- 收藏
- 加入书签
刍议中国集成电路设计产业的发展趋势
摘要:基于信息化时代的来临,科学技术持续进步发展,促使集成电路设计成为目前高新产业创新和优化的重点。虽然我国集成电路产业的起步时间较晚,但发展速度相对较快,在计算机、通信、网络等领域具有重要应用,其不断向新的应用市场拓展,发挥提高国民经济水平、加强国防安全建设等作用。结合当前中国集成电路设计产业的发展现状,提出一些建议,以此促进其高质量发展目标的实现,并展望未来趋势,旨在推动中国集成电路设计产业的健康、平稳运行。
关键词:集成电路设计;产业现状;建议;发展趋势
前言
集成电路设计是目前微电子技术创新研发的重要基础,也是科技产业领域中的引导,因此集成电路设计产业发展水平,在一定程度上标志着综合国力的强弱。在新时代下积极推动集成电路设计产业的优化升级,有助于提升整体经济水平,促进社会进步。结合我国实际情况,集成电路设计产业与发达国家相比仍有一定差距,为此应当基于现状采取科学合理的发展建议,明确未来趋势和方向,进而实现中国集成电路设计产业的繁荣发展。
1 集成电路设计产业发展的作用
1.1 提高国民经济发展水平
集成电路设计产业发展能够较为显著的提升国民经济水平,该产业与计算机技术具有密切的联系,在信息化技术普及的形势下,计算机运行性能的高低主要依赖芯片的集成度,通过发展集成电路设计产业可加强芯片研发和制造,从而保证计算机软硬件资源得到高效发挥,加快产业结构转型升级,创造更多的国民经济价值。同时在通信领域,集成电路设计能够支持智能手机各种支付软件的使用,便捷人们生活,激发消费活力,并能够加强人际沟通和往来,以此推动社会快速发展。另外,集成电路设计能够促进传统产业的更新换代,如现阶段的数字电视和计算机产品为例,其均应用较为先进的集成电路设计技术,对提高经济发展潜力具有重要作用[1]。
1.2 加强国防安全建设
集成电路技术作为一项高科技新兴手段,在国防建设中具有重要应用价值。而计算机作为集成电路的核心,也是国家和国民信息的关键载体。在当前阶段微电子技术已经在计算机、通讯设备、导航设备、电子对抗设备等国防建设中得到应用,由此促使集成电路设计技术水平能够衡量一个国家的军事能力和综合国力。基于集成电路设计的微电子产业可提升单兵作战能力,优化超重超大武器装备,提升武器打击精准度。同时在集成电路设计产业的支持下,有利于维护国家和国民信息安全。
2 中国集成电路设计产业发展现状
2.1集成电力设计产业规模
我国集成电路设计主要是指对集成电路、超大规模集成电路进行设计的流程,在近年来国家政策以及市场需求的推动下,集成电路设计产业呈现高速发展态势,企业数量大幅增进,并进入到新一轮快速发展阶段。根据中国半导体行业协会统计,2017-2021年,中国集成电路设计行业销售规模从1946亿元,以增加至4596.9亿元,年均复合增长率达24%。在企业数量方面,截止2021年,集成电路设计企业已超过2800余家。基于区域发展角度,长江三角洲地区的集成电路设计产业发展速度较快,其在2021年销售额达2383.3亿元,占全行业的51.8%。在应用领域,主要是针对消费电子、高端制造、网络通讯、家用电器、物联网等,2021年我国集成电力产量达2975.42亿块,极大推动了社会经济的发展和新兴产业崛起[2]。
2.2中国集成电路设计产业发展特点
近几年来我国集成电路设计产业发展速度较快,增速超过全球设计业的11.8%,并且销售规模已经超过封测业的销售额。从整体层面分析集成电路设计产业的发展特点,其主要包括以下几个方面。
(1)中西部集成电路设计产业增速相对较快,根据半导体协会的相关统计资料显示,2021年中西部地区的集成电路设计产业规模已达到148.38亿元,增长率超过48%,高于全国集成电路设计产业。
(2)新兴骨干城市突起。以长江三角洲地区的合肥、杭州、珠江三角区的珠海、香港、京津环渤海地区的济南、中西部地区的长沙等为代表,体现集成电路设计产业布局中新兴骨干城市迅速扩大。
(3)产品开发领域分布出现变化。2021年我国集成电路设计产品领域分布从通信芯片,逐渐向计算机、智能卡、多媒体以及消费电子芯片转变,并逐渐超过传统通信芯片设计数量[3]。
3 中国集成电路设计产业面临的机遇和挑战
3.1 机遇
现阶段我国正处于新一轮的产业变革时期,促使集成电路设计产业面临较大的发展机遇。如全球集成电路产业在技术革新过程中,逐渐朝向集成电力技术多功能融合的趋势亲近,注重探索新型器件结构,并借助物联网、云计算、大数据等技术,推动CPU计算架构创新。而我国在计算机、移动通信等领域,对集成电路设计产品拥有相对庞大的市场需求,为集成电路设计产业赶超国际水平提供良好机遇。比如在技术和资金门槛不断提升的背景下,集成电路跨国企业纷纷进行大规模的兼并和重组,我国企业可在全球范围内获取先进技术、优秀人才、市场渠道等。特别是我国集成电路市场在全球内的引领作用逐渐凸显,并在全球市场萎靡的形势下保持稳健增长态势,基于移动互联网的爆发式增长态势,能够推动集成电路市场到达新高峰。同时也能够体现我国集成电路市场具有较强的风险抵抗能力以及旺盛的需求。为支持集成电路行业向前发展,国家及政府大力出台相关政策,并在市场需求的带动下,其市场规模持续扩大,促使国内龙头企业的竞争实力大幅增强,推进新技术研发,通过成果转化改变了集成电路设计的落后局面,完善整体集成电路设计、制造、加工产业链,为未来发展创造有力条件。
3.2 挑战
虽然我国集成电路设计产业的发展速度较快,但在今后发展时期将出现更大的挑战。结合当前阶段集成电路设计产业现状,市场需求变化存在不协调的情况,导致集成电路设计产业很难在短时间内进入到整机领域的高端市场中。而且国内移动智能终端产品形态日益趋向多样化,在此形势下,要求集成电路设计产业应当创新产品功能、优化技术参数,但在智能终端应用高端芯片方面,竞争力还相对薄弱。另外一方面,我国集成电路市场占据全球总市场的一半,但国内企业在市场中的权威性仍有待提升,比如需求量较大的CPU、储存器等市场中,国外企业垄断局面较为普遍,严重阻碍了芯片国有化目标的实现[4]。除此,国内集成电路设计产业内,企业并购现象逐渐加剧,促使竞争压力加大,不利于产业的向前发展。
4 中国集成电路设计产业的发展建议
4.1 持续加大政策支持
集成电路逐渐成为国家信息安全和电子信息行业的重要基础,对于集成电路设计产业的发展日益受到关注,为进一步推动其创新,应当加大政策支持力度,促进行业健康发展。目前国家已经将集成电路设计产业作为一项战略性高新技术,颁布诸多扶持政策,助力产业兴旺发展。但随着时代的进步以及市场经济形势的变化,仍需持续加大支持力度,完善和补充相关政策,保障集成电路设计产业发展与时俱进。因此政府应当结合当前产业现状出台一系列鼓励性规划、指导意见等,增加社会资源的投入,以此为集成电路设计产业提供财政、税收、技术和人才等支持,进而促进集成电路产业发展与技术升级。同时在“十四五”战略规划中,在瞄准传感器、量子信息、网络通信、集成电路、大数据、人工智能以及区块链等新兴领域中,均提出集成电路设计要求,为此应当发挥社会主义制度优势,通过制定实施产业扶持政策,扩大市场规模,提升集成电路设计技术研发能力,加快产业发展进程[5]。
4.2 完善产业链
集成电路设计产业在发展过程中,与集成电路制造、封装以及测试业等存在密切联系,其能够为集成电路设计成果的产品转化提供重要保障。因此在现阶段集成电路行业市场呈现规模化的形势下,应当注重优化和完善产业链条,进而为集成电路设计产业提供产能保障和技术支持。同时应在设计制造环节进一步加强产业联动,与产业链条上下游企业进行深度合作,整合技术资源,形成标准化的设计制造工艺流程,进而降低成本,提升集成电路设计产品性能。比如在云计算和大数据技术的推动下,针对能源管理、城市安全、远端医疗、智慧家庭等对集成电路的需求,推动高端技术研发,打破CPU、储存器等产品被国外企业垄断的局面,加快芯片国有化目标的实现。
4.3 加大人才培养力度
由于近年来我国微电子技术产业规模以及层次大幅提升,对于集成电路设计人才的需求逐渐增加,并要求其具备较高的综合素质和创新能力。因此在当前背景下,为促进集成电路设计产业的高效发展,必须要强化人才培育,如在高校内设置集成电路设计专业,完善相关课程体系和实训课程,结合现实发展情况编制教材内容,并建立实践基地,提高人才培养能力。同时在企业中应强化教育培训,提升集成电路设计人员的技能水平,拓展创新思维,注重培育优秀的青年人才,运用先进理念研发高端技术,发挥人才和知识优势,加快成果转化,进而为产业发展提供良好的人才驱动[6]。
5 中国集成电路设计产业的发展趋势
5.1 注重减小器件特征尺寸
随着终端产品日益趋向轻薄化、应用场景的复杂化,针对集成电路产品的设计,不仅仅要求功能稳定,同时还需要实现更小的体积和更少的外围器件。由此未来阶段我国集成电路设计产业的发展,将朝向减小器件特征尺寸的方向。即是依托信息技术与材料工程技术的创新进步,注重对集成电路器件的特征尺寸逐步突破物理极限,确保其物理尺寸得到减小,增加产品性能和稳定性。在今后发展阶段,可能出现从微米到纳米,再到亚纳米、超纳米等尺寸等级。通过降低封装尺寸或者集成不同功能模块,有利于节省尺寸空间,丰富应用功能。基于集成器件体积的减小,还有利于提高电路集成度,推动便携式智能设备的发展和推广[7]。
5.2 应用新材料、新器件、新技术
基于集成电路芯片特征尺寸逐渐减小的趋势,其集成度也越来越高,为保障发挥其良好性能,则对材料质量提出更高的要求。为此在今后发展过程中,将注重应用新型的集成电路材料和器件,促使集成芯片技术水平大幅提升,比如铁电储存器可作为下一代半导体储存器件。在技术方面将会注重低功耗设计技术,即是为应对CMOS集成电路规模越来越大的现状,为降低产业芯片功耗,可采用先进工艺解决芯片封装和冷却问题,避免影响电路性能。比如应用软硬件协同设计技术,利用统一的描述和工具对产品实施集成开发,能够顺利完成全系统的设计炎症,跨越软硬件界面对系统进行优化,提升集成电路设计层次。
5.3 研发系统集成芯片
系统集成芯片设计是集成电路设计产业发展的重要方向之一,在世界各国行业内均属于关键研发内容。由于集成电路虽然高端,但仍属于半成品,只有转入到整机系统中才能发挥作用,在未来阶段注重研发系统集成芯片,可综合、全面的考虑整个系统的各种情况,强调将系统集成芯片集合多种功能,如微处理器、模拟IP核、数字IP核、片外储存器控制接口等,对各项IP技术进行集成,以此实现更高性能的系统指标。有利于促使电路系统设计具有较强的稳定性,降低功率消耗,能够解决以往集成电路设计存在的缺陷,推动电子信息产业化改革深化推进,支持高新技术产业的持续发展和创新进步。
结束语
综上所述,集成电路设计产业的发展对于国民经济建设以及国防安全等均有重要作用,通过大力推进高端技术工艺的创新,能够增强我国的综合国力。结合当前国内集成电路设计产业的发展现状,其存在诸多机遇和挑战,为此,在新时代下为应持续加大政策支持、积极完善产业链、加大人才培养力度,保证集成电路设计产业高质量发展,并在未来阶段趋向减小器件特征尺寸、应用新材料和新器件、研发系统集成芯片等,通过研发高端技术实现集成电路设计产业健康、平稳发展。
参考文献
[1]吕菲.集成电路现状与发展趋势[J].电子工业专用设备,2019,48(4):37-41.
[2]白锐,徐达,韩玉朝.微波混合集成电路的三维集成设计研究[J].固体电子学研究与进展,2020,40(06):412-417.
[3]张静.电子电路仿真技术在集成电路设计中的应用探寻[J].电子元器件与信息技术,2020,4(10):94-96.
[4]朱亚峰,池斌,毕建华,金哲.数字集成电路设计方法的论述[J].数字技术与应用,2020,38(09):99-100.
[5]杨晓丽,关欣,杨逸航,贺美伊.我国集成电路布图设计专有权探究[J].科技创业月刊,2020,33(07):56-59.
[6]房锐,林都督.集成电路设计与IP技术[J].电子技术,2020,49(07):8-9.
[7]余昌皇.数字模拟混合集成电路设计分析[J].通信电源技术,2020,37(12):103-105.
作者简介:
徐枫喆(1997一),男,广东珠海人,硕士,研究方向:集成电路,作者单位,澳门大学
邮寄地址:珠海市斗门区白焦大道珠海市田家炳中学 徐汝成 13823029660
京公网安备 11011302003690号