時間:2023-06-02 10:00:22
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇集成電路設計與集成系統,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
【關鍵詞】集成電路 設計方法 IP技術
基于CMOS工藝發展背景下,CMOS集成電路得到了廣泛應用,即到目前為止,仍有95%集成電路融入了CMOS工藝技術,但基于64kb動態存儲器的發展,集成電路微小化設計逐漸引起了人們關注。因而在此基礎上,為了迎合集成電路時代的發展,應注重在當前集成電路設計過程中從微電路、芯片等角度入手,對集成電路進行改善與優化,且突出小型化設計優勢。以下就是對集成電路設計與IP設計技術的詳細闡述,望其能為當前集成電路設計領域的發展提供參考。
1 當前集成電路設計方法
1.1 全定制設計方法
集成電路,即通過光刻、擴散、氧化等作業方法,將半導體、電阻、電容、電感等元器件集中于一塊小硅片,置入管殼內,應用于網絡通信、計算機、電子技術等領域中。而在集成電路設計過程中,為了營造良好的電路設計空間,應注重強調對全定制設計方法的應用,即在集成電路實踐設計環節開展過程中通過版圖編輯工具,對半導體元器件圖形、尺寸、連線、位置等各個設計環節進行把控,最終通過版圖布局、布線等,達到元器件組合、優化目的。同時,在元器件電路參數優化過程中,為了滿足小型化集成電路應用需求,應遵從“自由格式”版圖設計原則,且以緊湊的設計方法,對每個元器件所連導線進行布局,就此將芯片尺寸控制到最小狀態下。例如,隨機邏輯網絡在設計過程中,為了提高網絡運行速度,即采取全定制集成電路設計方法,滿足了網絡平臺運行需求。但由于全定制設計方法在實施過程中,設計周期較長,為此,應注重對其的合理化應用。
1.2 半定制設計方法
半定制設計方法在應用過程中需借助原有的單元電路,同時注重在集成電路優化過程中,從單元庫內選取適宜的電壓或壓焊塊,以自動化方式對集成電路進行布局、布線,且獲取掩膜版圖。例如,專用集成電路ASIC在設計過程中為了減少成本投入量,即采用了半定制設計方法,同時注重在半定制設計方式應用過程中融入門陣列設計理念,即將若干個器件進行排序,且排列為門陣列形式,繼而通過導線連接形式形成統一的電路單元,并保障各單元間的一致性。而在半定制集成電路設計過程中,亦可采取標準單元設計方式,即要求相關技術人員在集成電路設計過程中應運用版圖編輯工具對集成電路進行操控,同時結合電路單元版圖,連接、布局集成電路運作環境,達到布通率100%的集成電路設計狀態。從以上的分析中即可看出,在小型化集成電路設計過程中,強調對半定制設計方法的應用,有助于縮短設計周期,為此,應提高對其的重視程度。
1.3 基于IP的設計方法
基于0.35μmCMOS工藝的推動下,傳統的集成電路設計方式已經無法滿足計算機、網絡通訊等領域集成電路應用需求,因而在此基礎上,為了推動各領域產業的進一步發展,應注重融入IP設計方法,即在集成電路設計過程中將“設計復用與軟硬件協同”作為導向,開發單一模塊,并集成、復用IP,就此將集成電路工作量控制到原有1/10,而工作效益提升10倍。但基于IP視角下,在集成電路設計過程中,要求相關工作人員應注重通過專業IP公司、Foundry積累、EDA廠商等路徑獲取IP核,且基于IP核支撐資源獲取的基礎上,完善檢索系統、開發庫管理系統、IP核庫等,最終對1700多個IP核資源進行系統化整理,并通過VSIA標準評估方式,對IP核集成電路運行環境的安全性、動態性進行質量檢測、評估,規避集成電路故障問題的凸顯,且達到最佳的集成電路設計狀態。另外,在IP集成電路設計過程中,亦應注重增設HDL代碼等檢測功能,從而滿足集成電路設計要求,達到最佳的設計狀態,且更好的應用于計算機、網絡通訊等領域中。
2 集成電路設計中IP設計技術分析
基于IP的設計技術,主要分為軟核、硬核、固核三種設計方式,同時在IP系統規劃過程中,需完善32位處理器,同時融入微處理器、DSP等,繼而應用于Internet、USB接口、微處理器核、UART等運作環境下。而IP設計技術在應用過程中對測試平臺支撐條件提出了更高的要求,因而在IP設計環節開展過程中,應注重選用適宜的接口,寄存I/O,且以獨立性IP模塊設計方式,對芯片布局布線進行操控,簡化集成電路整體設計過程。此外,在IP設計技術應用過程中,必須突出全面性特點,即從特性概述、框圖、工作描述、版圖信息、軟模型/HDL模型等角度入手,推進IP文件化,最終實現對集成電路設計信息的全方位反饋。另外,就當前的現狀來看,IP設計技術涵蓋了ASIC測試、系統仿真、ASIC模擬、IP繼承等設計環節,且制定了IP戰略,因而有助于減少IP集成電路開發風險,為此,在當前集成電路設計工作開展過程中應融入IP設計技術,并建構AMBA總線等,打造良好的集成電路運行環境,強化整體電路集成度,達到最佳的電路布局、規劃狀態。
3 結論
綜上可知,集成電路被廣泛應用于計算機等產業發展領域,推進了社會的進步。為此,為了降低集成電路設計風險,減少開發經費,縮短開發時間,要求相關技術人員在集成電路設計工作開展過程中應注重強調對基于IP的設計方法、半定制設計方法、全定制設計方法等的應用,同時注重引入IP設計技術理念,完善ASIC模擬、系統測試等集成電路設計功能,最終就此規避電路開發中故障問題的凸顯,達到最佳的集成電路開發、設計狀態。
參考文獻
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[3]中國半導體行業協會關于舉辦“中國集成電路設計業2014年會暨中國內地與香港集成電路產業協作發展高峰論壇”的通知[J].中國集成電路,2014,20(10):90-92.
關鍵詞:課程體系改革;教學內容優化;集成電路設計
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)34-0076-02
以集成電路為龍頭的信息技術產業是國家戰略性新興產業中的重要基礎性和先導性支柱產業。國家高度重視集成電路產業的發展,2000年,國務院頒發了《國務院關于印發鼓勵軟件產業和集成電路產業發展若干政策的通知》(18號文件),2011年1月28日,國務院了《國務院關于印發進一步鼓勵軟件產業和集成電路產業發展若干政策的通知》,2011年12月24日,工業和信息化部印發了《集成電路產業“十二五”發展規劃》,我國集成電路產業有了突飛猛進的發展。然而,我國的集成電路設計水平還遠遠落后于產業發展水平。2013年,全國進口產品金額最大的類別是集成電路芯片,超過石油進口。2014年3月5日,國務院總理在兩會上的政府工作報告中,首次提到集成電路(芯片)產業,明確指出,要設立新興產業創業創新平臺,在新一代移動通信、集成電路、大數據、先進制造、新能源、新材料等方面趕超先進,引領未來產業發展。2014年6月,國務院頒布《國家集成電路產業發展推進綱要》,加快推進我國集成電路產業發展,10月底1200億元的國家集成電路投資基金成立。集成電路設計人才是集成電路產業發展的重要保障。2010年,我國芯片設計人員達不到需求的10%,集成電路設計人才的培養已成為當前國內高等院校的一個迫切任務[1]。為滿足市場對集成電路設計人才的需求,2001年,教育部開始批準設置“集成電路設計與集成系統”本科專業[2]。
我校2002年開設電子科學與技術本科專業,期間,由于專業調整,暫停招生。2012年,電子科學與技術專業恢復本科招生,主要專業方向為集成電路設計。為提高人才培養質量,提出了集成電路設計專業創新型人才培養模式[3]。本文根據培養模式要求,從課程體系設置、課程內容優化兩個方面對集成電路設計方向的專業課程體系進行改革和優化。
一、專業課程體系存在的主要問題
1.不太重視專業基礎課的教學。“專業物理”、“固體物理”、“半導體物理”和“晶體管原理”是集成電路設計的專業基礎課,為后續更好地學習專業方向課提供理論基礎。如果基礎不打扎實,將導致學生在學習專業課程時存在較大困難,更甚者將導致其學業荒廢。例如,如果沒有很好掌握MOS晶體管的結構、工作原理和工作特性,學生在后面學習CMOS模擬放大器和差分運放電路時將會是一頭霧水,不可能學得懂。但國內某些高校將這些課程設置為選修課,開設較少課時量,學生不能全面、深入地學習;有些院校甚至不開設這些課程[4]。比如,我校電子科學與技術專業就沒有開設“晶體管原理”這門課程,而是將其內容合并到“模擬集成電路原理與設計”這門課程中去。
2.課程開設順序不合理。專業基礎課、專業方向課和寬口徑專業課之間存在環環相扣的關系,前者是后者的基礎,后者是前者理論知識的具體應用。并且,在各類專業課的內部也存在這樣的關系。如果在前面的知識沒學好的基礎上,開設后面的課程,將直接導致學生學不懂,嚴重影響其學習積極性。例如:在某些高校的培養計劃中,沒有開設“半導體物理”,直接開設“晶體管原理”,造成了學生在學習“晶體管原理”課程時沒有“半導體物理”課程的基礎,很難進入狀態,學習興趣受到嚴重影響[5]。具體比如在學習MOS晶體管的工作狀態時,如果沒有半導體物理中的能帶理論,就根本沒辦法掌握閥值電壓的概念,以及閥值電壓與哪些因素有關。
3.課程內容理論性太強,嚴重打擊學生積極性。“專業物理”、“固體物理”、“半導體物理”和“晶體管原理”這些專業基礎課程本身理論性就很強,公式推導較多,并且要求學生具有較好的數學基礎。而我們有些教師在授課時,過分強調公式推導以及電路各性能參數的推導,而不是側重于對結構原理、工作機制和工作特性的掌握,使得學生(尤其是數學基礎較差的學生)學習起來很吃力,學習的積極性受到極大打擊[6]。
二、專業課程體系改革的主要措施
1.“4+3+2”專業課程體系。形成“4+3+2”專業課程體系模式:“4”是專業基礎課“專業物理”、“半導體物理”、“固體物理”和“晶體管原理”;“3”是專業方向課“集成電路原理與設計”、“集成電路工藝”和“集成電路設計CAD”;“2”是寬口徑專業課“集成電路應用”、“集成電路封裝與測試”,實行主講教師負責制。依照整體優化和循序漸進的原則,根據學習每門專業課所需掌握的基礎知識,環環相扣,合理設置各專業課的開課先后順序,形成先專業基礎課,再專業方向課,然后寬口徑專業課程的開設模式。
我校物理與電子科學學院本科生實行信息科學大類培養模式,也就是三個本科專業大學一年級、二年級統一開設課程,主要開設高等數學、線性代數、力學、熱學、電磁學和光學等課程,重在增強學生的數學、物理等基礎知識,為各專業后續專業基礎課、專業方向課的學習打下很好的理論基礎。從大學三年級開始,分專業開設專業課程。為了均衡電子科學與技術專業學生各學期的學習負擔,大學三年級第一學期開設“理論物理導論”和“固體物理與半導體物理”兩門專業基礎課程。其中“固體物理與半導體物理”這門課程是將固體物理知識和半導體物理知識結合在一起,課時量為64學時,由2位教師承擔教學任務,其目的是既能讓學生掌握后續專業方向課學習所需要的基礎知識,又不過分增加學生的負擔。大學三年級第二學期開設“電子器件基礎”、“集成電路原理與設計”、“集成電路設計CAD”和“微電子工藝學”等專業課程。由于“電子器件基礎”是其他三門課程學習的基礎,為了保證學習的延續性,擬將“電子器件基礎”這門課程的開設時間定為學期的1~12周,而其他3門課程的開課時間從第6周開始,從而可以保證學生在學習專業方向課時具有高的學習效率和大的學習興趣。另外,“集成電路原理與設計”課程設置96學時,由2位教師承擔教學任務。并且,先講授“CMOS模擬集成電路原理與設計”的內容,課時量為48學時,開設時間為6~17周;再講授“CMOS數字集成電路原理與設計”的內容,課時量為48學時,開設時間為8~19周。大學四年級第一學期開設“集成電路應用”和“集成電路封裝與測試技術”等寬口徑專業課程,并設置其為選修課,這樣設置的目的在于:對于有意向考研的同學,可以減少學習壓力,專心考研;同時,對于要找工作的同學,可以更多了解專業方面知識,為找到好工作提供有力保障。
2.優化專業課程的教學內容。由于我校物理與電子科學學院本科生采用信息科學大類培養模式,專業課程要在大學三年級才能開始開設,時間緊湊。為實現我校集成電路設計人才培養目標,培養緊跟集成電路發展前沿、具有較強實用性和創新性的集成電路設計人才,需要對集成電路設計方向專業課程的教學內容進行優化。其學習重點應該是掌握基礎的電路結構、電路工作特性和電路分析基本方法等,而不是糾結于電路各性能參數的推導。
在“固體物理與半導體物理”和“晶體管原理”等專業基礎課程教學中,要盡量避免冗長的公式及煩瑣的推導,側重于對基本原理及特性的物理意義的學習,以免削弱學生的學習興趣。MOS器件是目前集成電路設計的基礎,因此,在“晶體管原理”中應當詳細講授MOS器件的結構、工作原理和特性,而雙極型器件可以稍微弱化些。
對于專業方向課程,教師不但要講授集成電路設計方面的知識,也要側重于集成電路設計工具的使用,以及基本的集成電路版圖知識、集成電路工藝流程,尤其是CMOS工藝等相關內容的教學。實驗實踐教學是培養學生的知識應用能力、實際動手能力、創新能力和社會適應能力的重要環節。因此,在專業方向課程中要增加實驗教學的課時量。例如,在“CMOS模擬集成電路原理與設計”課程中,總課時量為48學時不變,理論課由原來的38學時減少至36學時,實驗教學由原來的10學時增加至12個學時。36學時的理論課包含了單級運算放大器、差分運算放大器、無源/有源電流鏡、基準電壓源電路、開關電路等多種電路結構。12個學時的實驗教學中2學時作為EDA工具學習,留給學生10個學時獨自進行電路設計。從而保證學生更好地理解理論課所學知識,融會貫通,有效地促進教學效果,激發學生的學習興趣。
三、結論
集成電路產業是我國國民經濟發展與社會信息化的重要基礎,而集成電路設計人才是集成電路產業發展的關鍵。本文根據調研結果,分析目前集成電路設計本科專業課程體系存在的主要問題,結合我校實際情況,對我校電子科學與技術專業集成電路設計方向的專業課程體系進行改革,提出“4+3+2”專業課程體系,并對專業課程講授內容進行優化。從而滿足我校集成電路設計專業創新型人才培養模式的要求,為培養實用創新型集成電路設計人才提供有力保障。
參考文獻:
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[4]劉勝輝,崔林海,黃海.集成電路設計與集成系統專業課程體系研究與實踐[J].教育與教學研究,2008,(22).
1、集成電路產業是信息產業的核心,是國家基礎戰略性產業。
集成電路(IC)是集多種高技術于一體的高科技產品,是所有整機設備的心臟。隨著技術的發展,集成電路正在發展成為集成系統(SOC),而集成系統本身就是一部高技術的整機,它幾乎存在于所有工業部門,是衡量一個國家裝備水平和競爭實力的重要標志。
2、集成電路產業是技術資金密集、技術進步快和投資風險高的產業。
80年代建一條6英寸的生產線投資約2億美元,90年代一條8英寸的生產線投資需10億美元,現在建一條12英寸的生產線要20億-30億美元,有人估計到2010年建一條18英寸的生產線,需要上百億美元的投資。
集成電路產業的技術進步日新月異,從70年代以來,它一直遵循著摩爾定律:芯片集成元件數每18個月增加一倍。即每18個月芯片集成度大體增長一倍。這種把技術指標及其到達時限準確地擺在競爭者面前的規律,為企業提出了一個“永難喘息”,否則就“永遠停息”的競爭法則。
據世界半導體貿易統計組織(WSTS)**年春季公布的最新數據,**年世界半導體市場銷售額為1664億美元,比上年增長18.3%。其中,集成電路的銷售額為1400億美元,比上年增長16.1%。
3、集成電路產業專業化分工的形成。
90年代,隨著因特網的興起,IC產業跨入以競爭為導向的高級階段,國際競爭由原來的資源競爭、價格競爭轉向人才知識競爭、密集資本競爭。人們認識到,越來越龐大的集成電路產業體系并不有利于整個IC產業發展,分才能精,整合才成優勢。
由于生產效率低,成本高,現在世界上的全能型的集成電路企業已經越來越少。“垂直分工”的方式產品開發能力強、客戶服務效率高、生產設備利用率高,整體生產成本低,因此是集成電路產業發展的方向。
目前,全世界70%的集成電路是由數萬家集成電路設計企業開發和設計的,由近十家芯片集團企業生產芯片,又由數十家的封裝測試企業對電路進行封裝和測試。即使是英特爾、超微半導體等全能型大企業,他們自己開發和設計的電路也有超過50%是由芯片企業和封裝測試企業進行加工生產的。
IC產業結構向高度專業化轉化已成為一種趨勢,開始形成了設計業、制造業、封裝業、測試業獨立成行的局面。
二、蘇州工業園區的集成電路產業發展現狀
根據國家和江蘇省的集成電路產業布局規劃,蘇州市明確將蘇州工業園區作為發展集成電路產業的重點基地,通過積極引進、培育一批在國際上具有一定品牌和市場占有率的集成電路企業,使園區盡快成為全省、乃至全國的集成電路產業最重要基地之一。
工業園區管委會著眼于整個高端IC產業鏈的引進,形成了以“孵化服務設計研發晶圓制造封裝測試”為核心,IC設備、原料及服務產業為支撐,由數十家世界知名企業組成的完整的IC產業“垂直分工”鏈。
目前整個蘇州工業園區范圍內已經積聚了大批集成電路企業。有集成電路設計企業21戶;集成電路芯片制造企業1家,投資總額約10億美元;封裝測試企業11家,投資總額約30億美元。制造與封裝測試企業中,投資總額超過80億元的企業3家。上述33家集成電路企業中,已開業或投產(包括部分開業或投產)21家。**年,經過中國半導體行業協會集成電路分會的審查,第一批有8戶企業通過集成電路生產企業的認定,14項產品通過集成電路生產產品的認定。**年,第二批有1戶企業通過集成電路生產企業的認定,102項產品通過集成電路生產產品的認定。21戶設計企業中,有3戶企業通過中國集成電路行業協會的集成電路設計企業認定(備案)。
1、集成電路設計服務企業。
如中科集成電路。作為政府設立的非營利性集成電路服務機構,為集成電路設計企業提供全方位的信息服務,包括融資溝通、人才培養、行業咨詢、先進的設計制造技術、軟件平臺、流片測試等。力爭扮演好園區的集成電路設計“孵化器”的角色。
2、集成電路設計企業。
如世宏科技、瑞晟微電子、憶晶科技、揚智電子、詠傳科技、金科集成電路、凌暉科技、代維康科技、三星半導體(中國)研究開發中心等。
3、集成電路芯片制造企業。
和艦科技。已于**年5月正式投產8英寸晶圓,至**年3月第一條生產線月產能已達1.6萬片。第二條8英寸生產線已與**年底開始動工,**年第三季度開始裝機,預計將于2005年初開始投片。到今年年底,和艦科技總月產能預計提升到3.2萬片。和艦目前已成功導入0.25-0.18微米工藝技術。近期和艦將進一步引進0.15-0.13微米及納米技術,研發更先進高階晶圓工藝制造技術。
4、集成電路封裝測試企業。
如三星半導體、飛索半導體、瑞薩半導體,矽品科技(純代工)、京隆科技(純代工)、快捷半導體、美商國家半導體、英飛凌科技等等。
該類企業目前是園區集成電路產業的主體。通過多年的努力,園區以其優越的基礎設施和逐步形成的良好的產業環境,吸引了10多家集成電路封裝測試企業。以投資規模、技術水平和銷售收入來說,園區的封裝測測試業均在國內處于龍頭地位,**年整體銷售收入占國內相同產業銷售收入的近16%,行業地位突出。
園區封裝測試企業的主要特點:
①普遍采用國際主流的封裝測試工藝,技術層次處于國內領先地位。
②投資額普遍較大:英飛凌科技、飛利浦半導體投資總額均在10億美元以上。快捷半導體、飛索半導體、瑞薩半導體均在原先投資額的基礎進行了大幅增資。
③均成為所屬集團后道制程重要的生產基地。英飛凌科技計劃產能要達到每年8億塊記憶體(DRAM等)以上,是英飛凌存儲事業部最主要的封裝測試基地;飛索半導體是AMD和富士通將閃存業務強強結合成立的全球最大的閃存公司在園區設立的全資子公司,園區工廠是其最主要的閃存生產基地之一。
5、配套支持企業
①集成電路生產設備方面。有東和半導體設備、愛得萬測試、庫力索法、愛發科真空設備等企業。
②材料/特殊氣體方面。有英國氧氣公司、比歐西聯華、德國梅塞爾、南大光電等氣體公司。有住友電木等封裝材料生產企業。克萊恩等光刻膠生產企業。
③潔凈房和凈化設備生產和維護方面。有久大、亞翔、天華超凈、MICROFORM、專業電鍍(TECHNIC)、超凈化工作服清洗(雅潔)等等。
**年上半年,園區集成電路企業(全部)的經營情況如下(由園區經發局提供略):
根據市場研究公司iSuppli今年初的**年全球前二十名半導體廠家資料,目前,其中已有七家在園區設廠。分別為三星電子、瑞薩科技、英飛凌科技、飛利浦半導體、松下電器、AMD、富士通。
三、集成電路產業涉及的主要稅收政策
1、財稅字[2002]70號《關于進一步鼓勵軟件產業的集成電路產業發展稅收政策的通知》明確,自2002年1月1日起至2010年底,對增值稅一般納稅人銷售其自產的集成電路產品(含單晶硅片),按17%的稅率征收增值稅后,對其增值稅實際稅負超過3%的部分實行即征即退政策。
2、財稅字[**]25號《關于鼓勵軟件產業的集成電路產業發展有關稅收政策問題的通知》明確,“對我國境內新辦軟件生產企業經認定后,自開始獲利年度起,第一年和第二年免征企業所得稅,第三年至第五年減半征收企業所得稅”;“集成電路設計企業視同軟件企業,享受軟件企業的有關稅收政策”。
3、蘇國稅發[**]241號《關于明確軟件和集成電路產品有關增值稅問題的通知》明確,“凡申請享受集成電路產品稅收優惠政策的,在國家沒有出臺相應認定管理辦法之前,暫由省轄市國稅局商同級信息產業主管部門認定,認定時可以委托相關專業機構進行技術評審和鑒定”。
4、信部聯產[**]86號《集成電路設計企業及產品認定管理辦法》明確,“集成電路設計企業和產品的認定,由企業向其所在地主管稅務機關提出申請,主管稅務機關審核后,逐級上報國家稅務總局。由國家稅務總局和信息產業部共同委托認定機構進行認定”。
5、蘇國稅發[**]241號《關于明確軟件和集成電路產品有關增值稅問題的通知》明確,“對納稅人受托加工、封裝集成電路產品,應視為提供增值稅應稅勞務,不享受增值稅即征即退政策”。
6、財稅[1994]51號《關于外商投資企業和外國企業所得稅法實施細則第七十二條有關項目解釋的通知》規定,“細則第七十二條第九項規定的直接為生產服務的科枝開發、地質普查、產業信息咨詢業務是指:開發的科技成果能夠直接構成產品的制造技術或直接構成產品生產流程的管理技術,……,以及為這些技術或開發利用資源提供的信息咨詢、計算機軟件開發,不包括……屬于上述限定的技術或開發利用資源以外的計算機軟件開發。”
四、當前稅收政策執行中存在的問題
1、集成電路設計產品的認定工作,還沒有實質性地開展起來。
集成電路設計企業負責產品的開發和電路設計,直接面對集成電路用戶;集成電路芯片制造企業為集成電路設計企業將其開發和設計出來的電路加工成芯片;集成電路封裝企業對電路芯片進行封裝加工;集成電路測試企業為集成電路進行功能測試和檢驗,將合格的產品交給集成電路設計企業,由設計企業向集成電路用戶提供。在這個過程中,集成電路產品的知識產權和品牌的所有者是集成電路設計企業。
因為各種電路產品的功能不同,生產工藝和技術指標的控制也不同,因此無論在芯片生產或封裝測試過程中,集成電路設計企業的工程技術人員要提出技術方案和主要工藝線路,并始終參與到各個生產環節中。因此,集成電路設計企業在集成電路生產的“垂直分工”體系中起到了主導的作用。處于整個生產環節的最上游,是龍頭。
雖說IC設計企業遠不如制造封裝企業那么投資巨大,但用于軟硬件、人才培養的投入也是動則上千萬。如世宏科技目前已積聚了超過百位的來自高校的畢業生和工作經驗在豐富的技術管理人才。同時還從美國硅谷網羅了將近20位累計有200年以上IC產品設計經驗、擁有先進技術的海歸派人士。在人力資源上的投入達450萬元∕季度,軟硬件上的投入達**多萬元。中科集成電路的EDA設計平臺一次性就投入2500萬元。
園區目前共有三戶企業被國家認定為集成電路設計企業。但至關重要的集成電路設計產品的認定一家也未獲得。由于集成電路設計企業的主要成本是人力成本、技術成本(技術轉讓費),基本都無法抵扣。同時,研發投入大、成品風險高、產出后的計稅增值部分也高,因此如果相關的增值稅優惠政策不能享受,將不利于企業的發展。
所以目前,該類企業的研發主體大都還在國外或臺灣,園區的子公司大多數還未進入獨立產品的研發階段。同時,一些真正想獨立產品研發的企業都處于觀望狀態或轉而從事提供設計服務,如承接國外總公司的設計分包業務等。并且由于享受優惠政策前景不明,這些境外IC設計公司往往把設在園區的公司設計成集團內部成本中心,即把一部分環節研發轉移至園區,而最終產品包括晶圓代工、封裝測試和銷售仍在境外完成。一些設計公司目前純粹屬于國外總公司在國內的售后服務機構,設立公司主要是為了對國外總公司的產品進行分析,檢測、安裝等,以利于節省費用或為將來的進入作準備。與原想象的集成電路設計企業的龍頭地位不符。因此,有關支持政策的不能落實將嚴重影響蘇州工業園區成為我國集成電路設計產業的重要基地的目標。
2、集成電路設計企業能否作為生產性外商投資企業享受所得稅優惠未予明確。
目前,園區共有集成電路設計企業23家,但均為外商投資企業,與境外母公司聯系緊密。基本屬于集團內部成本中心,離產品研發的本地化上還有一段距離。但個別公司已在本地化方面實現突破,愿承擔高額的增值稅稅負并取得了一定的利潤。能否據此確認為生產性外商投資企業享受“二免三減半”等所得稅優惠政策,目前稅務部門還未給出一個肯定的答復。
關鍵是所得稅法第七十二條“生產性外商投資企業是指…直接為生產服務的科技開發、地質普查、產業信息咨詢和生產設備、精密儀器維修服務業”的表述較為含糊。同時,財稅[1994]51號對此的解釋也使稅務機關難以把握。
由于集成電路設計業是集成電路產業鏈中風險最大,同時也是利潤最大的一塊。如果該部分的所得稅問題未解決,很難想象外國公司會支持國內設計子公司的獨立產品研發,會支持國內子公司的本土化進程。因此,生產性企業的認定問題在一定程度上阻礙了集成電路設計企業的發展壯大。
3、目前的增值稅政策不能適應集成電路的垂直分工的要求。
在垂直分工的模式下,集成電路從設計芯片制造封裝測試是由不同的公司完成的,每個公司只承擔其中的一個環節。按照國際通行的半導體產業鏈流程,設計公司是整條半導體生產線的龍頭,受客戶委托,設計有自主品牌的芯片產品,然后下單給制造封裝廠,并幫助解決生產中遇到的問題。國際一般做法是:設計公司接受客戶的貨款,并向制造封裝測試廠支付加工費。各個制造公司相互之間的生產關系是加工關系而非貿易關系。在財務上只負責本環節所需的材料采購和生產,并不包括上環節的價值。在稅收上,省局明確該類收入目前不認可為自產集成電路產品的銷售收入,因此企業無法享受國家稅收的優惠政策。
而在我國現行的稅收體制下,如果整個生產環節都在境內完成,則每一個加工環節都要征收17%的增值稅,只有在最后一個環節完成后,發起方銷售時才會退還其超過3%的部分,具體體現在增值稅優惠方面,只有該環節能享受優惠。因此,產業鏈各環節因為享受稅收政策的不同而被迫各自依具體情況采取不同的經營方式,因而導致相互合作困難,切斷了形式上的完整產業鏈。
國家有關文件的增值稅政策的實質是側重于全能型集成電路企業,而沒有充分考慮到目前集成電路產業的垂直分工的格局。或雖然考慮到該問題但出于擔心稅收征管的困難而采取了一刀切的方式。
4、出口退稅率的調整對集成電路產業的影響巨大。
今年開始,集成電路芯片的出口退稅稅率由原來的17%降低到了13%,這對于國內的集成電路企業,尤其是出口企業造成了成本上升,嚴重影響了國內集成電路生產企業的出口競爭力。如和艦科技,**年1-7月,外銷收入78322萬元,由于出口退稅率的調低而進項轉出2870萬元。三星電子為了降低成本,貿易方式從一般貿易、進料加工改為更低級別的來料加工。
集成電路產業作為國家支持和鼓勵發展的基礎性戰略產業,在本次出口退稅機制調整中承受了巨大的壓力。而科技含量與集成電路相比是劃時代差異的印刷線路板的退稅率卻保持17%不變,這不符合國家促進科技進步的產業導向。
五、關于促進集成電路產業進一步發展的稅收建議
1、在流轉稅方面。
(1)集成電路產業鏈的各個生產環節都能享受增值稅稅收優惠。
社會在發展,專業化分工成為必然。從鼓勵整個集成電路行業發展的前提出發,有必要對集成電路產業鏈內的以加工方式經營的企業也給予同樣的稅收優惠。
(2)集成電路行業試行消費型增值稅。
由于我國的集成電路行業起步低,目前基本上全部的集成電路專用設備都需進口,同時,根據已有的海關優惠政策,基本屬于免稅進口。調查得知,園區集成電路企業**年度購入固定資產39億,其中免稅購入的固定資產為36億。因此,對集成電路行業試行消費型增值稅,財政壓力不大。同時,既體現了國家對集成電路行業的鼓勵,又可進一步促進集成電路行業在擴大再生產的過程中更多的采購國產設備,拉動集成電路設備生產業的發展。
2、在所得稅方面。
(1)對集成電路設計企業認定為生產性企業。
根據總局文件的定義,“集成電路設計是將系統、邏輯與性能的設計要求轉化為具體的物理版圖的過程”。同時,集成電路設計的產品均為不同類型的芯片產品或控制電路。都屬中間產品,最終的用途都是工業制成品。因此,建議對集成電路設計企業,包括未經認定但實際從事集成電路設計的企業,均可適用外資所得稅法實施細則第七十二條之直接為生產服務的科技開發、地質普查、產業信息咨詢和生產設備、精密儀器維修服務業屬生產性外商投資企業的規定。
(2)加大間接優惠力度,允許提取風險準備金。
計提風險準備金是間接優惠的一種主要手段,它雖然在一定時期內減少了稅收收入,但政府保留了今后對企業所得的征收權力。對企業來說它延遲了應納稅款的時間,保證了研發資金的投入,增強了企業抵御市場風險的能力。
集成電路行業是周期性波動非常明顯的行業,充滿市場風險。雖然目前的政策體現了加速折舊等部分間接優惠內容,但可能考慮到征管風險而未在最符合實際、支持力度最直接的提取風險準備金方面有所突破。
3、提高集成電路產品的出口退稅率。
鑒于發展集成電路行業的重要性,建議爭取集成電路芯片的出口退稅率恢復到17%,以優化國內集成電路企業的投資和成長環境。
4、關于認定工作。
(1)盡快進行集成電路設計產品認定。
目前的集成電路優惠實際上側重于對結果的優惠,而對設計創新等過程(實際上)并不給予優惠。科技進步在很大程度上取決于對創新研究的投入,而集成電路設計企業技術創新研究前期投入大、風險高,此過程最需要稅收上的扶持。
鑒于集成電路設計企業將有越來越多產品推出,有權稅務機關和相關部門應協調配合,盡快開展對具有自主知識產權的集成電路設計產品的認定工作。
(2)認定工作應由專業機構來完成,稅務機關不予介入。
產業化基地成立以來,堅持以發展本地集成電路產業,建立健全產業鏈,壯大產業集群,提供良好的產業技術支撐環境為己任,卓有成效地開展了一系列服務工作,取得了顯著成績,有力地推進了西安集成電路產業的發展,并已成為政府推動集成電路產業發展所需產業規劃與研究、資源整合與配置、招商引資咨詢、企業孵化與扶持、交流與合作、高層次人才引進與培養、專業技術支撐與咨詢服務等的橋梁與載體,對西安集成電路產業發展起到了“組織、協調、引導、推進與聚集”的作用,取得了良好的國內外影響和社會效益,為區域新興科技產業的發展注入了新的活力,為地方集成電路產業規模化奠定了基礎。
1.西安集成電路產業發展現狀
西安產業化基地堅持“政府引導、市場驅動、深化服務”的方針,以發展集成電路產業,建立健全產業鏈,壯大產業集群,提供良好的產業支撐環境為目標,建立了較為完善的產業公共服務與技術支撐服務體系。隨著一系列扶持集成電路產業優惠政策的制定實施和產業公共服務的不斷拓展深化,西安集成電路產業得到了快速發展,在產業規模、產業鏈完善、自主創新、人才吸引和培養、公共技術支撐與服務平臺建設等方面取得了一定成就。
產業規模不斷增大:經過近10年的發展,陜西省現有集成電路企業70多家,其中95%都集中在西安,設計企業近50家,制造封裝企業8家,硅材料生產企業10家,設備制造企業8家,測試與分析中心3個,相關科研機構約18個,學歷教育機構8個,專業培訓機構2個,并形成了以西安高新區為核心的集成電路產業聚集區。從引導完善集成電路產業鏈出發,聚集了英特爾、西岳電子、美光、威世半導體、天勝、應用材料等重點Ic企業,形成了集成電路設計、加工制造、封裝測試及半導體支撐等較為完整的產業鏈。陜西集成電路產業2001年實現銷售收入約3.2億元,2005年達到20.2億元,2010年達到70.22億元,“十一五”期間增長近3.5倍。2010年,我國集成電路產業銷售收入為1440.15億元,增幅為29.8%,陜西省2010年銷售收入增幅為41.92%,約占全國銷售總額的5%。
企業自主創新能力不斷提升:目前,西安集成電路企業擁有自主知識產權的產品累計300多種,涵蓋了物聯網、通信、微處理器、信息家電、半導體照明、消費電子、設備制造、器件研發等多個領域。代表性產品有:華芯的存貯器、西電捷通的WAPI IP核、深亞的SDH芯片、英洛華的LED驅動芯片、龍騰微電子的32位嵌入式CPU、理工晶科的8/12寸硅芯爐、能訊基于氮化鎵的開關功率晶體管元器件、炬光的大功率激光器等,充分體現了西安在集成電路領域的巨大潛力和科技研發與創新優勢。
人才優勢促進產業發展:西安有10多家集成電路研究機構及高校,與集成電路相關的科研、教學與設計的技術人員約占全國的六分之一,在西安交通大學、西安電子科技大學、西北工業大學、西安郵電學院等多所高等院校設有微電子學科或集成電路設計專業及重點實驗室,年在校相關學科學生近10萬人,年輸送相關學科畢業生2萬余人,占全國的14%,人才優勢為西安承接產業轉移提供了充足的人力資源保障。同時,隨著本地集成電路產業的興起,外流人才紛紛回歸,2005年以來成立的留學生企業10多家,給西安集成電路產業帶來了先進的技術、豐富的管理經驗和大量的資金,人力資源和產業資本相互吸引、相互促進的局面正在形成。
公共服務平臺輻射帶動作用明顯:西安基地在做好集成電路設計業的同時,注重發揮基地的輻射帶動作用,將服務延伸到整個半導體產業鏈,提出了發展上游半導體材料與設備、中游集成電路制造、下游集成電路封裝與測試產業集群,以及半導體照明、太陽能光伏、先進半導體器件、衛星導航應用等產業集群的建議。目前,以集成電路產業集群為核心、硅材料與太陽能光伏產業集群為支撐、半導體照明與衛星導航應用產業集群為補充的新興半導體產業正在形成,并已成為西安信息產業新的增長點。
產業發展存在的問題:經過近10年的發展,西安集成電路產業水平得到了大幅的提升。但相比之下,仍然存在一些問題,比如設計業與整機的結合力度不足、產業鏈相對弱小、支撐業發展滯后、適用性人才不足、產業環境亟需改善等這些因素制約了本地集成電路產業的快速發展。
2.產業發展思路
“十二五”期間,西安將統籌優勢資源,優先發展集成電路設計業,大力發展分立器件制造業,積極引進新一代芯片生產線,提升封裝測試水平和能力,增強關鍵設備和基礎材料的開發能力;在承接產業轉移的過程中,積極促進企業的整合重組,以龍頭企業帶動產業的發展,促進產業集群的建立,完善產業相關配套環境建設。
政策引領,聚合力量,促進產業大發展。以培育具有國際競爭力的戰略性產業為目標,以政府支持和市場需求為導向,以改善產業發展環境和創新機制為手段,引導資本、技術、人才、市場等要素交叉整合,優化配置,統籌協調產、學、研、用各環節有效銜接,形成合力,促進產業結構調整,整合資源,優化結構,重點突破,實現集成電路產業跨越式發展。
著眼全局,推動創新,提升產業競爭力。推行從芯片設計到系統應用的全產業鏈思維,積極推進技術創新、模式創新、制度創新,推動銀企積極合作,大力培育集成電路在新興產業中的應用,通過改造提升,實現傳統產業的升級換代,在產業鏈各環節形成有核心競爭力的企業,構建戰略性集成電路產業研發和產業化體系。
3.產業發展目標
通過新興產業培育和產業結構調整,到“十二五”末企業數量達到100家以上,全行業銷售收入達到400億元,從業人員達到6萬人,其中高端技術、管理人員達到10%,工程技術人員達到40%,高級技術工人達到30%;著重提升產業發展層次和水平,通過轉變發展方式和機制創新,建立起以企業為主體、以市場為導向、產學研用相結合的機制,增強企業自主創新能力,全行業加大研發投入力度,企業科研投入強度占銷售額的比例平均達到6%,重點骨干企業研發投入強度力爭達到8%。
4.產業布局規劃
以關天經濟區建設為契機,以西安為中心,統籌整合咸陽、寶雞、渭南、漢中、天水等西部地區現有的微電子產業資源,發展上、下游配套的產業鏈,建立由“一區四園一基地”組成的西部微電子產業基地。
西安集成電路產業出口加工區:依托西安出口加工區B區,完善其基礎及配套設施建設,引進出口加工型企業落戶,使區內企業達到10家以上,成為西安集成電路產業國際化的支撐平臺。利用出口加工區的政策優勢,培育龍頭企業,發揮龍頭企業的
輻射帶動作用,促進相關配套企業跟進,帶動集成電路產業的快速發展。
西安集成電路設計產業園:以西安高新技術產業開發區為依托,建設西安集成電路設計產業園,形成集成電路設計企業聚集區,吸納40-50家集成電路設計企業人駐;建設集中的產業公共技術支撐服務區,營造良好的人力資源供給環境,大力吸引境外跨國公司的研發機構、國內知名企業的設計中心和本地規模設計企業入駐,加大創業企業的扶持力度,使園區成為智力引進和實現企業自主創新的有效載體,成為推動集成電路產業可持續發展的源動力。
西安集成電路制造產業園:以西安高新技術產業開發區為依托,建設西安集成電路制造產業園。以新型分立器件、LED芯片及集成電路制造為核心,加大招商引資力度,吸引5-10家規模制造企業入園,使其成為國內有一定影響力的集成電路制造產業園區。
西安集成電路封裝測試產業園:以西安經濟技術產業開發區為依托,建設西安集成電路封裝測試產業園,大力扶持本地企業,積極引進國內外知名企業及相關配套企業,吸引5-10家企業入駐,將該園區打造成國內有一定影響力的封裝測試產業園。
西安集成電路設備與材料產業園:以西咸新區和西安民用航天基地為依托,建設西安集成電路設備與材料產業園,聚集一批設備與材料及相關配套企業聚集的產業園區,吸引15家以上相關企業入駐,發揮我西安裝備制造業優勢,建成國內一流、西部第一的集成電路設備與材料企業聚集區。
5.進一步完善產業服務體系
自2000年國家科技部在西安設立國家集成電路設計西安產業化基地以來,產業化基地一直采取“政府主導”的建設模式,探索出了一條產業推進、技術支撐與產業服務協調發展的有效模式,建立了較為完善的產業公共服務和技術支撐服務體系,形成了具有鮮明特色的“專業孵化器+產業公共服務+技術支撐服務+專業人才培養”的綜合服務體系,能夠為企業提供從產業研究、產業咨詢、企業孵化、產業推進等產業公共服務和EDA設計服務、MPW&IP服務、封測服務及人才培養等技術支撐服務。“十一五”期間,孵化集成電路企業20多家,通過服務平臺為產業發展爭取各類資金超過1億元,舉辦和參加行業展會近30次,為政府決策提業研究報告和專項報告10多項;利用EDA設計平臺開發產品30多個,通過MPW&IP平臺流片的產品近200種,流片費用近1億元,封裝測試平臺服務項目近100個,培訓平臺培養各類技術人員4000多人,為企業累計節約成本超過1億元,極大的促進了西安集成電路產業的發展。
“十二五”期間,產業化基地將以“一區四園一基地”為依托,進一步完善產業服務體系,提升產業化基地的服務能力,促進西安集成電路產業的突破發展。
產業服務方面:建立產品展示交易平臺,構建電子商務系統,定期舉辦和參加有影響力的行業會議,形成全方位的產品展示交易服務體系;搭建投融資服務平臺,設立“陜西集成電路專項種子基金”,將政府引導和市場優化資源配置相結合,多渠道引導國內外風險投資基金、金融債券等資金進入集成電路產業,為產業發展提供所需的金融資本支持。
集成電路(IC)產業是戰略性、基礎性和產業之間關聯度很高的產業。它是電子信息產業和現代工業的基礎,也是改造提升傳統產業的核心技術,已成為衡量一個國家經濟和信息產業發展水平的重要標志之一,是各國搶占經濟科技制高點、提升綜合國力的重點領域。
集成電路產業是典型的知識密集型、技術密集型、資本密集和人才密集型的高科技產業,它不僅要求有很強的經濟實力,還要求具有很深的文化底蘊。集成電路產業由集成電路設計、掩模、集成電路制造、封裝、測試、支撐等環節組成。隨著集成電路技術的提升、市場規模的擴大以及資金投入的大幅提高,專業化分工的優點日益體現出來,集成電路產業從最初的一體化IDM,逐漸發展成既有IDM,又有無集成電路制造線的集成電路設計(Fabless)、集成電路代工制造(Foundry)、封裝測試、設備與材料支撐等專業公司。
國家始終把集成電路作為信息產業發展的核心。2000年國家18號文件(《鼓勵軟件產業和集成電路產業發展的若干政策》)出臺后,為我國集成電路產業的發展創造了良好的政策環境。2005年國家制定的《國家中長期科學和技術發展規劃綱要 (2006-2020年)》安排了16個國家重大專項,其中兩個涉及到集成電路行業,一個是“核心電子器件、高端通用集成電路及基礎軟件產品”,另外一個則是“集成電路成套工藝、重大設備與配套材料”,分列第一、二位。2008年國家出臺的《電子信息產業調整與振興規劃》明確提出:加大鼓勵集成電路產業發展政策實施力度,立足自主創新,突破關鍵技術,要加大投入,集中力量實施集成電路升級,著重建立自主可控的集成電路產業體系。
無錫是中國集成電路產業重鎮,曾作為國家南方微電子工業基地,先后承擔國家“六五”、“七五”和“九0八”工程。經過近20年的不斷發展,無錫不僅積累了雄厚的集成電路產業基礎,而且培育和引進了一批骨干企業,有力地推動了我國集成電路產業的發展。2000年,無錫成為國家科技部批準的7個國家集成電路設計產業化基地之一。2008年,無錫成為繼上海之后第二個由國家發改委認定的國家微電子高新技術產業基地,進一步確立了無錫在中國集成電路產業中的優勢地位,2009年8月7日,溫總理訪問無錫并確立無錫為中國物聯網產業發展的核心城市,微電子工業作為物聯網產業發展的基礎電子支撐,又引來了新一輪的發展機遇。
發展集成電路產業是實現無錫新區產業結構調整、支撐經濟可持續發展、引領經濟騰飛、提升創新型城市地位、提高城市綜合實力和競爭力的關鍵。無錫新區應當抓住從世界金融危機中回暖和建設“感知中國中心”的發展機遇,以優先發展集成電路設計業、重視和引進晶圓制造業、優化發展封測配套業、積極扶持支撐業為方向,加大對產業發展的引導和扶持,加快新區超大規模集成電路產業園的建設,加強高端人才的集聚和培育,實現無錫市委市政府提出的“把無錫打造成為中國真正的集成電路集聚區、世界集成電路的高地、打造‘中國IC設計第一區’和‘東方硅谷’品牌的愿景”,實現新區集成電路產業的跨越式發展。
2新區超大規模集成電路園
(2010年-2012年)行動計劃
2.1 指導思想
全面貫徹落實科學發展觀,堅持走新型工業化道路,緊跟信息產業發展的世界潮流,以積極扶持、引導現有存量企業為基礎,以引進和孵化為手段,以重點項目為抓手,大力集聚高科技人才,加大政府推進力度,提高市場化運行程度,強攻設計業,壯大制造業,構建集成電路設計、制造、封裝測試、系統應用、產業支撐于一體的完整IC產業鏈,建成“東方硅谷”。
2.2 發展目標
從2010年到2012年,無錫新區集成電路產業年均引進企業數15家以上,期內累計新增規范IC企業40家,期末產業鏈企業總數120家以上,產業規模年均增長25%以上,2012年目標400億元,到2015年,全區集成電路產業規模達到800億元,占全國比重達20%以上。年均引進和培養中、高級IC人才600名,期內累計新增2000名,期末專業技術高端人才存量達3000名。
2.3 主要任務
2.3.1 重點發展領域
按照“優先發展集成電路設計業,重點引進晶圓制造業,優化提升封裝測試業,積極扶植支撐業”的基本思路,繼續完善和落實產業政策,加強公共服務,提升自主創新能力,推進相關資源整合重組,促進產業鏈各環節的協調發展,形成無錫市集成電路產業最集中區域。
2.3.2 產業發展空間布局
集成電路產業是無錫新區區域優勢產業,產業規模占據全市70%以上,按照“區域集中、產業集聚、發展集約”的原則,高標準規劃和建設新區超大規模集成電路產業園,引導有實力的企業進入產業園區,由園區的骨干企業作龍頭,帶動和盤活區域產業,增強園區產業鏈上下游企業間的互動配合,不斷補充、豐富、完善和加強產業鏈建設,形成具有競爭實力的產業集群,成為無錫新區集成電路產業發展的主體工程。
無錫新區超大規模集成電路產業園位于無錫新區,距離無錫碩放機場15公里,距無錫新區管委會約3公里。
超大規模集成電路產業園區總規劃面積3平方公里,規劃區域北起泰山路、西至錫仕路,東臨312國道和滬寧高速公路,南至新二路。園區規劃主體功能區包括制造業區設計孵化區、設計產業化總部經濟區、設計產業化配套服務區等,占地共700畝,規劃基礎配套區包括建設園內干道網和開放式對外交通網絡,同步配套與發展IC設計產業相關聯的寬帶網絡中心、國際衛星中心、國際培訓中心等,按照園內企業人群特點,規劃高端生活商務區。
園區目前已有國內最大工藝最先進的集成電路制造企業海力士恒億半導體,南側有KEC等集成電路和元器件制造、封測企業。園區的目標是建成集科研教育區、企業技術產品貿易區、企業孵化區、規模企業獨立研發區和生活服務區于一體的高標準、國際化的集成電路專業科技園區,作為承接以IC設計業為主體、封測、制造、系統方案及支撐業為配套的企業創新創業的主要載體。支持跨國企業全球研發中心、技術支持中心、產品系統方案及應用、上下游企業交流互動、規模企業獨立研發配套設施、物流、倉儲、產品營銷網點、國際企業代表處等的建設,組建“類IDM”的一站式解決方案平臺。
2.3.3 主要發展方向與任務
(1)集成電路設計業
集成電路設計是集成電路產業發展的龍頭,是整個產業鏈中最具引領和帶動作用的環節,處于集成電路價值鏈的頂端。國家對IC產業、特別是IC設計業發展的政策扶持為集成電路發展IC設計產業提供了良好的宏觀政策環境。“核心電子器件、高端通用芯片及基礎軟件產品”與“極大規模集成電路制造裝備及成套工藝”列在16個重大專項的第一、二位,說明政府對集成電路產業的高度重視。這兩個重大專項實施方案的通過,為IC設計企業提升研發創新能力、突破核心技術提供了發展機遇。新區集成電路產業的發展需要密切結合已有產業優勢,順應產業發展潮流,進一步促進集成電路產業的技術水平和整體規模,實現集成電路設計產業新一輪超常規的發展。
1)、結合現有優勢,做大做強以消費類為主的模擬芯片產業。
無錫集成電路產業發展起步早,基礎好,實力強。目前,無錫新區積聚了60余家集成電路設計企業,包括國有企業、研究機構、民營企業以及近幾年引進的海歸人士創業企業。代表性企業包括有:華潤矽科、友達、力芯、芯朋、美新、海威、無錫中星微、硅動力、紫芯、圓芯、愛芯科、博創、華芯美等公司。產品以消費類電子為主,包括:DC/DC、ADC/DAC、LED驅動、射頻芯片、智能電網芯片等,形成了以模擬電路為主的產品門類集聚,模擬IC產品的研發和生產,成為無錫地區IC設計領域的特色和優勢,推動以模擬電路產品開發為基礎的現有企業實現規模化發展,是新區集成電路產業做大做強的堅實基礎。
2)結合高端調整戰略,持續引進、培育系統設計企業。
無錫“530”計劃吸引眾多海外高端集成電路人才到無錫創業,已經成為無錫城市的一張“名片”,并在全球范圍內造就了關注高科技、發展高科技的影響力。以海歸人員為代表的創業企業相繼研發成功通信、MEMS、多媒體SOC等一批高端產品,為無錫高端集成電路設計的戰略調整,提供了堅實的人才基礎和技術基礎。隨著海峽兩岸關系的平緩與改善,中國臺灣正在考慮放寬集成電路設計企業到大陸投資政策,新區要緊緊抓住這一機遇,加大對中國臺灣集成電路設計企業的引進力度。新區擁有相對完善的基礎配套設施、宜居的人文環境、濃厚的產業氛圍、完備的公共技術平臺和服務體系,將成高端集成電路人才創業的首選。
3)結合電子器件國產化戰略,發展大功率、高電壓半導體功率器件。
高效節能已經成為未來電子產品發展的一個重要方向,電源能耗標準已經在全球逐步實施,將來,很多國家將分別實施綠色電源標準,世界各國已對家電與消費電子產品的待機功耗與效率開始實施越來越嚴格的省電要求,高效節能保護環境已成為當今共識。提高效率與減小待機功耗已成為消費電子與家電產品電源的兩個非常關鍵的指標。中國目前已經開始針對某些產品提出能效要求,此外,歐美發達國家對某些電子產品有直接的能效要求,如果中國想要出口,就必須滿足其能效要求,這些提高能效的要求將會為功率器件市場提供更大的市場動力。功率器件包括功率IC 和功率分立器件,功率分立器件則主要包括功率MOSFET、大功率晶體管和IGBT 等半導體器件,功率器件幾乎用于所有的電子制造業,除了保證設備的正常運行以外,功率器件還能起到有效的節能作用。由于制造工藝等因素的限制,形成相對較高的技術門檻,同時,新區企業擁有的深厚的模擬電路技術功底以及工藝開發制造能力,作為一種產業化周期相對較短的項目,現在越來越清晰的看到,模擬和功率器件是新區集成電路設計業的重點發展方向。
4)結合傳感網示范基地建設,發展射頻電子、無線通信、衛星電子、汽車電子、娛樂電子及未來數字家居電子產業。
“物聯網”被稱為繼計算機、互聯網之后,世界信息產業的第三次浪潮。專家預測10年內物聯網就可能大規模普及,應用物聯網技術的高科技市場將達到上萬億元的規模,遍及智能交通、環境保護、公共安全、工業監測、物流、醫療等各個領域。目前,物聯網對于全世界而言都剛起步,各個國家都基本處于同一起跑線。溫總理訪問無錫并確立無錫為未來中國傳感網產業發展的核心城市,將成為難得的戰略機遇,新區集成電路產業應該緊緊圍繞物聯網產業發展的歷史機遇,大力發展射頻電子、MEMS傳感技術、數字家居等,為傳感網示范基地建設和物聯網產業的發展,提供有效的基礎電子支撐。
(2)集成電路制造業
重大項目,特別是高端芯片生產線項目建設是擴大產業規模、形成產業集群、帶動就業、帶動產業發展的重要手段。是新區集成電路產業壯大規模的主要支撐,新區要確保集成電路制造業在全國的領先地位,必須扶持和推進現有重點項目,積極引進高端技術和特色配套工藝生產線。
1)積極推進現有大型晶園制造業項目
制造業投資規模大,技術門檻高,整體帶動性強,處于產業鏈的中游位置,是完善產業鏈的關鍵。新區集成電路制造業以我國的最大的晶圓制造企業無錫海力士-恒億半導體為核心,推動12英寸生產線產能擴張,鼓勵企業不斷通過技術改造,提升技術水平,支持企業周邊專業配套,完善其產業鏈。鼓勵KEC等向集成器件制造(IDM)模式的企業發展,促進設計業、制造業的協調互動發展。積極推進落實中國電子科技集團公司第58所的8英寸工藝線建設,進一步重點引進晶圓制造業,確保集成電路制造業在國內的領先地位。
2)重視引進高端技術與特色工藝生產線
國際IC大廠紛紛剝離芯片制造線,甩掉運轉晶圓制造線所帶來的巨大成本壓力,向更專注于IC設計的方向發展。特別是受國際金融危機引發的經濟危機影響以來,這一趨勢更為明顯,紛紛向海外轉移晶圓制造線,產業園將緊緊抓住機遇,加大招商引資力度。在重點發展12英寸、90納米及以下技術生產線,兼顧8英寸芯片生產線的建設的同時,重視引進基于MEMS工藝、射頻電路加工的特色工藝生產線,協助開發模擬、數模混合、SOI、GeSi等特色工藝產品,實現多層次、全方位的晶圓制造能力。
(3)集成電路輔助產業
1)優化提升封裝測試業
無錫新區IC封裝測試業以對外開放服務的經營模式為主,海力士封裝項目、華潤安盛、英飛凌、東芝半導體、強茂科技等封測企業增強了無錫新區封測環節的整體實力。近年來封測企業通過強化技術創新,在芯片級封裝、層疊封裝和微型化封裝等方面取得突破,縮短了與國際先進水平的差距,成為國內集成電路封裝測試的重要板塊。
隨著3G手機、數字電視、信息家電和通訊領域、交通領域、醫療保健領域的迅速發展,集成電路市場對高端集成電路產品的需求量不斷增加,對QFP(LQFP、TQFP)和QFN等高腳數產品及FBP、MCM(MCP)、BGA、CSP、3D、SIP等中高檔封裝產品需求已呈較大的增長態勢。無錫新區將根據IC產品產業化對高端封測的需求趨勢,積極調整產品、產業結構,重點發展系統級封裝(SIP)、芯片倒裝焊(Flipchip)、球柵陣列封裝(BGA)、芯片級封裝(CSP)、多芯片組件(MCM)等先進封裝測試技術水平和能力,提升產品技術檔次,促進封測產業結構的調整和優化。
2)積極扶持支撐業
支撐與配套產業主要集中在小尺寸單晶硅棒、引線框架、塑封材料、工夾具、特種氣體、超純試劑等。我國在集成電路支撐業方面基礎還相當薄弱。新區將根據企業需求,積極引進相關配套支撐企業,實現12英寸硅拋光片和8~12英寸硅外延片、鍺硅外延片、SOI材料、寬禁帶化合物半導體材料、光刻膠、化學試劑、特種氣體、引線框架等關鍵材料的配套。以部分關鍵設備、材料為突破口,重視基礎技術研究,加快產業化進程,提高支撐配套能力,形成上下游配套完善的集成電路產業鏈。
3保障措施
國家持續執行宏觀調控政策、集成電路產業升溫回暖以及國內IC需求市場持續擴大、國際IC產業持續轉移和周期性發展是無錫新區集成電路產業發展未來面臨的主要外部環境,要全面實現“規劃”目標,就必須在落實保障措施上很下功夫。2010-2012年,新區集成電路產業將重點圍繞載體保障、人才保障、政策保障,興起新一輪環境建設和招商引智,實現產業的轉型升級和產業總量新的擴張,為實現中國“IC設計第一區”打下堅實的基礎。
3.1 快速啟動超大規模集成電路產業園載體建設
按照相關部門的部署和要求,各部門協調分工負責,前后聯動,高起點規劃,高標準建設。盡快確定園區規劃、建設規劃、資金籌措計劃等。2010年首先啟動10萬平方米集成電路研發區載體建設,2011年,進一步加大開發力度,基本形成園區形象。
3.2 強力推進核“芯”戰略專業招商引智工程
以國家集成電路設計園現有專業招商隊伍為基礎,進一步補充和完善具備語言、專業技術、國際商務、投融資顧問、科技管理等全方位能力的專門化招商隊伍;區域重點突破硅谷、中國臺灣、北京、上海、深圳等地專業產業招商,聚焦集成電路設計業、集成電路先進制造業、集成電路支撐(配套)業三個板塊,引導以消費類為主導的芯片向高端系統級芯片轉變,以創建中國“集成電路產業第一園區”的氣魄,調動各方資源,強力推進產業招商工作。
3.3 與時俱進,不斷更新和升級公共技術服務平臺
進一步仔細研究現有企業對公共服務需求情況,在無錫IC基地原有EDA設計服務平臺、FPGA創新驗證平臺、測試及可靠性檢測服務平臺、IP信息服務平臺以及相關科技信息中介服務平臺的基礎上,拓展系統芯片設計支撐服務能力,搭建適用于系統應用解決方案開發的系統設計、PCB制作、IP模塊驗證、系統驗證服務平臺。為重點培育和發展的六大新興產業之一的“物聯網”產業的發展提供必要的有效的服務延伸。支持以專用芯片設計為主向系統級芯片和系統方案開發方向延伸,完善、調整和優化整體產業結構。支持集成電路芯片設計與MEMS傳感器的集成技術,使傳感器更加堅固耐用、壽命長、成本更加合理,最終使傳感器件實現智能化。
3.4 內培外引,建設專業人才第一高地
加大人才引進力度。針對無錫新區集成電路產業發展實際需求,豐富中高級人才信息積累,每年高級人才信息積累達到500名以上。大力推進高校集成電路人才引導網絡建設,與東南大學、西安電子科技大學、成都電子科技大學等國內相關院校開展合作,每年引進相關專業應屆畢業生500人以上,其中研究生100人以上。及時研究了解國內集成電路產業發達地區IC人才結構、人才流動情況,實現信息共享,每年引進IC中高級人才200人以上。積極開展各類國際人才招聘活動,拓寬留學歸國人員引進渠道,力爭引進國際IC專家、留學歸國人員100人以上。到2012年,無錫新區IC設計高級專業技術人才總數達到3000人。
建立健全教育培訓體系。以東南大學的集成電路學院在無錫新區建立的高層次人才培養基地為重點,到2012年碩士及以上學歷培養能力每年達到500人。支持江南大學、東南大學無錫分校擴大本科教育規模,加強無錫科技職業學院集成電路相關學科的辦學實力,建立區內實踐、實習基地,保障行業對各類專業技術人才的需求。與國際著名教育機構聯合建立高層次的商學院和公共管理學院,面向企業中高層管理人員,加強商務人才和公共管理人才的培養。
3.5 加強制度創新,突出政策導向
近幾年,新區管委會多次調整完善對IC設計創新創業的扶持力度(從科技18條到55條),對IC設計產業的發展起了很大的作用,根據世界IC產業發展新態勢、新動向,結合新區IC產業現狀及未來發展計劃,在2009年新區科技55條及其它成功踐行政策策略基礎上,建議增加如下舉措:
1、在投融資方面,成立新區以IC設計為主的專業投資公司,參考硅谷等地成熟理念和方法,通過引進和培養打造一支專業團隊,管理新區已投資的IC設計公司,成立每年不少于5000萬元的重組基金,在國家IC設計基地等配合下,通過資本手段,移接硅谷、新竹、筑波等世界最前沿IC設計產業化項目,推進新區IC設計公司改造升級,進軍中國乃至世界前列。
2、政策扶持范圍方面,從IC設計擴大到IC全產業鏈(掩模、制造、封裝、測試等),包括設備或材料、配件供應商的辦事處或技術服務中心等。
3、在提升產業鏈相關度方面,對IC設計企業在新區內配套企業加工(掩模、制造、封裝、測試)的,其繳納的增值稅新區留成部分進行補貼。
4、在高級人才引進方面,將2009年55條科技政策中關于補貼企業高級技術和管理人才獵頭費用條款擴大到IC企業。
2013年3月15日上午,中關村集成電路產業聯盟在北京成立。該聯盟由中關村集成電路材料、設備、制造、設計、封裝、測試、公共服務平臺、軟件和系統集成等產業鏈上下游30多家企業共同發起,是北京市首個覆蓋集成電路全產業鏈的產業聯盟。該聯盟的成立標志著中關村將打造產業鏈各環節良性互動的集成電路創新生態圈。
中關村形成集成電路產業鏈
從2008年至今短短幾年時間,一些國產材料和大型裝備正在逐漸進入集成電路生產線。從集成電路設備制造、工藝,到芯片設計、制造,中關村示范區已經構建起了一條產業鏈。
“在這里,既有北方微電子、七星華創等提供集成電路生產設備的企業,也有北京君正、兆易創新等芯片設計企業,還有中芯國際這樣大型集成電路制造企業。一條集成電路產業鏈就這樣初步形成了。”中關村有關負責人說。
目前,中關村已有集成電路設計企業近百家,是全國芯片設計力量最強的地區之一,超過1億元收入規模的企業超過20家,上市企業2家。中關村集成電路設計環節在新一代移動通信終端與網絡、數字電視及智能電視、行業用智能卡及信息安全、高性能通用核心芯片、北斗導航芯片以及物聯網等新興領域具有雄厚的技術和產業基礎。CPU、嵌入式CPU、存儲器芯片、TD-LTE終端基帶芯片、可編程邏輯器件、模擬及數模混合電路芯片等均處于國內領先,并填補了我國在這些領域的空白。
一批高等院校和科研單位長期從事微電子技術和半導體工藝研究,并一直處于全國領先地位。2011年中關村集成電路制造業的銷售額占國內比例和年增長率均遠超全國平均水平。中關村擁有集成電路生產線近10條,月產能超過10萬片,且中芯國際(北京)是目前國內最具優勢的芯片代工企業,已實現65nm主流工藝的大規模量產,且二期工程的順利開工建設將為中關村集成電路設計、封測、裝備、材料等相關企業提供更為便利的開發驗證平臺,帶動和支撐全產業鏈規模化發展。
中關村集成電路裝備、材料在國內處于領先地位,刻蝕機、氧化爐、離子注入機、光刻膠、靶材等多項科研成果打破了我國在該領域的空白,并進入產線驗證。此外,中關村部分集成電路裝備和材料也已率先在全國投入規模應用。
目前聯盟已匯聚了中關村集成電路產業鏈各環節有影響力的企業:北京集成電路設計園是全國規模最大、功能齊全、服務配套的集成電路設計產業化基地和集成電路設計企業孵化基地之一;北京君正研發生產了國內首款應用于移動領域的非ARM架構雙核移動CPU芯片,這也是國產CPU在移動領域的首款雙核CPU芯片;兆易創新在2011年全球SPI出貨市場占有率達到10.24%,全球排名第三,正逐步建立世界級存儲器設計公司的市場地位;京微雅格作為國內首家自主研發生產FPGA的集成電路設計企業,去年又再次推出全新架構FPGA器件,實現了同類器件所不具備的集成度、高性能和低成本;北方微電子、七星華創、中科信等企業的集成電路高端裝備均打破國內在該領域內的空白,引領了國內半導體裝備的研發進程;有研半導體是國內12英寸硅單晶拋光片及外延片的重點廠商,并承擔多個國家重大科技專項的研發。
集成電路生態圈初具雛形
中關村集成電路產業聯盟旨在搭建開放式合作平臺,促進中關村集成電路產業集群跨越式發展。聯盟的成立,標志著中關村集成電路產業已建立了產業鏈各環節的良性互動體系,一個活躍、具有持續競爭實力的創新生態圈初具雛形。
聯盟的總體目標是充分發揮中芯國際等龍頭企業的平臺作用,開展廣泛合作,帶動上下游企業、高校院所協同創新,全力打造具有國際影響力的集成電路產業集群。
[STHZ]1[STBZ]專用集成電路設計重點實驗室的實驗教學改革實踐 江蘇省專用集成電路設計重點實驗室(后簡稱“實驗室”)有專職教師20人,承擔南通大學杏林學院集成電路與集成系統專業實驗課程12門,實驗室近三年承擔各級各類科研項目75項,79篇,其中SCI、EI論文43篇,有著良好的科研基礎和科研成果。實驗室老師在實驗教學過程中,注重結合自身的科研方向向學生介紹集成電路相關新技術和新方法,并將計算機建模和仿真的新技術貫穿于專業實驗教學中。比如,在“模擬電路”實驗教學中引入Spice仿真軟件,在“數字電路”實驗教學中引入Quartus軟件等。在設置的探索性實驗課程中,只給學生引出若干思路,學生利用相關軟件可在課堂內外自主練習,在互聯網上查找相關技術資料,設計實驗方案和實驗步驟。通過這種引導,該專業學生對新技術掌握較快,在探索過程中遇到不懂的環節能相互進行探討,主動向教師請教,逐步培養了自主式、合作式的學習習慣。
集成電路設計與集成系統專業培養掌握集成電路基本理論、集成電路設計基本技能,掌握集成電路設計的EDA工具,熟悉電路、計算機、信號處理、通信等相關系統知識,從事集成電路研究、設計、開發及應用,具有一定創新能力的應用型高級集成電路和電子系統集成技術人才。圍繞該培養目標,實驗教學內容上進行了與時俱進的改革。比如將LQFP64封裝建模與仿真分析這一科研案例應用于實驗教學中。實際科研案例的使用使得理論知識變得生動形象,加深了學生對基本理論知識的理解,學生學習興趣和學習動力有了顯著提高,能獨立完成封裝建模、仿真到最后優化的整個流程,為后續專業學習和就業打下牢固的基礎,適應了我校獨立學院“厚基礎,強應用”的人才培養目標[2]。此外,教師緊密結合教學和科研實例編寫教材,根據電路設計相關工作編寫的《電路PSpice仿真實訓教程》被列為教育部高等學校電子電氣基礎教學指導分委員會推薦教材。
從2009年承擔集成電路與集成系統專業課程起,實驗室鼓勵高級職稱人員承擔實驗課程,指導學生開展創新性實驗項目。實驗室教師指導本科生積極參加省級、校級大學生實踐創新訓練計劃、校大學生課外學術科技作品等科技活動,獲批“江蘇省高校大學生實踐創新訓練計劃”2項、南通大學“大學生實踐創新訓練計劃”3項。所指導的集成電路設計與集成系統專業學生的參賽作品入圍第三屆 “華大九天杯”大學生集成電路設計大賽,榮獲三等獎。“華大九天杯”大學生集成電路設計大賽是針對微電子及相關專業在校生的一次專業實踐性賽事,是對我國集成電路設計領域人才培養的一次交流和檢閱。
實驗室成立于2002年,擁有集成電路工藝和器件仿真、集成電路電路仿真與版圖設計、集成電路封裝設計等先進的EDA軟件工具,以及高性能工作站、網絡分析儀、矢量信號發生器、微電材料與器件的光電測試系統、數模混合集成電路測試儀等硬件設備,儀器設備總值達1 000多萬。這些儀器設備均屬于科研儀器設備,由于場地緊、管理人員少,這些科研儀器設備目前還未對本科學生全面開放,主要為教師及研究生使用,僅有少量學生在參與教師的科研項目過程中能接觸使用到部分科研儀器設備,重點實驗室的儀器設備資源優勢在本科實驗教學改革中的作用發揮遠遠不夠。
實驗室圍繞科研發展方向,三年多來先后邀請了中國科學院、北京大學、復旦大學、南京郵電大學、澳大利亞國立格里夫斯大學、美國密西根大學、新加坡南洋理工大學、日本富山縣立大學等國內外知名科研學府的20多位專家學者來校進行講學和交流,實驗室教師也積極準備為學生舉辦專題講座,此外還邀請了企業技術專家來校與師生進行面對面的交流。
2進一步加強科研與實驗教學融合的探索
“授之以魚不如授之以漁”,這要求教師與時俱進的將科研與實驗教學緊密結合,使實驗教學內容更貼近現代科研水平,讓學生掌握有應用價值的知識和方法,培養符合社會實際應用需求的人才。
2.1加強科研新方法新技術在實驗教學中的引入
以培養學生實踐能力、科研能力和自主創新能力為目的進行的實驗教學改革,必須與科研緊密結合,減少驗證性實驗項目,增加綜合性實驗項目,增設創新實驗課程。將科研用到的新方法、新技術逐步引入到實驗教學中,更新實驗教學方法與手段,設置探索性實驗項目來模擬科研全過程。引導學生自己去思考并尋找合理解釋,鼓勵學生查閱相關的參考資料,探索問題產生的真正原因,訓練他們主動分析和獨立解決問題的能力,實現實驗教學與科研新技術、新方法訓練的有機結合。
2.2加強科研內容與實驗教學內容的結合
在實驗教學內容中,除了加強科研新方法、新技術的引入,還需要精選科研中的實際案例,讓學生能真正地體驗科研。依托科研項目來設置綜合性實驗,將成熟的科研成果及時轉化為創新實驗項目,使得實驗內容兼具新穎性和探索性,有利于學生開闊視野,擴展知識面,激發專業熱情。增加科研實例在實驗教學內容中的靈活運用,提高綜合性、設計性、創新實驗的比重,讓學生現在所學所練真正成為日后實際工作中的基礎,學有所得,學有所用。
2.3加強對學生科研創新活動的引導
科技活動作為一種探索性的實踐過程,具有科技性、實踐性和探索性的特點,是培養學生創新素質的最佳切入點。吸收對科研感興趣的學生參與到教師的科研活動中,承擔一部分力所能及的科研課題,通過科研實踐氛圍的熏陶,激發學生的科學研究興趣,引導學生積極探索[3]。鼓勵學生積極申報大學生創新性實驗計劃項目,并為學生進行創新性實驗研究提供條件,如設立“大學生創新基金”。組織學生參加競賽,將本科學生科研創新實驗與競賽結合起來,培養學生的科學精神和創新能力。
2.4加強科研儀器設備在實驗教學中的應用
為了挖 掘科研儀器設備利用的潛力,實現科研與教學資源共享,科研實驗室需要在時間、空間、設備和實驗課題等多方面進行開放。制定相關的規章制度,對本科學生的準入條件、經費支持和科研管理等多個方面加以規范,使得科研儀器設備在教學中也能發揮其優勢,充分拓展現有科研儀器設備的使用范圍,提高儀器設備利用率,同時為學生提供開展科研創新實驗的環境,高質量、高效率地為科研與教學服務。通過優化資源配置,建立資源共享機制,為創新人才的培養提供良好的教學平臺[4]。
2.5加強科研學術講座在本科學生中的普及推廣
學術講座是進行學術交流,提高教學和科研水平的有效手段;是一場師生共贏的集會,有利于營造良好的的學術氛圍。學術講座向師生展示新觀點、新知識和學科最新研究成果,有利于互通有無,開闊學術視野,提升學術層次,傳達團隊協作、學科間聯合創新的重要性,對師生未來的學習工作都有一定的激勵作用,也為學生的職業規劃指引方向。本科學生即使暫時無法理解講座中的高深內涵,但專家學者們思想的潛移默化以及通過后期的學習和鉆研,對個人綜合能力的發展影響深遠。
3結束語
教學和科研是互促的,只有多角度加強雙方的融合,構建教學與科研良性互動的實驗教學模式,才能從根本上實現雙方的可持續性發展,順應高素質創新性人才培養的要求。
參考文獻:
奇夢達居德國內存龍頭時,奇夢達中國研發中心是其全球五大研發中心之一。今天,西安華芯將同浪潮高效能服務器與海量存儲國家重點實驗室、浪潮集成電路設計中心共同構成浪潮集團集成電路設計研發中心,提升浪潮服務器、存儲等主要硬件產品的競爭力,同時為山東省政府規劃發展集成電路產業及未來進入集成電路制造業提供支持。
向上游進軍
整機生產,即使是技術含量相對較高的服務器整機生產,其生存空間能有多大?“光靠組裝、賣別人的芯片,不可能做出具有核心競爭力的產品。”孫丕恕如是說。
浪潮將IT硬件產品能力分為六層。居于最頂層的是由處理器、存儲器等構成的核心模塊層,其下則是芯片組等各種芯片組成的系統芯片層、板卡層,直到技術含量最低的集成層。2008年初,浪潮提出“向上游走”戰略,通過浪潮高效能服務器與存儲國家重點實驗室建設,浪潮在硬件領域的創新能力達到了具有主板、RAID等第三層級板卡層的自主設計研發能力。與此同時,浪潮在軟件領域也取得了不俗的成績。在2009年6月,在由國家統計局與工業和信息化部推出的自主品牌軟件排名中,浪潮位居第一。浪潮正在轉型為軟硬一體化的IT服務供應商。
但是,進一步向上提升,進入IT硬件核心的芯片領域,實現硬件能力的進一步突破的道路并不平坦。而并購是實現這一提升的捷徑。
孫丕恕向記者介紹,奇夢達中國研發中心具備產品的立項、產品指標參數定義、電路設計、版圖設計、完整的客戶支持能力,并擁有完整的測試設備以及大批量產品研發的經驗,能夠完全完成半導體集成電路從設計到測試的整個流程。其設計能力覆蓋110納米到46納米,與國際技術同步,在國內具有明顯的超前優勢。據浪潮估算,其研發設備和各種無形資產總價值超過億元,而浪潮此次的收購投資為3000萬元,可以說是揀了個便宜。
孫丕恕表示,今后西安華芯將成為整個浪潮集成電路設計中心的重要組成部分,組織形式上相對獨立,但是業務規劃、產品研發、技術中心和浪潮是統一的。今后,西安華芯將不僅僅從事DRAM或是存儲器的開發,還將承擔浪潮交給的芯片控制組、相關控制電路等產品的開發,以更好地和浪潮服務器、海量存儲、稅控機等整機產品的需求結合。
浪潮集團表示,今后將進一步投資1億元,加強浪潮集成電路設計研發中心建設,提升集成電路研發設計能力。同時浪潮將繼續在國內外通過并購、合資等手段拓展這一產業。
從設計入手
“目前是我國實現半導體存儲器產業跨越式發展的難得機遇。”這是孫丕恕在2009年遞交“兩會”的提案中的一句話。他在提案中提出,半導體存儲器的需求幾乎占我國整體集成電路市場需求的24%,但卻呈現完全依賴進口的不利局面。近兩年我國僅存儲器產品的進口額每年已近300億美元。半導體存儲器“已成為受外部制約最嚴重的基礎產品之一”。
收購奇夢達中國研發中心,并首先擁有設計研發能力,是浪潮向半導體制造領域邁進的第一步。
事實上,記者了解到,完成此次收購的收購主體,主要是浪潮旗下的山東華芯半導體有限公司(以下簡稱山東華芯)。而山東華芯有可能在未來尋找合適的時機進軍半導體制造領域。
“談判之初,我們是想完成對奇夢達的整體收購的。”孫丕恕說。不過,這場始于2008年初的接洽卻遭遇意外。始料未及的市場形勢拖跨了奇夢達,在這種市場形勢下,貿然進軍處于嚴冬的半導體制造領域看似并不是一個好的時機。
【關鍵詞】集成電路版圖;教學方法;改革
集成電路版圖設計是集成電路設計的最終結果,版圖質量的優劣直接關系到整個芯片的性能和經濟性,因此,如何培養學生學好集成電路版圖設計技術,具備成為合格的版圖設計工程師的基本潛質,是擺在微電子專業老師面前的一個普遍難題。如何破解這個難題,我們做了以下探索。
一、突出實踐,理論配合
傳統的《集成電路版圖設計》課程采取理論教育優先,學生對于版圖的基本理論和設計規則非常熟悉,但動手實踐能力缺乏培養,往往在學生畢業后進入集成電路設計企業還需二次培訓版圖設計能力,造成了嚴重的人力資源浪費。這是由于沒有清晰的認識《集成電路版圖設計》課程的性質,造成對它的講授還是采取傳統教學方式:老師講,學生聽,偏重理論,缺乏實踐,影響到學生在工作中面臨實際設計電路能力的發揮。《集成電路版圖設計》是一門承接系統、電路、工藝、EDA技術的綜合性課程,如果按照傳統方式授課,課程的綜合性和實踐性無法得到體現,違背了課程應有的自身規律,教學效果和實用意義不能滿足工業界的要求。我們在重新思考課程的本質特點后,采取了實踐先行,理論配合的教學方法,具體如下:集成電路版圖是根據邏輯與電路功能和性能要求,以及工藝水平要求來設計光刻用的掩膜圖形,實現芯片設計的最終輸出。版圖是一組相互套合的圖形,各層版圖相應于不同的工藝步驟,每一層版圖使用不同的圖案來表示。我們首先講授版圖設計工具EDA軟件的使用,讓學生掌握EDA軟件的每一個主要功能,從圖形的選擇、材料的配置,讓學生從感性角度認識實際的版圖設計是如何開展的,每一個步驟是如何使用軟件完成的,整體芯片版圖設計的流程有哪些規定,學生此時設計的版圖可能不是很精確和完美,但學生對于什么是版圖和如何設計版圖有了初步的感性認識,建立起版圖設計的基本概念,對于后續的學習奠定了牢實的實踐基礎,此時再去講授版圖設計理論知識,學生更能理解深層的工藝知識和半導體理論,真正做到了知行合一,實踐先行的教育理念,對學生能力的培養大有裨益。
二、注重細節,加強引導
傳統方式講授《集成電路版圖設計》理論占大部分時間,學生知道二極管、晶體管、場效應管、電阻、電容等基本元器件的工作原理和構成要素,但是在版圖設計中,這些元器件為什么要這樣設計,其實內心中充滿著疑惑和不解。針對學生的疑惑,我們從工藝細節入手來解決這個問題。作為集成電路版圖設計者,首先要熟悉工藝條件和期間物理,才能確定晶體管的具體尺寸、連線的寬度、間距、各次掩膜套刻精度等。版圖設計的規則也是由工藝來確定的,掌握了工藝也就掌握了版圖設計的鑰匙。我們將通用工藝文件的每一條規則向學生講解,通用元器件的規則整理出它們的共性,最小寬度、長度、間距的尺寸提醒學生要記憶,不同芯片生產廠的工藝對比學習和研究,學生在這一系列規則的學習過程中,慢慢理解熟悉了工藝規則文件的組織構成及學習要點,能夠舉一反三的在不同工藝規則下,設計同一種元器件的版圖,即使電路元器件的數量巨大,電路拓撲關系復雜,在老師耐心的講解下,學生也能夠依據工藝規則設計出符合要求的版圖,這都是在理解了工藝規則細節的基礎上完成的。所以,關注細節,加強引導,是提高學生學習效果的一個重要方法。
三、完善考核機制,爭取比賽練兵
學生成績的提高,合理完善的考核機制不可或缺。以往《集成電路版圖設計》課程的考核主要是理論知識作業和課程報告,學生的學習效果和實際動手能力沒有得到考核,造成不能全面評價學生的學習成績。我們采取項目形式,全方位考核學生的學習效果。根據知識點,將通用模擬電路分成五大類,每個大類提取出經典的電路10種,使用主流芯片加工廠的生產工藝,由經驗豐富的老師把它們的版圖全部設計出來,作為庫單元放在服務器中供學生參考。在學生充分理解庫單元實例的基礎上,將以往設計的一些實用電路布置給學生,要求在規定的時間內,設計出合格的版圖,以此作為最終的考核結果。學生在學習課程期間,可以接觸到不同工藝、不同結構的多種類電路,而且必須在規定的時間內設計出版圖,這極大的促進了他們學習的積極性和時間觀念。學生在設計版圖的過程中,會遇到多種問題,他們會采取問老師答疑,和同學討論的多種方式解決,不僅能督促他們平時上課認真聽講,而且對遇到的問題也能多角度思考,最重要的是他們親自動手設計版圖,將工藝、電路、器件綜合考慮,在約定的時間內能力得到極大提高。老師根據學生上傳至服務器中設計的不同項目版圖打分,而且將每個項目的得分出具詳細的報告,對學生的成績進行點評。學生通過查閱報告,能夠知道課程學習的缺點和得分項,為下一次提高設計成績是一個很好的參考。除了日常學習設計版圖項目,學生可以爭取參加微電子專業的一些比賽,通過比賽體會一些具有挑戰性的版圖設計項目,來提高學生在實際場景下如何發揮設計能力和項目組織能力,為他們未來進入職場從事版圖設計工作奠定堅實的專業能力和實際解決問題能力。
四、總結
《集成電路版圖設計》課程是一門兼具理論基礎和實踐鍛煉想結合的課程,對它的講授不僅需要扎實的理論基礎,還需合理的實踐環節配合,才能取得良好的教學效果。
參考文獻
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基金項目:北方工業大學教育教學改革和課程建設基金。
關鍵詞: 硬件描述語言 verilog HDL VHDL
1.引言
數字電子技術是電氣信息類專業一門重要的技術基礎課程,既具有一定的理論性,同時作為一門技術課程又有相當強的實踐性。因此,我們必須為理論的講述配置一定的實驗項目。目前實驗項目的組織有兩種途徑:一是采用原來傳統的小規模(SSI)或中規模集成電路(MSI)為單元構建實驗項目;二是以大規模(LSI)可編程CPLD/FPGA芯片為平臺,利用專門的硬件描述語言來實現。
2.現狀與需求
目前,在許多本科院校的數字電子技術課程實驗教學和數字電路的設計中,仍采用傳統的小規模(SSI)或中規模集成電路(MSI)為單元來構建和設計。這種思路已經不能適應教學和行業發展趨勢的需要。它主要有如下幾個方面的原因:一是實驗室必須為每一個實驗項目獨立地準備實驗器材,而且要保證實驗元件的正確性和可靠性,這是一件很費時費力的工作,同時一旦有學生操作失誤,芯片就有可能燒壞,從而浪費資源;二是目前的大學生電子設計大賽所設計的數字系統設計和一些接口電路已經涉及和要求掌握在大規模和超大規模可編程芯片基礎上設計復雜的數字電路;三是目前隨著微電子技術和計算機技術的飛速發展,工程中已經廣泛采用以CPLD/FPGA為基礎設計數字集成電路,用軟件的方法設計硬件電路已經是行業的需要。
為此,有必要在課堂教學中引入硬件描述語言用以設計數字集成電路,并設置相應的實驗項目以掌握硬件描述語言和熟悉相關開發工具。
3.硬件描述語言在數字電路設計中的應用
3.1硬件描述語言簡介[1]
一般的硬件描述語言可以在三個層面上描述電路,其層次由低到高依次為門電路級、RTL級和行為級。任何一種硬件描述語言都要轉換成門電路級才能被布線器所接受。綜合的方向是由高到底:行為級RTL級門電路級。
3.2硬件描述語言分類及主要差異
目前主流的描述語言有Verilog HDL和VHDL兩種,各有特點和優勢。Verilog HDL更適合RTL和門電路的描述,是一種較為低級的語言。其綜合過程只要經過RTL級門電路級,故較為容易控制電路資源,常用在專業的集成電路設計上。而VHDL語言則更適合行為級和RTL級的描述,因此其綜合過程通常要經過行為級RTL級門電路級的轉換。[2]
同時,Verilog HDL語言具有C語言的描述風格,是一種較為容易掌握的語言。VHDL語言入門較難,但熟悉后設計效率比Verilog HDL要高。
3.3硬件描述語言在數字電路設計中的應用舉例
譯碼器是數字電路中應用最為廣泛的中規模集成電路,常用于設計接口電路和擴展I/O口。下面是用VHDL語言來描述一個3―8譯碼器的例子。[3]
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;―IEEE庫說明
ENTITY decoder IS
PORT(A:IN STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0);―實體說明,輸入三位地址,高電平有效
S:IN STD_LOGIC;―使能信號,高電平有效
Y:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0));―輸出八個譯碼信號,高電平有效
END decoder;
ARCHITECTURE arch OF decoder IS―結構體描述
SIGNAL SEL:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);―敏感列表
BEGIN
SEL(0)<=S;
SEL(1)<=A(0);
SEL(2)<=A(1);
SEL(3)<=A(2);
WITH SEL SELECT
Y<="00000001"WHEN"0001",―功能描述
"00000010"WHEN"0011",
"00000100"WHEN"0101",
"00001000"WHEN"0111",
"00010000"WHEN"1001",
"00100000"WHEN"1011",
"01000000"WHEN"1101",
"10000000"WHEN"1111",
"11111111"WHEN ORTHERS,
END arch;
譯碼器種類繁多,輸入輸出電平有效值要求高低不同,在此我們只需稍改功能描述中的取值即可,非常方便。因此修改教學內容是非常方便的。不難看出內部結構比較復雜的譯碼器用VHDL語言描述就顯得非常簡潔易懂。其實一般較為復雜的器件比較適合用VHDL來描述,在RTL級和行為級上進行描述。
D觸發器是時序電路的基礎,是數字系統的基本單元。下面是利用Verilog HDL描述一個異步復位的D觸發器。
module DFF(q,qb,d,clk,clr);模塊名和端口列表
output q,qb;//端口輸入輸出說明,輸出端q和反相qb
input d,clk,clr;//數據輸入端d,時鐘端clk和復位端clr
reg q;端口類型說明
wire qb,d,clk,clr;
assign qb=!q;//互非輸出
always @(posedge clk or negedge clr)//異步復位時的敏感表
if(!clr)
q<=0;//低電平復位信號有效是清零
else
q<=d;
endmodule
將敏感列表稍加改動即可變為同步復位的D觸發器。像觸發器這樣的時序器件用Verilog HDL描述是比較方便的。Verilog HDL語言對一些電氣特性、時延特性的描述有非常強大的描述能力。
4.結論
以可編程器件為基礎,利用硬件描述語言進行數字集成電路設計已經是業界不可避免的發展趨勢。這不僅優化了教學資源和設計環境,而且提高了設計效率,對切實提高學生動手能力和適應市場以及技術發展的要求起著重要作用。
參考文獻:
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作者簡介
鄭天翼 男,1983年出生,福建福州人,碩士研究生。主要從事數字信號處理與集成電路設計的研究。
關鍵詞:集成電路 設計驗證 發展策略
1 引言
近些年來,微電子技術的集成度每過一年半就會翻一番,前后30年的時間里其尺寸縮小了近1000倍,而性能增強了1萬倍。目前,歐美發達國家的IC 產業已經非常專業,使設計、制造、封裝以及測試形成了共同發展的情形。因為測試集成電路可以作為設計、制造以及封裝的補充,使其得到了迅速發展[1]。
我國經濟處于穩定增長中。目前,全球半導體產業都在重點關注我國的集成電路產業,因為我國存在著龐大市場、廉價勞動力以及非常優越的政策支持等,因此,我國的集成電路產業在近幾年有了迅速的發展。而計算機、通信以及電子類技術也被集成電路產業帶動發展,而廣泛地使用互聯網也產生了很多新興產業。與此同時,對集成電路進行測試的服務業也得到了很大發展。現如今,集成電路在我國有世界第二大市場,但是國內的自給率低于25%,特別是在計算機CPU上,國內技術與歐美發達國家還存在較大的差距。
微電子技術的發展已經邁進納米與SoC(系統級芯片)時期,而CPU時鐘也已進入GHz,在發展高端的集成電路產業上,我國還需要繼續努力,與發達國家縮小差距。尤其與集成電路測試相關的技術一直是國內發展集成電路產業的薄弱點,因此,必須逐步提升集成電路的測試能力。
2我國集成電路測試技術能力現狀
上世紀七十年代,我國開始系統地研發集成電路的測試技術。經過40年的實際,我國的集成電路已經從開發硬件和軟件發展到系統集成,從仿制他國變成了獨立研發。伴隨著集成電路產業在我國飛速發展,與之相關的檢測技術與服務也發揮著越來越大的作用,公共測試的也有了更大的需求,國內出現了一大批專業芯片測試公司進行封裝測試板塊。而集成電路的測試產業在一定程度上補充了設計、制造以及封裝,使這些產業得到飛速發展。
但是,因為IC芯片的應用技術需要越來越高的要求與性能,所以必須提高測試芯片的要求。對于國內剛步入正軌的半導體行業來說,其測試能力與IC設計、制造和封裝相比較是很薄弱的一個環節。尤其是產品已經邁進性能較高的CPU和DSP 時代,而高性能的CPU和DSP產品的發展速度遠高于其他各類IC產品。相比較于設計行業的飛速發展,國內的測試業的非常落后,不但遠遠跟不上發達國家的步伐,也不能完全滿足國內集成電路發展的需求,從根本上制約著我國集成電路產業的發展,缺少可以獨立完成專業測試的公司,不能完全滿足國內IC設計公司的分析驗證與測試需要,已經是我國發展集成電路產業的瓶頸。盡管有很多外企在我國設置了測試機構,但是他們中的大部分都不會提供對外測試的服務,即便提供服務,也極少對小批量的高端產品進行測試開發、生產測試和驗證。目前國內對于一些高端技術的集成電路產品的測試通常是到國外進行。而對于IC發展,不僅僅對其測試設備有著新要求,測試技術人員也必須有較高的素質。將硬件和軟件進行有機結合,完善管理制度,才可以保證測試IC的質量,從而使整機系統的可靠性得到保障[2]。因此,必須加快建設國內獨立的專業化集成電路測試公司,逐步在社會中展開測試芯片的工作,能夠大量減少測試時間,增強測試效果,最終使企業減少測試花銷,從根本上解決我國測試能力現存的問題,才能夠加強集成電路設計和制造能力,從而使國內的集成電路產業得到發展。
3我國集成電路測試的發展策略
伴隨著不斷壯大的IC 設計公司,關于集成電路產業的分工愈發精細,建立一個有著強大公信力的中立測試機構進行專業化的服務測試,是國內市場發展的最終趨勢與要求。因此,系統地規劃和研究集成電路測試業的策略,對設計、制造與封裝進行強有力的技術支撐,必將使集成電路產業得到飛速發展。以下是使我國集成電路測試產業得到進一步發展的建議:
3.1發展低成本測試技術
目前,我國的高端IC 產品還沒有占據很高的比例,市場主要還是被低檔與民用的消費類產品占據,例如MP3 IC、音視頻處理IC、電源管理IC以及功率IC等,其使用的芯片售價本來就比較低,所以沒有能力承受非常昂貴的測試費,因此企業需要比較低成本的測試。這就從根本上決定國內使用的IC 測試設備還不具有很高的檔次,所以,選擇測試系統時主要應該注重經濟實惠以及有合適技術指標的機型。
3.2研發高端測試技術
伴隨著半導體工藝的迅速發展,IC產品中的SoC占據了很大的比重,產值也越來越多。但是SoC在產業化以前需要通過測試。所以,快速發展的SoC 市場給其相關測試帶來了非常大的市場需要。在進入SoC時代之后,測試行業同時面臨著挑戰和機遇。SoC的測試需要耗費大量的時間,必須生產很多測試圖形與矢量,還必須具有足夠大的故障覆蓋率。以后,SoC會逐漸變成設計集成電路主要趨勢。為了良好地適應IC 設計的發展,對于測試高端芯片技術也必須進行儲備,測試集成電路的高端技術的研究應該快于IC設計技術的發展[3]。
4結束語
我國作為世界第二大生產集成電路的國家,目前測試集成電路的技術還比較落后,比較缺乏設計高水平測試集成電路裝備的能力。對集成電路進行測試是使一個國家良好發展集成電路產業不可或缺的條件。集成電路企業需要不斷地增強測試技術的消化、吸收以及創新,政府也需要發揮自身的導向性,為集成電路企業設計和建立服務性的測試平臺。
參考文獻:
[1]程家瑜,王革,龔鐘明,等.未來10年我國可能實現產業跨越式發展的重大核心技術[J].中國科技論壇,2004(2):9-12.