给通信产品装上“中国芯”

信息产业是近百年来发展最快的产业，信息产业的快速发展使人类的生活发生了重大改变。在中国，随着电子信息产品制造业成为制造业的第一大产业，其在国民经济中的重要地位日益凸现，而电子信息产品制造业的发展，又使电子产品的“粮食”--集成电路(IC)芯片的需求量越来越大。对此，国务院在2000年颁布了18号文件--《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》，以鼓励和扶持发展集成电路产业。

　　1 集成电路的应用对信息产业的影响

　　由于信息产业的迅猛发展，中国已成为集成电路的消耗大国，2001年中国集成电路的需求量达全球总需求量的5%。预计到2003年，中国的芯片销售额将占世界半导体市场总销售额3 120亿美元的8.6%，达到268亿美元；到2010年，中国有望成为仅次于美国的世界第二大芯片消费市场。

　　集成电路作为信息产业的基础，对信息产业的发展起举足轻重的作用。统计资料表明，集成电路1～3元的产值，可以为电子产品带来10元左右的产值，为信息产业带来100元左右的产值。集成电路对信息产业的影响是巨大的。但目前中国巨大的芯片消费市场绝大部分被国外芯片供应商所占有，中国自己生产的芯片不到所需总量的30%，且多为低档芯片，在复杂的通信系统和计算机及外围设备上，中国自己生产的芯片所占比例更少，从而造成每年要从国外进口大量的芯片的局面。

　　芯片是所有电子信息产品的“心脏”，在整机成本中占很大比例，在很多复杂的系统产品上，芯片的成本已经占整机成本的50%～60%，甚至更多。芯片还是核心技术和知识产权的重要载体之一，只有通过掌握核心技术，并且将核心技术固化在芯片上，才能真正提高产品的竞争力。因此，中国迫切需要发展集成电路芯片产业。

　　2 发展IC芯片所面临的挑战和机遇

　　2.1 面临的挑战

　　中国由于集成电路产业基础薄弱，发展集成电路芯片面临的挑战是多方面的。

　　在芯片制造上，中国芯片制造业的整体水平不高，难以形成芯片制造优势。中国的IC生产线仍然以0.35 μm及以上的为主，而国际上一些主要的IC厂商的生产线已达到0.18 μm和0.25 μm，0.13 μm生产工艺也已经成熟。国内的生产工艺与世界领先水平相差5～10年。
　　在芯片设计上，中国的芯片设计业基础比较薄弱，一直鲜有超大规模的集成电路得到广泛应用。国内所设计的芯片更多是中小规模的集成电路。在通信系统上应用的复杂芯片，几乎全部是由国外设计和生产。

　　在应用和成本上，中国同样存在着许多挑战。对于应用，由于芯片设计和制造方面存在的差距，用户对国内设计或者国内生产的芯片信心不足，特别是大规模或超大规模芯片产品很难被很快接受。对于成本，由于中国芯片设计基础相对薄弱，缺少技术积累，缺乏相应经验，加上大规模或超大规模芯片产业开始投入资金大，相对于不大的产出，芯片的设计成本和制造成本将会过高。

　　在设计人员方面，虽然中国不缺乏设计人员，但是缺乏高水平、有成功的产品设计经验的研发人员。在人才结构方面也不合理，更多的IC设计人员熟悉IC设计本身的技术，而对IC如何应用，特别IC设计如何与系统相结合了解得较少。

　　2.2 难得的机遇

　　自从国务院颁布18号文件以来，北京、上海和深圳等地方政府也出台了相应的政策，大力扶持芯片集成电路产业。

　　中国巨大的IC消耗量、供需矛盾的极不平衡、良好的投资环境决定了中国集成电路产业具有广阔的前景，促成很多国际大企业在大陆投资，建立合资或独资的Foundry(代工)厂。国内的一些单位也在IC生产上投入巨资。台湾成功的Foundry经营经验，增强了人们在大陆投资的信心。

　　2001年，国际半导体市场发生了剧烈的变化，全球的半导体行业效益出现了较大的滑坡。这种情况带来了建厂成本较低的大好时机，如果像预测的那样，从2002年开始美国等西方国家的经济复苏带来相应的IC的需求量会上升的话。现在建设Foundry厂投入的巨额资金将会取得较好的回报。

　　综合上面几种因素，现在发展中国集成电路芯片产业应是一次难得的机遇。

　　3 发展通信IC芯片需要综合各种因素

　　中国电子信息产业近几年以年均30%的速度高速发展，中国通信产品对IC芯片的需求量越来越大，相应地开始对芯片提出个性化的要求，这些要求无法完全从市场上的通用芯片获得，自己必须设计芯片以满足自身的需求。从知识产权方面看，也迫切需要自己的芯片作为知识产权的载体和保障。但要给中国通信产品装上“中国芯”还需要掌握SOC(System On a Chip)等核心设计技术，加强产业链建设，并做到设计与应用相结合。

　　3.1 掌握SOC等核心设计技术，实现跨越式发展

　　SOC的概念是20世纪90年代提出来的，其目标是为了克服多芯片集成系统所产生的一些困难，通过提高芯片集成的系统功能以简化整机设计的复杂度，并获得更高的系统可靠性和更优良的性能。

　　SOC技术是微电子芯片进一步发展的必然方向。SOC技术的出现表明了微电子由现行的IC(电路集成)向IS(系统集成)发展。后者不只是许多集成电路的简单的二次集成和向单芯片上的映射，而是从系统功能和性能出发，结合芯片结构，融合软硬件，将系统功能在单个芯片上实现，在更高层次上发展芯片技术。SOC的设计技术包括：ASIC基片开发、逻辑设计、单元库开发，以及具有自主知识产权的IP(Intellectual Property，指具有知识产权的标准单元)的集成。SOC设计过程中，在系统架构定义、逻辑设计、IP集成、功能验证、布局布线和调试等方面，设计工程师面临许多新的挑战，它需要全新的设计方法和工具。现在的SOC发展还在初级阶段，需解决一系列工艺(如DRAM、Flash与Logic技术的兼容)、设计(如IP模块)技术和设计方法、测试策略及可测试性等技术课题。其中IP的集成和复用是SOC设计中解决设计层次、产品成本、设计周期以及风险的关键环节。

　　通过加大对IP研发的投入，开发自主知识产权的IP，可加速中国IC产业化的步伐。通过资金投入和市场行为，购买真正需要的IP，同时引进一流的设计人才，可为中国IP设计打下坚实的基础。而大力进行SOC技术研究，开发具有中国自主产权的SOC芯片，是实现中国集成电路设计跨越式发展的关键。

　　3.2 加强产业链建设，提高芯片制造能力

　　在芯片设计中如果没有代加工厂商的支持，光有通信制造业的需求是没有后劲的。随着芯片设计复杂度的加大，就更加需要代加工厂商的专业支持服务，因此发展芯片制造业，推进IC的发展，需要系统结构、逻辑设计、电路设计和工业制造相结合。

　　由于专业分工协作的需要，芯片制造商在提高技术水平的同时，还要提供相关的专业化服务。因此，除了传统的代加工业务外，芯片代加工厂商应与芯片设计商、单元库供应商、知识产权持有者、后道封装和测试供应商等需要密切配合，加强产业链建设，共同为芯片设计商提供全方位的服务，甚至设备和材料提供商也要被纳入到产业链中来。这样做的好处是加快了新产品、新技术的研发速度。

　　目前国内已建设了多条0.25 μm甚至0.18 μm生产线，高端芯片的技术水平和生产能力已大大提高。只要产业链上的各环节相互依存、相互促进，中国的芯片制造能力将会快速提高。经营芯片制造业是华人的特长，这从台湾积体电路公司、台湾联电以及新加坡特许半导体3家芯片厂家的产量占全球总产量的70%就可看出。

　　3.3 设计与应用相结合

　　需求促进发展，能够得到成功应用的IC产品才是真正的产品。这需要IC设计和IC应用厂家的相互结合。IC设计和应用相结合，可以通过多种途径，例如：合作开发(和自己的目标用户共同开发)、定制开发(根据用户的需要，为特定用户开发)和替代开发(开发用户的完全替代产品)。

　　通信产品用芯片目前主要集中在光传输和数据类产品的芯片上，在移动终端等产品上，中国自己设计的芯片仍然用得较少。第3代(3G)移动通信应用的推出，给中国发展通信芯片提供了较好的机会。中国应尽快集中精力，积累设计经验，在3G和移动通信终端所需IC方面取得突破，在下一轮的竞争中取得优势。在国际上，大的通信设备制造商都是应用自己的或者有长期合作关系的公司所设计的核心芯片制造相应的系统。这客观上要求中国如果参与竞争，必须自己想办法解决芯片问题。由于国内通信设备制造商已经经历了较长时期的追赶过程，在经济和技术上有了积累，在3G和一些数据产品的竞争中，与国际主要设备提供商几乎站在同一起跑线上，加上有在新的通信设备开发过程中设计芯片的要求和条件，因而形成了国内通信芯片设计的一个很好机会。抓住这样的机会，可以实现芯片设计的跨越式发展，为尽早在通信系统中装上有国际竞争力的“中国芯”创造条件。

　　4 结束语

　　中兴通讯作为国内大型通信设备供应商，在自主研发通信IC方面一直处于前沿位置。中兴通讯早在1996年11月就成立了IC设计部门，2002年4月成立了中兴通讯微电子研究所。公司自主设计的IC芯片大量应用于公司的产品上，不仅为公司带来了直接的效益，也使公司的产品能够根据用户的需求提供自己的解决方案。IC芯片还将公司的知识产权，通过有形的芯片进行固化，从而保护了公司的知识产权。中兴通讯微电子研究所目前正致力于数据通信类芯片、第3代移动通信芯片、光通信芯片，以及CDMA手机专用芯片等的设计研究。

　　中兴通讯在整机设备上成功地进行集成电路芯片大规模应用的实践说明中国的通信设备的在功能、性能和价格上已具有一定的竞争力，证明了通信设备供应商能够很好地整合国内的芯片设计、制造和封装力量，使企业具备更强劲的国际市场竞争力。

　　综上所述，给中国通信产品装上“中国芯”的时机已经成熟。

　　参考文献

1 王阳元.微电子科学技术和集成电路产业.见:中国电子学会通信学分会，编.2001年中国通信专用集成电路设计与应用高级研讨会论文集，2001:1-11
2 吴基传.抓住新机遇 迎接新挑战 全面推进我国信息产业的改革与发展.北京:全国信息产业工作会议,2002