集成電路及特種集成電路行業(yè)發(fā)展情況分析

• 楊興杰 2024年3月1日 來源：中研網(wǎng) 893 55
• 繁體

近年來，隨著全球信息化潮流的不斷推進，集成電路的應用領域及市場規(guī)模均實現(xiàn)了高速擴張，逐漸成為全球經(jīng)濟的核心支柱產(chǎn)業(yè)之一。根據(jù)世界半導體貿(mào)易統(tǒng)計組織（WSTS）統(tǒng)計，集成電路的市場規(guī)模在2022年達到4,799.88億美元，其中亞太地區(qū)擁有全球最大的集成電路產(chǎn)業(yè)市場。

一、集成電路行業(yè)概況

半導體指常溫下導電性能介于導體與絕緣體之間的材料，主要應用產(chǎn)品包括集成電路、分立器件等。其中集成電路又稱芯片，具體指將一定數(shù)量的常用電子元件（如電阻、電容、晶體管等）以及其間的連線，通過半導體工藝集成為具有特定功能的電路。集成電路具有體積小、重量輕、引出線和焊接點少、性能好等優(yōu)點，同時成本相對較低，便于大規(guī)模生產(chǎn)。

近年來，隨著全球信息化潮流的不斷推進，集成電路的應用領域及市場規(guī)模均實現(xiàn)了高速擴張，逐漸成為全球經(jīng)濟的核心支柱產(chǎn)業(yè)之一。根據(jù)世界半導體貿(mào)易統(tǒng)計組織（WSTS）統(tǒng)計，集成電路的市場規(guī)模在2022年達到4,799.88億美元，其中亞太地區(qū)擁有全球最大的集成電路產(chǎn)業(yè)市場。

圖表：全球集成電路產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模（億美元）
? ? ??
? ? ? 數(shù)據(jù)來源：世界半導體貿(mào)易統(tǒng)計組織（WSTS）

目前集成電路產(chǎn)業(yè)的全球化分工協(xié)作特征較為明顯，同時產(chǎn)業(yè)存在向中國等發(fā)展中國家和地區(qū)轉(zhuǎn)移的顯著趨勢。近年來，伴隨包括通信、工業(yè)控制、消費電子等下游行業(yè)對需求的快速拉動，以中國為代表的發(fā)展中國家集成電路總體需求不斷提升。根據(jù)中國半導體行業(yè)協(xié)會（CSIA）統(tǒng)計，中國集成電路產(chǎn)業(yè)銷售額2021年已增長至10,458.30億元。

集成電路產(chǎn)業(yè)鏈主要包括設計、制造、封裝及測試等環(huán)節(jié)。近年來，集成電路整體產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴張，我國在各環(huán)節(jié)的技術(shù)研發(fā)、人才培養(yǎng)等方面均取得了長足的進步。2021年，我國集成電路設計環(huán)節(jié)銷售額達4,519.00億元，自2015年以來持續(xù)成為規(guī)模最大的細分產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)，標志著我國在集成電路設計行業(yè)的整體競爭實力不斷提升。

圖表：中國集成電路產(chǎn)業(yè)銷售額（億人民幣）
? ? ??
? ? ? 數(shù)據(jù)來源：中國半導體行業(yè)協(xié)會（CSIA）

盡管近年來我國集成電路產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，但核心技術(shù)及高端產(chǎn)品領域與發(fā)達國家仍然存在一定的差距，目前集成電路仍是我國第一大進口品類，2021年我國集成電路行業(yè)全年進口總額為4,325.50億美元，出口總額僅為1,537.90億美元。

近年來，集成電路的進出口持續(xù)呈現(xiàn)逆差且整體規(guī)模較大，體現(xiàn)出國內(nèi)集成電路行業(yè)的發(fā)展在短時間內(nèi)仍然處于追趕國際先進水平的進程中，集成電路產(chǎn)品特別是技術(shù)含量較高的高端產(chǎn)品領域，國產(chǎn)化的需求較為緊迫。

圖表：集成電路進出口金額（億美元）
? ? ??
? ? ? 數(shù)據(jù)來源：中國半導體行業(yè)協(xié)會（CSIA）

根據(jù)ICInsights預測，2021年至2026年，整個集成電路行業(yè)增速受到下游汽車電子、5G通信等應用場景的帶動作用，市場規(guī)模的復合增速有望維持在10.20%，其中模擬、邏輯和存儲IC市場增速將分別達到11.80%、11.70%和10.80%，將成為集成電路細分市場中復合增速最快的三個賽道。

圖表：集成電路各細分產(chǎn)品市場規(guī)模復合增速預測（2021-2026）

來源：IC Insights

二、特種集成電路行業(yè)情況

1.特種集成電路的主要特點

基于不同應用領域?qū)τ诋a(chǎn)品環(huán)境適應性及質(zhì)量可靠性等性能指標的需求，集成電路產(chǎn)品按質(zhì)量等級劃分，通常可分為消費級、工業(yè)級（含車規(guī)級）以及特種級，其中消費級指消費電子及家用電器等應用場景，工業(yè)級指工業(yè)控制及汽車電子等應用場景，特種級指特種領域裝備的各類應用場景。

由于特種集成電路整體行業(yè)的最終應用場景及環(huán)境特征相較于其他領域更為復雜，對產(chǎn)品的性能要求更高、可靠性要求更為嚴格，因此在設計理念及核心技術(shù)、生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)、市場準入資質(zhì)等方面相較于其他領域具有顯著的區(qū)別，具體如下：

①產(chǎn)品性能及可靠性需求不同

由于特種集成電路的實際應用環(huán)境特殊且復雜，對于芯片的安全性、可靠性、低功耗以及部分特殊性能（如抗震、耐腐蝕、耐極端氣溫、防靜電）的要求相對較高，同時還需要具備較長的壽命周期。因此，下游用戶對于產(chǎn)品質(zhì)量以及特殊工況條件下的使用穩(wěn)定性具有較高的要求，如特種領域芯片的工作溫度區(qū)間一般需滿足-55℃至+125℃，并需引入輔助電路和備份電路設計等冗余設計方式，設計使用壽命往往較長，產(chǎn)品必須全部經(jīng)過多重檢測工序，更注重保障產(chǎn)品的性能穩(wěn)定及可靠性。

而工業(yè)級芯片的工作溫度區(qū)間一般為-40℃至+85℃（其中車規(guī)級芯片最高工作溫度可以超過100℃），消費級芯片的工作溫度區(qū)間一般為0℃至+70℃，其產(chǎn)品一般僅需滿足普通溫度等工作環(huán)境下的使用要求即可，對于性能及穩(wěn)定性的綜合要求相對低于特種領域。

②產(chǎn)品設計理念及核心技術(shù)不同

特種集成電路由于需要高可靠性及安全性，因此設計需要根據(jù)不同的產(chǎn)品及應用環(huán)境選擇合理的工藝制程。先進的工藝制程通常具有更小的晶體管尺寸，進而帶來芯片性能的提升以及面積的減小，但同時會降低電路的穩(wěn)定性。由于特種集成電路應用領域多為大型裝備，高可靠性相較于單純的面積縮減更加重要，因此在芯片功能設計、性能優(yōu)化的同時，更需要保障產(chǎn)品的可靠性。在設計過程中，針對產(chǎn)品可能的實際工作條件和應用環(huán)境，以及在規(guī)定的工作時間內(nèi)可能出現(xiàn)的失效情況，需要通過合理的可靠性分配并建立可靠性模型，從電路設計、版圖設計、封裝設計、工藝選擇、材料選取等角度采取相應的預防措施，使這些失效模式得以控制或消除，同時滿足性能和可靠性的要求。

③產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)節(jié)不同

流片方面，在進行流片之前設計廠商需要采用標準單元進行自動邏輯綜合和版圖布局布線，完成從邏輯到物理圖形的轉(zhuǎn)換。特種集成電路產(chǎn)品由于對產(chǎn)品性能需求的不同，一般無法直接采用通用的標準單元庫，在與工藝廠保持充分的溝通后由特種集成電路設計廠商自行設計并提供，以保障產(chǎn)品對穩(wěn)定性和可靠性的需求。

封裝方面，特種集成電路應用場景可能會涉及高低溫、強電磁干擾、強振動、沖擊、水汽、高鹽霧濃度、高氣密性要求等各類復雜工況條件，因此一般采用陶瓷封裝或者高等級的塑料封裝，必要時需安裝散熱板以滿足芯片對特定工況條件的高可靠性需求。而工業(yè)和消費級產(chǎn)品一般應用在常溫等正常工作環(huán)境，通常采用工業(yè)級的塑料封裝即可滿足使用要求。

測試方面，特種集成電路為了保證預定用途所要求的質(zhì)量和高可靠性需求，所有芯片產(chǎn)品必須經(jīng)過各種嚴格的環(huán)境試驗、機械試驗、電學實驗等測試程序，包括各類功能和性能的電測試，以及針對不同鑒定檢驗標準的環(huán)境與可靠性試驗，如低氣壓、穩(wěn)態(tài)壽命、密封、老煉及溫度循環(huán)、熱沖擊、恒定加速度、鍵合強度、ESD等，并最終形成鑒定檢驗報告，相較于普通工業(yè)及消費級芯片測試項目多且周期長。

④市場準入資質(zhì)不同

特種集成電路市場相對特殊，參與競爭存在一定的準入門檻，需要在保密體制、質(zhì)量管理體系、研制許可等多方面取得相應的認證資質(zhì)，并且需要進行定期的檢查以及復審，對于公司的日常管理要求較高，市場準入具有一定的壁壘，競爭成本相對較高。

特種集成電路下游客戶以大型國有集團的下屬單位為主，大都建立了自身的合格供應商認證及管理體系，新進供應商往往需經(jīng)歷資格審查、產(chǎn)品試用及驗證等多個環(huán)節(jié)才能成為合格供應商，并將根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量等因素定期進行合格供方名單的動態(tài)管理，對技術(shù)水平及產(chǎn)品質(zhì)量管理均提出了較高的要求。

2.特種集成電路市場規(guī)模分析

近年來，全球政治經(jīng)濟環(huán)境存在一定不確定性，國際貿(mào)易摩擦頻發(fā)亦使得國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)受到了一定的沖擊。在此背景下，國家積極出臺了相關的產(chǎn)業(yè)政策，大力支持集成電路產(chǎn)業(yè)特別是特種領域產(chǎn)品的國產(chǎn)化，伴隨著我國電子設計與制造技術(shù)水平的全面提升，我國特種集成電路行業(yè)將迎來發(fā)展的黃金時機。

根據(jù)測算，我國特種電子行業(yè)預計未來仍將呈現(xiàn)增長趨勢，到2025年市場規(guī)模有望突破5,000億元。隨著特種電子行業(yè)國產(chǎn)化水平的不斷提升以及各類先進技術(shù)的不斷實現(xiàn)，特種集成電路作為電子行業(yè)重要組成部分以及功能實現(xiàn)的重要載體，同樣面臨著廣闊的市場前景。

想了解更多集成電路的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢等內(nèi)容，可關注中研網(wǎng)《2024-2029年中國集成電路行業(yè)深度發(fā)展研究與“十四五”企業(yè)投資戰(zhàn)略規(guī)劃報告》。

• 相關深度報告REPORTS

  

  2024-2029年中國集成電路行業(yè)深度發(fā)展研究與“十四五”企業(yè)投資戰(zhàn)略規(guī)劃報告

  未來30年的經(jīng)濟社會發(fā)展將歷經(jīng)兩個階段：第一個階段，到2035年基本實現(xiàn)社會主義現(xiàn)代化；第二個階段，到本世紀中葉把我國建成富強民主文明和諧美麗的社會主義現(xiàn)代化強國。作為邁進新時代的第一個...

  查看詳情

延伸閱讀

推薦閱讀

猜您喜歡