集成电路系采用特种电路设计及加工工艺,集成于半导体晶片上的微型电子电路产品。集成电路相比传统的分立电路,通过降低体积减小材料耗用量,大幅降低了制造成本,同时,其微小的体积及元件的紧密排布提高了信息的切换速度并降低了能耗,使得集成电路比分立电路在成本及效率上均有较大的优势。
自1958 年第一块集成电路于德州仪器问世以来,集成电路产品发展迅速,广泛用于各种电子产品,成为信息时代中不可或缺的部分。
伴随现代信息技术产业的快速发展,集成电路产业作为现代信息技术产业的基础和核心,已成为关系国民经济和社会发展全局的基础性、先导性和战略性新兴产业,在推动国家经济发展、社会进步、提高人们生活水平以及保障国家安全等方面发挥着广泛而重要的作用,是当前国际竞争的焦点和衡量一个国家或地区现代化程度以及综合国力的重要标志之一,是面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求的重要产业之一。
随着国内经济不断发展以及国家对集成电路行业的大力支持,我国集成电路产业快速发展,产业规模迅速扩大,技术水平显著提升,有力推动了国家信息化建设。
完整的集成电路产业链包括设计、芯片制造、封装测试等环节,各环节具有各自独特的技术体系及特点,已分别发展成独立、成熟的子行业。其中,集成电路设计系根据终端市场的需求设计开发各类芯片产品,集成电路设计水平的高低决定了芯片的功能、性能及成本;
集成电路制造通过版图文件生产掩膜,并通过光刻、掺杂、溅射、刻蚀等过程,将掩膜上的电路图形复制到晶圆基片上,从而在晶圆基片上形成电路;集成电路封装测试包括封装和测试两个环节,封装是保护芯片免受物理、化学等环境因素造成的损伤,增强芯片的散热性能,实现电气连接,确保电路正常工作;测试主要是对芯片产品的功能、性能测试等,将功能、性能不符合要求的产品筛选出来。
根据集成电路设计企业是否自建晶圆、封装及测试生产线,集成电路设计企业主要可分为 IDM 模式和 Fabless 模式。具体情况如下:
①IDM 模式
IDM 模式即垂直整合制造模式,是指企业除了进行集成电路设计之外,还拥有自己的晶圆厂、封装厂和测试厂,其业务范围涵盖集成电路设计、晶圆制造、封装及测试等环节。由于该模式对企业的资金实力、研发力量、工艺水平、组织管理等要求较高,采用 IDM 模式的企业均为技术、资金实力雄厚的全球芯片行业巨头,如 TI(德州仪器)、Samsung(三星半导体)等。
②Fabless 模式
Fabless 模式即无晶圆生产线集成电路设计模式,与 IDM 相比,指仅仅从事集成电路的技术、工艺的设计、研发和产品销售,而将晶圆制造、封装和测试业务外包给专门的晶圆、封装及测试厂商的模式。由于无需花费巨额资金建立生产线,Fabless 厂商可以集中资源专注于集成电路的研发设计。Fabless 模式使得公司能在资金和规模有限的情况下,充分发挥公司的研发能力,集中资源进行集成电路的设计和研发,对公司的快速发展起到了至关重要的作用。
当今国际上大量知名集成电路企业采用 Fabless 模式,如高通、AMD、苹果公司、飞思卡尔、联发科技等。国内芯片行业中亦广泛采用 Fabless 模式。Fabless 模式为半导体行业设计企业常用模式,公司采用 Fabless 模式,符合行业特点及惯例。
通常情况下,采用 Fabless 模式的集成电路设计企业专注于集成电路的研发设计和销售,晶圆制造、封装等工艺委托给外部晶圆制造商、封装及测试厂商完成。此外,大部分国内芯片企业均根据晶圆制造厂标准工艺来进行芯片产品生产,芯片的设计功效发挥一定程度上受到晶圆厂商标准工艺的限制。
但少数行业内领先的 Fabless 模式企业为提升芯片性能、优化成本,掌握了自主研发的晶圆工艺。
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