摘要：集成电路（Integrated Circuit，IC），是一种微型电子器件或部件。它采用特定的制造工艺，将一个电路所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件及布线互连，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微
一、集成电路定义与分类
集成电路（Integrated Circuit，IC），是一种微型电子器件或部件。它采用特定的制造工艺，将一个电路所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件及布线互连，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构。集成电路的出现，极大地推动了电子设备的小型化、高性能化和低成本化，广泛应用于计算机、通信、消费电子、汽车电子、工业控制等众多领域，是现代信息产业的核心与基础。
按照电路功能的不同，集成电路主要可分为数字集成电路和模拟集成电路两大类。
数字集成电路主要用于处理数字信号，即那些在时间和幅度上离散取值的信号。常见的数字集成电路包括微处理器（MPU）、微控制器（MCU）、数字信号处理器（DSP）、现场可编程门阵列（FPGA）、存储器（如随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、闪存Flash等）以及各种逻辑芯片（如逻辑门电路、触发器、计数器、寄存器等）。其中，微处理器是计算机系统的核心，负责执行程序指令，进行数据运算和逻辑处理；微控制器则集成了微处理器、存储器和输入/输出接口等，广泛应用于各种嵌入式系统，如智能家居、工业控制、汽车电子等领域；数字信号处理器专门用于对数字信号进行高速实时处理，在通信、音频、视频、图像处理等领域发挥着重要作用；现场可编程门阵列具有可编程的特性，用户可以根据自己的需求对其进行编程配置，实现不同的电路功能，常用于需要快速迭代和定制化的应用场景；存储器则用于存储数据和程序，是计算机和其他电子设备必不可少的组成部分。
模拟集成电路主要用于处理模拟信号，即那些幅度随时间连续变化的信号，如声音、光线、温度、压力等自然界的物理量转换而来的电信号。常见的模拟集成电路包括运算放大器、放大器、比较器、稳压器、振荡器、滤波器、模数转换器（ADC）、数模转换器（DAC）等。运算放大器是模拟集成电路中应用最为广泛的一种，可用于信号放大、滤波、运算等多种功能；放大器用于将输入信号的幅度进行放大；比较器用于比较两个输入信号的大小；稳压器用于提供稳定的直流电压，保证电子设备的正常工作；振荡器用于产生周期性的信号，如时钟信号等；滤波器用于对信号进行滤波处理，去除不需要的频率成分；模数转换器用于将模拟信号转换为数字信号，以便数字系统进行处理；数模转换器则相反，用于将数字信号转换为模拟信号。
此外，还有一类特殊的集成电路，即混合信号集成电路，它同时包含了数字电路和模拟电路，能够处理数字信号和模拟信号，实现两种信号之间的转换和交互，广泛应用于需要同时处理数字和模拟信息的领域，如通信设备、音频设备、传感器接口等。
二、集成电路产业链结构
集成电路产业链结构复杂，涵盖了从上游的材料设备供应，到中游的设计、制造、封测，再到下游的应用等多个环节，各环节相互关联、相互影响，共同构成了集成电路产业的生态系统。
产业链上游主要包括集成电路设计与制造所需的自动化工具（EDA）、搭建SoC（系统级芯片）所需的核心功能模块半导体IP、集成电路制造环节的核心生产设备及材料。EDA软件是集成电路设计的关键工具，它提供了从电路设计、仿真、验证到物理实现等一系列的设计流程和工具，帮助设计师快速、高效地完成芯片设计。半导体IP核则是预先设计好的、具有特定功能的集成电路模块，如处理器内核、通信接口、存储器等，可被复用在不同的芯片设计中，大大缩短了芯片设计周期，降低了设计成本。集成电路制造设备和材料是芯片制造的基础，其中，制造设备包括光刻机、刻蚀机、薄膜沉积设备、离子注入机、测试机、分选机、探针台等，这些设备技术含量高、价格昂贵，是制约集成电路产业发展的关键因素之一；制造材料按制造流程可细分为前端制造材料和后端封装材料，前端制造材料主要包括硅片、掩模板、光刻材料、前驱体材料、电子特气、研磨抛光材料、湿电子化学品、高纯试剂、溅射靶材等，后端封装材料主要包括封装基板、引线框架、键合线、塑封料等，这些材料的性能和质量直接影响着芯片的性能和可靠性。
产业链中游主要包括IC设计、IC制造、IC封测三个环节。IC设计是根据终端应用需求，利用EDA工具和半导体IP核，设计出符合要求的集成电路版图。IC设计企业需要具备深厚的技术积累、强大的研发能力和敏锐的市场洞察力，能够快速响应市场变化，推出具有竞争力的芯片产品。IC制造是将设计好的集成电路版图通过一系列复杂的工艺步骤，如光刻、刻蚀、薄膜沉积、离子注入等，制作在硅片上，形成具有特定功能的芯片。IC制造环节需要大量的资金投入和先进的制造设备，同时对工艺技术和生产管理要求极高，目前全球能够实现先进制程芯片制造的企业屈指可数。IC封测是将制造好的芯片进行封装和测试，封装的目的是保护芯片免受外部环境的影响，同时为芯片提供电气连接和物理支撑；测试的目的是检测芯片的性能和质量，确保芯片符合设计要求。IC封测环节相对技术门槛较低，但市场规模较大，竞争也较为激烈。
产业链下游主要是集成电路的应用领域，包括计算机、消费电子、汽车电子、显示面板、可穿戴设备、物联网、工业控制、通信、航空航天、军事等众多领域。不同的应用领域对集成电路的性能、功能、可靠性等要求各不相同，推动了集成电路技术的不断创新和发展。例如，计算机领域对处理器的性能和计算速度要求极高；消费电子领域对芯片的功耗、尺寸、成本等方面较为关注；汽车电子领域对芯片的可靠性、安全性和环境适应性要求严格；物联网领域则需要大量低功耗、高性能的芯片来实现设备之间的互联互通。
三、产业发展历程回顾
中国集成电路产业的发展历程，是一部充满挑战与突破的奋斗史，可追溯至20世纪五六十年代。在当时，中国的半导体研究刚刚起步，在科研人员的不懈努力下，成功研制出锗、硅晶体管。1965年12月，电子工业部第13所设计定型了我国第一个实用化的硅单片集成电路GT31，标志着中国集成电路产业迈出了重要的第一步，尽管与美国等发达国家相比起步较晚，但也紧跟世界步伐。
20世纪七八十年代，中国集成电路产业处于艰难的起步阶段。国内集成电路企业面临着技术落后、设备陈旧、人才短缺等诸多问题，产量低、价格高，产业十分弱小。即便如此，中国仍通过引进技术设备努力推动产业发展，如北京878厂从1.5英寸的小生产线升级为3英寸的工业生产线，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设备和技术生产彩色电视机用的集成电路，为彩电国产化做出了突出贡献。
进入20世纪九十年代，中国集成电路产业在技术引进的道路上继续前行，其中无锡微电子工程、“908工程”和“909工程”是这一时期的重要里程碑。无锡微电子工程致力于建立微电子研究中心，引进3微米技术的集成电路生产线并扩建5微米生产线，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，同时与西门子、NEC合作建立了微电子南方和北方基地。“908工程”旨在提升中国集成电路的制造技术水平，虽然在实施过程中遇到了技术更新换代快等问题，但也为后续的发展积累了经验。“909工程”则是投资建设了上海华虹NEC电子有限公司，引进了当时先进的0.35微米技术，为中国集成电路产业的发展注入了新的活力。然而，由于“摩尔定律”的存在，同期国际集成电路技术飞速发展，中国与国际先进水平的差距仍然较大。
21世纪以来，随着经济全球化的深入发展和国内电子信息产业的快速崛起，中国集成电路产业迎来了新的发展机遇。政府高度重视集成电路产业的发展，出台了一系列政策措施，加大对集成电路产业的扶持力度，鼓励企业加大技术研发和创新投入。国内企业也纷纷加大自主研发力度，加强与高校、科研机构的合作，努力提升技术水平和创新能力。在这一时期，中国集成电路产业逐渐走向成熟，拥有了相对完善的产业链和技术体系，在芯片设计、制造、封测等领域都取得了显著的进步。一些企业在先进制程、存储器、芯片设计等领域取得了重大突破，如中芯国际在先进制程技术方面不断取得进展，逐渐缩小了与国际领先企业的差距。
近年来，随着5G、人工智能、物联网等新兴技术的快速发展，对集成电路的需求呈现出爆发式增长，为中国集成电路产业带来了新的发展契机。中国集成电路产业在技术创新和市场拓展方面取得了丰硕成果，在国际市场上的地位日益提升。尽管如此，中国集成电路产业在高端芯片、核心技术、关键设备和材料等方面仍然高度依赖进口，面临着严峻的“卡脖子”问题，产业发展仍需不断努力和突破。
四、市场规模与增长趋势
中投产业研究院发布的《2025-2029年中国集成电路产业投资分析及前景预测报告》表示，近年来，在政策扶持、技术进步以及市场需求的强劲驱动下，中国集成电路行业市场规模呈现出持续增长的态势，展现出蓬勃的发展活力。根据国家统计局数据，2024年，我国集成电路产品产量同比增长22.2%，远超同期GDP的增速。回顾2013-2023年这十年间，我国集成电路产量年均增长率达15.01%，集成电路销售额年均增长率则达17.21%，增长势头十分强劲。国内集成电路产量在2014年首次突破1000亿块，销售额则在2021年首次突破万亿元大关，标志着中国集成电路产业发展迈上新台阶。到2023年，国内集成电路产量已达3514.36亿块，销售额达到1.22万亿元，分别是2013年的4.05倍和4.89倍，在全球集成电路市场中的地位显著提升，我国集成电路销售额占全球市场的比例由2013年的16.46%提高到2023年的40.4%。
2023年，我国集成电路总产量达3514.4亿块，同比增长8.41%；行业销售收入为12580.2亿元，同比增长3.15%。2024年1-12月，全国集成电路累计产量达4512.2亿块，同比增长22.2%。海关总署发布的数据显示，2024年我国集成电路出口1595亿美元，超过手机的1343.6亿美元成为出口额最高的单一商品，同比增长17.4%并创历史新高，保持连续14个月同比增长。显示出我国集成电路产业在国际市场上的竞争力不断增强。
2023年我国集成电路产业销售规模达到12276.9亿元，同比增长2.3%。从集成电路“核心三业”看，2023年设计业销售额5470.7亿元，同比增长6.1%；制造业销售额为3874亿元，同比增长0.5%；封装测试业销售额2932.2亿元，同比下降2.1%。未来随着技术的不断进步和市场需求的持续增长，中国集成电路产业有望保持良好的发展态势，市场规模将进一步扩大。尤其是在汽车电子、物联网、人工智能等新兴领域，随着相关技术的普及和应用，对集成电路的需求将持续攀升，将为中国集成电路产业的发展提供广阔的市场空间。同时，国家对集成电路产业的政策支持力度不断加大，也将为产业发展创造良好的政策环境，助力中国集成电路产业实现高质量发展。
五、产业布局与区域发展
目前，中国集成电路产业在地域上呈现出集聚发展的显著特点，已初步形成了以长三角、环渤海、珠三角以及中西部地区为核心的产业布局。这些区域凭借各自的优势，在集成电路产业的不同环节发挥着重要作用，共同推动着中国集成电路产业的发展。
以上海为核心的长三角地区，是国内集成电路产业的核心区域，在制造业和封测业方面优势突出，全国占比均超50%。上海市集成电路企业广泛涉及芯片设计、芯片制造、设备材料、封装测试等多个领域，已形成了以张江科技园为主，嘉定区、杨浦区、青浦区、漕河泾开发区、松江经开区、金山区和临港地区为辅的产业格局。截止2024年8月，上海集聚了超过1200家行业重点企业，汇聚了全国40%的产业人才，集聚了国内50%的行业创新资源。2023年全年上海集成电路产业实现销售收入3250亿，同比增长了6.4%，2024年上半年更是实现超过20%的销售增速。江苏省已形成涵盖EDA、设计、制造、封装、设备、材料等较为完整的集成电路产业链，汇集了众多知名集成电路企业，产业主要集中在苏南地区，苏南地区集成电路产业销售额约占江苏省销售总额的80%以上，形成了以无锡、苏州和南京等市为中心的集成电路产业带。浙江省则偏向于集成电路产业设计环节，杭州市致力于打造集成电路设计创新之都，通过政策引导和资源投入，加快集成电路芯片研发，提高国产化水平。
以北京为核心的京津冀地区，是国内集成电路设计业和制造业发展的核心地区。北京市重点发展集成电路产业，以设计为龙头，以装备为依托，以通用芯片、特色芯片制造为基础，打造集成电路产业链创新生态系统。近年来，北京各相关部门通过投入财政支持资金、引导投资平台投资产业基金和项目等方式，带动国家集成电路产业投资基金及其它社会资金投资北京项目规模超过1000亿元，有力地推动了集成电路产业的发展。天津在海河产业基金的推动下，打造了半导体芯片全产业链，汇聚了中电科、中芯国际、中环、紫光、海光、美新半导体等行业龙头企业，计划投资额达359.7亿元，致力于打造国内领先的集成电路产业技术创新基地。河北省出台相关政策，规划石家庄市重点发展微波集成电路设计、射频集成电路设计等，打造全国领先的专用集成电路设计制造基地，2024年1-8月，河北省集成电路制造投资增长10.8倍。
以深圳为核心的珠三角地区，是国内集成电路设计业发展的核心地区。设计业是深圳集成电路产业的支柱，近年来保持着迅猛的发展态势，2023在全国集成电路设计业中占比达30%。深圳市半导体行业协会数据显示：截至2023年底，深圳市共有集成电路企业654家，2023年产业营收为2136.8亿元，比上年增长32.8%；2024年上半年营收约为1195亿元，同比增长22.5%。广州市则按照《广东省加快半导体及集成电路产业发展的若干意见》，优化发展芯片设计，提升产业优势；重点发展特色工艺制造，补齐产业短板；积极发展封测、设备及材料，完善产业链条。
以四川、湖北、安徽等为核心的中西部地区，是产业发展较为活跃的地区。重庆市欲打造中国集成电路产业“新一极”，建设集设计、制造、测试、封装于一体的集成电路全产业链，提出到到2027年，全市集成电路设计产业营收突破120亿元；新增集成电路设计企业100家以上，其中营收超过5亿元的企业1家以上、营收超过2亿元的企业4家以上。湖北省经过十多年的发展，集成电路产业链已初步形成，全省相关企业有200多家。安徽省致力于打造半导体产业高地，合肥市欲打造中国IC之都，随着合肥晶合集成电路有限公司正式量产以及引进一批台湾知名企业，已逐步形成了集成电路设计制造、设备材料等全产业链，并带动其他高科技产业取得了良好的发展态势。
六、技术创新与研究成果
（一）关键技术突破
近年来，随着集成电路技术的飞速发展，对关键技术的突破成为了推动产业进步的核心动力。在先进制程技术方面，极紫外光刻技术（EUV）取得了重大突破，这一技术采用极紫外光作为光源，能够实现更小的线宽和更高的分辨率，是制造7纳米及以下先进制程芯片的关键技术。日本冲绳科学技术大学院大学的津守教授设计出一种极紫外光刻技术，超越了半导体制造业的标准界限，其基于此设计的光刻设备可采用更小的EUV光源，功耗还不到传统EUV光刻机的十分之一，这不仅降低了成本，还大幅提高了机器的可靠性和使用寿命。
2024年12月30日，哈尔滨工业大学表示，航天学院赵永蓬教授的“放电等离子体极紫外光刻光源”获得黑龙江省高校与科研院所职工科技创新成果转化大赛一等奖。该技术可提供中心波长为13.5纳米的极紫外光，满足了极紫外光刻市场对光源的迫切需求，为推动中国极紫外光刻领域发展、解决高端制造领域关键问题作出了贡献。虽然哈工大研发光源的焦点功率与ASML的产品仍有差距，但其采用的“放电等离子体”方案转化效率更高，且成功绕过了ASML的“专利壁垒”，开辟出全新的技术通道。
在封装技术领域，三维叠层互补晶体管技术（CFET）成为研究热点。这种技术通过将不同类型的晶体管垂直堆叠，能够在相同的芯片面积上实现更高的集成度和性能提升。IMEC于2018年提出了堆叠互补晶体管的微缩版CFET技术，英特尔和台积电也都进行了跟进。在2023年的IEEE国际电子器件会议上，英特尔展示了其在3D堆叠CMOS晶体管方面取得的突破，研究人员通过将3D堆叠CMOS晶体管与背面供电和背面接触相结合，实现了业界首次在缩小至60nm的栅极间距下的CFET 。
复旦大学微电子学院周鹏教授、包文中研究员及信息科学与工程学院万景研究员创新地提出了硅基二维异质集成叠层晶体管技术。该技术利用成熟的后端工艺将新型二维材料集成在硅基芯片上，并利用两者高度匹配的物理特性，成功实现4英寸大规模三维异质集成互补场效应晶体管，在相同的工艺节点下实现了器件集成密度翻倍，并获得了卓越的电学性能。
（二）代表性研究成果
在集成电路技术创新的征程中，众多科研机构和高校取得了一系列具有代表性的研究成果，为产业发展注入了强大动力。复旦大学研发的硅基二维异质集成叠层晶体管技术，创新性地将新型二维原子晶体引入传统的硅基芯片制造流程，实现了晶圆级异质CFET技术。团队利用硅基集成电路的标准后端工艺，将二硫化钼三维堆叠在传统的硅基芯片上，形成p型硅- n型二硫化钼的异质互补CFET结构。二硫化钼的低温工艺与当前硅基集成电路的后端工艺流程高度兼容，大幅降低了工艺难度且避免了器件的退化，两种材料的载流子迁移率接近，器件性能完美匹配，使异质CFET的性能优于传统硅基及其他材料。这一成果不仅提升了芯片的集成密度，满足了高算力处理器、高密度存储器及人工智能等应用的发展需求，还有望助力打破国外在大规模集成电路领域的技术封锁。
清华大学集成电路学院任天令教授团队在小尺寸晶体管研究方面取得重要进展，首次实现了具有亚1纳米栅极长度的晶体管，并具有良好的电学性能。该团队巧妙利用石墨烯薄膜超薄的单原子层厚度和优异的导电性能作为栅极，通过石墨烯侧向电场来控制垂直的二硫化钼沟道的开关，从而实现等效的物理栅长为0.34纳米。通过在石墨烯表面沉积金属铝并自然氧化的方式，完成了对石墨烯垂直方向电场的屏蔽，再使用原子层沉积的二氧化铪作为栅极介质、化学气相沉积的单层二维二硫化钼薄膜作为沟道。基于工艺计算机辅助设计的仿真结果，进一步表明了石墨烯边缘电场对垂直二硫化钼沟道的有效调控，预测了在同时缩短沟道长度条件下晶体管的电学性能情况。这项工作推动了摩尔定律进一步发展到亚1纳米级别，为二维薄膜在未来集成电路的应用提供了参考依据。
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来源：中投顾问
