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1、廣州市南沙區集成電路產業專利導航廣州市南沙區集成電路產業專利導航分析報告分析報告廣州市南沙區市場監督管理局(知識產權局)廣州中新知識產權服務有限公司2023 年 2 月I目錄目錄第一章 研究概述.11.1 項目背景意義.11.2 研究范疇及技術分解.11.3 數據檢索.4第二章 集成電路產業發展現狀.62.1 產業概況.62.1.1 發展歷程.62.1.2 主要國家/地區產業變遷.82.2 全球產業發展現狀.122.2.1 市場情況.122.2.2 產業鏈.142.2.3 技術鏈.162.2.4 企業鏈.252.2.5 產業政策.302.3 中國產業發展現狀.332.3.1 市場情況.332.
2、3.2 產業鏈.402.3.3 企業鏈.422.3.4 產業政策.462.4 廣東省產業發展現狀.482.4.1 產業基礎.482.4.2 產業政策.502.5 南沙區產業發展現狀.52第三章 集成電路產業發展方向.543.1 產業專利發展態勢.543.1.1 申請趨勢.543.1.2 地域分布.553.1.3 技術分布.58II3.1.4 主要創新主體.613.1.5 主要創新人才.693.2 產業發展方向.753.2.1 產業結構調整方向.753.2.2 主要國家布局熱點方向.803.2.3 龍頭企業布局熱點方向.823.2.4 合作申請熱點.853.3 小結.88第四章 南沙區集成電路產
3、業發展定位.904.1 我國產業分布.904.1.1 地區分布.904.1.2 主要園區.964.2 南沙區產業專利態勢.1014.3 南沙區產業發展定位.1044.3.1 產業結構.1044.3.2 創新主體實力.1084.3.3 人才實力.1184.3.4 協同創新.1284.3.5 專利運營.1314.4 小結.135第五章 南沙區集成電路產業發展路徑.1395.1 產業結構優化路徑.1395.2 企業培育引進路徑.1405.3 人才培養及引進路徑.1435.4 協同創新路徑.1485.5 專利轉化運用路徑.1511廣州市南沙區集成電路產業專利導航第一章第一章 研究概述研究概述1.1 項
4、目背景意義項目背景意義為推動廣州市南沙區戰略性新興產業發展“十四五”規劃實施,結合當前知識產權發展需求,進一步促進南沙區集成電路產業專利工作,優化產業發展布局,推動產業特色集聚發展,南沙區市場監督管理局委托廣州中新知識產權服務有限公司開展廣州市南沙區集成電路產業專利導航項目。項目內容包括對南沙區集成電路這一戰略性新興產業進行分析,明晰南沙區集成電路產業發展的地位及趨勢,研究制定南沙區集成電路產業創新發展及專利布局策略,推動南沙區集成電路產業提質增效和高質量發展。同時選取南沙區集成電路產業具有相對優勢的2 家龍頭企業開展專利導航分析,根據龍頭企業需求,對龍頭企業發展現狀進行研究,明確龍頭企業的研
5、究方向,提示知識產權風險等,全面指導企業開展專利布局,為企業的技術研發提供方向性引導。1.2 研究范疇及技術分解研究范疇及技術分解圖圖 1-1 半導體、集成電路、芯片關系圖半導體、集成電路、芯片關系圖半導體行業有分立器件、傳感器、光電器件、集成電路四大產品分類。其中2集成電路,根據 2020 年電子工業出版社出版的集成電路產業全書的定義,集成電路(Integrated Circuit,IC)是指通過一系列特定的加工工藝,將晶體管、二極管等有源器件和電阻器、電容器等無源器件,按照一定的電路互聯,集成在半導體晶片上,封裝在一個外殼內,執行特定功能的電路或系統。集成電路產業鏈上游主要為芯片材料和設備
6、制造,中游為集成電路設計、制造與封測,下游為集成電路產品的應用領域。其中襯底材料是集成電路上游芯片材料中最為重要的原材料。圖圖 1-2 集成電路產業鏈集成電路產業鏈集成電路設計集成電路設計,亦可稱之為超大規模集成電路設計(VLSI design),是指以集成電路、超大規模集成電路為目標的設計流程。集成電路設計涉及對電子器件(例如晶體管、電阻器、電容器等)、器件間互連線模型的建立。所有的器件和互連線都需安置在一塊半導體襯底材料之上,這些組件通過半導體器件制造工藝(例如光刻等)安置在單一的硅襯底(最常用襯底材料)上,從而形成電路。集成電路制造集成電路制造的主要內容包含了集成電路生產過程中的各種工藝
7、及其控制,包括氧化工藝、薄膜制備工藝、摻雜退火、減薄技術、互聯技術等。集成電路封測集成電路封測是集成電路制造的后道工序,分為封裝與測試兩個環節,是提高集成電路穩定性及制造水平的關鍵工序。封裝是集成電路芯片與整機或系統的界面,只有經過封裝后的芯片才能裝入系統,并在系統中發揮應有的效用。集成電路測試技術貫穿了集成電路制造以及集成電路封裝和應用的全過程。不同的應3用要求對集成電路性能測試的深度及廣度也不同。襯底材料襯底材料從應用普及的進程來劃分,可分為第一代半導體材料、第二代半導體材料、第三代半導體材料(即寬禁帶半導體材料)等。第一代半導體材料包括Si(硅)、Ge(鍺)等,Si 以優異性能、低廉價格
8、及成熟的工藝,在大規模集成電路領域地位不可撼動;第二代半導體材料包括 GaAs(砷化鎵)、InP(磷化銦)等,GaAs 主要運用于大功率發光電子器件和射頻器件;第三代導體材料包括 SiC(碳化硅)、GaN(氮化鎵)等,GaN 主要運用于光電器件和微波射頻器件,SiC主要運用于功率器件。20 世紀 50 年代以來,以硅(Si)、鍺(Ge)為代的第一代半導體材料的出現,取代了笨重的電子管,讓以集成電路為核心的微電子工業的發展和整個 IT 產業的飛躍。然而由于硅材料的帶隙較窄、電子遷移率和擊穿電場較低等原因,硅材料在光電子領域和高頻高功率器件方面的應用受到諸多限制。因此,以碳化硅(SiC)等為代表的
9、第三代半導體材料開始嶄露頭角,與前兩代半導體材料相比最大的優勢是有著較寬的禁帶寬度,保證了其更高的可擊穿電場強度,適合制備耐高壓、高頻的功率器件,是電動汽車、5G 基站、衛星、電力電子和航空航天等新興領域的理想材料。表表 1-1 第一、第二、第三半導體材料區別第一、第二、第三半導體材料區別近年來,我國新能源汽車產業的高速發展帶動寬禁帶半導體產業蓬勃興起,發展碳化硅等寬禁帶半導體碳化硅等寬禁帶半導體已被寫入國家“十四五”規劃。南沙正積極建設寬禁帶南沙正積極建設寬禁帶半導體設計、制造和封測基地,形成全產業鏈集群發展,構建粵港澳大灣區寬半導體設計、制造和封測基地,形成全產業鏈集群發展,構建粵港澳大灣
10、區寬禁帶半導體產業鏈協作生態圈,推動廣東成為我國集成電路半導體產業禁帶半導體產業鏈協作生態圈,推動廣東成為我國集成電路半導體產業“第三第三極極”。目前,南沙為國內首個實現寬禁帶半導體全產業鏈布局的地區。目前,南沙為國內首個實現寬禁帶半導體全產業鏈布局的地區。通過對集成電路產業進行技術調研,并實地走訪集成電路產業上中下游龍頭4企業,在上述準備工作的基礎上,初步了解了該領域的各技術分支,結合南沙區集成電路產業重點發展方向寬禁帶半導體形成技術分解表(參見表 1-2)。表表 1-2 集成電路產業技術分解集成電路產業技術分解一級分支一級分支二級分支二級分支襯底碳化硅氮化鎵設計功率射頻制造氧化擴散離子注入
11、薄膜沉積光刻工藝刻蝕工藝拋光減薄封裝芯片互連引線鍵合塑封散熱測試1.3 數據檢索數據檢索在智慧芽專利數據庫中的檢索過程中,項目組采用分類號、關鍵詞、語義和相關度相結合的方式進行檢索式的編輯,形成針對集成電路產業各技術分支的檢索式,并實時根據檢索結果迭代調整檢索式中的關鍵詞及相關度的設置,最終獲得可靠的檢索結果集。因為南沙區集成電路產業更偏向于寬禁帶半導體產業,因此在檢索時側重點也在于寬禁帶半導體、第三代半導體相關專利技術。檢索截止日為 2022 年 11 月 1 日,共檢索到全球集成電路產業(聚焦寬禁帶半導體、第三代半導體產業)相關專利申請總量 11.4 萬項,各末級分支檢索結果如表 1-3
12、所示。表表 1-3 集成電路產業各技術分支專利申請數量集成電路產業各技術分支專利申請數量5一級分支一級分支二級分支二級分支全球專利數量(項全球專利數量(項)襯底碳化硅20412氮化鎵14048設計功率10716射頻9005制造氧化擴散13514離子注入8344薄膜沉積23812光刻工藝11031刻蝕工藝19883拋光減薄10189封裝芯片互連8085引線鍵合12466塑封10932散熱7669測試132896第二章第二章 集成電路產業發展現狀集成電路產業發展現狀2.1 產業概況產業概況2.1.1 發展歷程發展歷程自發明集成電路 40 多年以來,“從電路集成到系統集成”這句話是對集成電路產品從小
13、規模集成電路(SSI)到特大規模集成電路(ULSI)發展過程的最好總結,即整個集成電路產品的發展經歷了從傳統的板上系統(System-on-board)到片上系統(System-on-a-chip)的過程。在這歷史過程中,世界集成電路產業為適應技術的發展和市場的需求,其產業結構經歷了三次變革。第一次變革:第一次變革:以加工制造為主導的集成電路產業發展的初級階段。70 年代,集成電路的主流產品是微處理器、存儲器以及標準通用邏輯電路。這一時期集成電路制造商(IDM)在集成電路市場中充當主要角色,集成電路設計只作為附屬部門而存在。這時的集成電路設計和半導體工藝密切相關。集成電路設計主要以人工為主,C
14、AD 系統僅作為數據處理和圖形編程之用。集成電路產業僅處在以生產為導向的初級階段。第二次變革:第二次變革:Foundry 公司與集成電路設計公司的崛起。80 年代,集成電路的主流產品為微處理器(MPU)、微控制器(MCU)及專用集成電路(AS 集成電路)。這時,無生產線的集成電路設計公司(Fabless)與標準工藝加工線(Foundry)相結合的方式開始成為集成電路產業發展的新模式。隨著微處理器和 PC 機的廣泛應用和普及(特別是在通信、工業控制、消費電子等領域),集成電路產業已開始進入以客戶為導向的階段。一方面標準化功能的 集成電路已難以滿足整機客戶對系統成本、可靠性等要求,同時整機客戶則要
15、求不斷增加集成電路的集成度,提高保密性,減小芯片面積使系統的體積縮小,降低成本,提高產品的性能價格比,從而增強產品的競爭力,得到更多的市場份額和更豐厚的利潤;另一方面,由于集成電路微細加工技術的進步,軟件的硬件化已成為可能,為了改善系統的速度和簡化程序,故各種硬件結構的 AS 集成電路如門陣列、可編程邏輯器件(包括 FPGA)、標準單元、全定制電路等應7運而生,其比例在整個集成電路銷售額中 1982 年已占 12%;其三是隨著 EDA工具(電子設計自動化工具)的發展,PCB 設計方法引入集成電路設計之中,如庫的概念、工藝模擬參數及其仿真概念等,設計開始進入抽象化階段,使設計過程可以獨立于生產工
16、藝而存在。有遠見的整機廠商和創業者包括風險投資基金(VC)看到 AS 集成電路的市場和發展前景,紛紛開始成立專業設計公司和集成電路設計部門,一種無生產線的集成電路設計公司(Fabless)或設計部門紛紛建立起來并得到迅速的發展。同時也帶動了標準工藝加工線(Foundry)的崛起。全球第一個 Foundry 工廠是 1987 年成立的臺灣積體電路公司,它的創始人張忠謀也被譽為“晶芯片加工之父”。第三次變革:第三次變革:“四業分離”的集成電路產業90 年代,隨著 INTERNET 的興起,集成電路產業跨入以競爭為導向的高級階段,國際競爭由原來的資源競爭、價格競爭轉向人才知識競爭、密集資本競爭。以D
17、RAM為中心來擴大設備投資的競爭方式已成為過去。如1990年,美國以Intel為代表,為抗爭日本躍居世界半導體榜首之威脅,主動放棄 DRAM 市場,大搞CPU,對半導體工業作了重大結構調整,又重新奪回了世界半導體霸主地位。這使人們認識到,越來越龐大的集成電路產業體系并不有利于整個集成電路產業發展,“分”才能精,“整合”才成優勢。于是,集成電路產業結構向高度專業化轉化成為一種趨勢,開始形成了設計業、制造業、封裝業、測試業獨立成行的局面,近年來,全球集成電路產業的發展越來越顯示出這種結構的優勢。如臺灣集成電路業正是由于以中小企業為主,比較好地形成了高度分工的產業結構,故自 1996年,受亞洲經濟危
18、機的波及,全球半導體產業出現生產過剩、效益下滑,而集成電路設計業卻獲得持續的增長。特別是 96、97、98 年持續三年的 DRAM 的跌價、MPU 的下滑,世界半導體工業的增長速度已遠達不到從前 17%的增長值,若再依靠高投入提升技術,追求大尺寸硅片、追求微細加工,從大生產中來降低成本,推動其增長,將難以為繼。而集成電路設計企業更接近市場和了解市場,通過創新開發出高附加值的產品,直接推動著電子系統的更新換代;同時,在創新中獲取利潤,在快速、協調發展的基礎上積累資本,帶動半導體設備的更新和新的投入;集成電路設計業作為集成電路產業的“龍頭”,為整個集成電路產業的增長注入了新的動力和活力。82.1.
19、2 主要國家主要國家/地區產業變遷地區產業變遷全球范圍內,有專家指出,美國、歐洲、日本、中國在第三代半導體發展上處于“四足鼎立”狀態。英飛凌(歐洲)、意法半導體(歐洲)、三菱電機(日本)、安森美(美國)、瑞薩電子(日本)等玩家憑借著在硅基功率器件的制造經驗,都在布局第三代半導體的制造。2.1.2.1 芯片芯片“鼻祖鼻祖”美國美國(一)美國擁有集成電路起源地的先天優勢(一)美國擁有集成電路起源地的先天優勢美國是全球集成電路的起源地,發展歷史悠久,經過多年的發展涌現了一批如英特爾、高通、博通、德州儀器等優秀的集成電路生產企業,且這些企業普遍具有一定的實力對集成電路技術不斷研發,因此,美國作為集成電
20、路起源地的先天優勢促進了美國集成電路行業的發展。(二)不斷的技術革新保持美國在集成電路產業的霸主地位(二)不斷的技術革新保持美國在集成電路產業的霸主地位在產業發展的初級階段,美國集成電路產業經歷著日新月異的變化。據麥克科林(McClean)表明,20 世紀 60 年代,美國將主要研究成果運用于國家軍事建設,軍用集成電路市場占比高達 80%90%。直到上世紀 90 年代初期,軍用集成電路產品仍然占據著集成電路總市場的近半壁江山,比例仍有 40%左右。隨著 90 年代末期集成電路在民用電子領域的滲入,CPU、存儲器和模擬器件等運用擴寬了新的一片市場,英特爾和德州儀器等美國企業借由 PC 普及的契機
21、進一步發展壯大,鞏固了美國在全球集成電路市場的霸主地位。事實上,美國早期的集成電路企業大多選擇縱向一體化(IDM)的組織架構,即企業內部可完成設計、制造、封裝和測試等所有集成電路生產環節。這樣的組織架構使得企業具備生產環節順暢、制造時間縮短等優勢,但也形成企業資產投入太重、規模龐大、變通不暢等缺點。一直穩坐集成電路產業世界第一的美國,因為日本在 DRAM 上的大力趕超于 1986 年被拉下了寶座。此次“DRAM”之爭的戰敗給美國集成電路產業敲響了警鐘,美國于 1989 年底組建了“國家半導體咨詢委員會”,力求發展集成電路設計技術,提供高附加值、創新性強的集成電路產品。隨后,美國一舉奪回了全球集
22、成電路產業霸主的地位。20 世紀 90 年代,全球化進程加快、國際分工概念深化和美國集成電路市場9需求旺盛促使美國企業考慮將中低端環節剝離,并逐步向亞洲區域轉移。順應第三次產業結構變革浪潮,美國市場涌現了一大批結構輕盈、反應迅速的無工廠芯片設計企業(Fabless),而處于芯片生產鏈中下游的利潤較低的制造環節大多被分配給亞洲新興企業。(三)政策促進美國集成電路行業的發展(三)政策促進美國集成電路行業的發展美國在很早之前就關注到集成電路的發展。早在 2017 年就發布確保美國半導體的領先地位中就明確了集成電路之于美國是戰略性、基礎性、先導性的產業,美國應在人才,投資等稅收方面為集成電路的發展營造
23、一個良好的產業環境。同時,美國高度重視及科技人才的培養和引進,對科技行業的人才引進和培養都給予了最寬松的政策和扶持,吸引了一批集成電路行業的專業人才前往美國發展,例如晶體管技術的發明人肖克利來自英國,對人才的培養和引進在一定程度上促進了美國集成電路行業的發展。(四)本國需求量大促進了美國集成電路行業的發展(四)本國需求量大促進了美國集成電路行業的發展美國科技產業發達拉動了對集成電路的需求,從而促進了美國集成電路行業的發展。僅在美國舊金山灣區南面的硅谷就坐落著美國乃至全球的五大科技巨頭蘋果、亞馬遜、微軟、Facebook 和谷歌,盡管這些科技企業中有些不自己生產集成電路,但他們所從事的行業都是對
24、集成電路需求量較大的行業,因此拉動了對集成電路的需求,需求拉動了集成電路的供給。綜合來看,美國本土對集成電路的需求量較大促進了美國集成電路行業的發展。2.1.2.2“引進引進+自主自主”結合的半路強國結合的半路強國日本日本日本集成電路產業的可以追溯到 20 世紀 50 年代。從二戰后的百廢待興到80 年代的集成電路第一強國,再到現在全球化下的格局重組,日本在集成電路產業經歷了從小到大、從弱到強的演變。發展初期,日本集成電路產業主要以“引進趕超”、發展民用電子和瞄準市場動向為指導進行發展。一方面,“引進趕超”模式符合日本企業保守嚴謹的特點,將已經形成的獨創性研究拓展至應用領域能極大的減少風險。另
25、一方面,日本采用民用電子市場的潛在需求刺激技術和集成電路產業良性發展。相比于美國的軍用半導體產業,曾因二戰禁止涉足軍事建設的日本在民用市場上因禍得福。1020 世紀 70 年代,一是日本被迫向美國開放其國內計算機和半導體市場,二是美國 IBM 公司正研發具有高性能、小體積特點的計算機系統,Future System。這兩件事催化了日本政府進行自主研發芯片,縮短與發達國家差距和抵抗美國企業侵蝕市場的決心。1976 年,日本通產省組織富士通、日立等五大公司與日本工業技術研究院電子綜合研究所和計算機研究所聯合打造日本超大規模集成電路(VLSI)項目,項目共投資 737 億日元。在 VLSI 項目中,
26、日本企業早已對DRAM 有了深刻的了解,1980 年就成功制造出高水準的 DRAM 制造設備,為實現 DRAM 升級與量產蓄積力量。DRAM 時代的到來順勢助力日本穩步躋身集成電路強國之列,甚至給日本帶來趕超美國的絕佳機遇。自 1980 年起,經歷了近十載自主研究的日本在 80 年代初期逐步實現了集成電路的國有化。這段期間,日本集成電路進出口呈現進口保持平穩、出口逐步上升的態勢,并且出口總額自 1980 年后超過總進口額。日本集成電路的發展,特別是 DRAM 的批量化生產,促使其本土電子市場得到滿足。在 1986 年,盡管全球集成電路市場經歷兩年的萎縮期,日本借機超越美國,成為世界市場占有率第
27、一強國。從 1980 至 1986 年期間,美國的半導體市場從 61%下降到 43%,而日本由 26%上升至 44%。1986 年至 1990 年日本集成電路生產額保持 6.3%的平均增速,1990 年至 1992 年保持 9.9%的增速。然而 DRAM 的通用性也成為了將日本拉下寶座的關鍵因素,DRAM 技術一旦通用,日本原先保有的研發優勢被規模經濟下的價格優勢所取代。作為“亞洲四小龍”的韓國也開始在集成電路上實現彎道超車,引進大量 DRAM 設備,運用通用技術搶占市場。特別是,90 年代中后期,三星電子的“雙向型數據通選方案”得到美國半導體標準化委員會(JEDEC)的認可,其 DRAM 成
28、為與 MPU 匹配的對象,被認定為行業標準。新標準的制定無疑對日本集成電路產業造成二次沖擊,原有大型生產線需要按新標準設計 DRAM,失去了最優搶占市場的時機。從此,日本集成電路產業進入“衰退期”,讓位予新進的韓國、臺灣企業。2.1.2.3 借機超越的后起新秀借機超越的后起新秀韓國韓國萌芽于 1965 年的韓國集成電路產業,在 80 年代中期至 90 年代初開始了從技術引進到自主研發的道路。韓國集成電路產業從一開始就找準了市場動向,成功選擇通用性強的 DRAM 存儲器作為產業發展重點。一方面,注重學習的韓國11企業在政府的有力幫助下一舉成名,并秉承著高速研發的勢頭在 DRAM 領域不斷革新。另
29、一方面 DRAM 市場的大規模生產趨勢給想在集成電路市場占有一席之地的韓國有了可乘之機,擁有投資、結構、技術優勢的韓國企業一一在集成電路領域名聲大噪。特別是在三星電子的關于 DRAM 雙向型數據通選方案被認定為行業標準后,韓國集成電路產品遍及世界的序幕至此拉開。隨后,韓國集成電路產業從“獨領風騷”的 DRAM 存儲器界成功衍生向多點開花的非 MEMORY 領域。截止今日,韓國已成為全球第二大系統芯片大國。韓國的集成電路產業發展主要是受益于封裝、制造環節轉移的浪潮,其中最早在韓國扎根的是位于下游的封裝環節,后期慢慢移步到中游的制造環節。20世紀 90 年代,順應全球無晶圓模式的興起與韓國政府在研
30、發上給予政策支持,集成電路設計企業也顯露頭角。除開設計、制造和封裝這三大環節,韓國也在半導體設備和半導體材料兩方面加速國產化進程。根據韓國半導體產業協會統計,韓國半導體設備國產化率從1993 年 8%上升到 2015 年 30%,滿足自給需求、降低成本。整個集成電路環節,韓國企業都有相應布局,形成了以三星為核心,配套產業鏈全覆蓋的成熟格局。2.1.2.4 注重專業的超級代工注重專業的超級代工中國臺灣中國臺灣上世紀 70 年代,臺灣的集成電路發展之路發跡于封裝環節,逐步推進、吸收創新外國先進技術;90 年代后,臺灣芯片產業步入黃金時代,演變為設計、制造和封裝三環節相互輝映的產業格局。臺灣企業另辟
31、蹊徑,不與美日產業巨頭抗爭,從代工起步,謀求在全球芯片產地一席之地。至此,臺灣地區也緊隨美國、日本、韓國在集成電路行業展露鋒芒,成為全球第四大半導體生產地。1987 年,臺灣半導體教父張忠謀離開德州儀器,設立全球首創的專業晶圓代工廠臺積電公司(TSMC)。此后,專業分工趨勢明顯,大批臺灣中小企業紛紛走上了專業代工的道路。1995 年,以 IDM 模式初創的聯電公司進行轉型,投身專業晶圓代工領域。在“晶圓雙雄”臺積電和聯電的帶領下,臺灣的晶圓代工產業逐步搶占市場,在全球產業鏈中地位日益凸顯。在晶圓代工業的推進下,形成設計、掩膜制版、芯片制作、封裝、測試等環節在內的產業集群。新竹園區內的一些重要集
32、成電路企業在分工趨勢的引導下,專注于集成電路設計,例如茂矽、矽統、威盛等等。122.2全球產業發展現狀全球產業發展現狀2.2.1 市場情況市場情況一、全球集成電路產業銷售額較快增長,引領全球經濟轉型發展一、全球集成電路產業銷售額較快增長,引領全球經濟轉型發展圖圖 2-1 全球集成電路產業銷售及增長率情況全球集成電路產業銷售及增長率情況在新冠肺炎疫情沖擊下,全球范圍內數字化轉型明顯加速,從生產到生活各個領域,人們對數字化產品和服務的需求都明顯增長,包括生產側的數據中心、服務器集群、軟硬件解決方案,消費側的手機、PC、智能穿戴設備、智能網聯汽車等,都需要集成電路,由此帶動集成電路產業市場需求旺盛。
33、SIA 數據顯示,2016-2021 年全球集成電路產業銷售額從 3389 億美元增長到 2021 年的 5529.6 億美元,其中 2016-2020 年的年均復合增長率為 4.66%,2021 年的銷售額同比增長25.96%,增長幅度更為明顯,展現出較好的成長性,也是引領全球經濟發展的關鍵動力1。二、產業重心轉向亞太地區,中國已成重要市場二、產業重心轉向亞太地區,中國已成重要市場與大多產業相同,集成電路產業也完成了由西至東的轉移之旅。這六十年間,集成電路產業從 1960 年開始經歷起源于美國,發展于日本,加速于韓國臺灣的1 馬源,屠曉杰.全球集成電路產業成長、遷移與重塑J.信息通信技術與政
34、策.2022,(5):68-7713歷程,在 2015 年后,中國逐步成為集成電路產業發展的一份子。如今,全球集成電路市場規模還在擴大。其中來自亞太地區,特別是中國地區的市場份額逐年上升,而曾經的老牌強國美、日、歐的市場份額呈下降趨勢2。圖圖 2-2 全球集成電路產業轉移情況全球集成電路產業轉移情況2020 年,根據 SIA 數據和前瞻產業研究所統計,亞太地區(除日本外)已成為全球最大的集成電路市場,銷售額占全球市場的 61.5。其中,中國大陸市場規模最大,共計 1515 億美元,同比增長 4.8%,市場份額占比為 34.4%3。表表 2-1 2020 年全球集成電路市場分布年全球集成電路市場
35、分布2 半導體行業資訊-一文看懂全球 IC 產業鏈變遷3 陸斐,劉小玲.上海集成電路產業發展現狀及對策建議J.學發展.2022(161):12-1514三、美國控制力進一步增強,中韓后發趕超趨勢顯著三、美國控制力進一步增強,中韓后發趕超趨勢顯著從 2020 年全球前 10 大集成電路企業排名看(表 2-2),分為兩類:一類是實力較強的垂直整合制造(IDM)企業,采用集芯片設計、制造、封裝、測試和銷售等多產業鏈環節于一體的產業運作模式,如英特爾;另一類是“無晶圓廠”(Fabless)模式,企業只從事芯片設計和銷售,如英偉達。從國家/地區分布看,2021 年全球前 10 大集成電路企業中,美國 7
36、 家、韓國 2 家、中國臺灣 1 家,呈現“美國領跑,中韓跟跑”的特點4。表表 2-2 2021 年全球前年全球前 10 大集成電路企業大集成電路企業2.2.2 產業鏈產業鏈集成電路產業鏈上游主要為芯片材料和設備制造,中游為集成電路設計、制造與封測,下游為集成電路產品的應用領域。其中襯底材料是集成電路上游芯片材料中最為重要的原材料。2.2.3.1 襯底材料襯底材料TrendForce 集邦咨詢研究預測5,碳化硅功率元件到 2025 年的全球市場規模將達到 33.9 億美元,年復合成長率高達 78%,而氮化鎵功率元件至 2025 年市場規模僅為 8.5 億美元。與規模高達數千億美元的第一代半導體
37、相比,這一市場要窄了不少。從整體產值規模來看,第三代半導體目前還是一個小眾市場,第二代、第三代半導體市場占比加起來不過 10%。4 https:/ 賢集網 https:/ 集成電路設計集成電路設計在全球的集成電路產業的設計上美國占據了 50%以上的市場,高通、英偉達、博通都是這一類的公司。在芯片設計領域我們必須提到一個細分領域就是EDA。在設計芯片的時候,EDA 軟件(電子自動化軟件)必不可少,芯片的電路設計、性能分析、設計芯片版圖等等工作都需要,但是 EDA 軟件基本上已經被新思科技(Synopsys)、鏗騰電子(Cadence)、明導國際(Mentor Graphic,2016 年被德國西
38、門子收購)等三大巨頭所壟斷,所占份額超過 60%,2018 年新思科技全球市場份額領先,占比達到 32.1%,鏗騰電子次之,占比為 22%,明導國際占比為 10%。2.2.3.3 集成電路制造集成電路制造當前全球晶圓代工產業區域集中度較高,產能主要分布在中國臺灣、韓國、日本、中國大陸等東亞國家和地區。其中,中國臺灣地區和韓國從 2015 年以來始終位居全球晶圓代工產能前兩位,占比均在 20%以上6。從制程來看,中國臺灣和韓國同樣擁有最先進制程(5/7nm)晶圓生產能力。在 10-20nm 制程晶圓產能方面,韓國、日本、中國大陸和北美地區則占比較高。Foundry 模式廠商目前處于集成電路制造環
39、節主導地位模式廠商目前處于集成電路制造環節主導地位。集成電路制造企業的 經營模式主要包括兩種:(1)IDM 模式,即垂直整合制造模式,其涵蓋了產業鏈的集成電路設計、制造、封裝測試等所有環節,該模式下的集成電路企業屬于典型的重資產模式,對研發能力、資金實力和技術水平都有很高的要求,因而采用 IDM 的企業 大多為全球芯片行業的傳統巨頭,包括英特爾、三星電子等;(2)Foundry 模式,即 晶圓代工模式,僅專注于集成電路制造環節,該模式源于集成電路產業鏈的專業化分工,形成無晶圓廠設計公司、晶圓代工企業、封裝測試企業。其中,無晶圓廠設計公司從事集成電路設計和銷售業務。晶圓代工企業以及封裝測試企業為
40、這類設計公司服務。目前,世界領先的晶圓代工企業有臺積電、格羅方德、聯華電子和中芯國際等。2.2.3.4 集成電路封測集成電路封測半導體封測是在晶圓設計、制造完成之后,對測試合格的晶圓進行封裝檢測得到獨立芯片的過程。封測包含封裝和測試兩個環節。從價值占比看,集成電路6 未來智庫 https:/ 80%-85%,測試環節價值占比約為 15%-20%。半導體行業的發展遵循著摩爾定律,先進制程每兩年更新一代,隨著摩爾定律極限的逼近,工藝突破難度加大,各大廠商為追求低成本,高性能,將突破點聚焦在封測技術上,先進封測技術取代趨勢顯著7。圖圖 2-3 封裝技術發展階段封裝技術發展階段2.2.3 技術鏈技術鏈
41、摩爾定律遭遇瓶頸,另辟蹊徑看后摩爾時代發展。摩爾定律遭遇瓶頸,另辟蹊徑看后摩爾時代發展。過往集成電路的發展是摩爾定律有效印證。摩爾定律在 1965 年被第一次提及,其基論點為在維持最低成本的前提下,以 18-24 個月為一個跨度,集成電路的集成度和性能將提升一倍。我們所熟知的 10nm、7nm 芯片其命名方式是根據技術節點而定的。關鍵部位的關鍵性參數稱為特征尺寸,而具備一系列特征尺寸的技術稱為技術節點。業界較為認可的技術節命名方式是新一代產品為前一代的 0.7 倍。從過去數十年的數據來看,集成電路的制造成本、芯片功耗和芯片性能這三大指標都沿著摩爾定律一直向前發展,因而其有效性一直得以延續。摩爾
42、定律形成于統計結果,是技術發展的一種合理推測。與其他科學學科不同,摩爾定律更應當被理解為經濟學規律,是由集成電路實際生產所得出來的結果。在定律被提出后的一段時間里,集成電路的發展動力較為強勁,約每 18 個7 EDA365 網,https:/ 年國際半導體行業機構聯合發布的國際半導體技術線路圖(ITRS)顯示,隨著集成電路尺寸不斷減小,技術瓶頸在制約工藝的發展,從 15 年以來產品換代速度已下降到 24 個月,這個速度預計將保持到 2030 年。集成電路工藝發展數十年后,目前業界認為已經進入到后摩爾時代。身處后摩爾時代,廠商不能按照舊思路進行研發,新理論新技術的補充將成為增長的新動力,性能與功
43、耗的比值將成為評判技術和產品的重要指標。業界已提出四大發展方向,延續摩爾(More Moore)、擴展摩爾(More than Moore)、超越摩爾(Beyond Moore)、豐富摩爾(Much Moore)。一、延續摩爾一、延續摩爾 More Moore結構優化和工藝微縮,共同助力延續摩爾結構優化和工藝微縮,共同助力延續摩爾。延續摩爾基本思路是將經典CMOS 轉向非經典 CMOS,半節距按比例減小,采用非經典器件結構等,從結構的設計及布局來實現產品 的微縮。其本質是通過改變相關器件的結構和布局來實現不同功能的電子元件按設計組合成一塊芯片。系統芯片(SoC)是高度集成的芯片產品,是延續摩爾
44、的一個重要應用。這類芯片是從設計的角度出發,是將系統所需的組件高度集成到一塊芯片上。組件的尺寸決定著相同面積上的芯片可以集成器件數量,工藝微縮表現為隨著工藝能力的提高,可以加工出更小尺寸的器件。因而,工藝微縮對于系統芯片影響較為顯著。設計端在使用更合理的結構的同時,更小尺寸的器件將會加大其可操作的空間。系統芯片與其他類 型芯片相比,其密度更高,速度也會更快。這優勢源于其從設計出發,實現從需求到產品的過程,因而更具有針對性。系統芯片是延續摩爾這一發展方向上較為突出的亮點,也是摩爾定律得以延續的一大佐證。外企引領高水平外企引領高水平,中國大陸產品有望追趕中國大陸產品有望追趕。目前市場上利用延續摩爾
45、發展的產品有 CPU、內存、邏輯器件等,這些產品占集成電路整個市場的 50%。從各大廠商所公布的數據來看,中國臺灣臺積電和韓國三星兩家公司已具備 7nm 芯片量產的能力,這兩家公司在 2018 年晶圓代工全球市場份額分別為 54.39%和14.40%。而中國大陸龍頭中芯科技在今年早前宣布實現 14nm 芯片。目前國產技術還有待提高,在國外龍頭遭遇產業瓶頸所導致研發周期加長的情況下國內廠商有望縮小與國外龍頭差距。18二、擴展摩爾二、擴展摩爾 More than Moore技術優勢和市場決定擴張摩爾價值技術優勢和市場決定擴張摩爾價值。與延續摩爾所采用的方式不同,擴張摩爾的本質是將不同功能的芯片和元
46、件組裝拼接在一起封裝。其創新點在于封裝技術,在滿足需求的情況下,可快速和有效的實現芯片功能,具有設計難度低、制造較為便捷和成本較低等優勢。這一發展方向使得芯片發展從一味追求功耗下降及性能提升方面,轉向更加務實的滿足市場的需求。這方面的產品包括了模擬/RF器件,無源器件、電源管理器件等,占集成電路市場約 50%份額。系統級封裝(系統級封裝(SiP)優勢凸顯)優勢凸顯。在擴展摩爾發展道路上技術較為成熟且具備量產條件的是系統級封裝。系統級封裝可以將一個系統或子系統集成在一個封裝內,應用此技術可突破 PCB 自身不足帶來系統性能的瓶頸,能最大限度發揮各子芯片之間互聯互通,充分發揮各芯片和器件的作用。引
47、線鍵合封裝工藝和倒裝焊工藝是實現封裝兩種可互相替代的關鍵性工藝,現被各大廠商廣泛應用,其對于系統級封裝起到至關重要的作用。3D 封裝成系統級封裝亮點封裝成系統級封裝亮點。3D 堆疊技術是把不同功能的芯片或結構,通過堆疊技術或過孔互連等微機械加工技術,使其在 Z 軸方向上形成立體集成、信號連通及圓片級、芯片級、硅帽封裝等封裝和可靠性技術為目標的三維立體堆疊加工技術。從系統級封裝的傳統意義上來講,因為在 Z 軸上有了功能和信號的延伸,所以凡是有芯片堆疊的都可以稱之為 3D。3D 封裝運用到的技術有封裝堆疊(PoP)、芯片堆疊(SDP)、硅通孔技術(TVS)及硅基板技術。其中硅通孔技術是 3D 芯片
48、堆疊技術的關鍵,也是當前技術先進性最高的封裝互連技術之一。3D 封裝具有四大優勢:可縮短尺寸、減輕重量達 40-50 倍;在能耗不增加的情況下,運轉的速度更快;寄生性電容和電感得以降低;更有效的利用硅片的有效區域,與 2D 相比 3D 效率超過 100%。3D 封裝雖然優點突出,但有一個弱點是各大廠商都需要攻克的難題,即功率密度隨電路密度提升而提升,解決散熱問題是 3D 封裝技術的關鍵。臺積電、英特爾將獨占鰲頭。臺積電、英特爾將獨占鰲頭。SoIC 是臺積電推出的一種創新的多芯片堆疊技術,是一種晶圓對晶圓的鍵合技術,本質是一種 3D IC 制程技術。SoIC 是基于臺積電的 CoWoS(Chip
49、 on wafer on Substrate)與多晶圓堆疊(WoW)封裝技術開發的新一代創新封裝技術。SoIC 解決方案將不同尺寸、制程技術及材料的裸19晶堆疊在一起。相較于傳統使用微凸塊的三維積體電路解決方案,臺積電的 SoIC的凸塊密度與速度高出數倍,同時大幅減少功耗。英特爾則推出 Foveros 有源內插器技術,其 3D 封裝將內插器作為設計的一部分,這種設計是超越自身EMIB 設計的一步,適用于小型實現或具有極高內存帶寬要求的實現。內插器包含將電源和數據傳送到頂部芯片所需的通硅孔和走線,但它也承載平臺的 PCH或 IO。實際上,它是一個完全工作的 PCH,但是有通孔,允許芯片連接在頂部
50、。通過為每種情況下的工作選擇最佳晶體管,在正確的封裝下組合在一起,從而獲得最佳的優化效果。三、超越摩爾三、超越摩爾 Beyond Moore自組裝器件是超越摩爾領域取得突破的關鍵。在集成電路目前的架構中,信息的傳遞和處理都是以電子作為基本單元。從信息傳遞的角度來看,單獨的電子是不具備具體信息 的,需要將電子進行組合才能攜帶信息,與此同時,信號在傳遞過程中還會存在能量的消耗并產生熱量。若尋找到其他基本單元自身可以攜帶信息或者信息傳遞過程中不會消 耗能量,這將有助于降低集成電路的功耗和提升其性能,打破現在所面臨的發展瓶頸問 題,而這類研究則屬于超越摩爾。若自組裝方式構成的量子器件、自旋器件、磁通量
51、器件、碳納米管或納米線器件成為組成集成電路的基本單元,在超越摩爾這方向的發展將 會有質的提升。四、豐富摩爾四、豐富摩爾 Much Moore學科和技術交叉融合將成就更大集成電路夢想。隨著微納電子學、物理學、數學、化學、生物學、計算機技術等學科和技術的高度交叉和融合的背景下,與集成電路相關理論的創新和技術的突破成為可能。在這些理論和技術的幫助下,對集成電路的理解可能進入到另外一個維度,在制作工藝和產品上實現質的飛躍。這一方面的發展需要相關學科理論的突破才能傳導到集成電路行業,因而現階段在豐富摩爾發展方向上還未能取得有效的進展。2.2.4.1 襯底材料襯底材料常見襯底有單晶硅片常見襯底有單晶硅片、
52、單晶鍺片單晶鍺片、化合物襯底化合物襯底?;衔镆r底是指兩種或兩種以上元素形成的半導體材料,第二代、第三代半導體多屬于這一類。第三代半導體材料是以碳化硅(SiC)、氮化鎵(Ga N)為代表的寬禁帶半導體材料,具有高熱導率、高擊穿電場、高電子飽和漂移速率、抗輻射能力強和20高鍵合能等優點,可以滿足現代電子技術對高溫、高壓、高功率、高頻以及高輻射等惡劣條件的新要求,是半導體材料領域最有前景的新材料。一、碳化硅襯底一、碳化硅襯底碳化硅材料具有禁帶寬度大、熱導率高、擊穿電場高等優勢,備受期待。碳化硅是由 1:1 的硅與碳組合而成的產物,材質堅硬,以新莫氏硬度檢測,可達 13(鉆石為 15),其特點為:1
53、)耐壓性高,適合高壓器件設計;2)冷點高,易冷卻,耐高溫;3)電子飽和速度更快,頻率高。SiC 晶體經過切割、研磨、拋光、清洗等工序加工形成的 SiC 單晶薄片。SiC單晶薄片經過外延生長、器件制造等環節,可制成 SiC 基功率器件和微波射頻器件。目前,SiC 單晶襯底和外延片主流產品已由 4 英寸向 6 英寸過渡,8 英寸已經開始研發,商業化的 SiC 肖特基二極管(SBD)最高耐壓已達到 3300V 以上,最高工作溫度下電流小于 60A,SiC 金氧半場效晶體管(MOSFET)目前最高耐壓為 1700V,最高工作溫度下電流在 65A 以下,全 SiC 功率模塊耐壓達到 3300V,最高電流
54、達到 800A,并已開發出 6500V 樣品。二、氮化鎵襯底二、氮化鎵襯底與 SiC 相比,GaN 在降低成本方面顯示出了更強的潛力,目前主流的 GaN技術廠商都在研發以 Si 為襯底的 GaN 器件,以替代昂貴的 SiC 襯底。同時,由于 GaN 器件是個平面器件,與現有的 Si 半導體工藝兼容性強,這使其更容易與其他半導體器件集成。目前,國際上已具備 4 英寸 GaN 單晶襯底小批量生產能力,歐美等發達國家已實現 68 英寸硅基 GaN 外延片供貨,硅基 GaN 高電子遷移率晶體管(HEMT)朝集成化方向發展,最高電壓為 650V,室溫下最大電流為 120A,商業化 RFGaNHEMT 工
55、作頻率達到 25GHz,最大功率實現 1800W。2.2.4.2 集成電路設計集成電路設計集成電路設計環節總體可分為前端設計和后端設計兩部分。前端設計是指在設計師拿到具體需求之后,首先根據具體需求定義相關的功能模塊與規格,從架構層面上設計能滿足特定需求的功能,之后實現相應的設計;邏輯綜合后就進入后端,這一階段主要是將更高層級的描述轉化為門級網表,之后再進行 DFT 測試并進行物理層面的設計,在工藝、功耗等環節簽核完畢之后,EDA 的設計工作基本已經完成,可以進入具體的封裝與測試階段。與 SIC、氮化鎵為代表的第三代半導體器件的設計主要涉及功率和射頻設計。21圖圖 2-4 集成電路設計環節集成電
56、路設計環節2.2.4.3 集成電路制造集成電路制造集成電路制造是指主要以 8 英寸或 12 英寸的晶圓為原材料,將光掩模上的電路圖形信息大批量復制到晶圓上,并在晶圓上大批量形成特定集成電路結構的過程,其技術含量高、工藝復雜,在芯片生產過程中處于至關重要的地位。技術節點以晶體管之間的線寬為代表,是衡量集成電路制造工藝水平的主要指 標。線寬指晶圓上制造集成電路的工藝可達到的最小溝道寬度,以 CMOS 工藝為例,其線寬一般為該工藝制作的晶體管的柵極長度。隨著先進光刻技術、3D 封裝技術等 不斷涌現,各種先進工藝不斷改進和完善,集成電路已由本世紀初的 0.35微米的 CMOS 工藝發展至納米級 Fin
57、FET 工藝,同時,作為集成電路的襯底,晶圓的直徑已經由最初的 6 英寸、8 英寸增長到現在的 12 英寸。目前,全球前十大晶圓代工廠商均在積極布局先進制程,到全球最先進的量產集成電路制造工藝已經達到 7 納米至 5 納米,3 納米技術有望在 2022 年前后進入市場。晶圓制造是將集成電路設計成果,在硅片上通過多次氧化、化學氣相沉積、光刻、刻蝕、離子植入、金屬蒸鍍等工藝步驟,最終在晶圓上完成數層電路及元件加工與制作。22圖圖 2-5 半導體制造流程及相關半導體設備示意圖半導體制造流程及相關半導體設備示意圖一、氧化擴散一、氧化擴散氧化工藝是一種熱處理工藝,一般指制備 SiO2 層。SiO2 是一
58、種十分理想的電絕緣材料,它的化學性質非常穩定,室溫下它只與氫氟酸發生化學反應。SiO2的制備方法有干氧氧化、水蒸汽氧化、濕氧氧化、干濕干氧化法、氫氧合成氧化等。雜質擴散一般是將半導體晶片放入精確控制的高溫石英管爐中,通過帶有需擴散雜質的混合氣體而完成,擴散進入半導體的雜質原子數目和混合氣體的雜質分壓有關。對于硅的擴散而言,常用的溫度范圍一般在 8001200,硼是最常用的 p 型雜質,砷和磷是最常用的 n 型雜質。這三種元素在硅中的固溶度都比較高,采用的摻入形式有:固相源(如 BN、As2O3、P2O5)、液相源(BBr3、AsAl和 POCl3)以及汽相源(B2H6、AsH3 和 PH3),
59、這三種形式之中,液相源使用得最為廣泛。二、離子注入二、離子注入離子注入是將具有一定能量的帶電離子摻入到硅中,注入能量再 1keV 到1MeV 之間,對應的平均離子分布深度范圍是 10nm 到 10um 之間。相對于擴散工藝,離子注入的主要好處是能夠使得雜質摻入量得到較為精準的控制,保持好的重復性,同時離子注入的加工工藝溫度比擴散低。23三、薄膜沉積三、薄膜沉積薄膜淀積是芯片加工過程中一個至關重要的工藝步驟,通過淀積工藝可以在硅片上生長各種導電薄膜層、半導體薄膜和絕緣薄膜層。各種不同類型的薄膜淀積到硅片上,在某些情況下,這些薄膜成為器件結構中的一個完整部分,另外一些薄膜則會充當工藝過程中的犧牲品
60、,在后續工藝中被去掉。薄膜淀積也是會在形成過程中不斷消耗晶片或襯底材料。其中,如果襯底材料也是形成薄膜的元素之一,如硅氧化生長成二氧化硅,稱為薄膜生長。薄膜淀積工藝可以分為兩類:化學氣相淀積(CVD)和物理氣相淀積(PVD)。CVD 是指利用化學反應生成所需的薄膜材料,使一種或多種氣體流進需要鍍膜硅片的腔體中,在許多情況下硅片被加熱,發生化學反應,固態生成物留在硅片表面上。CVD 常用于各種介質和半導體材料的淀積,如二氧化硅、多晶硅、氮化硅等。PVD 是指利用物理機制制備所需薄膜材料,將原子或分子由(靶)源氣相轉移到襯底表面形成薄膜,常用于金屬薄膜的制備,包括蒸發和濺射等。四、光刻工藝四、光刻
61、工藝光刻是將設計在掩模版上的圖形轉移到半導體晶片上,是整個集成電路制造流程中的關鍵工序。光刻是一種復印圖像與化學腐蝕相結合的綜合性技術,它先采用照相復印的方法,將光刻掩模板上的圖形精確地復印在涂有光致抗蝕劑的SiO2 層或金屬蒸發層上,在適當波長光的照射下,光致抗蝕劑發生變化,從而提高了強度,不溶于某些有機溶劑中,未受光照的部分光致抗蝕劑不發生變化,很容易被某些有機溶劑融解。然后利用光致抗蝕劑的保護作用,對 SiO2 層或金屬蒸發層進行選擇性化學腐蝕,然后在 SiO2 層或金屬蒸發層得到與掩模板相對應的圖形?,F主要采有紫外線為光源的光刻技術,步驟如下:涂膠、前烘、曝光、顯影、堅模、腐蝕、去膠。
62、五、刻蝕工藝五、刻蝕工藝在集成電路制造過程中,經過掩模套準、曝光和顯影,在抗蝕劑膜上復印出所需的圖形,或者用電子束直接描繪在抗蝕劑膜上產生圖形,然后把此圖形精確地轉移到抗蝕劑下面的介質薄膜(如氧化硅、氮化硅、多晶硅)或金屬薄膜(如鋁及其合金)上去,制造出所需的薄層圖案??涛g就是用化學的、物理的或同時使用化學和物理的方法,有選擇地把沒有被抗蝕劑掩蔽的那一部分薄膜層除去,從而在薄膜上得到和抗蝕劑膜上完全一致的圖形。24在半導體制造中有兩種基本的刻蝕工藝:干法刻蝕和濕法腐蝕。干法刻蝕是把硅片表面曝露于氣態中產生的等離子體,等離子體通過光刻膠中開出的窗口,與硅片發生物理或化學反應,從而去掉曝露的表面材
63、料。干法刻蝕是亞微米尺寸下刻蝕器件的最重要方法。而在濕法腐蝕中,液體化學試劑以化學方式去除硅片表面的材料。濕法腐蝕一般只是用在尺寸較大的情況下。濕法腐蝕仍然用來腐蝕硅片上某些層或用來去除干法刻蝕后的殘留物。六、拋光減薄六、拋光減薄化學機械拋光(CMP)不但能夠對硅片表面進行局部處理,同時也可以對整個硅片表面進行平坦化處理,是目前唯一能兼顧表面全局和局部平坦化的技術。它可以平整晶片表面的不平坦區域,屬于化學作用和機械作用相結合的技術,使芯片制造商能夠繼續縮小電路面積并擴展光刻工具的性能。每個晶圓的生產,都需要對晶片進行多次 CMP 拋光才得以實現。自從 1988 年 IBM 公司將化學機械拋光技
64、術(CMP)應用于 4MDRAM 芯片的制造,集成電路制造工藝就逐漸對 CMP技術產生了越來越強烈的依賴,主要是由于器件特征尺寸(CD)微細化,以及技術升級引入的多層布線和一些新型材料的出現。晶圓減薄工藝的作用是對已完成功能的晶圓的背面基體材料進行磨削,去掉一定厚度的材料。有利于后續封裝工藝的要求以及芯片的物理強度,散熱性和尺寸要求。2.2.4.4.集成電路封測集成電路封測一、封裝一、封裝集成電路封裝是指將制作好的半導體器件放入具有支持,保護的塑料,陶瓷或金屬外殼中,并與外界驅動電路及其他電子元器件相連這一過程。經過封裝的半導體器件將可以在更高的溫度環境下工作,抵御物理的損害與化學腐蝕。傳統的
65、封裝技術有雙列直插式封裝(Dual In-line Package,DIP)、扁平式封裝(PlasticorQuad Flat Package,QFP/PFP)、插針網格陣列封裝技術(Pin GridArray Package,PGA)以及球柵陣列封裝(Ball GridArray Package,BGA)等。進入二十一世紀,隨著摩爾定律逼近器件物理極限,沿著擴展摩爾定律和超越摩爾定律的方向,集成電路封裝技術得到空前發展,出現了幾項重要的先進封裝技術,包括倒片封裝(Flip Chip)、系統級封裝(System in Package,SiP)、晶圓級芯片規模封裝(Wafer Level Chi
66、p Scale Package,WLCSP)、面板級封裝25(Panel Level Package,PLP)以及硅通孔(Through Silicon Via,TSV)封裝技術。跟傳統封裝技術相比,先進封裝技術提高加工效率與設計效率,減少了設計成本。以 WLCSP 為例,產品生產以圓片形式批量生產,可利用現有的晶圓制備設備,將晶圓制造、封裝測試、模組廠整合為一體,優化集成電路產業鏈,使得芯片生產周期縮短,進而提高生產效率,降低生產成本。二、測試二、測試測試的主要目標是檢驗半導體芯片的質量是否達到一定標準,從而消除不良產品、并提高芯片的可靠性。另外,經測試有缺陷的產品不會進入封裝步驟,有助于節
67、省成本和時間。電子管芯分選(EDS)就是一種針對晶圓的測試方法。EDS 是一種檢驗晶圓狀態中各芯片的電氣特性并由此提升半導體良率的工藝。EDS 可分為五步:電氣參數監控(EPM)、晶圓老化測試、檢測、修補以及點墨。EPM 是半導體芯片測試的第一步。該步驟將對半導體集成電路需要用到的每個器件(包括晶體管、電容器和二極管)進行測試,確保其電氣參數達標。EPM 的主要作用是提供測得的電氣特性數據,這些數據將被用于提高半導體制造工藝的效率和產品性能。晶圓老化測試是指將晶圓置于一定的溫度和 AC/DC電壓下進行測試,由此找出其中可能在早期發生缺陷的產品,也就是說通過發現潛在缺陷來提升最終產品的可靠性。老
68、化測試完成后就需要用探針卡將半導體芯片連接到測試裝置,之后就可以對晶圓進行溫度、速度和運動測試以檢驗相關半導體功能。修補是最重要的測試步驟,因為某些不良芯片是可以修復的,只需替換掉其中存在問題的元件即可。未能通過電氣測試的芯片已經在之前幾個步驟中被分揀出來,但還需要加上標記才能區分。傳統的方法需要用特殊墨水標記有缺陷的芯片,保證用肉眼即可識別,如今則是由系統根據測試數據值自動進行分揀。2.2.4 企業鏈企業鏈一、襯底材料一、襯底材料放眼碳化硅襯底的全球競爭格局,仍是海外廠商掌握話語權,美國 Wolfspeed(原名 Cree)一家獨大,與 Coherent(曾經的 II-VI)、SiCryst
69、al(被日本羅姆收購)占據了市場份額的前三名。26圖圖 2-6 全球全球 SiC 襯底整體市場份額襯底整體市場份額Wolfspeed:驅動:驅動 SiC 商業化,引領技術革命商業化,引領技術革命科銳公司(現Wolfspeed)的成立標志著SiC商業化的里程碑。目前,Wolfspeed依舊引領者 SiC 的技術革命和加速擴張。據 Wolfspeed 官網,公司計劃投資高達10 億美元擴大其碳化硅和 GaN 的產能,預計 2017-2024 整體產能將擴大 30 倍。近年加強與上下游產業鏈的聯合,通過合同、聯盟或其他方式提前鎖定訂單,與下游主要企業簽訂了數個長期供貨協議,總金額達到 13 億美元。
70、另一方面,不斷整合業務,2018 年 3 月 6 日,公司根據與英飛凌的資產購買協議,收購了英飛凌射頻功率業務(RF Power)的部分資產;2020 年,公司出售 LED 照明業務,專注 SiC 電力電子和 GaN 射頻。2022 年 4 月,全球第一家 8 英寸 SiC襯底工廠,紐約州 Mohawk Valley 工廠舉行剪彩儀式。II-IV:產業布局完善,研發業內領先:產業布局完善,研發業內領先深耕 SiC 襯底 20 年,2015 年宣布成功制造 8 英寸襯底,并計劃于 2024 年正式批量商用。2022 年 2 月,II-IV 的 1200V SiC MOSFET 達到汽車級別標準,
71、與通用電氣建立合作。預計自 2022 年起在 10 年內投資 10 億用于寬禁帶電子技術及相關產業。羅姆:推出第四代羅姆:推出第四代 SiC MOSFET,加快產業滲透,加快產業滲透ROHM 的 SiC 產品陣容完善,旗下的 SiCrystal 位于德國紐倫堡,是一家高質量 SiC 晶圓廠商。SiCrystal 計劃大力發展其產能和人力,中期目標是通過每年生產數 100000 個基板來實現九位數的銷售額。英飛凌:英飛凌:SiC 功率領域商業化先驅功率領域商業化先驅27英飛凌在碳化硅(SiC)技術開發方面擁有超過 20 年歷史,目前可提供業內最全面的電源產品組合之一,包括從超低壓到高壓電源設備。
72、英飛凌的1700 V、1200 V 和 650 V CoolSiC MOSFET 產品可應用于光伏逆變器、電池充電、儲能、電機驅動器、UPS 和輔助電源等領域。意法半導體:意法半導體:SiC 器件龍頭,客戶分布廣泛器件龍頭,客戶分布廣泛2017 年 11 月,意法半導體的碳化硅功率器件開啟了 SiC 在高端汽車中的大規模應用。同時,公司計劃在 2020 至 2022 年間將 SiC 器件產能擴大 2.5 倍。在 2019 年 12 月,意法半導體收購了瑞典 SiC 晶圓制造商 Norstel,加強其內部碳化硅片供應,同時消除對外部晶圓源的依賴。公司預計將在 2023 年進行8 英寸的商業化生產
73、。天科合達:導電型襯底為主,產能高速擴張天科合達:導電型襯底為主,產能高速擴張公司自 2006 年成立以來,一直專注于碳化硅晶體生長和晶片生產領域,先后研制出 2 英寸、3 英寸、4 英寸碳化硅襯底,于 2014 年在國內首次研制出 6英寸碳化硅晶片,并已形成規?;a能力,工藝技術水平處于國內領先地位。公司已具備成熟的 6 英寸晶片制備技術并實現規?;?,8 英寸產品仍在研發階段。2021 年 12 月,公司披露通過 16949 車規認證。天岳先進:中國碳化硅襯底上市第一股天岳先進:中國碳化硅襯底上市第一股天岳先進成立于 2010 年,經過十余年的技術發展,公司已掌握涵蓋了設備設計、熱場設
74、計、粉料合成、晶體生長、襯底加工等環節的核心技術,自主研發了不同尺寸半絕緣型及導電型碳化硅襯底制備技術。公司于 2022 年 1 月 12 日登錄科創板。截至 2021 年,公司實現扭虧為盈,綜合毛利率自 2019 年后逐漸趨穩。2021 全年毛利率有所下降主要受可用來制作成莫桑石的晶棒產品降價的影響,目前市場宏觀環境等因素影響飾品類消費市場需求有所下滑,可用來制作成莫桑石的晶棒產品的毛利下滑;此外,公司產能向大尺寸及導電型產品切換,這部分產品短期內生產規模較小導致單位成本較半絕緣產品高,對毛利產生一定影響。二、集成電路設計二、集成電路設計全球范圍內主要的 IC 設計企業包括高通、博通、英偉達
75、等,2020 年全球前十大 IC 設計公司(Fabless)收入共計達到 859.74 億美元。若按照全球 IC 設計規模 1279 億美元來算,2020 年 CR5 占比 57.3%左右,CR10 市占率達到 67.22%,集中度較高。28圖圖 2-72020 年全球集成電路設計市場格局占比年全球集成電路設計市場格局占比三、集成電路制造三、集成電路制造晶圓制造領域,按照廠商類型可分為 IDM 和 Foundry 模式,IDM 屬于重資產模式,為 IC 設計IC 制造IC 封測一體化垂直整合,主要企業為三星等,Foundry 模式廠商相較 IDM 僅具備 IC 制造和封測能力,剝離了設計業務。
76、就作用而言,晶圓專業代工廠商降低了 IC 產業的進入門檻,激發了上游 IC 設計廠商的爆發,以及產品設計和應用的創新,繼而加速了 IC 產品的開發應用周期,拓展了下游 IC 產品應用。全球晶圓代工市場集中度高,排名前十的晶圓代工廠共占據全球晶圓代工市場 93.4%的市場份額。中國成為這一領域的絕對霸主,全球前十大代工企業中,有 7 家企穩進入前十,中國大陸地區三家廠商榜上有名,分別為中芯國際、華虹半導體、晶合集成,市場份額分別為 4.9%、1.5%、0.8%。中國臺灣有四家,臺積電是這一領域龍頭,2021 年占據全球市場 51.6%的市場份額8。臺積電作為全球最大晶圓代工廠,占據全球 8 成以
77、上先進制程市場份額,特色工藝由于同等節點開發時間較早,技術領先疊加工藝庫全,配合開發周期短,工藝穩定性相對更高,2021 年占據全球 50%以上市場份額,三星雖然同樣具備生產尖端制程的能力,且整體芯片產量超過臺積電,但受限于技術成熟度和良率等整體先進制程產量較少,占據全球第二市場份額。國內龍頭中芯國際技術水平僅達到 14nm 制程,技術仍有較大追趕空間。8 華經情報網 https:/ 2-3 2021 年全球前十大晶圓代工廠應收及市場份額占比年全球前十大晶圓代工廠應收及市場份額占比晶圓制造主要有兩種主要的模式,一種是全面覆蓋各個環節、可以獨立完成從芯片設計、生產和銷售各個環節的 IDM 模式。
78、一種是僅負責晶圓制造環節,不涉及設計和封測的 Foundry 模式:目前采用 IDM 模式典型玩家有 Intel、三星、華潤微、士蘭微等。全球主要的 Foundry 工廠有臺積電、Global Foundry、聯華電子和中芯國際等。另外還存在只負責芯片設計的 Fabless 模式,該模式的主要企業有海思、聯發科(MTK)、博通(Broadcom)、兆易創新等,這些生產模式各有優劣。四、集成電路封測四、集成電路封測封測企業率先躋身全球集成電路產業鏈分工,充分享受全球半導體行業增長帶來的行業紅利。全球集成電路企業主要分為兩類,一種是涵蓋集成電路設計、制造以及封裝測試為一體的垂直整合型公司(IDM
79、公司),例如三星、英特爾、海力士等獨立專業化的公司。另外一種則是將 IDM 公司進行拆分形成獨立的公司,可以分為 IC 設計公司、晶圓代工廠及封裝測試廠,全球知名封裝測試廠包括安靠、日月光、長電科技、通富微電等。表表 2-42021 年全球封測行業前年全球封測行業前 10 企業營收及占比情況企業營收及占比情況302.2.5 產業政策產業政策一、美國一、美國美國是集成電路產業的發源地,客觀把控著技術產業的發展方向和全球資源經濟地理配置的方式。美國集成電路產業政策法制化體現在根據集成電路產業的不同發展階段進行不同的立法。(一(一)半導體產業初始階段半導體產業初始階段政策法制化側重于培育市場政策法制
80、化側重于培育市場。美國開國財政部長漢密爾頓在 1791 年的關于制造業的報告中就提出了“嬰兒工業”的論點,這也是美國的產業政策集中發力戰略工業力量的緣起。美國在集成電路產業萌芽階段的政策立法著力點主要有:(1)突出基礎研究與應用開發(R&D)優先。二戰結束后,美國總統科技顧問范內瓦爾布什發表了科學:無盡的前沿的科技政策報告,推動了美國國會建立國家科學基金會,加大對基礎研究的投入。政策法制化方面,美國通過國內稅收法確立了研發費用加計扣除制度,極大激發了企業創新動能。(2)突出國防需求為代表的政府采購優先。盡管美國沒有專門的政府采購法,但與政府采購相關的法律約有 500 部,為了便于執行和操作,聯
81、邦政府將散見于眾多法律之中的有關政府采購的規定加以綜合和細化,形成了聯邦采購條例(Federal Acquisition Regula tion),這有效提高了政策執行的31便捷性與針對性9。在美國半導體產業未來發展方向存在重大不確定性的時期,國防采購為代表的政府支持,促進了個人和企業探索技術選擇的多樣性,提高了創新成功率。(二(二)半導體產業發展成熟階段半導體產業發展成熟階段政策法制化政策法制化。側重于資源全球配置與鼓勵保護競爭產業發展進入成熟階段后,產業政策由財政扶持向市場秩序維護轉型,立法重點由產業政策扶持轉向基礎研究成果保護和轉化。(1)突出知識產權保護。1984 年美國國會通過了半導
82、體芯片保護法,在全球率先對集成電路布圖設計進行保護,彌補了專利法與版權法在保護集成電路產品方面的不足,并確立了反向工程、發行權一次用盡和無辜侵權制度,有力促進了集成電路設計產業的發展,也對集成電路產業由 IDM 模式裂變出代工模式,將知識產權的創新與生產過程的創新分開,奠定了半導體無廠化生產的法律基礎。這一制度后續被世界上諸多國家所采納,產生了世界知識產權組織集成電路知識產權條約,并成為后續的 TRIPS 協議關于集成電路布圖保護的核心內容。(2)突出科技成果產業化。1980 年的美國國會通過的拜杜法案使得國家科研基金資助下取得的科技成果、專利發明,通過立法將歸屬權從國有變為高?;蚩蒲袡C構所有
83、,極大地帶動了技術發明人將成果轉化的熱情,半導體領域也成為了重要的受益者。(三)半導體產業全球競爭階段(三)半導體產業全球競爭階段半導體政策法制化側重于貿易沖突與半導體政策法制化側重于貿易沖突與技術轉移管控。技術轉移管控。(1)日美半導體貿易戰。日本利用美國半導體制造產業環節轉移的時機,采取了政府集中指導、購買協議、廉價融資的產業政策,在半導體特別是在 DRAM 市場,取代了美國領先世界。美國政府應美國半導體工業協會(SIA)要求,根據1974 年貿易法第 301 條指責日本的非關稅壁壘和補貼,對日本的半導體行業啟動了 301 條款反傾銷調查。1986 年美國和日本簽署了半導體貿易協定,并對運
84、往美國和第三市場的半導體實行出口限制。疊加 1985 年 廣場協議所導致的日元大幅升值,在美國反傾銷法的打壓下,日本半導體企業逐漸退出了 DRAM 市場。(2)美中貿易摩擦。2018 年開始的美中貿易戰,半導體產業是核心。2018 年 8 月,美國國會通過了外國投資風險審查現代化法案(FIRRMA),更新了美國外國投資委員會(CFIUS)的職權范圍。CFIUS 審查由僅限于外國實體或個人獲得美國企業“控制權”的交易,擴展到某些非控制性投9 中國政府采購網.美國政府采購制度EB/OL.2014-07-242022-03-07.http:/ 500 億美元,美國創新與競爭法中涵蓋對半導體產業 52
85、0億美元的指定撥款。2022 年 2 月,美國又通過了2022 年美國競爭法案,旨在提高美國競爭力,重點發展半導體等高科技制造業。2020 年 6 月,美國集成電路行業的產能現狀與戰略危機促使美國參議院提出為美國制造芯片創造有利倡議,后歷經多輪修改和博弈,2022 年 8 月 9日,美國總統拜登正式簽署2022 芯片與科學法9,標志著該法案正式成為法律。2022 芯片與科學法總額 2800 億美元,分 5 年執行。其中涉及到支持芯片發展的資金額度在 527 億美元,旨在鼓勵企業在美國研發和制造芯片,并為這些企業提供 25%的投資稅抵免,價值 240 億美元。因此未來 5 年內美國在芯片領域投入
86、的政府資金接近 800 億美元。二、日本二、日本(一(一)出臺一系列產業振興政策出臺一系列產業振興政策。通過了產業競爭力強化法、產業活力再生特別措施法,并頒布了日本振興戰略,共同尋求“振興日本經濟,提高在日本經營的企業的工業競爭力”。特別是在 2020 年 6 月,日本將沿用了25 年之久的科技基本法修訂為科技創新基本法,優化了實現“社會 5.0”的戰略目標的相關措施,提出了日本成為“專門用于人工智能應用”的半導體領先制造商的目標。(二)保持供應鏈安全。(二)保持供應鏈安全。發布了半導體和數字產業戰略。2021 年 3 月日本經濟產業?。∕ETI)成立了半導體和數字產業戰略審查會議,研究有關半
87、導體、數字基礎設施和數字產業的未來政策方向,并于 6 月發布了半導體與數字產業戰略。該戰略著眼于日本在美中戰略博弈中保持戰略上的重要性與獨立性,確保國家所需的半導體生產和供應能力10。三、歐盟三、歐盟(一)(一)2013 年年 5 月歐盟委員會發布歐洲電子戰略。月歐盟委員會發布歐洲電子戰略。明確微型和納米電子元件和系統戰略,旨在到 2020 年促進 1000 億歐元的產業投資,使歐盟的微芯片生產價值翻番。計劃的實施主體包含企業、歐盟委員會、成員國和大學及投資10 半導體芯聞 https:/ 年在歐洲層面推出了兩個新工具:歐洲領導地位的電子元件和系統(ECSEL)聯合承諾,和歐洲共同利益的重要項
88、目工具。(二)(二)2018 年年底,歐盟委員會批準了年年底,歐盟委員會批準了“歐洲共同利益重要項目(歐洲共同利益重要項目(IPCEI)關于微電子的項目關于微電子的項目”。力圖促進法國、德國、意大利和英國四個歐洲國家在微電子方面的跨國合作項目。從政策上重點解決的保證歐洲數字戰略基礎設施的半導體需求,鼓勵志同道合國家供應商合作,避免“數字主權”概念的濫用。(三(三)2022 年的年的“歐洲芯片法案歐洲芯片法案”(European ChipsAct 2022)。2020 年 12月,22 個成員國簽署了關于歐洲處理器和半導體技術倡議的宣言,在此基礎上歐盟委員會 2021 年 3 月發布的數字指南針
89、計劃,提出“歐盟的尖端和可持續半導體的產量至少占世界產量的 20%”。為保持戰略的延續性,歐盟委員會借鑒了美國的CHIPS法案和FABS法案又提出了 歐洲芯片法案(Euro ChipsAct)11。四、韓國四、韓國韓國 2021 年出臺K 半導體戰略,宣布未來十年,將攜手三星電子、SK海力士等 153 家韓國企業,投資 510 億韓元(約 2.9 萬億元),目標是將韓國建設成全球最大的半導體生產基地,引領全球的半導體供應鏈。韓國于 2019 年將 AI 系統半導體指定為創新增長領域,2022 年最新出臺了AI 半導體產業發展支持政策,計劃投入 1 萬億韓元(約 7.7 億美元)支持 AI 半導
90、體研發。其中將分別在技術研發、企業扶持、人才培養方面投入 9362 億韓元、946 億韓元和 368 億韓元。2.3 中國產業發展現狀中國產業發展現狀2.3.1 市場情況市場情況中國集成電路產業起步較晚,2018 年以來美國商務部將多家中國知名科技企業及實體列入“實體清單”,對中興、華為等企業進行貿易制裁后,中國更加重視集成電路產業發展,政府出臺多項政策促進國產集成電路發展,國產集成電路進入高速發展階段。11 宋兵.關于中國半導體產業政策法制化的思考J.肇慶學院學報.2022,43(04):90-9534圖圖 2-8 1989-2021 年我國集成電路產量(單位:億塊)年我國集成電路產量(單位
91、:億塊)一、我國集成電路銷售規模不斷擴大一、我國集成電路銷售規模不斷擴大2000 年,以國務院 18 號文件頒布為標志,中國集成電路產業進入了真正的起步階段。特別是在 2008 年以后,國家加強了對集成電路產業的關注,頒布各項政策扶持集成電路產業發展以填補巨大產業需求。雖起步較晚,但經過多年快速發展,目前我國集成電路產業已經取得了長足的發展和進步。中國集成電路市場規??焖贁U大,2007 年市場規模超過日本,2008 年超過美國,至今一直保持至今一直保持著全球最大的集成電路市場地位。著全球最大的集成電路市場地位。未來,中國迎來了 IC 產業發展的新時機。2021 年是中國“十四五”開局之年,在國
92、內宏觀經濟運行良好的驅動下,國內集成電路產業繼續保持快速、平穩增長態勢,當年中國集成電路銷售額首次突破萬億元,達到 10458.3 億元,同比增長 18.2%12。近 5 年國內集成電路的復合增長率為比全球增速近乎快一倍。其中,設計業銷售額為 4519 億元,同比增長19.6%;制造業銷售額為 3176.3 億元,同比增長 24.1%;封裝測試業銷售額 2763億元,同比增長 10.1%。12 中國半導體行業協會 https:/ 2-9 中國集成電路產業銷售額及增長率中國集成電路產業銷售額及增長率其中:集成電路設計集成電路設計:隨著我國集成電路產業的發展,IC 設計、芯片制造和封裝測試三個子行
93、業的格局正在不斷變化,IC 設計業占比由 2015 年的 36.71%增長至2021 年的 43.2%,發展速度總體高于行業平均水平,已成為集成電路各細分行業中占比最高的子行業。集成電路制造:集成電路制造:集成電路制造行業基本以中國臺灣的臺積電等企業所壟斷,但近年來隨著國外對我國集成電路制造光刻機等產品的封鎖,我國大陸本土的集成電路企業開始發力,市場規模也在不斷提高。集成電路封裝測試集成電路封裝測試:基于我國在成本以及貼近消費市場等方面的優勢,近年來全球半導體廠商紛紛將封測廠轉移到中國。我國封測產業向高端化發展,通過內生發展+并購,實現技術上完成國產替代,是產業中最具競爭力環節。根據中國半導體
94、行業協會統計13,2021 年中國集成電路產業銷售額為10458.3 億元,同比增長 18.2%。其中,設計業銷售額為 4519 億元,占比為 43.21%;制造業銷售額為 3176.3 億元,占比為 30.37%;封裝測試業銷售額 2763 億元,占比為 26.42%,可以看出,中國集成電路設計市場發展較為領先。13飛鯨投研 https:/ 年中國集成電路產品進出口都保持較高增速。根據海關統計,2021 年中國進口集成電路 6354.8 億塊,同比增長 16.9%;進口金額 4325.5 億美元,同比增長 23.6%。2021 年中國集成電路出口 3107 億塊,同比增長 19.6%,出口金
95、額 1537.9 億美元,同比增長 32.0%。圖圖 2-10 中國集成電路產品進口情況中國集成電路產品進口情況圖圖 2-11 中國集成電路產品出口情況中國集成電路產品出口情況三、我國集成電路產業重點布局于四大集群三、我國集成電路產業重點布局于四大集群以上海、江蘇、浙江為代表的長三角地區,以北京、天津為代表的京津冀地37區,以廣東、福建為代表的東南沿海地區,以重慶、湖北、河南為代表的中西部地區14。圖圖 2-12 我國集成電路產業主要集聚區分布我國集成電路產業主要集聚區分布長江三角洲地區是國內最主要的集成電路開發和生產基地,在國內集成電路產業中占有重要地位。長三角集成電路產業主要分布在上海、無
96、錫、蘇州、杭州等城市群。長江三角洲地區已初步形成了包括研究開發、設計、芯片制造、封裝測試及支撐業在內的較為完整的集成電路產業鏈15。長三角地區集成電路產量占全國的比例超一半,其中 2020 年為 52%。據國家統計局數據顯示,2020 年,長三角地區“一市三省”集成電路產量共計為 1359.01 億塊。其中,江蘇省和上海市集成電路產量分別為 836.50 億塊和 288.67 億塊,浙江省和安徽省為 174.10 億塊和 59.74 億塊。以北京、天津為代表的京津冀區域,側重芯片設計和制造環節。北京作為全國科技創新中心,更是有著得天獨厚的產業環境與人才資源,結合自身產業布局,北京制訂了“北設計
97、,南制造”的整體規劃,助力構建首都“高精尖”經濟結構。天津集成電路產業逐步形成了 IC 設計、芯片制造、封裝測試三業并舉,匯聚了展訊、國芯、恩智浦等多家企業。中國近 60%的芯片市場在珠三角。珠三角地區側重芯片設計環節,以深圳、14 東灘智庫 https:/ 前瞻產業研究院 https:/ 6 萬億以上的工業產值,集成電路產業作為所有電子產品的“工業糧食”,發展潛力巨大。中西部地區以安徽、湖北、四川、重慶、陜西、甘肅等為核心,發展勢頭也十分迅猛。目前,已經匯聚了三星、紫光、華天、格羅方德、英特爾、德州儀器、展訊等國內外知名集成電路領軍企業,構建了集 IC 設計、晶圓制造、封裝測試材料設備于一體
98、較為完整的產業鏈。四、重點城市分布四、重點城市分布(一)上海上海已經成為產業鏈完備的集成電路制造基地。作為國內工業基礎最好的地區,上海集成電路產業已基本形成了開發設計、芯片制造、封裝測試以及支撐業和服務業在內的完整產業鏈,并逐漸形成了互動的態勢。目前,上海市集成電路設計業發展迅速,企業數量已近百家,芯片制造業更是在國內處于核心地位,國內主要的芯片制造企業均落于此。此外,上海市的集成電路支撐配套企業已超過40 家。(二)北京2020 年北京集成電路產業銷售規模約 1000 億,約為上海的一半,在集成電路產業布局上形成了“海淀設計、亦莊制造、順義化合物”的發展格局。目前,清華大學、北京大學相繼成立
99、了集成電路學院,對北京集成電路產業人才的培養,技術的研發創新起到關鍵的支撐作用16。(三)深圳2020 年深圳集成電路產業銷售規模達到 1727 億元,僅次于上海。深圳是我國集成電路產品的集散中心、應用中心和設計中心,集成電路設計業產值已連續9 年位居全國各大城市首位,且在集成電路終端應用領域一直處于全國領先地位,2020 年設計業銷售規模達 1300 億元。截至 2020 年,深圳市共有 327 家集成電路企業,其中,設計企業 229 家,占比 70.03%,制造企業 3 家,占比 0.92%,其他為封測企業、半導體設備類企業和半導體材料類企業,擁有海思半導體、中16 深圳市先導科技產業促進
100、中心,我國集成電路產業發展概況一覽39興微電子、匯頂科技、比亞迪微電子等知名企業。(四)廣州近年來,廣州開始在芯片制造領域發力,來自廣州的粵芯半導體在 2017 年底成立,是廣州目前唯一一條可生產 12 英寸芯片的生產線,填補了廣州芯片制造的空白。得益于粵芯的落地,廣州已吸引了昂寶電子、廣芯微電子、廣東晟矽、廣州聯蕓、廣東省粵港澳大灣區集成電路系統與應用研究院等 40 余家集成電路設計企業和研究院項目的聚集。此外,中山大學、華南理工大學、廣東工業大學均設有集成電路相關專業,為廣州集成電路產業人才培養和輸送奠定了良好的基礎。(五)武漢武漢是中國重要電子信息產業基地,入列國家四大集成電路基地城市之
101、一,2019 年武漢集成電路產業集群入選首批國家戰略性新興產業集群名單。目前,武漢集成電路企業超 100 家,產值規模約 200 億元。在集成電路產業,武漢已形成存儲、光電、紅外檢測、北斗導航定位等四大特色優勢。此外,武漢集成電路高端人才儲備能力增強。華中科技大學正在加快建設武漢國際微電子學院,并擁有 7 個微電子相關碩士點、5 個博士點和 2 個博士后工作站。湖北工業大學成立湖北高校首家芯片產業學院,與武漢新芯、武漢光華芯、武漢敏芯等企業達成校企協同育人多項合作協議。(六)蘇州蘇州目前已經成為產業全面發展的集成電路封裝基地。作為國內對外開放最早的地區之一,蘇州吸引了一大批國際半導體企業投資落
102、戶,并發展成為目前國內最大的半導體封裝測試基地。目前蘇州已經形成了以封裝測試為重心,集成電路設計與芯片制造同步發展的產業格局。(七)杭州杭州目前已發展成為具備優越自然人文環境的集成電路設計基地。依托自身優越的自然人文環境,杭州一直將集成電路設計業作為本市集成電路產業發展的重中之重。目前,杭州已經培育出仕蘭微電子、杭州國芯、威睿電通等一批優秀的集成電路設計企業。此外,在芯片制造、半導體材料等領域,杭州也具備一定的發展基礎。40(八)無錫無錫是目前國內以制造業為重心的集成電路產業基地。無錫微電子產業起步于 20 世紀 70 年代,是當時國家南北兩大微電子基地的南方基地。國家“908”工程的建設,進
103、一步帶動了無錫集成電路產業的迅速發展。目前無錫已經形成了從集成電路設計、軟件開發、電路掩膜、芯片加工、封裝測試的完整產業。(九)成都作為西部集成電路產業發展聚集地,成都高新區已建成西南地區首個國家“芯火”雙創基地。2020 年成都高新區集成電路產業規模達 1190 億元,占比超過成都 90%,其中集成電路設計規模達 65.6 億元。2020 年高新區 IC 設計業共有140 余家企業,主要涵蓋傳感器、功率器件、光電器件、模擬、通信、存儲、微處理、配套等八大技術領域。(十)合肥目前,合肥集成電路產業聚集企業約 300 家,數量在全國位居前列,擁有長鑫存儲、晶合集成、通富微電等行業領軍企業,從業人
104、員超 2 萬人。合肥已先后獲批全國首個“海峽兩岸集成電路產業合作試驗區”和國家首批國家戰略性新興產業集群。2.3.2 產業鏈產業鏈2.3.2.1 襯底材料襯底材料據統計,2020 年,我國第三代半導體整體產值超過 7100 億,電力電子及微波射頻持續增長。其中,半導體照明整體產值預計 7013 億元,受新冠疫情影響較 2019 年下降 7.1%;SiC、GaN 電力電子產值規模達 44.7 億元,同比增長 54%;GaN 微波射頻產值達到 60.8 億元,同比增長 80.3%。2020 年我國露笑科技、三安光電、山東天岳、瀚天天成等外襯片龍頭企業,在全球市場占比超過 15%,滬硅產業、金瑞泓在
105、 300mm 大尺寸硅晶圓片產業化上取得突破。一、一、SiC 襯底襯底國內 SiC 商業化襯底以 4 英寸為主,逐步向 6 英寸過渡,微管密度小于 1個/cm2,實現 95%的襯底可用面積,位錯約在 1103/cm2,較上年有所進步。研發水平上,實現了高質量 6 英寸 SiC 襯底材料的制備,微管密度為 0.5 個/cm2,41螺位錯密度為 1200 個/cm2。但也要認識到,國內 SiC 襯底單晶質量與國外差距明顯,存在單晶性能一致性差、成品率低、成本高等問題,國產高性能襯底自給率仍然較低,占全球的市場份額不到 5%。襯底尺寸成為影響器件成本的重要因素,其技術進展將直接影響器件商業化進程。在
106、降低成本和市場需求等多重因素影響下,SiC 襯底尺寸將持續擴大,“十四五”時期我國將推進 6 英寸襯底規?;慨a,突破 8 英寸襯底關鍵技術,降低成本,提高自給率。國內能批量生產 SiC 單晶襯底的公司包括天科合達、山東天岳、爍科晶體、同光晶體、中科鋼研、南砂晶圓、福建北電新材料、世紀金光、中電化合物、江蘇超芯星等公司。一、一、GaN 襯底襯底國內商業化的 GaN 襯底尺寸以 2 英寸為主,4 英寸實現小批量出貨,預計2025 年前完成 6 英寸襯底的批量生產并進入市場。主要企業包括蘇州納維和東莞中鎵等公司,蘇州納維 2 英寸 GaN 單晶襯底厚度 30015m,位錯密度104cm-2-510
107、6cm-2,電阻率 0.01-108cm,綜合指標達到國際先進水平。2.3.2.2 集成電路設計集成電路設計長期以來集成電路設計是國內集成電路產業中最具發展活力的領域。2020年我國集成電路設計業規模得到快速增加,銷售額為 3819.4 億元,同比增長23.8%,是全球半導體產業增長率的近 6 倍,在全球集成電路產品銷售收入中的占比為 13%。2020 年我國集成電路設計企業在工藝和產品上取得突破,紫光展銳、華大半導體、中興微電子等龍頭企業,引領我國集成電路設計行業發展。2020 年我國集成電路設計“卡脖子”的 IP 和 EDA 領域得到快速發展。在 IP領域設計模塊兒更加豐富,RISC-V
108、生態快速發展為我國集成電路產業提供“彎道超車”新思路,國內 IP 龍頭企業芯原股份實現了 GPU、NPU、VPU、DSP 和 ISP5 大數字處理器 IP 布局;阿里平頭哥擴大 RISC-V 生態鏈,推動 RISC-V 芯片在工業控制、智能家居、消費電子等領域應用,賽昉科技發布三款基于 RISC-V 的高性能處理器。在 EDA 領域形成了一系列單點兒應用工具,華大九天、芯禾等EDA 領軍企業快速成長,能夠為集成電路設計企業提供模擬/數?;旌?IC 設計全流程解決方案、數字 SoC IC 設計與優化解決方案、晶圓制造專用 EDA 工具和平42板顯示設計(FPD)全流程解決方案。但在市場規模上依然
109、處于弱勢,與歐美等國差距依然巨大,2020 年 Synopsys、Cadence 和 Mentor 三大巨頭占據著 EDA 領域 95%的市場份額;ARM、Synopsys 和 Cadence 依舊穩居 IP 領域全球前三位。2.3.2.3 集成電路制造集成電路制造晶圓制造是集成電路產業的核心環節之一。受市場需求影響我國積極新建晶圓廠,晶圓制造銷售額快速增長,2020 年晶圓制造銷售額為 2623.5 億元,同比增長 23.8%。2020 年我國晶圓制造工藝取得突破,在制造工藝上已進入 40-28nm的技術節點,部分技術先進企業已進入 16/14nm 技術節點,研發突破 7nm 工藝。2.3.
110、2.4 集成電路封試集成電路封試封裝測試是集成電路應用之前的最后環節。隨著我國新基建和產業數字化的發展對為集成電路封測廠帶來了直接的市場需求,許多封測廠都啟動了擴產計劃,華天南京一期封測項目投產,長電科技和通富微電定增募資擴建產能。2020 年我國集成電路封裝測試市場規模達到 2494 億,同比增長 6.1%。2020 年我國封裝測試行業在全球影響力進一步增強,長電科技、天水華天、通富微電在封測行業的市場份額不斷擴大,入選全球封測行業前十名。在先進技術覆蓋度上長電科技、華天科技等與全球龍頭日月光旗鼓相當,具有深厚先進封裝的技術積累,技術成熟度已達到國際領先水平,能夠基本實現替代能力,產品和技術
111、涵蓋了主流集成電路系統應用,包括網絡通訊、移動終端、高性能計算、車載電子、大數據存儲、人工智能與物聯網、工業智造等領域。2.3.3 企業鏈企業鏈根據中國企業數據庫企查貓,目前中國集成電路行業企業主要分布在廣東、福建和江蘇等地。截至 2022 年 7 月 26 日,廣東共有集成電路企業 10696 家,全國領先;福建共有集成電路企業 3453 家;江蘇共有集成電路企業 2454 家17。中國大陸城市集成電路產業競爭力 10 強分別為:上海、北京、無錫、深圳、武漢、合肥、成都、西安、南京、蘇州。各地區的代表企業如表 2-5 所示。表表 2-5 國內重點城市集成電路產業代表企業國內重點城市集成電路產
112、業代表企業城市城市代表企業代表企業17 前瞻經濟學人 https:/ 基站、PD 快充等應用領域,市場迅猛增長,行業競爭日趨激烈。為了迎合市場需求,爭奪未來幾年的關鍵競爭位置,國內主流企業在產業、產品和市場等多方面加強布局。其中尤以產能擴充為主要特征,天科合達、同光晶體、納維科技、泰科天潤、中電科 55 所、三安光電、世紀金光、基本半導體、英諾賽科等紛紛擴產,預示著國內第三代半導44體產業開始進入擴張期。與此同時,傳統半導體企業依托資金、技術、渠道以及商業模式的優勢,積極布局第三代半導體,謀求更多的利潤增長點,代表企業有華潤微、聞泰科技、斯達半導體、比亞迪、賽微電子、露笑科技、新潔能等。據 C
113、ASAResearch 不完全統計,2020 年有 17 家半導體企業陸續登陸科創板,其中有 5 家企業計劃布局第三代半導體,分別為芯朋微、中車時代電氣、芯愿景、銀河微電、新潔能。但從整體來看,前幾家的市場占比仍然較小,而領先企業的 SiC、GaN 產品的單獨銷售規模也未超過 10 億元,并未形成具有絕對優勢的龍頭企業。隨著越來越多的資本和競爭者進入該領域,預計未來幾年,行業內的兼并、重組事件將增多,產業鏈的聚集與融合將成為常態。為此,全行業要進一步加強協作,統籌推進補齊短板和鍛造長板,針對產業薄弱環節,實施好關鍵核心技術攻關工程,盡快解決一批“卡脖子”問題,強化我國第三代半導體產業鏈自主可控
114、能力。二、集成電路設計二、集成電路設計隨著我國集成電路行業的高速發展,收獲了眾多資本的青睞,越來越多的企業進軍該行業。2011-2021 年我國集成電路設計行業企業數量增長迅猛,從 534家快速上升至 2810 家18。值得注意的是,雖然整體企業熱度持續上升,但尖端技術仍未突破背景下,市場競爭加劇或將帶動國產化突圍可能性增加。圖圖 2-13 2011-2021 年中國集成電路設計行業企業數量變動年中國集成電路設計行業企業數量變動IC Insights 和臺灣產業科技國際策略發展所發布相關數據,公布了 2019 年中國 10 大 IC 設計企業排行,依次分別為海思海思、紫光集團紫光集團、豪威科技
115、豪威科技、比特大陸比特大陸、18 華經產業研究院 https:/ Smart Chip)、ISSI、兆易創兆易創新及大唐半導體新及大唐半導體。三、集成電路制造三、集成電路制造圖圖 2-14 2020 年中國晶圓代工競爭市場占比情況年中國晶圓代工競爭市場占比情況數據顯示,我國晶圓代工市場中,占比最大的是臺積電,市場份額達 56%。其次為中芯國際,市場份額達 18%。華虹集團、聯電、格羅方德市場份額分別占比 8%、7%、5%19。四、集成電路封測四、集成電路封測表表 2-6 2021 年全球集成電路封測前十企業年全球集成電路封測前十企業在集成電路設計和制造環節,我國和世界頂尖水平差距較大,特別是在
116、制造19中商情報網https:/ A 股中有多家上市公司處于半導體封測領域,包括長電科技、華天科技、通富微電、晶方科技、環旭電子等典型公司,其中晶方科技、環旭電子在部分封裝領域優勢明顯。國內封測前三廠商不斷擴大規模,相繼進行并購,長電科技并購星科金朋、華天科技并購 Unisem、通富微電并購 AMD 封測廠。2.3.4 產業政策產業政策我國高度重視集成電路產業發展,自 2014 年以來,我國依據集成電路行業情況一方面出臺政策對集成電路從業公司進行稅收減免,另一方面制定技術戰略發展綱要指導集成電路行業技術進步,多方面政策共同推動集成電路行業進步。相關政策如表 2-7 所示。表表 2-7 中國集成
117、電路產業相關政策中國集成電路產業相關政策相關政策相關政策頒布時間頒布時間頒發部門頒發部門主要內容主要內容國家集成電路產業發展推進綱要2014.6國務院明確提出到 2020 年,IC 產業與國際先進水平的差距逐步縮小,封裝測試技術達到國際領先水平,關鍵裝備和材料進入國際采購體系,基本建成技術先進、安全可靠的集成電路產業體系,實現跨越式發展。中國制造 20252015.5國務院戰略的實施帶動集成電路產業的跨越發展,以集成電路產業核心能力的提升推動“中國制造 2025”戰略目標的實現。國民經濟和社會發展第十三個五年規劃綱要2016.3國務院大力推進先進半導體等新興前沿領域創新和產業化,形成一批新增長
118、點。推廣半導體照明等成熟適用技術。國家信息化發展戰略綱要2016.7中共中央辦公廳、國務院辦公廳制定國家信息領域核心技術設備發展戰略綱要,以體系化思維彌補單點弱勢,打造國際先進、安全可控的核心技術體系,帶動集成電路、基礎軟件、核心元器件等薄弱環節實現根本性突破。戰略性新興產業重點產品和服務指導目錄(2016 版)2017.1國家發改委根據戰略性新興產業發展新變化,對戰略性新興產業重點產品和服務指導目錄(以下簡稱目錄)2013 版作了修訂完善,依據規劃明確的 5 大47領域 8 個產業,包括半導體材料和集成電路等。關于集成電路設計和軟件產業企業所得稅政策的公告2019.5財政部、稅務總局依法成立
119、且符合條件的集成電路設計企業和軟件企業,在 2018 年 12 月 31日前自獲利年度起計算優惠期,第一年至第二年免征企業所得稅,第三年至第五年按照 25%的法定稅率減半征收企業所得稅,并享受至期滿為止。新時期促進集成電路產業和軟件產業高質量發展的若干政策2020.8國務院凡在中國境內設立的集成電路企業和軟件企業,不分所有制性質,均可按規定享受相關政策。鼓勵和倡導集成電路產業和軟件產業全球合作,積極為各類市場主體在華投資興業營造市場化、法治化、國際化的營商環境。關于支持集成電路產業和軟件產業發展進口稅收政策的通知2021.3財政部、海關總署、稅務局通知明確了集成電路線寬小于 65 納米的邏輯電
120、路、存儲器生產企業以及集成電路線寬小于 0.5 微米的化合物集成電路生產企業,以及線寬小于 0.25 微米的特色工藝集成電路生產企業,進口國內不能生產或者性能不能滿足需求的自用生產性原料、消耗品的情況屬于免征關稅的情況“十四五”數字經濟發展規劃2022.1國務院增強關鍵技術創新能力。瞄準傳感器、網絡通信、集成電路等戰略性前瞻性領域,提高數字技術基礎研發能力;實施產業鏈強鏈補鏈行動,提升產業鏈關鍵環節競爭力,完善 5G、集成電路等重點產業供應鏈體系。中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和 2035 年遠景目標綱要2022.3將推動“碳化硅、氮化鎵等寬禁帶半導體發展”寫入了“科技前沿領
121、域攻關”部分第三代半導體材料是隨著快充技術、新能源汽車發展起來的,我國的第三代半導體興起時間也較短。2013 年,我國科技部的 863 計劃首次將第三代半導體產業列為國家戰略發展產業;到 2016 年,我國第三代半導體行業則迎來了發展元年,此后,我國第三代半導體產能產量日益增長,行業進入了快速發展期;2020年 9 月,第三代半導體被寫入“十四五”規劃,行業再次迎來發展機遇。48表表 2-8 中國第三代半導體行業發展歷程中國第三代半導體行業發展歷程時間代表事件2013 年科技部 863 計劃將第三代半導體產業列為戰略發展產業2016 年第三代半導體產業元年,國務院國家新產業發展領導小組將其列為
122、重點發展方向2017 年工信部國家發改委公布的信息產業發展指南:將第三代半導體材料列為積體電路產業發展重點2018 年深圳市政府大力變持的第三代半導體研究院正式啟動:北京第三代半導體材料創新2019 年國家級戰略長江三角洲區域一體化發展規劃綱要明確要求長江三角洲區域加快培商布局第三代半導體產業2020 年第三代半導體產業寫入“十四五規劃2.4 廣東省產業發展現狀廣東省產業發展現狀2.4.1 產業基礎產業基礎一、廣東省芯片設計領域優勢明顯,制造和封測仍是短板一、廣東省芯片設計領域優勢明顯,制造和封測仍是短板廣東省是我國集成電路產業中除上海、北京之外的“第三極”。廣東珠三角地區作為全國芯片產業最大
123、的消費應用市場,對芯片有著強烈的市場需求。2021年,廣東集成電路產業實現銷售額 1404 億元,占全國比例為 12.5%。其中芯片設計領域優勢明顯,不管是芯片設計能力還是芯片設計企業的數量,廣東省都能在全國“拔得頭籌”。華為海思、中興微電子、比亞迪微電子、匯頂科技、國民技術、國微電子等知名芯片設計公司都坐落于廣東。然而,相比廣東芯片的應用和需求,廣東省集成電路產業規模偏小,特別是制造和封測仍是明顯短板。近年廣東向封裝和制造環節進軍,發展迅猛,這得益于廣東的應用市場優勢和各級政府的高度重視,雖然目前廣東的芯片產業綜合實49力與另外兩極尚有一定差距,但廣東近年在人才引進、設施設備、產業政策上不斷
124、發力,已經有了巨大進步。二、廣東省多方舉措助力打造全國集成電路產業二、廣東省多方舉措助力打造全國集成電路產業“第三極第三極”廣東省已初步建立了集成電路產業生態,芯片設計、晶圓制造、封裝測試、終端應用及產業投資為一體的集成電路全產業生態正在加速形成。另一方面,廣東省正不斷形成集成電路政策的高地,優化產業政策環境,推動本地集成電路企業與中山大學、華南理工大學、廣東工業大學、西安電子科技大學廣州研究院、香港科技大學等開展合作,同時推動了一批企業來粵創新創業20。2021 年 11 月,廣東省半導體及集成電路產業投資基金風險子基金、設計子基金、生態子基金以及粵港澳大灣區科技創新產業投資基金正式成立。同
125、時,灣區半導體產業集團、廣大融智產業集團、智能傳感器產業集團正式設立。這是助力廣東打造我國集成電路產業發展第三極的重要布局,將推動粵港澳大灣區與京津冀、長三角地區優勢互補,協同發展。廣東半導體及集成電路產業投資基金首期成立風險、設計、生態三支子基金,分別注冊在廣州、珠海、深圳,共同助力粵港澳大灣區國際科創中心建設。半導體產業集團,首期注冊資本 160 億,通過整合資本、技術、人才優勢資源,構建大灣區半導體及集成電路生態圈。三、廣東省積極布局廣州和深圳,補全、做強產業鏈三、廣東省積極布局廣州和深圳,補全、做強產業鏈廣東省制造業高質量發展“十四五”規劃 提出鞏固提升集成電路等戰略性支柱產業,實施“
126、優化布局”工程。(一)芯片設計及底層工具軟件。(一)芯片設計及底層工具軟件。以廣州、深圳、珠海、江門等市為核心,建設具有全球競爭力的芯片設計和軟件開發聚集區。廣州重點發展智能傳感器、射頻濾波器、第三代半導體第三代半導體,建設綜合性集成電路產業聚集區。深圳集中突破CPU(中央處理器))/GPU(圖形處理器)/FPGA(現場可編程邏輯門陣列)等高端通用芯片設計、人工智能專用芯片設計、高端電源管理芯片設計。珠海聚焦辦公打印、電網、工業等行業安全領域提升芯片設計技術水平。江門重點推進工業數字光場芯片、硅基液晶芯片、光電耦合器芯片等研發制造。(二(二)芯片制造芯片制造。依托廣州、深圳、珠海做大做強特色工
127、藝制造,廣州以硅基特色工藝晶圓代工線為核心,布局建設 12 英寸集成電路制造生產線;深圳定20 2022 年中國國際集成電路產業峰會暨 IC Nansha 大會50位 28 納米及以下先進制造工藝和射頻、功率、傳感器、顯示驅動等高端特色工藝,推動現有生產線產能和技術水平提升。珠海重點建設第三代半導體生產線,推動 8 英寸硅基氮化鎵晶圓線及電子元器件等擴產建設。佛山依托季華實驗室推動建設 12 英寸全國產半導體裝備芯片試驗驗證生產線。(三(三)芯片封裝測試芯片封裝測試。以廣州、深圳、東莞為依托,做大做強半導體與集成電路封裝測試。廣州發展器件級、晶圓級 MEMS 封裝和系統級測試技術,鼓勵封裝測試
128、企業向產業鏈的設計環節延伸。深圳集中優勢力量,增強封測、設備和材料環節配套能力。東莞重點發展先進封測平臺及工藝。四、四、廣州市初步形成規模集聚效應,但與重點城市差距依然明顯廣州市初步形成規模集聚效應,但與重點城市差距依然明顯作為大灣區核心城市,廣州從 2018 年開始將集成電路產業列為重點發展產業,并專門出臺加快發展集成電路產業的若干措施,提出將實施芯片制造提升、芯片設計躍升、封裝測試強鏈、配套產業補鏈、創新能力突破、產業協同發展、人才引進培育七大工程。近年來,廣州市半導體與集成電路產業發展較快,建成了廣東省唯一量產的 12 英寸晶圓制造生產線(粵芯半導體),擁有芯片設計細分領域龍頭企業,封裝
129、測試和材料產業不斷發展,初步形成規模集聚效應。但由于起步晚、體量小,與國內先進城市相比還有一定差距,無法滿足廣州市在新能源智能汽車、超高清視頻顯示、高端裝備、5G、人工智能、工業互聯網等優勢產業領域對半導體及集成電路的龐大需求。2.4.2 產業政策產業政策一、廣東省政策一、廣東省政策2015 年,廣東省人民政府印發廣東省工業轉型升級攻堅戰三年行動計劃(2015-2017 年),大力實施創新驅動發展戰略,提升珠江東岸電子信息產業帶發展質量,發揮珠江東岸現有電子信息產業基礎優勢,重點引進建設一批集成電路、新型顯示等龍頭項目。推動珠江東岸用足用好集成電路產業發展基金等國家和省支持集成電路產業發展的專
130、項政策,吸引社會資本共同投入集成電路重大項目建設。進一步拓展產業鏈,打造珠江東岸集成電路千億級產業集群。2017 年,廣東省人民政府印發 廣東省戰略性新興產業發展“十三五”規劃,提出加快推進集成電路設計產業做大做強,逐步補齊集成電路產業制造、封裝環51節短板。廣東省沿海經濟帶綜合發展規劃(2017-2030 年)中進一步規劃,全力構建國際領先的沿海高端制造業,支持廣州、深圳和珠海集成電路設計產業做大做強,延伸發展大尺寸晶圓制造、高端封裝測試和高端半導體材料。2020 年,廣東省政府印發廣東省加快半導體及集成電路產業發展的若干意見,明確了廣東省未來在集成電路產業鏈各環節的發展方向及重點任務責任分
131、工,以增強廣東省產業整體競爭力,把珠三角地區建設成為具有國際影響力的半導體及集成電路產業集聚區。同年,廣東省發展改革委、廣東省科技廳、廣東省工業和信息化廳共同印發 廣東省培育半導體及集成電路戰略性新興產業集群行動計劃(2021-2025 年),提出了到 2025 年的工作目標,并將推動產業集聚發展、突破產業關鍵核心技術、打造公共服務平臺、保障產業鏈供應鏈安全穩定、構建高水平產業創新體系作為未來發展的重點任務。2021 年,廣東省人民政府印發廣東省制造業數字化轉型實施方案,將建設半導體與集成電路產業集群作為數字化轉型及賦能重點方向之一,重點加快研發新型電子元器件仿真設計、厚/薄模關鍵工藝、可靠性
132、提升控制技術,提升封裝測試加工環節數字化水平。二、主要灣區城市政策二、主要灣區城市政策作為后起之秀,廣東各地正加快腳步補鏈強鏈。多個大灣區城市相繼發布半導體與集成電路相關政策和行動方案。2020 年,珠海市出臺珠海市大力支持集成電路產業發展的意見和關于促進珠海市集成電路產業發展的若干政策措施,目標到 2025 年珠海集成電路產業集群規模達到 1000 億元,重點領域集成電路設計技術達到國際領先水平,集成電路產業鏈聯動協同力加強,深度融入粵港澳大灣區集成電路產業發展,引進和培育一批優勢骨干企業,建成多個集成電路特色園區,全面提升珠海集成電路產業空間承載能力,形成具有國際引領性的高端集成電路產業集
133、聚區。深圳是大灣區集成電路產業集群的龍頭。2022 年 6 月,深圳發布深圳市培育發展半導體與集成電路產業集群行動計劃(2022-2025 年),提出到 2025年,制造、封測等關鍵環節達到國內領先水平;產業營收突破 2500 億元,形成3 家以上營收超過 100 億元和一批營收超過 10 億元的設計企業,引進和培育 3家營收超 20 億元的制造企業。522022 年,廣州市科技創新“十四五”規劃中將半導體與集成電路作為戰略前沿與基礎研究領域,推進實施“穗芯”計劃,圍繞 EDA(電子設計自動化)工具、芯片架構、優勢芯片產品、特色工藝制程、第三代半導體、生產設備核心部件、先進封裝技術、芯片評價分
134、析技術等方向開展硬件基礎創新、關鍵核心技術攻關,明確了未來廣州市在設計、制造、封測領域的研究方向。作為國內主要家電產業基地之一,應用市場空間巨大的制造大市佛山不甘落后。2022 年 6 月,佛山發布佛山市半導體及集成電路產業集群發展行動方案(2022-2025 年),提出力爭到 2025 年,半導體及集成電路產業營業收入超過100 億元。2.5 南沙區產業發展現狀南沙區產業發展現狀2021 年,廣東省政府印發廣東省制造業高質量發展“十四五”規劃,提出要“打造半導體及集成電路全產業鏈,建成具有國際影響力的半導體及集成電路產業聚集區”。隨后廣州市半導體與集成電路產業發展行動計劃(2022-2024
135、年)頒布,廣州提出打造“一核兩極多點”的產業格局,南沙作為其中一極南沙作為其中一極,重重點打造寬禁帶半導體設計點打造寬禁帶半導體設計、制造和封裝測試全產業鏈基地制造和封裝測試全產業鏈基地。為了進一步推進南沙半導體及集成電路產業發展,打造規模領先,特色鮮明的產業集群,南沙區工業和信息化局特制訂了廣州南沙新區(自貿片區)促進半導體與集成電路產業發展扶持辦法(即“強芯九條”)對新引進的半導體及集成電路制造業產業重點項目及新設立的集成電路設計企業進行重點扶持,對產業相關人才工作、公共服務平臺建設、貸款貼息、企業質押融資等進行資金補貼。南沙區早在 2018 年就率先謀劃布局半導體與集成電路產業。南沙區通
136、過強化招商引資工作,率先搶占產業發展制高點,引進培育了芯粵能芯粵能、芯聚能芯聚能、南砂南砂晶圓晶圓等一批行業龍頭企業,集成電路產業在南沙已有一定規模,目前南沙共有半導體和集成電路企業 8 家,已初步形成覆蓋半導體和集成電路設計、制造、封裝測試、設備材料等全產業鏈環節的完整生態,寬禁帶半導體產業“芯芯”向榮。53圖圖 15 南沙區寬禁帶半導體產業鏈南沙區寬禁帶半導體產業鏈園區建設方面,沿著鳳凰大道一路向南,在萬頃沙保稅港加工制造業區塊西南部的產業園中,由北到南依次坐落著聯晶智能 LED 車燈模組研發和生產基地、芯聚能新能源汽車寬禁帶半導體研發和生產基地、南砂晶圓碳化硅單晶材料與晶片生產項目、在建
137、中的芯粵能項目碳化硅芯片制造項目和先導高端設備產業園等項目,南沙區集成電路產業蓬勃發展。54第三章第三章 集成電路產業發展方向集成電路產業發展方向本章主要通過對集成電路產業的專利申請趨勢、地域和技術分布、重點申請主體分布、產業結構調整方向、主要國家及龍頭企業布局熱點方向、合作申請熱點方向等進行專利導航分析,歸納梳理出產業專利發展態勢和產業發展方向。3.1 產業專利發展態勢產業專利發展態勢3.1.1 申請趨勢申請趨勢圖圖 3-1 全球、中國集成電路產業近全球、中國集成電路產業近 20 年專利申請趨勢年專利申請趨勢21 世紀以來,全球集成電路產業蓬勃發展,專利申請整體呈現上升趨勢,世紀以來,全球集
138、成電路產業蓬勃發展,專利申請整體呈現上升趨勢,我國集成電路產業相對全球有一定滯后,但近十年發展迅速。我國集成電路產業相對全球有一定滯后,但近十年發展迅速。截止 2022 年 12 月 16 日,全球集成電路領域共計專利申請 114159 項,其中中國專利申請共計 22993 項。圖 3-1 為全球、中國集成電路產業近 20 年專利申請趨勢,從圖可以看出,自 21 世紀以來,全球集成電路相關專利申請量整體呈現增長趨勢,我國在集成電路領域的專利申請相比全球申請趨勢有一定的滯后性,但發展迅速。2010 年開始,隨著后續國家集成電路產業發展推進綱要、中國制造 2025等一系列政策的發布,我國集成電路產
139、業進入快速發展期,專利申請量快速增長,專利申請數量從 2012 年的 876 項增長到 2021 年的 3008 項,55年申請量增長了 3 倍有余,標志著我國逐步成為全球集成電路專利申請的主導力量之一。3.1.2 地域分布地域分布圖圖 3-2 全球集成電路主要技術來源國專利申請趨勢全球集成電路主要技術來源國專利申請趨勢美國與日本在集成電路產業起步較早,中國起步雖落后于美國、日本,但美國與日本在集成電路產業起步較早,中國起步雖落后于美國、日本,但近十年發展迅速,年申請量已逐漸趕超美日,成為全球最大的技術貢獻國。近十年發展迅速,年申請量已逐漸趕超美日,成為全球最大的技術貢獻國。圖3-2所示為集成
140、電路產業技術來源國主要國家的技術發展趨勢。分析可知,中國集成電路產業于 2010 年左右才開始慢慢發展起來,起步較晚,但隨著時間的發展,中國在集成電路產業已經具備了一定的國際競爭優勢,2018 年以來,中國在該產業的年專利申請數量已經超過了美國和日本,成為近 5 年專利申請最多的國家,目前以 19030 項專利申請總量位居世界首位。美國是全球集成電路的起源地,發展歷史悠久,經過多年的發展涌現了一批如英特爾、高通、博通、德州儀器等優秀的集成電路生產企業,且這些企業普遍具有一定的實力對集成電路技術不斷研發,因此,美國作為集成電路起源地的先天優勢促進了美國集成電路行業的發展。目前美國申請的集成電路產
141、業的專利申請數量為 31285 項,排名全球第二,且仍處于高速發展階段。日本在該產業的專利申請數量為 47432 項,位居世界首位。日本集成電路產56業的可以追溯到20 世紀50 年代,從二戰后的百廢待興到80年代的 IC 第一強國,再到現在全球化下的格局重組,日本在集成電路產業經歷了從小到大、從弱到強的演變。近幾年政府也通過頒布半導體和數字產業戰略、日本振興戰略等政策來保持戰略上的重要性與獨立性,確保國家所需的半導體生產和供應能力。相比日本、美國和中國,韓國和德國專利申請數量較少,分別為 5438 項和3316 項,且近年來兩國/地區的專利申請也呈現增長趨勢。韓國和德國同樣重視集成電路產業發
142、展,其中韓國 2021 年出臺K 半導體戰略,宣布未來十年,將攜手三星電子、SK 海力士等 153 家韓國企業,投資 510 億韓元(約 2.9 萬億元),目標是將韓國建設成全球最大的半導體生產基地,引領全球的半導體供應鏈。圖圖 3-3 全球集成電路專利布局目標國分布全球集成電路專利布局目標國分布美國為全球集成電路產業專利布局的最大目標國美國為全球集成電路產業專利布局的最大目標國,中國位居第二中國位居第二,日本第日本第三。三。圖3-3示出了主要集成電路產業五大技術來源國的申請人在海外國家的專利布局情況,一定程度上能夠反映出集成電路產業的目標市場。日本作為最大的技術來源國,在美國、中國布局了較多
143、的專利,美國雖然是第二大技術來源國,但其在其他國家的布局數量不多,其大部分海外專利申請都在中國,中國主要是在美國布局了較多專利。從圖 3-3 可以看出,美國的專利申請量為 37209 件,排名全球首位,反映出57美國為全球集成電路產業的最大市場國。美國是全球集成電路的起源地,發展歷史悠久,其科技產業發達拉動了對集成電路的需求,需求拉動了集成電路的供給,從而進一步促進了美國集成電路行業的發展。中國作為全球最大的集成電路市場之一,近年來集成電路產業實現了長足的發展,銷售額不斷提升,據中國半導體行業協會數據顯示我國集成電路銷售額由 2016 年的 4336 億元增長至 2021 年的10458 億元
144、,年均復合增長率達 19.25%。目前集成電路產業創新主體在中國布局的專利申請量為 14580 件,位居全球第二。韓國、德國和日本專利局接收到該產業的專利申請量相對較少,均只有 2000 多件。圖圖 3-4 主要國家主要國家/地區專利申請占比變化地區專利申請占比變化2018 年以前日本、美國是集成電路產業最主要的專利市場,中國呈逐步壯年以前日本、美國是集成電路產業最主要的專利市場,中國呈逐步壯大態勢;大態勢;2019 年起中國取代日美,成為全球最大的專利市場。年起中國取代日美,成為全球最大的專利市場。圖 3-4 所示為集成電路產業專利布局變化情況。在 2018 年以前,美國和日本專利布局占比最
145、大,其中,日本國內集成電路市場內需增速緩慢,出口量增長迅速,美國集成電路產業銷量處于節節攀升態勢,尤其是 2012-2018 年期間;而中國對集成電路的內需增長迅速,市場持續擴增,專利布局量逐年上升,從 2019年開始,受汽車、電子工業等應用領域的需求刺激,中國集成電路市場進一步壯大,超越美國、日本成為全球最大的專利市場。具體來看,2003 年左右,集成電路產業在美國和日本專利申請的主要國家占比在均在 35%以上,綜合占比超過 70%,此時美國和日本是全球集成電路產58業的最主要市場國。集成電路產業進入中國較晚,2003 年中國的市場占比僅為7%左右,隨著國家集成電路產業發展推進綱要、中國制造
146、 2025等一系列政策的發布、市場需求的增長,中國集成電路市場持續擴增,2019 年中國的專利申請量已經超過美國和日本,成為全球最大的市場國。3.1.3 技術分布技術分布圖圖 3-5 集成電路產業全球技術構成集成電路產業全球技術構成全球集成電路專利申請主要集中在制造環節,制造環節的薄膜沉積、刻蝕全球集成電路專利申請主要集中在制造環節,制造環節的薄膜沉積、刻蝕工藝以及碳化硅襯底為重點研究方向。工藝以及碳化硅襯底為重點研究方向。圖 3-5 顯示了全球集成電路產業的技術構成情況。集成電路制造屬于集成行業產業鏈的中游環節,是國民經濟和社會發展的戰略性、基礎性和先導性產業,是轉變經濟發展方式、調整產業結
147、構、保障國家安全的重要支撐,目前全球涉及制造環節的集成電路專利申請量比較多,共 86760 項,占比 45%,位居集成電路五大環節專利申請量首位。其中薄膜沉積和刻蝕工藝分別以 23810 項和 19880項專利申請位居制造環節專利申請量首位和第二,氧化擴散和光刻工藝以 13510項、11027 項專利申請位列第三和第四,而拋光減薄技術和離子注入專利申請量59較少,分別為 10193 項和 8340 項。封裝環節和襯底環節分別以 39148 項和 34457 項專利申請位居第二和第三,其中封裝環節主要包含芯片互聯、引線鍵合、塑封和散熱技術,其中專利申請主要集中在引線鍵合和塑封技術,專利申請量分別
148、為 12465 項和 10931 項。而襯底環節主要包含碳化硅襯底和氮化鎵襯底,其專利申請主要集中在碳化硅襯底,專利申請量為 20411 項。而設計和測試環節申請量相對較少,分別為 10697 項和 13287 項,占比 6%和 7%,其中設計環節又可分為功率集成電路設計和射頻集成電路設計,其專利申請量分別為 10697 項和 9005 項。圖圖 3-6 中國集成電路產業技術構成中國集成電路產業技術構成中國在技術分布上和全球有所差異,中國的專利申請主要集中在襯底和封中國在技術分布上和全球有所差異,中國的專利申請主要集中在襯底和封裝環節,制造環節的專利申請量相對較少,碳化硅、氮化鎵襯底、功率集成
149、電裝環節,制造環節的專利申請量相對較少,碳化硅、氮化鎵襯底、功率集成電路、芯片互聯為重點的研究方向。路、芯片互聯為重點的研究方向。圖 3-6 為集成電路產業中國技術構成,從圖可以看出,中國集成電路產業在技術分布上和全球有所差異,全球集成電路的專利申請主要集中在制造環節,封60裝和襯底相對較少,而中國的專利申請主要集中在襯底和封裝環節,其專利申請量分別為 12769 項和 10848 項,占比為 30%和 26%,制造環節的專利申請量相對較少,為 9181 項,占比 22%,且設計環節專利申請量為 7093 項,占比達到17%。中國集成電路產業的重點研究方向也和全球有所差異,其主要集中在碳化硅襯
150、底、氮化鎵襯底、功率集成電路和芯片互聯,其專利申請量分別為 7826 項、4943 項、3970 項和 3673 項。圖圖 3-7 集成電路產業近五年技術構成集成電路產業近五年技術構成全球和中國近五年的熱點研究方向有一定的重合度,全球研究的熱點主要全球和中國近五年的熱點研究方向有一定的重合度,全球研究的熱點主要集中在制造、封裝和襯底環節,中國的研究熱點除襯底和封裝外,還有設計環集中在制造、封裝和襯底環節,中國的研究熱點除襯底和封裝外,還有設計環節。節。圖 3-7 為集成電路產業近五年技術構成,從近五年的專利申請量占比來看,全球近五年的研究重點主要集中在制造、封裝和襯底環節,其專利申請量分別為1
151、0994 項、8687 項和 7752 項,占比為 30%、23%和 21%,而中國近五年的研究重點主要集中在襯底、設計和封裝環節,專利申請量為 5714 項、3775 項和 3714項,占比為 34%、22%、21%,其主要原因是由于制造環節的技術門檻高,投資61金額大、設備及制造工藝技術突破難度大造成的。3.1.4 主要創新主體主要創新主體表表 3-1 全球集成電路產業創新主體排名全球集成電路產業創新主體排名前前 20 創新主體主要分布在日、中、美、韓、德,日本最多,有創新主體主要分布在日、中、美、韓、德,日本最多,有 13 家上榜家上榜,美國美國 3 家,中國大陸家,中國大陸 1 家,中
152、國臺灣家,中國臺灣 1 家,韓國家,韓國 1 家,德國家,德國 1 家;中國臺灣臺家;中國臺灣臺積電、日本東芝、住友電氣排名前三,中國大陸中芯國際上榜位列第十二。積電、日本東芝、住友電氣排名前三,中國大陸中芯國際上榜位列第十二。表 3-1 所示為全球集成電路產業創新主體排名情況。其中,日本創新主體有13 家,分別是東芝、住友電氣、東京威力科創股份有限公司、三菱電機株式會社、株式會社日立制作所、松下電器、株式會社迪思科、株式會社電裝、昭和電工株式會社、富士電機株式會社、佳能株式會社、富士通互聯科技有限公司和索尼公司,其中東芝、住友電氣、東京威力科創股份有限公司、三菱電機株式會社、株式會社日立制作
153、所、松下電器進入前十,日本擁有全球集成電路產業數量最多的龍頭企業,整體技術水平全球領先。中國進入前 20 的創新主體數量為 2 家,其中包含中國大陸 1 家和中國臺灣1 家,其中中國大陸的創新主體為中芯國際,專利申請量為 1613 項,位居世界62第 12 名,中國臺灣的創新主體為臺積電,專利申請量 5288 項,位居世界首位,排名首位的臺積電成立于 1987 年,是全球第一家專業積體電路制造服務(晶圓代工 foundry)企業,總部與主要工廠位于中國臺灣省的新竹科學園區。臺積電公司在臺灣設有四座十二寸超大晶圓廠、四座八寸晶圓廠和一座六寸晶圓廠,并擁有一家臺積電(南京)有限公司十二寸晶圓廠及
154、WaferTech、臺積電(中國)有限公司二家八寸晶圓廠。美國的創新主體為應用材料股份有限公司、國際商業機器公司和格羅方德公司,韓國創新主體有 1 家,為三星電子,位居全球第 9 位;德國企業進入數量為1 家(英飛凌科技股份有限公司),排名全球第 5 位。表表 3-2 全球集成電路產業創新主體排名變化全球集成電路產業創新主體排名變化表表 3-2 全球集成電路產業創新主體排名變化(續)全球集成電路產業創新主體排名變化(續)63日本東京威力科創、三星、東芝、三菱,美國應用材料、英特爾,德國英日本東京威力科創、三星、東芝、三菱,美國應用材料、英特爾,德國英飛凌以及中國臺灣臺積電技術實力較強,我國中芯
155、國際、西安電子科技大學、飛凌以及中國臺灣臺積電技術實力較強,我國中芯國際、西安電子科技大學、中國科學院微電子研究院、電子科技大學和睿力集成電路等創新主體近中國科學院微電子研究院、電子科技大學和睿力集成電路等創新主體近 5 年較年較為活躍。為活躍。表 3-2 所示為全球集成電路產業各階段創新主體排名變化??傮w來看,日本東京威力科創、三星、東芝、三菱,美國應用材料、英特爾,德國英飛凌以及中國臺灣臺積電在各個時期的專利布局均排名靠前,技術實力雄厚。而我國大陸創新主體起步較晚,2008 年-2012 年間中國大陸創新主體才開始進入榜單,其中中芯國際以 339 項專利申請位列第 9 位,中國科學院微電子
156、研究所以 200 項專利申請位列第 19 位,而在 2012 年后,中國大陸創新主體開始迸發出較強的技術創新活力,西安電子科技大學、電子科技大學和睿力集成電路有限公司也開始發力,在 2018 年-2022 年間專利申請量分別達到 524 項、301 項和 196 項,位居第 5 位、第 13 位和第 18 位,而臺積電在此期間加大技術研發,近 25 年均有上榜,且在2013 年-2017 年和 2018 年-2022 年間分別以 1869 項和 2280 項專利申請量位居榜首。表表 3-3 全球集成電路襯底環節創新主體排名全球集成電路襯底環節創新主體排名日本、美國、中國創新主體在集成電路襯底領
157、域較活躍,中國中芯國際、日本、美國、中國創新主體在集成電路襯底領域較活躍,中國中芯國際、西安電子科技大學、中國科學院微電子研究所和臺積電迸發出極強的技術創新西安電子科技大學、中國科學院微電子研究所和臺積電迸發出極強的技術創新64活力?;盍?。表3-3所示為全球集成電路襯底領域的創新主體排名。從申請總量排名上看,住友電氣、中芯國際、西安電子科技大學位列前三,說明上述創新主體一直重視在集成電路襯底領域的研發和專利布局??傮w來看,申請總量排名前 20 中,日本創新主體有 10 位,分別為住友電氣、松下電器、株式會社電裝、東芝、昭和電工株式會社、豐田自動車株式會社、三菱電機株式會社、夏普株式會社和富士電
158、機株式會社。根據 SEMI(國際半導體產業協會)報道,氮化鎵自支撐襯底目前主要由日本三家企業住友電工、三菱等企業壟斷,占比合計超 85%,其中住友電氣在該領域的技術實力雄厚,以 1084 項專利申請量位居首位。中國創新主體有 4 位,其中中國大陸 3 位,分別是中芯國際、西安電子科技大學和中國科學院微電子研究所,其中中芯國際成立于 2000 年,是全球領先的集成電路晶圓代工企業之一,也是中國大陸集成電路制造業領導者,具有先進及成熟的襯底加工工藝。西安電子科技大學 2003 年獲批建設寬禁帶半導體材料教育部重點實驗室,實驗室建有一千五百多平方米的寬禁帶半導體超凈工藝研發線,擁有材料生長設備研制、
159、材料生長工藝、器件研制工藝、器件可靠性測試以及VLSI 電路系統應用設計等若干項自主關鍵技術,在寬禁帶半導體科研體系方面具有明顯特色。中國科學院微電子研究院成立于 1958 年,是我國微電子科學技術與集成電路領域的重要研發機構,在半導體器件與集成電路制造、集成電路設計與應用、集成電路裝備等領域展開科研工作,設有 13 個研發單元,具備從原理器件、集成工藝、制造裝備到核心芯片開發的全鏈條、體系化科技創新與關鍵核心技術攻關能力。中國臺灣只有臺積電 1 家上榜。美國的創新主體有 4 位,主要包括國際商業機器公司、Wolfspeed、英特爾公司和格羅方德公司,其中值得注意的是 wolfspeed 為
160、SiC 襯底龍頭企業,根據SEMI(國際半導體產業協會)報道,wolfspeed 在 SiC 襯底領域的市場占比超三分之一,技術實力較為雄厚。除此之外,韓國和德國均有 1 位創新主體上榜,其中韓國的三星電子以 482項專利申請位列第 6,德國的英飛凌科技股份有限公司以 283 項專利申請位列第16。65表表 3-4 全球集成電路設計環節創新主體排名全球集成電路設計環節創新主體排名集成電路設計領域集成電路設計領域,排名靠前的企業主要是來自德國排名靠前的企業主要是來自德國、日本日本、美國和中國美國和中國,均以發明專利為主,其中德國英飛凌專利申請量位居首位,中國西安電子科技均以發明專利為主,其中德國
161、英飛凌專利申請量位居首位,中國西安電子科技大學、電子科技大學、臺積電、中芯國際和中國科學院微電子研究所迸技術創大學、電子科技大學、臺積電、中芯國際和中國科學院微電子研究所迸技術創新活力較為突出。新活力較為突出。表3-4所示為全球集成電路設計領域的創新主體排名。從申請總量排名上看,英飛凌、西安電子科技大學和東芝分別以 761 項、593 項和 520 項專利申請位列前三??傮w來看,申請總量排名前 20 中,德國僅有 1 家英飛凌創新主體以 761項專利申請位居榜首,英飛凌科技公司于 1999 年 4 月 1 日在德國慕尼黑正式成立,是全球領先的半導體公司之一,在模擬和混合信號、射頻、功率以及嵌入
162、式控制裝置領域掌握尖端技術。日本創新主體有 9 位,分別為東芝、三菱電機株式會社、松下電器、住友電氣、富士通互聯科技有限公司、株式會社日立制作所、羅姆股份有限公司、株式會社電裝、瑞薩電子株式會社。中國創新主體有 5 位,其中中國大陸 4 位,分別是西安電子科技大學、電子科技大學、中芯國際和中國科學院微電子研究所,分別以 597 項、480 項、215項、163 項專利申請位列第 2 名、第 4 名、第 15 名和第 19 名,其中電子科技大學電子科學與工程學院是我國首批建設的示范性微電子學院,擁有集成電路與集成系統創新引智基地、低功耗微電子與微系統創新引智基地。此外,中國臺灣臺66積電以 36
163、7 項專利申請量位列第 7 名。美國的創新主體有 4 位,主要包括 Wolfspeed、英特爾公司、應用材料股份有限公司和半導體組件工業公司,其中 wolfspeed 以 421 項專利申請位列第 5,英特爾、應用材料股份有限公司和半導體組件工業公司分別以 270 項、230 項和159 項專利申請位列第 11 名、第 12 名和第 20 名。除此之外,韓國有 1 位創新主體上榜,三星電子以 215 項專利申請位列第14。表表 3-5 全球集成電路制造環節創新主體排名全球集成電路制造環節創新主體排名集成電路制造領域,排名靠前的企業主要是來自日本、美國和中國,中國集成電路制造領域,排名靠前的企業
164、主要是來自日本、美國和中國,中國臺灣臺積電專利申請量位居首位,中國大陸僅中芯國際上榜,技術實力有待提臺灣臺積電專利申請量位居首位,中國大陸僅中芯國際上榜,技術實力有待提升。升。表3-5所示為全球集成電路制造領域的創新主體排名。從申請總量排名上看,臺積電、東京威力科創股份有限公司和住友電氣分別以 3492 項、2127 項和 1609項專利申請位列前三??傮w來看,申請總量排名前 20 中,中國創新主體有 2 位,其中中國臺灣臺積電以 3492 項專利申請位居首位,中國大陸中芯國際以 946 項專利申請位列第 11 位。近些年,日本政府以“節能社會戰略”為由,大力的推進 SiC 等第三代半導體67
165、材料的研發,日本創新主體有 13 位上榜,分別為東京威力科創股份有限公司、住友電氣、東芝、株式會社迪思科、松下電器、株式會社日立制作所、佳能株式會社、三菱電機株式會社、昭和電工株式會社、富士膠片株式會社、富士通互聯科技有限公司、株式會社日立國際電気和富士電機株式會社。美國的創新主體有 3 位,主要包括應用材料股份有限公司、國際商業機器公司和格羅方德公司,其中應用材料股份有限公司是一家半導體和顯示設備制造商,是第一家進入中國的國際芯片制造設備公司,在 1994 年推出 PVD(物理氣相沉積)產品:Endura VHP PVD 系統,在 2012 年成立半導體先進封裝研究中心,開發 3D 芯片封裝
166、技術,2020 年推出新技術,突破了晶圓代工-隨邏輯節點 2D 尺寸繼續微縮的關鍵瓶頸。格羅方德公司成立于 2009 年,是一家總部位于美國的半導體晶圓代工廠,由 AMD 拆分而來,旗下擁有德國德累斯頓、美國奧斯汀和紐約州等多座晶圓加工工廠。除此之外,韓國和德國分別有 1 位創新主體上榜,韓國三星電子以 1246 項專利申請位列第 7 位,德國英飛凌以 909 專利申請位列第 13 位。三星進入半導體產業領域已有 40 多年時間,擁有集成電路全產業鏈生產和加工能力,2017 年,三星成功以在半導體市場 14.2%的份額位居第一,至今保持著行業領先者地位。表表 3-6 集成電路封裝環節創新主體排
167、名集成電路封裝環節創新主體排名集成電路封裝領域,排名靠前的企業主要是來自中國、日本和德國,中國集成電路封裝領域,排名靠前的企業主要是來自中國、日本和德國,中國僅有臺積電上榜,專利申請量位居首位,其他創新主體技術實力有待提升。僅有臺積電上榜,專利申請量位居首位,其他創新主體技術實力有待提升。68表3-6所示為全球集成電路封裝領域的創新主體排名。從申請總量排名上看,申請總量排名前 20 中,中國創新主體僅有臺積電上榜,以 3492 項專利申請位居首位,其他創新主體技術實力有待提升。日本創新主體有 13 位上榜,占據排行榜五分之三左右,創新主體分別為三菱電機株式會社、株式會社日立制作所、東芝、住友電
168、氣、松下電器、株式會社半導體能源研究所、富士電機株式會社、瑞薩電子株式會社、羅姆股份有限公司、京瓷株式會社、東京威力科創股份有限公司、株式會社電裝和索尼公司,其中三菱電機株式會社以 1003 項專利申請位列第二。美國的創新主體有 4 位,主要包括國際商業機器公司、應用材料股份有限公司、英特爾公司和格羅方德公司,分別以 481 項、373 項、362 項和 271 項專利申請位列第 9 名、第 15 名、第 16 名和第 20 名。除此之外,韓國和德國分別有 1 位創新主體上榜,韓國三星電子以 1246 項專利申請位列第 7 位,德國英飛凌以 909 專利申請位列第 3 位。表表 3-7 全球集
169、成電路測試環節創新主體排名全球集成電路測試環節創新主體排名集成電路測試領域,排名靠前的企業主要是來自中國和日本,中國臺積電集成電路測試領域,排名靠前的企業主要是來自中國和日本,中國臺積電和中芯國際上榜,臺積電專利申請量位居首位,中芯國際位居第和中芯國際上榜,臺積電專利申請量位居首位,中芯國際位居第 20 位。位。表3-7所示為全球集成電路封裝領域的創新主體排名。從申請總量排名上看,申請總量排名前 20 中,中國創新主體有 2 位上榜,其中中國臺灣臺積電以 44969項專利申請位居首位,中國大陸中芯國際以 112 項專利申請位居第 20 位。日本創新主體有 15 位上榜,占據排行榜四分之三,創新
170、主體分別為株式會社迪思科、東京威力科創股份有限公司、東芝、三菱電機株式會社、株式會社日立制作所、住友電氣、松下電器、株式會社日立國際電気、佳能株式會社、揖斐電株式會社、株式會社半導體能源研究所、索尼公司、株式會社電裝、夏普株式會社和富士電機株式會社,其中株式會社迪思科和東京威力科創股份有限公司分別以 375 項和 333 項專利申請位列第二和第三。除此之外,美國、韓國和德國分別有 1 位創新主體上榜,美國應用材料股份有限公司以 226 項專利申請位列第 10 位,德國英飛凌以 190 項專利申請位列第14 位,韓國三星電子以 166 項專利申請位列第 15 位。3.1.5 主要創新人才主要創新
171、人才表表 3-8 集成電路產業主要國際人才集成電路產業主要國際人才排名排名國際人才國際人才所屬單位所屬單位專利申請專利申請量(項)量(項)1YU,CHEN-HUA(余振華)臺灣積體電路制造股份有限公司6212CHANG,CHE-CHENG433THEN,HAN WUI英特爾公司6014RADOSAVLJEVIC.MARKO3955DASGUPTA,SANSAPTAK3546HARADA,SHIGENORI株式會社迪思科4537淀 良彰4288原田 成規3209YAMAZAKI,SHUNPEI株式會社半導體能源研究所21310山崎舜平37311CHENG,KANGGUO(程慷果)國際商業機器公司
172、53112YANG,CHIH-CHAO(楊智超)20713XIE,RUILONG(謝瑞龍)25314NAKAMURA,SHUJI加利福尼亞大學董事會18715DENBAARS,STEVEN P.1547016BRIERE,MICHAEL A.英飛凌科技美洲公司12917置田 尚吾松下知識產權經營株式會社10418伊藤 康隆揖斐電株式會社14119上野 勝典富士電機株式會社10020張國旗荷蘭代爾夫特理工大學深圳第三代半導體研究院97表 3-8 所示為全球集成電路產業主要國際人才。從表中可以看出,人才主要集中在美國、日本、中國臺灣等地區的企業,如臺積電、英特爾公司、株式會社迪思科、株式會社半導體
173、能源研究所、國際商業機器公司等知名企業。其中臺積電 YU,CHEN-HUA(余振華)作為發明人共有專利申請 621 項,任職臺積電副總裁,曾任集成互連和封裝部門的高級總監,在集成電路領域具有雄厚實力;國際商業機器公司的 CHENG,KANGGUO(程慷果)、YANG,CHIH-CHAO(楊智超)、XIE,RUILONG(謝瑞龍)均為華人,可做重點引進對象。值得一提的是,張國旗為荷蘭代爾夫特理工大學教授,同時任職深圳第三代半導體研究院,共有專利 97 項,是國內多所高校的客座教授,國際公認的超過摩爾定律的發起人,發表 SCI 超80 篇,在集成電路學術界和產業界具有一定的聲望。表表 3-9 全球
174、集成電路產業及各一級分支全球集成電路產業及各一級分支主要國際人才主要國際人才信息信息-襯底襯底排名排名國際人才國際人才所屬單位所屬單位專利申請專利申請量(項)量(項)1RADOSAVLJEVIC,MARKO英特爾1992THEN,HAN WUI1783DASGUPTA,SANSAPTAK1694DEWEY,GILBERT995CHAU,ROBERT S.936RACHMADY,WILLY927KAVALIEROS,JACK T.868NAKAMURA,SHUJI加利福尼亞大學董事會1489DENBAARS,STEVEN P.12610SPECK,JAMES S.10411HARADA,SHIN
175、住友電氣工業株式會社12612NISHIGUCHI,TARO12413SASAKI,MAKOTO12014藤本 辰雄昭和電工株式會社977115勝野 正和8216LETERTRE,FABRICE斯歐埃技術公司11917HASHIMOTO,TADAO首爾半導體股份有限公司4918REZNICEK,ALEXANDER國際商業機器公司8219CHENG,KANGGUO6720SADANA,DEVENDRA K.48表3-9所示為全球集成電路產業襯底領域的主要國際人才。從表中可以看出,人才主要集中在美國、日本、韓國等,如英特爾、加利福尼亞大學董事會、住友電氣、昭和電工等知名企業。其中英特爾人才優勢較為
176、明顯,共有七位創新人才排入前 20,排名第一的 RADOSAVLJEVIC,MARKO 為英特爾組件研究小組首席工程師,在襯底領域共有 199 項專利,國際商業機器公司 CHENG,KANGGUO擁有“IBM 發明大師”稱號,在襯底領域擁有 67 項專利。表表 3-10 全球集成電路產業及各一級分支全球集成電路產業及各一級分支主要國際人才主要國際人才信息信息-設計設計排名排名國際人才國際人才所屬單位所屬單位專利申請專利申請量(項)量(項)1RADOSAVLJEVIC,MARKO英特爾3132THEN,HAN WUI3063DASGUPTA,SANSAPTAK2994CHAU,ROBERT S.
177、815WU,YIFENG克里公司1126PARIKH,PRIMIT797RYU,SEI-HYUNG748ZHANG,QINGCHUN729SHEPPARD,SCOTT5910SCHULZE,HANS-JOACHIM英飛凌科技股份有限公司14111BRIERE,MICHAEL A.8812PRECHTL,GERHARD7713MISHRA,UMESH特蘭斯夫公司7714UEDA,TETSUZO松下電器產業株式會社10315NAKAYAMA,TATSUO瑞薩電子株式會社5516OKAMOTO,YASUHIRO537217MIYAMOTO,HIRONOBU5218KIKKAWA,TOSHIHIDE富
178、士通株式會社8319KURAGUCHI,MASAHIKO株式會社東芝7420SAITO,WATARU82表 3-10 所示為全球集成電路產業設計領域的主要國際人才。從表中可以看出,人才主要集中在美國、德國、日本等地的企業,如英特爾、克里公司、英飛凌科技。其中英特爾、克里公司人才優勢較為明顯,占據前 20 的半壁江山,排名第一的仍然為英特爾組件研究小組首席工程師 RADOSAVLJEVIC,MARKO,在設計領域共有 313 項專利,克里公司的 WU,YIFENG、ZHANG,QINGCHUN為華人工程師。表表 3-11 全球集成電路產業及各一級分支主要全球集成電路產業及各一級分支主要國際人才國
179、際人才信息信息-制造制造排名排名國際人才國際人才所屬單位所屬單位專利申請專利申請量(項)量(項)1CHENG,KANGGUO國際商業機器公司4202REZNICEK,ALEXANDER1993XIE,RUILONG(謝瑞龍)1194淀 良彰株式會社迪思科4005原田 成規3696上里 昌充3637木內 逸人3638松澤 稔3639藤井 祐介36310大前 巻子36211宮井 俊輝36012河村 慧美子36013荒川 太朗36014YAMAZAKI,SHUNPEI半導體能源研究所21515MASUDA,TAKEYOSHI住友電氣工業株式會社21416RADOSAVLJEVIC,MARKO英特爾1
180、867317THEN,HAN WUI18418DASGUPTA,SANSAPTAK18019SCHULZE,HANS-JOACHIM英飛凌科技股份有限公司18520NAKAMURA,SHUJI加利福尼亞大學董事會155表 3-11 所示為全球集成電路產業制造領域的主要國際人才。從表中可以看出,制造領域人才美國、日本、德國等地的企業優勢明顯,可以看到國際商業機器公司有 3 位人才,株式會社迪思科公司共有 10 位人才,其他人才散布在半導體能源研究所、住友電氣、英特爾、英飛凌科技、加利福尼亞大學董事會等企業和研究所。其中國際商業機器公司華人 CHENG,KANGGUO 排名第一,在制造領域共有 4
181、20 項專利,該公司還有另外一位華人工程師 XIE,RUILONG(謝瑞龍)實力同樣不俗,共有該領域專利 119 項。表表 3-12 全球集成電路產業及各一級分支主要全球集成電路產業及各一級分支主要國際人才國際人才信息信息-封裝封裝排名排名國際人才國際人才所屬單位所屬單位專利申請專利申請量(項)量(項)1YAMAZAKI,SHUNPEI半導體能源研究所2662山崎 舜平1213KOYAMA,JUN924KATO,KIYOSHI565OTREMBA,RALF英飛凌科技股份有限公司1306CHO,EUNG SAN697MAHLER,JOACHIM628CHENG,KANGGUO國際商業機器公司71
182、9YANG,CHIH-CHAO6810SWAN,JOHANNA M.英特爾8211ELSHERBINI,ADEL A.7712LIFF,SHAWNA M.7213大塚 寛治株式會社日立制作所7114栗原 保敏4615VISWANATHAN,LAKSHMINARAYAN恩智浦美國有限公司687416長瀬 敏之三菱綜合材料股份有限公司6817藤野 純司三菱電機株式會社5718GOWDA,ARUN VIRUPAKSHA通用電氣公司5519LUTZ,MARKUS羅伯特博世3720PARTRIDGE,AARON37表 3-12 所示為全球集成電路產業封裝領域的主要國際人才。從表中可以看出,封裝領域人才仍
183、然主要集中在日本、美國、德國等地區。但人才較制造等領域集聚趨勢不明顯,較為分散,排名第一的為日本機構半導體能源研究所YAMAZAKI,共有專利申請 266 項,其他人才散布在英飛凌科、國際商業機器、英特爾、恩智浦等企業。其中國際商業機器公司華人 CHENG,KANGGUO、YANG,CHIH-CHAO,在封裝領域表現不俗,均擁有 70 項左右的專利儲備。表表 3-13 全球集成電路產業及各一級分支主要全球集成電路產業及各一級分支主要國際人才國際人才信息信息-測試測試排名排名國際人才國際人才所屬單位所屬單位專利申請專利申請量(項)量(項)1伊藤 康隆揖斐電株式會社1322平松 靖二1183ITO
184、,YASUTAKA694伊藤 淳355HIRAMATSU,YASUJI516BROZEK,TOMASZPDF 全解公司837CHENG,JEREMY848CIPLICKAS,.DENNIS859COMENSOLI,SIMONE8610DE,INDRANIL8711YAMAZAKI,SHUNPEI半導體能源研究所7912YU,CHEN-HUA臺灣積體電路制造股份有限公司3813CHEN,MING-FA3014CHEN,HSIEN-WEI3415仲田 博彥住友電氣工業株式會社487516板倉 克裕3717夏原 益宏3218杉原 理HOYA 株式會社3219AHN,KIE Y.美光科技公司2720F
185、ORBES,LEONARD31表 3-13 所示為全球集成電路產業封裝領域的主要國際人才。從表中可以看出,封裝領域人才仍然主要集中在日本、美國、中國臺灣等國家地區。其中揖斐電株式會社、PDF 全解公司優勢明顯,占據前 20 的一半席位。日本揖斐電株式會社是全球最大的印制電路板開發和生產的專業廠家之一,其獨自研制開發和生產的產品如 CPU 用半導體封裝板,多層高密度移動電話用電路板等的技術水準和加工工藝均處于世界領先地位,排名第一的伊藤康隆出自該廠,目前申請有132 項專利。該領域中來自臺積電的YU,CHEN-HUA 為華人,可以作為重點引進對象。3.2 產業發展方向產業發展方向3.2.1 產業
186、結構調整方向產業結構調整方向圖圖 3-16 集成電路產業一級分支專利布局結構占比變化(項)集成電路產業一級分支專利布局結構占比變化(項)全球集成電路產業發展重點正在調整,制造領域近全球集成電路產業發展重點正在調整,制造領域近 5 年明顯萎縮,設計和年明顯萎縮,設計和76封裝領域成長明顯。封裝領域成長明顯。圖 3-16 為集成電路產業一級分支專利布局結構占比變化。從圖中可以看出,近 20 年,集成電路的產業鏈正在發生結構性的調整,除制造領域的占比在不斷萎縮,由早期的 47.7%降低至近 5 年的 24.2%;其他領域占比正在變大,而設計和封裝領域的占比變化最明顯,其中設計領域占比由早期的 8.2
187、%增長至 18.4%,封裝領域由早期的 17.0%增長至 25.1%??梢娙蚣呻娐樊a業各個技術領域都在快速發展,使得占比呈現均衡的狀態。但近年來,由于某些國家的極端保護主義,使得集成電路產業正變得極度動蕩,例如 2022 年 8 月美國通過的芯片與科學法案、2022 年 2 月歐盟委員會公布的歐洲芯片法案等。面臨全球集成電路產業結構重新洗牌的態勢,中國作為全球最重要的市場國和技術來源國,將成為全球集成電路產業鏈對抗地方貿易保護主義的壓艙石。圖圖 3-17 集成電路產業襯底領域專利布局結構占比變化(項)集成電路產業襯底領域專利布局結構占比變化(項)全球襯底技術的細分領域變化較小,可見兩個細分
188、領域均為目前重點發展全球襯底技術的細分領域變化較小,可見兩個細分領域均為目前重點發展對象。對象。圖 3-17 為集成電路產業襯底領域專利布局結構占比變化。從圖中可以看出,碳化硅占比由早期的 56.4%增長至 60.1%,氮化鎵由早期的 43.6%降至 39.9%。兩者近幾年的專利申請量均在上升,但創新主體對碳化硅的研究顯得更為熱情。隨著中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和 2035 年遠景目標綱要將推動“碳化硅、氮化鎵等寬禁帶半導體發展”寫入了“強化國家戰略科技力量”部分,碳化硅和氮化鎵領域將持續保持快速發展的趨勢。77圖圖 3-18 集成電路產業設計領域專利布局結構占比變化(項
189、)集成電路產業設計領域專利布局結構占比變化(項)全球設計技術的細分領域自全球設計技術的細分領域自 2008 年以來變化較小年以來變化較小,可見兩個細分領域均為可見兩個細分領域均為目前重點發展對象。目前重點發展對象。圖 3-18 為集成電路產業設計領域專利布局結構占比變化。從圖中可以看出,功率設計領域占比由早期的 60.5%降至 51.2%,射頻設計領域由早期的 39.5%上升至 48.8%。兩者近幾年的專利申請量均在上升,但射頻領域的專利申請量明顯增加的幅度更大。目前針對芯片設計領域,歐盟委員會發布的歐洲芯片法案中明確提到“突破先進芯片的設計”;我國各地區在芯片設計領域也提出推動政策,例如上海
190、打造未來產業創新高地發展壯大未來產業集群行動方案提出“增強寬禁帶半導體芯片產品設計能力”、深圳市關于促進半導體與集成電路產業高質量發展的若干措施(征求意見稿)提出的“重點支持高端通用芯片、專用芯片和核心芯片、化合物半導體芯片等芯片設計”等,可見未來芯片設計領域仍將是集成電路重點發展領域。78圖圖 3-19 集成電路產業制造領域專利布局結構占比變化(項)集成電路產業制造領域專利布局結構占比變化(項)全球制造技術部分細分領域占比有所調整,薄膜沉積領域明顯萎縮,刻蝕全球制造技術部分細分領域占比有所調整,薄膜沉積領域明顯萎縮,刻蝕工藝領域近幾年增長較快,其他領域占比變化不明顯。工藝領域近幾年增長較快,
191、其他領域占比變化不明顯。圖 3-19 為集成電路產業制造領域專利布局結構占比變化。從圖中可以看出,薄膜沉積領域明顯萎縮,占比由早期的 30.0%降至 21.2%,刻蝕工藝領域由早期的 20.1%上升至 29.3%,其他領域占比變化并不明顯。近幾年制造領域各技術分支的專利申請量均有所下降。主要原因在于全球集成電路制造企業大部分在美國、韓國、歐洲等發達地區,為遏制中國集成電路產業發展,美國因此創建了“Chip4聯盟”,又鼓動歐盟跟進,極大地影響了芯片制造產業,使得芯片制造業發展受到了較大影響。圖圖 3-20 集成電路產業封裝領域專利布局結構占比變化(項)集成電路產業封裝領域專利布局結構占比變化(項
192、)79全球封裝技術細分領域調整變化明顯全球封裝技術細分領域調整變化明顯,引線鍵合領域明顯萎縮引線鍵合領域明顯萎縮,芯片互連芯片互連、散熱領域近幾年增長較快。散熱領域近幾年增長較快。圖 3-20 為集成電路產業封裝領域專利布局結構占比變化。從圖中可以看出,引線鍵合領域明顯萎縮,占比由早期的 38.4%降至 25.4%,芯片互連、散熱領域近幾年增長較快,其中芯片互連領域由早期的 19.7%上升至 23.6%,散熱領域由早期的 14.9%上升至 22.2%,塑封領域占比變化并不明顯。近幾年制造領域各技術分支的專利申請量均有所上升,可見全球封裝領域各個技術領域都在快速發展,使得占比呈現均衡的狀態。圖圖
193、 3-21 集成電路產業二級技術分支近集成電路產業二級技術分支近 5 年專利量及占比情況(項)年專利量及占比情況(項)全球近全球近 5 年聚焦功率、射頻、芯片互連、塑封和散熱等細分領域發展,而年聚焦功率、射頻、芯片互連、塑封和散熱等細分領域發展,而碳化硅、氮化鎵、薄膜沉積、刻蝕工藝、引線鍵合、測試等細分領域為全球長碳化硅、氮化鎵、薄膜沉積、刻蝕工藝、引線鍵合、測試等細分領域為全球長期布局方向。期布局方向。圖 3-21 為集成電路產業二級技術分支近 5 年專利量及占比情況。碳化硅、氮化鎵、薄膜沉積、刻蝕工藝、引線鍵合、測試等二級分支雖然近 5 年占比不高,分別為 26.2%、25.3%、13.3
194、%、21.9%、25.2%和 25.5%,但近 5 年的專利申請量較大,分別為 5355 項、3549 項、3159 項、4360 項、3141 項和 3393 項,可見上述二級分支有持續研發投入,并且專利產出大,為集成電路產業創新主體長期布局方向。而功率、射頻、芯片互連、塑封和散熱等二級分支近 5 年占比較高,80分別為 34.1%、38.7%、36.0%、32.5%和 35.8%,并且近 5 年專利申請量較大,分別為 3652 項、3485 項、2915 項、3547 項和 2747 項,可見上述二級分支近期研發投入較大,導致近期專利產出大,故為集成電路產業目前熱點研發方向。3.2.2 主
195、要國家布局熱點方向主要國家布局熱點方向(一)中國(一)中國表表 3-14 中國集成電路產業布局熱點方向(項)中國集成電路產業布局熱點方向(項)中國各技術領域均呈現上升趨勢,襯底、設計環節是近年來發展最快的領中國各技術領域均呈現上升趨勢,襯底、設計環節是近年來發展最快的領域。域。表 3-14 為集成電路產業中國布局熱點方向。從表中可以看出,中國各技術領域均呈現上升趨勢,襯底、設計領域是近年來發展最快的,占比由 2000 年初的 25.9%和 8.8%增長至近五年的 33.7%和 22.3%,但制造領域的專利申請數量占比呈下降趨勢,近 5 年占比僅為 14.9%,明顯低于全球平均水平,說明中國在制
196、造領域的布局較弱。(二)美國(二)美國表表 3-15 美國集成電路產業布局熱點方向(項)美國集成電路產業布局熱點方向(項)美國仍然保持較高數量的專利申請,尤其在制造領域;近年來,美國封裝美國仍然保持較高數量的專利申請,尤其在制造領域;近年來,美國封裝81領域的專利申請量和占比明顯增加。領域的專利申請量和占比明顯增加。美國整體保持較高的專利申請量,尤其在制造領域優勢明顯,申請量為 3795項,占比為 39.7%。近 5 年,美國明顯加強了封裝領域的研發力度,占比從早期的 18.8%增長至 29.0%,專利申請數量也從 1363 項增長至 2772 項。(三)日本(三)日本表表 3-16 日本集成
197、電路產業布局熱點方向(項)日本集成電路產業布局熱點方向(項)日本在襯底環節專利申請量出現明顯萎縮,但制造領域仍然保持較高的占日本在襯底環節專利申請量出現明顯萎縮,但制造領域仍然保持較高的占比和申請量。比和申請量。日本在集成電路產業的產業結構占比在近 20 年變化不大,但日本各分支專利申請量均下降,尤其是制造領域從早期的 4492 項減少至近五年的 2371 項;制造領域是日本目前的研究熱點方向,在日本的產業結構中仍保持 54.0%的占比。(四)韓國(四)韓國表表 3-17 韓國集成電路產業布局熱點方向(項)韓國集成電路產業布局熱點方向(項)韓國主要研究熱點集中在襯底和制造環節,設計環節近年來的
198、占比不斷提韓國主要研究熱點集中在襯底和制造環節,設計環節近年來的占比不斷提高。高。82韓國在集成電路產業的產業結構變化不大,但專利申請量明顯下降。襯底和制造領域保持著較高的占比,分別是 30.8%和 39.1%。設計領域是韓國目前占比增長最快的領域,從早期的 8.6%增長至 19.8%。從韓國整體的產業結構中可以看出,韓國的研發方向集中在中上游。(五)德國(五)德國表表 3-18 德國集成電路產業布局熱點方向(項)德國集成電路產業布局熱點方向(項)德國主要研究熱點集中制造環節,設計、測試環節專利布局量增加明顯,德國主要研究熱點集中制造環節,設計、測試環節專利布局量增加明顯,襯底環節下降明顯。襯
199、底環節下降明顯。德國在集成電路產業的產業結構有所變化,專利申請量明顯下降。制造領域保持著較高的占比,達到了 48.6%。襯底領域是德國目前占比萎縮最快的領域,從早期的 22.6%減少至 2.0%。近年來設計、封裝和測試領域占比提升,分別從早期德 13.4%、11.5%和 5.1%增長至 20.7%、17.5%和 11.2%。從德國整體的產業結構中可以看出,德國的研發方向集中在中下游。3.2.3 龍頭企業布局熱點方向龍頭企業布局熱點方向臺積電研究熱點集中在制造、封裝環節;其中制造環節的光刻工藝、刻蝕臺積電研究熱點集中在制造、封裝環節;其中制造環節的光刻工藝、刻蝕工藝一直保持較大占比;封裝環節的塑
200、封是近年來布局重點。工藝一直保持較大占比;封裝環節的塑封是近年來布局重點。表 3-19 為臺積電技術分支專利占比趨勢。從表中可以看出,臺積電技術優勢集中制造領域,尤其在光刻工藝和刻蝕工藝有較大的占比和申請量,近 5 年的占比分別為 14.4%、26.7%,申請量分別為 464 項、861 項。近 10 年來,臺積電開始布局封裝領域的相關技術,如引線鍵合、塑封、散熱等??梢娕_積電的研發重點集中在集成電路產業的中下游,即制造、封裝領域。83表表 3-19 臺積電技術分支專利占比趨勢(項)臺積電技術分支專利占比趨勢(項)表表 3-20 英飛凌技術分支專利占比趨勢英飛凌技術分支專利占比趨勢84英飛凌研
201、究熱點集中在設計和封裝領域英飛凌研究熱點集中在設計和封裝領域;近近 10 年尤其在功率設計年尤其在功率設計,封裝環封裝環節的引線鍵合、塑封和散熱等方向重點布局。節的引線鍵合、塑封和散熱等方向重點布局。表 3-20 為英飛凌技術分支專利占比趨勢。從表中可以看出,英飛凌主要設計、制造和封裝領域,設計集中在功率設計,近 5 年占比 14.0%;制造集中在離子注入,近 5 年占比 9.2%;封裝集中在引鍵結合和塑封,近 5 年占比分別為 14.9%和 16.1%。通過數據分析,我們得出封裝領域是英飛凌近 10 年的布局熱點,而功率設計、制造領域是其長期布局的方向,但目前制造領域專利申請量有所萎縮。表表
202、 3-21 三星電子二級技術分支專利占比趨勢三星電子二級技術分支專利占比趨勢三星電子研究熱點集中在制造、封裝和測試環節;尤其在刻蝕工藝、引線三星電子研究熱點集中在制造、封裝和測試環節;尤其在刻蝕工藝、引線鍵合、塑封和測試等領域重點布局。鍵合、塑封和測試等領域重點布局。表 3-21 為三星電子二級技術分支專利占比趨勢。從表中可以看出,三星電子 2003 年到 2012 年的 10 年里對襯底工藝有過重點布局,制造領域是三星電子長期布局方向,早期對薄膜沉積領域布局,2003 年到 2007 年的時候,占比高達21.7%;后期重點對刻蝕工藝進行了專利布局,近 5 年的專利占比達到了 20.5%。而封
203、裝和測試是三星電子近 10 年的研發熱點,尤其是引線鍵合、塑封和測試,其占比分別達到了 26.1%、10.3%和 8.9%。由此可見,三星電子的研發重點集中85在集成電路產業的中下游,即制造、封裝和測試領域。表表 3-22 中芯國際二級技術分支專利占比趨勢中芯國際二級技術分支專利占比趨勢中芯國際研究熱點集中在襯底和制造環節;在碳化硅襯底、光刻工藝、刻中芯國際研究熱點集中在襯底和制造環節;在碳化硅襯底、光刻工藝、刻蝕工藝等領域重點布局。蝕工藝等領域重點布局。表 3-22 為中芯國際二級技術分支專利占比趨勢。從表中可以看出,中芯國際在碳化硅、光刻工藝、刻蝕工藝等領域重點布局,近5年占比分別達到了2
204、6.4%、9.8%和 30.3%。其與臺積電、英飛凌和三星電子的研發方向明顯有所不同,集中在中上游。3.2.4 合作申請熱點合作申請熱點集成電路產業協同合作的意愿不強烈,清華大學、北京大學和中國科學院集成電路產業協同合作的意愿不強烈,清華大學、北京大學和中國科學院微電子研究所等高校微電子研究所等高校/科研院所是主力軍??蒲性核侵髁?。圖 3-22 為集成電路產業高校/科研院所合作申請人前十排名。從圖中可以看出,清華大學和北京大學分別位列 1、2 名,合作申請數量分別為 75 項和 73 項。從高校/科研院所合作申請的專利數量來看,集成電路產業在協同合作方面的意愿并不強烈,未來可以通過政策鼓勵
205、,激發創新主體之間的合作。86圖圖 3-22 中國集成電路產業高校中國集成電路產業高校/科研院所合作申請前十排名(項)科研院所合作申請前十排名(項)表表 3-23 中國集成電路產業專利高校中國集成電路產業專利高校/科研院所合作申請情況(項)科研院所合作申請情況(項)創新主體創新主體合作創新主體合作創新主體合作申請熱點合作申請熱點清華大學鴻富錦精密工業(深圳)有限公司襯底(14);設計(3);制造(35);封裝(6);測試(2)鴻海精密工業股份有限公司襯底(9);設計(1);制造(24);封裝(16);測試(4)北京華卓精科科技股份有限公司制造(6)華海清科股份有限公司制造(1);測試(4)安徽
206、長飛先進半導體有限公司襯底(9);設計(5);制造(3)北京大學深圳方正微電子有限公司襯 底(37);設 計(41);制 造(12);封裝(1)合肥彩虹藍光科技有限公司襯底(3);設計(3);制造(1)中國航空工業集團公司北京長城航空測控技術研究所襯底(1);制造(1);測試(1)東莞市中鎵半導體科技有限公司襯底(6);設計(1);制造(1)北京超弦存儲器研究院襯底(1);制造(1)電子科技大學無錫華潤華晶微電子有限公司襯底(2);設計(1)重慶中科渝芯電子有限公司設計(1)重慶平偉實業股份有限公司設計(1)中國電子科技集團公司第五十五研究所設計(1)國網智能電網研究院有限公司襯底(4);設計
207、(4)西安電子科技中興通訊股份有限公司襯底(7);設計(5);制造(1)87大學北京時代民芯科技有限公司襯底(3);設計(3);封裝(1)北京微電子技術研究所襯底(3);設計(3);封裝(1)中國科學院微電子研究所真芯(北京)半導體有限責任公司襯底(3);制造(7);測試(1)株洲中車時代電氣股份有限公司襯底(4);設計(2);制造(3);測試(1)江蘇物聯網研究發展中心襯底(5);設計(11);制造(6);封裝(1)捷捷半導體有限公司襯底(6);設計(3);北京北方華創微電子裝備有限公司襯底(1);制造(2)上海汽車集團股份有限公司襯底(1);設計(1)杭州士蘭微電子股份有限公司襯底(1);
208、設計(1)長江存儲科技有限責任公司制造(1)華南理工大學深圳飛驤科技股份有限公司設計(1);廣州新視界光電科技有限公司制造(1);封裝(1)中國科學院半導體研究所北京華進創威電子有限公司襯底(9);設計(8);制造(2)天津市海杰金屬制品制造有限公司襯底(3);設計(1);制造(3)國網山東省電力公司電力科學研究院南京大學襯底(6);設計(3);制造(2)山東大學襯底(5);制造(1)成都邁斯派爾半導體有限公司襯底(1);設計(2);復旦大學上海集成電路制造創新中心有限公司襯底(10);設計(1);制造(5);封裝(2)鎵特半導體科技(上海)有限公司襯底(2);設計(2);華為技術有限公司襯底
209、(1);國網智能電網研究院電子科技大學襯底(4);成都邁斯派爾半導體有限公司襯底(1);高校如北京大學、清華大學,科研院所如中科院微電子研究所等在寬禁帶高校如北京大學、清華大學,科研院所如中科院微電子研究所等在寬禁帶半導體各個領域均有涉及,且合作意愿較強。半導體各個領域均有涉及,且合作意愿較強。高校中較為活躍的有清華大學、北京大學。清華大學與鴻富錦精密工業(深圳)有限公司、鴻海精密工業股份有限公司開展了集成電路全產業鏈的技術合作,在襯底、設計、制造、封裝和測試方面有著較多的專利申請。北京大學也與深圳方正微電子有限公司開展了除測試以外的技術合作??蒲性核缰锌圃何㈦娮友芯克?,也開展了與真芯(北京
210、)半導體有限責任公司、株洲中車時代電氣股份有限公司、江蘇物聯網研究發展中心和捷捷半導體有限公司等公司的各領域合作。88整體而言,高校/科研院所與企業之間的合作仍要考慮雙方研發方向;同時我們也建議南沙政府在為企業搭橋牽線時,充分考慮南沙集成電路相關企業特點,使得引入的高校/科研院所和南沙區企業有著較高的契合度,這樣可以使協同合作的成功率增加,真正達到助推南沙集成電路產業的發展。3.3 小結小結(一)全球集成電路產業發展概況(一)全球集成電路產業發展概況21 世紀以來,全球集成電路產業蓬勃發展,專利申請整體呈現上升趨勢,專利申請來源國主要有美、日、中、韓、德等國家。我國集成電路產業相對全球有一定滯
211、后,但近十年發展迅速,自 2019 年起中國在集成電路產業的專利申請量超過美國和日本,取代日、美,成為全球最大的技術貢獻國。全球集成電路專利申請主要集中在制造環節,制造環節的薄膜沉積、刻蝕工藝以及襯底環節的碳化硅為重點研究方向。中國在技術分布上和全球有所差異,主要集中在襯底和封裝環節,制造環節的專利申請量相對較少,碳化硅、氮化鎵襯底,功率設計,芯片互聯為重點的研究方向。全球近五年研究熱點主要集中在制造、封裝和襯底環節,中國的研究熱點除襯底和封裝外,還有設計環節。全球集成電路產業主要創新主體有臺積電、三菱、三星、英飛凌等。在襯底環節,美國 Wolfspeed(原名 Cree)一家獨大,與 Coh
212、erent(曾經的 II-VI)、SiCrystal(被日本羅姆收購)占據了市場份額的前三名,Wolfspeed 相關專利申請數量在全球排名第 13 位;設計環節的企業主要有英特爾、三星以及我國的華為海思等。全球集成電路制造市場集中度高,排名前十的晶圓代工廠共占據全球晶圓代工市場 93.4%的市場份額,中國成為這一領域的絕對霸主,臺積電、中芯國際、華虹半導體等是這一領域龍頭。全球知名封裝測試廠主要有安靠、日月光、長電科技、通富微電等。全球集成電路產業創新人才也主要集中在行業龍頭企業中。(二)全球集成電路產業發展方向(二)全球集成電路產業發展方向結合全球、主要國家以及龍頭企業專利布局重點及近年來
213、布局重點來看,集成電路產業襯底、設計、制造、封裝和測試各環節均是目前研究重點。具體到細分技術領域,碳化硅、氮化鎵襯底是第三代半導體材料的典型,其中碳化硅襯底的研究更熱,相關專利申請較多;設計環節,和碳化硅襯底更為相關的功率設計占比相應也較多;制造環節,刻蝕領域專利申請量大,且近年來專利申請數量占89比逐年增大,是制造環節重點研究方向;封測環節,芯片互聯和散熱是重點研究方向,隨著芯片系統架構的演進,片內互聯技術也在快速發展。第三代半導體器件應用大功率場景較為常見,為防止在工作中過熱受損,因此在封裝時做好散熱尤為重要。引線鍵合作為一種成熟的連接方式,相關專利申請占比呈下降趨勢。各個國家由于技術積累
214、的不同,各自發展的重點也有側重,如美國、日本等發達國家更側重制造環節,而我國則更側重于設計、封裝環節。90第四章第四章 南沙區集成電路產業發展定位南沙區集成電路產業發展定位4.1 我國產業分布我國產業分布4.1.1 地區分布地區分布(一)總體排名情況(一)總體排名情況圖圖 4-1 我國集成電路產業區域分布區情況我國集成電路產業區域分布區情況我國集成電路產業集群地域分布較廣,廣東省總體排名全國第三,且主要我國集成電路產業集群地域分布較廣,廣東省總體排名全國第三,且主要分布在深圳分布在深圳、廣州廣州。南沙區在全國區縣排名中位居第南沙區在全國區縣排名中位居第 38 位位,與上海浦東與上海浦東、北京北
215、京海淀、西安雁塔等區縣存在較大差距。海淀、西安雁塔等區縣存在較大差距。圖 4-1 所示為我國集成電路產業區域分布情況。我國集成電路產業主要分布在長三角、京津冀、東南沿海和中部地區,我國集成電路產業排名前五的省份分別為江蘇、上海、廣東、北京和臺灣,從地區分布上看東南沿海省份較多。廣東省排名全國第三,是我國重要的芯片設計市場,專利申請數量為 2211 項。全國地市排名中,上海市排名首位,其專利申請數量為 2677 項。上海市作為我國集成電路制造基地及國內工業基礎最好的地區,已基本形成了開發設計、芯片制造、封裝測試以及支撐業和服務業在內的完整產業鏈。北京市集成電路產業鏈分布明顯,設計、制造及襯底環境
216、均具備一定優勢,且北京大學、清華大學等高校在集成電路研發方面也做了較大貢獻,目前北京市專利申請數量排名第二,91是除上海以外唯一專利申請數量突破 2000 項的城市。廣東省集成電路產業以深圳、廣州為核心,深圳、廣州分別排名全國地市第五和第九位,專利申請數量分別為 1012 項和 548 項。雖然廣州市已形成集成電路產業的初步集聚效應,但由于起步晚、體量小,并不能滿足廣州市在新能源智能汽車、超高清視頻顯示、高端裝備等優勢產業領域對集成電路的龐大需求。全國排名靠前的區縣以上海、北京、西安、深圳的重點區縣為主,南沙區是廣東省打造我國集成電路產業“第三極”中的重要一環,然而目前南沙區在集成電路產業的專
217、利申請數量僅為 94 項,排名全國第 38 位,與上海浦東、北京海淀、西安雁塔等區縣差距懸殊。圖圖 4-2 廣州市集成電路產業區縣分布情況廣州市集成電路產業區縣分布情況天河區位居廣州市集成電路產業首位,南沙區排名第三,具備較大發展潛天河區位居廣州市集成電路產業首位,南沙區排名第三,具備較大發展潛力。力。天河區是粵港澳大灣區最大的軟件業集聚區,在云計算、人工智能、信息安全等領域已形成一定的集聚效應,直接促進了天河在集成電路產業的研發與產業化,天河區的專利申請數量為 228 項,排名廣州市首位,是排名第二的黃埔區的兩倍有余,具備一定優勢。南沙區專利申請數量排名廣州市第三位,目前廣州市正在打造以黃埔
218、區為核心、增城、南沙區為兩極的集成電路產業發展格局,南沙區目前的專利申請數量已經接近黃埔,但與天河區相比還存在較大差距。作為另外一極的增城目前的專利申請數量僅 13 項,排名第六位。海珠區專利申請數量92為 84 項,僅次于南沙。其余區縣中,越秀區專利申請數量為 18 項,番禺、花都則不足 10 項,對廣州市集成電路產業技術支撐作用不明顯。(二)主要技術環節區域分布(二)主要技術環節區域分布圖圖 4-3 一級分支省份分布情況一級分支省份分布情況廣東省技術優勢在于設計和封裝,而其他技術方向優勢并不明顯。廣東省技術優勢在于設計和封裝,而其他技術方向優勢并不明顯。圖 4-3 所示為我國集成電路產業一
219、級分支省份分布情況,從圖中明顯可以看出,各省份的技術側重點不同。襯底技術環節,襯底技術環節,上海市遙遙領先,其專利申請數量為 1467 項,江蘇、北京分別位居第二和第三位。廣東省位居第四位,其專利申請數量為 1058 項。除以上四個省份之外,其余排名前十省份在襯底技術方向的專利申請數量均在 1000項以下。設計技術環節設計技術環節,江蘇省排名首位,其專利申請數量為 977 項,芯片設計產業是江蘇省發展最為迅速的產業,其中 2020 年的增長率高達 30%,誕生了納芯微電子等芯片設計領域的龍頭企業,在該細分賽道上實現了彎道超車。廣東省排名第二,為 800 余項,廣東省擁有華為海思、中興微電子、比
220、亞迪微電子等知名芯片設計公司,無論是芯片設計能力還是芯片設計企業數量,廣東省都具有明顯優勢。設計技術環節除江蘇和廣東之外,排名第三到第五的四川、陜西和北京的專利申請數量相差不多,均為 600 余項,其余省份的專利申請數量均在 500項以下。制造技術環節制造技術環節,上海市優勢明顯,上海是我國重要的集成電路制造基地,產業鏈完備,制造能力突出,專利申請數量達 1175 項,遠超第二位的臺灣省 733項。北京、江蘇和廣東的專利申請數量為分別 600 余項、500 余項和 400 余項,排名全國第三到第五位,相比之下,其余省市的專利申請數量較少。封裝技術環封裝技術環節,節,臺灣、廣東、江蘇三省位于第一
221、梯隊,其中廣東省專利申請數量為 756 項,93排名第二位,上海、北京、浙江位于第二梯隊,陜西、安徽、湖北、湖南等中部城市位居第三梯隊。測試技術環節測試技術環節,北京、上海、江蘇處于第一梯隊,且實力相差不多,其專利申請數量為 260270 項。臺灣省與廣東在測試技術環節的實力相當,其專利申請數量分別為 176 項和 174 項,處于第二梯隊,浙江、陜西、安徽、湖北等省份的專利申請數量均為幾十項,位于第三梯隊??傮w來看,廣東省的技術優勢在于設計和封裝,襯底、制造和測試環節的優勢并不明顯,圖圖 4-4 一級分支地市分布情況一級分支地市分布情況廣州市襯底、設計、制造、測試技術環節進入全國地市前十行列
222、,但與北廣州市襯底、設計、制造、測試技術環節進入全國地市前十行列,但與北京、上海等優勢城市差距依然明顯,而封裝環節仍是短板。京、上海等優勢城市差距依然明顯,而封裝環節仍是短板。圖 4-4 所示為我國集成電路產業一級分支排名前十地市情況。上海、北京在襯底、制造、測試技術環節處于領先地位,設計技術環節以西安、成都較為突出,封裝技術環節則以臺灣省新竹市優勢最為明顯。廣州市從 2018 年開始將集成電路產業列為重點發展產業,并實施芯片制造提升、芯片設計躍升、封裝測試強鏈、配套產業補鏈、創新能力突破、產業協同發展、人才引進培育七大工程,各技術環節均取得了一定進展。從專利申請數量排名上看,目前廣州市在襯底
223、方技術環節位居全國第九位;設計、制造、測試技術環節均位居全國第八位,具備一定的實力,但與北京、上海等先進城市相比仍存在較大差距。封裝技術環節,廣州市并未上榜,該技術環節仍是廣州市短板。94圖圖 4-5 一級分支區縣分布情況一級分支區縣分布情況與國內優勢區縣相比,南沙區在集成電路產業各技術環節的水平仍有很大與國內優勢區縣相比,南沙區在集成電路產業各技術環節的水平仍有很大提升空間。提升空間。圖 4-5 所示為我國集成電路產業一級分支區縣排名情況。明顯可以看出上海浦東新區在各技術環節的水平都比較高,除設計技術環節排名全國區縣第三以外,其他技術環節均位居全國首位,襯底、制造環節的專利申請數量高達 10
224、00 項左右。西安雁塔區明顯在襯底及設計技術環節擁有較強的實力,其專利申請數量分別排名第二和第一位??v觀各技術環節排名靠前的區縣,主要是位于上海、北京、西安、成都以及深圳的重點區縣,與國內地市實力保持一致。南沙區在襯底技術環節的專利申請數量為 38 項,設計技術環節為 28 項,制造技術環節為 7 項,封裝技術環節為 31 項,測試技術環節只有 5 項專利申請。南沙區在各技術環節的水平還比較弱,排名最為靠前的封裝技術環節為第 31 位,襯底和設計技術環節分別排名第 41 位和第 40 位,其余技術環節均排名 50 位之后。與上海浦東、北京海淀、朝陽,深圳南山、西安雁塔等區縣相比,南沙區專利申請
225、數量偏少,技術實力薄弱,未來還有很大發展空間。95(三)重點細分領域分布(三)重點細分領域分布圖圖 4-6 全國碳化硅襯底方向區域分布情況全國碳化硅襯底方向區域分布情況上海浦東在碳化硅襯底方向技術實力突出,南沙區位居全國區縣第上海浦東在碳化硅襯底方向技術實力突出,南沙區位居全國區縣第 32 位位,與優勢地區實力差距較大。與優勢地區實力差距較大。圖 4-6 所示為碳化硅襯底方向國內區域分布情況。上海市擁有國內碳化硅第一股-天岳先進,在碳化硅襯底技術方向具有非常強的技術實力。上海市也非常重視碳化硅襯底項目的開展,2022 年上半年全國開展的幾個碳化硅襯底項目中,天岳先進的碳化硅襯底項目被納入國家布
226、局,且被上海市政府列為 2021 年、2022年上海市重大建設項目。從專利申請數量上看,上海市為 1228 項,其中浦東新區就占了 1090 項,這與國家與上海市政府的高度重視息息相關。西安雁塔、北京海淀在碳化硅襯底方向的專利申請數量排名第二和第三位,均為 300 余項,不足上海浦東的一半。朝陽區專利申請數量為 239 項,排名全國區縣第四。排名第五到第九的區縣的專利申請數量均為 100 余項,第十位昌平則不足 100 項。南沙是國內為數不多的碳化硅全產業鏈聚集區,在碳化硅領域具備一定優勢,但目前規模尚小。目前南沙區在碳化硅襯底方向的專利申請數量僅為 35 項,排名全國區縣第 32 位,排名相
227、對靠前,但與國內優勢地區相比仍有較大差距。96圖圖 4-7 廣州市碳化硅襯底方向區縣分布情況廣州市碳化硅襯底方向區縣分布情況南沙區碳化硅襯底方向專利申請數量排名廣州市第二位,區域優勢明顯。南沙區碳化硅襯底方向專利申請數量排名廣州市第二位,區域優勢明顯。圖 4-7 所示為廣州市碳化硅襯底方向區縣分布情況。其中海珠區專利申請數量排名首位,為 44 項。通過進一步分析發現海珠區的申請主要來自于當地重點高校中山大學,并無企業申請。南沙區擁有南砂晶圓、芯粵能兩大碳化硅領域的重點企業,具備明顯技術優勢。廣東省重視南沙區在碳化硅襯底方向的發展,南沙區的兩個重點項目-南沙晶圓碳化硅單晶材料與晶片生產項目以及廣
228、東芯粵能碳化硅芯片生產線項目被列為廣東省 2022 年重點項目。雖然從專利申請數量上看南沙區排名廣州市第二位,但在區內重點企業的努力下,南沙區在碳化硅襯底方向的專利申請數量及產業化水平必將顯現出地區優勢。4.1.2 主要園區主要園區第十六屆中國半導體行業協會半導體分立器件年會期間,中國半導體行業協會對外公布了全國“2022 年第三代半導體最具競爭力產業園區”,本次評選從產業集聚度、人才(團隊)數量、專利數量等十多個維度進行評價,最終評選得出的全國十大最具競爭力產業園區名單如表 4-1 所示。97表表 4-1 2022 年第三代半導體最具競爭力十大產業園區年第三代半導體最具競爭力十大產業園區十大
229、園區基本情況如下:十大園區基本情況如下:(1)蘇州工業園蘇州工業園:2006 年以來,蘇州工業園區布局發展第三代半導體產業,培育了“設備輔材-襯底外延-器件-下游應用”等相關企業 50 余家,集聚了中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所、江蘇第三代半導體研究院、國家第三代半導體創新中心等研究機構,匯聚了 10 多位國家級重點人才,成立了一批專業領域基金,成為了國內產業鏈較完整、企業集聚度較高、人才儲備和技術開發水平較領先的區域之一。2021 年 3 月,科技部批復支持在園區建設“國家第三代半導體技術創新中心”。迄今該中心已引進院士團隊 3 個、高層次人才近 20 人,組建了激光顯示等 3 個領
230、域核心攻關團隊;建設了材料生長創新平臺、測試分析與服役平臺,服務企業、高校及科研院所超百家。(2)上海臨港新片區國際創新協同區:)上海臨港新片區國際創新協同區:該國際創新協同區是東方芯港的重要承載區之一,其借助臨港新片區在集成電路領域的集聚效應,結合自身的區98位優勢和產業特點,重點圍繞人工智能、汽車電子、5G、智能傳感器等領域關鍵核心芯片,積極吸引芯片設計、EDA 等企業落戶,全力建設世界級集成電路設計產業創新基地。目前已匯聚集成電路產業頭部企業 20 余家,包括第三代半導體企業瞻芯電子、瀚薪芯座、電力電子研究院等一批優質龍頭企業。(3)無錫(國家)集成電路設計中心:)無錫(國家)集成電路設
231、計中心:第三代半導體是半導體技術創新和產業發展的熱點,也是無錫(國家)集成電路設計中心(以下簡稱:設計中心)重點打造的新興產業。作為發展排頭兵,設計中心一直瞄準前沿科學技術,謀劃布局新興產業,推動資源整合,發揮集成優勢。在形成設計企業相對集中、功能配套較為齊全、政策服務比較靠前的系統化產業發展體系的基礎上,進一步打通集成電路“材料-設計-制造-封裝-應用”的全產業鏈條,構建了較為完備的集成電路產業鏈,無論是在產業鏈完整性、企業集聚度還是科研實力和人才儲備等方面,均處于全國領先地位。2021 年里,設計中心累計落戶集成電路優質企業 12 家,全年新注冊或引進企業共 91 家,其中注冊資本 100
232、0 萬元以上企業 40 家,新增高新技術企業入庫16 家,雛鷹企業 14 家,瞪羚企業 4 家,準獨角獸企業 2 家。(4)廈門國家火炬高技術產業開發區(簡稱廈門火炬開發區):廈門國家火炬高技術產業開發區(簡稱廈門火炬開發區):廈門火炬開發區作為全國首批國家級高新區、國家對臺科技合作與交流基地、國家雙創示范基地,也是當地集成電路產業發展的主要承載地。通過龍頭企業帶動、資本項目合作、專業平臺建設、人才體系構建,并堅持財政持續投入、配套接續跟進、本土孵化培育等共同發力,該高新區已匯聚集成電路企業 200 多家,覆蓋芯片設計、材料與設備、晶圓制造、封裝測試等主要產業鏈環節。2021 年,廈門火炬高新
233、區實現集成電路產業產值 269 億元,比增 21%。(5)重慶西永微電子產業園:重慶西永微電子產業園:作為重慶市集成電路主戰場,園區涵蓋英特爾、SK 海力士、聯合微電子、華潤微電子、中國電科聲光電等 20 多家知名芯片,企業已經初步形成了設計、制造、封裝、測試的集成電路全產業鏈。在集成電路領域西永微電園圍繞 IC 設計-晶圓制造-封裝測試的全產業鏈全方位布局,園區年產值占到全市 80%以上。在晶圓制造領域擁有兩條 8 吋線、三條 6 吋線,聯合微電子 12 吋特色工藝晶圓制造項目、華潤微電子 12 吋功率半導體晶圓制造項目正加速全力推進。在封裝測試領域引進了 SK 海力士半導體、華潤微電子等知
234、名99企業。其中華潤微電子在園區布局功率封裝和先進封測,SK 海力士二期投產達產后將成為全球海外最大的封測基地。2021 年集成電路產業產值全年增長 32.8%,晶圓生產近 80 萬片。(6)西安高新技術產業開發區(簡稱西安高新區):西安高新技術產業開發區(簡稱西安高新區):西安高新區是 1991年 3 月國務院首批批準成立的國家級高新區之一,2006 年被科技部確定為要建成世界一流科技園區的六個試點園區之一。從產業鏈角度出發,西安高新區不斷優化、提升半導體產業布局。經過三十年的發展,在半導體及集成電路領域,西安高新區已形成較為完整集成電路產業鏈,覆蓋材料設備、設計、制造、封測、應用。在 IC
235、 設計領域,西安高新區居全國前五,集聚了紫光國芯、華為研究院、智多晶等 100 多家企業;在 IC 制造領域,西安高新區擁有三星、美光等制造龍頭企業,已成為我國存儲芯片領域的重要一極,半導體閃存芯片產能占全世界閃存芯片產能的比重超過 10%。在 IC 封裝測試領域,西安高新區有三星、美光、力成、威世半導體等為代表的封裝測試企業群;材料領域形成了以硅晶圓制造為核心,濕電子化學品、特種氣體等產品為主的格局。(7)深圳寶安區第三代半導體深圳寶安區第三代半導體 IDM 產業區產業區:深圳作為中國集成電路(IC)產業的重鎮之一,深圳 IC 產業近年來保持快速增長態勢,構建了以設計、制造、封測、設備和材料
236、為重點的特色產業群。2020 年,深圳 IC 業銷售收入為 1727.26億元,產業規模增速達 18.91%。其中,IC 設計產業規模已連續 9 年居全國城市首位。去年深圳 IC 設計企業數量達到 229 家,涌現出了深圳海思半導體有限公司、深圳市中興微電子有限公司、深圳市匯頂科技股份有限公司、深圳市比亞迪微電子有限公司、深圳市國微電子有限公司等一批 IC 企業。(8)北京第三代半導體材料及應用聯合創新基地:北京第三代半導體材料及應用聯合創新基地:產業集聚初見雛形。初步完成 SiC 全鏈條核心技術突破和產業鏈布局,天科合達、世紀金光實現了 4英寸以上 SiC 襯底材料批量生產,泰科天潤、世紀金
237、光在國內率先實現 SiC 二極管批量生產,形成了從材料、器件、封裝到應用的產業鏈條。GaN 射頻方面引入中國電子科技集團有限公司第 13 研究所,規劃在基地投資 50 億元發展民品微波射頻產業。(9)成都高新技術產業開發區(簡稱成都高新區):成都高新技術產業開發區(簡稱成都高新區):成都高新區是全國首批國家級高新區、“世界一流高科技園區”試點園區、西部首個國家自主創新示范100區,在全球電子信息產業版圖占據重要一極,在集成電路產業領域已基本形成從設計、制造、封裝測試到終端應用全產業鏈發展規模。2021 年,成都高新區 160余家集成電路企業實現產值 1332.7 億元,同比增長 11.5%,產
238、業規模位列全國第一方陣,居中西部第一位。其中,IC 設計領域營收突破 100 億元,同比增長 46.3%,營收過億元企業高達 23 家,培育了海光、振芯、雷電微力、華微、英諾達等,引進了卓勝微、華大等代表性企業;在晶圓制造領域,德州儀器成都工廠是德州儀器全球唯一的晶圓制造、加工、封裝測試于一體的世界級生產制造基地;封裝測試領域營收達 1172.8 億元,同比增長 8.6%,英特爾(成都)已成為英特爾全球晶圓預處理三大工廠之一,是英特爾在全球最大的芯片封裝生產基地;裝備材料領域,聚集了長川科技、萊普科技、華興源創、華峰測控、愛發科、ASM 等企業,推動產業鏈不斷做優做強做大。(10)河北鹿泉經濟
239、開發區河北鹿泉經濟開發區(簡稱河北鹿泉經開區簡稱河北鹿泉經開區):河北鹿泉經濟開發區電子信息企業關聯性強,產業集中度高,產業鏈條也較為完整。特別是集成電路、現代通信、汽車電子、軟件研發四條產業鏈均已實現從前端設計到產品應用的全產業鏈布局。鹿泉經濟開發區擁有中電科 54 所、13 所的產業聚集優勢,近年來圍繞電子信息產業實施建鏈、補鏈、強鏈行動,聚集了??低暤戎T多產業鏈上的關鍵環節項目,初步形成了以光電照明、導航通信為主導的電子信息產業集群。2022 年 1 月與 9 家國內外知名企業簽約,共建高性能陶瓷集成電路產業園,構建從芯片、材料、設備、微組裝到分系統的完整產業鏈。1014.2 南沙區產
240、業專利態勢南沙區產業專利態勢圖圖 4-8 廣東廣東/廣州廣州/南沙專利申請趨勢南沙專利申請趨勢廣東省集成電路產業專利申請廣東省集成電路產業專利申請 2013 年以來增長迅速年以來增長迅速;近五年廣州市專利申近五年廣州市專利申請數量明顯增長;南沙區集成電路產業起步稍晚,但近年來也出現小幅增長。請數量明顯增長;南沙區集成電路產業起步稍晚,但近年來也出現小幅增長。2013 年以來,隨著我國對集成電路產業的支持力度明顯加大,廣東省政府支持集成電路產業發展的態度進一步明確,廣東省在該產業的專利申請有了明顯的增加。廣州市早期在集成電路產業的專利申請增速并不明顯,但作為廣東省發展集成電路產業的核心城市之一,
241、2018 年廣州市將集成電路產業列為重點發展的產業,自此廣州市在該產業的專利申請速度也開始加快,2019 年至今廣州市每年的專利申請數量為 100 項左右。南沙區自 2018 年才開始正式布局半導體與集成電路產業,引進了芯粵能、芯聚能、南砂晶圓等重點企業,自此南沙區在集成電路產業的專利申請才開始出現小幅度增長,年專利里申請數量于 2020 年超過 20 項,并持續保持增加趨勢。102圖圖 4-9 南沙區專利類型及申請趨勢南沙區專利類型及申請趨勢南沙區集成電路產業專利類型中發明和實用新型各占一半,近五年兩種類南沙區集成電路產業專利類型中發明和實用新型各占一半,近五年兩種類型的專利申請均有所增加。
242、型的專利申請均有所增加。圖 4-9 所示為南沙區專利申請類型分布及其申請趨勢。從圖中可以看出,南沙區發明和實用新型專利申請數量均為 47 項,占比相當。從申請趨勢上看,早期兩種類型的專利申請均不多,2017 年南沙區兩種類型的專利申請突然增加,其中 2017 年有 5 項實用新型專利申請、6 項發明專利申請,其中華南理工大學作為高校創新主體貢獻較大。2018 年南沙區在該產業的專利申請數量為 0,此時南沙區在集成電路產業的專利申請趨勢還不穩定。隨著南沙區集成電路產業重點企業的引進,2019 年以來兩種類型的專利申請開始穩定增加,且增加幅度相差不多。2020 年南沙區實用新型專利申請有 17 項
243、,發明專利申請有 11 項,預計未來仍將保持活躍的申請趨勢。103圖圖 4-10 南沙區專利有效情況及有效專利申請趨勢南沙區專利有效情況及有效專利申請趨勢南沙區集成電路產業技術研發活躍,有效專利數量逐年增多。南沙區集成電路產業技術研發活躍,有效專利數量逐年增多。目前南沙區集成電路產業的專利中,失效的僅 4 項,比例較小。47 項實用新型中,處于有效狀態的有 46 項,失效 1 項。47 項發明專利申請中,處于有效狀態的有 14 項,審中狀態的有 30 項,失效的有 3 項??梢娔壳澳仙硡^集成電路產業專利大多處于有效及審中狀態,技術研發相當活躍。受實用新型有效量增加的影響,南沙區近年來有效專利的
244、申請總量保持增加趨勢,雖然有效發明專利的數量目前增加幅度并不明顯,但南沙區有超 60%的審中狀態發明專利申請,未來有效發明專利數量的增長空間也比較大。圖圖 4-11 主要技術分支專利申請趨勢主要技術分支專利申請趨勢104南沙區近五年在襯底、設計和封裝技術環節專利申請活躍,相比之下制造南沙區近五年在襯底、設計和封裝技術環節專利申請活躍,相比之下制造和測試技術環節的專利申請活躍度較低。和測試技術環節的專利申請活躍度較低。南沙區 2010 年才開始出現集成電路產業的專利申請,其中襯底和制造兩個技術環節起步較早。然而在 2016 年之前,南沙區在集成電路產業各技術環節的專利申請均不多,測試環節更是沒有
245、涉及。2017 年,南沙區的專利申請集中在襯底、設計和制造三個技術環節,2018 年南沙區在各技術環節的專利申請數量均為 0,出現脫節。2019 年開始,南沙區在襯底、設計和封裝技術環節開始有持續且數量相對較多的專利申請,各技術環節年專利申請數量達到 10 項左右?;钴S度較高。制造技術環節,雖然起步較早,但是多年以來專利申請并不持續,年專利申請數量為 02 項,數量較少;測試技術環節目前僅在 2020 年申請了 5 項專利,其他年份并無申請,與其他三個技術環節相比,南沙區在制造和測試環節的專利申請活躍度較低。4.3 南沙區產業發展定位南沙區產業發展定位因南沙區主要發展方向是集成電路中的第三代半
246、導體(寬禁帶半導體),因此項目組選取了 2022 年國內第三代半導體最具競爭力十大產業園區中與南沙區體量上相當的蘇州工業園、廈門火炬開發區、西安高新區、成都高新區、河北鹿泉經開區五個園區與南沙區進行橫向對比,進一步明確南沙區集成電路優劣勢。4.3.1 產業結構產業結構圖圖 4-12 南沙區集成電路產業各一級分支專利數量及占比南沙區集成電路產業各一級分支專利數量及占比105南沙區形成了較為完整的集成電路產業鏈,優勢在于襯底、設計和封裝環南沙區形成了較為完整的集成電路產業鏈,優勢在于襯底、設計和封裝環節,制造及測試環節薄弱。節,制造及測試環節薄弱。南沙區通過招商引資,引進培育了一批行業龍頭企業,已
247、初步形成覆蓋半導體和集成電路設計、制造、封裝測試、設備材料等全產業鏈環節的完整生態。但目前這些企業大部分只涉及襯底、設計、封測領域,但是在制造領域僅有芯粵能一家,且還沒有正式投產。從專利申請上看,如圖 4-12 所示南沙區的專利申請也主要集中在襯底、封裝和設計領域,這三個領域的專利申請數量占比均達 30%左右,而制造和測試領域專利申請均只有 5%左右。表表 4-2 南沙區集成電路產業細分領域專利布局情況南沙區集成電路產業細分領域專利布局情況從細分方向看,南沙區集成電路產業主要集中在碳化硅襯底、功率設計以從細分方向看,南沙區集成電路產業主要集中在碳化硅襯底、功率設計以及封裝領域的芯片互聯和散熱四
248、個方向。及封裝領域的芯片互聯和散熱四個方向。表 4-2 顯示了南沙區集成電路產業細分領域專利布局情況。具體到集成電路襯底環節,碳化硅襯底是南沙區重點發展方向,碳化硅襯底相關專利占南沙區襯底環節專利量的 81.2%。超過全球的這一比例 59.2%,也高于我國的這一比例61.3%。集成電路設計環節,寬禁帶半導體集成電路設計主要分為功率設計和射106頻設計,其中和碳化硅器件相關的功率設計是南沙區優勢領域,南沙區在該方向的專利申請占其設計環節專利總量的 86.7%,超過全球的這一比例 54.2%,也高于我國的這一比例 56.0%。集成電路封裝環節,南沙區芯片互聯和散熱方向專利申請分別為 15 件和 1
249、4 件,分別占南沙區封裝環節專利量的 48.4%和 45.2%,是封裝環節主要改進方向。表表 4-3 國內重點園區集成電路產業各一級分支專利數量情況國內重點園區集成電路產業各一級分支專利數量情況序號序號園區園區襯底襯底設計設計制造制造封裝封裝測試測試1西安高新區6304979777552成都高新區2163951513223蘇州工業園2071667560364廈門火炬開發區6423189135南沙區南沙區382873156河北鹿泉經開區26217324與國內重點園區相比,南沙區各分支專利申請量偏少。與國內重點園區相比,南沙區各分支專利申請量偏少。表 4-3 顯示了國內重點園區集成電路產業各分支專
250、利申請數量情況。由表可知西安高新區、蘇州工業園整體實力較強,各分支專利申請數量均排在前列。南沙區專利申請集中在襯底、設計和封裝環節,相關專利申請數量分別為 38 件、28 件和 31 件,相比制造和測試環節的 7 件和 5 件具有明顯優勢。但和國內重點園區相比,其集成電路產業各環節的專利申請數量與西安高新區、成都高新區和蘇州工業園相比差距較大。107圖圖 4-13 國內主要園區集成電路一級分支專利數量占比情況國內主要園區集成電路一級分支專利數量占比情況與國內重點園區相比,南沙區在封裝領域具有比較優勢。與國內重點園區相比,南沙區在封裝領域具有比較優勢。圖 4-13 顯示了國內主要園區集成電路一級
251、分支專利數量占比情況。南沙區封裝環節專利申請占比 28.4%,在國內主要園區中排名第二,僅落后于河北鹿泉經開區的 35.6%,具有一定優勢。襯底環節南沙區專利數量占比為 34.9%,僅高于河北鹿泉區經開區的 28.9%和成都高新區的 32.7%,設計環節近高于廈門火炬開發區和河北鹿泉區經開區,制造環節僅高于成都高新區,測試環節僅略高于河北鹿泉區經開區和西安高新區。1084.3.2 創新主體實力創新主體實力4.3.2.1 我國集成電路產業主要創新主體我國集成電路產業主要創新主體圖圖 4-14 中國集成電路產業專利申請排名前中國集成電路產業專利申請排名前 20 位申請人位申請人中國集成電路產業臺灣
252、地區企業實力強勁中國集成電路產業臺灣地區企業實力強勁,高校高校、科研院所成果轉化基礎良科研院所成果轉化基礎良好。好。圖 4-14 示出了中國集成電路產業專利申請總量排名前 20 位的申請人以及近5 年排名前 20 位的申請人。從累計專利申請總量排名來看,企業總體實力較強,有 13 位,高校、科研院所為 7 位,其中前三位均為企業,同時,結合近 5 年專利申請總量來看,前 20 位中企業占 16 位,而高校、科研院所為 4 位,表明近 5年來,企業研發實力進一步增強。在累計專利總量及近 5 年專利申請總量排名保持前 20 的企業中,臺積電、中芯國際(上海)、中芯國際(北京)、聯華電子、世界先進積
253、體電路、長鑫存儲、長江存儲、山東天岳、北京北方華創微電子、南亞科技、中國電子科技集團公司第十三研究所、中國電子科技集團公司第五十五研究所共計 12 家企業保持持續的研發活力,華為、浙江集邁科、環球晶圓為后起之秀。其中,臺積電、聯華電子、世界先進積體電路、南亞科技、環球晶圓均為臺資企業,臺灣地區的企業實力強勁。109在累計專利總量及近 5 年專利申請總量排名保持前 20 的高校、科研院所中,西安電子科技大學、電子科技大學、中科院微電子研究所、華南理工大學研發活躍,大陸的集成電路產業急需成果轉化。圖圖 4-15 中國集成電路產業中國集成電路產業一級技術分支近一級技術分支近 5 年年專利申請排名前專
254、利申請排名前 20110圖圖 4-15 中國集成電路產業中國集成電路產業一級技術分支近一級技術分支近 5 年年專利申請排名前專利申請排名前 20(續續)在襯底在襯底、設計分支中高校研發技術突出設計分支中高校研發技術突出,在制造在制造、封裝封裝、測試分支中企業研測試分支中企業研發實力強勁,其中臺積電綜合技術實力強大。發實力強勁,其中臺積電綜合技術實力強大。圖 4-15 示出了中國集成電路產業一級技術分支近 5 年專利申請排名前 20 的申請人??傮w來看,臺積電實力突出,在各個分支均名列前茅,其中,在制造、封裝、測試分支臺積電均排名第一,且專利申請數量遙遙領先,而在襯底、設計分支臺積電也分別排名第
255、 4 和第 3,表明臺積電在各個分支的研發實力強大。此外,中芯國際(上海)、中芯國際(北京)在襯底、制造和封裝分支也分別位列第 2、3 位,表現突出。從每個一級技術分支來看,在襯底分支中,有 9 位申請人為高校及科研院所,11 為企業申請人。其中,西安電子科技大學排名第一,共計 398 項。在設計分支中,西安電子科技大學依然排名第一,此外,電子科技大學、華南理工大學也排名靠前,分別為第 2 和第 5 位。在制造分支中,高校及科研院所僅為 3 位,17位企業,表明制造分支中企業為主要研發主體。在封裝分支中,與制造類似,高校及科研院所僅為 5 位,15 位企業。在測試分支中,高校及科研院所占到 9
256、 位,11 位企業申請人,高校中的西安電子科技大學、華南理工大學排名分別為第 4和第 5 位,且專利申請數量與排名第一的臺積電相比也相差甚遠。1114.3.2.2 南沙區及主要園區企業情況南沙區及主要園區企業情況表表 4-4 各園區企業數量對比各園區企業數量對比南沙區企業數量偏少,蘇州工業園遙遙領先。南沙區企業數量偏少,蘇州工業園遙遙領先。表 4-4 展示了蘇州工業園、西安高新區、廈門經濟開發區、河北鹿泉經開區、成都高新區以及南沙區的企業數量對比。其中蘇州工業園企業數量多達 51 家,明顯領先于其他產業園區,西安高新區排名第二,共計 36 家,而廈門經濟開發區、河北鹿泉經開區分別有 16、9
257、家集成電路企業,而南沙區與成都高新區均僅8 家集成電路企業,數量偏少。為了更進一步地了解各區的企業情況,對各區內的企業以專利數量為首要維度進行排序,得到排名前十企業,并對企業的注冊資金、技術方向進行對比,以期對比企業情況。表表 4-5 南沙區創新主體專利情況對比南沙區創新主體專利情況對比南沙區創新主體以企業為主,但企業數量不多且專利產出有待加強。南沙區創新主體以企業為主,但企業數量不多且專利產出有待加強。從表 4-5 可以看出,南沙區專利申請人也是以企業為主,其中在專利數量、112近 5 年申請量以及發明專利數量排名第一的是廣東芯聚能半導體有限公司,公司于 2018 年 11 月 26 日成立
258、,注冊資金為 16173.2813 萬元,主要產業包括集成電路芯片設計、半導體分立器件制造、電力電子元器件制造等,技術分布主要在設計以及封裝分支;而在專利數量、近 5 年申請量以及發明專利數量排名第二的廣州南砂晶圓半導體技術有限公司技術分布主要在襯底,與芯聚能技術側重點不同,該公司于 2018 年 9 月成立,主要產業包括電子元器件制造、電子專用材料制造;專利數量排名第三的廣州愛思威科技股份有限公司于 2020 年 6 月成立,目前已注銷;專利申請總量在個位數的企業中,廣東芯粵能半導體有限公司是 2021 年成立的新企業,注冊資金達到 40000 萬元,是一家專注于車規級碳化硅芯片制造企業,其
259、碳化硅芯片制造項目是廣東省“強芯工程”重點建設項目,其主要的技術分布包括襯底及制造,而安捷利(番禺)電子實業有限公司、廣州弘高科技股份有限公司、廣州豐江微電子有限公司均較早成立,其中安捷利(番禺)電子成立于 1994 年,主要產品為柔性電路板,而廣州弘高科技、廣州豐江微電子分別成立于 1992、2000 年,主要產品均為半導體電子器件制造,上述公司的技術分布均在封裝。表表 4-6 蘇州工業園區專利數量排名前蘇州工業園區專利數量排名前 10 創新主體對比創新主體對比113蘇州工業園專利申請以科研院所為主,企業總體經濟實力強勁,但在專利蘇州工業園專利申請以科研院所為主,企業總體經濟實力強勁,但在專
260、利保護方面相對較弱。保護方面相對較弱。從表 4-6 可以看出,在專利數量排名前十的創新主體中,排除高校以及科研院所,在企業中,注冊資金排名首位的是蘇州匯川聯合動力系統有限公司,其經營范圍主要包括新能源汽車動力總成系統、電機控制器、電機、減速機、電源設備、充電設備、智能控制設備的研發、制造、銷售與技術服務,具有較強的經濟實力;其次為蘇州晶方半導體科技股份有限公司,注冊資金為 65321.2 萬元,晶方科技的 CMOS 影像傳感器晶圓級封裝技術,使高性能,小型化的手機相機模塊成為可能;而蘇州納維科技有限公司注冊資金為 5679.3 萬元,企業排名第三,在 MEMS,微小信號采集,混合信號鏈處理以及
261、傳感器校準等領域具有成熟經驗。在專利數量排名前十的創新主體中,從專利情況來看,在高校和科研院所中,中科院蘇州納米技術與納米仿生研究所在專利數量、近 5 年申請量以及發明專利數量均排名第一,且遙遙領先于其他創新主體,技術分布廣泛,在襯底、設計、制造、封裝、測試均有研究;而西交利物浦大學、蘇州大學在集成電路方面的專利較少,其中西交利物浦大學專利申請主要集中在近 5 年,技術分布涵蓋襯底和設計;在企業中,蘇州捷芯威半導體有限公司在專利數量、近 5 年申請量以及發明專利數量均排名第一,且發明專利數量 27 件,占專利總數量的 93%,主要技術分布在設計;排名第二的為蘇州能屋電子科技有限公司,專利數量、
262、近 5 年申請量以及發明專利數量及占比在蘇州的企業中也處于第一梯隊,主要技術分布在集中在襯底。雖然捷芯威和能屋電子在專利方面表現比較突出,但相較于其他企業其經濟實力較弱,這與政府在對于小微企業在知識產權保護方面的政策相關,也與企業保護知識產權的意識相關??傮w來看,蘇州工業園區半導體企業總體實力強勁,但通過對專利數據的分析,企業在研發方面動力不足,專利方面較為薄弱。114表表 4-7 西安高新區專利數量排名前西安高新區專利數量排名前 10 創新主體對比創新主體對比西安高新區創新主體以高校和企業為主,但企業專利數量較少。西安高新區創新主體以高校和企業為主,但企業專利數量較少。從表 4-7 可以看出
263、,在專利數量排名前十的創新主體中,排除高校以及科研院所,在企業中,注冊資金排名首位的是西安中為光電科技有限公司,屬于國有控股的有限責任公司,是陜西電子信息集團有限公司聯合西安電子科技大學等五家股東組建的西部首家 LED 外延片和芯片生產基地,于 2007 年 8 月成立,專業生產氮化鎵基藍、綠、紫光 LED 外延片和芯片。其次為西安奕斯偉硅片技術有限公司,達到 6976.7 萬元,主要生產 12 英寸集成電路用硅拋光片和外延片;而陜西半導體先導技術中心有限公司注冊資金 6250 萬元,企業排名第三,技術方向主要包括氮化鎵產品技術、碳化硅產品技術、先進硅器件技術以及超寬禁帶半導體技術等。在專利數
264、量排名前十的創新主體中,從專利情況來看,在高校和科研院所中,西安電子科技大學在專利數量、近 5 年申請量以及發明專利數量具有絕對優勢,且技術分布涵蓋集成電路各個技術分支,具有堅實的技術轉化基礎;西安微電子115技術研究所排名第二,專利申請主要集中在近 5 年,與第一名的西安電子科技大學具有很大差距,技術分布集中在襯底、制造以及封裝;從企業的專利情況來看,西安高新區的各企業注冊資金達到億級的較多,企業經濟實力雄厚,但專利申請總量均在個位數,技術分布以襯底為主,與高校的專利情況具有較大落差,反應了西安高新區的技術轉化有待改進。表表 4-8 廈門經濟開發區專利數量排名前廈門經濟開發區專利數量排名前
265、10 創新主體對比創新主體對比廈門經濟開發區專利申請人以企業為主。廈門經濟開發區專利申請人以企業為主。從表 4-8 可以看出,廈門經濟開發區專利數量排名前十的創新主體均為企業,其中在專利數量、近 5 年申請量以及發明專利數量排名第一的為瀚天天成電子科技(廈門)有限公司,注冊資金為 21338.2 萬元,為中美合資企業,主要技術分布為襯底及制造,提供產業化 3 英寸、4 英寸和 6 英寸碳化硅半導體外延晶片;處于第二梯隊的為廈門芯一代集成電路有限公司、廈門芯光潤澤科技有限公司的專利申請均集中在近 5 年,與其成立時間相關,技術分布方向不同,分別為設計以116及襯底/封裝;專利申請總量在個位數的企
266、業中,聯芯集成電路制造(廈門)有限公司注冊資金達到了 1,619,779.4 萬元,廈門市三安集成電路有限公司注冊資金達到了 150,000 萬,經濟實力非常雄厚,但是在集成電路的專利產出量上并不具備優勢,企業的研發實力以及知識產權的意識有待提高。表表 4-9 成都高新區專利數量排名前成都高新區專利數量排名前 10 創新主體對比創新主體對比成都高新區高校實力較強,新成立的企業多且資金雄厚,近幾年發展迅速成都高新區高校實力較強,新成立的企業多且資金雄厚,近幾年發展迅速。從表 4-9 可以看出,在專利數量排名前十的創新主體中,排除高校以及科研院所,在企業中,成都高真科技有限公司于 2020 年 9
267、 月注冊成立,注冊資金達到了 4 百億以上排名首位,具備芯片設計、晶圓制造、封裝測試等全產業鏈研發生產能力;成都辰顯光電有限公司以 105263 萬元的注冊資金排名第二,也是于2020 年 8 月成立,表明成都集成電路產業近幾年發展迅速。在專利數量排名前十的創新主體中,從專利情況來看,與西安高新區類似,在高校和科研院所中,電子科技大學在專利數量、近 5 年申請量以及發明專利數量具有絕對優勢,且技術分布廣泛,具有堅實的技術轉化基礎;而企業方面,排名前十中,各企業注冊資金基本能達到億級,經濟實力雄厚,但同樣地,專利申請總量均在個位數,技術分布主要涉及襯底、設計,與高校的專利情況具有較大落差,但自
268、2020 年開始,成都高新區在企業成立、產學研平臺建設均有發力,以期待改善、解決技術轉化難題。117表表 4-10 河北鹿泉經開區專利數量排名前河北鹿泉經開區專利數量排名前 10 創新主體對比創新主體對比河北鹿泉經開區創新主體以企業為主,企業專利申請量相對較少。河北鹿泉經開區創新主體以企業為主,企業專利申請量相對較少。從表 4-10 可以看出,河北鹿泉經開區專利數量排名前十的創新主體以企業為主,其中在專利數量、近 5 年申請量以及發明專利數量排名第一的為同輝電子科技股份有限公司,注冊資金為 90000 萬元,經濟實力也排名第一,專利總量相較于同區域其他企業遙遙領先,技術分布較為廣泛,涉及集成電
269、路中襯底、設計、制造以及封裝,擁有從外延材料生長、芯片制造到封裝外殼應用完整的 LED 產業鏈;處于第二梯隊的為河北普興電子科技股份有限公司、河北博威集成電路有限公司雖成立時間早,但專利申請也集中在近 5 年,技術分布也較為全面;專利申請總量在個位數的企業中,河北中瓷電子科技股份有限公司、中電科建設發展有限公司注冊資金均達到 20000 萬元以上,經濟實力雄厚,但是在集成電路的專利產出量上并不具備優勢,企業的研發實力以及知識產權的意識有待提高??傮w來看,蘇州工業園區、西安高新區以及成都高新區的專利申請主要來自于高校及科研院所,具有堅實的技術儲備;而廈門經濟開發區、河北鹿泉經開區、南沙區主要以企
270、業申請為主,三個區域相比較,南沙區企業,特別是龍頭企業廣118東芯聚能半導體有限公司,在專利方面具有明顯優勢,同時,蘇州工業園區除高校及科研院所,與其他區域相比,企業在專利方面依然具有優勢,表明蘇州工業園已經形成較好的產學研平臺。4.3.3 人才實力人才實力4.3.3.1 全國集成電路人才情況全國集成電路人才情況表表 4-11創新人才總專利量(項)創新人才總專利量(項)top20排名排名發明人發明人專利數量專利數量所屬團隊所屬團隊1郝躍511西安電子科技大學2張波362電子科技大學3張進成288西安電子科技大學4馬曉華232西安電子科技大學5李澤宏207電子科技大學6YU,CHEN-HUA20
271、2臺積電7張玉明199西安電子科技大學8張金平170電子科技大學9張海洋157中芯國際集成電路10劉新宇150中國科學院微電子研究所11WANG,CHIH-HAO136臺積電12宋慶文128西安電子科技大學13任敏126電子科技大學14馮志紅116中國電子科技集團第十三研究所15湯曉燕114西安電子科技大學16林信南109北京大學17CHANG,CHING-YU106臺積電18李國強105華南理工大學11919劉美華102北京大學20高超98山東天岳先進材料西安電子科技大學、西安電子科技大學、電子科技大學集成電路產業人才集聚明顯。電子科技大學集成電路產業人才集聚明顯。企業企業集成集成電路產業人
272、才快速成長。電路產業人才快速成長。表 4-11 展示了全國專利申請數量前 20 位的發明人情況,從表可知,排名前20 的創新人才中,高校及科研院所的創新人才共有 15 位,占到 75%,其中,有6 位來自西安電子科技大學,分別為郝躍、張進成、馬曉華、張玉明、宋慶文、湯曉燕,其中郝躍作為發明人具有專利申請 511 項,是中國第三代半導體電子學領域的開拓者和引領者;其次,電子科技大學的創新人才有 4 位,分別為張波、李澤宏、張金平、任敏;企業創新人才為 5 位,僅占 25%,其中國內龍頭企業中的臺積電創新人才 3 位,占到排名前 20 的 15%。表表 4-12創新人才近創新人才近 5 年專利量(
273、項)年專利量(項)top20排名排名發明人發明人專利數量專利數量所屬團隊所屬團隊1郝躍327西安電子科技大學2張進成232電子科技大學3張波178西安電子科技大學4YU,CHEN-HUA153臺積電5馬曉華150西安電子科技大學6WANG,CHIH-HAO117臺積電7李澤宏106電子科技大學8張金平91電子科技大學9馮光建87浙江集邁科微電子10李國強84華南理工大學11高超81山東天岳先進材料12張國旗74深圳第三代半導體研究院13郁發新71浙江集邁科微電子14CHEN,MING-FA66臺積電12015張潔66福建北電新材料科技、湖南三安半導體16CHEN,HSIEN-WEI63臺積電1
274、7CHANG,CHING-YU61臺積電18馮宇翔60廣東匯芯半導體19蔡文必60廈門市三安集成電路20侯斌59西安電子科技大學表 4-12 列舉了近 5 年全國前 20 名主要創新人才,對比上表 4-12 可知,高校及科研院所的創新人才共有 9 位,占到 45%,其中,西安電子科技大學為 4位,分別為郝躍、張波、馬曉華、侯斌,而電子科技大學為 3 位;近 5 年內,企業創新人才共計 11 位,其中,臺積電創新人才具有 5 位,而在一些新企業中出現了優秀的創新人才,進一步說明了近年集成電路的快速發展。表表 4-13襯底方向發明人總專利量(項)襯底方向發明人總專利量(項)top20排名排名發明人
275、發明人專利數量專利數量所屬單位所屬單位1郝躍447西安電子科技大學2張進成265西安電子科技大學3馬曉華190西安電子科技大學4張波177電子科技大學5張玉明167西安電子科技大學6宋慶文112西安電子科技大學7湯曉燕100西安電子科技大學8高超96山東天岳先進科技9馮志紅91中國電子科技集團公司第十三研究所10劉新宇89中科院微電子研究所11張海洋81中芯國際12林信南80北京大學13李國強79華南理工大學14宗艷民78山東天岳先進科技12115李澤宏78電子科技大學16徐現剛77山東大學17趙猛76中芯國際18劉美華75北京大學19張國義75北京大學20劉揚74中山大學上海芯元基半導體科技
276、有限公司西安電子科技大學在襯底方向處于領先地位,創新人才主要集中在高校和西安電子科技大學在襯底方向處于領先地位,創新人才主要集中在高校和科研院所??蒲性核?。表 4-13 展示了襯底方向專利申請數量前 20 位的發明人情況,從表可知,排名前 20 的創新人才中,仍然以高校及科研院所的創新人才為主,占到 80%,其中,有 6 位來自西安電子科技大學,分別為郝躍、張進成、馬曉華、張玉明、宋慶文、湯曉燕,其中郝躍作為發明人具有專利申請 447 項;其次,北京大學的創新人才有 3 位,分別為林信南、劉美華、張國義;企業創新人才為 4 位,主要來自山東天岳先進科技和中芯國際。值得一提的是山東天岳先進科技高
277、超,博士學歷,目前為該公司首席技術管,享受國務院特殊津貼專家,現主持公司的產品開發和技術研發工作,具體負責碳化硅單晶制備技術。表表 4-14設計方向發明人總專利量(項)設計方向發明人總專利量(項)top20排名排名發明人發明人專利數量專利數量所屬單位所屬單位1郝躍402西安電子科技大學2張波323電子科技大學3張進成229西安電子科技大學4馬曉華193西安電子科技大學5李澤宏183電子科技大學6張金平160電子科技大學7任敏120電子科技大學8劉新宇99中科院微電子研究所9劉競秀88電子科技大學10林信南82北京大學12211張玉明80西安電子科技大學12劉美華77北京大學13毛維73西安電子
278、科技大學14張寶順65西安電子科技大學15鄭雪峰64西安電子科技大學16楊凌63西安電子科技大學17羅小蓉63西安電子科技大學18宋慶文57西安電子科技大學19李國強57華南理工大學20魏珂57中科院微電子研究所高校和科研院所為設計方向的創新發源地高校和科研院所為設計方向的創新發源地,西安電子科技大學西安電子科技大學、電子科技大電子科技大學人才優勢明顯。學人才優勢明顯。表 4-14 展示了設計方向專利申請數量前 20 位的發明人情況,從表可知,排名前 20 的創新人才中,全部來自高校和科研院所。其中,有 10 位來自西安電子科技大學,5 位來自電子科技大學,2 位來自北京大學,2 位來自中科院
279、微電子研究所,1 位來自華南理工大學,可以看出西安電子科技大學在設計領域擁有強勁實力,排名第一的郝躍作為發明人共申請專利 402 項。表表 4-15 制造方向發明人總專利量(項)制造方向發明人總專利量(項)top20排名排名發明人發明人專利數量專利數量所屬單位所屬單位1CHANG,CHING-YU169臺積電2WANG,CHIH-HAO1083LIN,CHIN-HSIANG1014CHANG,CHE-CHENG715LIN,CHIH-HAN716LIU,RU-GUN647LEE,TZE-LIANG591238BAO,TIEN-I579JANG,SYUN-MING5610YU,CHEN-HUA5
280、611LEE,CHUNG-JU5512SHUE,SHAU-LIN5213TSAI,CHUN HSIUNG5214ZHU,HUILONG4815YEO,YEE-CHIA4716CHENG,KAI4617張海洋115中芯國際18李勇4619郝躍63西安電子科技大學20陳玉文45上海華力微電子制造方向創新主要來自企業,臺積電一家獨大,中芯國際未來可期。制造方向創新主要來自企業,臺積電一家獨大,中芯國際未來可期。表 4-15 展示了制造方向專利申請數量前 20 位的發明人情況,從表可知,排名前 20 的創新人才中,90%以上來自企業,且呈現臺積電一家獨大的局面,前20 中有 16 位來自臺積電,2 位
281、來自中芯國際,1 位來自西安電子科技大學,1位來自上海華力微電子。排名首位的 CHANG,CHING-YU,共有 169 項專利申請,實力不俗。表表 4-16封裝方向發明人總專利量(項)封裝方向發明人總專利量(項)top20排名排名發明人發明人專利數量專利數量所屬單位所屬單位1YU,CHEN-HUA184臺積電2CHEN,HSIEN-WEI93臺積電3馮宇翔83廣東匯芯半導體4馮光建71浙江大學5JENG,SHIN-PUU68臺積電6CHEN,MING-FA65臺積電7LIU,CHUNG-SHI60臺積電1248郁發新57浙江大學9余振華56臺積電10郝躍50西安電子科技大學11KUO,HUN
282、G-JUI44臺積電12TSAI,HAO-YI40臺積電13張國旗39荷蘭工程院14LU,SZU-WEI38臺積電15YEH,DER-CHYANG38臺積電16林正忠36盛合晶微半導體17葉懷宇35南方科技大學18馬飛34浙江集邁科微電子19劉孟彬29中芯集成電路20梅云輝29天津工業大學封裝方向以企業創新為主,臺積電整體實力強勁。封裝方向以企業創新為主,臺積電整體實力強勁。表 4-16 展示了封裝方向專利申請數量前 20 位的發明人情況,從表可知,排名前 20 的創新人才中,有 14 位來自企業人才,6 位來自高校和科研院所。企業人才中,臺積電占有明顯優勢,有 10 位上榜,排名第一的 YU
283、,CHEN-HUA,作為發明人共有專利申請 184 項,是臺積電副總裁,曾任集成互連和封裝部門的高級總監,在封裝領域有著深厚的沉淀;廣東匯芯半導體的馮宇翔,畢業于清華大學,也展現不俗實力,作為發明人共有專利申請 83 項,其先后曾在日本三菱、士蘭微、美的任職,擔任過02 專項、中國制造 2025等國家重大專項中 IPM及其芯片技術負責人,參與起草 IPM 國家標準。2020 年創業,創辦廣東匯芯半導體有限公司。郁發新,于哈爾濱工業大學通信與信息系統專業獲得學士、碩士和博士學位,目前擔任浙江大學航空航天學院教授、博士生導師等職,創辦臻鐳科技,承擔過多個國家重點項目。張國旗,男,荷蘭代爾夫特理工大
284、學教授,DIMES 固體照明技術中心主任,飛利浦公司固體照明院士,飛利浦固體照明開放創新規劃高級總監。主要研究方向為微電子及光電子系統集成技術,微/納米電子及固體照明技術、工藝、產品及應用可靠性研究,多尺度和多物理場計算模擬和虛擬設計,長期從事半導體及半導體照明相關研究,是目前國際上該領域著125名的戰略科學家和技術戰略制定者,對半導體及半導體照明技術和產業發展有著顯著的貢獻。表表 4-17測試方向發明人總專利量(項)測試方向發明人總專利量(項)top20排名排名發明人發明人專利數量專利數量所屬單位所屬單位1郝躍34西安電子科技大學2李國強27華南理工大學3劉新宇24中科院微電子研究所4王文樑
285、21華南理工大學5YU,CHEN-HUA20臺積電6馬曉華20西安電子科技大學7馮志紅18中國電子科技集團公司第十三研究所8孫曉娟18中國科學院長春光學精密機械與物理研究所9黎大兵18中國科學院長春光學精密機械與物理研究所10CHEN,HSIEN-WEI17臺積電11賈玉萍17中國科學院長春光學精密機械與物理研究所12周東16南京大學13李炳輝16中國科學院長春光學精密機械與物理研究所14申德振16中國科學院長春光學精密機械與物理研究所15劉可為15中國科學院長春光學精密機械與物理研究所16呂元杰15中國電子科技集團公司第十三研究所17陸海15南京大學12618CHEN,MING-FA14臺積
286、電19張振中14中國科學院長春光學精密機械與物理研究所20張玉明14西安電子科技大學測試方向創新人才主要分布在高校和科研院所測試方向創新人才主要分布在高校和科研院所,其中中國科學院長春光學精其中中國科學院長春光學精密機械與物理研究所人才數量領先、西安電子科技大學、華南理工大學有領軍密機械與物理研究所人才數量領先、西安電子科技大學、華南理工大學有領軍人才。人才。表 4-17 展示了測試方向專利申請數量前 20 位的發明人情況,從表可知,排名前 20 的創新人才中,除 3 位來自臺積電外,其余人才全部來自高校和科研院所,且呈現百家爭鳴的局面,但總體來說中國創新人才在該領域實力稍弱,專利數量較少。其
287、中,有 7 位來自中國科學院長春光學精密機械與物理研究所,人數最多,具備一定的科研實力;3 位來自西安電子科技大學,排名首位的郝躍也是來自該所高校。排名第二的李國強博士,現為華南理工大學材料學院教授,博士生導師,曾任職通用電氣全球研發中心高級研究員,東京大學生產技術研究所JSPS 外國人特別研究員,牛津大學材料系 皇家學會研究員、牛津大學研究員,主要研究方向為光電半導體材料與器件。4.3.3.2 南沙區及主要園區集成電路重點人才情況南沙區及主要園區集成電路重點人才情況表表 4-18各園區人才情況對比各園區人才情況對比注:重點人才是指專利申請數量=10 項的發明人南沙區集成電路產業創新人才數量相
288、對不足。南沙區集成電路產業創新人才數量相對不足。表 4-18 為各園區人才數量對比,明顯突出的是西安高新區以及成都高新區,127分別具有重點人才 81 位和 44 位,占到各自城市的 75%以上,主要是由于這兩個區域具有西安電子科技大學以及電子科技大學兩所高校,蘇州工業園區排名第三,由于中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所落戶于此,因此重點人才數量及占比優于廈門經濟開發區、南沙區及河北鹿泉經開區。從人才數量上看,南沙區具有 14 位創新人才,但從占比來看,僅占到廣州集成電路人才的 22.2%,并不具有人才集中的優勢。表表 4-20南沙區南沙區重點重點人才排名及所屬單位人才排名及所屬單位排名排
289、名發明人發明人專利數量專利數量所屬單位所屬單位1朱賢龍23廣東芯聚能半導體有限公司2閆鵬修21廣東芯聚能半導體有限公司3周曉陽20廣東芯聚能半導體有限公司4徐現剛19廣州南砂晶圓半導體技術有限公司5陳秀芳19廣州南砂晶圓半導體技術有限公司6楊祥龍17廣州南砂晶圓半導體技術有限公司7于國建16廣州南砂晶圓半導體技術有限公司8劉軍15廣東芯聚能半導體有限公司9王詠15廣東芯聚能半導體有限公司10胡小波15廣州南砂晶圓半導體技術有限公司11王垚浩14廣州南砂晶圓半導體技術有限公司12李博強10廣東芯聚能半導體有限公司13王治中10廣州愛思威科技股份有限公司14蔡欽銘10廣州愛思威科技股份有限公司注:
290、重點人才是指專利申請數量=10 項的發明人南沙區集成電路產業創新人才主要集中在芯聚能、南砂晶圓等企業。南沙區集成電路產業創新人才主要集中在芯聚能、南砂晶圓等企業。表 4-20 所示為南沙區主要創新人才及其單位。由表可知,南沙區主要人才集中在廣東芯聚能半導體有限公司以及廣州南砂晶圓半導體技術有限公司,其中朱賢龍、閆鵬修、周曉陽、劉軍、王詠、李博強任職于廣東芯聚能半導體有限公司,徐現剛、陳秀芳、楊祥龍、于國建、胡小波、王垚浩任職于廣州南砂晶圓半128導體技術有限公司。4.3.4 協同創新協同創新4.3.4.1 全國協同創新情況全國協同創新情況表表 4-21 全國集成電路產業協同創新情況全國集成電路
291、產業協同創新情況編編號號申請人申請人合作申請人合作申請人合作申請人合作申請人地市地市專利申請專利申請量(項)量(項)1北京大學深圳方正微電子有限公司深圳市56東莞市中鎵半導體科技東莞市6合肥彩虹藍光科技有限公司合肥市3中國航空工業集團公司北京長城航空測控技術研究所北京市1北京超弦存儲器研究院北京市1上海藍光科技有限公司上海市12清華大學鴻富錦精密工業(深圳)深圳市48安徽長飛先進半導體有限公司蕪湖市10北京華卓精科科技股份北京市6華海清科股份有限公司天津市4中國電子信息產業集團北京市13珠海格力電器股份珠海零邊界集成電路有限公司珠海市244上海集成電路研發中心有限公司上海華虹(集團)有限公司_
292、上海市15成都微光集電科技有限公司成都市4浙江大立科技股份有限公司杭州市1上海華虹宏力半導體制造上海市15中國科學院微電子研究所江蘇物聯網研究發展中心無錫市11真芯(北京)半導體北京市9株洲中車時代電氣股份株洲市7捷捷半導體有限公司南通市6129北京北方華創微電子裝備北京市2江蘇捷捷微電子股份有限公司南通市16西安電子科技大學中興通訊股份有限公司深圳市8北京微電子技術研究所北京市3北京時代民芯科技有限公司北京市3大連理工大學大連市3西安交通大學西安市1西安衛光科技有限公司西安市17國家電網有限公司山東大學濟南市5電子科技大學成都市3安徽電氣工程職業技術學院合肥市2成都邁斯派爾半導體有限公司成都
293、市2深圳市先進連接科技有限公司深圳市2北京智芯微電子科技有限公司北京市1北京芯可鑒科技有限公司北京市18中芯國際集成電路制造(上海)有限公司中國科學院微電子研究所北京市4上海新傲科技股份有限公司上海市3上海集成電路研發中心上海市1比利時微電子研究中心比利時1北京大學北京市19電子科技大學無錫華潤華晶微電子有限公司無錫市3重慶中科渝芯電子有限公司重慶市1重慶平偉實業股份有限公司重慶市110北京天科合達半導體股份有限公司中國科學院物理研究所北京市3深圳市重投天科半導體深圳市1整體來說,集成電路領域協同創新意愿不高,合作多為校企合作。整體來說,集成電路領域協同創新意愿不高,合作多為校企合作。高校高校
294、科科研院所有研院所有如北京大學、清華大學如北京大學、清華大學、西安電子科技大學、電子科技大學、西安電子科技大學、電子科技大學、中科院中科院130微電子研究所等合作意愿較強微電子研究所等合作意愿較強,企業方面上海集成電路企業方面上海集成電路、珠海格力珠海格力、國家電網國家電網、中芯國際、北京天科合達等有少量協同創新。中芯國際、北京天科合達等有少量協同創新。高校中較為活躍的有清華大學、北京大學。北京大學也與深圳方正微電子有限公司開展了除測試以外的技術合作,共合作申請 56 項專利。清華大學與鴻富錦精密工業(深圳)有限公司、鴻海精密工業股份有限公司開展了集成電路全產業鏈的技術合作,在襯底、設計、制造
295、、封裝和測試方面有著較多的專利申請共 48 項??蒲性核缰锌圃何㈦娮友芯克?,也開展了與江蘇物聯網研究發展中心(11 項)、真芯(北京)半導體有限責任公司(9 項)、株洲中車時代電氣股份有限公司(7 項)、和捷捷半導體有限公司(6 項)等公司的各領域合作。西安電子科技大學也與中興通訊等名企進行合作,電子科技大學與無錫華潤華晶微電子有限公司進行合作,但整體數量不多。企業方面,珠海格力電器股份與珠海零邊界集成電路有限公司開展了持續合作,共申請專利 24 項,上海集成電路研發中心有限公司與上海華虹(集團)有限公司、成都微光集電科技有限公司等進行了深入合作。國家電網與山東大學、電子科技大學等多所高校合
296、作、中芯國際與中國科學院微電子研究所、上海新傲科技股份有限公司等開展合作,北京天科合達等有少量協同創新。4.3.4.2 南沙區及主要園區協同創新情況南沙區及主要園區協同創新情況表表 4-22 主要園區合作申請專利數量主要園區合作申請專利數量南沙區協同創新有待進一步加強。南沙區協同創新有待進一步加強。從上述表中可以看出,南沙區在協同創新方面專利數量較少,只有 1 項,是中山大學與廣州豐江微電子的共同申請;而如成都高新區、西安高新區等工業園區協同創新專利數量較多,分別有 33 項和 20 項。我們通過分析,發現成都高新131區和西安高新區本土均有集成電路相關高校,如成都有電子科技大學、四川大學、西
297、南交通大學、成都信息工程大學等高校,其微電子相關專業在校學生超 5 萬人;西安有西安電子科技大學和西安電子科技大學集成電路研究院??梢?,本土集成電路產業相關高校能夠帶動本土企業發展,高校的協同合作與地域仍有密切聯系。4.3.5 專利運營專利運營4.3.5.1 全國專利運營情況全國專利運營情況圖圖 4-16 中國專利運營現狀中國專利運營現狀目前中國集成電路產業的專利運營以專利轉移為主,質押、許可、訴訟、目前中國集成電路產業的專利運營以專利轉移為主,質押、許可、訴訟、無效行為較少。無效行為較少。圖 4-16 進一步分析了中國集成電路產業各技術分支的專利運營情況。整體來看,中國集成電路產業的專利運營
298、主要集中在行業間的專利轉讓行為,質押、許可、訴訟和無效行為較少。目前中國集成電路產業正處于快速發展期,高校及科研院所占比較大,大型企業較少,中小型企業居多,專利轉讓可以促進企業與企業、企業與高校之間的技術交流,促進專利成果產業化,進而促進產業的進步。由于國內創新主體技術發展水平的限制,目前國內在專利質押、許可、訴訟和無效方面的意識和實力還不夠高,我國集成電路產業從專利價值走向市場價值還需要一定的時間。132圖圖 4-17 中國轉讓創新主體排名中國轉讓創新主體排名中國集成電路產業轉讓行為較為活躍,主要發生在企業創新主體中,中芯中國集成電路產業轉讓行為較為活躍,主要發生在企業創新主體中,中芯國際位
299、居首位,高校中電子科技大學上榜。國際位居首位,高校中電子科技大學上榜。圖 4-17 為中國集成電路產業轉讓行為創新主體排名,從表可以看出,中國集成電路產業轉讓行為較為活躍,其中中芯國際以 114 項專利轉讓位居第一,轉讓專利主要涉及碳化硅襯底、刻蝕工藝、薄膜沉積和功率集成電路設計。株洲中車時代半導體有限公司和山東天岳先進科技股份有限公司分別以60項和38項專利轉讓位列第二和第三,其中株洲中車時代半導體有限公司的轉讓專利主要集中在功率集成電路設計、碳化硅襯底和薄膜沉積技術,山東天岳先進科技股份有限公司轉讓專利主要集中在碳化硅襯底,相比而言其他創新主體的專利轉讓數量相對較少。值得注意的是,排名前十
300、的創新主體中僅有 1 家創新主體為高校,電子科技大學以 20 項專利轉讓位居第 8,其專利主要分布在功率集成電路設計和碳化硅襯底中。133圖圖 4-18 中國許可創新主體排名中國許可創新主體排名中國集成電路產業許可行為較少,主要發生在高校院所,中國電子科技集中國集成電路產業許可行為較少,主要發生在高校院所,中國電子科技集團公司第五十五研究所位居首位。團公司第五十五研究所位居首位。圖 4-18 為中國集成電路產業許可行為創新主體排名,從表可以看出,中國集成電路產業許可行為較少,排名前 10 的創新主體中有 7 家為高校院所,其中中國電子科技集團公司第五十五研究所以 14 項專利許可位居第一,許可
301、專利主要涉及碳化硅、氮化鎵襯底和射頻集成電路設計,山東大學以 6 項專利許可排名第二,主要涉及氮化鎵襯底,除此之外還有杭州電子科技大學、西安電子科技大學、中國科學院上海微系統與信息技術研究所、中國科學院物理研究所和南京郵電大學等高校院所。企業創新主體方面,創萪光儲科技(江蘇)有限公司和揚州國揚電子有限公司以 3 項專利許可位居第三和第四,北京世紀金光半導體有限公司以 2 項專利許可位列第 8。134圖圖 4-19 中國質押創新主體排名中國質押創新主體排名中國集成電路產業質押行為較少,主要發生在企業創新主體中,山東天岳中國集成電路產業質押行為較少,主要發生在企業創新主體中,山東天岳先進科技股份有
302、限公司位居首位,技術主要集中在碳化硅襯底和刻蝕工藝中。先進科技股份有限公司位居首位,技術主要集中在碳化硅襯底和刻蝕工藝中。圖 4-19 為中國集成電路產業質押行為創新主體排名,從表可以看出,中國集成電路產業質押行為較少,且主要發生在企業創新主體中,其中山東天岳先進科技股份有限公司以 14 項專利質押位居第一,質押專利主要涉及碳化硅襯底。河北同光半導體股份有限公司、中微半導體設備(上海)股份有限公司和東莞市天域半導體科技有限公司以 6 項專利質押位列第二、第三和第四,其技術主要涉及碳化硅襯底和刻蝕工藝。而其他創新主體質押專利數量相對較少,專利主要集中在碳化硅襯底和薄膜沉積技術。圖圖 4-20 中
303、國訴訟創新主體排名中國訴訟創新主體排名中國集成電路產業訴訟行為較少,全國僅有中國集成電路產業訴訟行為較少,全國僅有 8 件專利涉及訴訟。件專利涉及訴訟。圖 4-20 為中國訴訟創新主體排名情況,從圖可以看出,中國集成電路產業135訴訟行為較少,共 8 件專利發送過訴訟事件,其中亞威朗光電(中國)有限公司以5 件專利訴訟位居首位,其專利主要涉及氮化鎵襯底和薄膜沉積工藝。4.3.5.2 南沙區及國內主要園區專利運營情況南沙區及國內主要園區專利運營情況表表 4-23 國內主要園區專利運營情況國內主要園區專利運營情況六大園區專利運營行為活躍度較低,主要集中在專利轉讓,而專利質押、六大園區專利運營行為活
304、躍度較低,主要集中在專利轉讓,而專利質押、許可、訴訟行為較少,南沙區主要集中在專利轉讓和質押。許可、訴訟行為較少,南沙區主要集中在專利轉讓和質押。圖 4-23 所示為主要園區在集成電路產業專利運營數量情況。整體來看,主要園區的專利運營側重點相差不多,主要為專利轉讓,其中西安高新區和成都高新區專利轉讓數量最高,均為 12 項,而南沙區涉及專利轉讓數量 6 項,其中山東大學轉讓 4 項碳化硅襯底相關專利至廣州南砂晶圓半導體技術有限公司,上海交通大學轉讓 2 項專利至廣東芯聚能半導體有限公司,主要涉及襯底和刻蝕工藝。在許可方面僅有西安高新區有 1 件專利許可行為。在質押方面南沙區廣東芯聚能半導體有限
305、公司 CN210575917U 和 CN210984720U 兩件專利進行質押,其他區域質押行為較少,僅有西安高新區發生過 1 件專利質押。4.4 小結小結(一)南沙區集成電路產業概況(一)南沙區集成電路產業概況國省市區多層面政策加持,助力廣東省打造中國集成電路第三極。國省市區多層面政策加持,助力廣東省打造中國集成電路第三極。集成電路項目落地南沙,除了能夠享受國家、省市政策紅利,還能享受南沙“強芯九條”新政、“四鏈”融合政策、黃金牧場九條等政策。國務院國務院 2022 年 6 月印發廣州南沙深化面向世界的粵港澳全面合作總體方案(以下簡稱南沙方案),支持南沙打造成為立足灣區、協同港澳、面向世界的
306、重大戰略性平臺。廣東省廣東省政府1362021 年 8 月印發廣東省制造業高質量發展“十四五”規劃,提出打造半導體及集成電路全產業鏈,建成具有國際影響力的半導體及集成電路產業聚集區,加快打造我國集成電路第三極。廣州市廣州市 2022 年 3 月廣州市半導體與集成電路產業發展行動計劃(2022-2024 年)頒布,提出打造“一核兩極多點”的集成電路產業格局,南沙是其中重要的一環。南沙區南沙區 2022 年推出的廣州南沙新區(自貿片區)促進半導體與集成電路產業發展扶持辦法,從重大項目落戶、企業融資、完善集成電路產業鏈等 9 個予以扶持。另一方面,結合重點企業及急需緊缺人才的發展需求,推出針對獨角獸
307、企業的“黃金牧場”九條以及科技創新十條等特色專項政策,助力廣東省打造中國集成電路第三極。加快建設集成電路產業集聚區加快建設集成電路產業集聚區。南沙區在萬頃沙片區建設了約 2 平方公里的集成電路產業園,由北到南依次坐落著聯晶智能 LED 車燈模組研發和生產基地、芯聚能新能源汽車寬禁帶半導體研發和生產基地、南砂晶圓碳化硅單晶材料與晶片生產項目、在建中的芯粵能項目碳化硅芯片制造項目和先導高端設備產業園等項目,南沙作為廣州“一核兩極多點”產業格局中的一極,將重點打造寬禁帶半導體設計、制造和封裝測試全產業鏈基地。形成第三代半導體與新能源汽車協同創新的產業生態形成第三代半導體與新能源汽車協同創新的產業生態
308、。第三代半導體產業集群極度依賴下游終端客戶,新能源汽車生產企業是最重要的客戶之一。南沙目前已形成了以廣汽豐田為龍頭的千億級汽車產業集群,正規劃建設 10 平方公里的萬頃沙智能網聯汽車產業園,投資建設超 1000 億元的恒大智能汽車、廣汽豐田新能源動力研發生產線、廣汽蔚來研發基地以及聯晶智能 LED 車燈模組等重點項目。專利布局起步較晚專利布局起步較晚,但發展迅速但發展迅速。南沙區在集成電路產業的專利申請數量僅為 94 項,排名全國第 38 位,但與上海浦東、北京海淀區、西安雁塔等區縣差距懸殊,且大部分專利申請時間均在 2018 年之后。南沙區自 2018 年開始正式布局半導體與集成電路產業,引
309、進培育了芯粵能、芯聚能、南砂晶圓等重點企業,自此南沙區在集成電路產業的專利申請開始出現增長。(二)南沙區產業結構定位(二)南沙區產業結構定位形成了較為完整的集成電路產業鏈,但產業結構失衡,制造環節薄弱。形成了較為完整的集成電路產業鏈,但產業結構失衡,制造環節薄弱。南沙區通過招商引資,引進培育了一批行業龍頭企業,已初步形成覆蓋半導137體和集成電路設計、制造、封裝測試、設備材料等全產業鏈環節的完整生態。但產業鏈各環節企業數量有限,特別是制造領域僅有芯粵能一家,且還沒有正式投產。專利申請上看,南沙區的專利申請也主要集中在襯底、封裝和設計領域,這三個領域的專利申請數量占比達 90%左右,而制造領域專
310、利申請只有 5%左右。從細分方向看,南沙區集成電路產業主要集中在碳化硅襯底、功率設計以從細分方向看,南沙區集成電路產業主要集中在碳化硅襯底、功率設計以及封裝領域的芯片互聯和散熱四個方向及封裝領域的芯片互聯和散熱四個方向,但和國內重點園區相比,優勢不足。具體到集成電路襯底環節,碳化硅襯底是南沙區重點發展方向,碳化硅襯底相關專利占南沙區襯底環節專利量的 81.2%。超過全球的這一比例 59.2%,也高于我國的這一比例 61.3%。集成電路設計環節,寬禁帶半導體集成電路設計主要分為功率設計和射頻設計,其中和碳化硅器件相關的功率設計是南沙區優勢領域,南沙區在該方向的專利申請占其設計環節專利總量的 86
311、.7%,超過全球的這一比例 54.2%,也高于我國的這一比例 56.0%。集成電路封裝環節,南沙區芯片互聯和散熱方向專利申請分別為 15 件和 14 件,分別占南沙區封裝環節專利量的48.4%和 45.2%,是封裝環節主要改進方向。但和國內重點園區相比,其集成電路產業各環節的專利申請數量與西安高新區、成都高新區和蘇州工業園相比差距較大。(三)南沙區企業實力定位(三)南沙區企業實力定位創新主體數量不足創新主體數量不足,創新能力有待加強創新能力有待加強。南沙區有集成電路相關專利布局的創新主體 8 位,相比蘇州工業園區的 55 位、西安高新區的 40 位差距明顯。特別是高校方面,南沙區僅有華南理工大
312、學廣州現代產業技術研究院,且相關專利申請僅有 4 項,而西安高新區的西安電子科技大學相關專利申請達 687 項,此外還有西安微電子技術研究所等多所高校和科研機構,蘇州工業園的科院納米技術與納米仿生研究所相關專利申請達 128 項,此外還有西交利物浦大學、蘇州大學等。(四)南沙區人才實力定位(四)南沙區人才實力定位發明人數量偏少發明人數量偏少,人才基礎薄弱人才基礎薄弱。和國內其他第三代半導體園區相比,南沙區發明人數量僅有 14 位,明顯落后于西安高新區的 81 位和成都高新區的 44 位,南沙區發明人數量占廣州市發明人數量的比例僅有 22.2%,也明顯少于西安高新區占西安市的這一比例 75.7%
313、和成都高新區占成都市的這一比例 77.2%??平藤Y源不足科教資源不足,創新優勢人才匱乏創新優勢人才匱乏。南沙區集成電路產業以企業為主,科教138資源匱乏,目前涉及集成電路產業的高校僅有華南理工大學廣州現代產業技術研究院,相關專利申請僅有 4 項。而蘇州工業園、西安高新區以及成都高新區多所高校及科研院所專利申請數量較多。西安高新區西安電子科技大學集成電路產業相關專利申請 687 項、西安微電子技術研究所 17 項,蘇州工業園中科院納米技術與納米仿生研究所 128 項、西交利物浦大學 9 項、蘇州大學 5 項,成都高新區電子科技大學 448 項,涉及襯底、設計、制造、封裝測試全產業鏈。(五)南沙區
314、協同創新定位(五)南沙區協同創新定位協同創新水平有待進一步提升協同創新水平有待進一步提升。南沙區僅有 1 件專利有合作申請,是中山大學與廣州豐江微電子合作申請的。此外,通過南沙區企業實地調研了解到,南砂晶圓與山東大學晶體材料國家重點實驗室開展了全方位產學研合作。成都高新區專利合作申請數量達 33 項,占其專利申請總量的 7%,遠高于南沙區的這一比例1.7%。整體而言,南沙區有部分協同合作,但合作情況相比其他園區還有待加強。(六)南沙區專利運營定位(六)南沙區專利運營定位專利運營水平有待進一步提升專利運營水平有待進一步提升。整體上,我國集成電路產業專利運營活躍度不高,除專利轉讓數量較多外,發生許
315、可、質押、訴訟、無效程序的專利數量均在 100 件以內。南沙區由于集成電路產業尚在起步階段,整體專利運營水平更不理想,目前為止南沙區集成電路產業僅涉及 2 件專利的質押行為,出質人為芯聚能,質權人為給中國銀行股份有限公司廣東自貿試驗區南沙分行。139第五章第五章 南沙區集成電路產業發展路徑南沙區集成電路產業發展路徑近年來,我國新能源汽車產業的高速發展帶動寬禁帶半導體產業蓬勃興起,國家“十四五”規劃和 2035 年遠景目標綱要明確把碳化硅等寬禁帶半導體發展列入重點攻關的科技前沿領域。去年,廣東省政府印發廣東省制造業高質量發展“十四五”規劃,提出要“打造半導體及集成電路全產業鏈,建成具有國際影響力
316、的半導體及集成電路產業聚集區”。隨后廣州市半導體與集成電路產業發展行動計劃(2022-2024 年)頒布,廣州提出打造“一核兩極多點”的產業格局,南沙作為其中一極,重點打造寬禁帶半導體設計、制造和封裝測試全產業鏈基地。通過專利及產業分析,明晰南沙區集成電路產業發展存在的問題,針對南沙區的不足提出如下意見建議。5.1 產業結構優化路徑產業結構優化路徑(一)加快產業發展規劃制定,完善集成電路頂層設計(一)加快產業發展規劃制定,完善集成電路頂層設計在國家、廣東省以及廣州市出臺的半導體和集成電路產業發展規劃框架下,南沙 2022 年推出的廣州南沙新區(自貿片區)促進半導體與集成電路產業發展扶持辦法,從
317、重大項目落戶、企業融資、完善集成電路產業鏈等 9 個方面對半導體與集成電路產業產業予以扶持。建議還應該盡快出臺南沙區半導體和集成電路產業發展規劃,明確半導體和集成電路產業發展定位、發展目標、發展思路、主要任務、產業布局、保障措施等內容,做好南沙區集成電路頂層設計。(二)以產業園區為載體,擴大產業集聚規模(二)以產業園區為載體,擴大產業集聚規模南沙區在萬頃沙保稅港加工制造業區塊內建起了 1.97 平方公里的集成電路產業園。隨著芯粵能碳化硅芯片制造項目的落戶,園區內初步形成了覆蓋寬禁帶半導體設計、制造、封測、材料全產業鏈的完整生態。目前該園區進駐企業有限,產業上、中、下游企業集聚不明顯。建議園區積
318、極培育和引進關聯性大、帶動性強的大企業、大集團,發揮其輻射、示范的產業龍頭作用,引導資源向龍頭企業集聚,擴大產業集聚規模,增強產業競爭優勢。(三)補鏈、強鏈,推動產業做大做強(三)補鏈、強鏈,推動產業做大做強雖然南沙區已初步形成寬禁帶半導體全產業鏈條,但產業鏈各環節仍然較為薄弱,特別是制造領域目前僅有新粵能一家企業。建議南沙區一方面建立“集成140電路產業鏈鏈長制”,由南沙區主要領導擔任“鏈長”,充分利用地方最高綜合協調優勢,在更高層面上保障各個產業鏈的完整、穩定和發展。同時,遴選在整個產業鏈中占據優勢地位,對產業鏈大部分企業的資源配置和應用具有較強影響力的企業擔任“鏈主企業”,發揮雁陣引領作
319、用。另一方面,建議南沙區在鎖定龐大新能源汽車應用市場的基礎上,發揮上游襯底材料及下游封測領域的優勢,與廣州市集成電路產業發展規劃中的“一核”黃埔區、“一極”增城區等形成緊密的產業鏈合作關系,共同打造廣東省具有重要影響力的第三代半導體產業集群。5.2 企業培育引進路徑企業培育引進路徑(一)加強本土企業培育,構建企業梯度培育體系(一)加強本土企業培育,構建企業梯度培育體系建議針對不同梯次企業精準施策,建立企業動態管理和培育扶持工作機制。一是廣泛培育創新型中小企業,如云誠(廣州)半導體、廣州先導電子等,圍繞初創型企業對法務、商務、財務、稅務、管理、金融等方面需求,組建科技服務團隊實施專業化服務,為初
320、創型企業提供良好的發展環境;二是著力培育“專精特新”中小企業,如南砂晶圓、芯粵能等,持續完善“專精特新”中小企業培育機制,確定重點企業,實施分類指導和動態管理,推動創新型中小企業向“專精特新”企業轉型;三是開展領軍企業培育行動,如安捷利、芯聚能等,落實好企業研發費用加計扣除等政策,支持重點培育企業加大研發投入規模;探索設立專項資金對重點培育企業科技攻關項目給予支持,加快突破一批核心技術、投放一批拳頭產品。重點培育本土企業名單如表 5-1 所示。表表 5-1 南沙區本土企業培育名單南沙區本土企業培育名單序號序號名稱名稱成立年成立年份份集成電路集成電路(寬禁寬禁帶半導體帶半導體)相關相關專利數量專
321、利數量專利專利申請申請總量總量培育方向培育方向1安捷利(番禺)電子實業有限公司1994 年4100領軍2廣東芯聚能半導體有限公司2018 年4599領軍3廣州南砂晶圓半導體技術有限公司2018 年2131專精特新4廣州豐江微電子有限公司2000 年120專精特新5云誠(廣州)半導體科技發展有限公司2020 年00創新型中小企業1416廣東芯粵能半導體有限公司2021 年25專精特新7廣州先導電子科技有限公司2021 年00創新型中小企業8奕行智能科技(廣州)有限公司2022 年04專精特新(二)精準招商引資,增添高質量發展新動能(二)精準招商引資,增添高質量發展新動能南沙集成電路產業本土企業數
322、量較少,產業鏈較為薄弱,建議成立由區領導牽頭的專責工作小組,加大對中央企業、知名跨國公司、中國企業 500 強等大型企業的引進力度。在目標企業上,緊盯具備增資擴產意愿的全產業鏈龍頭企業,研究推動其與區內集成電路應用端的廣汽豐田新能源、合創、威馬等新能源企業建立合作關系,加大項目落地的可能性。如英飛凌、三星、應用材料等跨國公司以及三安集成、山東天岳、華天科技等國內集成電路產業龍頭企業均已在國內多個城市設立研發生產基地,博世(中國)投資有限公司總裁陳玉東在公開場合表達了對南沙區的興趣,均可重點引進。表表 5-2 國內優質企業引進對象國內優質企業引進對象序序號號企業名稱企業名稱專注專注領域領域集成電
323、路集成電路(寬禁帶寬禁帶半導體半導體)相關專利相關專利申請數量(項)申請數量(項)在中國建廠城市在中國建廠城市1三安集成襯底135廈門、泉州、長沙2山東天岳襯底198濟南、濟寧、上海3長鑫存儲設計、制造206合肥4長江存儲設計、制造135武漢5臺積電制造5250臺灣、上海、南京6中芯國際制造1468上海、北京7聯華電子制造740臺灣、蘇州、廈門8上海華力制造212上海9華天科技封測100西安、天水、昆山、南京、上海10長電科技封測59江陰、江蘇、宿遷、北京142山東天岳先進科技股份有限公司成立于 2010 年 11 月,是一家專注于碳化硅單晶襯底材料研發、生產和銷售的科技型企業,是國家制造業單
324、項冠軍示范企業、國家“專精特新”企業;三安集成成立于 2014 年,作為上市公司三安光電的全資子公司,致力于成為世界級的化合物半導體研發、制造和服務平臺;長鑫存儲成立于 2016 年 5 月,專業從事動態隨機存取存儲芯片(DRAM)的設計、研發、生產和銷售,目前已建成 12 英寸晶圓廠并投產;長江存儲成立于 2016 年 7月,總部位于武漢,是一家專注于 3D NAND 閃存設計制造一體化的 IDM 集成電路企業;臺積電和中芯國際是全球集成電路制造巨頭,占全球晶圓代工市場較大份額;上海華力起步于 2010 年,隸屬于華虹集團,作為行業內領先的集成電路芯片制造企業,擁有華虹五廠、華虹六廠兩座 1
325、2 英寸全自動晶圓廠;聯華電子成立于 1980 年,為中國臺灣地區第一家半導體公司。集團旗下有 5 家晶圓代工廠,包括聯電、聯誠、聯瑞、聯嘉以及最新投資的合泰半導體,是全球半導體投資第四大;華天科技成立于 2003 年 12 月 25 日,2007 年 11 月 20 日在深交所成功上市,主要從事半導體集成電路、半導體元器件的封裝測試業務;長電科技成立于 1972 年,主要提供晶圓中測、晶圓級中道封裝測試、系統級封裝測試、芯片成品測試等服務。表表 5-3 國外龍頭企業引進對象國外龍頭企業引進對象序號序號企業名稱企業名稱集成電路集成電路(寬禁帶半寬禁帶半導體導體)相關專利申請相關專利申請數量(項
326、)數量(項)所在城市所在城市1英飛凌(Infineon)2338上海、成都2三菱電機(MitsubishElectric)2171北京3東芝(TOSHIBA)2636上海4三星電子(SamsungElectronics)2034西安、深圳、上海、蘇州、天津5應用材料(AppliedMaterials)1827上海、天津等地6株式會社迪思科(DISCO)1521深圳、蘇州、成都、西安、天津、重慶、廈門7富士電機株式會社(Fuji Electric)1246上海、無錫、蘇州、西安等8格羅方德(GlobalFoundries)1197上海、成都1439富士通(Fujitsu)1154北京、蘇州、上海
327、10博世(BOSCH)246上海、成都等 56 個城市英飛凌(Infineon)科技公司于 1999 年 4 月 1 日在德國慕尼黑正式成立,是全球領先的半導體公司之一,于 1995 年正式進入中國市場。三菱電機(MitsubishiElectric Corp.)創立于 1921 年,于 1978 年開辟在華事業,被譽為“現代功率半導體器件的開拓者”,其功率半導體產品線廣泛覆蓋了家用電器、工業及新能源、軌道牽引及電動汽車應用領域。東芝(TOSHIBA)原名東京芝浦電氣株式會社,1939 年由株式會社芝浦制作所和東京電氣株式會社合并而成,1995 年東芝(中國)有限公司成立,東芝專注于智能連接、
328、智能圖像、智能音頻、存儲器、分立器件等半導體業務領域,具有技術先進的競爭優勢。三星電子(SamsungElectronics)是韓國最大的電子工業企業,三星(中國)半導體有限公司于 2012成立,主要從事存儲器(包括但不限于 10 納米閃存芯片)。應用材料公司是一家高度多元化的領先的材料工程公司,為半導體和顯示器行業(芯片和顯示器制造商)提供半導體和晶圓廠設備、服務和軟件。日本迪思科(DISCO)在半導體制造所需的晶圓切割設備市場占據著全球 7 成以上的份額。富士電機(FujiElectric)是日本一家著名的半導體器件及機電產品生產企業,也是全球最知名半導體器件廠商之一,成立于 1923 年
329、,1999 年日本富士電機株式會社在中國獨資成立了富士電機(中國)有限公司。格羅方德半導體股份有限公司(Global Foundries)是一家總部位于美國加州硅谷桑尼維爾市的半導體晶圓代工廠商,成立于 2009年 3 月,2017 年,格羅方德半導體股份有限公司 12 英寸晶圓成都制造基地項目,該基地是全球首條 22 納米 FD-SOI 先進工藝 12 英寸晶圓代工生產線。除此之外,格羅方德還在北京、上海設有研發中心。富士通成立于 1935 年,是日本排名第一的 IT 廠商,2022 年 11 月 9 日,該公司計劃自行設計 2 納米制程的先進半導體,并打算委托臺積電代工生產。博世成立于 1
330、886 年,是德國的工業企業之一,早在 1909 年博世產品就已進入中國市場,博世計劃到 2026 年投資 30 億歐元用于半導體業務以及傳感器開發和生產。5.3 人才培養及引進路徑人才培養及引進路徑集成電路產業要發展,核心要素之一就是人才。(一)強化本土人才培養,不斷提升人才能力素質(一)強化本土人才培養,不斷提升人才能力素質144南沙區集成電路創新人才主要分布在企業,建議重點培育在企業中擔任董事、高管、技術專家,同時擁有專利申請的高端人才,如南砂晶圓王垚浩、楊祥龍、于建國等,芯聚能朱賢龍、閆鵬修、周曉陽等。同時對國家技術發明獎獲得者、國家科技重大專項項目負責人、高等院校國家重點學科帶頭人等
331、高層次人才進行重點培育,如華南理工大學產院園李國強等。本地重點人才情況如表 5-4 所示。表表 5-4 本地人才重點培育對象本地人才重點培育對象序號序號姓名姓名所在單位所在單位職位職位寬禁帶半導體相關寬禁帶半導體相關專利數量(項)專利數量(項)1于建國南砂晶圓技術專家162王垚浩董事長143楊祥龍高管144胡小波高管115朱賢龍芯聚能技術專家236閆鵬修技術專家217周曉陽總裁208劉軍副總裁159王詠技術專家1510崔成強安捷利首席技術官411王健技術專家412李國強華南理工大學產院園教授103(二)開展高層次人才引進,廣聚集成電路產業英才(二)開展高層次人才引進,廣聚集成電路產業英才在做好
332、本地人才培養的同時,南沙區應持續關注其他區域集成電路創新人才,加快引進一批集成電路關鍵技術領軍人才。一方面加大力度引進一批國內具有豐富從業經驗的高科技人才,如西安電子科技大學郝躍、張進成、馬曉華,電子科技大學的張波、李澤宏等復合型人才,在集成電路襯底材料、設計、制造、封裝、測試多個環節均有較多的創新產出,可考慮重點引進和合作。企業人才方面,中芯國際張海洋是國內企業稀缺的制造145領域人才,在襯底方向也有一定的研究,綜合實力突出;廣東匯芯半導體馮宇翔曾先后在日本三菱、士蘭微、美的任職,2020 年創辦廣東匯芯半導體,在封裝領域具備一定的實力,山東天岳先進材料技術總監高超在襯底方向具有較深造詣,均
333、可考慮重點引進。重點關注國內人才如表 5-5 所示。表表 5-5 重點關注國內人才列表重點關注國內人才列表序號序號姓名姓名所在單位所在單位專利數量專利數量擅長領域擅長領域1郝躍西安電子科技大學511襯底,設計,測試,封裝2張進成288襯底,設計3馬曉華232襯底,設計,測試4張波電子科技大學362襯底,設計5李澤宏207襯底,設計6張海洋中芯國際157襯底,制造7馮宇翔廣東匯芯半導體83封裝8高超山東天岳先進材料98襯底另一方面,開展創新人才國際化工程,面向全球范圍引進高級人才,鼓勵核心技術團隊回國創業。如國際商業機器公司程慷果、謝瑞龍等可能為華人,荷蘭代爾夫特理工大學張國旗,同時是深圳第三代半導體研究院副院長及復旦大學、桂林電子科技大學特批教授,可考慮重點引進。重點關注國際人才如表 5-6 所示。表表 5-6 重點關注國際人才列表重點關注國際人才列表序序號號姓名姓名所在單位所在單位專利數