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全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究報告

編輯:janny 2010-09-20 13:55:56 瀏覽:594  來源:

  集成電路產(chǎn)業(yè)是目前世界上發(fā)展最快、最具影響力的產(chǎn)業(yè)之一,集成電路產(chǎn)業(yè)本身經(jīng)歷了幾十年的不斷的發(fā)展與演變,從最初的以“全能型”企業(yè)為主體的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)業(yè)集群與專業(yè)垂直分工越來越清晰的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),這也是從綜合發(fā)展模式向?qū)I(yè)發(fā)展模式的演變,這種產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變化是為了適應(yīng)激烈的競爭、實現(xiàn)最大價值的內(nèi)在要求。

  設(shè)計、 制造和封裝測試集一身

  集成電路剛剛誕生時,作為一項新興技術(shù),生產(chǎn)涉及到的技術(shù)僅為少數(shù)企業(yè)所掌握,而生產(chǎn)所用的設(shè)備、材料、制造工藝技術(shù)等又具有高度的專業(yè)性,是過去其他產(chǎn)品生產(chǎn)中從未曾涉及、使用過的。因此,無論從產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)、設(shè)備生產(chǎn)技術(shù)還是到原材料生產(chǎn)技術(shù)到加工工藝技術(shù),都無法作為成熟產(chǎn)品從市場上直接獲得,在這種情況下,企業(yè)要想介入集成電路領(lǐng)域,唯一的途徑就是自身掌握包括產(chǎn)品設(shè)計、加工制造在內(nèi)的全套技術(shù),擁有半導(dǎo)體材料制備和生產(chǎn)設(shè)備,也就是我們通常所說的“全能企業(yè)”。

  美國的綜合型電子企業(yè)最早開始投資集成電路產(chǎn)業(yè),如德州儀器、仙童、Motorola、IBM、DECD等。這些美國公司參與到集成電路產(chǎn)業(yè)中主要是為自身制造的電子整機產(chǎn)品(電子設(shè)備、通信設(shè)備、家用電器等)服務(wù)的,以此增加其整機產(chǎn)品的附加值,提升產(chǎn)品的質(zhì)量和功能,降低生產(chǎn)成本,爭奪市場。當(dāng)時的電路產(chǎn)品主要是雙極器件電路和簡單功能的MOS電路,用于替代成本較高的晶體管器件。事實上,包括美國、日本的早期集成電路企業(yè)都是依附于大型企業(yè)集團的,在本集團戰(zhàn)略思想的統(tǒng)一指導(dǎo),從事產(chǎn)品的設(shè)計與生產(chǎn),而產(chǎn)業(yè)內(nèi)的組織結(jié)構(gòu)也主要表現(xiàn)為水平整合,即綜合型IDM,集整機產(chǎn)品和集成電路的設(shè)計、制造、封裝和測試等生產(chǎn)過程于一身。

  材料、設(shè)備業(yè)的分離

  隨著工業(yè)技術(shù)的提升和市場規(guī)模的擴大,專業(yè)化分工的優(yōu)點日益體現(xiàn)出來,于是,產(chǎn)品形態(tài)明晰的設(shè)備業(yè)、材料業(yè)最先從這些“全能企業(yè)”中分離出來,作為獨立的行業(yè)發(fā)展起來。這樣,整個產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)就分化成為集成電路業(yè)、設(shè)備業(yè)和材料業(yè)三個細分子產(chǎn)業(yè)。

  在這種大背景下,應(yīng)用材料公司于1967年在美國成立,現(xiàn)已成為世界最大的半導(dǎo)體設(shè)備廠商。材料、設(shè)備制造業(yè)從集成電路產(chǎn)業(yè)中分離的較早,加之開發(fā)技術(shù)難度大,屬于基礎(chǔ)科學(xué)類,開發(fā)費用高,因此,進入門檻高。到目前為止,半導(dǎo)體設(shè)備制造被應(yīng)用材料、日本東京電子、荷蘭ASML等美國、日本、歐盟三家企業(yè)壟斷。同樣的情況也發(fā)生在材料業(yè),美國、日本、歐盟掌握著控制權(quán)。

  封裝、測試業(yè)的分離

  二十世紀(jì)70年代,集成電路產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)生了一次重大調(diào)整,那就是,封裝、測試業(yè)逐漸從整個產(chǎn)業(yè)中分離出來,作為一個獨立的產(chǎn)業(yè)發(fā)展。這一階段,后道封裝、測試技術(shù)己基本上物化到了設(shè)備儀器技術(shù)和原材料技術(shù)之中。也就是說,集成電路的后道封裝具有較高技術(shù)的部分已集中體現(xiàn)在設(shè)備儀器技術(shù)和原材料技術(shù)之中。后道封裝、測試生產(chǎn)工序?qū)嶋H上己經(jīng)轉(zhuǎn)化為勞動密集型工作,而發(fā)展中國家勞動力成本低廉,在發(fā)展勞動密集型產(chǎn)業(yè)上具有發(fā)達國家難以達到的成本優(yōu)勢。因此,這一時期,發(fā)達國家開始將封裝轉(zhuǎn)移到本土以外的其他地區(qū)生產(chǎn),單獨的封裝測試業(yè)開始出現(xiàn)。

  到了20世界70年代末,美國的絕大多數(shù)集成電路制造公司為了降低其部分生產(chǎn)成本,開始將縱向生產(chǎn)鏈中技術(shù)含量最低的封裝、測試工序大量移向海外,主要是馬來西亞、菲律賓、韓國和中國臺灣地區(qū)。恰巧這些地區(qū)的政府或當(dāng)局也正將集成電路作為本地區(qū)的支柱產(chǎn)業(yè)發(fā)展。目前,臺灣企業(yè)在全球封裝測試產(chǎn)業(yè)中所占的比重最大,全球前5大封測廠家已占3席,不僅是收入,盈利表現(xiàn)也相當(dāng)好,先進封裝和測試的專業(yè)廠商幾乎全部集中在臺灣。

  設(shè)計業(yè)的分離

  二十世紀(jì)七十年代,集成電路設(shè)計是通過直接畫版圖完成的,當(dāng)時只能設(shè)計到幾百門的復(fù)雜度,設(shè)計技術(shù)主要與特定的技術(shù)人員聯(lián)系在一起;八十年代Daisy公司首先實現(xiàn)了計算機輔助工程(CAE),使得工程師可以通過畫邏輯圖、自動布局布線的方式完成設(shè)計,CAE不僅使設(shè)計水平由原有的幾百門迅速上升到一萬門左右的水平,而且,自動布局布線降低了對設(shè)計人員的技術(shù)要求,集成電路設(shè)計技術(shù)開始部分物化到設(shè)計工具中。隨著EDA工具(電子設(shè)計自動化工具)的發(fā)展,PCB設(shè)計方法引入IC設(shè)計之中,如庫的概念、工藝模擬參數(shù)及其仿真概念等,設(shè)計開始進入抽象化階段,使設(shè)計過程可以獨立于生產(chǎn)工藝而存在,為集成電路的擴大應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

  隨著微處理器和PC機的廣泛應(yīng)用和普及(特別是在通信、工業(yè)控制、消費電子等領(lǐng)域),IC產(chǎn)業(yè)已開始進入以客戶為導(dǎo)向的階段,產(chǎn)品的差異化不斷加大,這些使得集成電路產(chǎn)業(yè)從一個標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品(如DRAM、標(biāo)準(zhǔn)邏輯電路等)競爭時代進入到一個定制產(chǎn)品的時代,因此大量專門從事集成電路設(shè)計公司出現(xiàn)。于是,集成電路產(chǎn)業(yè)組織狀況發(fā)生了新的變化,在集成電路產(chǎn)業(yè)內(nèi)明顯出現(xiàn)了垂直分工和產(chǎn)業(yè)集聚的現(xiàn)象。

  自1982年世界上第一家專業(yè)化的集成電路設(shè)計公司——美國LSILogic公司成立以來,集成電路設(shè)計公司便以其經(jīng)營模式靈活、注重創(chuàng)新設(shè)計和與應(yīng)用市場結(jié)合緊密而實現(xiàn)了超常發(fā)展。2006年世界IC設(shè)計公司收益較2005年增長34%,遠高于整個半導(dǎo)體行業(yè)8.9%的增長率,占半導(dǎo)體工業(yè)總體收益的20%。

  在這期間,由于制造工藝水平的提高,對生產(chǎn)線投入的資金要求越來越大,多數(shù)IDM中小企業(yè)已無力承擔(dān)這些費用所帶來的經(jīng)營風(fēng)險,高額的建線費用也限制了許多試圖進入IC業(yè)的人,于是只專注于芯片制造的代工企業(yè)(Foundry)出現(xiàn)了。1987年,全球第一家集成電路制造專業(yè)代工服務(wù)公司——臺積電(TSMC)成立。時至今日,身為業(yè)界專業(yè)代工模式創(chuàng)始者的臺積電已成為全球規(guī)模最大的專業(yè)集成電路制造公司,提供業(yè)界最先進的工藝技術(shù)及擁有專業(yè)晶圓制造服務(wù)領(lǐng)域最完備的組件數(shù)據(jù)庫、知識產(chǎn)權(quán)、設(shè)計工具及設(shè)計流程。在半導(dǎo)體代工陣營中,TSMC、聯(lián)電(UMC)、中芯國際(SMIC)、特許(Chartered)屬于前四大企業(yè),占據(jù)著絕大部分代工市場,而以X-Fab、Jazz Semiconductor為代表的企業(yè)以提供特殊Foundry服務(wù)(如RF、Analog)而擁有自己的一席之地。

  大量無生產(chǎn)線的IC設(shè)計公司的出現(xiàn),為專業(yè)代工廠的發(fā)展提供了巨大的發(fā)展空間;反之,代工廠的出現(xiàn)也降低了設(shè)計公司進入IC領(lǐng)域的門檻,大量的設(shè)計企業(yè)也隨著誕生。無生產(chǎn)線的IC設(shè)計公司(Fabless)與IC代工制造公司(Foundry)相配合的方式成為集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要模式。從下圖可以看到,F(xiàn)abless公司在11年間公司數(shù)量增加4倍,營業(yè)收入增長40倍,年均增長率達22%,遠高于全行業(yè)8%的速度和IDM 7%的速度。

  綜合型IDM向?qū)I(yè)型半導(dǎo)體企業(yè)的轉(zhuǎn)變專業(yè)型IDM公司,即專門從事半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)設(shè)計、制造、封裝測試,基本上不從事整機業(yè)務(wù)的公司。這種形式起始于上世紀(jì)60年代后期的美國,比如Intel、AMD、Zilog等若干公司。1987年,綜合電子企業(yè)法國湯姆遜公司的半導(dǎo)體部門分離出來與意大利半導(dǎo)體公司合并為STM半導(dǎo)體公司。專業(yè)型IDM公司相對于綜合型IDM公司的高效運作具有典型的示范意義。

  二十世紀(jì)90年代后期,隨著Internet的普及,IC產(chǎn)業(yè)跨入以競爭為導(dǎo)向的高級階段,國際競爭由原來的資源競爭、價格競爭轉(zhuǎn)向人才知識競爭、密集資本競爭,“快魚吃慢魚”的現(xiàn)象十分醒目。

  2000年前后幾年,Motorola、Siemens、Philip等歐美綜合型IDM公司迫于競爭壓力,將半導(dǎo)體業(yè)務(wù)單獨剝離出來,分別成立了Freescale、Infineon、NXP等專業(yè)型IDM公司。日本的綜合電子企業(yè)NEC、日立(也是綜合型IDM公司)剝離其存儲器部門成立存儲器大廠Elpida,后三菱公司也加入,日立、三菱的非存儲器業(yè)務(wù)部門又分離出來聯(lián)合成立瑞薩半導(dǎo)體公司,成為業(yè)界相當(dāng)矚目的現(xiàn)象。綜合型IDM廠商轉(zhuǎn)型為專業(yè)型IDM廠商最為典型的是Motorola。其2003年時共擁有各類半導(dǎo)體廠共39個。經(jīng)過關(guān)閉,兼并及重組,最后僅存下8家盈利最高的工廠,在天津花費了18億美元建成的MOS 17工廠在維持試運行3年后,最終以股權(quán)轉(zhuǎn)讓方式,售予中芯國際。其2004年結(jié)構(gòu)重組后,新公司飛思卡爾一年之內(nèi)即迅速上市,并實現(xiàn)扭虧為盈。

  從上述情況還可以看到,專業(yè)型IDM公司在產(chǎn)品種類的問題上采取了更加“專注”的策略。事實上,早在1985年,美國以Intel為代表,為抗?fàn)幦毡拒S居世界半導(dǎo)體榜首之威脅,主動放棄DRAM市場,大搞CPU和邏輯電路,作了重大結(jié)構(gòu)調(diào)整,又重新奪回了世界半導(dǎo)體霸主地位。后來,同樣的情況也發(fā)生在AMD身上,為了更具競爭力,2003年AMD剝離了存儲器業(yè)務(wù),集中精力從事CPU業(yè)務(wù),而其存儲器業(yè)務(wù)與富士通合資成立了Spansion閃存公司,由Spansion獨立發(fā)展存儲器業(yè)務(wù)。

  在產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中人們認識到,跨越太長產(chǎn)業(yè)鏈的集成電路公司體系并不一定有利于企業(yè)發(fā)展,“細分”才能精,“聯(lián)合”才成優(yōu)勢,不少綜合型IDM公司,特別是美國歐洲企業(yè),紛紛改制成為專業(yè)型IDM公司。

  綜上所述,集成電路產(chǎn)業(yè)從誕生至今的50年中,隨著技術(shù)和市場的不斷變化,經(jīng)歷了多次結(jié)構(gòu)調(diào)整之后,已經(jīng)逐漸由原來“大而全”形式的產(chǎn)業(yè)演化成目前“專而精”的多個細分子產(chǎn)業(yè)。在IDM公司繼續(xù)發(fā)揮重大作用的基礎(chǔ)上,IC產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)向高度專業(yè)化轉(zhuǎn)化成為一種趨勢,形成了設(shè)計業(yè)、制造業(yè)、封裝業(yè)、測試業(yè)獨立成行的局面。即使在設(shè)計業(yè)自己內(nèi)部慢慢地也出現(xiàn)了細分,如專門從事提供IP的設(shè)計服務(wù)公司,及第三方設(shè)計公司;制造業(yè)內(nèi)部分為IDM制造與專業(yè)代工制造企業(yè)兩種形式。正是這些具有不同特征的細分子產(chǎn)業(yè)間相互作用、相互推動、相互制約,越來越影響著整個集成電路產(chǎn)業(yè)體系的發(fā)展。近年來,全球IC產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也越來越顯示出產(chǎn)業(yè)鏈細分和模式多元化的活力。

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