常州市集成电路产业现状及创新发展路径研究

徐彬凌

(常州市科技资源统筹服务中心，江苏 常州 213000)

0 引言

集成电路(IC)是把一定数量的常用电子元件，通过半导体工艺集成在一起的具有特定功能的电路[1]。集成电路产业链包含价值链、企业链、供需链和空间链[2]，是“工业皇冠上的明珠”。

集成电路产业属于资本与技术密集型行业，我国对外依赖程度高、自给率低下，2019年出口额4 071.3亿美元，同比增长2.9%，其中进口3 055.5亿美元，出口1 015.8亿美元，进出口逆差达2 039.7亿美元。

1 研究意义和内容

国际货币基金组织测算，国民经济增值部分的65%与集成电路有关，1元产值可带动10元电子信息产值和百元GDP。近年来，美国出台芯片法案，对以华为为代表的我国科技企业禁售列出实体名单，使我国面临供应链安全挑战。

国务院《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》，正探索关键核心技术攻关新型举国体制[3]。集成电路产业是常州新一轮产业变革和转型升级的推动力，将赋能常州传统产业升级发展，为常州高新技术产业提质增效。

2 常州市集成电路发展现状

20世纪七八十年代，常州市半导体厂生产三极管、CMOS、集成电路，常州市无线电元件七厂生产三极管；20世纪90年代逐步衰弱，但为后期发展半导体产业人才奠定了基础。

2.1 集成电路设计业

常州市现有芯片设计企业14家，2019年销售收入合计11.9亿元，规模小，市场需求广泛，尤其是在工业控制、智能硬件、光通信等细分领域技术领先。

在激光芯片、显示驱动芯片等多个细分领域拥有核心技术，欣盛半导体显示驱动芯片打破日本企业在COF显示驱动芯片制造行业的垄断，纵慧芯光在砷化镓半导体外延片生长和激光器设计领域技术全球领先；在化合物半导体芯片制造和系统集成领域存在优势，搭载国科微电子主控芯片的固态硬盘已与国内主流软硬件平台完成适配，国光开发的基于龙芯处理器和国科微固态硬盘的智能整机产品已具备进入办公领域的条件。

2.2 集成电路材料产业

材料方面集中在光刻胶原料、靶材制造、化合物衬底、掩膜版、工艺化学品、封装材料等细分领域。

在光刻胶原料领域，强力电子是国内唯一掌握半导体级光刻胶引发剂技术的头部企业，HABI系列双咪唑类光引发剂获得65%的全球市场份额，PBG肟酯类光引发剂成功获得全球45%市场份额；在靶材领域，常州苏晶电子主要产品是高纯度金属靶材、合金靶材、金属氧化物靶材、薄膜太阳能等，亚芯半导体主要生产集成电路高品质超高纯钨、钽等难熔金属靶材、石英连熔炉等；在化合物衬底领域，集中了恒嘉半导体、索尔思(磷化铟衬底)、京晶光电(蓝宝石)等企业；在掩膜版领域，常州高光半导体材料是一家专门从事AMOLED金属掩膜版研发生产的企业，预计可实现年产2 400件金属掩膜版，江苏乐萌主要研发OLED金属掩膜版产业化的技术，实现MaskFrame的量产。

2.3 光电半导体产业

常州集聚了23家上下游企业，已经基本形成从衬底材料、外延片生长、有机电子核心材料、芯片制备到器件封装、应用等各环节较为完整的产业链接。

在蓝宝石衬垫方面，京晶光电已实现月产10万片LED高亮度人造蓝宝石4英寸晶圆；在金属掩膜版方面，江苏乐萌已实现MaskFrame(掩膜版框架)量产1 000张/年；在有机电子材料方面，强昱光电建成万级OLED无尘生产车间千余平方米；在液晶显示LCD领域，欣盛半导体自主研发的“COF-IC超微电路驱动芯片”是LCD/OLED显示屏的关心核心芯片之一；在OLED领域，湖畔光电与美国KOPIN、日本松下联合研发出全球首款1.3英寸2.6K OLED微型显示器；在外延片方面，晶品光电是台湾晶元光电首次将外延片高新技术转移到大陆区域。

2.4 化合物半导体产业

常州在砷化镓、磷化铟、氮化镓和碳化硅等主要高端化合物半导体领域都有布局，优势明显处于国内领先地位。常州市有8家企业涉及碳化硅电力电子器件的设计、封装测试，具有很大发展空间。

常州纵慧拥有芯光砷化镓外延片、VCSEL芯片项目；常州承芯半导体拥有砷化镓晶圆代工项目；江苏索尔思通信则基于2寸和3寸磷化铟衬底，从外延生长-蚀刻、电极制造-光刻-光学镀膜-芯片封装共拥有250多道工序，是国内第一家高速率激光器芯片生产线。

2.5 集成电路装备产业

常州市在集成电路装备制造产业具备一定的基础，主要集中在长晶设备、沉积设备、晶圆清洗设备、晶圆检测设备、点胶焊机器人等领域，基本涉及IC制造流程中除光刻机、离子注入机、抛光机外的大部分设备。

在清洗设备领域，捷佳创的产品涵盖晶体硅电池生产设备、硅片加工设备、多晶硅提纯辅助设备等，瑞择微自主研发的“130纳米级光掩模清洗设备”打破了国外垄断；在检测设备领域，维普光电的检测产品是涵盖先进光学、精密运动控制、软件、电子、GPU海量数据处理和精密机械结构的综合高端装备；在长晶设备领域，昀丰半导体是国内唯一一家拥有蓝宝石生长技术、大尺寸蓝宝石长晶设备研发制造、产品终端应用全产业链整合能力的制造商。

3 常州市集成电路产业问题研究

3.1 缺乏“核芯”产品

纳米技术、半导体制造是集成电路产业的核心，常州市集成电路产业“缺芯少魂”。台积电早已实现了5 nm硅基芯片的量产，常州还是空白，仅仅在集成电路设计业、化合物半导体产业、光电半导体产业、集成电路装备以及集成电路材料等细分市场还有一定竞争力。

3.2 重点产业发展的需求瓶颈

常州集成电路产业无法生产出精确、安全、可靠，以及高功率的产品，导致本地十大重点产业关键核心技术和价值链高端缺位。例如，常州工程机械中的登高车，安全性要求很高，国内芯片技术无法满足，只能依赖进口；又如疫情防控期间，由于没有成熟的芯片控制，机电一体化控制不好，常州的口罩机、熔喷布机供不应求，而且产品质量问题严重；轨道交通、智能制造和光电产业等都缺少芯片。

3.3 特色产业链薄弱

在芯片设计产业，由于周边城市已经形成一定规模的集聚，导致可流入常州的潜在资源匮乏，高端处理器芯片和存储芯片的设计能力、制程工艺、封测技术等方面还处于追赶状态；在化合物半导体产业常州虽然具有一定的优势，在细分领域存在“单打冠军”，但产业比较分散，还未形成比较完整的IDM模式；在光电半导体产业，核心企业的优势不明显，尤其是在新型显示产业领域，重点不突出；在集成电路装备材料等方面，关键装备和核心部件技术落后，进口的依赖度过高，短板问题突显[4]。

3.4 和需求产业结合度低

常州虽然在集成电路设计业、化合物半导体产业、光电半导体产业、集成电路装备业、集成电路材料上比较强势，但和本地的十大产业链发展结合度不高，无法形成集聚效应。在对十大产业链重点企业调查中发现，生产厂商经常抱怨其产品所需要的芯片无法在本地采购，部分高端芯片依赖进口，即使本地有也因无法大规模产业化生产而导致产能不足。

3.5 资金和人才短缺

集成电路产业投资高、研发长、见效慢、风险大，社会资本不愿涉足。走访的多个企业都反映：一是融资困难，即使有了好的技术突破也难以实现产业化，无法快速实现成效；二是核心人才的匮乏，常州既没有具有吸引力的产业规模也没有“985”“211”“双一流”的高校院所，人才引育困难。

4 常州市集成电路产业创新发展路径建议

4.1 基础性研究提前布局

根据摩尔定律，芯片每隔两年性能会翻一倍，但1 nm的工艺将可能是其极限难关。2020年10月，中科院上海微系统团队公布了一种新型芯片材料：碳基晶圆(石墨烯晶圆)[5]，无论是功耗还是性能，同级别的碳基芯片完美超越硅基芯片。常州石墨烯产业优势明显，建议提前布局碳基芯片。但常州集成电路基础性研究薄弱，缺乏超一流的高校和科研院所，建议和中科院等各大有实力的科研机构合作，提供常州的自身资源，实现共赢。

4.2 加强“卡脖子”技术项目建设

建议政府部门针对常州市十大产业链的发展瓶颈，研究“卡脖子”的要害，鼓励集成电路企业建设技术创新平台，打造集成电路制造业创新中心，集中突破关键工艺技术、重点产品和行业应用等瓶颈制约，提升核心竞争力。

项目是产业快速发展的保障[6]。一方面，要跟踪服务现有项目，力争项目快投产、早产效，例如对常州市生态体系有重要意义的砷化镓、磷化铟、碳化硅、氮化镓芯片及功率模块项目；另一方面，优化营商环境，对于没有能力建设的项目，瞄准主流厂商，吸引国内外集成电路企业来常建设，共同发展。

4.3 资金和人才资源“创新”探索

巨额研发资金投入和高端人才需求是集成电路产业的两大核心要素，常州可以学习日本六大财团合作模式。常州缺乏国际性寡头企业，但是民间资本充裕，产业链较完整。针对不同产业对集成电路产品的需求进行互相融资，引入和扶持集成电路企业，互相派遣人才协同发展，既解决了需求问题又确保产品质量。

在人才方面，常州市可依托科教城等产学研协同创新平台，加强与高校院所联系，引进高层次人才；与西电科合作在常州大学设立微电子学院，培养本地产业人才。

4.4 集成电路设计业和封装测试业做大做强

芯片设计是集成电路的灵魂[7]。建议以芯片设计为突破口和主要抓手，加大对常州优势产业的芯片开发力度，实现关键功率器件制造自主可控；鼓励发展面向人工智能应用的图形处理器芯片、现场可编程门阵列、专用集成电路等专用芯片以及基于RISC-V指令集架构的处理器芯片，形成产品。

4.5 化合物半导体产业重点发展

常州应抓紧第三代半导体产业发展的机遇，坚持全面系统布局与重点环节突破结合的原则，布局氮化镓、碳化硅芯片，引领产业发展，研制关键应用产品，提升整体竞争能力。重点发展面向新型显示、汽车电子、5G通讯、轨道交通等应用领域的化合物半导体芯片，打造光电子、光通讯、电力电子器件、功率模块、快充系统等产业工业园，形成化合物半导体产业基地。

4.6 新型显示产业加速发展

新型显示产业在常州市集成电路产业发展中占据重要地位[8]。一方面，优先发展精细金属掩膜版，依托江苏乐萌、高光半导体实现精细金属掩膜版规范化生产，打破国外垄断；另一方面，大力发展OLED设备，在推动本土设备厂商涉足OLED领域的设备研发与产业化同时，引进蒸镀设备制造商，进一步确保OLED技术研发和制造的领先地位[9]。

5 结论

常州的集成电路产业发展缓慢，基础薄弱，但有旺盛的市场需求，必须围绕十大重点产业链的发展需求，创新资本运作和人才引进的模式，大力发展集成电路设计业、化合物半导体产业、光电半导体产业、集成电路装备产业和材料产业，依据用户需求和市场应用建立包括芯片设计、芯片制造、芯片封装的完整产业链，打造完整的产业集群。