中國(guó)的芯片產(chǎn)業(yè)的機(jī)遇與挑戰(zhàn).docx

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1、中國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)的機(jī)遇與挑戰(zhàn)姓名：學(xué)號(hào)：移動(dòng)計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，龐大的終端電子設(shè)備市場(chǎng)背后是集成電路設(shè)計(jì)和制造的無(wú)限商機(jī)，但由于這些設(shè)備對(duì)高性能、低功耗、小體積的三大眼科要求，集成電路設(shè)計(jì)和制造的技術(shù)水平需要快速提升，產(chǎn)生了高價(jià)值的先進(jìn)技術(shù)、高成本投入與終端產(chǎn)品低成本設(shè)計(jì)二者之間的矛盾，。集成電路設(shè)計(jì)與制造已經(jīng)不再是單打獨(dú)斗的年代了，面對(duì)機(jī)遇與挑戰(zhàn)，IC產(chǎn)業(yè)鏈的上下游需要開(kāi)放合作，打破傳統(tǒng)，才能應(yīng)對(duì)產(chǎn)品快速迭代、多功能/高性能發(fā)展的要求。移動(dòng)計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代下，集成電路設(shè)計(jì)與制造產(chǎn)業(yè)擁有很多的機(jī)會(huì)，反之強(qiáng)勁的市場(chǎng)需求同時(shí)帶來(lái)了對(duì)芯

2、片更高性能、更低功耗、更小體積等的要求，也帶來(lái)的是對(duì)芯片制造工藝和設(shè)計(jì)水平的挑戰(zhàn)。1、應(yīng)用市場(chǎng)需求帶動(dòng)IC技術(shù)發(fā)展根據(jù)BIIntelligence的市場(chǎng)調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，2013年全球平板電腦、只能手機(jī)、PC三大消費(fèi)類(lèi)電子設(shè)備的總體出貨量超過(guò)了40億部，預(yù)計(jì)2018年將達(dá)到接近80億部的市場(chǎng)規(guī)模。龐大的市場(chǎng)背后蘊(yùn)藏了巨大的集成電路設(shè)計(jì)與制造發(fā)展與想象的空間。智能手機(jī)、平板電腦、PC三者占了集成電路設(shè)計(jì)和制造非常大的比重，這些市場(chǎng)會(huì)帶來(lái)很多技術(shù)需求，移動(dòng)設(shè)備處理器的運(yùn)行和處理速度會(huì)越來(lái)越快，工藝越來(lái)越精密，CPU從32位擴(kuò)充到64

3、位，SOC芯片內(nèi)部集成的晶體管數(shù)目翻倍增多，CPU內(nèi)核從雙核、四核發(fā)展到現(xiàn)在的八核；對(duì)圖形處理的精密度一級(jí)速度要求更高；對(duì)電池的續(xù)航能力以及快充能力的需求更強(qiáng)烈等等。針對(duì)這些技術(shù)性能的需求，集成電路的設(shè)計(jì)與制造廠商只需要針對(duì)這里面的其中一點(diǎn)找出最佳解決方案都一定會(huì)有非常大的市場(chǎng)。除移動(dòng)計(jì)算，物聯(lián)網(wǎng)（IOT）對(duì)技術(shù)的需求會(huì)更高。從圖1我們可以看到，圖12018年全球的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備與智能電子產(chǎn)品的總體出貨量2014年全球物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備總量甚至快要比智能手機(jī)、平板電腦、PC三者的需求還要多。據(jù)BIIntelligence預(yù)計(jì)，2018年

4、全球的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備與平板電腦、智能手機(jī)、PC的總體出貨量將達(dá)到180億部，到2020年甚至?xí)噬?00億部，這為集成電路設(shè)計(jì)以及制造開(kāi)拓了一個(gè)更大的發(fā)展空間。物理網(wǎng)與移動(dòng)計(jì)算最大的不同在于傳感器，物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代傳感器的使用是無(wú)處不在的。從個(gè)人脈搏、血壓、血糖的測(cè)量，家中所有電器設(shè)備連接，到智能交通、無(wú)人駕駛汽車(chē)等，這些都需要使用到傳感器。無(wú)數(shù)的傳感器采集到的大量數(shù)據(jù)，需要連接到處理器，需要有一個(gè)很好的互聯(lián)網(wǎng)端支持，這就要求高速度和低功耗的設(shè)計(jì)，以滿(mǎn)足未來(lái)智能物聯(lián)的需求。未來(lái)是一個(gè)全面智能的社會(huì)，智能城市、智能家庭是發(fā)展趨勢(shì)，未來(lái)

5、集成電路的集成技術(shù)、制造工藝會(huì)朝著這個(gè)方向發(fā)展。預(yù)計(jì)2020年以前，物聯(lián)網(wǎng)的總體收入將達(dá)到1.9萬(wàn)億美金，全球移動(dòng)流量會(huì)達(dá)到127EB以上，APP應(yīng)用下載量將超過(guò)2680億，云端存儲(chǔ)/大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)甚至?xí)^(guò)3500PB，這些海量的數(shù)據(jù)背后，就是IC產(chǎn)業(yè)鏈上廠商們的機(jī)會(huì)，他們的主要任務(wù)就是用先進(jìn)技術(shù)去實(shí)現(xiàn)這些海量數(shù)據(jù)的應(yīng)用帶來(lái)的價(jià)值。1、IC性能、功耗、體積、成本帶來(lái)的挑戰(zhàn)對(duì)性能、功耗、體積的要求可以從圖2看到，性能方面，每一顆芯片上的圖2從性能、功耗、體積三方面看IC設(shè)計(jì)發(fā)展本地時(shí)鐘的性能將從2013年的4.05GHz提升到2

6、025年的6.483GHz；性能方面，高性能（配備散熱器）情況下允許的最大的功耗值將從2013年149W降低到2020年的130W；體積/面積方面，在一個(gè)面積為858mm2大小的ASIC芯片內(nèi)，2013年能集成近292億個(gè)晶體管，到2025年將增加至超過(guò)4671億個(gè)晶體管，同時(shí)集成電路里面的MPU/ASIC金屬層的間距將從2013年的27nm減至2025年的6.7nm，對(duì)應(yīng)的金屬層堆疊層數(shù)將從2013年的13層發(fā)展到2025年的16層，為晶體管騰出更多地方。由此可以看出，一部手機(jī)或者PAD并不像他們外表看起來(lái)那么簡(jiǎn)單，他們是

7、需要大量的研發(fā)才可以做出來(lái)。出了性能、功耗、體積方面帶來(lái)的挑戰(zhàn)外，產(chǎn)品上市的時(shí)間和數(shù)量、產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性等都是IC設(shè)計(jì)和制造廠商必須面臨的問(wèn)題，產(chǎn)品上市越早，掌握的資源越多，上市的量夠快夠多，將比競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手提前搶得商機(jī)，IC廠商需要將性能、功耗、體積都進(jìn)行整合和優(yōu)化，而不是單獨(dú)優(yōu)化，這樣才能實(shí)現(xiàn)最優(yōu)，同時(shí)還要保證整合后的高質(zhì)量和高可靠性，這些都是IC設(shè)計(jì)和制造公司需要挑戰(zhàn)的難題。最后，還有非常重要的一點(diǎn)是成本問(wèn)題，隨著工藝制程的下降，所需的IT人力成本翻倍上升。根據(jù)IBS的數(shù)據(jù)顯示，如果以65nm制程工藝需要的IT人力成本為

8、基線(xiàn)，看作是1，那么40nm所需的IT人力就相當(dāng)于65nm的1.5倍，28nm相較65mn需要增加2.2倍的人力，20nm則是65nm的3.9倍，16nm則需要高于7.7倍的人力才能夠?qū)a(chǎn)品設(shè)計(jì)出來(lái)。不只這些，在IC制造方面也面臨同樣的問(wèn)題。從6英寸到8英寸、12英寸、18英寸，所增加的成