10月28日，第十五屆“中國芯”集成電路產業促進大會暨“中國芯”優秀產品征集活動發布儀式在杭州市青山湖科技城召開，在大會下午舉行的中國芯領軍企業家創新峰會上，杭州士蘭微電子股份有限公司董事長陳向東發表了以《多產業形態的芯片發展模式》為題的主題演講。

陳向東指出，經過70多年的發展，集成電路已經把人類帶入了信息化社會，其在信息處理的各個環節都承擔了關鍵角色。只要是有電的地方，幾乎就一定有集成電路的身影，集成電路與人們社會生活各方面已經如影隨形。

“信息和能源是人類社會發展最重要的兩個方面，芯片產業在信息處理上發揮作用的同時，也推動了能量形態的轉換和電能的功率變換技術的發展。例如光伏發電、逆變器、半導體照明、高鐵驅動、風能發電、充電器和電源適配器等，”陳向東進一步表示，“我親歷了硅片從1英寸開始發展到目前12英寸的整個過程，也看到了芯片在各個產業迎來的多種發展形態。”

技術和產業形態的演進

陳向東強調，整個集成電路技術走到今天，始終在沿著兩條不同的路徑發展。縱向是沿著摩爾定律的芯片特征尺寸不斷縮小，橫向則是特色工藝的器件特征不斷多樣化。

“在先進工藝中，業界追求的就是特征線寬的縮小、工作電壓的降低、開關頻率的提高等。而在特色工藝中，業界追求就不完全是把器件重復的縮小，而是思考芯片如何在不同的應用場景下承受高電壓，如何輸出大電流，如何提高電路線性特征，如何降低噪聲，”陳向東說，“另外，在縱向和橫向中間還有一條衍生出來的芯片產業發展路徑，這代表著工藝特征完全不同的芯片堆疊，也就是SiP（系統級封裝）的發展。”

除了技術的演變，產業格局也在不斷發生變化，半導體企業的形態也在隨之演變。陳向東認為，半導體產業形態總共發生了三次大規模演變。第一次是在上個世紀五、六十年代，隨產業的成熟，IBM、西門子德州儀器等綜合性系統公司和Intel等硅谷巨頭從自主研發生產半導體設備和材料，到有專門的設備和材料公司的出現，但此時的芯片設計、制造和封測仍大多集中在一個經營實體中完成。

第二次大規模演變是在上個世紀八十年代中后期，陳向東指出，隨著工作站（早期的服務器）的出現，小型實體同樣開始擁有計算能力了，配以適當的商業化軟件后，其在芯片的設計創新上也迎來了不同的需求。產業界為了滿足這些需求，硅谷開始成立大量的創新型芯片設計企業，但當時IDM廠商并不提供晶圓代工服務，而自建一條8英寸產線需要花費10億美元。于是，臺積電這樣的純晶圓代工企業應運而生，催化了芯片設計和制造的產業分工。

第三次則是在上世紀九十年代中后期，由于當時半導體在國際上已經是一個成熟的產業了，各個細分領域已經形成頭部企業，且整體銷售額已經趨于穩定。大型系統公司無法承受半導體內部分支的財務運行狀況，所以在華爾街財務主導經濟運行模式下，大型系統公司紛紛開始剝離半導體業務，例如西門子、IBM等。

“走到今天，整個半導體產業的公司已經形成了一個基本的綜合形態。包括專業的設計和制造一體的半導體產品公司，蘋果等涉足芯片設計業的綜合型系統公司，臺積電等專業芯片代工制造企業，專業的封裝、測試代工企業，以及專業的芯片設計公司，”陳向東指出，“專業的芯片設計公司又可以分為芯片產品公司、IP服務公司和芯片設計服務公司。”

IDM模式的優勢

如今，芯片按照制程大致可以分為先進工藝和特色工藝兩大類。陳向東指出，形成這兩大類代工模式的主要原因是發展的動力不同。先進工藝的主要發展動力是手機、電腦等設備對高性能和低功耗無止境的追求，因此半導體技術只有不斷的縮小器件特征尺寸來滿足這些需求。

然而，線寬的縮小需要高精度的裝備、高強度和高難度的工藝研發。陳向東表示，這“三高”讓越來越多的綜合型芯片公司開始停止追逐先進工藝，所以能夠繼續跟隨摩爾定律往下走的芯片制造企業會越來越少。另外，數字芯片設計方法的進化也是先進工藝芯片代工模式持續發展的動力，包括IP的復用和軟件工程的形態。

特色工藝產品是利用半導體材料的物理特性制造出的各種半導體器件，這類工藝比拼的不是工藝線寬，而是各種器件的構造。陳向東強調，特色工藝的半導體產品（高壓電路、MEMS傳感器、射頻電路和器件）的研發是一項綜合性的活動，涉及到工藝研發與產品研發的多個環節，設計制造一體（IDM）的模式，更有利于該類技術的深度研發和優勢產品群的形成。

以高壓工藝為例，該工藝需要多個環節協同互動，包括工藝平臺建設、器件結構研究、模型參數提取、設計環境建設、線路架構設計和驗證、應用系統研究、封裝技術研究、質量評價體系等。從設計到制造和封裝，需要完整的連成一條線，系統地、持之以恒地進行多方面的研究，才能夠有效的打造出高壓集成電路器件和產品。

陳向東還指出，全球每年4000多億顆的半導體產品出貨中，有75~80%的產品是由英特爾、三星、英飛凌、恩智浦這樣的IDM公司制造的，雖然有一部分也是外包生產。現階段特色工藝產品市場基本上都由美、日、歐發達國家的IDM公司所占有。中國大陸和中國臺灣具備競爭力的公司還十分稀少，這也與中國大陸和中國臺灣產業分工更明顯有關。

堅守

持續的市場應用需求和長期穩健的研發投入以及公司的并購推動了國際上頂尖IDM公司的不斷發展。從目前市場的發展來看，陳向東認為頭部企業的優勢十分明顯，無論從產品的技術性能、品牌口碑和市場占有率來看，要很快打破這個格局較為不易。

雖然產業的分工化越來越明顯，但在成長中的巨大市場里，IDM企業發展同樣迎來了一波有利因素。陳向東指出，包括硅片尺寸的穩定（到12英寸基本后基本停滯），更多先進工藝設備的下線（建線成本降低），純代工模式弊端顯露，摩爾定律腳步放慢，建立IDM或虛擬IDM的呼聲越來越高，以及國家產業政策的支持。

陳向東表示，國際上頭部的IDM公司基本上都是這七十年以來和半導體同步成長起來的，近10~20年新成立的大型IDM公司幾乎沒有。

“從當前市場和芯片技術發展的態勢來看，中國大陸有機會成長出幾家規模較大的IDM模式IC企業，”陳向東說，“由于IDM模式運行的企業有較重的資產，芯片生產線的建設、運行、工藝技術的研發都需要投入較多的資金，因此需要國家和地方政府相關政策的支持，同時還需要金融資本的幫助。”

陳向東還強調，作為重資產的IDM企業也會有一定的風險，所以控制運行成本變得非常重要。其次，IDM公司的發展重點不應該放在制造資源上，還是要以產品技術創新為根本來發展。最后，既然選擇了IDM的模式，就要持之以恒的發展IDM文化，不能生意不好的時候又去幫別的企業做代工。

“ IDM模式是比較難，所以要長期堅守 ，”陳向東說。
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