中国集成电路产业发展的艰难历程_风闻

中国集成电路产业的起步

集成电路产业是二战后才发展起来的新兴产业，晶体管和集成电路都是美国最早发明的，美国引领了全球半导体产业的发展。

中国的半导体研究起步于20世纪50年代，在广大科技人员的努力下很快研制成功锗、硅晶体管。但是中国在科研、设备、产品、材料等各方面都落后于以美国为首的西方发达国家，特别是集成电路的产业化落后程度最大。

​

60年代我国的科研机构就成功研制了集成电路，电子工业部第13所于1965年12月设计定型了我国第一个实用化的硅单片集成电路GT31，比德州仪器的基尔比发明集成电路仅晚了7年左右。

1968年前后在基本封闭的条件下，中国依靠自己的力量开始发展集成电路产业，并初步形成了从集成电路设计制造到材料、封装、测试、设备等环节的完整产业链。

全国各地建设了多个半导体器件厂，这些工厂早期主要生产小功率或中功率的硅晶体管，从70年代开始研制和生产小规模集成电路。

在这些半导体企业中，最著名的是北京878厂和上海无线电19厂，这些工厂生产的产品满足了军工行业的小批量需求，实现了初期的“产业辉煌”。

中国集成电路与西方发达国家最大的差距是在产业化上。

80年代以前中国集成电路的产量低、价格高，集成电路产业十分弱小。中国最大的集成电路生产企业是引进技术设备建立的，即使是本国企业扩大规模也不得不依靠进口设备。

以北京878厂（东光电工厂）为例，878厂从1.5英寸的小生产线升级为3英寸的工业生产线就是依靠引进的设备。

即使是引进技术设备也不是轻而易举，878厂花费了几年的时间才完成了引进设备的整合并开始批量生产集成电路。

1983年878厂共生产集成电路120万块，占当年全国集成电路的产量为2379万块的5%左右。

当时国内生产线一般多为1.5英寸硅片，而国外为4~5英寸；中国集成电路产品价格一般比国外高几倍至十几倍，而存储器电路的价格比国外高几十倍。

改革开放后我国建设的规模最大的集成电路企业是国营江南无线电器材厂（无锡742厂），从日本东芝公司引进全套的设备和技术生产彩色电视机用的集成电路。

742厂的项目总投资2.77亿元，从1978年10月国家计委下达计划任务书，到1985年国家验收投产，历经8年时间。

1985年，742厂的年产量占全国集成电路产量的38.6%，为彩电国产化做出了突出贡献。

1982年时任878厂总工程师的俞忠钰（后担任电子工业部总工程师）赴法国参加微电子高级研讨会，深刻认识到中国集成电路产业的科研水平与欧美的巨大差距，主要体现在三方面:

一是在技术水平上。

国外当时的研发重点已放在1 微米器件的开发上，预研方向已经达到0.1微米，而我们的开发重点仍在3微米技术水平；

二是在开发目标上。

国外集成电路的研发重点放在量产的工艺装备和技术上，而国内仍然停留在样品、样机和实验室试用上；

三是在研发主体上。

国外微电子研发主体是企业，主要论文来自美国贝尔实验室、IBM公司和法国汤姆逊公司等大公司，而国内的成果几乎全部来自研究所和学校，缺少企业成果，与国外情况形成鲜明对比。

中国集成电路产业八九十年代的技术引进

1991年，我国集成电路产量为1.3亿块，仅占当年世界集成电路产量的0.36%；销售额为5亿元左右，仅占世界市场总销售额的0.18%。

1991年，我国集成电路的实际消耗量为6亿多块，本国集成电路产量仅能满足国内市场的20%左右，进口电路约为5亿块，占80%左右。

在集成电路产品结构上，中国生产的集成电路产品主要是3~5 微米技术的低档产品，高档大规模和超大规模集成电路几乎全部依靠进口。

由于在技术和产业上的巨大差距，缺少有经验的技术人才，此时中国集成电路产业发展仍然极度依赖技术引进，而且是成套的技术设备引进。

从80年代中期到2000年，中国集成电路产业三个最重要项目分别是：无锡微电子工程、“908工程”和“909工程”。

无锡微电子工程是我国电子工业在“七五”时期（1986~1990）的头号工程，其主要任务是：建立无锡微电子研究中心，引进3微米技术的集成电路生产线（MOS工艺），扩建5微米生产线以及建设其它配套设施。

无锡微电子工程是一个系统工程，其目标不仅包括新建和扩建集成电路生产线，而且建设了微电子研究中心。国家希望通过建设微电子研究中心提高我国集成电路新产品和工业化生产技术，以及基础工艺、集成工艺和集成电路应用等各方面的研究水平。

无锡微电子工程的项目总投资达到10.43亿元，最终建成了微电子研究中心，扩建了742厂5微米生产线的产能，同时引进3微米技术建成了两个项目：

一是与西门子合作的无锡项目，成为微电子南方基地(1994年6月通过国家验收)；

二是与NEC合作的北京(首钢)项目，成为微电子北方基地(1995年4月正式投产)。

1989年8月，经机械电子工业部批准，在无锡微电子联合公司的基础上成立了“中国华晶电子集团公司”

无锡微电子工程从1983年4月启动至1995年4月南北两个基地的正式投产，历时整整12年，可谓“十年磨一剑”。

由于“摩尔定律”的存在，同期微处理器芯片已跨过6个技术节点(每24个月集成度增加一倍，量产商品从80286发展到奔腾)；存储芯片已跨过8个技术节点(每18个月集成度增加一倍，量产商品从256K发展到64M)；国际市场上的集成电路产品已进入到0.35微米技术阶段。

因此虽然这项工程最初的目的虽然实现了，但是我们完成项目的速度太慢了，导致我国微电子技术和产业与国际先进水平相比差距更大了。

集成电路产业的投资与普通的基建项目不同，它需要持续投资才能跟得上市场需求和技术

发展的脚步。一般来说，企业需要拿出本年度销售额的 25%左右投入来年的研发与固定

资产的更新。

遗憾的是无锡微电子工程的后续投入不足，后来没有能够在国内外市场上获得一席之地。

“908”工程是机械电子工业部在1990年提出的集成电路发展计划，是“八五”时期机械电子工业部最重要的项目，主要建设内容是：

1、建设一条6英寸（150mm）的生产线，工艺水平1微米/0.8微米，月产能2万片（年产3000万块大规模集成电路）；

2、建设一批集成电路设计中心，为生产线开发产品，满足整机对集成电路的急需；

3、建立一个集成电路封装厂和一个掩模版制作中心，为全行业服务；

4、对6个专用设备、仪器厂所进行技术改造，形成设备仪器的配套能力；

5、建立150mm硅片及多晶硅的供应能力，其它材料由相关主管部门在“八五”技改计划中予以安排。

“908”工程是机电部对集成电路产业发展的又一次全面规划，项目不仅涵盖了集成电路生产线，而且还包括了集成电路设计中心、上下游配套产业以及生产设备、硅片等产业链的大部分环节。

“908”工程共安排基本建设投资预算27亿元(含外汇3.12亿美元)，其中中央资金20 亿元，地方资金7亿元。

“908工程”建设的6英寸集成电路生产线放在无锡华晶，在广大建设者的努力下该生产线项目于2001年4月18日通过国家验收，此前其余项目均完成建设任务。至此，“908”工程完成了预定的建设目标。

“908”工程虽然完成了既定的目标，但是不足之处跟无锡微电子工程一样：项目完成的时间太长，这对于集成电路产业是最大的缺陷。

西方发达国家的集成电路企业在2001年已经建成了12英寸的生产线，工艺水平也发展至0.18微米，我国集成电路产业与发达国家的差距继续扩大。

908工程的决策、谈判时间拖得太长，在集成电路产业技术快速迭代的背景下目标引进的技术很快就落后了，虽然最终建成了6英寸生产线，但是未能发挥预期的作用。

实际上到了90年代末，虽然908工程仍在建设之中，但是电子工业部的重心已经完全转移至909工程上。

909工程充分吸取了908工程的教训，国家高规格、大手笔投入，特事特办，在较短的时间内就建成了中国第一条8英寸集成电路生产线。

“909工程”是中国电子工业集中资源引进技术建设的第一条8英寸生产线，工程总投资近100亿元，超过了建国以来国家对半导体产业投资的总和。

1995年 12月13日的国务院总理办公会议之后，“909”工程（华虹微电子公司）的立项工作紧锣密鼓地展开了，1996年11月27日，上海华虹微电子公司超大规模集成电路芯片生产线奠基仪式隆重举行。

考虑到“909工程”的特殊性和重要性，中央决定由当时的电子工业部长和上海市主要领导同志兼任华虹的正副董事长，充分体现了中央对 “909工程”的重视程度。

通过艰苦的谈判，“909工程”最终选择了日本NEC作为合作伙伴，从NEC引进0.35微米工艺生产DRAM（动态随机存储芯片）。

日本NEC会长关本忠弘是一位有政治头脑和战略目光的企业家，他从NEC在中国发展的长远战略目标出发来考虑与中国的合作，答应了中方的主要合作条件：

第一，NEC愿意以现金参与“909”工程，股份不超过30%。

第二，NEC 向“909”项目转让内容为8英寸、0.5 微米、0.35 微米的设计和制造技术。

第三，NEC 负责保证生产线的满负荷运转以及在5年之内收回投资。

1997年5月28日，上海华虹NEC电子有限公司合资合同签字仪式在人民大会堂举行，李鹏总理、邹家华副总理出席签字仪式。中日双方只用了三个月的时间，就谈成了一个近百亿元的项目。

1999年 2月23日，64M存储器产品开始试投片，并于当年就实现了盈利。

“909”工程用18个月的时间就建成了8英寸超大规模集成电路生产线，比可行性报告规定的建成时间整整提前了7个月。

到2000年，华虹NEC的产能达到2万片/月，工艺技术达到0.24 微米，比国家批准的建设工期提前了5个月，在技术上比可行性报告规定的标准升级了两代。

“909”工程上海华虹 NEC电子有限公司芯片生产线是我国第一条8英寸芯片生产线，它的建成投产使我国结束了没有8英寸芯片生产线的历史，同时生产技术也提高到 0.25~0.18 微米的国际主流水平。

华虹NEC投产当年就盈利的经营实绩，更说明“909”工程生产线项目初步具备了自主发展、良性循环的能力。

2000****年后中国集成电路产业的发展

中国集成电路产业在2000年以后迎来了黄金发展时期，集成电路产量显著增长，中国在全球集成电路产业中的市场份额得到明显提高。

随着中国经济实力的增强，中国集成电路产业的发展摆脱了此前由国家主导的方式，中国经济已经有能力以市场方式支持集成电路企业的发展了。

2000年以后中国集成电路产业发展的主要代表是中芯国际、长江存储，此外华虹NEC也成功转型为芯片代工企业并显著扩大了产能。

中芯国际集成电路制造有限公司(简称“中芯国际”)是由王阳元院士和张汝京博士两位集成电路知名专家发起并创建的一家集成电路代工企业。

中芯国际充分利用国际国内两方面资源，面向国际国内两个市场，以市场经济机制运作，使中芯国际的创建在我国集成电路产业发展中具有里程碑意义。

中芯国际于2000年4月在开曼群岛注册成立，总部设在中国上海，主要业务是在中国大陆投资芯片设计与生产，提供集成电路制造等相关服务。

中芯国际先在上海建设200mm（8英寸）芯片代工厂，2001年9月成功投产；2002年开始在北京亦庄建设300mm（12英寸）芯片代工厂，技术水平定位为130nm/90nm，2004年5月建成投产。

到2020年，中芯国际拥有六座晶圆工厂，合计月产能达到47.6万片（约当8英寸）。

上海、天津、深圳三座8英寸工厂合计产能23.3万片，主要生产90nm及以上技术节点产品。两座12英寸成熟工艺工厂位于北京，合计产能约23万片（约当8英寸），其中中芯北方可生产28nm技术节点产品。

公司14nm先进制程产线位于上海，中芯上海14nm产线定位为研发平台，承担14nm及以下先进制程研发和小批量生产的任务，14nm及以下产品大规模量产在中芯南方进行。

到2023 年底，公司总产能折合 8 英寸为 80.6 万片/月，其中 8 英寸产能约 36.8 万片/月，12 英寸产能为 19.4 万片/月。

长江存储科技有限责任公司成立于2016年7月，总部位于“江城”武汉，是一家集芯片设计、生产制造、封装测试及系统解决方案产品于一体的存储器IDM企业。

长江存储为全球合作伙伴提供3D NAND闪存晶圆及颗粒，嵌入式存储芯片以及消费级、企业级固态硬盘等产品和解决方案，广泛应用于移动通信、消费数码、计算机、服务器及数据中心等领域。

2017年10月，长江存储通过自主研发和国际合作相结合的方式，成功设计制造了中国首款3D NAND闪存。

2019年9月，搭载长江存储自主创新 Xtacking架构的第二代TLC 3D NAND闪存正式量产。

2023年长江存储全球市场份额达到2.3%，虽然比例仍然较小，但代表了中国集成电路企业在半导体存储领域的突破。

中国集成电路产业的发展前景如何？

中国集成电路产业的落后不仅仅是技术、设备、人才、原材料等全产业链的落后，在落后的各方面中最容易被忽视的是投资强度的落后。

90年代中国的经济实力还十分弱小，而集成电路生产线的投资规模十分庞大，一条8英寸生产线的投资规模将近10亿美元，中国当时集中财力也只够建一条生产线。

因此当时只能采取集中力量办大事的方法，在特事特办的情况下才建成了中国大陆第一条8英寸生产线。同期台湾省建成了15条8英寸生产线，而且已经开始建设12英寸生产线。

但是在集成电路产业发展各方面的条件中，资金条件也是最先改善的，2000年后中芯国际已经可以通过市场融资建设12英寸生产线。

中国集成电路产业与国外先进水平的差距是一直在缩小的。

1995年在讨论建设909工程时，中国集成电路的产量仅有5.15亿块，在全球产量中的占比不到1%，在工艺水平（制程）上落后国外2~3代。

2000年华虹建成了大陆第一条8英寸生产线，同期全球建成投产的8英寸生产线有252条，而且第一条12英寸生产线已经建成，中国集成电路产能在全球中的占比仍然不到1%。

2001~2010年是中国集成电路产业发展的黄金十年，以中芯国际为代表的企业迅速成长了起来，华虹也开始进行产能的扩张。此外，国外集成电路企业也纷纷到中国投资建厂。这使得中国的集成电路产量增长迅速，到2010年中国集成电路产量达到600多亿块，在全球总产量中的占比接近10%左右。

2010年以后，中国集成电路产量继续快速增长，到2023年增长到3000多亿块，相比2010年增长了5倍多，在全球集成电路产量中的占比进一步提高。

当然中国集成电路产量有相当部分是外国企业在中国的子公司生产的，以集成电路产量占比来看会夸大中国集成电路产业的发展成就。

但是中国在芯片设计、芯片制造、芯片设备等所有环节都取得了突破，例如不仅仅是芯片代工领域的中芯国际和华虹，存储芯片领域的长江存储，计算机CPU的龙芯、申威，芯片设计领域的华为海思都已经崭露头角。

中国未来产业突破的下一步是打破美国对集成电路产业超过50年的垄断，全面挑战美国的霸主地位。

计算机领域的IBM、英特尔和英伟达，智能手机领域的苹果和高通等美国企业是中国集成电路产业发展的拦路虎，只有打败他们中国集成电路产业才能打破发展的天花板。

中国集成电路产业发展的条件也在继续改善，资金不是问题，产业基础不是问题，市场需求更不是问题。

此外产业技术发展的客观条件也有助于中国的追赶:集成电路产业进入后摩尔时代，技术迭代速度放缓，这这意味着领先者的领跑速度变慢，作为追赶者的中国自然可以更快追上美国。

美国从特朗普时代开始对中国集成电路产业进行全方面的打压，一大批中国集成电路企业被列入美国政府的实体清单，无法进口含有美国技术的设备和产品。

在如此不利的条件下，中国集成电路产业非但没有停止发展，反而将国内产能扩大了近一倍。这说明美国政府的技术窒息是失败的。

美国政府的限制反而帮助我们形成了共识，中国集成电路产业必将突破美国的封锁。

参考资料：

1、《集成电路产业50年回眸》

2、《中国集成电路产业黄金十年》

3、《亲历中国半导体产业的发展》

4、《集成电路产业全书》

5、《芯路历程——超大规模集成电路工程纪实》