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【热点话题】重庆电子核心基础产业发展现状及未来技术趋势分析

发布日期:2018/2/12 14:31:32

技术预见是对科学、技术、经济、环境和社会的远期未来进行有步骤的探索过程,其目的是选定可能产生最大经济与社会效益的战略研究领域和通用新技术[1]。

电子核心基础产业是重庆市重点发展的十大战略性新兴产业之一,对其开展技术预见是完善产业链环节、实现精准研发和投资、增强产业核心竞争力、提升自主创新能力的有效手段。

一、国内外发展现状

电子核心基础产业包括集成电路、新型显示产业、通信设备、高端计算机及外围设备、数字视听产品及设备、高端电子装备和仪器、LED等细分产业领域。其中,集成电路和新型显示产业是电子核心基础产业发展的关键领域。

国外电子核心基础产业发展现状

集成电路产业发展遵循摩尔定律和硅周期,总体上一直保持增长势头。2015年,市场销售额3352亿美元,同比下降了0.2%。产业总体的增长趋势仍然保持不变,据iSuppli预测,到2017年可达到3805亿美元。

在产品方向上,由于移动智能终端、云计算、物联网、大数据等产业快速发展,相关存储器、控制和通讯芯片需求增长成为产业发展的主要动力。在技术发展上,一是晶圆直径向大尺寸发展,新建生产线普遍为12寸;二是工艺向更小线宽发展,目前28nm广泛使用,20nm已有量产,14nm已经问世。三是制造技术多样化,特种技术、工艺大量出现,加之各种新材料的使用,各种新型电路和特殊器件层出不穷。在产业态势上,企业并购、整合和合作越来越多,企业综合实力、核心竞争能力提升较快,全球排名前25位的企业销售收入总量达到全行业总量的四分之三。

 

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平板显示产业发展方面,根据国际调研机构Display search的统计和预测,2015年达到1368亿美元,较2014年增长4.4%,2017年将达到1600亿美元。

 

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2015年,平板显示产业主要集中在日本、韩国、中国台湾和中国大陆地区,基本涵盖了整个产业链。LG、三星、友达、夏普、群创、京东方、华星光电等七家企业再行业排名靠前,均位于这四个国家和地区。

国内电子核心基础产业发展现状

近年来,我国电子核心基础产业发展快速,集成电路和平板显示产业增长尤为强劲。

集成电路产业方面,2015年,我国作为全球规模最大的集成电路应用市场,市场规模达到11024亿元。截止目前,有超过1200家企业,形成了长三角、环渤海、珠三角和西部地区四个产业聚集区域。在设计领域,海思、展讯和瑞芯等公司已开发出28纳米芯片;制造领域,上海、北京等已建成12寸生产线4条,线宽达到32/28纳米水平,预计到2020年16/14纳米工艺将量产;封测领域,江阴长电、天水华天等公司封装测试技术快速提升,一些细分领域已逐步达到国际先进水平。

 

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平板显示产业发展方面,据Display search统计,2010年中国大陆厂商在平板显示器生产设备上的投资占全球的22%,此后这一比例不断增长,2015年超过70%。截至2016年7月,中国大陆已有8条8.5代线投产,包括华星光电2条、京东方3条、三星1条、LG Display1条、中电熊猫1条,在建的有6条。近年来,产业规模保持年均30%以上的增速增长,2015年,达到1800亿元,较2014年增长35.5%。据Display search预测,2016年产业规模将达到2350亿元,2017年增长至3000亿元。目前,北京、长三角、珠三角以及成渝鄂地区聚集了大量上下游企业,初步形成了“四大”产业聚集区。

 

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二、产业及技术发展趋势

未来产业发展趋势

集成电路产业发展趋势主要表现在以下五方面。一是垄断趋势将更明显。全球的集成电路产业将在未来几年进行重大调整变革,随着投资规模迅速攀升,市场份额加速向优势企业集中,不少领域将形成2-3家企业垄断局面。二是市场壁垒将进一步提高。随着国际企业通过构建合作联盟、兼并重组、专利布局等方式强化核心环节控制力,市场进入壁垒进一步提高。三是技术革新难度加大,由于集成电路产业一直往“大者恒大”的趋势发展,随着产业技术革新难度的加大,产业发展速度开始变缓,技术竞争将愈发激烈。四是中国将逐渐引领产业发展,全球集成电路产业尤其是制造业呈现出从发达地区向发展中国家和地区转移的趋势,未来在中国市场的快速增长带动下,全球集成电路产业将不断发展,“中国效应”将不断增强。五是商业模式转变,在市场竞争及投资强度的影响下,商业模式将发生转变,众多IDM工厂纷纷转向“轻晶圆厂”模式或代工模式,进入全球晶圆代工行列。

平板显示产业发展趋势主要表现在以下两方面。一是市场需求不断增长,产业规模持续扩大。2015年,全球液晶面板产能达到1.6亿平方米,主要面板产值为1367亿美元。由于液晶电视、手机、电脑等传统显示终端的稳步增长、平均尺寸增加,以及智能家居、智能配饰等新型显示终端的迅速应用,面板市场需求将持续增长,根据Display Search预测,2020年产能将达2.14亿平方米,需求量将达2.35亿平方米。二是面积向大尺寸发展,新技术不断产业化。目前全球在建及规划建设18条线全部集中在G6及以上的高世代生产线。采用a-Si的面板产量占比逐步减少,LTPS和Oxide的面板产能不断增加,AMOLED产业化进程加快,碳基、量子点等新型材料、全息、激光等显示技术将在未来取得突破,得到进一步应用。

未来技术发展趋势

集成电路的技术与产品创新路径主要遵循两条主线,一是通过设计和工艺技术的改进,不断提升芯片的信息处理能力;二是为了应对用户和应用场景不断提升的交互需求,相继出现无线充电芯片、移动支付芯片等不同种类的新型功能芯片产品。全球集成电路技术继续沿着More Moore、More than Moore和Beyond CMOS三个方向发展。

平板显示产业未来将继续沿着液晶显示、等离子显示、有机发光显示三大主力技术发展。在TFT-LCD技术中,目前主要采用非多晶硅(a-Si)TFT-LCD技术,未来低温多晶硅(LTPS)TFT-LCD有望成为高分辨产品的主流技术。另外,OLED技术目前也在快速发展和逐渐成熟的过程中,随着OLED生产技术的成熟和产业化水平的提升,未来OLED有望成为TFT-LCD主流地位的替代者。未来将有更多的新型平板显示技术涌现,在平板显示技术不断变化革新的同时,触摸屏技术也在不断地发展变化。早期的触摸屏主要采用电阻屏技术,目前投射式电容屏技术替代电阻屏技术成为触摸屏行业发展的重要趋势。

三、现状及优劣势分析

产业发展现状

1.集成电路产业发展现状

重庆现有西南集成设计公司、中国电科24所、中航微电子、重庆声光电公司、重庆声光电公司、中科渝芯公司、SK海力士半导体(重庆)有限公司、重庆赛宝工业技术研究院、重庆四联光电科技有限公司及林德、普莱克斯等40多家集成电路设计、制造、封装、测试企业和研究机构。

目前,重庆已形成5家品牌商、6家代工厂和800家零部件的“5+6+800”笔电产业体系,聚集了30多家手机整机和近50家配套企业,具有超过2亿台的笔记本电脑、平板电脑、手机等终端规模,已成为全球“笔电第一城”,构建了世界级的电子产业基地。同时,液晶面板、家用电子电器、物联网、汽车电子等产业迅速发展,对相关芯片需求巨大。现阶段拥有国际一流的数模混合集成电路软硬件设计环境和军用质量保证等级的混合集成电路生产线,具有多种类型的高可靠性封装能力,多个型号航空航天重点工程元器件检测资质。AD/DA、射频、功率器件等军民融合数模混合集成电路产品在国内具有特色。

但是,产业发展仍然面临一系列问题。一是产业规模较小,规上企业销售收入总额不到百亿元,占比全国不到1%;缺乏规模大、产品知名度高的龙头企业,产业聚集效应较弱。二是专业投融资平台欠缺、企业孵化器较少、高端人才缺乏,专业和公共服务体系有待进一步完善。三是国内各地方政府高度重视发展集成电路产业,重大项目引进面临激烈竞争。

2.平板显示产业发展现状

2013年,京东方开工建设TFT-LCD8.5代面板生产线,已于2015年投产;2015年,惠科TFT-LCD8.5代线项目开工建设,预计于2017年底投产。面板生产线的入驻迅速带动光学膜、背光源、导光板、电子材料等上游企业落户。同时,富士康、莱宝高科、惠科等高清显示模组、触控屏、电视机等项目相继建设并投产。2017年,重庆将形成年产216万片显示面板、120万片触控屏的产业规模。

技术发展现状

1.集成电路产业技术发展现状

重庆集成电路产业技术综合水平与北京、上海、深圳等集成电路领先区域仍存在一定差距,但近年来在芯片设计、原材料、单晶硅、芯片、封装测试、载板等产业链各环节的技术水平都得到较好发展。功率器件方面,重邮信科的TD-HSPA、TD-HSPA+处于行业领先地位,西南集成作为国家信息产业基地龙头企业,在射频集成电路行业处于国内领先地位。芯片封装方面,SK海力士8英寸芯片封装线已经投产,计划2018年移植FLTP CHIP、TSV等新技术;重庆四联光电科技有限公司自主研发6英寸蓝宝石衬体晶片,大尺寸晶片制备技术和水准世界领先。产业配套方面,奥特斯半导体封装载板工厂2016年已实现投产,林德、普莱克斯等化学配套企业相继聚集,使产业链的技术体系得到完善。

2.平板显示产业技术发展现状

平板显示产业起步晚,基础较为薄弱。从京东方8.5代生产线落户开始正式布局,现产业发展方向已基本确定,重点发展窄边框、宽视角、低功耗、高清、全高清、超高清、零延迟、高动态画面流畅度、高色彩饱和度等制造技术,采用新工艺、窄线宽设备和更轻薄、易弯曲的玻璃基板材料进行生产,不断提升面板制造附加值。通过a-si、Oxide、LTPS、AMOLED等技术衍进,探索量子点、碳基等新材料应用。

优劣势分析

1.产业发展优势分析

(1)产业基础雄厚

目前,重庆平板显示产业已基本形成两江新区、西永园区、巴南区和高新区的“一核三园”发展格局。在两江新区,围绕京东方和莱宝高科两大企业,已吸引法液空、住友化学等10多家配套企业,总投资超过30亿元,预计总产值达70多亿元。液化空气、住友化学、东进世美肯已投产,其他配套企业也已开工建设,为显示面板和电子终端产业发展奠定了良好产业配套基础。西永微电园的集成电路产业已形成“设计-制造-封装”完整产业链,集聚了西南集成电路、中航微电子有限公司等研发和生产“龙头”;台晶(重庆)电子侧重于芯片产品研发、工艺开发;在芯片制造方面,重庆墨希科技公司已建成国内首条年产100万平方米的石墨烯薄膜生产线,作为芯片制造的原料供应;SK海力士则提供了芯片封装项目生产线,产业链初具雏形。

(2)广阔的本地市场

重庆对集成电路和平板显示器件的市场需求巨大,作为最大的全球电子信息产业基地和最大的全国汽车生产基地,本地的市场需求量远远大于周边的成都、西安等地,与深圳、广东等沿海地区持平。在汽车整车和笔电生产方面,2016年年产整车超过316万辆、笔电5842.2万台[][],对智能芯片和液晶面板的需求量极大,随着产业的发展,还将呈现持续增大的局面,市场前景十分可观。

(3)丰富的人力资源

重庆的人才资源丰富,科研教育优势突出,有各类科研和技术开发机构1000多个、专业技术人员139万人、IT人员近20万人。2015年,有“百千万人才工程”国家级人选104人、享受国务院政府特殊津贴专家2533人;有普通高等教育学校64所、中等职业学校214所,研究生招生1.72万人,在校生5.05万人,毕业生1.49万人;普通高校本专科招生21.58万人,在校生71.66万人,毕业生18.11万人;中等职业学校招生14.90万人,在校生46.30万人,毕业生13.87万人[][]。

(4)生产要素成本低

重庆拥有丰富的煤、水、电、天然气、土地、劳动力等生产要素,要素供应有保障且成本优势突出。目前,作为国内页岩气最富集的地区之一,重庆地区的页岩气资源量估算达13.7万亿立方米[],境内的垫江卧龙河气田开采量居全国第一,且水资源总量在521.85亿立方米左右,每平方公里水面积全国第一。此外,2016年全市人口总量达3048.43万人,其中技能人才320万人,劳动力成本仅为东部沿海地区的60%左右。

2.产业发展劣势分析

(1)产业配套能力弱

重庆电子核心基础产业发展环境不如深圳、广东等沿海开放城市,社会经济发展与发达城市存在差距,信息产业和配套产业基础薄弱,产业运行成本高,企业发展受到制约,企业配套成本较大。并且,由于产业的总体规模不大,产业发展需要大量资金支持,单个企业往往不能承担较大的资金投入,制约了企业对产业发展的尝试。

(2)产业规划缺乏

目前,重庆电子核心基础产业主要集中在西永微电园、两江新区等园区,产业总产值规模不大,载体的产业集聚效应尚未形成,难以形成产业发展合力。并且,推动产业发展的公共服务平台尚未建立,服务体系不健全,产业的资源和信息共享尚不能实现。

(3)人才培养体系不健全

重庆目前已经具有一定的人才和基础储备,但在产业发展的各环节还缺乏市场营销、企业管理等与企业配套的专业人才。我市目前高、中、初级人才呈现1:10:9的比例,结构为“橄榄形”,与产业发展相匹配的1:2:7的“金字塔”形结构差距较大,人才结构比例失调。并且,在现行的教育体制机制下,具有实践经验的人才缺乏,供需脱节,人才供应不能满足产业发展多复合型人才的需求。

(4)自主创新能力弱

集成电路产业领域,中国电子科技集团24所、44所等拥有自主知识产权的芯片,其技术尚未真正市场化、产业化,且与先进的智能芯片存在差距。平板显示产业领域,虽然有京东方、SK海力士、莱宝高科等企业具有较强的生产能力,但主要依靠先进设备和工艺技术的引进来推动产业化,自主知识产权的核心技术仍然缺乏。并且,高校与科研机构间的产学研合作水平仍待提高。

四、未来技术发展预见分析

(一)集成电路产业技术

集成电路产业技术方面,设计环节,重点发展数模混合集成电路、移动通信、物联网、存储器控制、平板显示、汽车电子、可穿戴设备等应用芯片,包括AD/DA、导航、放大器、射频等数模混合集成电路及智能微传感器、微声学、微光学等MEMS器件;制造环节,依托京东方、SK海力士等企业,发展0.13um及更窄线宽工艺和特种技术,进一步扩大产品线,实现氮化镓、MEMS、IGBT、MOSFET等特色产品生产技术突破;封装环节,实现高密度和高可靠性封装工艺的突破,重点发展BGA、WLP技术、三维(3D)等封装技术;配套材料环节,重点突硅硅键合技术、层阶倒角技术及超精密磨削技术,实现材料性能的提升,为产业发展提供支撑。

(二)平板显示产业技术

平板显示产业技术方面,TFT-LCD技术向高分辨率大尺寸方面发展,并使液晶显示面板向高清化、轻薄化、节能化发展;PDP技术不是重庆的优势技术,主要瞄准提高产品的发光效率,向高亮度、高画质、长寿命、高分辨率、低功耗发展;OLED技术向超大尺寸、彩色、有源、软屏发展,加强开发AMOLED和PMOLED器件应用技术,发展AMOLED有机材料制备技术;3D显示技术主要向裸眼多视角3D发展,开发集成视眼跟踪3D、成像3D和便携式3D显示器件,进行透镜与光栅设计、制备、对准与贴合技术及3D图像处理技术研究,实现裸眼3D多视点显示技术的突破。电子纸技术方面,实现从静态显示向动态显示、硬质显示向柔性显示、双色显示向彩色显示的多方位发展,并提高响应时间,开发实时实现彩色显示和动态图像的产品[];材料和配套产业重点支持发展玻璃基板、高端偏光片、液晶、彩色滤光片、化危品等面板生产所需关键原材料,积极发展磁控溅射、光阻剥离、PI涂布等面板制造设备配套项目。

(三)其他技术领域

在通信设备、高端计算机及外围设备、数字视听产品及设备、高端电子装备和仪器、LED等产业领域,重点瞄准重庆的次优势领域,进行通信设备的技术突破,涉及下一代光通信、无线宽带通信、航空通信等关键技术及传输设备、接收设备、专用通信设备等无线通信设备等研究领域。

参考文献

[1]Ben R Martin. Matching social needs technological capabilities: research foresight and the implications for social sciences (paper presented at the OECD Workshop on Social Sciences and Innovation). Tokyo: United Nations Unive.

[2] 新华网.2016年重庆汽车产量领跑全国 预计生产汽车316万辆.[EB/OL].(2017-01-11)[2017-06-19].http://www.cq.xinhuanet.com/2017-01/11/c_1120286604.htm

[3] 重庆时报.2016年 “重庆造”笔记本电脑有5842.2万台增长4.8%.[EB/OL].(2017-01-26)[2017-07-18].http://www.cqtimes.cn/news/article/id/1711761/nowCat/189.html

[4]佚名. 2016年重庆市国民经济和社会发展统计公报[J].重庆统计,2017(3):3-12.

[5]法律法规网.《重庆市人力资源和社会保障事业发展“十三五”规划》(渝府办发〔2016〕186号).[EB/OL].(2016-10-10)[2017-10-09]. http://www.lc123.net/laws/2016-10-10/292759.html.

[6]新华社.重庆页岩气“家底”13.7万亿方 今年将建成首个100亿方产能气田.[EB/OL].(2017-03-09)[2017-09-11].http://news.xinhuanet.com/fortune/2017-03/09/c_1120599650.htm.

[7]刘媛.江苏新型显示产业发展态势及未来技术预见[J].科技和产业,2014,14(2):21-24.

 

基金项目:2017年重庆市技术预见与制度创新计划项目:基于技术预见的战略性新兴产业布局及创新能力提升研究——以两江新区为例(项目编号ctcs2017jsyj-jsyjBX0008)。


(作者:刘兰 文雷 编辑:文雷)


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