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信息产业部电子科学技术情报研究所
(一)集成电路
世界集成电路市场近年来保持稳步增长,据世界半导体贸易统计组织(WSTS)的数据,2007年市场销售值为2194亿美元,比2006年增长4.7%,预计未来几年仍保持一位数的增长态势。集成电路市场具有明显的区域性,亚太地区尤其是日本一直是市场增长的重点区域,目前占世界整体市场份额的最大部分,但其增长速度已经趋缓;欧洲保持稳步增长;美国市场疲软,呈现下降的态势。从企业角度上看,世界主要市场被业内巨头所瓜分,60%以上的市场份额来自于20强企业,其中世界集成电路两大巨头英特尔与三星所占据的市场份额高达20%。
注:2007~2009年为预测值,括号内数字为对上年增长率。
数据来源:WSTS,2007年11月
集成电路产业投资向亚洲发展中国家与地区的转移已经持续了数年,其中中国大陆是投资转移的重点之一。2007年,英特尔公司在中国大连25亿美元的投资项目,更把这一投资转移趋势推向了高潮。在产业模式上,新兴的无芯片工厂(Fabless)与芯片代工厂(Foundry)模式已大获成功。近期,一些大型IDM厂商开始与Foundry加强合作,将自己的部分产品委托给后者加工生产,这种被称为轻晶圆厂(fab-lite)的全新产业模式正在悄然出现。
集成电路技术的发展主线一直体现在设计线宽的不断缩小上。2005年,90nm设计线宽的集成电路产品开始上市,基于90nm/12英寸的生产线正式开始进入量产阶段,集成电路技术的总体水平自此跨入了全新的纳米时代。2006年,在90nm产品逐渐增多的同时,基于65nm技术的集成电路产品相继出现。2007年,各类60nm~65nm水平的DRAM、FLASH、ASIC、FPGA等电路产品已经大批量生产,45nm工艺技术的成熟程度也在不断提高,多类产品开发成功,商品化产品开始进入市场。作为45nm之后的32nm技术,近期也取得了进展。集成电路专用设备是实现产品制造的必要保障,其中最具代表性的光刻设备,近年取得了突破性进展。总之,当前集成电路总体技术水平表现为:65nm技术已成熟,45nm技术基本完备,32nm技术继续前行。
在纳米级集成电路加工技术的支撑下,集成电路产品正从特大规模集成电路(ULSI,集成度107~109)阶段向极大规模集成电路(GLSI,集成度109以上)阶段迈进。CPU作为最具有代表性的集成电路产品目前已经进入了多核时代;FLASH是半导体存储器中发展最快的一个品种,主流产品为8Gb~16Gb,研发水平达到64Gb;DRAM主流产品为1Gb,研发水平达到4Gb;ASIC产品发展速度趋于平缓;可编程器件正在兴起;SoC产品发展迅速。
集成电路在进入纳米时代后,总的发展特点是稳步前进。虽然将会遇到前所未有的困难,但技术发展步伐不会停止,并向着集成电路的物理极限前进。
从集成电路产业链角度来看,全球集成电路设计业和封装测试业发展态势良好。在芯片制造领域,全球12英寸生产线不断增加。据不完全统计,截至2006年底,全球12英寸生产线约30条,其中我国台湾共10条,美国约7条,韩国3条,新加坡、日本和欧洲等共计约10条。目前,我国大陆已投产的12英寸生产线共3条(包括2007年12月新投产的中芯国际上海生产线),另有2条正在建设中。
我国集成电路产业经过近几年快速发展,已初步形成了设计、芯片制造和封装测试三业并举、较为协调的发展格局,设计业和芯片制造业在产业中的比重显著提高,2006年三业产值所占比例为18.5%∶32.2%∶49.3%。与发达国家相比,我国集成电路缺乏核心技术,总体技术水平与国外还有很大的差距,产业形态以代工为主,缺乏自主品牌,产业规模小,产品结构滞后于市场需求,集成电路专用设备及材料自给率低,集成电路产业链尚未形成。提高自主创新能力,推进产业链各环节协调发展是我国集成电路产业的发展方向。
(二)软件
2001年以来,世界软件产业的年均增长率一直保持在6%左右,呈现平稳发展态势。据EITO统计,2006年,世界软件产业规模达7486亿美元,比2005年增长6.6%。估计2007年全球软件产业规模达7946亿美元,比2006年增长6.1%。其中,美国、欧洲、日本的软件产业规模分别为3301亿美元、2831亿美元、936亿美元,占全球软件产业规模的41.5%、35.6%和11.8%。
数据来源:EITO
软件从单一产品竞争转向平台竞争,各类软件平台成为竞争的焦点。为顺应网络发展趋势,软件厂商不断丰富软件网络化功能,更多网络化软件不断被推出。通过网络获取服务改变着信息技术应用趋势,更多软件以服务的方式向用户提供。
软件平台将把用户所需的功能模块整合在一起,具有独立性、开放性、标准化、集成性、可扩展性等特点,可以降低软件开发难度,提高软件开发效率,提升用户的应用水平。微软、IBM、SAP等大型软件公司不断完善其平台产品,提高市场竞争力。微软从桌面开始构建Windows平台,正在逐步跨越服务器、嵌入式领域,并以其桌面环境为基础,吸引众多的独立软件开发商、开发人员、硬件供应商、系统集成商开发Windows平台上的应用软件,来满足社会各领域、各层次的用户需求。Windows平台已发展成最成功的软件平台之一。
互联网的广泛应用,促使软件的研究、开发、应用发生深刻的变化。软件正从产品转变成服务,软件产业正在变成服务业。软件服务化对软件产业产生两方面的重大影响:一方面,软件的服务模式发生根本性的变化,企业将基于互联网向人们提供软件升级、应用等服务,近几年流行的软件即服务(SaaS)便是软件服务化的生动体现;另一方面,软件的商业模式会因此而发生重大变化,目前软件产品销售的方式将逐渐被软件服务方式所取代。未来,软件服务将逐步成为市场竞争的核心。
以Linux为代表的开源软件发展极为迅速,技术不断成熟,市场逐步扩大。开源软件产品已涉及操作系统、数据库、中间件以及各类应用软件等诸领域,在应用中与各类商业软件融合。开源软件应用也正从网络边缘应用向核心商用迈进,充分显示开源软件正在逐步成熟,发展前景十分乐观。
软件产业的竞争与融合不断加强,软件产业全球性分工的格局日渐明晰,逐步形成以下几种产业发展模式:以美国为典型代表的技术与服务领导型、以日本为代表的嵌入式软件增值型、以印度为代表的外包加工型和以爱尔兰为代表的软件本地化开发型。
软件外包是软件产业发展最快的领域之一。外包业务从客户服务中心、数据处理、远程技术维护等企业非核心业务逐渐向高端的业务流程外包(BPO)、商业系统咨询、结构设计及商务运营等领域拓展,外包服务模式也向在岸开发、离岸开发模式和在岸、离岸结合等多样化发展。据预测,到2010年,软件外包总值将达到8000亿美元~10000亿美元。
(三)新型平板显示
新型平板显示市场正处于高速发展时期,年增长速度保持20%以上,据市场调研公司DisplaySreach预测,到2007年底全球平板显示产值将突破1000亿美元。薄膜式液晶显示(TFT-LCD)和等离子显示已成为目前平板显示主流产品,2006年TFT-LCD约占平板显示75%的市场份额,等离子显示约占20%,预计今后几年两者仍将占据平板显示市场绝大部分份额。
纵观世界平板显示产业格局,TFT-LCD产业主要集中在日本、韩国和我国的台湾地区,等离子显示屏的生产线主要集中于日本和韩国。日本是最早从事TFT-LCD和等离子显示研发生产的国家,其企业在平板显示技术、专利、标准等领域都处于世界领先地位。韩国政府采取大力支持平板显示产业的发展战略,制定了一系列的优惠政策,采用集中优势资源,重点突破大屏幕技术和产业发展瓶颈。目前,韩国企业已经拥有了自主发展的核心技术,国内也形成了完整的产业链。我国台湾地区根据自身情况,全力发展TFT-LCD产业,在税收、水电、科技园土地等方面给予了最有力的支持,经过几年的高速发展,台湾已经成为世界上液晶面板产能最大的地区。
2006年8月,世界上第一条第8代液晶面板生产线在日本建成,为夏普公司拥有,该生产线生产的面板尺寸达 2160mm×2400mm,可用于切割45英寸与52英寸液晶显示面板。在2007年美国消费电子展(CES)上夏普公司展示了全球最大的108英寸液晶电视,其显示面板正是采用了夏普第8代生产线的产品。此外,截至2006年底,全球还拥有16条第5代液晶面板生产线、6条第6代生产线、5条第7代生产线。
在我国,市场对平板显示产品的需求持续增长,据国务院发展研究中心统计,2007年前3季度,已经实现平板电视销售542万台(其中液晶电视492万台,等离子电视50万台),全年消费需求有望接近800万台。到2007年底,中国城市居民家庭平板电视保有量有望达到1500万台,从而实现10%的城镇居民家庭拥有率,中国平板电视将步入普及消费阶段。
面对世界平板显示迅速发展的浪潮,我国平板显示产业面临着严峻形势。我国平板显示企业主要有京东方、上广电、江苏龙腾以及在2007年4月28日开始动工兴建等离子屏生产线的四川长虹。这些企业面对韩国三星、LG、日本夏普、松下等世界领先公司,在企业规模、融资渠道、研发能力等方面都处于劣势,面临巨大压力。我国在平板显示产业链方面也不完整,面板材料、零部件和专用设备国产化程度较低甚至缺乏。
(四)太阳能光伏
光伏发电是利用太阳能级半导体电子器件有效地吸收太阳光辐射能,并使之转变成电能的直接发电方式,是当今主流的太阳能发电方式。尽管近年来遇到了多晶硅原材料短缺等问题,但最近10年太阳能光伏产业仍保持了25%~40%的高速年均增长率。2005年以前,世界光伏发电主要集中在发达国家,特别是日本、德国(占欧盟总量八成)和美国3个经济强国,约占世界光伏发电市场的80%。自2005年以来,中国的光伏发电市场迅速增长,2006年光伏电池产能达到1200MW,产量达450MW,比2005年增长280%;光伏组件产量达到800MW,产能则达到2000MW。目前,中国已成为仅次于日本和德国的第三大光伏电池生产国。2006年,世界太阳能电池产量为1818MW,而排名前10位的厂商产量为1667MW。前10大厂商除一家英国厂商外,全部是日、德、中三国厂商,其中日本夏普2006年光伏电池产量达434MW,已经连续7年位居第1位。我国的尚德电力已从2005年的第6跃居到第4位,预计到2007年将上升到第2位,尚德电力已成为世界知名的光伏品牌。
数据来源:EPIA-P.Maycock
太阳能光伏发电产业取得的巨大进步是与各种降低光伏发电成本技术的进步密不可分的。几十年来围绕降低成本的各种研究开发工作取得了显著成就,具体表现为:
电池效率不断提高。目前,单晶硅太阳能电池的实验室效率已经提高至24.7%,多晶硅电池的实验室效率也达到了20.3%,非晶硅薄膜电池实验室效率达到了13%。其他新型电池,如多晶硅薄膜电池、染料敏化电池、有机电池等不断取得进展。先进技术不断向产业注入,使商业化电池技术不断得到提升。目前市场上商业化电池份额为晶体硅电池占90%以上,非晶硅电池占9%,其他类型电池占1%。商业化晶体硅电池的效率达到14%~20%(其中单晶硅电池为16%~20%,多晶硅电池为14%~16%)。
硅片厚度持续降低。30多年来,太阳能电池硅片厚度从20世纪70年代的450μm~500μm降低到目前的180μm~240μm。硅片厚度降低减少了硅材料消耗,是光伏发电技术进步的重要方面。
数据来源:无线电技术2007年,411期
生产规模不断扩大。太阳能电池单厂生产规模已经从20世纪90年代的5MWp~30MWp/年增长到现在的50MWp~500MWp/年。生产工艺不断简化,自动化程度不断提高,出现了多家年产量超过100MW的大型企业。
光伏组件成本大幅度降低。近10年来,世界晶体硅光伏组件的生产成本降低了32%以上,达到3美元/W左右。虽然自2004年以后因材料紧缺生产成本有所回升,但这种趋势仍在继续发展。
经过多年积累,我国通过一系列的科技攻关和产业发展计划安排支持了一批提高现有装备生产能力的项目,大幅度提高了光伏发电技术和产业的水平,尤其是在产业链的后段如电池封装、系统集成、并网发电技术等方面与国外的差距进一步缩小。目前我国商业化的光伏组件效率达14%~15%,一般商业化电池效率达10%~13%;太阳能光伏电池生产成本已大幅下降,从2000年的40元/W,降到现在27元/W。
太阳能光伏产业链包括材料制造(将硅料通过提纯和精炼加工成晶体硅)和硅片制造(将晶体硅熔铸锭再切成片)、电池制造(硅片通过半导体加工工艺变成电池)、组件制造(将电池连接并封装形成组件)四大部分,呈明显的金字塔结构。在整个产业链中,晶体硅生产是整个产业链的瓶颈,关键技术基本被日、美、德的7家企业所控制。
我国在产业链的前端与国外先进水平相比仍差距较大,晶体硅的生产仅处于百吨级水平,离最小经济规模——— 千吨级水平尚有较大差距;国内生产线工艺设备落后,物料和电力消耗过大,与国际水平相比,能耗高出一倍以上,缺乏竞争力;硅片制造所需的加工设备也主要依赖进口。这导致我国太阳能光伏产业是典型的两头在外的产业,即技术和原材料、销售和市场在国外,加工制造在国内。要实现我国光伏产业由大到强的转变,必须加强产业链前端部分,突破材料制造和加工设备这两大制约我国光伏产业发展的瓶颈。
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