場具有規(guī)律性的波動數(shù)據(jù)來源：WSTS指數(shù)增長線性增長產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展532023/2/6產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展532023/2/6

世界半導體市場增長率每10年出現(xiàn)兩峰一谷的M型波動現(xiàn)象，預(yù)計2005-2015年的第二個峰值出現(xiàn)在2010年。數(shù)據(jù)來源：WSTS產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展542023/2/6產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展542023/2/62008年半導體應(yīng)用市場結(jié)構(gòu)Sources:SIASpring2008Forecast/JPMorgan/iSuppliNote:Militaryis<1%andisincludedinIndustrial.市場總額2666億美元

同比增長+4.3%

2008

數(shù)碼相機出貨量

+11%(部)

PC/計算機

39%消費類

21%汽車7%有線通信6%移動通信19%工業(yè)/軍用8%

2008

LCDTV出貨量

+29%(臺)2008移動電話出貨量+12%(部)2008

PC出貨量+10%(臺)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展552023/2/6產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展552023/2/6個性化需求成為市場主流產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展562023/2/6技術(shù)推動產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展572023/2/6產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展572023/2/6集成電路50年的發(fā)展：MPU集成度24個月翻一番資料來源：Intel產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展582023/2/6產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展582023/2/6集成電路50年的發(fā)展：存儲器集成度18個月翻一番資料來源：《我國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展之路》產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展592023/2/6產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展592023/2/6集成電路50年的發(fā)展：特征尺寸縮小1/5552000年后平均每兩年縮小0.7倍產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展602023/2/6產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展602023/2/6集成電路50年的發(fā)展：集成度從101增加到109產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展612023/2/6產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展612023/2/650年間，集成電路上晶體管價格下降至最初的1/108如果1958年2008年50年降低5億倍100美元1個晶體管0.02毫美分1個晶體管5萬美元一輛汽車1美元一萬輛汽車則相當產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展622023/2/6產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展622023/2/6195819681978198819982008SystemIDMFablessPackage&TestChipless孕育期形成期成長期拓展期FoundrySystemonChip1958年Kilby發(fā)明IC1959年Noyce發(fā)明IC1961年封裝開始轉(zhuǎn)移1968年全球IC市場>10億美元1968年Intel成立存儲器驅(qū)動1K~16KDRAM日本崛起微處理器誕生1979年全球IC市場>100億美元EDA廠商出現(xiàn)Fabless誕生存儲器與微處理器驅(qū)動68000→Apple8086→IBMPC1989年全球IC市場>500億美元1987年TSMC成立Chartered成立Foundry同時為Fabless和IDM服務(wù)1998年全球IC市場>1250億美元國際IP標準組織國際IP交易組織VSIA、OpenMoreVCX等陸續(xù)成立50%以上ASIC設(shè)計采用IP2007年全球IC市場>2000億美元基礎(chǔ)技術(shù)與應(yīng)用垂直生產(chǎn)結(jié)構(gòu)產(chǎn)品開發(fā)與生產(chǎn)加工分立規(guī)模生產(chǎn)與設(shè)計、加工服務(wù)設(shè)計分立，加工再分立IP服務(wù)設(shè)計再分立晶體管，SSIMSI~LSIVLSI~GLSISoC產(chǎn)業(yè)分解產(chǎn)品聚合市場份額分布相對關(guān)系世界集成電路產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的演變資料來源：《我國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展之路》產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展632023/2/6產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展632023/2/6195819681978198819982008集成電路發(fā)明小規(guī)模TTL、MOS、CMOS應(yīng)用于計算機10微米級工藝>10億美元16KDRAMIntel成立微處理器誕生微軟成立日本崛起微米級工藝>100億美元4MDRAMCPUZ80，8088CPU80386AppleⅡ問世IBMPC誕生IDM占80%Fabless出現(xiàn)亞微米級工藝>500億美元1GDRAMCPUPentiumFoundry出現(xiàn)PC進入家庭深亞微米工藝>1250億美元16GDRAM多核CPUIP企業(yè)出現(xiàn)移動通信數(shù)碼產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)納米級工藝>2000億美元世界2007年集成電路市場2185億美元科技發(fā)展遠景規(guī)劃綱要五校聯(lián)合在北大開辦半導體物理專業(yè)小規(guī)模TTL集成電路生產(chǎn)廠40余家引進3英寸工藝線1KMOSDRAM研制、鑒定改革開放華晶引進生產(chǎn)線貝嶺等合資企業(yè)531發(fā)展戰(zhàn)略微米級工藝銷售額3億元設(shè)計公司成立908工程實施909工程實施華虹公司成立亞微米級工藝銷售額100億元以SMIC為代表的一批集成電路制造廠成立納米級工藝銷售額1250億元我國2007年集成電路銷售額占世界市場7.54%集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展進程產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展642023/2/6產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展642023/2/6集成電路技術(shù)發(fā)展方向二十世紀二十一世紀低功耗

納米工藝高性能

SoC設(shè)計系統(tǒng)集成小型化納米科學納米電子學ScalingDownBottomUp三十年代量子論、能帶論微電子學六十年代集成電路五十年代晶體管產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展652023/2/6產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展652023/2/6硅平面工藝作為加工工藝將相對長期存在，如機械工業(yè)、航空運輸業(yè)存在了200~300年一樣。60年代70年代21世紀上半葉硅基CMOS技術(shù)（包括經(jīng)典與非經(jīng)典）在21世紀上半葉仍將是主流技術(shù)。為解決傳統(tǒng)（經(jīng)典）CMOS遇到的各種物理問題而提出的包括新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝的非經(jīng)CMOS，將在<45nm節(jié)點以后逐步起作用。采用Bottom-up研究的各種器件有望在21世紀上半葉實現(xiàn)重大突破，但是，現(xiàn)有的各種器件都存在著不同程度的困難，在逾越困難的過程中，有可能會出現(xiàn)全新的信息器件。非經(jīng)典CMOS硅基CMOSBottom-up基礎(chǔ)研究和應(yīng)用基礎(chǔ)研究20世紀90年代比例縮小將受到物理限制，因此，與系統(tǒng)應(yīng)用相結(jié)合，開展體系結(jié)構(gòu)以及新的設(shè)計方法學的研究，將誕生一系列新的SOC芯片，是二十一世紀活躍的領(lǐng)域。一系列新的SOC芯片產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展662023/2/6產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展662023/2/6五、我國集成電路產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀和發(fā)展機遇產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展672023/2/6產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展672023/2/6中國集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展封閉環(huán)境自主發(fā)展改革開放重點發(fā)展政策引導加速發(fā)展19782000無錫華晶上海華虹中芯國際北京中芯國際上海產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展682023/2/6產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展682023/2/62001-2007年我國集成電路銷售額平均增長率37.12%，為同年GDP平均增長率的4倍數(shù)據(jù)來源：CSIA2008產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展692023/2/6產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展692023/2/6數(shù)據(jù)來源:2001-2007，CSIA，中國半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展狀況報告（2005-2008年版），2010及2020年預(yù)測：“關(guān)于建設(shè)微電子強國的建議”，其余為作者根據(jù)WSTS/SIA和CSIA統(tǒng)計數(shù)據(jù)計算。我國處于集成電路消費大國歷史階段產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展702023/2/6產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展702023/2/6我國集成電路產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)狀設(shè)計制造應(yīng)用最高水平45nm企業(yè)規(guī)模不大缺乏系統(tǒng)芯片最高水平45nm，12”高端代工以國外市場為主主要采購國外芯片集成電路進口額第一產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展712023/2/62007年我國集成電路市場總額5410億元國內(nèi)企業(yè)集成電路銷售1251億元國內(nèi)企業(yè)銷售占市場總額23%其余77%依靠進口我國集成電路加工企業(yè)(Foundry)

80%的加工能力為國外企業(yè)服務(wù)所加工的芯片返銷國內(nèi)組裝成整機后在國內(nèi)外市場銷售國外設(shè)計的高端芯片、系統(tǒng)級芯片、成套芯片獲得最高產(chǎn)品附加值即使有中芯國際這樣的加工基礎(chǔ)，如不掌握系統(tǒng)級設(shè)計，仍不能掌握產(chǎn)業(yè)的主動權(quán)，不能占領(lǐng)產(chǎn)業(yè)鏈的制高點。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展722023/2/6集成電路部件生產(chǎn)整機組裝銷售增值服務(wù)2005年利潤率制造業(yè)上游制造業(yè)下游第三產(chǎn)業(yè)中國互聯(lián)網(wǎng)公司平均32%中國移動22%（參考）Intel22.4%聯(lián)想1~2%信息產(chǎn)業(yè)鏈的“微笑曲線”“山寨”手機的出現(xiàn)境外設(shè)計公司提供成套系統(tǒng)芯片及解決方案國內(nèi)“貼牌”組裝業(yè)門檻極低，大批小作坊甚至個體組裝者產(chǎn)生產(chǎn)品價格低產(chǎn)品利潤低大批“山寨”涌入市場大量利潤流出境外產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展732023/2/61深圳海思30.942中國華大14.433連順/友順集團10.24大唐微電子8.365展訊通信7.56華潤矽科微電子6.247士蘭微電子8.128中星微6.229上海華虹6.1410炬力集成（珠海）6.62008年設(shè)計業(yè)銷售總額345億元單一企業(yè)最高31億元國外設(shè)計企業(yè)最高45億美元產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展742023/2/6產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展742023/2/6開發(fā)熱點產(chǎn)品、基礎(chǔ)產(chǎn)品和量大面廣的產(chǎn)品智能卡、通信芯片、多媒體芯片、安全芯片新型存儲器、電源管理及配套功率器件等以新的設(shè)計方法設(shè)計新產(chǎn)品開拓新市場參與新標準的制定，運用新標準開辟新市場利用3~5年的時間，培育20家左右銷售額3~10億美元的設(shè)計企業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展752023/2/6產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展752023/2/6處理器存儲器邏輯電路IDMFabless先發(fā)公司用戶鎖定市場先發(fā)公司專利保護市場

先發(fā)公司成本優(yōu)勢市場部分模擬電路后發(fā)公司剩余競爭市場海外后發(fā)公司市場國內(nèi)幾百家設(shè)計公司的市場部分模擬電路數(shù)字電路

關(guān)鍵在于要用有市場競爭力的創(chuàng)新產(chǎn)品來開拓新市場，要打造大型名牌企業(yè)。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展762023/2/6產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展762023/2/6SoC設(shè)計流程與

SoCODIP(原始設(shè)計綜合平臺)(Original-DesignIntegrationPlatform)IP:研發(fā)，搜尋，集成，服務(wù)MPW試運行量產(chǎn)EDA工具供應(yīng)商Chipless,IP合作者及SIP企業(yè)Foundry封裝測試

高校與研究所支持SoC規(guī)范(SystemC)系統(tǒng)外包版圖設(shè)計運算法則利用新設(shè)計方法設(shè)計新產(chǎn)品資料來源：《我國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展之路》產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展772023/2/6開展、促進設(shè)計服務(wù)業(yè)的建設(shè)構(gòu)建設(shè)計服務(wù)業(yè)的技術(shù)平臺IP的搜尋、集成、研發(fā)、服務(wù)由生產(chǎn)具體產(chǎn)品轉(zhuǎn)向提供成套解決方案由承接“外包”轉(zhuǎn)向設(shè)計“外銷”產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展782023/2/6產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展782023/2/6產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展792023/2/6產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展792023/2/6優(yōu)化社會資源建立資源共享的開放平臺產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展802023/2/6產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展802023/2/6面向應(yīng)用的無線寬帶技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)或基礎(chǔ)研究交由高校、研究所預(yù)研SOC產(chǎn)品定義和標準化研究重大整機系統(tǒng)應(yīng)用研究合同層以人為本的“消費”電子產(chǎn)品的研究SOC設(shè)計方法學和設(shè)計與模擬工具研究國防及國家安全的關(guān)鍵SOC和集成電路研究關(guān)鍵專用設(shè)備的研制與相應(yīng)工藝模塊的開發(fā)新材料研究聯(lián)合層核心層<22nm新器件、新結(jié)構(gòu)、新工藝和新材料研究與Foundry結(jié)合的高端IP庫和IP核開發(fā)32nm-22nm大生產(chǎn)技術(shù)及成套工藝關(guān)鍵專用設(shè)備的大生產(chǎn)試用與相應(yīng)工藝模塊的開發(fā)以國家集成電路研發(fā)中心為核心層，組建集成電路產(chǎn)前研發(fā)聯(lián)盟優(yōu)化資源，建設(shè)平臺產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展812023/2/6六、忽略設(shè)計就忽略明天，掌握設(shè)計就掌握未來產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展822023/2/6為什么中國市場上的衛(wèi)浴產(chǎn)品是ARROW、KOHLER、TOTO、AmericanStandard？為什么China市場上的China不是China的China?外向型向內(nèi)需型轉(zhuǎn)變組裝型向設(shè)計型轉(zhuǎn)變中國制造向中國創(chuàng)造轉(zhuǎn)變設(shè)計薄弱產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展832023/2/6產(chǎn)品設(shè)計工藝設(shè)計管理設(shè)計人才設(shè)計市場設(shè)計營銷設(shè)計設(shè)計是提高產(chǎn)品附加值的關(guān)鍵設(shè)計是自主創(chuàng)新的基礎(chǔ)設(shè)計是核心競爭力產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展842023/2/6產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展842023/2/61947-1948年，點接觸和面結(jié)型晶體管的發(fā)明1958年，集成電路的發(fā)明與平面工藝發(fā)展1960年，MOS晶體管的發(fā)明1963年，CMOS晶體管的發(fā)明與發(fā)展D.Kahang&M.M.AtallaWamlass&C.T.Sah1967年，單晶體管DRAM發(fā)明R.H.Dennard1971年，CPU發(fā)明M.E./Hoffetal.硅基CMOSMEMS(NEMS)，光電子，磁電子，生物芯片。更廣義的SOCSOC基于硅的CMOS技術(shù),與多應(yīng)用領(lǐng)域相結(jié)合非經(jīng)典CMOS，量子器件，分子原子自組裝器件，1D結(jié)構(gòu)器件非經(jīng)典CMOS雙柵、垂直柵SOI&SON等單電子晶體管，隧道共振晶體管等碳納米管、原子/分子自組裝技術(shù)等J.Kilby&B.Noyce

J.Bardeen,W.Brattain&W.Shockley新的諾貝爾獎？1967年，NVSMD.Kahang&S.M.Sze21世紀基礎(chǔ)物理的突破,量子力學與固體能帶論產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展852023/2/6集成電路不是最終產(chǎn)品，但集成電路已如水銀潑地般地滲透到國民經(jīng)濟、社會發(fā)展和國防建設(shè)的各個領(lǐng)域。集成電路在與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)相結(jié)合的過程中，在信息的采集、存儲、執(zhí)行、傳輸各個方面充分發(fā)揮作用的過程中，對于提高產(chǎn)品的信息化程度、對于節(jié)約能源，已經(jīng)成為不可或缺的要素。設(shè)計服務(wù)一旦與傳統(tǒng)產(chǎn)品的應(yīng)用相結(jié)合，就能夠大大提高傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)附加值，就能打造名牌企業(yè)和名牌產(chǎn)品。傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)可以根據(jù)可以根據(jù)自己的各種需求通過委托設(shè)計或設(shè)計服務(wù)的方式，搭建起集成電路產(chǎn)業(yè)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的橋梁。

產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展862023/2/6如果我們忽略了工業(yè)設(shè)計，英國的工業(yè)將永遠失去競爭力。撒切爾夫人誰忽略了設(shè)計，誰就忽略了明天誰掌握了設(shè)計，誰就掌握了未來產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展872023/2/6產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展872023/2/62035~2040年，中國將超過美、日，成為世界第一大經(jīng)濟實體2035~2040年，以上海為中心的長三角都市經(jīng)濟圈將超過以東京為中心的都市經(jīng)濟圈以紐約為中心的都市經(jīng)濟圈成為世界第一大都市經(jīng)濟圈滬杭甬嘉要充分發(fā)揮集成人才、發(fā)展設(shè)計、動漫藝術(shù)的優(yōu)勢改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，提高產(chǎn)品附加值，提高科技進步貢獻率地區(qū)資本貢獻率勞動貢獻率科技進步貢獻率長三角68.546.4225.03珠三角63.5011.7824.72京津冀57.117.1735.731986-2006年長三角、珠三角、京津冀經(jīng)濟增長各要素貢獻率%數(shù)據(jù)來源：高汝熹等，《2007中國都市圈評價報告》產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展882023/2/6產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展882023/2/6觀念文化體制機制科學技術(shù)新觀念、新文化的突破帶來新體制、機制的誕生體制、機制的革命促進新科學技術(shù)的發(fā)展其結(jié)果降低經(jīng)濟發(fā)展的能耗和社會發(fā)展內(nèi)耗科學技術(shù)的突破推動新體制、機制的突破體制、機制的革命促使新觀念、新文化產(chǎn)生其結(jié)果降低經(jīng)濟發(fā)展的能耗和社會發(fā)展內(nèi)耗和諧的人文與社會環(huán)境產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展892023/2/6科學技術(shù)的突破推動新體制、機制的突破體制、機制的革命促使新觀念、新文化產(chǎn)生其結(jié)果降低經(jīng)濟發(fā)展的能耗和社會發(fā)展內(nèi)耗新觀念、新文化的突破帶來新體制、機制的誕生體制、機制的革命促進新科學技術(shù)的發(fā)展其結(jié)果降低經(jīng)濟發(fā)展的能耗和社會發(fā)展內(nèi)耗產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展902023/2/6產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展902023/2/6國家核心競爭力越來越表現(xiàn)為對智力資源和智慧成果的培育、配置、調(diào)控能力，表現(xiàn)為對知識產(chǎn)權(quán)的擁有、運用能力。

(胡錦濤，2006年6月5日在兩院院士大會上的講話)要凝聚今天的人才、培養(yǎng)明天的人才和積極引進海外人才。

產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展912023/2/6交叉科學前沿科學創(chuàng)新成果培養(yǎng)文理交叉，學貫