IC變化及其發(fā)展歷程
發(fā)布時間:2012/2/27 9:43:30 訪問次數(shù):462
自1958年美國德克薩斯儀器公司(ti)發(fā)明集成電路(ic)后,隨著硅平面技術(shù)的發(fā)展,二十世紀(jì)六十年代先后發(fā)明了雙極型和mos型兩種重要的集成電路,它標(biāo)志著由電子管和晶體管制造電子整機(jī)的時代發(fā)生了量和質(zhì)的飛躍,創(chuàng)造了一個前所未有的具有極強(qiáng)滲透力和旺盛生命力的新興產(chǎn)業(yè)集成電路產(chǎn)業(yè)。
回顧集成電路的發(fā)展歷程,我們可以看到,自發(fā)明集成電路至今40多年以來,"從電路集成到系統(tǒng)集成"這句話是對ic產(chǎn)品從小規(guī)模集成電路(ssi)到今天特大規(guī)模集成電路(ulsi)發(fā)展過程的最好總結(jié),即整個集成電路產(chǎn)品的發(fā)展經(jīng)歷了從傳統(tǒng)的板上系統(tǒng)(system-on-board)到片上系統(tǒng)(system-on-a-chip)的過程。在這歷史過程中,世界ic產(chǎn)業(yè)為適應(yīng)技術(shù)的發(fā)展和市場的需求,其產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了三次變革。
第一次變革:以加工制造為主導(dǎo)的ic產(chǎn)業(yè)發(fā)展的初級階段。
70年代,集成電路的主流產(chǎn)品是微處理器、存儲器以及標(biāo)準(zhǔn)通用邏輯電路。這一時期ic制造商(idm)在ic市場中充當(dāng)主要角色,ic設(shè)計(jì)只作為附屬部門而存在。這時的ic設(shè)計(jì)和半導(dǎo)體工藝密切相關(guān)。ic設(shè)計(jì)主要以人工為主,cad系統(tǒng)僅作為數(shù)據(jù)處理和圖形編程之用。ic產(chǎn)業(yè)僅處在以生產(chǎn)為導(dǎo)向的初級階段。
第二次變革:foundry公司與ic設(shè)計(jì)公司的崛起。80年代,集成電路的主流產(chǎn)品為微處理器(mpu)、微控制器(mcu)及專用ic(asic)。這時,無生產(chǎn)線的ic設(shè)計(jì)公司(fabless)與標(biāo)準(zhǔn)工藝加工線(foundry)相結(jié)合的方式開始成為集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新模式。
隨著微處理器和pc機(jī)的廣泛應(yīng)用和普及(特別是在通信、工業(yè)控制、消費(fèi)電子等領(lǐng)域),ic產(chǎn)業(yè)已開始進(jìn)入以客戶為導(dǎo)向的階段。一方面標(biāo)準(zhǔn)化功能的ic已難以滿足整機(jī)客戶對系統(tǒng)成本、可靠性等要求,同時整機(jī)客戶則要求不斷增加ic的集成度,提高保密性,減小芯片面積使系統(tǒng)的體積縮小,降低成本,提高產(chǎn)品的性能價格比,從而增強(qiáng)產(chǎn)品的競爭力,得到更多的市場份額和更豐厚的利潤;另一方面,由于ic微細(xì)加工技術(shù)的進(jìn)步,軟件的硬件化已成為可能,為了改善系統(tǒng)的速度和簡化程序,故各種硬件結(jié)構(gòu)的asic如門陣列、可編程邏輯器件(包括fpga)、標(biāo)準(zhǔn)單元、全定制電路等應(yīng)運(yùn)而生,其比例在整個ic銷售額中1982年已占12%;其三是隨著eda工具(電子設(shè)計(jì)自動化工具)的發(fā)展,pcb設(shè)計(jì)方法引入ic設(shè)計(jì)之中,如庫的概念、工藝模擬參數(shù)及其仿真概念等,設(shè)計(jì)開始進(jìn)入抽象化階段,使設(shè)計(jì)過程可以獨(dú)立于生產(chǎn)工藝而存在。有遠(yuǎn)見的整機(jī)廠商和創(chuàng)業(yè)者包括風(fēng)險投資基金(vc)看到asic的市場和發(fā)展前景,紛紛開始成立專業(yè)設(shè)計(jì)公司和ic設(shè)計(jì)部門,一種無生產(chǎn)線的集成電路設(shè)計(jì)公司(fabless)或設(shè)計(jì)部門紛紛建立起來并得到迅速的發(fā)展。同時也帶動了標(biāo)準(zhǔn)工藝加工線(foundry)的崛起。全球第一個foundry工廠是1987年成立的臺灣積體電路公司,它的創(chuàng)始人張忠謀也被譽(yù)為"晶芯片加工之父"。
第三次變革:"四業(yè)分離"的ic產(chǎn)業(yè)90年代,隨著internet的興起,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。以dram為中心來擴(kuò)大設(shè)備投資的競爭方式已成為過去。如1990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,對半導(dǎo)體工業(yè)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。這使人們認(rèn)識到,越來越龐大的集成電路產(chǎn)業(yè)體系并不有利于整個ic產(chǎn)業(yè)發(fā)展,"分"才能精,"整合"才成優(yōu)勢。于是,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,開始形成了設(shè)計(jì)業(yè)、制造業(yè)、封裝業(yè)、測試業(yè)獨(dú)立成行的局面(如下圖所示),近年來,全球ic產(chǎn)業(yè)的發(fā)展越來越顯示出這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢。如臺灣ic業(yè)正是由于以中小企業(yè)為主,比較好地形成了高度分工的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),故自1996年,受亞洲經(jīng)濟(jì)危機(jī)的波及,全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)生產(chǎn)過剩、效益下滑,而ic設(shè)計(jì)業(yè)卻獲得持續(xù)的增長。
特別是96、97、98年持續(xù)三年的dram的跌價、mpu的下滑,世界半導(dǎo)體工業(yè)的增長速度已遠(yuǎn)達(dá)不到從前17%的增長值,若再依靠高投入提升技術(shù),追求大尺寸硅片、追求微細(xì)加工,從大生產(chǎn)中來降低成本,推動其增長,將難以為繼。而ic設(shè)計(jì)企業(yè)更接近市場和了解市場,通過創(chuàng)新開發(fā)出高附加值的產(chǎn)品,直接推動著電子系統(tǒng)的更新?lián)Q代;同時,在創(chuàng)新中獲取利潤,在快速、協(xié)調(diào)發(fā)展的基礎(chǔ)上積累資本,帶動半導(dǎo)體設(shè)備的更新和新的投入;ic設(shè)計(jì)業(yè)作為集成電路產(chǎn)業(yè)的"龍頭",為整個集成電路產(chǎn)業(yè)的增長注入了新的動力和活力
ic的分類ic按功能可分為:數(shù)字ic、模擬ic、微波ic及其他ic,其中,數(shù)字ic是近年來應(yīng)用最廣、發(fā)展最快的ic品種。數(shù)字ic就是傳遞、加工、處理數(shù)字信號的ic,可分為通用數(shù)字ic和專用數(shù)字ic。
通用ic:是指那些用戶多、使用領(lǐng)域廣泛、標(biāo)準(zhǔn)型的電路,如存儲器(dram)、微處理器(mpu)及微控制器(mcu)等,反映了數(shù)字ic的現(xiàn)狀和水平。
專用ic(asic):是指為特定的用戶、某種專門或特別的用途而設(shè)計(jì)的電路。
目前,集成電路產(chǎn)品有以下幾種設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷售模式。
ic制造商(idm)自行設(shè)計(jì),由自己的生產(chǎn)線加工、封裝,測試后的成品芯片自行銷售。
ic設(shè)計(jì)公司(fabless)與標(biāo)準(zhǔn)工藝加工線(foundry)相結(jié)合的方式。設(shè)計(jì)公司將所設(shè)計(jì)芯片最終的物理版圖交給foundry加工制造,同樣,封裝測試也委托專業(yè)廠家完成,最后的成品芯片作為ic設(shè)計(jì)公司的產(chǎn)品而自行銷售。打個比方,fabless相當(dāng)于作者和出版商,而foundry相當(dāng)于印刷廠,起到產(chǎn)業(yè)"龍頭"作用的應(yīng)該是前者。
自1958年美國德克薩斯儀器公司(ti)發(fā)明集成電路(ic)后,隨著硅平面技術(shù)的發(fā)展,二十世紀(jì)六十年代先后發(fā)明了雙極型和mos型兩種重要的集成電路,它標(biāo)志著由電子管和晶體管制造電子整機(jī)的時代發(fā)生了量和質(zhì)的飛躍,創(chuàng)造了一個前所未有的具有極強(qiáng)滲透力和旺盛生命力的新興產(chǎn)業(yè)集成電路產(chǎn)業(yè)。
回顧集成電路的發(fā)展歷程,我們可以看到,自發(fā)明集成電路至今40多年以來,"從電路集成到系統(tǒng)集成"這句話是對ic產(chǎn)品從小規(guī)模集成電路(ssi)到今天特大規(guī)模集成電路(ulsi)發(fā)展過程的最好總結(jié),即整個集成電路產(chǎn)品的發(fā)展經(jīng)歷了從傳統(tǒng)的板上系統(tǒng)(system-on-board)到片上系統(tǒng)(system-on-a-chip)的過程。在這歷史過程中,世界ic產(chǎn)業(yè)為適應(yīng)技術(shù)的發(fā)展和市場的需求,其產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了三次變革。
第一次變革:以加工制造為主導(dǎo)的ic產(chǎn)業(yè)發(fā)展的初級階段。
70年代,集成電路的主流產(chǎn)品是微處理器、存儲器以及標(biāo)準(zhǔn)通用邏輯電路。這一時期ic制造商(idm)在ic市場中充當(dāng)主要角色,ic設(shè)計(jì)只作為附屬部門而存在。這時的ic設(shè)計(jì)和半導(dǎo)體工藝密切相關(guān)。ic設(shè)計(jì)主要以人工為主,cad系統(tǒng)僅作為數(shù)據(jù)處理和圖形編程之用。ic產(chǎn)業(yè)僅處在以生產(chǎn)為導(dǎo)向的初級階段。
第二次變革:foundry公司與ic設(shè)計(jì)公司的崛起。80年代,集成電路的主流產(chǎn)品為微處理器(mpu)、微控制器(mcu)及專用ic(asic)。這時,無生產(chǎn)線的ic設(shè)計(jì)公司(fabless)與標(biāo)準(zhǔn)工藝加工線(foundry)相結(jié)合的方式開始成為集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新模式。
隨著微處理器和pc機(jī)的廣泛應(yīng)用和普及(特別是在通信、工業(yè)控制、消費(fèi)電子等領(lǐng)域),ic產(chǎn)業(yè)已開始進(jìn)入以客戶為導(dǎo)向的階段。一方面標(biāo)準(zhǔn)化功能的ic已難以滿足整機(jī)客戶對系統(tǒng)成本、可靠性等要求,同時整機(jī)客戶則要求不斷增加ic的集成度,提高保密性,減小芯片面積使系統(tǒng)的體積縮小,降低成本,提高產(chǎn)品的性能價格比,從而增強(qiáng)產(chǎn)品的競爭力,得到更多的市場份額和更豐厚的利潤;另一方面,由于ic微細(xì)加工技術(shù)的進(jìn)步,軟件的硬件化已成為可能,為了改善系統(tǒng)的速度和簡化程序,故各種硬件結(jié)構(gòu)的asic如門陣列、可編程邏輯器件(包括fpga)、標(biāo)準(zhǔn)單元、全定制電路等應(yīng)運(yùn)而生,其比例在整個ic銷售額中1982年已占12%;其三是隨著eda工具(電子設(shè)計(jì)自動化工具)的發(fā)展,pcb設(shè)計(jì)方法引入ic設(shè)計(jì)之中,如庫的概念、工藝模擬參數(shù)及其仿真概念等,設(shè)計(jì)開始進(jìn)入抽象化階段,使設(shè)計(jì)過程可以獨(dú)立于生產(chǎn)工藝而存在。有遠(yuǎn)見的整機(jī)廠商和創(chuàng)業(yè)者包括風(fēng)險投資基金(vc)看到asic的市場和發(fā)展前景,紛紛開始成立專業(yè)設(shè)計(jì)公司和ic設(shè)計(jì)部門,一種無生產(chǎn)線的集成電路設(shè)計(jì)公司(fabless)或設(shè)計(jì)部門紛紛建立起來并得到迅速的發(fā)展。同時也帶動了標(biāo)準(zhǔn)工藝加工線(foundry)的崛起。全球第一個foundry工廠是1987年成立的臺灣積體電路公司,它的創(chuàng)始人張忠謀也被譽(yù)為"晶芯片加工之父"。
第三次變革:"四業(yè)分離"的ic產(chǎn)業(yè)90年代,隨著internet的興起,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。以dram為中心來擴(kuò)大設(shè)備投資的競爭方式已成為過去。如1990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,對半導(dǎo)體工業(yè)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。這使人們認(rèn)識到,越來越龐大的集成電路產(chǎn)業(yè)體系并不有利于整個ic產(chǎn)業(yè)發(fā)展,"分"才能精,"整合"才成優(yōu)勢。于是,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,開始形成了設(shè)計(jì)業(yè)、制造業(yè)、封裝業(yè)、測試業(yè)獨(dú)立成行的局面(如下圖所示),近年來,全球ic產(chǎn)業(yè)的發(fā)展越來越顯示出這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢。如臺灣ic業(yè)正是由于以中小企業(yè)為主,比較好地形成了高度分工的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),故自1996年,受亞洲經(jīng)濟(jì)危機(jī)的波及,全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)生產(chǎn)過剩、效益下滑,而ic設(shè)計(jì)業(yè)卻獲得持續(xù)的增長。
特別是96、97、98年持續(xù)三年的dram的跌價、mpu的下滑,世界半導(dǎo)體工業(yè)的增長速度已遠(yuǎn)達(dá)不到從前17%的增長值,若再依靠高投入提升技術(shù),追求大尺寸硅片、追求微細(xì)加工,從大生產(chǎn)中來降低成本,推動其增長,將難以為繼。而ic設(shè)計(jì)企業(yè)更接近市場和了解市場,通過創(chuàng)新開發(fā)出高附加值的產(chǎn)品,直接推動著電子系統(tǒng)的更新?lián)Q代;同時,在創(chuàng)新中獲取利潤,在快速、協(xié)調(diào)發(fā)展的基礎(chǔ)上積累資本,帶動半導(dǎo)體設(shè)備的更新和新的投入;ic設(shè)計(jì)業(yè)作為集成電路產(chǎn)業(yè)的"龍頭",為整個集成電路產(chǎn)業(yè)的增長注入了新的動力和活力
ic的分類ic按功能可分為:數(shù)字ic、模擬ic、微波ic及其他ic,其中,數(shù)字ic是近年來應(yīng)用最廣、發(fā)展最快的ic品種。數(shù)字ic就是傳遞、加工、處理數(shù)字信號的ic,可分為通用數(shù)字ic和專用數(shù)字ic。
通用ic:是指那些用戶多、使用領(lǐng)域廣泛、標(biāo)準(zhǔn)型的電路,如存儲器(dram)、微處理器(mpu)及微控制器(mcu)等,反映了數(shù)字ic的現(xiàn)狀和水平。
專用ic(asic):是指為特定的用戶、某種專門或特別的用途而設(shè)計(jì)的電路。
目前,集成電路產(chǎn)品有以下幾種設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷售模式。
ic制造商(idm)自行設(shè)計(jì),由自己的生產(chǎn)線加工、封裝,測試后的成品芯片自行銷售。
ic設(shè)計(jì)公司(fabless)與標(biāo)準(zhǔn)工藝加工線(foundry)相結(jié)合的方式。設(shè)計(jì)公司將所設(shè)計(jì)芯片最終的物理版圖交給foundry加工制造,同樣,封裝測試也委托專業(yè)廠家完成,最后的成品芯片作為ic設(shè)計(jì)公司的產(chǎn)品而自行銷售。打個比方,fabless相當(dāng)于作者和出版商,而foundry相當(dāng)于印刷廠,起到產(chǎn)業(yè)"龍頭"作用的應(yīng)該是前者。
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