超大规模集成电路范文

时间:2023-11-04 10:50:19

超大规模集成电路

超大规模集成电路篇1

本书向读者提供了在纳米尺度工艺方法存在变化的情况下,适用于有变化意识设计方法和VLSI系统的计算机辅助设计(CAD)的工具。作者介绍了建模与分析的最新进展,内容集中在统计互连建模、统计寄生析取、考虑到空间相关的统计全芯片漏泄及动态功率分析、适用于大型整体互连及模拟/混合信号电路的统计分析与建模。本书向读者提供了有关VLSI系统统计建模及分析的系统全面的论述,内容集中在互连、单片功率网格和时钟网络,以及模拟/混合信号电路上。作者帮助芯片设计者了解他们设计工具的潜能与局限,改进他们的设计效率,描述了每一种算法分析以及它们在真实电路设计情境中的实际应用。本书还包括了用来量化分析与评估作者提供的算法的数值实例。

本书共有17 章,分成5个部分:第1部分 基础,含第1-2章:1.绪论;2.统计分析基础。第2部分 统计全芯片功率分析,含第3-7章:3.传统的统计漏功率分析方法;4.使用谱随机方法的随机漏功率分析;5.利用基于虚网格建模的线性统计漏泄分析;6.统计动态功率估算技术;7.统计总功率估算技术。第3部分 变化单片功率发送网络分析,含第8-10章:8.考虑到对数-正态漏电流变化的统计功率网格分析;9.利用随机广义克雷洛夫子空间方法的统计功率网格分析;10.利用变化子空间方法的统计功率网格分析。第4部分 统计互连建模与析取,含第11-13章:11.统计电容建模与析取;12.变化电容的增量析取;13.统计电感建模与析取。第5部分 统计模拟及输出分析和优化技术,含第14-17章:14.变化线性化模拟电路的性能限制分析;15.随机模拟失配分析;16.统计输出分析及优化;17.用于输出优化的电压分级技术。

本书可供微电子学专业的研究人员、研究生、工程师阅读借鉴。

胡光华,高级软件工程师

(原中国科学院物理学研究所)

Hu Guanghua, Senior Software Engineer

超大规模集成电路篇2

我们经常出现的认识误区是高估政府的作用,以为依靠政府动员资源和把握方向的能力,根据政府制定的规划将大量人力物力投入有关领域,由处于垄断地位的国有企业按照规划的重点开发高新技术,扩大生产能力,就能保证高新技术产业的高速发展。即使民间企业高新技术企业,也要由政府施加严格的管理,把他们纳入国家计划和政府规模之中。

从各国的历史经验看,在后进国家赶超先进国家、实现工业化的过程中,一些国家运用政府的力量加快资本的原始积累,促进市场体制的形成,同时保护自己的幼稚工业,保证潜在比较优势的发挥,的确显示了很大的能量。在二战后的亚洲,这种“市场经济+强有力的政府干预”的模式(韩国称之为“政府主导型的市场经济”)被有些经济学家叫做“亚太模式”。国际经济界普遍认为,采取这种模式是战后亚太地区一系列国家和地区高速成长的关键因素,对中国也有很大的吸引力。日本政府通商产业省(MITI)在战后的机械工业振兴运动、电子工业振兴运动、大规模集成电路攻关等过程中起了重要的促进作用。被看成“亚太模式”的范例。但是“成也萧何,败也萧何”,这也使日本产业界后来在数字技术的发展上吃了大败仗。我们不妨将这两个突出的事例加以对比:

1976-1979年度,为了在超大规模集成电路(VLSI)方面赶超美国,日本政府出面协调5家最大的半导体制造商,组成超大规模集成电路技术研究组合,研制超大规模集成电路,政府预算也投入大量补助。由于集中投入资金和人力,1980年日本比美国早半年研制出64K存储器,后来又比美国早两年研制成功256K存储器(DRAM)已经占领了70%的世界市场,到1 986年,日本半导体产品已经占世界市场份额的45.5%,高于美国的44.0%;DRAM的世界市场占有份额高达90%,成为世界最大的半导体生产国。

在取得半导体产业霸主地位以后,日本继续沿用政府“行政指导”的一套做法,按照通产省和国家广播公司(NHK)规定的技术路线在模拟式基础上开发高清晰度电视(HDTV)。在这段时间里,美国人仍以千军万马各显神通的方式进行视听技术的研究。1991年,一家美国公司向美国联邦通讯员委会提交了开发数字式HDTV的计划。接着,另一家美国公司又在1993年开发出数据压缩和解压缩技术,使得在单个频道中传输多达10套电视节目。这样一来,美国一举超越了日本的领先地位,使后者在模拟式HDTV方面整整20年的投资毁于一旦。1996年美国联邦通讯委员会最终批准了数字式HDTV标准,并且规定了到2006年全部电视实现数字化的时间表。随着数字化的发展,电视与计算机网络和通讯网结合在一起,形成集成化的宽频带网络体系。由此形成了美国对包罗万象的多媒体产业不容挑战的霸主地位。

超大规模集成电路篇3

根据协议,未来五年内,国家集成电路产业投资基金(以下简称大基金)拟以股权投资方式给予紫光集团总金额不超过100亿元支持,用于紫光集团发展集成电路业务、扩大集成电路业务规模,提升集成电路业务核心竞争力;国家开发银行与紫光集团在各类金融产品上的意向合作融资200亿元等值人民币。

这也是大基金自去年9月设立以来首次向集成电路设计企业进行战略投资。

紫光目标:跻身全球前十

目前,紫光集团是我国最大的集成电路设计企业之一,2014年集成电路业务销售收入超过90亿元。通过收购展讯和锐迪科,紫光集团进一步增强了自身在移动通信芯片领域的实力。

“展讯和锐迪科在移动通信芯片领域分别位列全国设计企业排名第一位和第二位。通过收购,紫光一跃成为全球第三大手机芯片设计企业。”紫光集团董事长兼总裁赵伟国在战略合作协议签署仪式上表示。

赵伟国说,未来五年,紫光集团计划投资300亿元用于集成电路的设计研发;同时扩大员工规模,从现有的4000余人扩大到15000名到20000名员工。

通过获得大基金的支持,紫光集团也明确了未来的发展目标。“紫光集团计划2020年之前实现销售收入达到100亿美元(约合人民币625亿元)的目标,跻身全球前十大集成电路设计企业。”赵伟国表示。

做强国内集成电路产业

经过近十年的快速发展,我国集成电路产业规模持续扩大,技术实力不断增强。目前,我国已经成为全球规模最大、增长最快的集成电路市场。

然而一个不争的事实是,国内企业设计的产品不足市场需求的10%,集成电路产品大量依靠进口。

根据我国海关最新的统计数据显示,2014年中国进口集成电路2856.6亿块,同比增长7.3%;进口金额达2184亿美元,同比下降6.9%。出口集成电路1535.2亿块,同比增长7.6%;出口金额610.9亿美元,同比下降31.4%。

工信部部长苗圩表示,我国集成电路多年来与石油一起位列最大的两宗进口商品。加快发展集成电路产业,提升企业的能力和水平成为当务之急。

为了加快推进我国集成电路产业发展,去年6月,国务院印发《国家集成电路产业发展推进纲要》(以下简称《纲要》),加快推进我国集成电路产业发展。《纲要》保障措施前三条指示就为:成立国家集成电路产业发展小组、设立国家产业投资基金、加大金融支持力度。

资金扶持

随后的9月,国家集成电路产业投资基金正式设立。基金公司董事长王占甫在签约仪式上表示:“基金将采取市场化运作和专业化管理,通过股权投资等形式,集中投资集成电路产业链各环节的优势企业,着力打造一批具有国际竞争力的龙头骨干企业,助力集成电路产业加速发展。同时,优化投资策略,提高投资效率,降低投资风险,为基金股东创造良好回报。”

为了管理大基金,国家专门成立了华芯投资公司,作为基金的唯一管理人,专注集成电路产业投资。

华芯投资公司总裁路军表示:“此次与紫光集团的合作,是基金成立以来第一次在集成电路设计领域签署战略合作协议。希望紫光集团借助资本的力量,进一步巩固和提升在移动通信芯片等领域的领先地位,尽早跻身全球芯片设计领域第一梯队。同时,要充分发挥骨干企业的带头引领作用,促进产业链上下游互动发展,不断增强产业整体竞争能力和盈利水平。”

《纲要》提出,到2015年,建立与集成电路产业规律相适应的管理决策体系、融资平台和政策环境,全行业销售收入超过3500亿元。到2020年,与国际先进水平的差距逐步缩小,全行业销售收入年均增速超过20%。到2030年,产业链主要环节达到国际先进水平,实现跨越发展。

“如果五年时间、十年时间,我们还没有实现这个目标,可以再给产业多些时间。终有一天,我们会实现三分天下有其一的目标。”赵伟国说。

链接

紫光的集成电路梦

紫光集团响应国家“十二五战略性新兴产业发展规划”和“自主创新,安全可控”的集成电路发展战略,立志打造中国集成电路产业航母。

目标:

计划用五年的时间,把以展讯和锐迪科为代表的紫光芯片产业建设发展成为中国最大、世界前列的通信芯片集团,员工人数达到2万人,收入突破100亿美元。

行动:

2013年12月,紫光集团收购国内排名第一、世界排名第三位的通信基带芯片设计企业展讯通信公司。

2014年7月,紫光集团完成国内排名第二的通信芯片设计企业锐迪科微电子公司。

2014年9月,紫光集团和英特尔合作签约,英特尔将对紫光集团旗下芯片设计企业投资人民币90亿元,加速移动设备产业开发和应用。

超大规模集成电路篇4

大家上午好。

受王芹生理事长的委托,我现在向大会报告今年以来中国集成电路设计业的发展情况。

2010年是不平凡的一年。在经历了全球金融危机的痛苦磨练之后,集成电路行业迎来了近年来难得的全面爆发性增长,为国民经济加快走出金融危机的阴霾做出了应有的贡献。今年是“十一五”的最后一年,也是面向“十二五”,承前启后的一年。针对后金融危机时代的种种挑战,党中央、国务院高瞻远瞩地进行了一系列战略部署。9月8日,国务院审议通过了《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》,节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造、新能源、新材料和新能源汽车等七个产业被列入中国的战略性新兴产业,将在今后加快推进。10月18日十七届五中全会通过的《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十二个五年规划的建议》中提出“积极有序发展新一代信息技术、节能环保、新能源、生物、高端装备制造、新材料、新能源汽车等产业”,将新一代信息技术列为七大战略性新兴产业之首。明确指出:要“增强科技创新能力。”“在核心电子器件、极大规模集成电路、系统软件、转基因新品种、新药创制等领域攻克一批核心关键技术。”强调了集成电路的核心地位,为集成电路产业的发展进一步指明了战略方向,提振了全行业的信心。正是在这一大背景下,集成电路设计业的各路精英今天齐聚无锡,共商中国集成电路设计产业的发展大计,共同谋划“十二五”的美好未来。

无锡在中国集成电路的发展历史上有着举足轻重的地位,早年的华晶微电子有着中国集成电路黄埔军校的美誉,是上世纪著名的“908工程”的承建单位,为中国集成电路的发展做出了不可磨灭的贡献。在无锡市政府历届领导的不懈努力下,无锡已经成为集芯片设计、制造、测试和封装于一身,产业链完整的集成电路产业聚集地,是中国集成电路设计业的重要基地之一。本次会议在无锡举行,得到了江苏省人民政府,特别是无锡市人民政府的鼎力支持,我谨代表中国半导体行业协会集成电路设计分会向江苏省、无锡市的领导,向无锡当地的集成电路企业表示衷心的感谢。

下面,我讲四个问题。

一、 后金融危机时代的

中国集成电路设计业

2009年,受全球金融危机的影响,中国集成电路产业出现了近10年来的首次负增长,企业经济效益下滑。在严峻的形势下,集成电路设计业的全体同仁奋发图强,努力拼搏,在逆境下力挽狂澜,取得了全年增长14.8%的骄人业绩。2010年,在全行业快速复苏的大背景下,中国集成电路设计业的发展再上一层楼,企业产销两旺,竞争力不断提高,经济效益得到进一步提升,出现了难得的爆发式增长。下面我就四个方面对设计业的发展做一简要的回顾和总结。

1. 2010年设计业的总体发展情况概述

2010年是中国集成电路设计业快速成长的一年,旺盛的市场需求给产业发展带来了难得的发展机遇。尽管遇到制造产能严重不足的影响,广大设计企业通过苦练内功、提升自身能力,和广开渠道等手段不断拓展自己的发展空间。据不完全统计,2010年全行业销售额有望达到550亿元人民币,比2009年的380亿元增长约45%。占全球设计业的份额也从2009年的10.7%(2009年全球设计业销售额约为566亿美元-美元汇率以7.2计算),提升到今年的12.3%(2010年全球设计业销售额预测约为700亿美元-美元汇率以6.36计算)。一改前几年设计业增长放缓的颓势,成为近几年发展最快的一年。2000年,集成电路设计业的销售总额不过区区12亿元,10年后,全行业的销售额超过550亿元,年均复合增长率达到45%。回首往事,我们可以充分感受中国集成电路设计业的成长是多么激动人心。

更令人可喜得是,中国集成电路设计业的产品结构调整迈出了重要的一步,在保持智能卡芯片、多媒体处理芯片等传统领域优势的同时,在移动通信终端核心芯片、平板电脑核心芯片、数字电视芯片、电子支付芯片、CMOS摄像头芯片等领域取得长足进步,高端芯片产品不断涌现,市场占有率持续提升。在移动通信终端核心芯片领域,以展讯通信为代表的一批企业在全球竞争中崭露头角,形成了重要的一极。借美国苹果公司iPad产品入市的东风,我国企业紧跟形势发展,充分利用离市场近,对应用理解深的优势,积极抢占平板电脑的竞争制高点,以北京君正微电子和福州瑞芯微电子为代表的本土设计企业在平板电脑核心芯片市场和移动网络设备(MID)异军突起,产品远销国际市场,占据了该领域的发展先机。

长期以来,我国企业对于计算机中央处理器(CPU)和动态随机存储器(DRAM)等大宗战略产品的研发心存疑虑,各界对中国是否有能力介入这些领域也众说纷纭。在“核高基”重大专项等等国家科技计划的支持下,我国相关企事业单位迈出了战略性的一步。最近,国际超级计算机TOP500组织第36届世界超级计算机500强排名榜,由国防科技大学研制的中国首台千万亿次超级计算机“天河一号A”以峰值运算速度为4700万亿次运算速度位居第一,成为全球最快的超级计算机。令人自豪的是,“天河一号A”超级计算机部分使用了我国自主研发的CPU,其意义十分深远。DRAM产品是量大面广的基础核心芯片产品,我国全部依赖进口。山东华芯半导体有限公司利用全球金融危机,并购了德国奇梦达公司西安研发中心,通过授权取得了设计、生产新一代DRAM产品的技术许可,并采取无制造芯片设计模式独立研发出512M、1G和2G的DRAM产品,成功进入市场。填补了我国没有自主DRAM产品的空白。嵌入式CPU是系统芯片的核心,我国企业研发的SoC产品大部分依赖国外的嵌入式CPU。苏州国芯和杭州中天等企业历经艰辛,“十年磨一剑”,在C*Core系列嵌入式CPU领域取得重大突破,累计授权超过1亿只,迈出了国产嵌入式CPU发展的坚实步伐。

在激烈的市场竞争中,中国的集成电路设计企业不断完善自我,增强核心竞争力,企业的规模和质量持续提升。每年评审的中国“十大设计企业”的入门门槛逐步提高。2009年评审的“十大设计企业”的入门门槛是6亿元。根据目前的资料预测,2010年“十大设计企业”的入门门槛将第一次超过10亿元人民币。2010年,销售额超过1亿元人民币的单位数量有望超过80家,与2000年的2家相比,有了巨大的飞跃。中国集成电路设计业是在激烈的市场竞争中发展起来的,中国企业的质量也在竞争中提升。全球金融危机以来,我国企业痛定思痛,坚决走内涵发展之路,苦练内功,在经营规模扩大的同时,实现了效益的同步增长,据集成电路设计分会的统计,设计企业的产品毛利率和净利润率都有了明显的提升,开始走向良性循环。

2010年,“核心电子器件、高端通用芯片及基础软件产品”重大专项和“新一代宽带无线移动通信网”重大专项全面启动,国拨资金和地方政府配套经费逐渐到位,国家发改委在2010年8月也启动了“集成电路设计专项”工程,支持企业在已占有一定市场分额的领域进一步做大做强,力求推动品牌战略,极大地支持了集成电路设计企业的发展,为设计业的可持续发展注入了重要的动力。科技重大专项确定的关键技术攻关和战略产品研发,涉及到国家战略需求和产业发展的核心竞争力,相信经过一段时间的努力,我国设计企业的核心关键技术将得到全方位的提升,我国企业的产品结构调整和升级将得到比较彻底的改观,为“十二五”期间的发展奠定坚实的基础。重大专项的实施在全球金融危机的背景下,无疑对中国集成电路设计业是一个重大利好,增强了产业的信心,鼓舞了企业的斗志。

2010年,中国集成电路设计业的发展是在芯片制造产能严重不足的条件下取得的,这尤其显得弥足珍贵。不少企业反映,由于无法获得足够的产能,企业的销售量上不去,影响了今年的经营业绩。中国半导体行业协会集成电路设计分会曾在年中多次组织设计企业和制造企业的对接,促进双方的接触,加大相互了解,得到了制造企业的大力支持和设计企业的欢迎,一定程度上缓解了产能不足的矛盾。但是,我们必须认识到,集成电路是一个全球化的产业,本次产业复苏引发的产能紧张给我们敲响了警钟,提醒我们的设计企业要进一步加强与芯片制造企业的沟通,在互利共赢的基础上,建立更加牢固的战略合作伙伴关系,共同抵御风险。

不可否认的是,市场经济大潮对中国设计企业的成长和发展既是机遇,也是挑战。“适者生存”、“优胜劣汰”是事务发展的客观规律。伴随着激烈的市场竞争,一些企业的发展出现乏力,效益下滑,规模缩小,“一代拳王”的现象正在我国设计企业中上演。一方面这是产业发展中的正常现象,另一方面,也提醒我们的企业要居安思危,时刻牢记“逆水行舟,不进则退”,通过苦练内功,增强自身的能力,在竞争中求生存、求发展。

2. 各地区产业发展状况

经过近10年的发展,我国的集成电路设计业自然形成了若干个产业聚集区。环渤海地区包括北京、天津、大连和济南,长三角地区包括上海、杭州、无锡、苏州和南京,珠三角地区包括深圳、广州、福州、厦门和香港,西部地区包括西安、成都、重庆和绵阳,中部地区包括武汉和长沙。这些地区依托当地的优势,不断探索自身的发展模式,逐渐形成了有特色的产业集群。北京、上海和深圳的集成电路设计业发展已经形成了三足鼎立之势,三个城市的集成电路设计产业规模均接近和超过100亿元人民币,远远高于其他城市。

以北京为中心的环渤海地区在秉承以往优势的同时,注重高端产品的研发,产业规模持续增长,2010年全地区的销售额超过130亿元,同比增长27%。

以上海为中心的长三角地区,具有深厚的集成电路产业基础,产业环境不断优化,产业链比较完整,设计企业数量众多,充满活力。经过多年的发展,厚积薄发,今年的增长十分强劲。2010年长三角地区的销售规模达到220亿元人民币,比2009年增长了64.3%,在全国名列前茅。

以深圳为中心的珠三角地区(含福州和厦门),10年前才进入集成电路行业,但珠三角地区站在改革开放的前沿,具有广阔的应用市场和良好的物流环境。经过多年的努力,珠三角地区的集成电路设计业发展很快,大有迎头赶上之势。2010年全地区的销售规模达到122亿元,比2009年增长了36%。

除了环渤海、长三角和珠三角三个产业聚集区,其他地区的发展也十分迅速,2010年取得的业绩可圈可点。西安、成都、重庆等地的集成电路设计企业摆脱了前几年徘徊不前的局面,2010年共实现销售额29.5亿元,比2009年增长了63.7%。

3. 优势企业不断涌现

中国的集成电路设计产业是在激烈的市场竞争中不断发展壮大的,具有坚实的基础。过去的10年中,设计企业的规模持续增长。2000年,只有中国华大、上海华虹、大唐微电子和士兰微电子等4家销售过亿的集成电路设计企业。今天,销售过亿元的设计企业数量已经达到80家,其中销售超过20亿元(约合3亿美元)的企业有2家,销售超过13.2亿元(约合2亿美元)的企业有5家,销售超过6.8亿元(约合1亿美元)的企业有8家,形成了一个基础比较雄厚的产业群。企业的抗风险能力持续提升。

每年由中国半导体行业协会的“十大集成电路设计企业”的入门门槛持续提升,预计2010年“十大集成电路设计企业”的入门门槛将首次超过10亿元人民币。可以乐观地预计,中国集成电路设计企业进入全球设计企业前10名的日子不会太遥远了。

“术业有专工,”在一个分工日益细化,专业化程度越来越高的时代,集成电路设计业的发展也必然遵循这一规律。尽管目前产品同质化的现象仍然很严重,差异化不大导致的价格战还时有发生,但不可否认的是,中国集成电路设计业的专业化程度在逐渐提升,出现了一批在各领域独领的企业,例如移动通信终端核心芯片领域的展讯通信,平板电脑和MID领域的北京君正微电子和福州瑞芯微电子,信息安全领域的国民技术,嵌入式CPU领域的苏州国芯和杭州中天,数字电视机顶盒领域的杭州国芯和北京海尔集成电路,以及在智能卡领域的华大电子、大唐微电子、上海华虹集成电路等。

时事造英雄,经过不断的努力,我国企业中一些优秀代表脱颖而出,成功走向资本市场。在前些年珠海炬力、展讯通信和中星微电子成功登陆Nasdaq之后,今年RDA公司也成功在美国Nasdaq上市,国民技术在国内创业板上市,近来,北京君正微电子也冲击创业板成功。这些企业走向资本市场不仅说明它们在经营上取得了辉煌的成就,也为它们的后续发展奠定了坚实的基础。根据协会的了解,目前还有一批企业正在积极努力,争取在未来的几年实现上市,这值得我们行业欣慰和庆幸。

4. 企业整合和重组拉开帷幕

很长一段时间,中国的集成电路设计企业规模小、效益低、成长慢,成为业内专家学者经常诟病的话题。“宁做鸡头,不做凤尾”是不少企业领导人的真实想法,数百家集成电路设计企业中有相当一部分处在步履维艰的境地,个别企业被戏称为“植物人”。业内的有识之士一直在呼吁开展行业整合和重组,打造中国集成电路设计的航空母舰。

全球金融危机发生以来,企业整合和重组的帷幕悄然开启,中国集成电路设计业内联外合,合纵连横,开始了业界盼望已久的整合之旅。今年以来,已经出现了多宗重组和收购案。如,美新半导体在2010年初成功收购了物联网产业的鼻祖美国克尔斯博(CROSSBOW)科技公司,其在物联网产业领先全球的系统解决方案将有效引领美新半导体在全球的业务发展。美新半导体也因此有望在2010年销售突破3亿元,确立美新半导体在国内传感网感知领域的领先地位。

又如,无锡芯朋微电子有限公司继2009年4月完成对台湾鸿海集团旗下上海天钰集成电路有限公司的并购后,于2010年9月又完成了对苏州博创微电子有限公司的收购,成为总资产超过8000万元,销售收入突破2亿元的中高端模拟集成电路设计龙头企业。

华大集团在成功地将华大电子销售给香港公司的基础上,通过资本运作将××××集成电路有限公司重组为集团旗下的一员,实现了一次大手笔运作。

中芯国际最近入股上海灿芯,实现了中芯国际设计服务的业务重建,极大地强化了其代工业务的发展。

“天下大事,分久必合,合久必分”,企业的重组和整合是市场经济发展中的正常活动,只要有利于企业的发展,有利于人才的聚集,有利于投资人的收益回报,就应该积极地推进。我们希望能看到有更多的企业勇敢地迈出重组和整合的步伐。

二、 居安思危,高速发展中的隐忧

过去10年,中国集成电路设计业的发展速度是令人惊叹的,值得我们全行业的同仁们自豪,尤其是2010年,经历了全球金融危机的洗礼,我们更强大,也更成熟了。但是,居安思危,中国集成电路设计业在高速发展中也存在不少隐忧。不回避这些问题,也不对这些问题视而不见,而是积极应对,就一定会使设计业的发展更加健康,更有活力。让我们一起来看看隐藏在其中的这些问题。

首先,尽管整个设计业在高速发展,很多企业在茁壮成长,但也有部分企业、甚至一些原来业绩相当不错的企业,可持续发展能力不足,表现在企业的增长乏力,少数企业的经营业绩下滑。其中的原因多种多样,有的是受政策的影响,有的是受竞争对手的挤压,但是客观的看,这些企业的产品单一、产品老化、客户单一、产品同质化严重则是更深层次的原因,值得我们的企业深思。

其次,设计业的能力提升不够快。不少企业的发展更多地是依靠工艺技术的进步和EDA工具的进步。表现在使用同一档次的工艺,我们企业开发的产品的性能落后竞争对手,而要达到国外同类产品的性能,则需使用更先进的工艺。固然,使用最先进的工艺和EDA工具来获得竞争力无可厚非,也是后来者快速成长的捷径。问题是,当我们和竞争对手基本站在同一起跑线上的时候,这个方法还能有效吗?尤其是当工艺技术进步到40nm、32nm的时候,简单地依赖工艺和工具是否还能继续获得优势?设计服务作为一个重要的产业分类,无疑对推动设计业的进步起到了重要的作用,但是过度依赖外包服务,忽略了企业自身芯片设计能力的提升,无疑将难以保证可持续发展。我们业内已有一些企业从中得到了教训,正在实施战略调整,这非常值得我们深思。

第三,我们的产品档次比起前几年已经有了明显的提升,值得称赞,但是全行业的产品档次偏低的现象仍然很严重,从我们的产品销售价格和数量的比值不高就可以看出其中的问题。从处理器、存储器、FPGA和高档SoC产品仍然需要大量进口,就不难发现,我国集成电路设计企业的主打市场还处在边缘地带,还没有进入主战场。尽管要进入这些主战场,我们的企业仍然需要时间来积累力量,这是不争的事实。我想说的是,我们的设计企业对进入高端产品市场事实上存在着畏难情绪,“不敢试、绕着走”的心理相当普遍。在我们已经进入的产品领域,自主产品的配套也远未做好,不能形成综合优势,很容易被分割包围、各个击破。

第四,我国集成电路制造工艺尚跟不上设计业的发展步伐,不能满足设计业快速发展的需求,表现在工艺技术的进步滞后,能够满足需要的工艺产能紧张,集成电路代工厂的IP核及设计开发环境还在完善之中。设计业要发展,离不开代工厂的支撑,设计企业不能坐等条件的成熟,而应该积极主动地帮助代工厂完善工艺,开发工艺。这种紧密捆绑的设计和工艺才是我们的核心竞争力所在。上海格科微电子和北京兆亿创新微电子等企业的做法值得我们学习和借鉴。

第五,随着工艺技术向40nm、32nm挺进,掩模版和流片成本急剧上升,优秀人才紧缺也导致研发成本攀升,这样的现象将在未来几年愈演愈烈,集成电路设计进入高成本的时代即将到来,我们的企业是否做好了准备?在普遍采取低价竞争,产品同质化严重的今天,我们是否意识到危机正在悄悄到来?

第六,企业整合与重组的大幕已经拉开,但是步履缓慢。在激烈的市场竞争中,我们的产业呼唤航空母舰的出现。毋庸置疑,大企业抵御风险的能力要远远优于小企业。我们的企业中大多数是人数少于100人的小企业,500多家设计企业中大部分还处在为解决生存而奋斗的阶段,龙头企业的数量偏少。既使今年我们取得了长足的进步,但是仍然没有一家企业能够进入世界前10名。我国前20名设计企业的销售额之和仍然无法和排名世界第一的美国高通公司相比。通过重组和整合尽快形成规模比较大、能够进入世界前10名的企业航母是中国集成电路设计业期盼的大事。整合和重组既考验发起整合的企业的眼光、能力和胸怀,也考验被整合企业的愿景、职业化程度和心态。我国现行的企业发展状态决定了政府在这一领域可以很有作为。行业呼吁政府设立面向企业重组的产业基金,呼吁政府出台鼓励企业整合和重组的优惠政策。不管愿意还是不愿意,企业的整合和重组一定会发生,只是,是我们去整合他人,还是我们被他人整合?

最后,今年是国发[2000]18号文件出台10周年,也是所规定的各项优惠政策到期的时间,全行业正在翘首盼望能够替代18号文件的新政策的出台。目前,一些地方政府出台了少量面向集成电路设计业的优惠政策,但是缺乏在中央政府层面的统一部署,优惠政策的可操作性也不强。在已有的产业优惠政策被基本用尽的情况下,部分企业迫于竞争的压力,不得不采用在境外“循环”的做法,既增加了企业的成本和运营风险,也减少了政府的税收,归根到底,对整个产业的发展十分不利。

三、 战略性新兴产业

提供的机遇和挑战

《中共中央关于制定十二五规划的建议》明确指出,制定“十二五”规划的指导思想是“以科学发展为主题”,“以加快转变经济发展方式为主线”,其别强调了加快转变经济发展方式的基本要求,一是坚持把经济结构战略性调整作为主攻方向,二是坚持把科技进步和创新作为重要支撑,三是坚持把保障和改善民生作为根本出发点和落脚点,四是坚持把建设资源节约型、环境友好型社会作为重要着力点,五是坚持把改革开放作为强大动力。提出“积极有序发展新一代信息技术、节能环保、新能源、生物、高端装备制造、新材料、新能源汽车”等七大战略性新兴产业,并将新一代信息技术列为七大战略性新兴产业之首。进而通过“增强科技创新能力。”“在核心电子器件、极大规模集成电路、系统软件、转基因新品种、新药创制等领域攻克一批核心关键技术。”

国家发展改革委有关负责同志在解释七大战略性新兴产业定位时,明确指出:信息技术正在向纵深发展并深刻改变人类的生产和生活方式,新一代信息技术依然是我国产业结构优化升级的最核心技术。

与此同时,中央也正在制定和即将出台一系列相关的配套优惠政策。据媒体报道:“一份关于加大对战略性新兴产业政策扶持力度方面的建议,日前已经上报给了国务院有关部门。七大战略性新兴产业的企业在“三免三减半”政策期满后,有望享受所得税率在15%的基础上减半征收的优惠,而这一优惠政策也将成为今年中央经济工作会议的一项重要议题。”我们可以预期,“十二五”期间,中国集成电路设计业将获得更为优良的外部政策环境,迎来一轮新的发展高潮。

其实,仔细分析七大战略性新兴产业的内涵,就不难理解中央为什么把新一代信息技术放在七大战略性新兴产业之首。除了信息产业自身的发展之外,信息技术以其强大的渗透力,对其他产业的发展形成了巨大的支撑。集成电路作为核心技术,对节能环保、新能源、高端装备制造和新能源汽车不可或缺,对生物和新材料也具有战略性的推动和拉动作用。集成电路产业已经被时代推到了最前面,责无旁贷地担负起推动战略性新兴产业发展的历史重任。集成电路设计作为优先发展的龙头产业,更是站在了新一轮发展的前沿。仅举几个例子来说明这一点。

集成电路设计业对低功耗设计的理解是深刻的,但是如何利用集成电路技术来实现节能减排却是一个比较新的课题。这不仅仅涉及到芯片本身要降低功耗,更要求利用芯片技术实现系统的节能,有关部门做过一个统计,全中国电视机的待机功耗如果能从现在的平均7瓦降低到1瓦,则一年节省的电力相当于数个百万千瓦级的发电厂发的电。今天,绿色家电已经成为欧美产品入市的重要门槛,这种非技术贸易壁垒势必对我国的家电出口造成新一轮的限制。集成电路技术当然也应该在这一领域扮演重要而关键的角色。集成电路对节能环保可以有重要的作为。

随着人民生活水平的提高,健康意识越来越强,医疗电子、面向健康管理的电子产品逐渐走出医院,成为家庭生活的必备品。从早期的电子血压计、电子体温计,到今天的便携式心电图仪,血糖监测仪,可以看到医疗电子对人民生活质量的提升扮演多么重要的角色。显然,这些设备都离不开集成电路芯片。近年来,物联网的概念被炒得火热,面向健康和医疗的电子产品又何尝不能构成全新的人体区域网络(BAN)?集成电路在保障和改善民生方面同样具有不可替代的重要作用。

电动汽车一改传统的内燃机,全部采用电力驱动。即使在今天的汽车中,电子产品所占的比重已经达到25%以上,未来的电动汽车对电子产品的依赖将更大。这是明显的、不争的事实。大功率、高可靠、长寿命是汽车电子的特点,半导体和集成电路显然扮演着最重要的角色。也许在不远的将来,技术上的突破会大大提升电动汽车的续航能力,大幅度延长行驶里程。集成电路对新能源汽车的发展无疑是巨大的支撑。

我国是制造业大国,但还不是强国,在高档数控机床等高精尖的加工装备上,我国的对外依存度仍然很高。从集成电路的角度看,这些先进的制造设备唯有采用信息技术进行改造升级,才能最方便地提升其产品性能,从制造装备业的角度看,信息技术,特别是集成电路技术是实现新型制造装备不可缺少的核心部件。集成电路的基础性和支撑性从中可见一斑。

战略性新兴产业的发展离不开集成电路,也为集成电路创造了全新的发展空间。集成电路责无旁贷地要担负起支撑产业升级,经济结构调整、发展模式转变的重任。显然,在这个全新的领域,集成电路设计企业要用创新的思维去积极探索和实践新的商业模式,走出一条新路。

今年,国家发展改革委启动了“集成电路产业化”专项,支持成熟的集成电路设计企业做大做强,“核高基”等国家科技重大专项全面进入实施阶段,强有力地促进了整个产业的快速发展。相信我们的企业能够抓住战略性新兴产业发展的难得历史机遇,充分发挥我们离市场近,对应用理解深,反应速度快和中国人勤奋努力的优势,在战略性新兴产业的崛起过程中占有重要的一席之地,做出我们的贡献。在竞争中发展,在发展中不断成长壮大。

四、 几点思考和建议

下面谈几点思考和建议,供我们的设计企业参考。

1. 苦练内功,提升核心能力。芯片设计能力是集成电路设计企业的核心能力,是我们安身立命之本。过多地依赖工艺技术的进步和设计工具的进步,以及外包服务显然是有害的。在企业的初创时期,为了让企业能够生存和快速成长,充分利用一切可以利用的外部资源毫无疑问是正确的作法,但当我们的企业已经初具规模之后,要把基本功的课补回来,要苦练内功,提升核心能力。提出这个命题不是要否定设计服务,否定EDA工具,而是要企业在自身能力提升的基础上更好地利用设计服务和EDA工具。我们同时也热切盼望高校的教育工作能够改革课程设置,更注重学生能力的培养,增强学生的后续发展能力。

2. 加强与工艺的结合。摩尔定律在经过40多年的发展之后,仍然具有强劲的生命力。工艺技术的进步不以我们的意志而转移。现阶段,大部分设计企业仍然在依靠工艺技术的进步打造自身的竞争力,这就要求我们认清摩尔定律继续发展带来的挑战。从上世纪80年代,集成电路设计从IDM中分离出来,与工艺渐行渐远,到今天超深亚微米要求设计与工艺的结合越来越紧密,技术发展又走了一个轮回。我们要充分认识事物发展的客观规律,跟上技术发展的步伐。如果说,过去20年我们依赖标准代工工艺、标准单元库和IP核走出了专用集成电路(ASIC)和SoC的发展之路,未来10年,很可能我们不得不回过头来认真研究工艺技术,通过与工艺的密切结合,实现竞争力的飞跃。我们热切盼望有更多的设计企业能够开展COT设计,与集成电路制造企业形成互惠互利,相互支撑的新型战略合作伙伴关系。通过设计和工艺的互动,打造我们的核心竞争力。

3. 加大新产品的开发力度。集成电路设计企业说到底是一个产品公司。芯片既然是产品,就一定有其生命周期。企业的崛起靠的是产品,企业的衰败很多时候也是由于产品。越是在高速发展的时候,越要有危机感。现代设计技术和设计工具使得企业之间的差距在缩小,正应了那句老话:“人与人之间最多差半站地”。因此,我们的企业要想方设法缩短产品的升级换代时间,加大新产品的开发力度,以新制旧,以快制慢,在竞争中掌握主动权、主导权。创新是力量的源泉,新产品的开发需要不断的创新,包括技术的创新,市场的创新,也包括商业模式的创新。企业应积极营造创新的文化氛围,鼓励创新、支持创新。

4. 走出国门,努力开拓新市场。集成电路是一个全球化的产业,我们的市场是开放的,我们的视野更要开放。随着我国企业产品竞争力的提高,企业走出国门,参与全球竞争是一个必然趋势。这两年,中国的集成电路设计企业大胆走出去,与国际同行同台竞技的案例越来越多,既使像iPad这样的最新热门产品中,也有我们企业的芯片。这进一步说明,有的时候不是我们不能,而是缺乏勇往直前的勇气和信心。中国是全球最大的集成电路市场,但并不意味着我们的企业就一定只守在中国这块市场中,要努力开拓国际市场,在竞争中学习国外的先进经验和竞争策略,通过“你中有我,我中有你”,进一步加大与全球市场的融合,打造中国创造的品牌。

5. 加大整合和重组力度,打造设计业航母。“沉舟侧畔千帆过,病树前面万树春”,在一个快速发展的产业中,企业的诞生、发展和退出都是正常的现象。衷心期望我们的企业家们能够以平常心看待企业的重组和整合,以宽容的心态对待发生在我们中间的各类购并和重组。只要有利于产业的发展,有利于企业的发展,有利于员工的发展,就应该积极主动地去做。中国的集成电路设计业呼唤大企业,呼唤航母企业的出现。集成电路设计分会仍将积极牵线搭桥,促成企业间的强强联合,企业间的优势互补,积极向各级政府争取有利于产业整合的优惠政策,促进产业健康和谐的发展。

各位领导,各位来宾,女士们,先生们:

最后我想借用王芹生理事长去年报告的一段话来结束我的发言:“中国的集成电路设计业植根于中国大地,是一个拥有庞大市场需求、充满活力的产业,是一个有所作为、也应该有更大作为的产业。作为行业协会,我们理应为大家提供更好的服务,争取各级政府对设计业的大力支持,开拓各种信息交流的渠道,建立不同层面的沟通平台;作为企业,一定要克服浮躁作风,客观冷静的分析和明确自己的市场定位,居安思危,随时根据市场的变化调整自己的技术和产品策略,以创新为本,摒弃最低端的低价竞争,逐步在国内乃至在全球市场上建立自己的品牌,为企业做强做大、为中国的集成电路设计业做强做大努力拼搏,做出新的更大的贡献。”

超大规模集成电路篇5

【关键词】太阳能集热发电;模糊控制;PID控制;MATLAB/Simulink

近几年聚光太阳能热发电技术在我国发展较快,也取得了较大的成果,因其具有发电转换效率高,可以24小时稳定供电,应用范围广泛等优点,所以具有很好的应用前景。但是由于太阳能热发电控制系统中控制对象比较复杂,参数变化幅度较大,且控制系统的工作环境存在着名目繁多的不确定性干扰,这些不确定性干扰有可能会造成模型参数的变化甚至模型结构突变,而无法保证控制系统继续取得良好的控制性能,因此基于系统简化模型基础上的常规控制方法对于这类工作点大范围变动的系统往往控制效果不佳,所以我们有必要寻找更适合的控制策略。

1.聚光太阳能热发电系统的工作原理

太阳能热发电首先在太阳能集热场通过聚光集热装置把太阳能聚集起来用来加热在集热管中流动的导热介质,然后通过换热器进行热量交换,产生高温高压的热蒸汽被输送到低参数蒸汽发电机组中,从而产生电力,通过变电站后输送到电网上;而从蒸汽机中排出的热蒸汽被压缩到一个标准的冷凝器中然后送回热蒸汽发生器中,再次被加热成为热蒸汽;同样,完成热交换的导热介质也将被返回到集热场中再次被加热;为了使电站能够连续工作,一般都会采用化石能源来补充,也就是在太阳能不够充足时,使用化石能源进行加热的导热介质和太阳能集热场加热的导热介质是并列运行的,可以共同来发电[1]。

2.太阳能热发电系统的组成及被控特点

典型的聚光类太阳能热发电系统主要由主控服务器,网络连接设备,聚光镜自动跟踪监测控制系统,集热传热监测控制系统,蒸汽轮机监测控制系统,电力参数监测控制系统组成,辅助能源子系统等;且根据实际需要可以添加其他必要子系统,如环境监测系统等[2]。

其中太阳能热发电系统中传热回路需要在管路出口处实现恒定温度和压力的蒸汽输出,但是太阳辐射的变化会影响出口蒸汽的数量和蒸汽的质量,所以传热子系统中整个热传递回路的动态特性(响应时间,延时等)也会产生了相当大的变化;因此基于系统简化模型基础上的常规控制方法对于此类工作点控制效果不佳,而模糊自适应PID控制因其能够自动辨识被控过程参数、自动整定控制器参数、自动适应被控过程参数的变化,而成为理想的控制策略[3]。

3.模糊自适应PID控制

3.1 模糊系统的作用

模糊自适应PID控制系统是在常规PID控制器的基础上,将误差e(k)和误差变化率ec(k)作为输入变量,然后模糊化处理,利用计算机知识库中操作员(专家)长期积累的经验知识规则模型化形成的控制规则,经过模糊推理和解模糊化处理,得到三个精确量Kp,Ki,Kd[4];

根据Kp=Kp0+Kp

Ki=Ki0+Ki

Kd=Kd0+Kd

对PID控制器参数进行在线调整,再由PID控制器给出控制信号,从而对被控对象实行有效的控制。其中:Kp0、Ki0、Kd0分别为控制器的比例系数、积分系数和微分作用系数的初始值。

3.2 模糊系统的设计

3.2.1 确定输入、输出变量及其隶属度函数

将传热回路管口蒸汽压力误差e和压力误差变化率ec作为模糊系统的输入变量,调整量Kp,Ki,Kd作为输出变量;在每个变量的取值范围内分别定义7个模糊子集{NB,NM,NS,Z,PS,PM,PB},相应的语言变量为负大、负中、负小、零、正小、正中、正大。

3.2.2 确定模糊控制规则库

PID调节器的控制规律为:

u(k)=KPe(k)+KiΣe(i)+Kdec(k)

其中:e(k):为第k个采样点时系统输出与设计值的差;

ec(k)={e(k)-e(k-1)}/ts

Kp:为比例系数;Ki为积分系数;Kd为微分系数;

根据e(k),ec(k)和参数Kp、Ki、Kd的变化关系,参数Kp、Ki、Kd在不同的e(k)和ec(k)下的自调整应满足如下调整原则:

当e(k)较大时,应取较大的Kp和较小的Kd(使系统的响应速度加快),且使Ki=0(避免超调量过大)。

当e(k)和ec(k)中等大小时,应取较小Kp(使系统响应具有较小的超调量);同时Kd和Ki的取值大小要适中(Kd的取值对系统响应的影响较大)。

当e(k)较小时,应取较大的Kp与Ki(使系统响应具有良好的稳态性能),,Kd的取值要恰当,以避免输出响应在平衡点附近振荡。

根据以上规则可以绘制出Kp、Ki、Kd的模糊控制表,图1为KP的模糊规则表,KI,Kd类似。

图1 KP的模糊规则表

然后用条件语句表述模糊控制规则表如:

If e is Ai,and ec is Bi,then a Kp is Ci,Ki is Di,Kd is Ei;

其中:Ai为输入偏差的语言变量,Bi为输入偏差变化率的语言变量,Ci,Di,Ei为对应的输出控制量的语言变量。

该模糊控制规则库是由3个模糊子规则库组成,每个子规则库由双输人单输出规则组成,且每个子规则库是互相独立的,整个模糊控制规则库由49条规则构成如下:

(1)If(e is NB)and(ec is NB),then(Kp is PB)

(Ki is NB)(Kd is PS);

(2)If(e is NB)and(ec is NM),then(Kp is PB)

(Ki is NB)(Kd is PS);

(3)If(e is NB)and(ec is NS),then(Kp is PM)

(Ki is NB)(Kd is Z);

....

if(e is PB)and(ec is PB),then(Kp is NB)(Ki is PB)(Kd is PB);

3.2.3 基于模糊规则库构造模糊系统

采用Mamdani极大-极小推理方法合成模糊规则,并用中心平均解模糊器进行模糊判断,然后求出PID控制器参数的三个调整量Kp、Ki、Kd出的精确值。

4.仿真结果及分析

4.1 仿真结果

为了验证模糊自适应PID控制的优越性,本文采用Matlab软件分别进行了传热回路管路出口处蒸汽压力的常规PID与模糊自适应PID控制的仿真,以便比较其控制效果。仿真结果如图2所示。

图2 传热回路口处蒸汽压力控制系统仿真曲线

在控制过程中,在系统的外部加入幅值为08的方波干扰时系统抗干扰曲线如图3所示。

图3 蒸汽压力控制系统抗干扰曲线

4.2 仿真结论

从仿真结果可以看出,模糊自适应PID控制器与常规PID比较,系统具有更小的超调量和较短的调节时间,且具有更好的稳态特性和动态响应特性。从控制系统对方波扰动响应可以看出,虽然两种控制方法都能达到控制目标,但是模糊自适应PID控制系统因其具有调节时间比较短,超调量较小,上升时间和稳态时间也比较短,而明显优于传统PID控制。

参考文献

[1]范兵等.太阳能槽式热发电技术综述[C].第十四届北京科技交流学术月绿色低碳新能源新技术国际研讨会,2011.

[2]孙利国,张耀明等.聚光太阳雨热发电控制系统[J].太阳能,2006,6:30-32.

[3]张先勇,舒杰等.槽式太阳能热发电中的控制技术及研究进展[J].华东电力2008,36(2):261-264.

[4]沈西蕊,王战朝等.模糊PID自适应控制器的应用设计[J].现代制造技术与装备,2006,6:13-15.

[5]罗智慧,龙新峰.槽式太阳能热发电技术研究现状与发展[J].电力设备,2006,7(11):29-32.

[6]薛定宇,陈阳泉.基于MATLAB/Simulink的系统仿真技术与应用[M].北京:清华大学出版社,2003.

作者简介:

雅维,女,辽宁抚顺人,兰州交通大学光电技术与智能控制教育部重点实验室硕士研究生在读。

超大规模集成电路篇6

    改革开放以来,经过大规模引进消化和90年代的重点建设,目前我国半导体产业已具备了一定的规模和基础,包括已稳定生产的7个芯片生产骨干厂、20多个封装企业,几十家具有规模的设计企业以及若干个关键材料及专用设备仪器制造厂组成的产业群体,大体集中于京津、沪苏浙、粤闽三地。

    我国历年对半导体产业的总投入约260亿元人民币(含126亿元外资)。现有集成电路生产技术主要来源于国外技术转让,其中相当部分集成电路前道工序和封装厂是与美、日、韩公司合资设立。其中三资企业的销售额约占总销售额的88%(1998年)。民营的集成电路企业开始萌芽。

    设计:集成电路的设计汇集电路、器件、物理、工艺、算法、系统等不同技术领域的背景,是最尖端的技术之一。我国目前以各种形态存在的集成电路设计公司、设计中心等约80个,工程师队伍还不足3000人。2000年,集成电路设计业销售额超过300万元的企业有20多家,其中超过1000万的约10家。超过1亿的4家(华大、矽科、大唐微电子和士兰公司)。总销售额10亿元左右。年平均设计300种左右(其中不到200种形成批量)。

    现主要利用外商提供的EDA工具,运用门阵列、标准单元,全定制等多种方法进行设计。并开始采用基于机构级的高层次设计技术、VHDL,和可测性设计技术等先进设计方法。设计最高水平为0.25微米,700万元件,3层金属布线,主线设计线宽0.8-1.5微米,双层布线。[1]目前,我国在通信类集成电路设计有一定的突破。自行设计开发的熊猫2000系列CAD软件系统已开发成功并正在推广。这个系统的开发成功,使我国继美国、欧共体、日本之后,第四个成为能够开发大型的集成电路设计软件系统的国家。目前逻辑电路、数字电路100万门左右的产品已可以用此设计。

    前工序制造:1990年代以来,国家通过投资实施“908”、“909”工程,形成了国家控股的骨干生产企业。其中,中日合资、中方控股的华虹NEC(8英寸硅片,0.35-0.25微米,月投片2万片),总投资10亿美元,以18个月的国际标准速度建成,99年9月试投片,现已达产。该工程使我国芯片制造进入世界主流技术水平,增强了国内外产业界对我国半导体产业能力的信心。

    在前8家生产企业中,三资企业占6家,总投资7.15亿美元,外方4.69亿美元,占66%.目前芯片生产技术多为6英寸硅片、0.8-1.5微米特征尺寸。7个主干企业生产线的月投片量已超过17万片,其中6~8英寸圆片的产量占33%以上。

       目前这些企业生产经营情况良好。2000年,七个骨干企业总销售额达到56亿元人民币,利润7.5亿元,利润率达到13%.同年全国电子信息产业总销售额5800亿元人民币,利润380亿,利润率6.5%.

    封装:由于中国是目前集成电路消费大国,同时国内劳动力、土地资源价格相对便宜,许多国外大型集成电路生产企业在中国建立了合资或独资集成电路封装厂。

    国内现有封装企业规模都不大,而且所用芯片、框架、模塑料等也主要靠进口,因此大量的集成电路封装产品也只是简单加工,技术上与国际封装水平相差较远。主要以DIP为主,SOP、SOT、BGA、PPGA等封装方式国内基本属于空白。

    集成电路封装业在整个产业链中技术含量最低,投入也相对较少(与芯片制造之比一般为10:1)。我国目前集成电路年封装量,仅占世界当年产量的1.8%~2.5%,封装的集成电路仅占年进口或消耗量的13%~14.4%,即中国所用85%以上的集成电路都是成品进口。

    2000年,我国集成电路封装业的销售收入超过130亿元,其中销售收入超过1亿元的14家,全年封装电路近45亿块,其中年封装量超过5亿块的5家。

    材料、设备、仪器:围绕6英寸芯片生产线使用的主要材料(硅单晶、塑封料、金丝、化学试剂、特种气体等)、部分设备(单晶炉、外延炉、扩散炉、CVD、蒸发台、匀胶显影设备、注塑机等)、仪器(40MHz以下的数字测试设备、模拟测试设备及数模混合测试设备)、部分仪器(40MHz以下的数字测试设备、模拟测试设备及数模混合测试设备)国内已能提供。

    芯片制造设备,我国只具备部分浅层次设计制造能力,如电子45所已有能力制造0.5微米光刻机等。

    半导体分立器件:2000年,全年分立器件的销售额60亿,产量341亿只。

    供需情况和近期发展形势

    20世纪90年代,我国集成电路产业呈加速发展趋势,年均增长率在30%以上。2000年,我国集成电路产量达到58.8亿块,总产值约200亿人民币(其中设计业10亿,芯片制造56亿,封装130亿)。如果加上半导体分立器件,总产值达到260亿元。预计2001年,集成电路产量可达70亿块。

    2000年,全球半导体销售额达到1950亿美元,我国半导体生产从价值量上看,占世界半导体生产的1.6%(含封装、设计产值),从加工数量看占全世界份额不足1%(美国占32%,日本占23%)。

    从需求方面看,据信息产业部有关人员介绍,2000年,国内集成电路总销售量240亿块,1200亿人民币。业内普遍估计,今后10年,半导体的国内需求仍将以20%的速率递增,估计2005年,我国集成电路国内市场的需求约为300亿块、800亿元人民币;2010年,达到700亿块、2100亿元人民币。

    从近几年统计数字分析看,国内生产芯片(包括外商独资企业的生产和在国内封装的进口芯片)占国内需求量的20%~25%,但国内生产部分的80%为出口,按此计算,我国集成电路产业的自给率仅4%~5%.但是,有两个因素影响了对芯片生产自给率的准确估计。首先是我国集成电路的产品销售有很大一部分通过外贸渠道出口转内销,据信息产业部估计,出口转内销约占出口量的一半。如此推算,国内半导体生产满足国内市场的实际比重在12%~15%.实际上,国内生产的芯片质量已过关,主要是缺乏市场信任度,而销售渠道又往往掌握在三资企业外方手中。

    但芯片走私的因素,可能又使自给率12%~15%的估计过分夸大。台湾合晶科技公司蔡南雄指出:官方统计,1997年中国大陆进口集成电路和分立器件约50亿美元,但当年集成电路进口实际用汇达95.5亿美元。[2]近几年大力打击走私,这一因素的作用可能有所减弱。但无论如何,我国现有半导体产业远远落后于国内需求的迅速增长则是不争的事实。

    由于核心部件自给能力低,我国的电子信息产业成了高级组装业。著名的联想集团,计算机国内市场占有率是老大,利润率仅3%.我国电子信息制造业连年高速增长,真正发财的却是外国芯片厂商。

    由此,进入1990年代以来,我国集成电路进口迅速增长。1994~1997年,集成电路进口金额年均递增22.6%;97年进口金额为36.48亿美元,96.06亿块。[3]1999年,我国集成电路进口75.34亿美元,出口(含进料、来料加工)18.89亿美元。

   2000年6月,国家《软件产业和集成电路产业的发展的若干政策》(国发18号文件)。在国家发展规划和产业政策的鼓舞下,各地政府纷纷出台微电子产业规划,其中上海和北京为中心的两个半导体产业集中区,优惠力度较大,投资形势也最令人鼓舞。目前累计已开工建设待投产的项目,投资总额达50亿美元,超过我国累计投资额的1.5倍,未来2-3年这几条线都将投入量产。

    ·天津摩托罗拉:外商独资企业,总投资18亿美元,在建。2001年5月试投产,计划11月量产。

    ·上海中芯:1/3国内资金,2/3台资(第三国注册)。投资14亿美元。2001年11月将在上海试投产。

    ·上海宏立:预计2002年一季度投入试运行,16亿美元。

    ·北京讯创:6寸线,投资2亿美元。

    ·友旺:在杭州投资一条6寸线,10亿人民币左右,已打桩。

    目前我国半导体产业和国际水平的差距

    总体上说,我国微电子技术力量薄弱,创新能力差,半导体产业规模小,市场占有率低,处于国际产业体系的中下端。

    从芯片制造技术看,和国际先进水平的差距至少是2代。[4]尽管华虹现已能生产0.25微米SDRAM,接近国际先进水平(技术的主导权目前基本上还在外方手中),国内主流产品仍以0.8-1.5微米中低端低价值产品为主。其中80%~90%为专用集成电路,其余为中小规模通用电路。占IC市场总份额66%的CPU和存储器芯片,我国无力自给。

    我国微电子科技水平与国外的差距,至少是10年。[5]现有科技力量分散,科技与产业界联系不紧密。产业内各重要环节(基础行业、设计、制造工艺、封装),尚未掌握足以跨国公司对等合作的关键技术专利。

    半导体基础(支撑)行业落后:目前硅材料已有能力自给,各项原料在不同程度上可以满足国内要求(材料半数国产化,关键材料仍需进口)。

    但如上所述,几乎所有尖端设备,我们自己都不能设计制造,基本依赖进口。业内认为我国半导体基础行业和国际水平差距约20年。

    一般地说,西方对我引进设备放松的程度和时机,取决于我国自身的技术进展,所以我国半导体设备技术的进步,成为争取引进先进设备的筹码(尽管代价高昂)。如没有这方面的工作,设备引进受到限制,连参与设备工艺的国际联合研制的资格也没有(韩台可以参与)。

    已引进的先进生产线,经营控制权不在我手中,妨碍电路设计和工艺自主研发现有较先进的集成电路生产线(包括华虹NEC、首钢NEC),其技术、市场和管理尚未掌握在中国人手中。其原因是“自己人”管理,亏损面太大。现有骨干企业不是合资就是将生产线承包给外人,技术和经营的重大决策权多在外方代表手中。经营模式还没有跳出“两头在外”模式。

    这也说明,我国现有国有企业经济管理机制,尽管有了很大进步,但还没有真正适应高科技产业对管理的苛刻要求,高级技术人才和营销人才更是缺乏。

    “某厂…最赔钱的×号厂房,包出去了。这也怪了。台湾人也没有带多少资金技术,还是原来的设备和技术,就赢利。

    “我问承包人,人还是我们的人,厂房技术还是我们的,为什么你们一来就行了?他说”体制改变了“。我问体制改了什么,是工资高了?也不是。他们几个人就是搞市场。咱们中国市场之大,是虚的。让人家占领的。

    “10多年前我在美国参观,他们的工厂成品率是90%多,我们研究室4K最高时成品率50%多,当时这个成绩,全国轰动。我参观时问,你们有什么诀窍做到90%多?美国人说没有什么诀窍,就是经常换主管,新主管要超过上一任,又提高一步。主管到了线里,就是general,…说炒就炒。咱们国家行吗?我们这些领导都是孙子…半导体的生产求非常严格的纪律。没有这个东西绝对不行。你想100多道工艺,每一道差1%,成品率就是零。所以这个体制,说了半天没有说出来,一是市场,一是管理。”[6]但无论如何,我们半导体产业的“管理”和“市场”这两大门坎,是必须跨过去的。深化国企改革、发挥非国有经济的竞争优势,在半导体领域同样适用。

    由于没有技术和经营控制权,导致我们的半导体产业遇到两方面困难。首先,国内单位自行设计的专用电路上线生产,必须取得生产厂家的外方同意,有的被迫转向海外代工,又多一道海关的麻烦;关系国家机密的芯片更无法在现有先进生产线加工(或者是外方以“军品”为名拒绝加工,或者是我方不放心)。

    其次,妨碍了产学研结合、自主设计和研发工艺设备。例如中国科学院微电子中心已达到0.25微米工艺的中试水平,但因先进工厂的经营权不在自己手中,无法将自有工艺研究成果应用于大线试生产。

    工艺技术是集成电路制造的关键技术。如果我方没有自主设计工艺的技术能力,即使买了先进生产线也无法控制。目前合资企业中,中方职工可以掌握在线的若干产品的工艺技术,但无法自主开展工艺技术研究。5年后我方将接管华虹NEC,也面临自己的工艺技术能否顶上去的问题。工艺科研领域目前所处的困境如不能及时摆脱,则仅有的研究力量也会逐渐萎缩,如果不重视工艺技术能力的成长,我们就无法掌握芯片自主设计生产能力。

    设计行业处于幼稚阶段由于专业电路市场广阔,目前国内各种类型的设计公司逐渐增加。但企业普遍规模偏小、技术水平较低,缺乏自主开发能力。

    由于缺乏技术的积累,我国还远没有形成具有自主知识产权的IP库,与国外超大规模IC的模块化设计和S0C技术差距甚远。设计软件基本用外国软件,即使设计出来,也往往因加工企业IP库的不兼容而遭拒绝。

    集成电路的设计与加工技术是相互依存的。因为我国微细加工工艺水平落后,人才缺乏,目前不具备设计先进电路的水平,更没有具备设计CPU及大容量存储器的水平。也有的客户眼睛向外,不愿意在国内加工,但到国外加工还要受欺负。尽管我们花了100%的制版费,板图也拿不回来。

    超大规模集成电路的设计,难度最大的是系统设计和系统集成的能力,最需要的人才是系统设计的领头人,这是我国最缺的人力资源。国内现有人才多数是设计后道的能力,做系统的能力差。国内现有环境,培养这样的人才比较难。

    国内的设计制造行业,就单个企业来说很难开发需要高技术含量的超前性、引导性产品。多数民营中小企业只能跟在别人后面走仿制道路(所谓反向设计)。反向设计只能适应万门以下电路的设计开发。故目前还无法与国外先进设计公司竞争。

    缺乏市场信任度由于总体技术水平低,市场多年被外国产品占领,自己的供给能力还没有赢得国内市场的信任,以致出现外商一手向国内IC厂定货,再转手卖给国内用户的现象。这是当前外(台)商大举在国内投资集成电路生产线的客观背景。

    国内设计、制造的产品往往受到比国外产品更严格的挑剔,要打开市场需要更多的时间和精力,这就难免被国外同行抢先。半导体市场瞬息万变,竞争十分残酷,而我国对自己的半导体产业,似取过分自由放任态度,几乎完全暴露在国际竞争中。有必要对有关政策上给以重新评估。

    我国电子整机厂多为组装厂,自己设计开发芯片的极少,由于多头引进,整机品种繁多,规格不一,批量较小,成本高。另外,象汽车电子、新一代“信息家电”等产品市场很大,但需要高水平且配套的芯片产品,而我国单个电路设计企业无力完成,设计和生产能力还尚待磨合。如欲进军这方面的市场,需要高层有明确的市场战略和行业级的协调。我国微电子行业目前因技术能力所限,可适应市场领域还比较狭窄,又面临着国际市场的巨大压力。要争得技术和资本的积累期和机会,必须有政府的组织作用。

    还没有形成完整的产业体系从整体看,我国半导体产业还没有形成有机联系的生态群,或刚刚处于萌芽状态,产业内各环节上下游间互补性薄弱。目前少数先进生产能力,置于跨国公司的全球制造~营销体系内,外(台)商做OEM接单,来大陆工厂生产,国内芯片厂商被动打工。国家体制内的科研力量和现有生产体系的结合渠道不顺畅,国内科技型中小型民营(设计)企业和大型制造企业的互补关系正在建立中。

    “集成电路设计与生产都需要有很强的队伍,能够根据国内整机的需要设计出产品,按照我们的工艺规则来生产。他的设计拿过来我们能做,做好了能够测试,测试以后能够用到整机单位去应用。这条路要把它走通。另外还有一批人能够打开市场。其他的暂时可以慢一点。”[7]所以,目前我国微电子领域与国际水平的差距,并非单项技术的差距,而是包括各环节在内的系统性的差距。单从技术和资金要素来看,“908”“909”工程的实践,可以说是试图以类似韩国的大规模投资来实现生产技术的“跨越”。但实践证明,单项发展,不足以带动一个科技-产业系统的整体进步。不仅要克服资金、人才、市场的瓶颈,也要克服体制、政策的瓶颈,非此不能吸引人才,不能调动各方面的积极性。

    我国半导体产业发展的现有条件

    经过20年的发展和积累,特别是近年来我国电子信息产业的高速发展,半导体产业在我国经济、国防建设中的重要地位,以及加快发展的必要性,已基本形成共识。应该说,我国已经在多方面具备了微电子大发展所必须的条件。

    首先是经过多年的引进和国家大规模投资,已形成一定产业基础,初步形成从设计、前工序到后封装的产业轮廓。广义电子产业布局呈现向京津地区、华东地区和深穗地区集中的态势,已经形成了几个区域性半导体产业群落。这对信息知识的交流,技术的扩散,新机会的创造,以及吸引海外高级人才、都十分重要。

    技术引进和国内科研工作的长期积累,也具备了自主研发的基础。“909”工程初步成功,说明投资机制有了巨大进步,直接鼓励了外商投资中国大陆的热情。尤其在通讯领域,国内以企业为主导的研发机制取得了可喜发展。

    其次,国内投资环境大幅度改善。尤其是沿海经济发达地区,市场经济初见轮廓,法制和政策环境日益改善,人才和资金集中,信息基础设施完备,各种类型的民营企业已开始显现其经营管理能力,已有问鼎高效益高风险的微电子领域的苗头,各种类型的设计公司正在兴起。

超大规模集成电路篇7

在工作人员的陪同下,我们来到了首钢nec的小礼堂,进行了简单的欢迎仪式后,由工作人员向我们讲解了集成电路半导体材料、半导体集成电路制造工艺、集成电路设计、集成电路技术与应用前景和首钢nec有限公司概况,其中先后具体介绍了器件的发展史、集成电路的发展史、半导体行业的特点、工艺流程、设计流程,以及sgnec的定位与相关生产规模等情况。

ic产业是基础产业,是其他高技术产业的基础,具有核心的作用,而且应用广泛,同时它也是高投入、高风险,高产出、规模化,具有战略性地位的高科技产业,越来越重视高度分工与共赢协作的精神。近些年来,ic产业遵从摩尔定律高速发展,越来越多的国家都在鼓励和扶持集成电路产业的发展,在这种背景下,首钢总公司和nec电子株式会社于1991年12月31日合资兴建了首钢日电电子有限公司(sgnec),从事大规模和超大规模集成电路的设计、开发、生产、销售的半导体企业,致力于半导体集成电路制造(包括完整的生产线――晶圆制造和ic封装)和销售的生产厂商,是首钢新技术产业的支柱产业。公司总投资580.5亿日元,注册资金207.5亿日元,首钢总公司和nec电子株式会社分别拥有49.7%和50.3%的股份。目前,sgnec的扩散生产线工艺技术水平是6英寸、0.35um,生产能力为月投135000片,组装线生产能力为年产8000万块集成电路,其主要产品有线性电路、遥控电路、微处理器、显示驱动电路、通用lic等,广泛应用于计算机、程控和家电等相关领域,同时可接受客户的foundry产品委托加工业务。公司以“协力·敬业·创新·领先,振兴中国集成电路产业”为宗旨,以一贯生产、服务客户为特色,是我国集成电路产业中生产体系最完整、技术水平最先进、生产规模最大的企业之一,也是我国半导体产业的标志性企业之一。

通过工作人员的详细讲解,我们一方面回顾了集成电路相关的基础理论知识,同时也对首钢日电的生产规模、企业文化有了一个全面而深入的了解和认识。随后我们在工作人员的陪同下第一次亲身参观了sgnec的后序工艺生产车间,以往只是在上课期间通过视频观看了集成电路的生产过程,这次的实践参观使我们心中的兴奋溢于言表。

由于ic的集成度和性能的要求越来越高,生产工艺对生产环境的要求也越来越高,大规模和超大规模集成电路生产中的前后各道工序对生产环境要求更加苛刻,其温度、湿度、空气洁净度、气压、静电防护各种情况均有严格的控制。

为了减少尘土颗粒被带入车间,在正式踏入后序工艺生产车间前,我们都穿上了专门的鞋套胶袋。透过走道窗户首先映入眼帘的是干净的厂房和身着“兔子服”的工人,在密闭的工作间,大多数ic后序工艺的生产都是靠机械手完成,工作人员只是起到辅助操作和监控的作用。每间工作间门口都有严格的净化和除静电设施,防止把污染源带入生产线,以及静电对器件的瞬间击穿,保证产品的质量、性能,提高器件产品成品率。接着,我们看到了封装生产线,主要是树脂材料的封装。环氧树脂的包裹,一方面起到防尘、防潮、防光线直射的作用,另一方面使芯片抗机械碰撞能力增强,同时封装把内部引线引出到外部管脚,便于连接和应用。

在sgnec后序工艺生产车间,给我印象最深的是一张引人注目的的海报“一目了然”,通过向工作人员的询问,我们才明白其中的奥秘:在集成电路版图的设计中,最忌讳的是“一目了然”版图的出现,一方面是为了保护自己产品的专利不被模仿和抄袭;另一方面,由于集成电路是高新技术产业,毫无意义的模仿和抄袭只会限制集成电路的发展,只有以创新的理念融入到研发的产品中,才能促进集成电路快速健康发展。

在整个参观过程中,我们都能看到整洁干净的车间、纤尘不染的设备、认真负责的工人,自始至终都能感受到企业的特色文化,细致严谨的工作气氛、一丝不苟的工作态度、科学认真的工作作风。不可否认,我们大家都应该向他们学习,用他们的工作的态度与作风于我们专业基础知识的学习中,使我们能够适应目前集成电路人才的需求。

这次参观,由于集成电路生产自身的限制,我们只能通过远距离的参观,不能进一步向技术工人请教和学习而感到遗憾,总的来说,这次活动十分圆满。

超大规模集成电路篇8

一、商业业态不断丰富。我区商业业态的演进,得益于经济的快速发展所创造的巨大商机和外地商贸企业的加盟。纵观我区现代商业发展过程,大致经历了三个阶段,第一阶段以南京新百大厦进驻为标志。上个世纪年代初,南京商界龙头企业南京新百股份公司决策者看准了芜湖消费市场的广阔前景,决定进军芜湖,在中山路南端购置黄金宝地建起高层的新百大厦,商场面积近万平方米,改变了市百货大楼“一店独大”的局面,并促使市百货大楼加快改制步伐,建立银座商场,以适应竞争的新形势。第二阶段以江苏时代超市公司进驻为标志。世纪年代末,江苏时代超市公司利用位于银湖中路的电子管厂多平方米厂房开办连锁店,其先进的管理、价廉物美的商品、开放式的购物环境,缩短了商家与消费者之间的距离,这一新型购物方式令消费者耳目一新。随后,上海锦江、华联超市快速跟进入驻我区。第三阶段以联华大卖场落户中山路为标志。联华作为国内连锁商业巨头,其举动无不带有导向性,可以想象,在不久的将来,会有更多实力雄厚的境外商家来我区发展连锁经营。外地商家不断攻城掠地,也带动了本地商家观念的更新,目前,我区已有芜湖人自办的超市家。

二、商业企业经营规模不断扩大。对于商业企业来说,规模化经营不仅具有成本优势,而且容易形成人气。近年来,境内商贸企业经营规模越做越大,除传统的大型百货店新百大厦、银座商场外,一批新开业超市连锁店均具有一定规模,世纪联华大卖场营业面积达万平方米,将购物、观光、休闲、就餐诸功能融为一体,给消费者以全新的视角享受。华联超市、时代超市、锦江超市、巨龙超市、品味超市、百家惠超市、四子超市等营业面积也都在平方米以上。

三、特色街区和专业批发市场得到较快发展。凤凰美食街于年月日建成开街,银湖中路家具装饰材料商贸街已形成气候,天门山电子电器商贸街项目已开工建设,北京路电讯器材商贸街、黄山路图书音像商贸街、九华山路现代办公设备商贸街正在培育和形成之中。此外,适应市场运行规律,在不断的调节与整合中,以吉和商城为代表的一批专业批发市场的聚集和辐射能力逐步增强,在发展商贸经济、重振商埠雄风中正发挥着越来越重要的作用。

总的看来,这几年我区区域商贸经济在改革开放中得到了较快的发展,但也存在一些不足,如区域布局不尽合理,商业物流体系尚不健全,便民商业发展还不充分,特色商业街辐射面还不够宽等。现就如何适应新形势,促进区域商贸经济向更高层次、更宽领域发展提出以下思考。

第一,合理调整商业布局。我区作为芜湖市的商贸中心区,随着结构调整步伐的加快,商贸经济将在区域经济中居于主导地位。目前,商业分布存在着南重北轻现象,大的商贸企业集中分布在南部老的商业区,而赭山路以北区域鲜有大型商业企业,这种不平衡分布,一方面容易造成相互间的恶性竞争,不利于商贸经济的健康发展;另一方面,也给北部地区居民购物带来诸多不便,为此,建议合理调整商业布局,构建区域商贸次中心。综合各种因素,商业次中心可以银湖中路与赤铸山西路结合部为中点,向周边地区扩展。在这一区域建设商业次中心,不仅可以方便北部地区居民购物,而且通过提高级差地租,使城市资产不断增值,达到经营城市的目的。鉴于该区域临近芜湖经济技术开发区和大桥经济园区,并与汀棠公园相邻的优势,次商业中心的功能定位应以购物、休闲、娱乐为主,重点建设一批具有一定规模的购物中心、商场、超市、大众餐饮店、图书超市和文化娱乐设施。

第二,继续推进特色商业街建设。一是围绕经济功能区的划分与培育,制定特色商业街建设和发展规划,根据规划辅以引导性政策,搞好配套服务,改善经营环境,营造独特的商业氛围,同时,充分调动经营主体的积极性,在品种、品牌、品质和特色上做文章,进而打造街区整体品牌,扩大辐射面和影响力。二是认真总结凤凰美食街建设的成功经验。凤凰美食街的规划建设和商业运作,为我区发展特色商业积累了一定的经验,要认真加以总结,并在其它特色街区建设中灵活运用。三是对已具雏形的特色街区加大扶持的培育力度。如银湖中路家具装饰材料商贸街、北京路电讯器材商贸街、黄山路图书音像商贸街、九华中路现代办公设备商贸街及正在建设中的天门山路电子电器商贸等,坚持以市场为主导,采版权所有取多种鼓励性措施,促使其壮大规模,突出特色,增强聚集和辐射功能。四是高起点地规划建设好中江商贸园。中江商贸园位于下二街,与中山路步行街毗邻,该项目己经专家、学者考察论证。通过对这一地块的整体改造,将其建设成中西合璧,古今杂成,既展现芜湖老城风貌,又具有时代气息,集购物、观光、休闲为一体的特色园区和发展商贸经济的新亮点。

第三,加快发展社区连锁店。围绕搞好社区服务,引导和鼓励连锁商业企业向居民小区延伸,在居民小区开设小型超市、便利店、打折店,既方便群众购物,又可提高企业组织化、集约化水平。目前,在居民小区内开设的个体烟酒日杂店,普遍存在购物环境差、服务不规范、商品质量难保证等问题,要改变这种状况,政府可结合小区整治,取缔那些影响小区环境的日杂店,同时引进那些管理规范的超市连锁店入驻居民小区,实现居民小家庭与商品大市场的对接。

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