“數”説工業化：中國集成電路產業是如何發展起來的？_風聞

#用數字講述中國的工業化歷程

半導體工業是一個十分年輕的產業，晶體管、集成電路、芯片等半導體工業的核心產品都是二戰以後才路線被髮明出來的。

芯片是現代電子工業的核心產品，不僅是構成計算機、移動電話等電子產品的主體，汽車、機器人、現代工業設備也都離不開芯片。

半導體工業隨着計算機和移動通信等產業的發展不斷壯大，而且芯片的使用範圍不斷擴大，目前全球半導體工業的銷售規模已經超過了5000億美元。

美國引領了全球半導體產業的發展，不僅晶體管和集成電路是美國最早發明的，計算機和現代移動通信設備等也是美國首先發明的。

美國至今仍然主導着全球半導體產業，總部在美國的半導體企業的銷售額仍然佔據着全球半導體市場的半壁江山，全球半導體產業的標準和大部分生產設備也一直掌握在美國手中。

中國的半導體研究在20世紀50年代起步，在廣大科技人員的努力下成功研製了鍺、硅晶體管以及集成電路。

由於集成電路產業的發展遵循摩爾定律，雖然中國集成電路的技術一直在進步，但是與國際先進水平的差距反而被不斷拉大。

中國在科研、設備、產品、材料等各方面都落後於以美國為首的西方發達國家，特別是集成電路的產業化落後程度最大。

一、中國集成電路產業發展過程

中國的科研機構在60年代就成功研製了集成電路，電子工業部第13所於1965年12月設計定型了我國第一個實用化的硅單片集成電路GT31，比德州儀器的基爾比發明集成電路僅晚了7年左右。

在此基礎上，中國集成電路產業終於誕生了。

圖1：中國集成電路產量

1970年，中國集成電路產量達到423萬塊。

中國在基本封閉的條件下依靠自己的力量初步建成了完整的集成電路產業，形成了包含設計、製造、封裝、測試、原料、設備等所有環節的完整產業鏈。

70年代中國最著名的半導體生產企業是北京878廠和上海無線電19廠，這些工廠生產的集成電路產品滿足了軍工行業的小批量需求，實現了初期的“產業輝煌”。

此時中國集成電路產業不僅技術上落後於發達國家，更大的差距是在產業化上——中國集成電路產業的生產規模太小，技術迭代速度太慢。

早期中國集成電路生產線的硅片一般只有1.5英寸硅片，而國外已經達到4~5英寸；從芯片集成度來看，中國在70年代才剛剛研製成功中等規模集成電路（MSI）和大規模集成電路（LSI），比發達國家落後一到兩代。

中國生產的集成電路產品主要是3~5 微米技術的低檔產品，高端的大規模和超大規模集成電路幾乎全部依靠進口。

1990年，中國集成電路產量增長至1.1億塊，生產規模相比70年代有了顯著提高，但是與世界先進水平仍然存在着極其巨大的差距。

中國1991年的集成電路產量僅佔當年世界集成電路產量的0.36%，銷售額僅佔世界市場總銷售額的0.18%。

為改變中國集成電路產業嚴重落後的狀況，七八十年代中國從國外引進了多條生產線，希望加快中國集成電路產業的發展。

國營江南無線電器材廠（無錫742廠）從日本東芝引進全套技術和設備生產彩色電視機專用集成電路，是改革開放後我國建設規模最大的集成電路企業。

742廠集成電路項目總投資2.77億元，項目建設歷經8年建成投產。1985年，742廠的集成電路產量佔全國總產量的38.6%，為彩電國產化做出了突出貢獻。

742廠在“七五”時期（1986~1990）繼續得到快速發展，國家投資的無錫微電子工程是當時電子工業的頭號工程，項目總投資達到10.43億元。

通過實施無錫微電子工程，電子工業建成了一家集成電路的研究機構——無錫微電子研究中心，此外還擴建了742廠5微米生產線的產能，並引進3微米技術建成了兩個項目：

一是與西門子合作的無錫項目，二是與NEC合作的北京(首鋼)項目。

1989年8月，經機械電子工業部批准，在無錫微電子聯合公司的基礎上成立了“中國華晶電子集團公司”

圖2：中國集成電路產量（2000~2023）

2000年，中國集成電路產量達到59億塊，生產規模比1990年擴大了50多倍。

中國集成電路產業在90年代建設的最重要的兩個項目分別是“908工程”和“909工程”。

“908”工程是機械電子工業部在1990年提出的集成電路發展計劃，是“八五”時期機械電子工業部最重要的項目，項目涵蓋了集成電路生產線、集成電路設計中心、上下游配套產業以及生產設備、硅片等集成電路產業鏈的大部分環節。

“908”工程共安排基本建設投資27億元(含外匯3.12億美元)，在無錫華晶建設了6英寸集成電路生產線，該生產線項目於2001年4月18日通過國家驗收。

“909工程”是90年代中國集成電路產業規格最高的項目，項目是中央領導親自批准，項目建設主要領導人由當時的電子工業部長和上海市主要領導同志兼任。

“909工程”的目標是引進技術在國內建設第一條8英寸生產線，工程總投資近100億元，超過了建國以來國家對半導體產業投資的總和。

“909工程”選擇了日本NEC作為合作伙伴，從NEC引進0.35微米工藝生產DRAM（動態隨機存儲芯片），成立了合資公司華虹NEC。

NEC提供了最優惠的合作條件：願意以現金參股不超過30%得股份；向華虹轉讓8英寸、0.5 微米、0.35 微米的集成電路設計和製造技術，並且保證生產線的滿負荷運轉以及在5年之內收回投資。

1997年5月28日，上海華虹NEC電子有限公司合資合同簽字儀式在人民大會堂舉行，李鵬總理、鄒家華副總理出席簽字儀式。

1999年 2月23日，64M存儲芯片產品開始試投片，並於當年就實現了盈利。2002年後華虹逐步退出存儲芯片生產轉型代工，目前是中國第二大芯片代工企業。

2000年以後中國集成電路產業迎來了黃金髮展時期，集成電路產量顯著增長，集成電路生產技術進步顯著，中國在全球集成電路產業中的市場份額有了明顯提高。

2000年以後中國集成電路產業發展的代表是中芯國際、長江存儲、華為海思等企業，此外誕生於“909工程”的華虹集團也顯著擴大了產能。

隨着中國經濟實力的增強，中國集成電路產業的發展擺脱了此前由國家主導的方式，中國經濟已經有能力以市場方式支持集成電路企業的發展了。

中芯國際成立於2000年，是由王陽元院士和張汝京博士兩位集成電路知名專家發起並創建的一家集成電路代工企業。

中芯國際以市場經濟機制運作，充分利用國際國內兩方面資源，面向國際國內兩個市場，在我國集成電路產業發展中具有里程碑意義。

中芯國際先在上海建設200mm（8英寸）芯片代工廠，2001年9月成功投產；2002年開始在北京亦莊建設300mm（12英寸）芯片代工廠，技術水平定位為130nm/90nm，2004年5月建成投產。

到2020年，中芯國際擁有六座晶圓工廠，合計月產能達到47.6萬片（ 8英寸）。

此外，以三星電子、英特爾為代表的國際芯片企業也紛紛在中國成立集成電路製造企業，這些都推動了中國集成電路產量的顯著增長。

2010年，中國集成電路產量增長至653億塊，生產規模比2000年擴大了11倍；

2020年，中國集成電路產量增長至2613億塊，生產規模在2010年的基礎上繼續擴大了4倍；

2023年，中國集成電路產量增長至3514億塊。

雖然中國集成電路產業的發展速度十分迅速，但是整體仍然十分落後，無法滿足中國產業發展的需求。

集成電路很早就超過石油成為中國進口金額最大的商品，中國集成電路的貿易逆差每年都在2000億美元以上。

中國集成電路產業發展對外部依賴嚴重，產業發展需要的生產設備、重要原料、芯片設計工具等都需要進口，而2018年後美國開始對中實施“技術脱鈎”使得中國企業無法進口技術和設備，加大了中國集成電路產業發展的難度。

二、中國集成電路產業技術發展過程

圖3：中國集成電路產量十年增量

從集成電路產量來看，中國集成電路產業的發展是一個不斷加速的過程。

雖然中國集成電路產業從60年代就開始發展，但前三十年的產量增長速度十分緩慢，一直到1980年才增加了不到2000萬塊。

20世紀80年代，中國集成電路產量在十年間增加了將近1億塊；90年代，中國集成電路產量增加了58億塊。

21世紀前十年，中國集成電路產量增加了594億塊；21世紀第二個十年，中國集成電路產量增加了1960億塊！

中國集成電路產量增速速度不斷加快的背後是生產技術的快速迭代！

集成電路自誕生以來一直都遵守着“摩爾定律”，製造集成電路的晶圓尺寸也從最初的1英寸擴大至12英寸，工藝水平從最初的微米級別升級至目前的納米級別。

中國集成電路產業的技術也一直在進步過程中，北京首鋼日電在1995年引進技術建設了中國第一條6英寸生產線，華虹NEC1999年建設了中國第一條8英寸生產線，而中芯國際2004年建設了中國第一條12英寸生產線。

中國研製的第一塊集成電路是電子工業部第13所於1965年12月設計定型的我國第一個實用化的硅單片集成電路GT31，比德州儀器的基爾比發明集成電路僅晚了7年左右。

中國集成電路產業在技術上一直落後於發達國家：中國第一條2英寸集成電路生產線在1978年才建成投產，第一條3英寸生產線在1980年才建成。

一直到1990年，中國還沒有建起一條5英寸生產線，第一條4英寸生產線還是上海貝嶺公司引進技術在1988年開始建設的。

80年代以前中國集成電路生產企業的生產設備主要依靠進口，有時甚至是購買國外淘汰的二手設備。以北京878廠（東光電工廠）為例，878廠從1.5英寸的小生產線升級為3英寸的工業生產線就是依靠引進的設備。

80年代中國集成電路生產企業的工藝水平是3~5 微米，技術上落後西方發達國家兩代以上，產量與西方國家相比更是微不足道。

中國集成電路產業的發展速度太慢了，雖然我們一直在追趕，但是與發達國家的技術差距反而被拉大了。

無錫微電子工程從1983年4月啓動至1995年4月南北兩個基地的正式投產，歷時整整12年，可謂“十年磨一劍”。

無錫微電子工程引進了3微米技術的集成電路生產線，同期微處理器芯片已跨過6個技術節點(每24個月集成度增加一倍，量產商品從80286發展到奔騰)；存儲芯片已跨過8個技術節點(每18個月集成度增加一倍，量產商品從256K發展到64M)；國際市場上的集成電路產品已進入到0.35微米技術階段。

因此雖然這項工程最初的目的雖然實現了，但是我們完成項目的速度太慢了，導致我國微電子技術和產業與國際先進水平相比差距更大了。

“908工程”建設了一條6英寸（150mm）的生產線，工藝水平達到1微米/0.8微米，月產能2萬片（年產3000萬塊大規模集成電路）；

“908工程”雖然也完成了既定的目標，但是不足之處跟無錫微電子工程一樣：項目完成的時間太長，這對於集成電路產業是最大的缺陷。

西方發達國家的集成電路企業在2001年已經建成了12英寸的生產線，工藝水平也發展至0.18微米，我國集成電路產業與發達國家的差距繼續擴大。

908工程的決策、談判時間拖得太長，在集成電路產業技術快速迭代的背景下目標引進的技術很快就落後了，雖然最終建成了6英寸生產線，但是未能發揮預期的作用。

圖4：2000年全球集成電路生產線

“909工程”引進技術建設了中國第一條8英寸生產線，它的建成投產使我國結束了沒有8英寸芯片生產線的歷史，同時工藝水平也提高到 0.25~0.18 微米的國際主流水平。

但中國集成電路產業的發展速度還是太慢了：

2000年中國只有1條8英寸生產線，同期全球建成投產的8英寸生產線有252條，而且第一條12英寸生產線已經建成；

2000年，中國在全球8英寸產能上的佔比只有可憐的0.4%，在6英寸生產線的產能份額也只有1%。

2000年，我國台灣地區擁有15條8英寸生產線和11條6英寸生產線，遠遠大於大陸1條和3條的規模。

2000年中國大陸不論在技術上還是在產能上與國際先進水平的差距被繼續拉大了。

圖5：2010年中國芯片生產線

2001年至2010年是中國集成電路產業發展的黃金十年，在這十年內中國集成電路產業的發展速度進一步加快，與世界先進水平的差距開始縮小。

從產量上看，中國集成電路的產量從2000年的58.8億塊增長至2010年的653億塊，生產規模擴大了十倍多。

從產能上看，中國新了6條12英寸生產線，15條8英寸生產線，累計擁有66條4英寸以上的集成電路生產線，生產規模顯著擴大。

從集成電路製造工藝水平上看，中國最先進製造技術已經達到60nm的水平，相比2000年的350nm（華虹NEC引進的技術水平是0.35微米，即350nm）有顯著提高。

圖6：世界集成電路工藝水平發展

2000年後中芯國際成為中國最大、技術最先進的集成電路製造企業，在中國集成電路企業中工藝水平最高。

中芯國際成立後先後在北京和上海建成了2條12英寸生產線，目前公司擁有多條8英寸和12英寸集成電路生產線，已經躋身全球芯片代工企業的前列。

中芯國際在2015年掌握了28nm工藝水平，2019年掌握了14nm工藝水平，2024年突破了7nm工藝水平。

雖然中芯國際在先進工藝水平上仍然落後於台積電，但是已經掌握了28nm和14nm的成熟工藝水平，保住了中國集成電路產業發展的下限。

2018年後中芯國際被美國列入了實體清單，被限制進口ASML最先進的光刻機以及美國企業生產的半導體設備，但是中芯國際在不利的條件下仍然繼續提升了自身的工藝水平。

華虹集團是中國僅次於中芯國際的第二大芯片代工企業，現在擁有3條8英寸和3條12英寸芯片生產線。華虹集團已經實現了55nm/28nm製程芯片的量產，且在向更先進製程節點發展。

在2023年全球芯片代工營收排行榜中，中芯國際和華虹集團都進入了前十並且分列全球第五和第六位，是中國大陸芯片企業的代表。

在美國的全面制裁之下，中國的集成電路企業不僅頑強生存了下來，而且在艱難的條件下仍然實現了工藝水平的提升

中國集成電路產業發展的黃金時期一直持續到2016年美國特朗普上台，特朗普政府不僅對中國實施貿易戰，而且在高科技領域開始實施“硬脱鈎”，在集成電路產業嚴格限制美國的技術和設備出口到中國。

不僅是華為進入了美國政府的“實體清單”，連中芯國際這樣的企業也進入了“實體清單”之列。

在這樣的條件下，中國集成電路產業仍然取得了顯著的發展成就，特別是華為Mate60手機的發佈標誌着中國集成電路產業初步打破了美國的技術封鎖。

中國集成電路產業在技術上與國際先進水平仍有較大的差距，但是經過幾十年的發展已經基本攻克了28nm/14nm的成熟工藝，這是中國集成電路產業的底線，也是中國集成電路產業在美國全面打壓下能夠繼續發展的底氣。

三、全球集成電路產業格局

圖7：全球半導體市場60年發展規模

集成電路產業是一個十分年輕的產業，是半導體產業中最大和最重要的組成部分。

晶體管、集成電路以及整個集成電路產業都是二戰以後才發展起來的，而美國則引領了全球集成電路產業的發展。

美國在集成電路產業至今仍然保持着絕對的統治地位，從未有國家真正威脅過美國集成電路產業的領導地位。

圖8：全球半導體銷售額

1980年，全球半導體產業的銷售額還只有100億美元左右。

80年代以前，集成電路的主要下游產業是電視機、錄像機等家電以及大型計算機，整個產業的銷售規模還相對有限。

隨着蘋果公司和IBM公司研發的個人計算機（PC）上市，全世界在80年代進入了PC時代，PC銷售的大規模發展帶動了上游集成電路產業的發展。

從80年代到21世紀初，PC是消費電子市場絕對的明星，全球PC銷量連續30年都保持了高速增長：

在80年代全球PC銷量在短短的幾年內就突破100萬台，然後是1000萬台，1995年全球PC的銷量超過5000萬台；

1999年全球PC銷量首次突破1億台的大關，2005年超過2億台，2010年超過3億台。

上世紀PC的市場地位絲毫不亞於2010年後的智能手機，計算機的CPU、內存、顯卡都是集成電路產業的產品。

圖9：2023年全球半導體銷售結構

在PC市場的帶動下，全球半導體產業的銷售額在1990年達到506億美元，在2000年超過2000億美元。

PC的熱銷將全球半導體市場的銷售規模從1980年的100億美元推高至2000年的2044億美元，銷售規模擴大了20倍！

PC之後是移動通信時代，移動電話的普及進一步推動了對集成電路（芯片）的需求，全球半導體銷售額在2010年接近3000億美元，在2020年達到4400億美元。

2023年，全球半導體銷售額達到5269億美元，其中集成電路產業的銷售額達到4284億美元，集成電路的銷售額佔整個半導體產業的81.3%。

圖10：SIA2022全球半導體消費結構

根據美國半導體行業協會（SIA）的數據，2022年全球半導體的最大用户是通信產業，佔據了全年銷售額的30%，其次是計算機產業貢獻了26%的份額；

我們之所以要分析的半導體以及集成電路下游的產業的結構，是因為下游產業發展與集成電路是密切相關的。

在計算機產業中，美國擁有絕對的主導地位：計算機的CPU、操作系統、辦公軟件等核心硬件和軟件的標準都掌握在美國企業手中，美國在計算機產業的壟斷優勢為美國半導體產業築起了牢固的護城河。

在計算機產業中，即使是東亞和歐盟國家也只能分得一點邊緣設備和產品。

在通信產業中，以蘋果、谷歌和高通為代表美國的企業仍然擁有巨大的技術優勢，但是在通信基站、智能手機SoC、基帶芯片、操作系統等方面還遠未達到壟斷的地步，這給了美國以外國家更多的機會。

在移動通信領域，中國不僅擁有全球市場份額最高的移動通信設備企業，在智能手機領域同樣佔據了半壁江山。

特別是中國企業華為在美國的全面制裁下，仍然推出了新一代的智能手機，標誌着中國企業在智能手機領域從硬件到軟件都實現了全方位的突破，這給中國集成電路產業發展提供了巨大的發展機會。

圖11：2022年全球半導體市場份額

雖然中國集成電路產量已經增長至3000億塊以上，但是這裏面有相當部分是外國企業在中國設立的子公司生產的，例如三星電子、英特爾在中國的子公司。

中國在全球半導體產業中的份額仍然十分有限，根據美國半導體協會（SIA）2023年的報告：2022年美國企業在全球半導體市場的份額高達48%，中國僅佔有7%的市場份額。

不論是從生產規模、生產技術還是半導體設備等方面來看，中國半導體產業與美國的差距仍然十分巨大。

圖12：全球最大二十家半導體企業

在2023年全球最大的二十家芯片企業中仍然看不到中國企業的身影，在全球最大的十家半導體企業中有6家美國企業，此外是韓國兩家和歐洲兩家。

2023年全球銷售收入最高的半導體企業是英特爾，銷售收入達到512億美元，排名第二十位企業的銷售額是71億美元。

中國銷售規模最大的半導體企業是中芯國際，2023年的銷售額是63億美元，與國際領先的半導體企業相比仍有巨大的差距。

在美國的全面打壓下，中國集成電路企業取得突破的標誌性事件是華為Mate70的發佈。華為Mate70的發佈意味着中國集成電路產業完成了從芯片設計、製造到終端運營的閉環，中國集成電路產業有能力把握自己的生存底線。

雖然中國集成電路企業在不論在技術上還是規模上都與國際領先企業存在巨大的差距，但現在中國的產業已經具備了獨立自主的能力，這是在美國全面制裁下取得的成就。

事實上中國集成電路企業在芯片領域的突破是多方面的：

1、在芯片製造領域，中國大陸的中芯國際和華虹集團都是全球位居前列的芯片代工企業；

2、在存儲芯片領域，長江存儲成功突破韓美日的封鎖，2024年拿下了2.3%的市場份額；

3、在芯片設計領域，以華為海思為代表的企業已經有能力設計技術領先的SoC。

正是有了這些企業的努力，中國才能完成從芯片設計到芯片製造、封裝再到終端應用的完整閉環，使得中國半導體產業能夠在美國的全面封鎖下生存下來。

圖13：中國集成電路進口金額

集成電路很早就超過了石油成為中國單一最大進口商品，2023年中國集成電路進口量高達4796億塊，進口金額達到3493.8億美元。

2024年中國集成電路的進口金額高達3856億美元，比石油3248億美元的進口金額高608億美元，集成電路外貿逆差高達2261億美元。

在全球集成電路產業中，中國集成電路產業還很弱小，我們還需要艱苦奮鬥。

雖然中國集成電路產業很弱小，但是在美國的全面圍剿下仍然能夠生存下來，我們已經有了自力更生的基礎。

四、中國集成電路產業發展的啓示

在中國所有產業的發展過程中，集成電路產業的發展特點與其它產業截然不同，根源就在於產業技術迭代速度的天壤之別！

從20世紀50年代至今，集成電路產業的發展一直遵循着“摩爾定律”，任一個階段的集成電路製造技術的市場生命週期只有2~3年。

如此快速的技術進步給中國的追趕帶來了極大的困難和挑戰，集成電路產業的技術引進也是效果最差的。

與之相反，全球鋼鐵工業的生產技術在80年代基本達到成熟，高爐大型化、氧氣頂吹轉爐鍊鋼技術、連鑄技術、連軋機技術等鋼鐵工業的主要生產技術此後基本沒有特別明顯的進步，中國通過寶鋼建設引進的鋼鐵工業生產技術不會過時，幫助中國鋼鐵工業完成了技術追趕。

電力工業同樣如此，中國改革開放之後從美國引進了亞臨界火力發電技術，亞臨界火電機組一直到2005年前後都是中國電力工業使用的主力機組；2000年後引進超臨界和超超臨界火力發電技術更是一直使用到現在。

80年代和2000年後的兩次技術引進基本幫助中國電力工業完成了火力發電技術的追趕，這是21世紀中國火電裝機容量爆發式增長的根源。

中國集成電路產業在90年代以舉國之力實施了“908工程”和“909工程”，分別建成了中國第一條6英寸和8英寸集成電路生產線，“909工程”引進的集成電路工藝水平也達到了0.35微米。

在2000年，全球第一條12英寸集成電路生產線投產，領先企業的集成電路工藝水平已經升級到了150~180nm。因此中國雖然成功實施了“909工程”，但是集成電路產業在技術上與國際先進水平的差距仍然十分巨大。

中國在發展集成電路產業上並非不努力，發展效果不如鋼鐵、電力等傳統工業的主要原因是客觀因素導致的。

當前中國處於集成電路產業發展條件最好的時期：資金不是問題，產業基礎不是問題，市場需求更不是問題！

技術迭代速度這個客觀因素也對中國有利：集成電路產業進入後摩爾時代，技術迭代速度放緩，這意味着領先者的領跑速度變慢，這有助於作為追趕者的中國更快追上美國。

美國從特朗普時代開始對中國集成電路產業進行全方面的打壓，一大批中國集成電路企業被列入美國政府的實體清單，無法進口含有美國技術的設備和產品。

在如此不利的條件下，中國集成電路產業非但沒有停止發展，反而將國內產能擴大了近一倍，這説明美國政府的技術窒息策略是失敗的。

美國政府的限制反而幫助中國企業形成了共識，極大降低了國產技術和產品的市場化阻力，華為智能手機業務的重新崛起標誌着中國集成電路產業成功衝破美國的封鎖。

中國集成電路產業發展的前景是光明的，我們將見證中國工業體系補上最後一塊短板！

參考資料：

1、《集成電路產業50年回眸》

2、《中國集成電路產業黃金十年》

3、《親歷中國半導體產業的發展》

4、《集成電路產業全書》

5、《芯路歷程——超大規模集成電路工程紀實》

6、《芯事》

7、《芯鏡》

8、《芯片戰爭》