構建自主可控的集成電路產業體系——“十五五”期間對中國集成電路產業發展的思考與建議

原文發表于《科技導報》2026 年第3 期 《 構建自主可控的集成電路產業體系——“十五五”期間對中國集成電路產業發展的思考與建議 》

集成電路是現代信息社會的核心基石，對經濟高質量發展、國家安全和產業升級具有極其重要的戰略意義。《科技導報》邀請北京大學王陽元院士等撰寫文章，立足世界經濟 50 年長波周期演進規律，聚焦第 5 個長波周期核心引擎——集成電路產業，系統梳理了中國集成電路產業從“六五”至“十四五”的發展歷程、產業體系現狀及全球競爭格局。通過分析電子設計自動化（electronic design automation，EDA）、設計、制造、封測、設備、材料、存儲器等關鍵環節的發展成果，明確中國在國家安全領域芯片自主化等方面的突破，以及多家企業躋身全球相關領域前 10 位的階段性成就。同時，深入剖析了產業存在的“小散弱”同質化內卷、上下游容錯試錯機制缺失、數據統計與產業標準不健全、“舉國之力”轉化不足等問題，并結合后摩爾時代集成電路向延續摩爾、拓展摩爾、超越摩爾、豐富摩爾的發展趨勢，提出“十五五”期間要打造頭部企業、完善協同機制、加大精準投資、強化基礎研究、深化國際合作、優化人才培養。

1 世界經濟 50 年長波周期的演進

經濟學研究表明，世界經濟的發展存在一個以 50 年為長波周期的變化規律，稱為“康德拉耶夫周期”。18 世紀末到 19 世紀中葉為第 1 個長波周期，以蒸汽機帶動的紡織工業為驅動器；19 世紀中葉到 19 世紀末期為第 2 個長波周期，美國利用鋼鐵產業實現了大國崛起；19 世紀末到 20 世紀中期為第 3 個長波周期，美國利用電力和石化產業獲得了經濟強國地位；20 世紀中期到 20 世紀末期為第 4 個周期，日本以汽車產業為推進器實現了經濟騰飛。人類社會從 20 世紀末期開始進入信息時代，信息產業成為第 5 個長波周期推動生產力發展和社會進步的引擎（圖 1）。

圖1 中國、美國、日本歷年 GDP 占世界 GDP 的比例

（數據來源：《世界經濟千年史》（公元 0 年—1950 年 GDP，貨幣單位 1990 國際元），世界銀行（1960 年至今 GDP，現價美元））

圖 1 表明，1820 年，中國以農業和手工業為經濟主體的國內生產總值（gross domestic product，GDP）占世界總量 32.92%；但在 1840 年以后，沒有跟上時代前進的步伐，成為了列強刀俎之上任人宰割的魚肉。得益于在改革開放環境中信息產業的發展，從 20 世紀末起，中國 GDP 在世界總量中的占比開始緩步上升； 2005 年起，中國的 GDP 開始加速發展；2009 年，中國 GDP 總量超過了日本，成為了世界第二大經濟體。

2024 年，世界、中國、美國的 GDP 分別為 111.33萬億、18.74 萬億和 29.18 萬億美元（世界銀行數據，名義 GDP，現價美元 ），中國和美國分別占世界 GDP 總量的 16.84% 和 26.21%。

從 2025 年起，假定世界、中國和美國的年均 GDP 增長率分別按 2.5%、5.5% 和 2.2%，且不考慮匯率變化進行簡單測算，到 2035 年，中國和美國的 GDP 將分別達到 33.8 萬億和 37.1 萬億美元，分別占世界 GDP 總量的 23.12% 和 25.38%。當然，在考慮到美債危機、通脹壓力、匯率變化、新質生產力推動等不可預知因素的情況下，到 2035 年，中國 GDP 總量也存在和美國比肩，甚至超越的可能性。

若 2025—2035 年中國 GDP 年增長率按 5.5%、其后按 5% 簡單測算，到第 5 個長波經濟周期末，即中華人民共和國成立 100 周年的 2049 年，中國將占世界 GDP 總量的 32.40%，與 1820 年的 32.92% 基本相當，如圖 1 所示。

之所以預測在“十六五”末的 2035 年，中國的經濟體量有可能與美國相當甚至超越（依據高盛集團、國際貨幣基金組織主流模型預測），源于我們的底氣。國家發展和改革委員會主任鄭柵潔發布“十四五”期間的數據表明：中國經濟增速平均為 5.5%，對世界經濟增長的貢獻率保持在 30% 左右；內需對經濟增長的平均貢獻率為 86.4%，最終消費對經濟增長的平均貢獻率達到 56.2%；中國鋼鐵產量連續 28 年穩居世界之首，連續 15 年穩坐全球制造業“頭把交椅”，200 多種主要工業品產量居世界第 1 位；2024 年研發支出占 GDP 的比例達到 2.68%，接近經濟合作與發展組織（Organisation for Economic Co-operation and Development，OECD）國家的平均水平；2024 年，集成電路年產量比“十三五”末增長 72.6%；同時，中國還是第一貨物貿易大國、第一外匯儲備大國、第一能源生產大國、第一人力資源大國。另據世界銀行、國際貨幣基金組織（International Monetary Fund，IMF）以購買力平價（purchase power parity，PPP）法測算 GDP，中國經濟總量在 2016 年已追平美國。2024 年，中國的 PPP GDP 為 38.19 萬億國際元（PPP 比較中用于統一轉換各國貨幣的虛擬單位），美國為 29.18 萬億國際元，中國是美國的 134%。中國已成為世界發展最穩定、最可靠、最積極的力量。

當今中國正面臨世界百年未有之大變局。對中國而言的“好時代”是，中國正在崛起，正走在由“富起來”邁向“強起來”的康莊大道。根據聯合國工業發展組織（United Nations Industrial Development Organization，UNIDO）2024 年 10 月發布的《工業化的未來》報告，中國的制造業產值已占全球總量的 35%。作為世界第二大經濟體的中國，在“小院高墻”“脫鉤斷鏈”“關稅高壓”的威脅面前，成為了無懼狂風巨浪的中流砥柱。對中國而言的“壞時代”是，要面對各種以中國為敵的圍剿、制裁和霸凌。僅在 2021 年以后，美國就 出臺了《2021 年美國創新與競爭法案》《2022 年芯片與科學法案》《國家安全戰略》《2024 年人工智能開發使用行政令》等政策，明確將中國視為“戰略競爭對手”和“最嚴峻的競爭者”，要將“擊敗中國”列為優先事項，美國甚至將國防部（the Department of Defense）更名為戰爭部（the Department of War）。歐洲和日本也相繼出臺了“去中國化”的《歐洲芯片法案》和《半導體產業緊急強化方案》。在這樣波詭云譎的形勢中，我們必須“丟掉幻想，準備斗爭”。

2 集成電路產業成為推動生產力發展的引擎

馬克思說：“各種經濟時代的區別，不在于生產什么，而在于怎樣生產，用什么勞動資料生產?！比缜拔乃?，第 5 個經濟長波周期的引擎是信息產業。對于 1958 年集成電路的發明，諾貝爾獎評審委員會的評價是：“為現代信息技術奠定了基礎?！毙畔⒃趥鞑?、交換和應用中體現價值。如今，信息已經成為人們生產和生活中的重要資源，成為國家安全的重要保障。

在中國制造業產值已占全球總量 35% 的基礎上，加速發展中國信息產業應成為“十五五”規劃的重中之重。這是保證 GDP 總量增長速度的需要，是持續增進民生福祉的需要，是“止戈為武”、保障國家安 全、維護和平發展環境的需要。

在“十五五”的 5 年中，集成電路相關人員將承擔著強軍、強國的重任，肩負著中華民族偉大復興的歷史使命。信息產業的核心是集成電路和在集成電路中運行的軟件，以及由集成電路和軟件共同構成的信 息系統。正在亞洲、歐洲和中東地區進行的局部戰爭，凸顯了以集成電路和軟件構成的體系戰爭特征。體系戰爭不再是兵員多寡、鋼鐵堆砌的簡單比拼，戰爭勝負的砝碼已經從制陸權、制海權、制空權向制天權、制電磁權、制信息權傾斜。“制”的核心是“智”，是“不戰而屈人之兵”。當今，集成電路是“智”的載體。

衛星、有源相控陣雷達、預警機、殲擊戰機、無人機群、導彈已然是體系戰爭中的主導裝備。傳感器、中央處理器（central processing unit，CPU）、圖形處理器（graphics processing unit，GPU）、數據處理器（data processing unit，DPU）、存儲器、基帶芯片、射頻芯片、電源管理等芯片，在上述裝備中承擔著信息獲取、信息處理、信息存儲、信息傳輸和信息執行的所有重任。集成電路性能的高低、產能的強弱，以及由其中運行的軟件系統所構成的數據鏈，已經成為武器即時響應、實時應變、指揮控制、精準打擊的“智能”關鍵；而寬禁帶半導體（如 SiC、GaN）的應用，對于電磁彈射系統能量轉化效率、彈射效率與可靠性的提升，成為航母戰斗群“體能”延伸的重要保障。可以說，現代裝備體系中的集成電路和軟件正在改變戰爭規則。

在民生領域中，信息體系成為人們提高生活水平和幸福指數的平臺，架起了全世界人們相互溝通的橋梁。在互聯網支持的環境下，移動通信、電子商務和數字支付的普及使得傳統的郵政系統、紙媒傳播、實 體店購物和膠片產業在市場上感到落寞。微信（WeChat）、抖音（TikTok），以及快遞服務成為許多國家普通人生活中不可或缺的組成部分，媒體觸及人群龐大，如 2025 年，“9·3”閱兵全媒體渠道直播和重播點播總觸達 296.21 億人次，電視端直播收視份額達 92.61%，央視總臺直播信號和新聞視頻被 129 個國家和地區的 2016 家海外主流媒體采用播出。2024 年 8 月，中國電子行業以 11.54 萬億元的總市值首次超越銀行業，成為 A 股市場第一大行業。

3 從“六五”到“十四五”的中國集成電路產業

20 世紀 50 年代，以中國固體物理和半導體物理學科的開創者之一黃昆為代表的一代大師秉承著“中國有我們和沒有我們，makes a difference”的堅定信念，放棄了國外優渥的生活和科研條件回到祖國，成為了中國集成電路產業的奠基者；他們培養的第一批半導體專業人才成為中國集成電路產業的開拓者。

從 20 世紀 60 年代到 90 年代末，中國集成電路產業在初始創業中探索前進。進入 21 世紀，從“十五”起，在改革開放的大環境中，以中芯國際集成電路制造有限公司（中芯國際）為代表的一批與國際接軌的企業涌現，在國家政策的支持下，中國集成電路產業駛入了規范發展的快車道，自 2001 年至 2011 年，平均 1 年的銷售額（810.9 億元）就超過了前 20 年銷售額的總和（519.2 億元）。自“十二五”起，中國集成電路產業進入高速成長階段。圖 2 表明，從“六五”起，每 2 個相鄰的 10 年段，后者的集成電路年平均銷售額就增加一個數量級，按此規律預計，“十四五”到“十五五”這 10 年的年平均銷售額將達到 104 億元。

圖2 中國集成電路產業歷年銷售額（數據來源：中國半導體行業協會）

圖 3 表明了中國集成電路銷售額、電子信息產業銷售額和 GDP 的正相關關系。其中，從 2004 年到 2024 年，電子信息產業銷售額與 GDP 之比均值約為 1/5；而集成電路銷售額與 GDP 之比則從 1/300 上升到 1/100，這一是表明中國集成電路產業對 GDP 的貢 獻越來越大，二是證明了以集成電路為核心的電子信息產業的確是第 5 個經濟長波周期的驅動器。

圖3 中國集成電路產業、信息產業銷售額和 GDP 的比較

（數據來源：國家統計局、工業和信息化部）

圖 4 為世界半導體市場總額與世界 GDP 總額的比較，同樣證明了二者之間的正相關關系。24 年間，半導體銷售額/GDP≈1/220（24 年均值）。

圖4 世界半導體市場總額與世界 GDP 總額的正相關關系

（數據來源：世界銀行、世界半導體貿易統計）

4 集成電路的產業體系

4.1 集成電路產業體系的基本架構

集成電路產業體系包括集成電路產業鏈和支撐其發展的各種外部條件：集成電路產業鏈的生產發端于社會進步和國家安全需求，根據這些需求，由不斷追求技術創新的生產鏈生產各種集成電路產品；最 后，由集成電路+軟件構成的整機系統，在各種信息設備的市場應用中體現其最終價值。作為集成電路產業體系，還要考慮國際環境變化、國內政策支持、持續投資強度和人才隊伍建設等必要支撐條件（圖 5）。

圖5 集成電路產業體系基本構成

體積小、重量輕、智能強、速度高、功能多、容量大、功耗低是人們在生產和生活中對信息終端不斷提出更新迭代的需求。為滿足上述需求，作為集成電路產業體系核心部分的集成電路產業鏈，要在器件結構、設計工具、專用材料、專用設備、生產工藝等各個方面不斷創新。

作為外部支撐條件，首先要創造有利于生產和進出口貿易穩定的和平環境；要加強人才，尤其是領軍人才隊伍的建設；同時，在已經發布的《鼓勵軟件產業和集成電路產業發展的若干政策》和《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》基礎上，進一步提高政策支持的方式和力度；在國家集成電路產業投資基金（國家大基金）的基礎上要持續增加國家對集成電路產業的高強度投入。

4.2 中國集成電路產業的現狀與面臨的挑戰

4.2.1 中國集成電路產業的現狀

1）安全。在衛星、國家安全與軍事網絡、所有制導的攻防裝備中應用的集成電路和加密軟件，已經做到 100% 由自主可控的產業鏈進行生產、維護和迭代，對有關國家安全的領域構筑了堅實屏障。

2）電子設計自動化。國際半導體產業協會（Semiconductor Equipment and Materials International，SEMI）統計數據顯示，2024 年，全球電子設計自動化（electronic design automation，EDA）市場規模為 117.93 億 美元，其中，國外的 3 家——新思科技（Synopsys）、楷登（Cadence）和西門子（Siemens）的 EDA 銷售額分別 為 42.21 億、32.95 億和 19.89 億美元，合計占世界 EDA 市場總額的 81%。這 3 大企業形成了較高的行業進入壁壘，同時也積累了較強的用戶黏性。

1993 年，中國第一款具有自主知識產權的 EDA 工具“熊貓系統”研制成功，打破了國外封鎖的大門，點燃了中國 EDA 產業發展的星星之火。其后，輸出管制統籌委員會解除封鎖，國外 EDA 企業以其成熟產品涌入，國內 EDA 工具研發和應用陷入低谷。2002 年起，北京華大九天科技股份有限公司、上海概倫電子股份有限公司、杭州廣立微電子股份有限公司、上海合見工業軟件集團有限公司、上海思爾芯技術股份有限公司、深圳鴻芯微納技術有限公司、芯華章科技股份有限公司、蘇州培風圖南半導體有限公司等一批 EDA 公司陸續成立，迄今逾百家。2024 年，北京華大九天科技股份有限公司以 1.56 億美元銷售額躋身世界 10 強，居第 6 位。在模擬電路設計、存儲電路設計、射頻電路設計、平板顯示電路設計等領域已實現全流程覆蓋，并在數字電路設計、晶圓制造 EDA、先進封裝 EDA 等領域取得突破，其電路仿真工具、物理驗證工具、超大規模版圖數據處理與分析工具、時序優化工具、電源可靠性簽核工具達到全球領先水平，并可支持鰭式晶體管（fin field?effect transistor，FinFET）工藝。其 EDA 產品已在中芯國際、深圳市海思半導體有限公司、紫光展銳（上海）科技股份有限公司、海光信息技術股份有限公司、京東方科技集團股份有限公司等客戶中得到廣泛應用。

3）設計。據集邦咨詢（TrendForce）的研究報告，2024 年，在無生產線設計企業（fabless）中，英偉達（NVIDIA）、高通（Qualcomm）和博通（Broadcom）的營收額分別為 1243.77 億、348.57 億和 306.44 億美元，豪威集成電路（集團）股份有限公司以 30.49 億美元的營收額位列第 9。2024 年，國內集成電路設計企業有 3626 家，其產品以通信和消費類的中低端芯片為主， 全行業產值為 6460.4 億元（約 909.9 億美元）。也就是說，3626 家企業的銷售總額尚不及英偉達一家的銷售額。但是，除了需要在性能、功耗、成本和體積上都有高要求的手機芯片外，其他芯片，包括 AI 芯片、 CPU 芯片、現場可編程門陣列（field?programmable gate array，FPGA）芯片等，美國已經無法對中國實施限制。國內一批設計企業進入全球前列，芯片設計水平已躋身國際第一梯隊，深圳市海思半導體有限公司、紫光展銳（上海）科技股份有限公司分別是國內智能手機處理器芯片第 1、第 2 大設計商，市場占有率分別為 20％、10％。

高端芯片的設計與生產主要受限于：EDA 工具的禁運嚴重影響國內集成電路設計企業的研發效率和質量，同時還會增加風險和成本；國內芯片制造能力的提升；下游企業傾向于進口國外產品。

4）制造。根據集邦咨詢（TrendForce）發布的報告，2025 年第二季度，中芯國際在芯片代工企業的全球市場占有率（市占率）中超過了聯華電子股份有限公司和格芯（GlobalFoundries），位居世界第 3。上海華虹（集團）有限公司位居世界第 6。

2025 年上半年，中芯國際≥28 nm 工藝的晶圓月產能達到 35 萬片，產能利用率達到 92.5%；其 14 nm 及以下 FinFET 技術代工的芯片，已實現規?；慨a和商業化，為國內先進邏輯產能需求提供了支撐。

5）封測。2024 年，全球集成電路封測產業市場規模達到 821 億美元。其中，中國臺灣日月光半導體制造股份有限公司營收 185.4 億美元，位列第一，美國安靠科技（Amkor Technology）公司以 63.2 億美元位列其次，江蘇長電科技股份有限公司以 50 億美元營 收居世界第 3 位，通富微電子股份有限公司營收 33.2 億美元位列全球第 4；天水華天科技股份有限公司營收 20.1 億美元排名第 6。

截至 2024 年，國內先進封裝的企業數量為 116 家。江蘇長電科技股份有限公司在高算力（含相應的存儲、通信）、AI 端側、功率與能源、汽車和工業等重要領域擁有行業領先的半導體先進封裝技術。通富微電子股份有限公司大力開發扇出型、圓片級、倒裝焊等封裝技術并擴充其產能，積極布局芯粒（Chiplet）、2D+等頂尖封裝技術，形成了差異化競爭優勢。天水華天科技股份有限公司持續進行先進封裝技術和產品的研發及量產工作，推進 Chiplet、汽車電子、板級封裝平臺相關技術的研發。完成了 2.5D 生產線建設和設備調試，扇出型面板級封裝（fan?out panel level packaging，FOPLP）技術通過了客戶認證。盛合晶微 半導體（江陰）有限公司是國內 12 英寸中段凸塊加工產能和加工規模最大的企業，也是國內首家大規模量產基于硅通孔載板（TSV Interposer）的 2.5D Chiplet 全流程先進封裝企業。

6）設備。設備作為半導體行業的核心支柱，近年來在自主可控與國產替代的大背景下，本土化趨勢愈發明顯。北方華創科技集團股份有限公司是國內半導體設備的平臺型企業，已形成“刻蝕+薄膜沉積+熱 處理+濕法+離子注入”全品類布局。2025 年 6 月，北方華創科技集團股份有限公司取得芯源微控股權，補全光刻配套的涂膠顯影設備短板。2024 年，北方華創科技集團股份有限公司全球排名第 6 位。中微半導體設備（上海）股份有限公司刻蝕機占全球市場份額 的 17%，據公開報道是唯一進入中國臺灣積體電路制造股份有限公司（臺積電）7 nm/5 nm 工藝的大陸本土設備商。上海微電子裝備（集團）股份有限公司 28 nm 光刻機（ArF，Immersion）進入工藝測試階段。拓荊科技股份有限公司 14 nm 次常壓化學氣相沉積（subatmospheric chemical vapor deposition，SACVD）設備在中 芯國際產線成功替代國外同類產品。盛美半導體設備（上海）股份有限公司自主研發出的單片兆聲波清洗設備已經進入臺積電 CoWoS（2.5D、3D 的封裝技術）生產線。華海清科股份有限公司新一代 12 英寸超精密晶圓減薄機批量進入大生產線，連續發往國內 多家半導體龍頭企業。

據 SEMI 統計，2024 年全球半導體設備出貨金額為 1171 億美元。其中，阿斯麥（ASML）、應用材料（Applied Materials）和泛林集團（Lam Research）的營收分別為 310.2 億、250.3 億和 162.1 億美元。中國大陸排名前 10 位的主要半導體設備制造商在 2024 年的半導體設備銷售收入 486 億元左右（約 67.51 億美 元），合計市場份額約占全球 5.77%，占國內市場份額 13.6%。

目前，中國大陸晶圓制造設備供應商有 185 家，半導體封裝設備供應商有224家。

7）材料。集成電路材料主要包括硅材料、高純電子化學品、高純電子氣體、光刻膠、高純石英制品、濺射靶材、框架引線封裝材料等。直拉硅單晶（硅片）包括拋光片、外延片、SOI 硅片（絕緣體上硅）等類型。

日本的信越（Shin?Etsu）、勝高（SUMCO），中國臺灣的環球晶圓股份有限公司，德國的世創（Siltronic）和韓國的 SK Siltron 這 5 家企業占據了全球硅片市場 85% 的份額，其中信越和勝高 2 家企業的市場占比達 50% 以上。2024 年，中國 150 mm 及以下集成電路硅片已經完全國產化；200 mm 硅片被本土芯片廠商的接受程度在進一步提升，已獲得約 70% 的國內市場份額；300 mm 集成電路硅片的國產化正在加速，國內市場約 55% 已經由國產硅片替代使用，特別是 300 mm 存儲芯片用硅片基本可以實現自主供應。但是多晶硅的 70%、拋光機的 70%、拋光墊和漿料的 90% 依賴進口。

目前，國內主要的 12 英寸硅片廠家有西安奕斯偉材料科技股份公司、杭州立昂微電子股份有限公司、上海硅產業集團股份有限公司及中環領先半導體科技股份有限公司。2024 年，西安奕斯偉材料科技股份公司硅片產能達到 71 萬片/月，全球市占率 6%（測試片占 50%），排名第 6 位。山東天岳先進材料科技有限公司在碳化硅襯底制造市場中占 22.80%，居全球第 2 位。江蘇南大光電材料股份有限公司實現了 ArF 光刻膠（28 nm 工藝）量產，客戶覆蓋中芯國際、長江存儲科技控股有限責任公司（長江存儲），2025 年國產替代率預計突破 30%。晶瑞電子材料股份有限公司在 G 線光刻膠市占率達 30%；KrF 光刻膠國產化率達 42%。

8）存儲器。存儲器包括動態隨機存取存儲器（dynamic random access memory，DRAM）、NAND 閃存（NAND Flash）、NOR 型閃存（NOR Flash）和存儲器接口等產品。據世界半導體貿易統計組織（World Semiconductor Trade Statistics Organization，WSTS）統計，2024 年世界半導體市場總額為 6305.5 億美元，其中存儲器為 1655.16 億美元，占 26.25%。存儲器的市場份額中，DRAM 占 58.26%，NAND Flash 占 41.68% ，是存儲器競爭的主要賽道。

1976 年，北京大學王陽元團隊研制成功的硅柵 N 溝道 1024 位金屬氧化物半導體（MOS）DRAM 比日本電氣股份有限公司（NEC）于 1973 年研制的 1024 位 MOS DRAM（型號 μPD404）僅晚了 3 年，一舉打破了西方封鎖，成為繼美、日之后的第 3 個擁有 1024 位 MOS DRAM 的國家。

其后，由于資金、設備、人才等因素的制約，加之國外產品的涌入，中國 DRAM 的研發和生產一度中止；直至 2004 年，中芯國際的第一款產品 64 Mb 的 DRAM 交付用戶。但由于中芯國際轉型為晶圓代工廠（Foundry），DRAM 的研發與生產再度中止。

自 1976 年中國第一款 DRAM 誕生后的 40 年，長鑫科技集團股份有限公司（長鑫科技）于 2016 年成 立，彌補了中國 DRAM 研發和生產的空白。作為集設計、制造、封測一體的垂直整合制造（IDM）廠商，2019 年，長鑫科技推出了自主設計生產的 8Gb DDR4 產品，實現了中國大陸 DRAM 產業“從 0 到 1”的突破。目前，該企業已通過“跳代研發”策略，完成了從第一代工藝技術平臺到第四代工藝技術平臺的量產，以及 DDR4、LPDDR4X 到 DDR5、LPDDR5/5X 等產品的覆蓋和迭代。2024 年，三星電子（SAMSUNG Electronics）、SK 海力士（Hynix）和美光科技有限公司（Micron Technology, Inc.）在全球 DRAM 市場占有率 分別為 40.49%、29.38% 和 22.93%，長鑫科技為 4%，成為全球第 4 的 DRAM 制造商。作為全球 DRAM 市場的后起之秀，長鑫科技一直致力于通過加大研發資源投入和自主技術創新，在 DRAM 產品設計、制造工藝、封裝測試、模組設計與應用等各業務環節構建了全面、完善的核心技術體系，主要核心技術已達到國際先進水平。

長江存儲也是一家集芯片設計、研發制造、封裝測試及系統解決方案產品于一體的存儲器 IDM 企業，2024 年實現了 294 層 3D NAND 閃存量產，月產能達到 30 萬片晶圓，其世界市場份額為 8.6%，位居第 6。長江存儲晶棧 3.0 架構率先突破 200 層。日本 鎧俠（KIOXIA）和韓國三星電子均放棄臨近型外圍電路/置底型外圍電路（PNC/PUC）架構，向長江存儲購買晶棧架構專利授權用于新技術代開發。晶棧架構在集成電路存儲領域首次實現中國技術反向定義國際主流技術路線，引領了國際 3D NAND 技術發展方向。2024 年，全球 NOR Flash 市場規模達到 26.99 億美元，兆易創新科技集團股份有限公司以 23% 的全球市場份額居第 2 位。瀾起科技股份有限公司的主要產品是內存接口芯片，內存擴展控制芯片，內存模組配套芯片。2024 年，瀾起科技股份有限公司內存接口芯片的世界市場份額達 36.8%，位居全球第 1。其客戶集中于三星電子、SK 海力士、美光科技有限公司這 3 家企業。

9）進出口。中國集成電路國產化率逐漸提高，進口集成電路開始減少（圖 6）。但是，2024 年中國集成電路進口額為 3857.9 億美 元 ，超過原油進口額 3247 億美元，仍位列第 1。2024 年，進口集成電路中，處理器（手機、電腦、 GPU）和控制器占進口額的 49.9%，存儲器占 24.1%；進口集成電路均價為 0.69 美元/個。國產汽車 95% 的芯片依靠進口。90% 以上的存儲芯片依靠進口。2024 年，中國集成電路出口總額為 1595.5 億美元，超過手機的 1343.6 億美元，成為出口額最高的單一商品，出口集成電路均價 0.54 美元/個?？梢钥闯?，無論是進口還是出口的集成電路，仍在中、低檔產品的范疇之內，尚未突破高端集成電路生產的瓶頸。

圖6 中國集成電路的進口額

（數據來源：中國海關）

10）投資。國家大基金一期 1387 億元、二期 2041.5 億元，在支持中國集成電路產業的發展過程中起到了重要作用，2024 年 5 月 24 日正式成立的第三期大基金 3440 億元即將持續對中國集成電路產業的發展提供鼎力支持。3 期大基金合計約 967.4 億美元。但是，2024 年，英特爾公司（Intel Corporation）、三星和臺積電 3 家 1 年的資本支出合計就達到 857.8 億美元（圖 7）。三星電子 1 年約 360 億美元的資本支出，接近組建一支航母戰斗群的費用（據美國國防部的武器項目成本報告《SAR》估算一個航母戰斗群的初始裝備成本約為 375 億美元）。

圖7 Intel、臺積電和三星的資本支出

（數據來源：各公司財報）

反觀有限的國家大基金，要在多少年內、由多少企業來分配這 900 多億美元？在資本的唆使與糖衣炮彈的攻擊中，又如何保證國家大基金有效地發揮作用？這是我們必須慎重思考，也要加強管理的課題。

11）小結。集成電路生產是一項牽涉百種設備、千種材料、萬種產品的，龐大的、極其復雜的系統工程，上述現狀梳理只是以管中窺豹的方式對中國集成電路產業鏈中的部分環節進行概貌性描述，核心結論為：

（1）在政治、軍事、太空、經濟、文化、社會、網絡等涉及《中華人民共和國國家安全法》規定的國家安全領域，中國已經能夠實現 100% 自主制造、具有自主知識產權的芯片，筑牢了國家安全的底線；

（2）≥ 28 nm 成熟工藝的中低端芯片占世界市場的 80%，中國≥28 nm 芯片產能占該世界市場的 33%，且芯片的設計與制造均不受制約；

（3）在攀登集成電路產業頂峰的征途中，中國已經登上了進入世界前 10 的“第一臺階”（表 1），并在這個臺階上建立了繼續攀登的“大本營”。

表1 中國集成電路公司主要領域及世界排名

4.2.2 中國集成電路產業存在的主要問題

1）小、散、弱同質化競爭內卷嚴重。小而散是中國集成電路產業發展中的痼疾。EDA企業逾百家，封測企業 116 家，晶圓制造設備企業 185 家，封裝設備企業 224 家。設計企業 3626 家，銷售額小于 1000 萬 元的企業 1769 家，人數少于 100 人的小微企業占總 數的 87.9%。其根源是“寧為雞頭，不為牛尾”“小富即安”的小農經濟文化延續。當然，在市場經濟中，很難實施對小微企業的強行并購，但占 87.9% 的小微企業“優不勝，劣不汰”的結果就是因內卷而產生內耗，占據了眾多的公共資源，也分散了眾多的公共資源。小微企業綁在一起也不可能與英偉達、高通、新思科技、楷登這樣的集團軍正面交鋒，散沙難以相聚成塔。

2）上下游企業之間欠缺容錯、試錯機制。EDA 工具要經過設計企業使用才能逐漸成熟，與制造企業合作才能創造更多可以復用的知識產權（intellectual property，IP）；新的設備、新的材料要經過生產線批量生產的考驗才能逐步穩定運行與可靠供貨；設計的新產品要在整機上經過反復試用才能改進其性能。這期間的容錯、試錯是不可回避的過程，然而這一過程都需要付出成本，成本的增加有可能成為加速產品國產化的障礙。尤其是當某一產品不受制約，可以從國際市場上采購時，由于供方與客戶之間所產生的黏性和已經建立的生態關系，使得能夠國產化的產品更是難以在市場中殺出一條血路。以汽車電子為例，雖然中國已經成為汽車生產第 1 大國，占全球市場 66% 的份額，但國產汽車 95% 的芯片仍依靠進口，其中計算和控制類芯片依賴度高達 99%，功率和存儲類芯片依賴度達 92% 。而這些電路的絕大部分國內均可以生產。

3）整合權威數據統計。制定規劃的第一步是“知己知彼”，“己”和“彼”的直觀表現是數據。數據的權威與否在于統計對象的設定和統計方法的運用。由于統計對象和統計方法的差異，不同的統計單位也會產生不同的數據。全球宏觀數據（如 GDP）一般以世界銀行、IMF 和國家統計局的數據庫為準。世界半導體行業數據一般以美國半導體行業協會（Semiconductor Industry Association，SIA）、WSTS、IC Insight、Gartner 所公布的數據作為參考。

中國半導體行業公布數據的權威部門是中國半導體行業協會、工業和信息化部及海關總署。有以下問題需要解決。

（1）可以公開、共享、連續的宏觀數據。對中國集成電路產業數據的統計，有相關政府部門、各部門行業協會，也有眾多咨詢公司和顧問公司將數據變為紙質、售價高企的“研究報告”。不反對將數據分析轉化為利益，但某些可以公開、共享的數據也不應轉變為某些企業的私有財產。從世界銀行官網可以查到歷年世界及各大洲的 GDP 數據，但要進一步查找各國的數據就需要成為注冊會員。同樣，在 WSTS 官網上可以查到世界半導體總銷售額的數據，但月度數據或增長率就只有 PDF 格式圖片，若查找各國具體數據，也需要注冊成為會員，并交納相關費用。

（2）明確“中國集成電路產業與市場”的定義。WSTS 對世界半導體市場規模的定義很簡單，即所有總部所在地企業當年銷售總額之和（所有海外建設的企業銷售額一概并入總部所在地企業的銷售總額，如 SK 海力士（無錫）產業發展有限公司、三星半導體（西安）有限公司的銷售額并入總部在韓國的海力士、三星的銷售額）。把上述單個企業的銷售額累加，最后形成世界數據。中國半導體行業協會對半導體產業的統計是設計、制造、封裝三業之和，制造與封裝的產值在最終產品的價值中就產生了重復統計，始終與國際數據不能接軌。中國集成電路市場的真實規模，目前仍是待解之謎。進口電路中，有多少集成電路用于中國的整機制造，復又隨整機出口；有多少集成電 路用于國內整機，并在國內市場“消費”；而國內企業生產的集成電路有多少由國人消費，多少出口，似乎沒有人說得清。

另外，行業協會將所有在本土建設的企業銷售額，包括外企在國內建設的公司的銷售額都統計在中國的產業銷售額之內，如 SK 海力士（無錫）產業發展有限公司等的營收就被國內、國外統計了 2 次。綜上，中國權威主管部門需要明確中國集成電路產業和市場的定義，并以此作為今后制定規劃和指導企業發展的統一依據。

4）制定產業標準規范。僅以設備標準為例。半導體設備及零部件標準體系存在 3 大缺陷，制約產業發展：

（1）基礎性標準難滿足先進制程（如極紫外光刻）對精度、純度、可靠性的嚴苛要求，缺乏前瞻性專屬規范，導致研發方向不明、性能評估失準；

（2）新型特種零部件（耐等離子體部件、精密陶瓷件）缺乏細化性能與壽命標準；設備協同控制及自動化集成等系統級接口規范缺失，制約良率優化；

（3）現有標準多定性描述，缺乏高精度量化指標及極端工況測試方法，導致壽命預測失準、質量管控困難。這些問題引發設備性能瓶頸、供應鏈風險加劇、研發成本高企、產業協同受阻。

5）將“舉國之力”化為可以具體實施的舉措。美國遏制中國集成電路產業發展主要是利用 EDA、設備和材料 3 張牌?！笆逦濉逼陂g應首先解決 EDA、極紫外光刻（EUV）和硅片這 3 個關鍵問題?！按虻靡蝗_，免得百拳來?！薄芭e國之力”不應是口號，而應該是“十五五”期間必須由國家層面建立的整合機制，從而鍛造出真正可以與強手對壘的“頭部企業”。

以光刻機為例，ASML 的 EUV 有 10 萬個零部件，零部件供應商有 5000 家，ASML 不過是集大成者。據報道，中國 EUV 的激光光源、移動平臺和光學系統均在不同單位取得突破性進展，如何以舉國之力將其集成，是“十五五”期間必須解決的問題。如何創立中國的 ASML，讓“被集成者”跳出“名利”的藩籬，統一調度資金和人力資源，是有關部門應立即制定實施方案的緊急課題。同樣，EDA 和硅片也必須由國家層面統籌引導，在企業合作中創造出嶄新的共贏機制。

5 集成電路產業的發展趨勢

就戈登·摩爾（Gordon Moore）最初的論述而言，最低成本下，每 2 年芯片上的晶體管數增加 1 倍（是 2 年前的 2 倍），或可以表述為：本年每單位價格所能購買的晶體管數是前 2 年的 2 倍。實際上，由于芯片越來越復雜，制作成本越來越高，這個“2 倍”的倍數 越來越低，也就是說，摩爾定律前進的腳步越來越遲緩。2014 年每 1 美元所能購買的晶體管數只與 2012 年相等，這與摩爾最初的論斷已經完全相悖，可以認為，這是傳統摩爾定律經濟論述上的“終結”（圖 8）。

圖8 每 1 美元購買的晶體管數

（資料來源：Great Graphic: Is this the End of Moore’s Law? ?

Marc to Market）

隨著加工線寬越來越小，工藝也越來越復雜，芯片加工成本也就越來越高。至 28 nm 以后的工藝，每百萬門的成本不降反升，這與 1965 年摩爾最初的論述“集成的晶體管數超過一定數量后，成本反而迅速上升”的結論一致。也就是說，并非在“最低成本下”每 2 年晶體管數量可以翻一番?？梢哉J為，2014 年 20 nm 后，傳統的摩爾定律已經終結（圖9）。

圖9 每百萬門的成本

后摩爾時代的集成電路將向延續摩爾、拓展摩爾、超越摩爾和豐富摩爾 4 個方向發展（圖10）。

圖10 后摩爾時代集成電路的發展方向

1）延續摩爾。延續摩爾即在工藝、材料、器件、設備的不斷創新和完善中，仍以縮小加工尺寸為提高芯片集成度的動力，從圖 11 可以看出，Intel 工藝發展趨勢線與摩爾預測的晶體管數 2 年翻一番趨勢線基本平行，故稱為“延續摩爾”。但自臺積電采用 FinFET 和 EUV 工藝后，該趨勢斜率產生了明顯變化（1989—2015 年加工線寬每 2 年縮小 31%，2015—2027 年加工線寬每 2 年縮小 37%）。由于加工線寬的進一步縮小，此時的芯片可以容納更多器件，可以把 CPU、GPU、存儲器接口、調制解調器、音頻電路、視頻電路等集成在一個芯片上的“系統”，因而稱之為“片上系統”，即“System on Chip”（SoC）。SoC 既可以處理數字信號、模擬信號，也可以處理混合信號和射頻信號。

圖11 后摩爾時代集成電路加工尺寸的縮小

（數據來源：Transistor count ? Wikipedia，臺積電制程年鑒?Bing images）

2）拓展摩爾。系統級封裝（system in package，SiP）是拓展摩爾的發展方向。它可以將不同功能（處理器、存儲器）、不同材料（硅、砷化鎵、碳化硅、氮化鎵等）、不同加工線寬（例 3~180 nm）、不同工藝（光電器件、微機電系統）、不同功率的各種電路、元件、器件，用并列或堆疊（3D）的方式集成在一個封裝體內，實現一個完整的系統功能（圖 12）。當 SoC 進入介觀物理范疇、受物理極限制約時，SiP 則不會受此約束。當前，Chiplet 是 SiP 技術的研究熱點之一。

圖12 SiP 示意

3）超越摩爾和豐富摩爾。未來 5 年先進邏輯器件的發展，必須是器件結構、互連、新材料、新工藝以及 EDA 軟件的全方位協同創新。圍柵晶體管（gate?all?around FET，GAAFET）將取代 FinFET，是未來 5 年內先進邏輯器件的主流方向。GAAFET 的具體實現形式主要包括納米片（nanosheet）和叉片（forksheet） 結構。納米片是目前產業界公認的主流 GAAFET 結構。此外，垂直場效應晶體管（vertical field effect transistor，VFET）、倒裝堆疊晶體管（flip?FET 或 FFET）和互補場效應晶體管（complementary FET，CFET）同是 3D 新器件結構的研究方向（圖 13）。

圖13 3D 晶體管結構示意

其中 FFET 于 2023 年由北京大學黃如院士團隊在全球范圍內首次提出，是當前設備成熟度、工藝成熟度最高的不依賴于 EUV 實現 3~2 nm 的中國路徑，有望在全球實現技術引領。該技術通過在同一晶圓的正反兩面分別形成有源器件與金屬互連網絡，并通過垂直通孔實現雙面器件、雙面電路的電源與信號互連，可將單片晶圓上的晶體管密度提升 50% 以上，并增加芯片的布局布線空間和自由度，可大幅提升芯片集成度。FFET 概念首次發表于 2024 年超大規模集成電路（very large scale integration circuit，VLSI）國際技術會議，并在 2025 年 VLSI 國際技術會議上首次發表了正背面器件驗證成果，引起了國際集成電路產業界的廣泛關注（圖14）。

圖14 FFET 的發展方向

從 FinFET 向 GAA、VFET 和 FFET 的演進，以及背部互連技術的引入，都對制造工藝提出了前所未有的挑戰。例如，背部供電網絡（back?side power delivery network，BSPDN）的實現需要全新的工藝流程，包括精密的晶圓減薄、晶圓鍵合以及背面刻蝕和高精度對準等高難度步驟。這些工藝必須確保在不影響晶體管電學性能的前提下完成。此外，隨著晶體管尺寸的持續微縮，傳統的銅互連材料已經難以滿足需求，需要采用鈷（Co）、釕（Ru）等新型金屬材料作為互連線。這些新材料的導入也需要開發相應的沉積和刻蝕工藝，增加了制造的復雜性和成本。這就要求做到設計與工藝協同優化（design?technology co?optimization，DTCO），系統與工藝協同優化（system?technology co?optimization，STCO）（圖15）。

圖15 IMEC 最新技術路線圖

（資料來源：根據 IMEC 在 ITF（2017—2020）上發布的最新路線圖多圖綜合整理）

在 EDA 方面，新的器件架構，尤其是垂直堆疊器件，無法直接沿用傳統的平面布局設計方法，需要全新的版圖設計方法和策略來優化晶體管密度。這種根本性的轉變對 EDA 平臺提出了新的要求，需要開 發能夠支持三維設計、雙面互連和復雜堆疊架構的工具和算法，以及 Chiplet 或異構集成的 EDA 工具。

在集成電路設計中，軟件定義芯片技術是一種顛覆性的芯片設計技術，通過軟件編程可以實時對芯片功能進行靈活配置和動態調整，成為新一代先進芯片架構的典型代表。

在智能化需求顯著增長的背景下，芯片算力越來越大，但數據處理能力提升后，數據供應成了芯片的重要瓶頸。在人工智能應用下，有龐大的數據量，數據傳輸的延遲已經成為制約芯片，乃至人工智能系統發展的關鍵因素。存算一體技術通過將計算和存儲集成到一體的新型芯片設計技術，打破了傳統計算架構中“計算”和“存儲”分離的模式，減少了數據在存儲單元和計算單元搬運的延遲和功耗開銷。

在硅基之外，將大規模引入具有優異物理特性的新一代半導體材料（如 SiC、GaN），并探索超寬禁帶材料（如 Ga2O3、AlN、BN 等），以應對高壓、高頻、高溫、高功率、光電子等應用場景的極限需求。

為了滿足從納米尺度邁向原子級制造工藝，EUV 將持續提升光源功率和穩定性，發展更高數值孔徑光刻機（high?NA EUV），并配套開發更精密的掩模版制造與檢測設備、新型光刻膠與顯影設備。

4）投資。隨著集成電路技術的進步，其投資也隨之不斷增長，持續、穩定、高強度的投資是集成電路技術進步的切實保障。圖16為不同技術節點的集成電路設計費用增長趨勢。可以看出，5 nm 集成電路產品是 28 nm 產品設計成本的 7.6 倍。設計成本中 EDA 軟件占比最高，達 43%。隨著技術節點的不斷縮小，制造業的投資也在不斷增加。

圖16 主流節點集成電路的設計成本

（資料來源：What’s After FinFETs?（semiengineering.com））

6 對“十五五”規劃的思考和建議

6.1 發展目標

（1）按 WSTS 的統計標準，中國集成電路產業躋身集成電路產業強國前 3 名的行列。

（2）國民經濟領域需求的芯片自給率提高到 80%，加強集成電路全產業生態鏈的建設，國內能夠滿足市場需求的、小于 1 美元的中低檔產品逐步減少進口或停止進口（用于整機產品加工復出口產品除外）。

（3）夯實自主可控的 28 nm 全產業鏈體系；14 nm 生產鏈能夠穩定生產；初步完成全國產化的 7 nm 生產線建設及試運行。

（4）建設最先進工藝能力的公共平臺來研發驗證最新器件結構、工藝（邏輯、存儲、光電、異構集成等）、裝備、零部件、材料、EDA 軟件等。成熟的新結構器件迅速擴大產能。

（5）在基礎研究領域，原始創新能更多地涌現，在新器件結構、新材料、新工藝研發和生產的某些領域引領世界發展潮流。

6.2 建議實施的舉措

1）研究制定有利于企業整合、并購的政策，集中各種資源創建與世界產業巨頭比肩的頭部企業，將“各自為戰”變為“團隊作戰”。以舉國之力攻克最重要的材料（硅圓片、電子氣體）、設備（曝光機）難關，努力提高國產 EDA 軟件的系統集成水平，擴大其在國內外市場的占有率。

2）研究制定有利于各生產環節上下游之間容錯、試錯和驗證的機制與鼓勵措施，通過國產化應用的補貼、保險等方式，加速已研制成功產品的國產化進程，縮短國產產品進入大生產線的時間。

3）持續加大對集成電路產業的投資力度，一是在世界半導體市場增長率下降的低谷期進行投入，二是要加強創新投入，尤其是對基礎研究、不求短期回報的投入。要加強對國家投資的調控能力，必須將有限的資金在有限的時間和有限的空間內集中使用，切不可在地域或部門的利益分配中，造成資金的游移、分散和遲延。要加大對中國集成電路產業的投資強度和集中度，通過稅收、補貼等政策支持和制度設計加強對投資的計劃制定和監管。

4）基礎研究要提前 10 年部署。以性能功耗比作為標尺，以 3D 集成為發展方向，沉下心來進行器件結構、材料、EDA 算法等基礎研究工作，使其能夠產生革命性的創新成果。要擴展研究成果轉化為生產力的渠道，縮短研究成果轉化為生產力的時間，使其在產業發展中產生價值，同時要注重科研成果的知識產權保護工作。

5）加強國際合作，對于一般材料和設備的研發或采購，要融入國際產業鏈和生態鏈，構建國內國際雙循環的發展格局。

6）加大人才培養力度和吸引力。支持骨干企業和高校聯合，以市場和企業需求為導向，培養產業急需人才，使北京大學軟件與微電子學院等單位充分發揮人才培養示范作用。對企業開展的師資、課程體 系、教材、實踐基地等支撐能力建設給予一定額度的補貼。對 EDA、材料等基礎支撐產業從業人員在個人所得稅減免、落戶、子女入學等方面給予政策傾斜，增強行業對人才的吸引力。在深化產教融合中，要優化課程模塊化設計，推進多學科交叉培養，培育復合型創新人才。要構建創新創業孵化體系，培養產業創業力量，同時注重國際化培養，開展國際交流合作。

6.3 結論

今后 5 年，中國的芯片產業將會是“臥薪嘗膽”的 5 年；是丟掉幻想、準備斗爭的 5 年；是扎穩中端腳跟、夯實內循環市場的 5 年；是尊重科學規律、潛心基礎研究“磨一劍”的 5 年。既然核心技術買不來、要不來、討不來，那就只能“干出來”。中國芯，前進的道路上有落石、有陷阱、有荊棘、有蛇蝎，但是沒有任何障礙能夠阻擋中華民族崛起的步伐，已經點燃的中國芯火炬正在撕開黑暗勢力編織的鐵幕，照亮了中華民族前進的征途。已經站起來、富起來的中國必將在強起來的道路上永遠闊步前進。

本文作者：王陽元，卜偉海，于燮康，王潤聲，王永文，劉偉平，楊德仁，嚴曉浪，陳南翔，張興，趙晉榮，康勁，魏少軍

文章來 源 ： 王陽元, 卜偉海, 于燮康, 等. 構建自主可控的集成電路產業體系——“十五五”期間對中國集成電路產業發展的思考與建議[J]. 科技導報, 2026, 44(3): 34?49 .

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