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集成电路的新发展----黄敞教授谈“片上系统”

集成电路的新发展----黄敞教授谈“片上系统”

[作者:刘振坤]
[发布时间:20011128]
[来源:科学时报,2001年11月27日]


黄敞教授,解放前毕业于清华大学电机工程系,后从美国哈佛大学获得博士学位,并留在美国半导体公司(SYLVANIA)工作,是国际上最早从事集成电路研究的科学家之一;1959年回国参加社会主义建设,提出并组织研制生产了“两弹一星”微型计算机,成绩卓著,被公认为我国集成电路创业者之一。
1998年,他退休后,虽然一度有病在身,但是仍然坚持研究创造。他和杨樱华研究员等一起研究出二维偶载场效应管,申报了片上系统发明专利,在国际学会上发表论文,引起了同行的关注。
2001年10月,黄敞在上海召开的《国际固态与集成电路技术会议》和《国际专用电路会议》上作报告,引起强烈反响。他虽七十有四,但很想再为集成电路片上系统的产业化,迅速使我国成为世界电子工程技术大国,做一些铺路奠基的工作。

什么叫片上系统

什么是片上系统,何以称其是集成电路的新发展?黄敞说,这需要从集成电路的概念和其发展历史才能够解释清楚。
首先,说什么是集成电路?它经历了从电子管、到晶体管,把插件变成一个片子的历史,集成电路就是拿小硅片代替一个插件。黄敞说在哈佛大学念书的时候,一个触发器,包括两个电子管,晶体管代替电子管,就叫集成电路,当时也叫固态电路。开始还分混合组装和单块电路,后来发展成微波电路,高速计算机电路等等。
其次,说集成电路发展的历史,集成电路包括规模、集成度、性能等。为通俗起见,从规模上说,1957年世界上发明集成电路,1985年发展为超大规模集成电路,2000年前后发展为极超大规模集成电路(ULSI)和片上系统(SOC),是集成电路的新发展,也就是目前世界最高水平的集成电路。

掌握片上系统的重大意义

黄敞说,目前,世界上研制片上系统还处于研发和争议阶段,或者叫准备阶段。到实际生产阶段还有一段时间。只要我们能够认识研制和生产片上系统的极端重要性,按照我国今天的科学水平和经济能力,用我们自己的知识产权,一定能够在这一信息基础领域,实现跨越式发展,有可能走在世界的前列。
片上系统是最基础、最核心和最关键的电子器件。其具有四大应用领域:(1)可以做计算机片上系统,包括CPU芯片,就是计算机的大脑和心脏,解决我们国家的计算机没有“脑”和没有“心”的问题。(2)可以做卫星通信设备,譬如,大家最熟悉的接收手机和发射设备,用它可以做得更小,功能更多,更可靠,价钱更便宜。(3)可以做高清晰度数字电视,价格会从现每台两三千美金左右,降低到老百姓能买得起的水平。(4)将来各种家用电器,也需要用片上系统降低成本。
综上所述,不难看出哪个国家或者地区掌握了它的知识产权和生产技术,哪个国家或地区就能够成为世界电子工程技术的大国或地区,当然也会成为国际经济发达国家和地区,意义非常重大。

对我国研制片上系统的设想

黄敞说,他有一个分四步走的设想。即:第一步,例如,可以和中国科学院计算所、北京师范大学合作,用实验设备生产出偶载场效应管,做出D(DATA)低触发器样品,用现3-5 微米的设备,做出100纳米以下的有效沟道长度的集成电路。用以说服人们,实际证明具有我们自己知识产权的片上系统理论,在中国现有的工艺上是可以实现的。第二步,扩大联合志同道合的单位,例如中国科学院计算所和微电子中心,北京师范大学和中国科学院声学所等单位合作,先生产出满足CPU芯片所用的电路,再满足研制下一代CPU芯片的需要。第三步,同时开辟卫星通信和数字电视两个领域,支持我国通信和数字电视的大发展。第四步,是与国际上尊重我国知识产权的国家和地区合作,为人类的信息化做出我们中国人的贡献。

来自网站:http://www.chinainfo.gov.cn/data/200111/1_20011128_23152.html

专家讲坛:陈清泉院士--实施振兴支柱产业战略 实现工业现代化

专家讲坛:陈清泉院士--实施振兴支柱产业战略 实现工业现代化

支柱产业振兴是大国崛起的必由之路

《科学时报》记者在两会上采访了全国政协委员陈清泉院士,他首先列举了国外的发展情况。他说,前苏联和日本都是只用13年时间,就初步实现国家工业现代化,并跻身于世界工业强国之列。前苏联和日本之所以能够迅速实现国家崛起,究其原因,就是因为它们都实施了支柱产业振兴工程或振兴计划。

陈清泉院士介绍:前苏联仅第一、第二两个五年计划,就实施了6000多项国家重大工业建设工程(主要是支柱产业的建设),并在13年时间内(1928~1941),初步建成了独立完整的现代化工业体系,跃居世界第二大工业强国。二战后,日本为了迅速实现经济振兴,不仅先后实施了一系列支柱产业振兴计划,而且先后制定了相关的支柱产业振兴法律,并在13年时间内(1955~1968),初步实现国家工业现代化,位居世界第三大工业强国(前苏联第二)。

支柱产业振兴是国家安全的核心

陈清泉院士认为,实施振兴支柱产业战略,可考虑五个方面的安全:

1、经济安全

根据国家权威部门的研究和统计,2005年,我国信息、汽车(轿车)、机械(装备)三大支柱产业近80%的市场份额为外方所控制或占领。信息、汽车、机械等几大支柱产业都是我国国民经济的命脉产业。因此,陈清泉院士认为,这一问题已不仅仅是一个经济依附的问题,而且是一个威胁到国家经济安全的重大政治问题。

2、科技安全

由于我国几大支柱产业的主导权都为外方所掌握,我国成千上万亿元科研投入的研究成果,在几大支柱产业都很难得到应用(汽车合资企业连动一个零部件都要到外方本部去批准)。因此陈清泉院士认为,科技自主创新失去重大载体和支撑,成为无本之木,无源之水(没有需求)。科技进步难以维系,科教兴国战略难以落实。

3、人才安全

几大支柱产业的“组装化”和主权“空心化”,不仅使得我国科技自主创新失去重大支撑,而且使得我国科技人才失去用武之地。因为合资企业主要需要组装工人,很少需要科技开发人才。人才强国战略失去重大实施平台。陈清泉院士认为,我国大学生就业难,大学生就业水准低(大学生变成打工仔),大学生毕业即失业,即是这一问题(人才安全问题)的初步反映。

4、国防安全

陈清泉院士认为,由于产业安全、科技安全、人才安全都面临严重威胁,国防安全也就面临严峻挑战。因为科技、人才、产业是国防安全的根本基础。

5、政治安全

陈清泉院士强调说,没有科技的安全、经济的安全、人才的安全、国防的安全、政治安全(政治独立)也就无从谈起。

支柱产业振兴应作为国家重大战略

支柱产业振兴,事关国家振兴、民族复兴,是国家重大发展战略问题。为此,“两弹一星”元勋、国家“863”计划倡议人王大珩、杨嘉墀,以及叶培大等几十位院士早于2003年就提出振兴支柱产业的建议,并获得中央领导高度重视。

陈清泉院士建议国家尽快确立支柱产业振兴战略为国家重大战略,并制定支柱产业振兴计划,实施支柱产业振兴工程,颁布支柱产业振兴法律,建设国家先进工业体系,力争15年实现国家工业现代化。

支柱产业振兴应加强中央的核心领导

陈清泉院士认为,我国要想迅速解决支柱产业振兴问题,必须动员全党、全民族的力量,才能成功实施。中央必须像抓“两弹一星”那样,重拳出击。他建议党中央成立产业振兴专委(中央工业专委),筹备国家工业委,并由中央专委牵头,组织制定支柱产业振兴计划,组织实施支柱产业振兴工程,组织起草支柱产业振兴法律,组织建设国家先进工业体系。


来自哈尔滨工业大学网站:http://today.hit.edu.cn/articles/2007/03-07/03185128.htm

中国芯片制造

彻底调查:中国大陆芯片制造状况与前景分析

http://www.sina.com.cn 2003年12月03日 22:46 中国信息产业网-人民邮电报
来自:http://tech.sina.com.cn/it/2003-12-03/2246263538.shtml

  【编者按】这是全球芯片业整体走强的一年,度过了产业衰退的各类芯片企业也开始改变策略,芯片业进入调整期。过去30年间世界芯片业的几次大调整先后给日本、韩国、中国台湾的半导体行业带来腾飞的契机,这一次芯片业的格局改变也就格外引人注目。


  在全球芯片业刚刚走出的这个低糜的产业周期里,世界上超过百家芯片工厂被迫关闭,而东亚地区又有60家芯片工厂开动了机器,与此相对映,亚洲市场的强劲需求令它在芯片制造商心中占据着重要的地位,芯片业的重心再次向亚洲偏移。

  

  分析全文如下:在全球芯片业刚刚走出的这个低糜的产业周期里,世界上超过百家芯片工厂被迫关闭,而东亚地区又有60家芯片工厂开动了机器,与此相对映,亚洲市场的强劲需求令它在芯片制造商心中占据着重要的地位,芯片业的重心再次向亚洲偏移。

  过去30年间,这个产业数次遭遇周期性市场低糜,每一次为了摆脱困境的产业调整都给亚洲带来机遇,日本、韩国、中国的台湾地区,它们都幸运的抓住了机会促成了本地半导体产业的腾飞,现在,这个机会就摆在中国面前。

  两年来,中国芯片制造业研制了多颗“中国芯”,可大量缺芯的局面依然没有根本改变。现在,在这个巨大的市场上,海外芯片企业、中国各地政府、半导体行业领袖和民间机构都在努力,以期填补各种市场空缺。他们出于不同的战略考虑,采取了不同的发展策略,都是在推动中国芯片业快速向前,但一时间也很难把多年积下的问题全部解决--技术差距、设计能力缺欠、产能不足,以及“中国芯”的产业化难题,能否恰当的化解这些矛盾和难题关系到中国能否于世界芯片业的又一次变革中,成为产业重心。

  当全球芯片业的版图开始漂移,明日“芯”世界的格局日渐明晰,中国如何抓住机遇,已经是各方共同关注,也不能回避的话题。

  芯片业版图漂移

  这是全球芯片业整体走强的一年,度过了产业衰退的各类芯片企业也开始改变策略,芯片业进入调整期。过去30年间世界芯片业的几次大调整先后给日本、韩国、中国台湾的半导体行业带来腾飞的契机,这一次芯片业的格局改变也就格外引人注目。

  张忠谋最近看来心情不错,这位董事长刚刚带领全球最大的芯片代工企业台积电打了一场漂亮的胜仗。在经济不甚景气的今天,台积电第三财季的收益比上年同期增长超过三倍,收入也创下了历史新高,并一鼓作气,花费九千多万美元采购了三十多台新设备。

  在这个时期获得丰厚收益、扩大产能的企业不只台积电一家。世界第二大芯片代工企业联华电子九月份的收入就创下了其三十二个月以来的单月最高水平,而矽品精密公司在过去的一周内花费了将近四千万美元采购新设备。透过这些企业,不难看出全球芯片业正在发生变化。

  复苏在即

  如果对此有所怀疑,芯片产业链里对市场反应最为直接的芯片代工企业的状况就是很好的证明。除了台积电、联华电子、矽品精密外,马来西亚的代工企业Silterra自2000年开始运营就一直处在困境之中,但现在也因形势好转而开足了马力,“我们已经有了一个迅速的恢复,”Silterra常务董事Ahmad Pardas Senin说。而联华电子的工厂也已处于满负荷生产,在十八个月以前,其产能利用率还不到50%。

  投资者相信,良好的业绩、产能利用率的提高和大量采购新设备预示着芯片产业的光明前景。乐观的张忠谋甚至表示:“对于台积电来说,复苏阶段已经结束。从现在开始,公司将处于一个创造新的历史纪录的时期”。

  那些一流的芯片制造商又如何?芯片业领头羊英特尔在第三季度盈利增长了50%的业绩似乎更是一个很好的证明,大家都将它这一季的表现看作是芯片业已经出现复苏的信号。一段时间以来,芯片的产量已适度回升,单位产量达2000年最高记录的90%。同时,连续两年持续走低的芯片价格也开始逐步稳定。

  英特尔佳绩的取得并非完全来自市场的回流,更多的是依靠自身的努力,比如之前采取的削减开销的举措。事实上,由于利润率下降,包括IBM、德州仪器、AMD和摩托罗拉等公司也都在致力于削减开销,除了将制造任务外包给专业代工业者外,摩托罗拉甚至准备出售位于天津的芯片工厂,而这是它在中国最大的一笔投资。

  对于是否“复苏”,在市场上取得了不俗成绩的英特尔也保持了低调,该公司CEO贝瑞特称,“就大体而言,我对未来持乐观态度。我是指未来五至十年时间内。”除非个人电脑业已经复苏,否则他并不认为复苏已经出现。目前芯片的市场卖点还参差不齐,存在太多不确定因素,市场上仍然期待着真正的“杀手级”应用出现,以全面带动芯片产业的复苏。

  如果芯片业已经开始复苏,那的确令人热血沸腾。美国半导体工业协会曾经预测,2003年与2004年芯片产业的增长率将在百分之二十左右。但实际的情况是,用户对半导体产品的需求并不像预期中的那样快速增长,今年夏天以来对PC需求的增长实在是不尽如人意。而种种迹象表明,虽然离2003年结束还有一个多月的时间,年底还有购物高潮,芯片产业要到达两位数的增长亦相当艰难。

  值得关注的是,从市场的需求来看,前一阶段芯片出货量的增长是由于无线通讯部门、消费电

  子和个人电脑行业需求更为强劲所致,企业对高科技的支出未见起色,对整个芯片产业而言,这将是一个机会。

  变化的格局

  或者乐观,或者谨慎,相信所有的人都会认同,芯片业迟早是要复苏的,只是在时间的判断上

  各不相同,整个芯片产业已经走到了复苏的“拐点”。研究公司Advanced Forecasting认为,半导体产业将进入稳健的复苏期,虽然不会重演1999年至2000年大幅增长的景象,但增长力道也相当强劲。

  从历史的经验看,芯片业已经有过几次沉浮,而就在这种沉浮之中,整个芯片业的格局和趋势也在不断的变化之中。

  相比于产业泡沫兴起的二十世纪九十年代,现在的厂商已经成熟起来。他们在很好的满足日益增长的需求的同时,并没有进行过度的投资建设,而不是像当时的芯片厂商,各个都毫不吝惜的投资建设新的8英寸和12英寸晶圆厂。

  相反,随着2000年年末开始的经济衰退,半导体繁荣局面的消失、订单的减少促使芯片厂商削减开支预算,并制定了新的策略--采取合作方式共同分担升级和建设新工厂的开支。例如在今年7月底,两家著名的芯片制造商AMD和富士通合并了闪存业务,同时合并了各自的闪寸制造工厂。

  而另外一个主流的现象是半导体生产外包的出现。由于兴建芯片工厂费用过于昂贵,成本最高可达25亿美元,许多芯片生产厂家更愿意选择将一部分甚至全部的生产业务外包给其他的专业性生产企业,自己则潜心从事产品的设计和创新。德国芯片制造商Infineon公司亚洲业务主管Kin Wah表示,“我们从过去的产业衰退中得到教训。”这家过去“吝惜”于此的芯片制造商计划把外包业务提高两倍,达到其总产量的30%。

  正是在这样的情况下,兴起了一批芯片代工企业,因为成本上的强劲优势,亚太地区的中国台湾、新加坡、韩国、马来西亚和中国大陆的外包生产工业发展迅速。据市场研究公司Gartner 的调查显示,截至2002年底的两年中,美国共关闭了72家芯片工厂,而全球其他国家共关闭了47家芯片工厂,而同期在东亚地区新开了60家芯片厂。

  就目前的情况看,中国台湾无疑处于这种外包制造工业中的核心地位,但业内人士认为,下一个芯片领域的外包浪潮将席卷中国大陆和印度,这两个地区的市场规模是吸引那些国际芯片企业的主要原因,巨大的人口资源和刚刚起步的芯片制造业则给未来的发展留下了巨大的空间。

  芯片业的新重心

  中国芯片行业犹如一个热闹的集市,世界各地的知名企业穿梭期间,它们把这个市场看作全球芯片业未来10年的重心,在为应对全行业的巨变而卖力布局

  中国竞争者出现

  与美国等芯片传统市场销售一蹶不振不同的是,亚洲地区生机一片。“我们目前存在的问题是,我们没有足够的产能,”中芯国际总裁兼首席执行官张汝京表示。曾在德州仪器公司工作了二十年的张汝京在1999年不想就此告老还乡,来到上海开设了中芯国际半导体制造公司,现在的他正在试图购买摩托罗拉在天津的芯片工厂来解决生产能力不足的难题。

  亚洲特别是中国芯片代工企业产能紧张的状况主要是由于这一地区对于芯片的需求不断增加,这会令芯片制造商更多获利,而这一市场所发散的能量也可能令全球芯片制造业的重心发生地理位置上的转移。贝瑞特表示,在今后10年,芯片业还将有一场“巨变”,而亚洲将是这场巨变的中心。英特尔自身就受益于亚洲市场,上月公布的第三季度收入比华尔街预期的数字高出两倍是亚洲的需求好转和笔记本电脑及服务器用高端处理器的销售强劲的反映。去年一年,英特尔在亚洲的销售额占总销售额的45%,而两年前这一比例是35%。“过去30年来,我一直在考虑这件事。以前是美国竞争者、日本竞争者、中国台湾竞争者和欧洲竞争者,而现在是中国竞争者。”

  芯片产业重心的转移在过去的几十年里已发生过两次,二十世纪七十年代末,从美国转移到了日本,而二十世纪八十年代末,韩国与中国台湾成为芯片产业的主力。每一次芯片产业重心转移到新的国家和地区,都引发了整个产业的剧烈震荡,这种力量也给那些地区带来了巨大的经济动力。

  这种转移为日本造就了日立、东芝、三菱电气、富士通和NEC等世界顶级的芯片制造商,1988年,日本的芯片产值占全球的比重曾高达67%,高峰时期雇用员工多达19万名,附加价值达2.8万亿日元。而仅仅通过十余年的不懈努力,韩国成为了继美国、日本之后的世界第三个半导体产业中心,自上个世纪九十年代中期以来,半导体产值一度占据韩国出口产品的第一位。

  现在,整个行业都在关注中国这个未来的热点地区,近几年中,中国强大的内需是亚洲跃升为芯片销售龙头的重要原因之一,这也促使了国际芯片业巨头将芯片制造业向中国内地转移。中国目前已成立了十家重点半导体制造企业,封装工厂也在十家以上,更建成了约一百所芯片设计机构。当然,这些工厂的数量和规模还会进一步扩大,众人所关注的是,中国将如何迎上机会,成为名副其实的半导体产业中心。

  2001年、2002年世界前30大芯片商排名列表:



  产业链全线切入

  前几年,在世界芯片业陷入低潮的同时,中国的造芯运动开始演绎出一个又一个的高潮,诸如

  国外巨头的进入、技术的转移、中国芯的诞生,中国芯片业的新闻层出不穷,叫人目不暇接。中国芯片业的热闹已经不再是一种表面的繁荣,而是已经进入大规模、实际操作的层面。总部位于美国加尼福利亚的应用材料公司是全球最大的芯片设备制造商,该公司的总裁詹姆士·摩根的话是很具说服力的注脚,“芯片行业中有许多公司在中国拥有大量的股份,应用材料公司只是其中之一。”除了应用材料之外,与摩根总裁持相同意见的还有日本的NEC公司、台湾地区的国际半导体制造公司。“中国的芯片制造能力已经得到了充分的积累,现在,是中国芯片产业起飞的最好时机,”应用材料总裁如是说。

  在这片纷繁喧嚣的赶集场上,除了国内投资风起云涌以外,国外大量知名厂商也已经加入其中,涉及从原材料-设计-代工-封装-测试等芯片产业的所有环节,海外的投资和技术在向中国转移的趋势看来已经相当明显。

  芯片代工是目前国内投资芯片业的热点,也被认为是今后中国有望在短期内最先赶上国外先进水平的一个环节,被国外投资者寄予很高的期望,这段时间里,国外的风险投资、芯片巨头和中国台湾的代工企业的大量热钱涌入这个行业。除了已经完成前期建设的华虹NEC、中芯国际、天津摩托罗拉、宏力半导体、上海先进、无锡华晶等企业,更有蜂拥而至的后来者,其中就包括台积电、联电等。

  英特尔以及Texas Instruments等公司也纷纷表示将在近期增强自己在中国地区的实力。去年8月,英特尔公司在自己的一家中国公司内调试了为奔腾四处理器生产配套芯片的组装设备;Texas Instruments也不甘落后,该公司的中国总部最近扩招了100名新员工,投资建设了两个新的合资企业,同时,他们还在好几所中国大学投资开展培训计划,现在,全中国共有2万多名中国学生已经或正在接受该公司资助的专业芯片设计培训。

  IC设计是芯片业中最重要的一个环节,显然海外IC设计企业反应并不慢,纷纷参与中国大陆的IC设计业,尤其以台湾地区的IC公司数量最多。他们或者是将设计中心向中国大陆迁移,或者成立独立的公司,或者投资和指导本地的IC 公司,从两个渠道切入中国大陆市场。某些知名公司采取了一手拉住本地的设计公司而另一只手拉住本地的芯片代工厂的方式切入大陆IC市场,他们不但将设计移到大陆,而且也积极地将代工、测试封装、销售等在国际上成功的产业链合作关系拷贝到中国大陆,像台湾地区的超捷、芯成等半导体公司就属于这一类企业。

  半导体测试设备供应商科利登系统公司也不甘寂寞,日前在上海举办的SEMICON China 2003展会上全方位推出了低成本的半导体测试系统和可测性设计方案,其中包括系统级芯片(SoC)、非易失性存储器和混合信号测试系统。长期以来,科利登系统公司通过其代理蔚华科技(Spirox Corporation)在中国大陆和台湾地区从事测试系统的销售和技术支持服务,2001年以来,随着中国半导体工业的迅速崛起,科利登系统公司加强了在华的业务,其在大陆的第一个代表处也将在近期正式在上海成立。

  迁移的背后

  中国集成电路需求的高速增长显然是此次大转移的关键原因,在全球半导体需求增长基本处于停滞状态期间,今年中国IC产业止跌回暖,出现复苏迹象,上半年芯片产量为37亿片,同比增长44%,销售额为62.2亿元人民币,增加45.5%。同时中国集成电路销售在全球市场大下滑的背景下依然逆势增长29.2%,占全球总额的13%。随着世界经济和中国信息化的推进,预计在今后三年内中国集成电路市场将保持30%的增速,到2005年芯片产量将达到500亿片,产值达3000亿人民币的规模。面对如此巨大的市场和高速的增长,任何一家芯片厂商都不会不动心。

  而据信息产业部统计,由于前期芯片产业发展的滞后,我国的芯片供应自给水平仅保持在20%

  的水平,今后几年芯片业将是我国重点的发展方向。为此2000年6月国务院颁布了《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》(即业界所说的18号文件),对于芯片业而言该文件的关键是17%的增值税问题,国内厂商在国内市场销售产品能获得大部分的退税,有的企业甚至可以退回用于制造产品的进口材料的增值税,而从国外进口的产品则无法享受这样的优惠,最终双方的产品价格将有所区别。

  分析人士表示,其实国家出台这样的政策目的是很明确的,就是要扶植国内的产业发展。分析师称,先期进入的中芯国际已经从政策中受益,中国政府向该公司收取低价地租或免收地租,而在芯片代工已经相当成熟中国台湾地区,代工企业就没有这么好的优惠措施。

  由于中国政府对进口芯片征收的增值税高达17%,而国内生产的芯片只需缴3%的增值税,中芯国际总裁张汝京认为,目前中芯国际的生产成本大约要比竞争对手少5%-10%左右。税收优惠政策还可以帮助产品降低价格,甚至可以下降10%左右,这对于目前毛利并不高的集成电路企业来说显得十分重要。而且,从长期来看,中国芯片专业制造公司可能会抢先争取到国内电子产品的生产商作为自己的客户。巨大的内地市场和稳定的经济增长会使大陆芯片制造商在与来自台湾地区的同行的激烈角逐中占取上风,因此台积电总裁张重谋表示,从战略意义上来说,芯片代工企业进入大陆相当重要。

  不仅代工企业如此,IC设计企业也找到了进入中国大陆的理由。一些中国台湾的设计公司决定先将设计中心移到中国大陆,但生产并不急于迁入大陆,他们认为设计必须最贴近市场,比如扬智科技,他们积极在大陆建立设计中心,大规模培养人才,大陆与台湾地区的开发人员已成为一个整体团队在共同开发新产品。该公司中国区总经理修俊良表示:“我们一直在培养这样一个团队,希望他们有做大项目设计的能力。对在这里招募来的学生,公司拿最基本的IP给他们,把开发流程给他们,带他们到海外在实际的环境里面去锻炼。”

  中国台湾的超捷半导体(SST)在中国的子公司上海冠捷半导体不久前和上海华虹集成电路设计公司达成了一项协议,据此协议,SST成为上海华虹集成电路嵌入式闪存IP的供应商。华虹集成电路是中国大陆主要的IC卡设计开发商,其中相当一部份产品,由于涉及有关的“信息安全保护政策”是境外集成电路设计公司无法直接介入的,通过这种模式,SST可以切入中国大陆的半导体集成电路设计市场。

  未来芯工厂的“盛世危言”

  未来的中国市场总有一天要面对芯片产业的周期性问题,但当前芯片这个产业热点和投向它资本热钱显然顾虑不到那么远,因为芯片产业链上的众多问题已经令人感到担心

  中国芯上演“生死时速”

  从中国台湾工研院IEK-ITIS日前发布的一项调查报告可以大致了解目前我国芯片业的发展状况,该报告指出,2002年中国大陆IC市场规模达1120亿人民币,较2001年增长29%。该报告同时指出,2002年中国大陆包括IC设计、制造、封装、测试业在内的产值达到了250亿人民币,较2001年的164亿人民币增长52%。整体来看,2003年中国大陆IC设计、制造、封装、测试产值可达359亿人民币,较2002年增长44%。

  在设计业部份,2002年中国大陆IC设计业产值约30亿人民币,其中大型设计公司营收主要来自于IC卡、SIM卡,以及中低端消费类芯片。不过高端产品也陆续在2002年问世,包括方舟、神州龙芯、复旦微电子都陆续推出CPU,并已进入商品化量产的试行阶段,估计2003年芯片设计产值可达45亿人币,增长率为50%。

  目前大陆芯片制造业主要是芯片代工,有少量的IDM(即综合加工厂),如华虹NEC。2002年大陆IC制造业产值为60亿人民币,已投产的8英寸晶圆厂包括天津摩托罗拉的MOS-17、华虹NEC、中芯国际的Fab1和Fab2,主要工艺能力为0.25微米, 其中令人称道的是中芯国际在技术上实行“以市场换技术”的策略,迅速成为国内第一家0.18微米芯片制造商;随后,成功开发完善了0.15微米芯片制造技术;之后又获得美国德州仪器授权使用0.13微米制造工艺,两年时间缩短了10年的技术差距,堪称奇迹。

  中国大陆的芯片封装、测试领域则多是外商天下,全球前二十大半导体公司多半已到中国大陆布建封装、测试基地,相比之下,中国大陆本土厂商的技术水准仍与国外业者有一段差距。

  其中值得注意的是IC设计业,从龙芯到众志,从方舟到星光,从国芯到汉芯,2002年我国芯片设计业可谓是“芯”花怒放。但高兴之余,众多“中国芯”探讨的一个共同问题是产业化生存。业内人士普遍认为,如果说去年是“中国芯”整体突破的一年,2003年则是“中国芯”产业化的关键一年。在 IC China 2003 的研讨会上,鼎芯半导体的CEO陈凯有感而发:“新闻发布是公关,卖1000万颗芯片才是产业。”为了解释他的观点,他做了一个形象比喻:“跑完了马拉松头100米的人不等于他能够坚持跑完全程,也没有哪个专家能够断言跑了100米的人就能跑完马拉松。毕竟,1片样片和1千万片量产芯片,两者对设计的要求不仅是量的区别,更是质的区别”。更有某国内设计公司总裁一语道破国内IC设计业的窘迫:“国内某著名公司一年设计120多种芯片,进入市场的只有12种,原因是设计周期较长,跟不上整机的需求。”

  不可否认,产业化是IC设计企业的终极目标。不能产业化的“中国芯”,既填不饱代工企业的

  肚子,也无法帮助国内整机企业实现核心技术突破。在 IC China 2003大会上种种迹象表明,国内设计企业已经走出“造势”的初级阶段,开始认真地思考并实行种种产业化策略。

  在产品定位上,国内设计企业或者独辟蹊径进军少有人关注的领域,比如鼎芯做无绳电话的射频电路,或者瞄准某个相对成熟并有广阔空间的应用市场,比如汉芯的DSP。

  在市场策略上,SOC(system-on-chip)成为设计企业努力的新方向。现在苏州国芯围绕CPU,为SOC设计平台开发了许多外围模块。而方舟科技清醒地认识到,单靠CPU无法打天下,今年他们将针对3G手机等具体应用领域推出SOC解决方案。

  在商业战略上,联盟一直是许多设计企业认同的道路。“特别是在目前设计企业相对弱小的情况下,无论是制造层面的联盟,还是应用层面的联盟,都是十分必要的。更重要的是不要让这些联盟流于纸上谈兵,这有赖于合作各方找到共赢的利益点”,一位设计企业老总表示。

  “印钞机”也是“无底洞”

  前一段时间媒体一直在为中国成为“世界工厂”而讨论,芯片业的中国潮也恰似如此,即使是在大趋势下面,也有宽窄不等的暗流,如何成为工厂,建怎样的工厂,在哪里建工厂,各种矛盾交织,事物的发展仍然无法脱离行业内在的规律。

  芯片战遭到的主要质疑是重复建设问题和投资过热问题。芯片业是高成本、资本密集、人才密集的行业,单纯一个芯片工厂的投入就可能高达30亿美元。这对坏帐比例本已很高的金融体系来说是一种考验,对企业的融资能力更是一种挑战。除了资金上的问题,上至政策,如芯片产业如何布局、政策细则如何实施,下至专利保护、人才缺失都将使芯片业不但是硅元素最密集的技术领地,也成为各种矛盾聚集的焦点。

  对此,乐观的张忠谋也表示出忧虑。半导体行业的行业周期为5到6年,不可避免的会出现下滑期。而下一个下滑期可能在2005年末和2007年之间出现。建造太多的新工厂通常会造成行业下滑,因为生产过剩会导致价格下跌。

  然而如果从中国整个市场需要来说,芯片生产线却又远远不够,这种“短缺”和“过剩”如何

  平衡,既需要商人精明的头脑、市场的调节,也需要长远的布局谋划和对芯片业的深层理解。



  中国大陆的芯片业和台湾地区有着非常密切的关系,中国大陆几乎所有领先的芯片公司的负责人都来自台湾地区。大批中国台湾芯片公司因中国大陆的制造成本较低而迁往中国内地,这推动了大陆芯片业发展。市场研究公司Gartner Dataquest称,未来5年中,中国大陆的芯片市场将以15.9%的年增幅成长,而台湾地区的增长率为5.3%,全球为9.6%。然而这个涉及国家信息安全举足轻重的行业,是否会完全依据行业和技术的发展趋势仍是个问题。

  对芯片制造企业来说,“产能”是一个核心指标,然而一条芯片生产线投资一般在10亿美元左右,如果工厂的产量达不到或者开工不足的话,就意味着亏损。国家重点扶持的华虹NEC在2001年出现的高达8亿元的亏损,已经给国人上了生动的一课。

  业内人士对此有一个生动的比喻,涉足芯片制造就是踏上了“不归路”:一代产品一代工艺,一代工艺一代设备。摩尔定律在推动着芯片技术不断更新的同时,也逼着不断追加投资,芯片产业既是“印钞机”也是“无底洞”,可以一夜发财,更可能一夜破产。此外,国际市场变幻莫测的芯片价格波动,也给“产能”能产生的效益打上了一个问号。

  没有制造,芯片业当然无从谈起,然而没有设计公司,制造工厂则无单可下。目前国内的设计公司规模太小,没有能力向下游厂商下单,芯片制造工厂80%的活是为国外的设计公司加工成品。我国生产的90%的芯片是消费类,与国外形成鲜明对比--国外通信类占75%,0.25微米以下的占75%。中国的企业善于仿制,比如长三角地区芯片企业很多,但产品很多是用于玩具和遥控器。

  IC设计公司的薄弱,反映了高级设计人才的缺乏和IP核的缺乏。IP核是具有知识产权的集成电路芯核的简称,其作用是把一组拥有知识产权的电路设计集合在一起,构成芯片的基本单位。国际上的IP核联盟拥有170家成员,但迄今都没有中国大陆企业的身影。别人的设计是基于系统级芯片的,而中国不少企业停留在芯片仿制、系统组装阶段,核心竞争力自然谈不上了。数据显示,目前制造工艺每年增长58%,设计能力每年只提高21%。这样下去落差会越来越大。

  此外产业环境的配套也容易被忽略。国外芯片设计企业到国内来下制造订单,发现成本居然比国外贵,结果发现问题出在外汇管理体制上:由于中国内地目前尚不准用外汇结算,于是芯片代工企业只好绕一个圈子--先出口再进口,导致了成本上升。国家关于发展集成电路与软件产业的18号文件,由于缺少配套政策,也让置身其间的企业有望梅止渴的感觉。

  各地“芯”缘

  由于芯片产业庞大的规模以及预期良好的收益,中国各地都在掀起“造芯”热潮,各省无不希望染指芯片而后快,一时间各地不遗余力大盖厂房,兴建芯片工业园区以招商引资。但后来却发现芯片制造并不是手到擒来的“香饽饽”,投资巨大却无法获得相应的产出,造成巨大的浪费。

  到目前为止,科技部只批准了上海、西安、无锡、北京、成都、杭州、深圳共7个国家级IC设计产业化基地,其中长三角地区有3个,珠三角1个,环渤海湾地区1个,西部2个。对此业内人士评价,无论从人力、资本、还是上下游产业链等各个方面来讲国内长三角、北京、深圳都是发展芯片业的理想之地,而西部的成都和西安相对来说实力较弱。

  从人才上讲,长三角、北京和深圳毫无疑问是实力都较强,两地均有大量地高校和科研机构,北京更可谓是名校云集,发展IC设计业条件得天独厚。目前,三地各有百家以上的IC设计公司,其中尤以长三角居多,长三角中上海就有上百家,而江苏也聚集着设计公司60家左右。

  有业内人士评价,虽然国内高校众多,但由于芯片业发展较晚,国内芯片人才少而且经验不足,海外人才就显得相当重要,主要包括海外留学归来人士、台湾人以及海外专家。而这其中尤以台湾人为主,譬如中芯国际内部台湾人占了大约80%,据中芯国际内部人士向记者解释,无论从文化还是生活习惯来讲,上海和江浙等地对于台湾人都具有无可比拟的吸引力,这也是为什么台湾地区的代工企业纷纷到上海及周边地区设厂的重要原因。在IC设计方面,正如前文所提到的,台湾地区也已经有大批公司进入长三角一带。

  在地方扶植方面,上海、北京和深圳等地都建立了自己的IC创业基地,基地的主要使命是孵化IC设计企业,地方政府常常会给创业者一笔启动资金,比如,上海市规定:小项目给20-30万,大项目给50-100万;此外,基于EDA设计软件和相关的设计工具的技术平台,其成本动辄数百万上千万人民币,中小企业根本无力购置,基地也要买来供所有入园企业使用;创业者也少不了风险投资商的支持,上海的新黄浦集团出资1亿元承担了这个角色。据说,上海还为创业企业提供一定时间的免房租优惠。

  北京基地破费可能要大一些,北京市半导体协会副理事长董先生告诉记者,北京市原先就有一个集成电路设计产业园,获批为国家级基地后,北京基地花了7700多万元购置各种设备和软件。此外,北京市每年还有1个亿的基金,用来支持基地企业。  

   深圳市在这方面稍显“吝啬”,但已确定在3年内每年拨出0.5亿元支持基地建设,当地政府打算租用深港产学研基地和国徽电子公司的大约1万平米办公场地,进入基地的企业在租金上会有优惠,但不会免租;至于技术平台,有可能会在原清华大学深圳研究院的EDA实验室和北京大学深圳国家重点实验室基础上扩建,不会免费提供,有可能采取理事会制结合会员制的收费模式;深圳市计划建立一个设计专业投资基金,由数家风险投资公司联合注资,承担融资平台的功能。

  综合起来看,上海和北京在人才方面可能稍占优势,在上下游产业链方面,三地都是我国信息产业制造基地,但相比之下,深圳在市场方面有一定优势,据统计,全国IC的80%从深圳进口,其中的75%在深圳消耗。“而在机制方面,上海和深圳都拥有较好优势,相比之下,北京的IC设计产业国家扶植的迹象相当明显,比如北京的IC设计公司资金相当多的一块来自于政府和国有企业,不像上海和深圳,大部分资金都来自于民间和风险资金,在市场开拓上,北京IC设计企业依赖政府的迹象也相当明显,很多企业仅仅是依靠政府某一个项目而存在的”,一位北京IC设计企业内部人士评价。

  市场规律复位

  无论是芯片业面临的何种问题,解决的路径无非是两种。一方面,要确定政府扮演什么角色,另一方面,是看市场规律能够扮演多大角色。在产业发展的初期,政府的引导和管理是必不可少的,然而各地政府追求的仍然是为地方GDP和税收做出贡献。  

   现在各地仍强调各自的优势:北京、西安、上海、成都等强调有众多科研院校,有研发和人才优势。上海、无锡等地强调他们已有的产业基础和产业链优势;深圳强调自己的市场机制,以及珠三角的芯片用户市场等等。然而一个地区能否建成半导体基地,条件却是综合的,包括人才、资金、距离供货商的远近等等。单纯就环境而言,芯片制造厂要消耗大量的自然资源,比如说水、能源等等。为了吸引制造商,北京出台了“S+1”政策(S代表上海,上海给企业多少贷款补贴利息,北京就再多贴1个百分点),而深圳则推出“B+1”政策,“B”自然代表北京了。

  芯片业虽然有带动整个IT产业的能量,投资回报周期却很长,如何最合理的配置资源,如何计算投资收益率,可能会是各地几届政府任期里的事。不但各地的重复投资建设问题需要解决,同一个地区内也要有不同的产业侧重点。不管是市场行为,还是非市场行为,市场规律总是实实在在的在起着作用。芯片业能否按照计划和路径实现增长无法一概而论,只有那些以实际需要为出发点,尊重市场规律的地方才能够显露出曙光。

  无论怎样,芯片业已经朝阳在望。问题重重,代表压力重重;压力重重,象征希望重重。(原标题为《明日“芯”世界》作者:陈钢 刘艳 张路)

Tiny Technologies: Why Small Is BIG at MIT

Tiny Technologies: Why Small Is BIG at MIT
by Dean Thomas L. Magnanti, Vol. 1, No. 4, July 2004

You may have heard that the size of a nanometer is a minute fraction of the diameter of a human hair (approximately one fifty-thousandth the thickness of a hair). Another way to describe the almost incomprehensibly tiny scale of nanotechnology is to imagine the length your fingernails grow in one second. That's a nanometer.

Small is very BIG these days. Tiny Technologies -- what we in the MIT School of Engineering call the wide range of technologies measuring from the nano- to the micro-scale -- have captured the world's imagination with unprecedented promise to significantly improve our future well-being. The National Science Foundation has predicted the national market for nanotech products will reach $1 trillion in a dozen years.

Just think of a future . . .
in which artificial muscles aid those with debilitating conditions,
where nano-robots manipulate molecules on the surfaces of materials to give them different properties,
where light beams bend at 90-degree angles to facilitate a broad range of communications,
where self-assembling polymers revolutionize the manufacturing process,
where microturbines or microreactors in shoes generate additional energy to lighten strenuous work,
where the pervasiveness of computation using ultra-small devices changes daily life in unimagined ways.

These examples provide only a glimpse into the range of possibilities of the ultra-small envisioned by some of our brightest minds. Taking a look at the extraordinary research that our faculty, researchers, and students are conducting, it appears that the future, a tiny future, is only a small step away.

Our major initiative in Tiny Technologies is now one of the broadest and most comprehensive areas of study underway in the School of Engineering. Through advanced interdisciplinary research, we seek to create new knowledge and novel technologies on the nano- and micro-scale.
Why We Can Take Big Steps in Tiny Technologies – Reason #1
Depth and Breadth

The scope of our coverage is almost unparalleled. Our Tiny Technologies initiative involves the expertise of between nearly 100 faculty and researchers from across the School of Engineering – Aeronautics and Astronautics, Biological Engineering, Chemical Engineering, Civil and Environmental Engineering, Electrical Engineering and Computer Science, Materials Science and Engineering, and Mechanical Engineering – and draws, as well, upon fundamental discoveries being made in all the constituent areas – physics, chemistry, and biology – by MIT's School of Science. Several major laboratories, programs and centers across the Institute are involved. Listed in order of longest involvement with research in Tiny Technologies to the most recent entry in this area, these include: the Center for Materials Science and Engineering, the Research Laboratory of Electronics, the Microsystems Technology Laboratories, the Institute for Soldier Nanotechnologies, the Microphotonics Center, and the Laboratory for Electromagnetic and Electronic Systems.

We are drawing upon the Institute's unique mix of interdisciplinary resources and core strengths enabled by our scale. Our efforts seek not only to bring together a broad range of our internal expertise, but also to foster collaboration with our colleagues in industry and the academy beyond MIT.
Why We Can Take Big Steps – Reason #2:
Established Foundation of Past Efforts

At MIT, we have been at the forefront of micro- and nano-technology for more than 20 years, literally helping to define these fields. Thus, our initiative builds on a remarkable foundation.
Why We Can Take Big Steps – Reason #3:
Core Areas of Interest to Talented Faculty

Our faculty envision enormous opportunities and challenges related to this multi-faceted research endeavor, including those in several targeted focus technological areas -- computation and communication, photonics, electronics, and spintronics, micro- and nano-mechanical systems, and nano-scale materials, energy, and micro-scale biology. That's quite an impressive array of applications.
What Else Is in Store?

Our talented faculty, students, and research staff are innovating in exciting, new ways. (By way of illustration, view our "Nanotechnology" video segment) Their cutting-edge investigations include:

the creation of a prototype for a "pharmacy on a chip," an implantable, computer chip-sized device that can harbor 1,000 or more separate drug doses,
turbines the size of a shirt button,
waterproofing and molecular switches that will enhance the multi-functional capabilities of soldiers' body suits, and eventually everyday clothing as well,
nanoscale energy transport,
nanomanufacturing,
piezoelectric MEMS for tunable optical devices,
MEMS radio frequency switches,
piezoelectric micro power generation and energy harvesting,
long-range ordered nano structures,
carbon nanotube assembly, and
nanopelleting.

In the years ahead, we are likely to benefit from tiny blood-borne drug-delivery systems, including devices that target individual diseased cells; ultra-small systems in agriculture that would sharply boost productivity by, for example, fixing growth-enhancing nitrogen directly from the air and super-efficient transport systems that could make space travel as accessible as airline travel is today.

In our Microsystems Technology Laboratories (MTL), an upgraded and expanded facility that includes equipment for rapid prototyping and micro-/nano- fabrication of novel materials and structures will support new and exciting research directions in biology and nanotechnology that will evolve from teaming with the Computational Systems Biology Initiative (CSBi), the Institute for Soldier Nanotechnologies (ISN), and the Nanomanufacturing Initiative in the Mechanical Engineering department.

The MTL also seeks to establish a larger centralized multi-disciplinary Tiny Technologies fabrication facility in the coming years. This facility will ensure that MIT remains at the forefront of Tiny Technologies research. Building on this vision, MTL plans to work with leading companies to create what will be the most complete research infrastructure for Tiny Technologies of any university in the world. Because of such efforts at MIT, we expect to conduct research on a multitude of exciting applications in Tiny Technologies. Indeed, this infrastructure will enable multidisciplinary research and thus broader and deeper impact than a single signature application emerging from narrowly defined efforts.
Seeing the Big Picture in Tiny Technologies

As you can see, our size, breadth of resources, long-established track record, and a strong tradition of interdisciplinary and cross-cutting collaborative efforts allows the School of Engineering to tackle issues with both a depth and a range of approaches that set us apart. Enabling these innovations will require new science, new technologies, and new processes. For example, imagine manipulating, fabricating, or even just seeing material at a nanoscale. That's quite a challenge. But addressing challenges is what the School of Engineering is all about.

My Webs

http://www.csia-iccad.net.cn 中国集成电路设计网
http://web.mit.edu/engineering/initiatives/index.html
key words:集成电路设计基础 in google search
http://www.fpgastation.cn/

I drive myself crazy!

I really wonder if spending years to turn to another field of study is worthy, and if this critical decision can leads me to a brillant world!
Maybe I am a risk taker, however that must be painful even more than that I have suffered.
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