集成电路行业发展趋势以及面临的机遇和挑战
思瀚产业研究院    2023-10-09

（1）行业政策及市场规模的发展趋势

①下游需求增长推动国产集成电路市场持续发展

目前，我国是全球主要的电子信息制造业的生产基地，也是全球规模最大、增速最快的集成电路市场。根据《2021 全球半导体市场发展趋势白皮书》显示，中国已经连续多年成为全球最大的半导体消费市场，超过了美国、欧洲、日本等市场，进一步为国内集成电路产业的发展提供了广阔的市场空间。

根据中国半导体行业协会数据显示，2021 年我国集成电路产业规模达到10,458.30 亿元。工信部数据显示，“十三五”期间年均增速近 20%，为全球同期增速的 4 倍。未来，在我国经济稳健增长的态势下，在 5G、云计算、物联网、人工智能、智能网联汽车等新型应用的驱动下，中国集成电路市场需求仍将持续增长。

②国际贸易摩擦为国产化带来发展机遇

当前全球集成电路行业正经历第三次产业转移，世界集成电路产业逐渐向中国大陆转移，国际领先的集成电路龙头企业不断加大在中国市场的投资布局。但近年来全球政治经济环境存在一定不确定性，国际贸易摩擦使得部分国内企业无法实现集成电路产品及设备的进口，我国在集成电路产业链各环节实现自主安全迫在眉睫。

近年来在国家政策的大力推动下，我国集成电路产业快速发展，在产业链从设计到制造等各个环节都取得了长足的进步，通过自主人才培养与先进人才引入相结合的方式快速提升人才储备，并在财税征收、资金支持、配套建设等诸多方面建立了完善的政策支持体系，逐渐积累自主知识产权，力争打破国外在核心技术方面的垄断地位，逐步推动集成电路产品的国产化进程。

（2）行业技术发展状况及未来趋势

①技术迭代推动高性能产品的不断发展

随着 5G 通信、人工智能等新兴技术的应用，特别是特种领域愈发复杂的应用场景下对于信息准确采集及处理具有高可靠性的要求，大规模数据的快速准确获取、计算和存储能力成为集成电路产品设计的重要考虑因素之一。同时，考虑到信息处理的复杂程度、信息传输的时效性要求以及电路集成化的发展趋势，不同电子元器件间信号的高速传输、转换以及整体适配亦成为重点发展方向之一。

集成电路技术的迭代发展为高性能产品奠定了良好的技术基础。根据“摩尔定律”，集成电路上可容纳的元器件的数目，约每隔 18-24 个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。因此，长期以来“摩尔定律”一直引领集成电路技术的发展与进步，成熟制程自 1987 年的 1µm 提升至目前的 7nm 以下，集成电路的整体性能也随着先进制程的迭代大幅提升。

在 FPGA 领域，随着先进制程迭代的推动，产品架构不断更新。本世纪初，Xilinx和Inte（l Altera）等公司产品的计算规模仅为数十万逻辑单元。2011年Xilinx发布了基于 28nm 工艺的产品，逻辑单元达到了七千万门级，2018 年 Xilinx 发布了基于 7nm FinFET 工艺的新一代产品，逻辑单元已达十亿门级水平。在制程工艺的不断迭代中，FPGA 提高算力的同时降低了功耗，减小了芯片面积，推动了芯片整体性能的提升。

在高速高精度 ADC 领域，伴随先进工艺制程的更新迭代，产品在转换速率、信号带宽和功耗等方面得到快速的提升，应用领域也不断扩大。本世纪初，ADI和 TI 等知名公司大多数的高速 ADC 产品，转换速率尚为数十 MSPS 左右，仅能处理支持 GSM 的 2G 基站的信号。而 2019 年 ADI 最新发布的基于 28nm 工艺的高速 ADC 产品，性能指标已经达到 12 位 10GSPS，转换速率和信号带宽处理能力都有较大提升，并且已经具备 5G 毫米波频段的信号处理能力。

②系统级设计及封装成为技术发展的新趋势

在 2015 年以后，集成电路制程的发展进入了瓶颈，7nm 以下制程的量产进度均落后于预期。此外，随着器件尺寸不断减小，技术瓶颈开始显著制约工艺发展，对于整体成本和性能的提升效果亦不断削弱。集成电路行业进入了“后摩尔时代”，物理效应、功耗和经济效益成为了集成电路工艺发展瓶颈，单纯依靠制程的提升而实现性能提升已经难以实现，集成化成为了集成电路重要的技术发展趋势。

系统级芯片设计（SoC）是在一颗芯片内部集成功能不同的集成电路子模块，组合成适用于目标应用场景的一整套系统，是借助结构优化和工艺微缩等方式，采用新的器件结构和布局，进而实现不同功能的电子元件按设计组合集成。系统级芯片封装（SiP）是将不同功能的芯片和元件组装拼接在一起进行封装，封装技术的先进性将极大影响相关电路功能的实现，具有设计难度低、制造便捷和成本低等优势，使得芯片发展从一味追求高性能及低功耗转向更加务实的满足市场需求。

采用系统级芯片设计或封装，可以进一步高效地实现相关电路的高度集成化，有效地降低电子信息系统产品的开发成本，缩短开发周期，进一步实现性能、功耗、稳定性、工艺难度几方面影响因素的平衡，进一步提高产品竞争力，已经成为当前业界主要的产品开发理念和方向，在特种集成电路领域亦有广泛应用。

目前，国际主流 FPGA 芯片公司逐渐形成了在 FPGA 芯片中加入处理器的技术路线，并形成了可编程系统级芯片的新产品路线。国内同行业公司也在系统级芯片的设计方面进行了布局，如紫光国微推出了具备现场可编程功能的高性能系统集成产品（SoPC），以现场可编程技术与系统集成芯片相结合，内嵌处理器、可编程模块、高速接口及多种应用类 IP 等丰富资源；复旦微电推出嵌入式可编程器件（PSoC）产品，采用 28nm 工艺制程，内嵌大容量自有 eFPGA 模块，并配置有 APU 和多个 AI 加速引擎。