晶元設計行業市場調查分析報告

1. 中國晶元若無突破將被長期壓制，中國晶元研究現況如何

回答：晶元製造的差距並不是單個方面，它是工藝的各個方面。許多智能手機或電腦都是中國製造，但是裝有的中國“芯”卻寥寥無幾。 以前國家對微電子的重視程度是不夠的，1200億元扶持也就200多億美元，美國一個公司就投入這么多的了。 剛起步的時候我國半導體還是可以的，因為大家也都剛起步，差距也小，但接下來各種MOS,場效應管，集成電路，CPU，存儲器已經問世，半導體春天來的時候，我們喪失了最好的機遇。現狀半導體方方面面被國外控制，技術封鎖，專利網交織，對後來者說還是很吃虧的。而且集成電路屬於高精尖產業，需要投入的生產線花費是巨大的，跟建立一個核電站差不了多少了。

中國晶元製造廠80%的200多種關鍵生產裝備都需要從國外進口，因為我們自己造不出來合格的機器，不僅技術難度高，還非常貴，難以將半導體材料產業總體規模擴大，同時，製造晶元必備的材料，目前也存在著大量依賴進口的情況，比如光刻膠就完全依靠進口。

除了硬體之外，軟體方面也亟待彌補，雖然我們的晶元設計水準達到了世界第二，但設計晶元的計算機軟體卻需要從美國公司那裡購買授權，這和我們在航空領域面臨的瓶頸有著相同的道理，是需要兩頭同時抓的關鍵。

倪光南指出，由於中國缺乏集成電路產業支撐，導致追趕乏力，仍然“缺芯少魂”，盡管有華為海思等優秀代表出現，但總體來看還需要一二十年才可以完全追趕上美國，那麼觀眾朋友們，你們又認為得多少年才能夠追上呢？

2. IC卡有哪些類型，應用現狀和發展前景如何

原標題：國內信息化進程加速發展 IC卡市場需求將持續增長

隨著我國信息化進程的深入，IC卡類產品在各行業的應用日益廣泛，我國IC卡行業以及相關配套產業也步入了快速發展階段。目前，國內IC卡企業逐漸掌握了相關核心技術，無論是晶元設計、製造和測試、模塊封裝、卡基生產、卡片印刷，還是智能卡嵌入式操作系統(COS)和應用軟體開發，以及相關廢料回收，技術水平和自主創新能力都大幅提升，基本能夠滿足市場的各類差異性需求，IC卡行業的整體競爭力不斷提高。

據前瞻產業研究院發布的《中國IC卡行業市場前瞻與投資戰略規劃分析報告》數據顯示，2006-2015年，我國IC卡行業銷售規模呈波動變化趨勢，2012年，首次突破百億大關，同比上年增長了29.21%。2015年，中國IC卡全年實現銷售收入約192億元，增長13%左右，產業規模呈現出穩步增長的態勢。

2006-2016年我國IC卡銷售額變化情況(單位：億元，%)

資料來源：前瞻產業研究院整理

3. 集成電路晶元有哪些 造"中國芯"有多難

集成電路晶元有哪些 造"中國芯"有多難?製造一顆晶元就需要5000道工序
近日，越來越多的人關注中國自主研發的晶元進展。若想煉成一顆中國「芯」，需要怎樣的步驟？
集成電路正在扮演科技多元化應用的智能核心。在中國台灣半導體產業協會理事長、鈺創科技董事長盧超群認為，實時視頻流、VR/AR、無人機、3D列印、智能汽車、智能家居，在這些應用革命的背後，是功能更加強大、體積更小、功耗更低的集成電路。
全球生物識別晶元領先龍頭企業是科技；國內存儲晶元的龍頭是；我國嵌入式處理器晶元領先龍頭企業是；我國半導體分立器件龍頭是科技。
其中，最典型的是ADC晶元，中國目前還無法生產出可替代產品。ADC晶元是模數轉換晶元，負責將天線接收的連續的模擬信號轉換為通話或上網的數字信號。目前ADC主要依賴亞德諾、德州儀器等公司供應。
有說法認為，集成電路是比航天還要高的高科技
半導體晶元進口花費
富瀚微：國內安防晶元供應商，涉及人工智慧演算法，成為海康威視的合格穩定的供應商。
以運營商業務為例，通信基站設備是其最主要的產品之一，而在一台通信基站中就有上百顆晶元負責實現不同功能。「簡單來說，基站發射並回收信號，收回信號後首先要有晶元濾波，穩定信號;然後還有晶元將這種特別小的信號放大;再有晶元進行解析、處理;然後是晶元負責傳輸、分發。基站核心跟電腦類似，可以實現各種功能，但它可以支持多個手機，因而速度更快，晶元更復雜。」上述人士表示。
2017年中國集成電路進口量高達3770億塊，同比增長10.1%;進口額為2601億美元(約合17561億元)，同比增長14.6%。2017年中國貨物進口額為12.46萬億元，也就是說集成電路進口額佔中國總進口額的14.1%，而同期中國的原油進口總額僅約為1500億美元。中國在半導體晶元進口上的花費已經接近原油的兩倍。
有上百顆晶元
材料有塑料和陶瓷兩種。塑料QFJ多數情況稱為PLCC(見PLCC)，用於微機、門陳列、DRAM、ASSP、OTP等電路。引腳數從18至84。陶瓷QFJ也稱為CLCC、JLCC(見CLCC)。帶窗口的封裝用於紫外線擦除型EPROM以及帶有EPROM的微機晶元電路。引腳數從32至84。46、QFN(quadflatnon-leadedpackage)
製造一顆晶元
調查
晶元，是指內含集成電路的矽片，體積很小，常常是計算機或其他電子設備的一部分。晶元組，是一系列相互關聯的晶元組合。它們相互依賴，組合在一起能發揮更多作用，比如，計算機里的中央處理器(CPU)及手機中的射頻、基帶和通信基站里的模數轉換器(ADC)等，就是由多個晶元組合在一起的更大的集成電路。而集成電路是非常精密的儀器，其單位為納米。一納米為十萬分之一毫米。這就對設計、製造工藝都有非常嚴格、高標準的要求。
根據前瞻研究院的報告顯示，目前，全球晶元仍主要以美、日、歐企業產品為主，高端市場幾乎被這三大主力地區壟斷。在高端晶元領域，由於國內廠商尚未形成規模效應與集群效應，所以其生產仍以「代工」模式為主。
中國集成電路A股市場上市企業據中商產業研究院大資料庫數據顯示，中國A股市場共有23家集成電路上市企業，2017年前三季度中國集成電路行業主營業務收入達到642.65億元，凈利潤為20.29億元。有5家企業主營業務收入超過40億元，其中，科技位居榜首，2017年前三季度主營業務收入為168.60億元，凈利潤達到1.65億元；達排名第二，2017年前三季度主營業務收入為162.53億元，凈利潤虧損5.07億元；實業排名第三，主營業務收入為83.04億元，凈利潤達到2.97億元；排名第四的是科技，2017年前三季度主營業務收入為53.24億元，凈利潤為3.88億元；排名第五的是微電，前三季度主營業務收入為48.52億元，凈利潤為1.25億元。1.江蘇科技股份有限公司江蘇科技股份有限公司是一家主要從事研製、開發、生產銷售半導體,電子原件,專用電子電氣裝置,銷售本企業自產機電產品及成套設備的公司。公司是中國半導體封裝生產基地,國內著名的三極體製造商,集成電路封裝測試龍頭企業,國家重點高新技術企業。數據顯示，2012-2016年科技在波動中增長，年均復合增長率達44%，增長迅速。2017年前三季度科技主營業務為168.60億元，同比增長26.9%，凈利潤為1.65億元，同比增長176.6%。
晶元有幾十種大門類
追訪
上千種小門類
從軟體方面來說，EDA模擬軟體是另一個典型。利用該軟體，電子設計師才可以在電腦上設計晶元系統，大量工作可以利用計算機完成，並可以實現多個產品的結合試驗等。如果沒有EDA模擬軟體，則需要人工進行設計、試驗，耗費的人力、時間等成本不計其數。目前進入我國並具有廣泛影響的EDA軟體有十幾種，基本都來自於美國。
幾乎被美日歐壟斷
現狀
也許不是人人都了解集成電路，但許多人聽說過摩爾定律。摩爾定律是指，當價格不變時，集成電路上可容納的元器件的數目，約每隔18個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。在半個世紀前，由英特爾創始人之一的摩爾提出的這一推測，已經延續了50多年。
集成電路布圖設計是指集成電路中有一個是有源元件的兩個以上和部分或者全部互連線路的三維配置，或者為製造集成電路而准備的三維配置。
海關總署公開信息顯示，集成電路進口額從2015年起已連續三年超過原油，且二者進口差額每年都在950億美元以上。其中，2017年中國集成電路進口量高達3770億塊，同比增長10.1%;進口額為2601億美元(約合17561億元)，同比增長14.6%。2017年中國貨物進口額為12.46萬億元，也就是說集成電路進口額佔中國總進口額的14.1%，而同期中國的原油進口總額僅約為1500億美元。中國在半導體晶元進口上的花費已經接近原油的兩倍。
集成電路是一種微型電子器件或部件。採用一定的工藝，把一個電路中所需的晶體管、二極體、電阻、電容和電感等元件及布線互連一起，製作在一小塊或幾小塊半導體晶片或介質基片上，然後封裝在一個管殼內，成為具有所需電路功能的微型結構；其中所有元件在結構上已組成一個整體，使電子元件向著微小型化、低功耗和高可靠性方面邁進了一大步。它的英文（integratedcircuit）用字母「IC」表示。集成電路技術包括晶元製造技術與設計技術，主要體現在加工設備，加工工藝，封裝測試，批量生產及設計創新的能力上。
焦點
需要5000道工序
晶元的種類很多，芯研究首席分析師顧對北京青年報記者表示：「僅從產品種類來說，晶元的種類就有幾十種大門類，上千種小門類;如果涉及設備流程的話就更多了。美國是整體式、全方位處於領先地位，而我們只是在某些領域裡面有所突破，並且這些領域也並非核心、高端的領域，比如中國在存儲器、CPU、FPG及高端的模擬晶元、功率晶元等領域，幾乎是沒有的。如果中國發力研發，在某些小的門類中可能會有所突破。」
首先，在這里可以將紅色的部分比擬成高樓中的一樓大廳。一樓大廳，是一棟房子的門戶，出入都由這里，在掌握交通下通常會有較多的機能性。因此，和其他樓層相比，在興建時會比較復雜，需要較多的步驟。在IC電路中，這個大廳就是邏輯閘層，它是整顆IC中最重要的部分，藉由將多種邏輯閘組合在一起，完成功能齊全的IC晶元。
一位晶元製造領域的專家向北青報記者介紹，一顆晶元的製造工藝非常復雜，一條生產線大約涉及50多個行業、2000-5000道工序。就拿代工廠來說，需要先將「砂子」提純成硅，再切成晶元，然後加工晶元。晶元加工廠包含前後兩道工藝，前道工藝分幾大模塊——光刻、薄膜、刻蝕、清洗、注入;後道工藝主要是封裝——互聯、打線、密封。其中，光刻是製造和設計的紐帶。

科技：公司持續高研發投入在保證現有產品技術迭代維持較高毛利率的同時，也將加速公司在研探針台產品推出並實現進口替代，進一步完善公司產品結構。此外，公司股東國家集成電路產業基金具備強大產業資源，在豐富公司客戶資源、提升公司產業整合能力方面或將發揮重要作用。
其中許多工藝都在獨立的工廠進行，而使用的設備也需要專門的設備廠製造;使用的材料包括幾百種特種氣體、液體、靶材，都需要專門的化工工業。另外，集成電路的生產都是在超凈間進行的，因此還需要排風和空氣凈化等系統。
摩爾定律揭示了集成電路領域的發展速度。在這樣的高速創新發展中，集成電路的產品持續降低成本、提升性能、增加功能。也是在這樣的高速發展中，各國集成電路技術的差距越拉越大。有業內人士表示，中國若想在主要集成電路領域追趕上頂級公司，需要的不止時間，而是整個系統性提升。
有說法認為，集成電路是比航天還要高的高科技。該業內人士表示，這種說法也不無道理，「航天的可靠性估計也就4個9、5個9的樣子(X個9表示在軟體系統一年時間的使用過程中，系統可以正常使用時間與總時間之比)。現在硅晶圓材料的純度就要6個9以上。」
從2004年開始，集團開始穩定盈利，8寸生產線實現了自主經營。時至今日，業務逐步發展為晶元製造、集成電路集成和應用服務、電子元件貿易等，其生產線的工藝技術從0.35微米，演進到了28納米，申請的發明專利達到1萬項。

4. 復旦研發腦機晶元，這一研究對晶元業有何幫助

復旦大學類腦晶元與智能片上系統研究所發表的無線腦機介面晶元設計論文榮獲最佳學生論文獎。在實驗室里，幾只戴著電極帽的老鼠游動自如。同時，實驗人員的電腦同步顯示彩色波段，鼠大腦發出的極微弱的腦電圖信號，這些信號被完全記錄下來，所有這一切在於電極蓋上晶元。

隨著移動終端的發展，PC終端正在衰落。由於我國起步較晚，世界上許多關鍵技術阻礙了我國的技術進步，要想趕上國際先進水平是一個巨大的挑戰。如果能開發出更快的晶元，更快的計算能力將成為現實。這不僅可以促進晶元產業的進步，也可以促進人工智慧和認知計算的發展。雖然目前的石墨烯技術還存在不足，但在未來，這項技術可能會給晶元及相關產業帶來革命性的變革。

5. 什麼是晶元設計那些學校有該方向的研究生專業

名校一般都有的，看他們有沒有信息/科學/計算機/軟硬體方向的專業

由於成本提高和產品周期縮短，晶元開發者正致力於晶元設計的一次性成功。在晶元的設計過程中，製造商正在使用一些方法幫助設計者理解和實現面向製造(DFM)的設計技術。他們具備晶元效果、工藝細節、製造成本方面的知識，能夠給設計者提供指導，幫助設計者提高產量並降低晶元成本。

【晶元設計一次性成功的重要性】
隨著工藝技術的進步，晶元的製造成本提高了。每一次工藝結點的換代升級會帶來更高密度和更高性能IC的產生，同時導致掩膜成本的增加。

延長光學平版印刷壽命需要使用光學模式校正、光學近似檢查(OPC)，以及深亞微米工藝的移相掩膜(PSM)裝置。這導致產生了針對180nm以下工藝(特別是對於定義最小特徵尺寸的掩膜層)的非常復雜的光掩膜技術。隨著工藝結點變小，晶圓加工和EDA工具的成本、設計復雜IC所需的時間也隨之增加。

掩膜和設計成本的提高，使得對於復雜的晶元設計，其SoC的NRE費用達到數百萬美元。逐步增加的NRE成本使得「盈虧平衡點」晶元量(晶元開發者能夠補償NRE支出的晶元量)達到更高的層次。這也給晶元製造商(同樣包括集成設備製造商)帶來了降低設計成本和減少設計重復的巨大壓力。由於消費產品領域(比如數字照相機、MP3播放器和蜂窩電話)嚴峻的競爭形勢，縮短產品上市時間也迫使設計者努力保證晶元設計首次成功。這種成功對於很多產品的盡快上市是非常重要的，否則，可能意味著晶元製造商將失去該類產品的晶元市場份額。

【致力於晶元設計一次性成功】
說明晶元設計一次性成功的必要性是容易的，難的是怎樣達到這個目標。有很多因素影響晶元設計一次性成功，包括設計工具、設計方法學、單元庫、硅IP或內核、晶元的測試。你需要考慮所有這些因素，確定如何用最少設計時間和費用獲得成功晶元設計的最佳方法。

在基於IP的設計中，獲得晶元設計一次性成功的關鍵因素是建立晶元製造商和IP提供商之間的全面合作，特別是當晶元設計者接近關鍵的、面向生產的設計階段時。ARM代工計劃是一種創新的商業模式，它允許半導體設計公司獲得ARM處理器技術用於先進的SoC解決方案的設計和製造。它也有利於半導體設計公司和晶元製造商的第三方合作夥伴，使他們加速基於ARM內核設計的上市時間，也使得OEM廠商在不接觸製作設備的情況下，直接使用被認可的ARM半導體工藝。

另一方面，越來越多的工程師在使用經認可的硅驗證分類、經產品證明的特定代工IP，這正是TSMC設計服務IP聯盟的支柱產品。TSMC的設計支持包含了由經驗豐富的IC設計中心組成的全球性網路，保證了設計者能夠正確使用TSMC的IP產品。它由TSMC的驗證程序支持，保證了用戶在拿到IP之前，期望的所有IP已經在實際的矽片上被證明正確。在TSMC矽片上的內核驗證保證了用戶把最好的設計經驗、最容易的設計復用和最快速的IP整合到全部設計中。特定市場的、矽片驗證的IP包括來自於領先的IP庫和SIP提供商的處理器內核、DSP引擎、專用I/O和混合信號功能，它們適用於計算機、消費電子和通信領域。

TSMC在現行的產品中為用戶提供5種ARM內核，這5種內核包括ARM7TDMI內核、ARM926EJ內核、ARM922T內核、ARM946E內核和ARM1022E內核。這種廣泛的選擇給用戶提供了一個通過ARM代工計劃直接升級ARM內核到最新微處理器技術的途徑。
【設計工具】
一套好的EDA工具對晶元設計是非常重要的。從頂層來看，這些工具包含了晶元開發的三個領域：前端設計、後端設計和設計驗證。
前端設計工具將完成從晶元邏輯部分的概念化設計到晶元邏輯門級表示的工作，其中概念化設計由下列任務組成，系統級設計和分析、寄存器傳輸級(RTL)設計和分析、邏輯綜合和優化。前端設計可能也包含一些平面布局的設計，它對晶元的物理實現之前的設計驗證有所幫助。

後端設計描述了如何使設計結構在晶元上物理實現，關鍵是晶元的硅內核和庫單元的布局和布線。在物理設計期間，布局和布線工具比影響晶元時序的互連寄生效應的前端工具有更加精確的功能。這種能力使得布局布線工具在完成設計優化的同時，也能定義晶元的物理布局。布局布線工具能夠幫助設計者應付各種設計約束，比如速度、功耗、矽片面積。後端設計必須使用能夠精確反映矽片特性的器件和連線模型，這就需要與正在對那種特定晶元進行工藝處理的製造商保持密切的聯系。再次強調，在這個領域，EDA設計者和矽片製造商之間的合作努力是非常重要的。

在晶元設計期間，涉及到設計驗證的工作是最耗費時間的，驗證將保證晶元滿足功能、時序、功率和其他指標的要求。驗證佔用了整個設計時間的大約70%，因為它必須在所有的設計層面上進行，包括系統級、RTL級、邏輯門級和物理級，後面的驗證還會涉及到選擇器件和互連寄生效應的問題。

6. 華為國內首個晶元廠房在武漢封頂，這里主要研究什麼

華為為自有的晶元生產廠投資18億元，位於武漢光谷的第二期工廠已經封頂。該晶元廠主要生產華為自主研發的光通信晶元和模塊，使華為能夠實現從晶元設計到製造、封裝和測試的完整產業鏈。從停供到現在，無論是從最初的HMS，光刻機到現在的獨立榮耀，華為一直在努力在逆境中積極生存，從未放棄。正如余承東之前所說，沒有人能撲滅星空。