設(shè)計(jì)、 制造和封裝測(cè)試集一身

　　集成電路剛剛誕生時(shí)，作為一項(xiàng)新興技術(shù)，生產(chǎn)涉及到的技術(shù)僅為少數(shù)企業(yè)所掌握，而生產(chǎn)所用的設(shè)備、材料、制造工藝技術(shù)等又具有高度的專業(yè)性，是過去其他產(chǎn)品生產(chǎn)中從未曾涉及、使用過的。因此，無論從產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)、設(shè)備生產(chǎn)技術(shù)還是到原材料生產(chǎn)技術(shù)到加工工藝技術(shù)，都無法作為成熟產(chǎn)品從市場(chǎng)上直接獲得，在這種情況下，企業(yè)要想介入集成電路領(lǐng)域，唯一的途徑就是自身掌握包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工制造在內(nèi)的全套技術(shù)，擁有半導(dǎo)體材料制備和生產(chǎn)設(shè)備，也就是我們通常所說的“全能企業(yè)”。

 

　　美國的綜合型電子企業(yè)最早開始投資集成電路產(chǎn)業(yè)，如德州儀器、仙童、Motorola、IBM、DECD等。這些美國公司參與到集成電路產(chǎn)業(yè)中主要是為自身制造的電子整機(jī)產(chǎn)品（電子設(shè)備、通信設(shè)備、家用電器等）服務(wù)的，以此增加其整機(jī)產(chǎn)品的附加值，提升產(chǎn)品的質(zhì)量和功能，降低生產(chǎn)成本，爭(zhēng)奪市場(chǎng)。當(dāng)時(shí)的電路產(chǎn)品主要是雙極器件電路和簡(jiǎn)單功能的MOS電路，用于替代成本較高的晶體管器件。事實(shí)上，包括美國、日本的早期集成電路企業(yè)都是依附于大型企業(yè)集團(tuán)的，在本集團(tuán)戰(zhàn)略思想的統(tǒng)一指導(dǎo)，從事產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)，而產(chǎn)業(yè)內(nèi)的組織結(jié)構(gòu)也主要表現(xiàn)為水平整合，即綜合型IDM，集整機(jī)產(chǎn)品和集成電路的設(shè)計(jì)、制造、封裝和測(cè)試等生產(chǎn)過程于一身。

 

　　材料、設(shè)備業(yè)的分離

　　隨著工業(yè)技術(shù)的提升和市場(chǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，專業(yè)化分工的優(yōu)點(diǎn)日益體現(xiàn)出來，于是，產(chǎn)品形態(tài)明晰的設(shè)備業(yè)、材料業(yè)最先從這些“全能企業(yè)”中分離出來，作為獨(dú)立的行業(yè)發(fā)展起來。這樣，整個(gè)產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)就分化成為集成電路業(yè)、設(shè)備業(yè)和材料業(yè)三個(gè)細(xì)分子產(chǎn)業(yè)。

在這種大背景下，應(yīng)用材料公司于1967年在美國成立，現(xiàn)已成為世界最大的半導(dǎo)體設(shè)備廠商。材料、設(shè)備制造業(yè)從集成電路產(chǎn)業(yè)中分離的較早，加之開發(fā)技術(shù)難度大，屬于基礎(chǔ)科學(xué)類，開發(fā)費(fèi)用高，因此，進(jìn)入門檻高。到目前為止，半導(dǎo)體設(shè)備制造被應(yīng)用材料、日本東京電子、荷蘭ASML等美國、日本、歐盟三家企業(yè)壟斷。同樣的情況也發(fā)生在材料業(yè)，美國、日本、歐盟掌握著控制權(quán)。

 

　　封裝、測(cè)試業(yè)的分離

　　二十世紀(jì)70年代，集成電路產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)生了一次重大調(diào)整，那就是，封裝、測(cè)試業(yè)逐漸從整個(gè)產(chǎn)業(yè)中分離出來，作為一個(gè)獨(dú)立的產(chǎn)業(yè)發(fā)展。這一階段，后道封裝、測(cè)試技術(shù)己基本上物化到了設(shè)備儀器技術(shù)和原材料技術(shù)之中。也就是說，集成電路的后道封裝具有較高技術(shù)的部分已集中體現(xiàn)在設(shè)備儀器技術(shù)和原材料技術(shù)之中。后道封裝、測(cè)試生產(chǎn)工序?qū)嶋H上己經(jīng)轉(zhuǎn)化為勞動(dòng)密集型工作，而發(fā)展中國家勞動(dòng)力成本低廉，在發(fā)展勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)上具有發(fā)達(dá)國家難以達(dá)到的成本優(yōu)勢(shì)。因此，這一時(shí)期，發(fā)達(dá)國家開始將封裝轉(zhuǎn)移到本土以外的其他地區(qū)生產(chǎn)，單獨(dú)的封裝測(cè)試業(yè)開始出現(xiàn)。

 

　　到了20世界70年代末，美國的絕大多數(shù)集成電路制造公司為了降低其部分生產(chǎn)成本，開始將縱向生產(chǎn)鏈中技術(shù)含量最低的封裝、測(cè)試工序大量移向海外，主要是馬來西亞、菲律賓、韓國和中國臺(tái)灣地區(qū)。恰巧這些地區(qū)的政府或當(dāng)局也正將集成電路作為本地區(qū)的支柱產(chǎn)業(yè)發(fā)展。目前，臺(tái)灣企業(yè)在全球封裝測(cè)試產(chǎn)業(yè)中所占的比重最大，全球前5大封測(cè)廠家已占3席，不僅是收入，盈利表現(xiàn)也相當(dāng)好，先進(jìn)封裝和測(cè)試的專業(yè)廠商幾乎全部集中在臺(tái)灣。

 

　　設(shè)計(jì)業(yè)的分離

　　二十世紀(jì)七十年代，集成電路設(shè)計(jì)是通過直接畫版圖完成的，當(dāng)時(shí)只能設(shè)計(jì)到幾百門的復(fù)雜度，設(shè)計(jì)技術(shù)主要與特定的技術(shù)人員聯(lián)系在一起；八十年代 Daisy公司首先實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE)，使得工程師可以通過畫邏輯圖、自動(dòng)布局布線的方式完成設(shè)計(jì)，CAE不僅使設(shè)計(jì)水平由原有的幾百門迅速上升到一萬門左右的水平，而且，自動(dòng)布局布線降低了對(duì)設(shè)計(jì)人員的技術(shù)要求，集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)開始部分物化到設(shè)計(jì)工具中。隨著EDA工具（電子設(shè)計(jì)自動(dòng)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，為集成電路的擴(kuò)大應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

 

　　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，產(chǎn)品的差異化不斷加大，這些使得集成電路產(chǎn)業(yè)從一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品（如DRAM、標(biāo)準(zhǔn)邏輯電路等）競(jìng)爭(zhēng)時(shí)代進(jìn)入到一個(gè)定制產(chǎn)品的時(shí)代，因此大量專門從事集成電路設(shè)計(jì)公司出現(xiàn)。于是，集成電路產(chǎn)業(yè)組織狀況發(fā)生了新的變化，在集成電路產(chǎn)業(yè)內(nèi)明顯出現(xiàn)了垂直分工和產(chǎn)業(yè)集聚的現(xiàn)象。

 

        自1982年世界上第一家專業(yè)化的集成電路設(shè)計(jì)公司——美國LSILogic公司成立以來，集成電路設(shè)計(jì)公司便以其經(jīng)營模式靈活、注重創(chuàng)新設(shè)計(jì)和與應(yīng)用市場(chǎng)結(jié)合緊密而實(shí)現(xiàn)了超常發(fā)展。2006年世界IC設(shè)計(jì)公司收益較2005年增長34%，遠(yuǎn)高于整個(gè)半導(dǎo)體行業(yè)8.9%的增長率，占半導(dǎo)體工業(yè)總體收益的 20%。

 

　　在這期間，由于制造工藝水平的提高，對(duì)生產(chǎn)線投入的資金要求越來越大，多數(shù)IDM中小企業(yè)已無力承擔(dān)這些費(fèi)用所帶來的經(jīng)營風(fēng)險(xiǎn)，高額的建線費(fèi)用也限制了許多試圖進(jìn)入IC業(yè)的人，于是只專注于芯片制造的代工企業(yè)（Foundry）出現(xiàn)了。1987年，全球第一家集成電路制造專業(yè)代工服務(wù)公司——臺(tái)積電（TSMC）成立。時(shí)至今日，身為業(yè)界專業(yè)代工模式創(chuàng)始者的臺(tái)積電已成為全球規(guī)模最大的專業(yè)集成電路制造公司，提供業(yè)界最先進(jìn)的工藝技術(shù)及擁有專業(yè)晶圓制造服務(wù)領(lǐng)域最完備的組件數(shù)據(jù)庫、知識(shí)產(chǎn)權(quán)、設(shè)計(jì)工具及設(shè)計(jì)流程。在半導(dǎo)體代工陣營中，TSMC、聯(lián)電（UMC）、中芯國際（SMIC）、特許（Chartered）屬于前四大企業(yè)，占據(jù)著絕大部分代工市場(chǎng)，而以X-Fab、Jazz Semiconductor為代表的企業(yè)以提供特殊Foundry服務(wù)（如RF、Analog）而擁有自己的一席之地。

 

　　大量無生產(chǎn)線的IC設(shè)計(jì)公司的出現(xiàn)，為專業(yè)代工廠的發(fā)展提供了巨大的發(fā)展空間；反之，代工廠的出現(xiàn)也降低了設(shè)計(jì)公司進(jìn)入IC領(lǐng)域的門檻，大量的設(shè)計(jì)企業(yè)也隨著誕生。無生產(chǎn)線的IC設(shè)計(jì)公司（Fabless）與IC代工制造公司（Foundry）相配合的方式成為集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要模式。從下圖可以看到，F(xiàn)abless公司在11年間公司數(shù)量增加4倍，營業(yè)收入增長40倍，年均增長率達(dá)22%，遠(yuǎn)高于全行業(yè)8%的速度和IDM 7%的速度。

 

　　綜合型IDM向?qū)I(yè)型半導(dǎo)體企業(yè)的轉(zhuǎn)變

　　專業(yè)型IDM公司，即專門從事半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)設(shè)計(jì)、制造、封裝測(cè)試，基本上不從事整機(jī)業(yè)務(wù)的公司。這種形式起始于上世紀(jì)60年代后期的美國，比如 Intel、AMD、Zilog等若干公司。1987年，綜合電子企業(yè)法國湯姆遜公司的半導(dǎo)體部門分離出來與意大利半導(dǎo)體公司合并為STM半導(dǎo)體公司。專業(yè)型IDM公司相對(duì)于綜合型IDM公司的高效運(yùn)作具有典型的示范意義。

 

　　二十世紀(jì)90年代后期，隨著Internet的普及，IC產(chǎn)業(yè)跨入以競(jìng)爭(zhēng)為導(dǎo)向的高級(jí)階段，國際競(jìng)爭(zhēng)由原來的資源競(jìng)爭(zhēng)、價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)轉(zhuǎn)向人才知識(shí)競(jìng)爭(zhēng)、密集資本競(jìng)爭(zhēng)，“快魚吃慢魚”的現(xiàn)象十分醒目。

 

　　2000年前后幾年，Motorola、Siemens、Philip等歐美綜合型IDM公司迫于競(jìng)爭(zhēng)壓力，將半導(dǎo)體業(yè)務(wù)單獨(dú)剝離出來，分別成立了 Freescale、Infineon、NXP等專業(yè)型IDM公司。日本的綜合電子企業(yè)NEC、日立（也是綜合型IDM公司）剝離其存儲(chǔ)器部門成立存儲(chǔ)器大廠Elpida，后三菱公司也加入，日立、三菱的非存儲(chǔ)器業(yè)務(wù)部門又分離出來聯(lián)合成立瑞薩半導(dǎo)體公司，成為業(yè)界相當(dāng)矚目的現(xiàn)象。綜合型IDM廠商轉(zhuǎn)型為專業(yè)型IDM廠商最為典型的是Motorola。其2003年時(shí)共擁有各類半導(dǎo)體廠共39個(gè)。經(jīng)過關(guān)閉，兼并及重組，最后僅存下8家盈利最高的工廠，在天津花費(fèi)了18億美元建成的MOS 17工廠在維持試運(yùn)行3年后，最終以股權(quán)轉(zhuǎn)讓方式，售予中芯國際。其2004年結(jié)構(gòu)重組后，新公司飛思卡爾一年之內(nèi)即迅速上市，并實(shí)現(xiàn)扭虧為盈。

 

　　從上述情況還可以看到，專業(yè)型IDM公司在產(chǎn)品種類的問題上采取了更加“專注”的策略。事實(shí)上，早在1985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(dòng)放棄DRAM市場(chǎng)，大搞CPU和邏輯電路，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。后來，同樣的情況也發(fā)生在AMD身上，為了更具競(jìng)爭(zhēng)力，2003年AMD剝離了存儲(chǔ)器業(yè)務(wù)，集中精力從事CPU業(yè)務(wù)，而其存儲(chǔ)器業(yè)務(wù)與富士通合資成立了Spansion閃存公司，由Spansion獨(dú)立發(fā)展存儲(chǔ)器業(yè)務(wù)。

 

　　在產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中人們認(rèn)識(shí)到，跨越太長產(chǎn)業(yè)鏈的集成電路公司體系并不一定有利于企業(yè)發(fā)展，“細(xì)分”才能精，“聯(lián)合”才成優(yōu)勢(shì)，不少綜合型IDM公司，特別是美國歐洲企業(yè)，紛紛改制成為專業(yè)型IDM公司。

 

　　綜上所述，集成電路產(chǎn)業(yè)從誕生至今的50年中，隨著技術(shù)和市場(chǎng)的不斷變化，經(jīng)歷了多次結(jié)構(gòu)調(diào)整之后，已經(jīng)逐漸由原來“大而全”形式的產(chǎn)業(yè)演化成目前 “專而精”的多個(gè)細(xì)分子產(chǎn)業(yè)。在IDM公司繼續(xù)發(fā)揮重大作用的基礎(chǔ)上，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(shì)，形成了設(shè)計(jì)業(yè)、制造業(yè)、封裝業(yè)、測(cè)試業(yè)獨(dú)立成行的局面。即使在設(shè)計(jì)業(yè)自己內(nèi)部慢慢地也出現(xiàn)了細(xì)分，如專門從事提供IP的設(shè)計(jì)服務(wù)公司，及第三方設(shè)計(jì)公司；制造業(yè)內(nèi)部分為IDM制造與專業(yè)代工制造企業(yè)兩種形式。正是這些具有不同特征的細(xì)分子產(chǎn)業(yè)間相互作用、相互推動(dòng)、相互制約，越來越影響著整個(gè)集成電路產(chǎn)業(yè)體系的發(fā)展。近年來，全球IC產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也越來越顯示出產(chǎn)業(yè)鏈細(xì)分和模式多元化的活力。