DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.11.038
0 引言
人来研究半导体器件已经超过135年[1]。尤其是进近几十年来，半导体技术迅猛发展，各种半导体产品如雨后春笋般地出现，如柔性显示器、可穿戴电子设置、LED、太阳能电池、3D晶体管、VR技术以及存储器等领域蓬勃发展。本文针对半导制造技术的演变和主要内容的研究进行梳理简介和统计分析，了解半导体制造技术的专业技术知识，掌握该领域技术演进路线，同时提升对技术的理解和把握能力。
1 半导体技术
半导体制造技术是半导体产业发展的基础，制造技术水平的高低直接影响半导体产品的性能及其发展。光刻，刻蚀，沉积，扩散，离子注入，热处理和热氧化等都是常用的半导体制造技术[2]。而光刻技术和薄膜制备技术是半导体制造技术中最常用的工艺，下面主要对以上两种技术进行简介和分析。
2 光刻技术
主流的半导体制造过程中，光刻是最复杂、昂贵和关键的制造工艺。大概占成本的1/3以上。主要分为光学光刻和非光学光刻两大类。据目前所知，广义上的光刻（通过某种特定方式实现图案化的转移）最早出现在1796年，AloysSenefelder发现石头通过化学处理后可以将图像转移到纸上。1961年，光刻技术已经被用于在硅片上制造晶体管，当时的精度是5微米。现在，X射线光刻、电子束光刻等已经开始被用于的半导体制造技术，最小精度可以达到10微米。
光学投影式光刻是半导体制造中最常用的光刻技术，主要包括涂胶/前烘、曝光、显影、后烘等。非光学光刻技术主要包括极深紫外光刻（EUV）、电子束光刻（E-beam Lithography）、X射线光刻（X-ray lithography）。判断光刻的主要性能标准有分辨率（即可以曝光出来的最小特征尺寸）、对准（套刻精度的度量）、产量。
随着半导体行业的发展，器件的小型化（特征尺寸减小）和集成电路的密集度提高，传统的光学光刻制造技术开始步入发展瓶颈状态，其面临的关键技术问题在于如何提高分辨率。
虽然，改进传统光学光刻制造技术的方法多种，但传统的光学投影式技术已经处于发展缓慢的阶段。与传统的投影式光刻技术发展缓慢相比，下一代光刻技术比如EUV、E-beam、X-ray、纳米压印等的发展很快。各大光刻厂商纷纷致力于研制下一代光刻技术，如三星的极紫外光刻、尼康的浸润式光刻等。目前先进的光刻技术主要集中在国外，国内的下一代光刻技术和光刻设备发展相对较为滞后。
3 薄膜制备技术
半导体制造工艺中，在硅片上制作的器件结构层绝大多数都是采用薄膜沉积的方法完成。薄膜的一般定义为在衬底上生长的薄固体物质，其一维尺寸（厚度）远小于另外二维的尺寸。常用的薄膜包括： SiO2， Si3N4， poli-Si， Metal等。常用的薄膜沉积方法分为化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition）和物理气相沉积（Physical Vapor Deposition）两种。化学气相沉积利用化学反应生成所需的薄膜材料，常用于各种介质材料和半导体材料的沉积，如SiO2， poly-Si， Si3N4等[3]。物理气相沉积利用物理机制制备所需的薄膜材料，常用于金属薄膜的制备，如Al， Cu， W， Ti等。沉积薄膜的主要分为三个阶段：晶核形成―聚集成束―形成连续膜。为了满足半导体工艺和器件要求，通常情况下关注薄膜的一下几个特性：（1）台阶覆盖能力；（2）低的膜应力；（3）高的深宽比间隙填充能力；（4）大面积薄膜厚度均匀性；（5）大面积薄膜介电＼电学＼折射率特性；（6）高纯度和高密度；（7）与衬底或下层膜有好的粘附能力。台阶覆盖能力以及高的深宽比间隙填充能力，是薄膜制备技术的关键技术问题。我们都希望薄膜在不平整衬底表面的厚度具有一致性。厚度不一致容易导致膜应力、电短路等问题。而高的深宽比间隙填充能力则有利于半导体器件的进一步微型化及其性能的提高。同时，低的膜应力对所沉积的薄膜而言也是非常重要的。
4 结语
虽然，与不断更新换代的半导产品相比，半导体制造技术发展较为缓慢，大部分制造技术发展已经趋于成熟。但是，随着不断发展的半导体行业，必然会对半导体制造技术的提出更高的要求，以满足半导体产品的快速发展。因此，掌握和了解半导体制造技术的相关专利知识有利于推进该领域的发展。
参考文献：
中图分类号：F062 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2011）31-0012-02
一、现状分析
在日本九州，生产半导体的企业在1990年是200个，2000年达到400个，2005年企业数激增至650个。其中70%是中小企业。
九州的半导体工厂建设最初是在1967年，是自IC发明九年之后的事情。当时著名的三菱电机在九州的熊本县开始组建半导体的生产体系。那时的工厂只有43名员工。伴随着著名的九州硅谷的诞生及IC生产的开始，东芝、九州日本电气（NEC）等相继在九州开设半导体工厂。为什么在九州开设那么多半导体工厂，有如下几个原因：
1．在当时的半导体制造中即硅片等的洗净工程上及其他需要大量超纯水作为原水。而九州阿苏外轮山周边有丰富的泉水，最适合于半导体制造。
2．IC的生产需要大量的电力，而九州的电力供给完全可以满足IC的生产。
3．半导体工厂作业需要较多的女性劳动力在九州亦有所保证。
4．航空运输方便。IC一般不使用铁路和船运输，只使用飞机。当时的九州有五个飞机场，运输极为便利。
5．九州地方政府出台了许多有利于企业发展的诸如税收等优惠政策。
6．在日本中部及其他地方生产半导体产品的成本较九州高许多。
这样就吸引了大批企业进入九州生产IC。如
图1所示。
资料来源：财团法人九州经济调查协会编：《九州产业读本》，西日本新闻社出版，2007年3月22日第一版，第86页。
图1 九州半导体产业结构
1980年代初，全日本几乎40%的IC是在九州生产的。半导体产业领域非常宽广，各领域的企业关联度很大。这是由半导体的制造程序决定的。下图是半导体的制造程序。
图2 半导体主要制造程序图
资料来源：财团法人九州经济调查协会编：《九州产业读本》，西日本新闻社出版，2007年3月22日第一版，第83页。
再稍微细分一些，半导体制造主要有五个程序或工程阶段：（1）设计；（2）前工程；（3）后工程；（4）设备制造；（5）原材料。
1．设计。IC的设计是由大型电机制造系列企业或独立的设计公司来完成的。在九州最大的设计制造商是熊本的NEC微型系统，约有500名设计师。其他的设计制造商在福冈市、北九州市或分布在其周边。作为大型IDM系列设计企业还有，索尼LSI（微型）设计公司（福冈市），日立超LSI（微型）系统九州开发中心（福冈市），富士通网络技术公司（福冈市），东芝微型电子工程公司（北九州市）等。作为独立体系的投资设计公司较大规模的在福冈市有2个，在北九州市有3个。
最近，在福冈市和北九州市，建立了许多新的设计公司。这是因为这些优秀的工程设计比日本其他地方容易被采用。这些设计，不仅包括IC，而且还包括基板的设计、工具的设计等。在九州同设计有较强关系的企业达120个之多。
2．前工程。被称为前工程的薄片（硅片）设计工厂在九州有17个。仅索尼半导体九州公司就有3个工厂。他们使用最新的设备制造CMOS传感器等。还有九州日本电气、三菱电机、东芝半导体大分工厂等均使用国际较为尖端的技术进行生产制造。
3．后工程。后工程主要是进行IC的安装和检测。这项工作主要由大型IDM系列企业及其协作企业来完成。后工程在NEC集群中约占全体的80%，在尖端技术中约占全体的30%。这项工程主要在九州和离九州很近的山口县进行。除此以外，索尼集团在九州的大分县拥有日本国内唯一的后工程基地。而且在当地培育了许多协作企业。以原来的公司精机产业为首，包括协作企业，共有84个企业进行IC的安装测试。
4．设备制造。半导体设备制造的牵头企业是东京电子分公司东京电子九州（佐贺县乌栖市）。主要是制造感光剂涂布设备和曝光后的显象设备。真空设备大户的电子东京都在九州、在鹿儿岛和熊本拥有主要的工厂。拥有世界上最先进仪器设备的索尼（佐贺县乌栖市）也把总部设在了九州，从研究开发、制造，到销售贩卖实行一条龙全方位发展战略。另外，万能表大型制造商的东京都电子和东京都电气也分别在北九州市和熊本县大津街建立了开发制造基地，从而也培育了地方企业较强的设备制造能力。这样的企业以樱井精技公司为首，还有上野精机公司（福冈县水卷街）林公司（福冈市）、半导体福冈――（福冈市）、石井工作研究所等。而且，象安川电机（北九州市）和日本富安电气（福冈县宫若市）、第一施工业（福冈县古贺市）等那样，应用半导体制造技术，向着电子控制设备制造方向发展的企业也很多。半导体设备制造及设备零部件制造的企业在九州共有221个公司。
5．原材料。硅片制造商SUMCOL东京都在佐贺县伊万里市拥有最新式的工厂，从事30万分之一毫米薄片的制造。全世界15%以上的硅片是九州生产制造的。不仅日本国内，海外也从福冈机场运送这种产品。而且还有在半导体组装设备上能够制造不可或缺的尖端框架的世界级企业三井物产（北九州市）和精密镀金的住友（福冈县直云市），绪方工业（熊本县），熊本防金青工业（熊本市）等。
同IC类似的设计上，液晶显示LCD被制造出来。可是在LCD制造工程上使用的液晶和彩色滤光片九州也盛产。除了生产液晶原材料的氢水俣制造所（熊本县水俣市）是世界主要的生产基地以外，在彩色滤波器的生产上还有九州电气（北九州市）和DNP电子（北九州市）等。供给各种原料的企业在九州共有322个。
二、特点
1．企业众多，中小企业占绝大多数。在九州从事半导体生产制造的企业众多，达650个之多。其中70%是中小企业。
2．知名大企业牵头，拥有世界级尖端技术。索尼、东芝、日立、三菱、富士通、尼桑等世界知名大企业均在九州设有半导体生产基地。其曝光、传感器、彩色滤波器等均是世界尖端技术。
3．企业间基于精细分工与专业化基础之上的产业链的关联与集聚。半导体制造主要有五个产业链或五个程序：设计、前工程、后工程、设备制造、原材料。九州的半导体制造企业都分布在这五个产业链上。且每个产业链或程序上的企业亦均有较精细的分工。
4．地域相对集中。九州半导体制造企业大部分集中在福冈市、北九州市和熊本县。
5．其他。政策优惠、航空运输方便，电力充裕，所需女性劳动力充分廉价，九州拥有半导制造中所需要的丰富的泉水等。
三、几点启示
归纳日本九州产业集群的特点如下：
1．地理位置相对集中，企业众多，均在几十乃至上百。
2．存在核心企业高端技术，且均属世界一流。
3．基于产业链的专业化分工较为严密。
Abhi Talwalkar是LSI公司的总裁兼首席执行官。Talwalkar加入LSI公司之前是英特尔副总裁兼数字企业事业部的联合总经理，该集团涵盖了英特尔的商用客户、服务器、存储和通信业务。之前，他还担任过Intel副总裁兼企业平台事业部总经理。在1993年加入Intel之前，Talwalkar在Sequent计算机公司（现为IBM一部分）、Bipolar集成技术公司和Lattice半导体公司担任过高级工程师和市场管理职务。
小小的半导体不仅蕴含着巨大商机，还将在各个领域改变并改善人们的生活。全球半导体行业在2008年将继续发力“上扬”，引爆全球产业大商机。
2007年是贝尔实验室发明晶体管60周年。晶体管与半导体芯片使我们的工作和生活方式发生了巨大变化，而当前半导体产业本身也正在发生着巨变。该行业的市场领域已经或正在形成以几家公司为核心的阵营，而其它领域也迫切需要整合成一种更高一致性、更可持续发展的结构，并要求我们从全新的角度来思考它是如何为客户创造价值的。半导体公司应加速做好长远规划，放眼于芯片之外更长远的发展。
半导体产业的巨变对消费者和硅谷都有着巨大影响。对消费者来说，半导体产业整合不仅可加快创新步伐，而且还能显著加速产品（或技术）的上市进程。对于圣何塞地区的硅谷而言，半导体产业整合将推进新的技术革命，并带动硅谷产业的不断创新。
当前半导体产业市值高达2500亿美元，从业公司约450家。但其产业结构不一，缺乏竞争，有的市场领域甚至尚未开发，从而形成了一种“温室环境”。最早推动半导体产业发展的是美国政府，现在则是由消费者需求推动其发展。随着推动因素的变化和竞争的日益加剧，半导体产业的周期波折特性已有所遏制。但是，这种稳定性的代价则是使该产业的年销售增长率从历史最高纪录的15%～20%降至目前的7%～10%。
与此同时，在摩尔定律的推动下，该产业的集成度不断提高，市场的进入门槛也不断提升。有人估算，初创半导体公司的前期投入已从10～15年前的1,000万美元增长到了目前的5,000 万美元。要想让这样大规模的投资实现5倍乃至10倍的收益，半导体公司要开创的市场规模怎么也要达到10亿美元。目前，这样大规模市值的市场早就挤满了各种规模的竞争公司。
此外，新技术工艺不断加速发展。目前的设计周期为18个月。新的芯片制造厂的造价为30亿美元，在此情况下，能承担自身制造芯片成本的半导体公司越来越少。而且，在今后 15 年间，随着半导体技术接近“红砖墙”（互补对称金属氧化物半导体技术的极限），制造成本必将上升。
针对上述问题，半导体公司如何应对？首先，半导体公司应该力争领先以免惨遭淘汰，应致力于自身能保持领先地位的市场领域；其次，半导体公司应通过合并与收购等方式扩大规模，大型设备制造商越来越关心小型半导体公司的产能与资历；再次，半导体公司应放眼芯片之外，沿产业价值链上溯而行，推出固件、系统设计乃至部分系统软件。
从很大程度上说，这种从芯片到系统再到软件的商业模式是最难实现的，也是半导体公司必须采取的转型措施。半导体公司通常与产品的最终用户隔着两个甚至三个层面的市场，因此难以预见最终用户的需求。不过，各级设备制造商加强联系，将软件与集成问题捆绑起来，采取系统性的方法来加强合作，这样半导体公司就能贴近最终用户，并为设备制造商提供他们所需的创新型产品，并进一步加强彼此间的合作。
放眼芯片之外，还要求以新的方式方法处理与其它半导体公司之间的关系。在全新的环境下，竞争对手、客户以及供应商之间的界限往往是模糊的。成功的半导体公司有时必须与其它公司在某个市场领域加强合作，同时又在其它市场领域上与其展开竞争。
但不可否认，中国将是半导体产业中重要的一环。
1 引言
所谓金属半固态加工 [1 , 2] 就是将凝固过程中的合金进行强力搅拌，使其预先凝固的树枝状初生固相破碎而获得一种由细小、球形、非枝晶初生相与液态金属共同组成的液、固混合浆料，即流变浆料，将这种流变浆料直接进行成型加工的方法称为半固态金属的流变成形(rheoforming)；而将这种流变浆料先凝固成铸锭，再根据需要将此金属铸锭分切成一定大小使其重新加热至固液相温度区间而进行的成型加工称为触变成形(thixforming)，流变成形和触变成型合称为半固态加工(semi-solidprocessing method)，简称SSM.
2半固态浆料制备工艺的研究
半固态加工的第一步，也是非常重要的一步就是制备合金半固态浆料，浆料质量的好坏对后续工序以及铸件质量的影响很大。最早使用的浆料制备方法是机械搅拌法，经过30年发展，陆续出现了诸如电磁搅拌、SIMA、SCR、喷射沉积、液相线铸造等制备方法 [3] 。下面对一些应用较为广泛，目前研究较多的制备方法进行介绍和分析。
(1) 机械搅拌法 [4]
机械搅拌法是最早用于半固态浆料制备的方法。其原理是在合金凝固过程中，使用搅拌器对合金熔体进行强烈的机械搅拌，树枝晶由于剪切力的作用而断裂成为颗粒状结构。免费论文参考网。机械搅拌分间歇式和连续式两种，如图1. 1所示：
(a) 间歇式(b) 连续式
图1.1 两种机械搅拌装置示意图
1.搅拌器 2.合金熔体 3.加热线圈
搅拌时产生的剪切速率一般为100～300S － 1 。剪切速率受搅拌器结构，材料耐腐蚀、耐高温磨损性能的制约。浆料的质量主要由搅拌温度、搅拌速度以及冷却速度这三个参数控制。然而，由于这些工艺参数不易控制，容易发生卷气等缺陷；搅拌器和合金熔体是直接接触的，因而容易造成污染；另外搅拌器与容器间存在搅拌死角，影响浆料的质量。机械搅拌法在工业生产中应用较少。
最近几年，华中科技大学和英国Brunel大学分别采用一种新型的搅拌方法——双螺杆机械搅拌 [5] 制备出了初生 相细小、圆整的镁合金和Sn-Pb合金半固态浆料。采用双螺杆结构的搅拌器大大增大了搅拌的效率，具有强烈的搅拌效果，其剪切速率可以达到1000～15000S －1 。免费论文参考网。但是该方法不适合于铝合金半固态浆料的制备，因为搅拌器会受到熔体的腐蚀。
(2) 电磁搅拌法 [6,7]
电磁搅拌法是应用最为广泛的一种方法。它利用旋转磁场使金属液内部产生感应电流，并在洛伦兹力的作用下发生强迫对流，从而达到搅拌的目的。产生旋转磁场的方法有两种，一种是在感应线圈中通入交变电流，另一种则采用旋转永磁体的方法。电磁搅拌所引起的对流是三维对流，剪切速率在500S －1 左右，搅拌效果较好。它最大的优点是对合金熔体没有污染，卷入的气体量少，合金不易氧化。使用该方法可以实现连铸，生产效率高。但是，电磁搅拌设备昂贵，且工艺也比较复杂。
(3) 应变诱发熔化激活法 [8]
应变诱发熔化激活法(SIMA)是对铸锭加压进行一定量的预变形，使其组织具有强烈的拉伸形变机构，然后将其加热到半固态温度保温一段时间，熔化的部分液相渗入到小角度晶界中，使固相粒子分开，树枝晶破碎，从而得到半固态组织。预变形量、保温温度以及保温时间是SIMA法中的三个最重要的工艺参数。增加预变形量以及等温温度都可以促进铸锭中 相由枝晶组织向半固态颗粒状组织转化，但是过度提高预变形量以及等温温度会使晶粒明显长大。
SIMA法主要适合于各种高、低熔点的合金系列，尤其在制备高熔点合金的半固态铸锭方面具有独特的优越性。迄今为止，该方法已经成功的应用于不锈钢、工具钢和铜合金等。然而它也存在缺点，比如需要一道额外的变形工序，而且制备的半固态坯料尺寸较小。
(4) 超声波处理法 [9]
超声波处理法由V.I. Dobatkin 等人提出，其原理为在液态金属中加入细化剂，并使用超声波处理，由于超声波的空化作用，使得枝晶组织变为半固态组织。
超声波在介质中传导的时候，产生周期性的应力和声压变化，在局部产生周期性高温高压效应，使液体产生空化和搅动。一般认为，超声波可以产生气蚀作用，促进形核，且可以使枝晶臂断裂，成为新的形核核心，促进半固态颗粒状初生相的生长，而抑制树枝晶的发展。超声波处理法的优点在于对熔体污染较小，但是其工艺较为复杂，设备投资大。
(5) 液相线铸造法 [10]
液相线铸造法是将合金熔体冷却至液相线温度附近保温一段时间后进行浇注，获得所需要的半固态组织。日本的Toshio等人利用图1.2所示的装置制备半固态铝合金浆料，装置中的水冷斜板用于降低合金熔体的过热度。实验结果表明，在A356型铝合金的流变成形过程中采用低的过热度(10℃)和低于50％固相率就可以获得较为理想的半固态组织。
图1.2 液相线法制备半固态合金浆料
然而，液相线铸造法要求严格控制工艺条件，否则得到的半固态浆料组织不均匀，一部分初生 相容易长大成为粗大的枝晶，导致浆料组织恶化。液相线铸造法具有工艺简单，适用合金范围广，生产效率高等优点，尤其对变形铝合金半固态浆料的制备具有极其重要的意义，对流变铸造的应用及发展将起到积极地推动作用。
3 前景与展望
虽然现有的半固态制浆技术在工业中有一定的应用，而且在制造业具有一定的地位和优势，但它们仍存在许多的缺陷，如工艺复杂、成本高等，制约了它们在工业中进一步的推广。我们正探索一种新的半固态浆料制备工艺---机械振动法，振动可以使处于半固态温度区间的合金熔体产生强迫对流，改变晶粒的生长方式，从而获得晶粒圆整的半固态浆料。与其它制备工艺相比，具有以下优点：
(1) 机械振动属于无接触扰动方式，因而熔体受到的污染较小；
(2) 对工艺条件要求不是特别严格，工序简单，易于操作。免费论文参考网。
(3) 设备简单，易于设计维护，成本相对较低。
如果我们能够研究探索出振动制浆的规律，制备出晶粒细小、圆整的半固态浆料，那么我们就开辟了一条半固态浆料制备的新途径，必将为降低工业生产成本作出一定的贡献。
参考文献
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不过，最近进行的一项实验中，研究人员应用定向进化方法创造了制造二氧化硅的酶，而二氧化硅是用于制造半导体和计算机芯片的材料。也就是说，未来，就像科幻小说那样，向大脑植入以DNA为基础的人造智能芯片，就像现在接种疫苗一样简单。
至少，它可以让已准确“运行”50年的“摩尔定律”继续生效。1965年，英特尔创始人之一戈登?摩尔就计算技术作出一项预言，也就是至今仍然有效的“摩尔定律”，内容是电路上可容纳的晶体管数目，约每隔两年便会增加一倍，计算机的处理速度也将提升一倍。如今，大多数专家预计这种增长速率将在2020年前放缓，但这种创造硅半导体的全新方法可望继续保持这种速率，甚至可能予以加速。
人工干预的进化
不久前，刊登在《美国国家科学院院刊》上的研究报告对此作了详细解读，来自加州大学圣巴巴拉分校和其他地区的研究人员已经掌握了进化过程，用于制造能够产生新型半导体结构的酶。
“它看起来像是自然选择，但我们做的其实是人工选择。”加州大学圣巴巴拉分校荣誉教授，该报告作者之一丹尼尔?莫尔斯在一次访谈中说。具体做法是让取自海绵动物的一种酶突变，形成多种突变体，“我们从百万种突变的DNA中选出能够制造半导体的一个”。
在此前一项研究中，莫尔斯和研究小组的其他成员曾经发现了硅蛋白——一种海绵动物用于构建它们的硅骨骼的天然酶。碰巧的是，这种矿物同样被用于制造半导体计算机芯片。“于是我们就想，是否可以通过基因工程改变酶的结构，使之可以制造通常活生物体不会制造的其他矿物质和半导体？”莫尔斯说。
为了使之成为可能，研究人员分离出携带硅蛋白编码的DN段并大量复制，然后在DNA中定向引入数百万种突变。在此过程中，偶尔会出现硅蛋白突变体，它们能够生成不同的半导体——这种工艺完全是自然选择的翻版，只不过所费时间更短，而且受到人工选择的定向干预，并非适者生存的结果。
定向进化
为了弄清哪些硅蛋白DNA的突变形式能够导致所需的半导体生成，DNA需要通过一个细胞的分子机器进行表达。“问题是，尽管二氧化硅相对无害于活细胞，我们想要生成的一些半导体则带有毒性，”莫尔斯说，“因此我们不能使用活细胞，必须采用合成的细胞替代物。”
作为人工合成的细胞替代物，研究小组利用塑料珠表面在水中形成的微小囊泡。一种不同形式的海绵动物DNA被涂在数百万微珠表面，浸在水里，水里则添加了DNA酶表达所需的化学物质。
接下来，塑料珠“细胞”被封闭在油里，作为人工制作的细胞膜。塑料珠再被置于一种溶剂中，其中含有变异酶开始在塑料珠表面合成半导体矿物质过程中所需的化学物质（硅和钛）。
经过一段时间的等待，让酶完成材料的制造工作，然后使塑料珠穿过激光束，激光束旁边的感应器会自动识别出那些携带所需半导体(二氧化硅或二氧化钛)的塑料珠。随后，那些表面成功合成了半导体的微珠被破碎，以便发生突变的DNA可被分离并确认其效能。
各种形态的二氧化硅如今被用于计算机芯片的生产，而二氧化钛则用于制造太阳能电池。利用生物酶和定向进化制造这些材料是首要目的。
当然，上述成果并不意味着研究人员已可以让细胞自行制造计算机芯片，但它的确预示着以新工艺制造半导体的发展方向。
人机合一有多远
完全可以想象，基于此而产生的DNA计算技术一旦成熟，那么真正的“人机合一”就会实现。因为大脑本身就是一台自然的DNA计算机，只要有一个接口，DNA计算机通过接口可以直接接受人脑的指挥，成为人脑的外延或扩充部分，而且它以从人体细胞吸收营养的方式来补充能量，不用外界的能量供应。
关键词
半导体材料;多晶硅;单晶硅;砷化镓;氮化镓
1前言
半导体材料是指电阻率在107Ωcm10-3Ωcm，界于金属和绝缘体之间的材料。半导体材料是制作晶体管、集成电路、电力电子器件、光电子器件的重要基础材料[1]，支撑着通信、计算机、信息家电与网络技术等电子信息产业的发展。电子信息产业规模最大的是美国和日本，其2002年的销售收入分别为3189亿美元和2320亿美元[2]。近几年来，我国电子信息产品以举世瞩目的速度发展，2002年销售收入以1.4亿人民币居全球第3位，比上年增长20，产业规模是1997年的2.5倍，居国内各工业部门首位[3]。半导体材料及应用已成为衡量一个国家经济发展、科技进步和国防实力的重要标志。
半导体材料的种类繁多，按化学组成分为元素半导体、化合物半导体和固溶体半导体;按组成元素分为一元、二元、三元、多元等;按晶态可分为多晶、单晶和非晶;按应用方式可分为体材料和薄膜材料。大部分半导体材料单晶制片后直接用于制造半导体材料，这些称为“体材料”;相对应的“薄膜材料”是在半导体材料或其它材料的衬底上生长的，具有显著减少“体材料”难以解决的固熔体偏析问题、提高纯度和晶体完整性、生长异质结，能用于制造三维电路等优点。许多新型半导体器件是在薄膜上制成的，制备薄膜的技术也在不断发展。薄膜材料有同质外延薄膜、异质外延薄膜、超晶格薄膜、非晶薄膜等。
在半导体产业的发展中，一般将硅、锗称为第一代半导体材料;将砷化镓、磷化铟、磷化镓、砷化铟、砷化铝及其合金等称为第二代半导体材料;而将宽禁带eg2.3ev的氮化镓、碳化硅、硒化锌和金刚石等称为第三代半导体材料[4]。上述材料是目前主要应用的半导体材料，三代半导体材料代表品种分别为硅、砷化镓和氮化镓。本文沿用此分类进行介绍。
2主要半导体材料性质及应用
材料的物理性质是产品应用的基础，表1列出了主要半导体材料的物理性质及应用情况[5]。表中禁带宽度决定发射光的波长，禁带宽度越大发射光波长越短蓝光发射;禁带宽度越小发射光波长越长。其它参数数值越高，半导体性能越好。电子迁移速率决定半导体低压条件下的高频工作性能，饱和速率决定半导体高压条件下的高频工作性能。
硅材料具有储量丰富、价格低廉、热性能与机械性能优良、易于生长大尺寸高纯度晶体等优点，处在成熟的发展阶段。目前，硅材料仍是电子信息产业最主要的基础材料，95以上的半导体器件和99以上的集成电路ic是用硅材料制作的。在21世纪，可以预见它的主导和核心地位仍不会动摇。但是硅材料的物理性质限制了其在光电子和高频高功率器件上的应用。
砷化镓材料的电子迁移率是硅的6倍多，其器件具有硅器件所不具有的高频、高速和光电性能，并可在同一芯片同时处理光电信号，被公认是新一代的通信用材料。随着高速信息产业的蓬勃发展，砷化镓成为继硅之后发展最快、应用最广、产量最大的半导体材料。同时，其在军事电子系统中的应用日益广泛，并占据不可取代的重要地位。
gan材料的禁带宽度为硅材料的3倍多，其器件在大功率、高温、高频、高速和光电子应用方面具有远比硅器件和砷化镓器件更为优良的特性，可制成蓝绿光、紫外光的发光器件和探测器件。近年来取得了很大进展，并开始进入市场。与制造技术非常成熟和制造成本相对较低的硅半导体材料相比，第三代半导体材料目前面临的最主要挑战是发展适合gan薄膜生长的低成本衬底材料和大尺寸的gan体单晶生长工艺。
主要半导体材料的用途如表2所示。可以预见以硅材料为主体、gaas半导体材料及新一代宽禁带半导体材料共同发展将成为集成电路及半导体器件产业发展的主流。
3半导体材料的产业现状
3.1半导体硅材料
3.1.1多晶硅
多晶硅是制备单晶硅和太阳能电池的原料，主要生产方法为改良西门子法。目前全世界每年消耗约18000t25000t半导体级多晶硅。2001年全球多晶硅产能为23900t，生产高度集中于美、日、德3国。美国先进硅公司和哈姆洛克公司产能均达6000t/a，德国瓦克化学公司和日本德山曹达公司产能超过3000t/a，日本三菱高纯硅公司、美国memc公司和三菱多晶硅公司产能超过1000t/a，绝大多数世界市场由上述7家公司占有。2000年全球多晶硅需求为22000t，达到峰值，随后全球半导体市场滑坡;2001年多晶硅实际产量为17900t，为产能的75左右。全球多晶硅市场供大于求，随着半导体市场的恢复和太阳能用多晶硅的增长，多晶硅供需将逐步平衡。
我国多晶硅严重短缺。我国多晶硅工业起步于50年代，60年代实现工业化生产。由于技术水平低、生产规模太小、环境污染严重、生产成本高，目前只剩下峨嵋半导体材料厂和洛阳单晶硅厂2个厂家生产多晶硅。2001年生产量为80t[7]，仅占世界产量的0.4，与当今信息产业的高速发展和多晶硅的市场需求急剧增加极不协调。我国这种多晶硅供不应求的局面还将持续下去。据专家预测，2005年国内多晶硅年需求量约为756t，2010年为1302t。
峨嵋半导体材料厂和洛阳单晶硅厂1999年多晶硅生产能力分别为60t/a和20t/a。峨嵋半导体材料厂1998年建成的100t/a规模的多晶硅工业性生产示范线，提高了各项经济技术指标，使我国拥有了多晶硅生产的自主知识产权。该厂正在积极进行1000t/a多晶硅项目建设的前期工作。洛阳单晶硅厂拟将多晶硅产量扩建至300t/a，目前处在可行性研究阶段。
3.1.2单晶硅
生产单晶硅的工艺主要采用直拉法cz、磁场直拉法mcz、区熔法fz以及双坩锅拉晶法。硅晶片属于资金密集型和技术密集型行业，在国际市场上产业相对成熟，市场进入平稳发展期，生产集中在少数几家大公司，小型公司已经很难插手其中。
目前国际市场单晶硅产量排名前5位的公司分别是日本信越化学公司、德瓦克化学公司、日本住友金属公司、美国memc公司和日本三菱材料公司。这5家公司2000年硅晶片的销售总额为51.47亿元，占全球销售额的70.9，其中的3家日本公司占据了市场份额的46.1，表明日本在全球硅晶片行业中占据了主导地位[8]。
集成电路高集成度、微型化和低成本的要求对半导体单晶材料的电阻率均匀性、金属杂质含量、微缺陷、晶片平整度、表面洁净度等提出了更加苛刻的要求详见文献[8]，晶片大尺寸和高质量成为必然趋势。目前全球主流硅晶片已由直径8英寸逐渐过渡到12英寸晶片，研制水平达到16英寸。
我国单晶硅技术及产业与国外差距很大，主要产品为6英寸以下，8英寸少量生产，12英寸开始研制。随着半导体分立元件和硅光电池用低档和廉价硅材料需求的增加，我国单晶硅产量逐年增加。据统计，2001年我国半导体硅材料的销售额达9.06亿元，年均增长26.4。单晶硅产量为584t，抛光片产量5183万平方英寸，主要规格为3英寸6英寸，6英寸正片已供应集成电路企业，8英寸主要用作陪片。单晶硅出口比重大，出口额为4648万美元，占总销售额的42.6，较2000年增长了5.3[7]。目前，国外8英寸ic生产线正向我国战略性移动，我国新建和在建的f8英寸ic生产线有近10条之多，对大直径高质量的硅晶片需求十分强劲，而国内供给明显不足，基本依赖进口，我国硅晶片的技术差距和结构不合理可见一斑。在现有形势和优势面前发展我国的硅单晶和ic技术面临着巨大的机遇和挑战。
我国硅晶片生产企业主要有北京有研硅股、浙大海纳公司、洛阳单晶硅厂、上海晶华电子、浙江硅峰电子公司和河北宁晋单晶硅基地等。有研硅股在大直径硅单晶的研制方面一直居国内领先地位，先后研制出我国第一根6英寸、8英寸和12英寸硅单晶，单晶硅在国内市场占有率为40。2000年建成国内第一条可满足0.25μm线宽集成电路要求的8英寸硅单晶抛光片生产线;在北京市林河工业开发区建设了区熔硅单晶生产基地，一期工程计划投资1.8亿元，年产25t区熔硅和40t重掺砷硅单晶，计划2003年6月底完工;同时承担了投资达1.25亿元的863项目重中之重课题“12英寸硅单晶抛光片的研制”。浙大海纳主要从事单晶硅、半导体器件的开发、制造及自动化控制系统和仪器仪表开发，近几年实现了高成长性的高速发展。
3.2砷化镓材料
用于大量生产砷化镓晶体的方法是传统的lec法液封直拉法和hb法水平舟生产法。国外开发了兼具以上2种方法优点的vgf法垂直梯度凝固法、vb法垂直布里支曼法和vcz法蒸气压控制直拉法，成功制备出4英寸6英寸大直径gaas单晶。各种方法比较详见表3。
移动电话用电子器件和光电器件市场快速增长的要求，使全球砷化镓晶片市场以30的年增长率迅速形成数十亿美元的大市场，预计未来20年砷化镓市场都具有高增长性。日本是最大的生产国和输出国，占世界市场的7080;美国在1999年成功地建成了3条6英寸砷化镓生产线，在砷化镓生产技术上领先一步。日本住友电工是世界最大的砷化镓生产和销售商，年产gaas单晶30t。美国axt公司是世界最大的vgf
gaas材料生产商[8]。世界gaas单晶主要生产商情况见表4。国际上砷化镓市场需求以4英寸单晶材料为主，而6英寸单晶材料产量和市场需求快速增加，已占据35以上的市场份额。研制和小批量生产水平达到8英寸。
我国gaas材料单晶以2英寸3英寸为主，
4英寸处在产业化前期，研制水平达6英寸。目前4英寸以上晶片及集成电路gaas晶片主要依赖进口。砷化镓生产主要原材料为砷和镓。虽然我国是砷和镓的资源大国，但仅能生产品位较低的砷、镓材料6n以下纯度，主要用于生产光电子器件。集成电路用砷化镓材料的砷和镓原料要求达7n，基本靠进口解决。
国内gaas材料主要生产单位为中科镓英、有研硅股、信息产业部46所、55所等。主要竞争对手来自国外。中科镓英2001年起计划投入近2亿资金进行砷化镓材料的产业化，初期计划规模为4英寸6英寸砷化镓单晶晶片5万片8万片，4英寸6英寸分子束外延砷化镓基材料2万片3万片，目前该项目仍在建设期。目前国内砷化镓材料主要由有研硅股供应，2002年销售gaas晶片8万片。我国在努力缩小gaas技术水平和生产规模的同时，应重视具有独立知识产权的技术和产品开发，发展我国的砷化镓产业。
3.3氮化镓材料
gan半导体材料的商业应用研究始于1970年，其在高频和高温条件下能够激发蓝光的特性一开始就吸引了半导体开发人员的极大兴趣。但gan的生长技术和器件制造工艺直到近几年才取得了商业应用的实质进步和突破。由于gan半导体器件在光电子器件和光子器件领域广阔的应用前景，其广泛应用预示着光电信息乃至光子信息时代的来临。
2000年9月美国kyma公司利用aln作衬底，开发出2英寸和4英寸gan新工艺;2001年1月美国nitronex公司在4英寸硅衬底上制造gan基晶体管获得成功;2001年8月台湾powdec公司宣布将规模生产4英寸gan外延晶片。gan基器件和产品开发方兴未艾。目前进入蓝光激光器开发的公司包括飞利浦、索尼、日立、施乐和惠普等。包括飞利浦、通用等光照及汽车行业的跨国公司正积极开发白光照明和汽车用gan基led发光二极管产品。涉足gan基电子器件开发最为活跃的企业包括cree、rfmicrodevice以及nitronex等公司。
目前，日本、美国等国家纷纷进行应用于照明gan基白光led的产业开发，计划于2015年-2020年取代白炽灯和日光灯，引起新的照明革命。据美国市场调研公司strstegiesunlimited分析数据，2001年世界gan器件市场接近7亿美元，还处于发展初期。该公司预测即使最保守发展，2009年世界gan器件市场将达到48亿美元的销售额。
因gan材料尚处于产业初期，我国与世界先进水平差距相对较小。深圳方大集团在国家“超级863计划”项目支持下，2001年与中科院半导体等单位合作，首期投资8千万元进行gan基蓝光led产业化工作，率先在我国实现氮化镓基材料产业化并成功投放市场。方大公司已批量生产出高性能gan芯片，用于封装成蓝、绿、紫、白光led，成为我国第一家具有规模化研究、开发和生产氮化镓基半导体系列产品、并拥有自主知识产权的企业。中科院半导体所自主开发的gan激光器2英寸外延片生产设备，打破了国外关键设备部件的封锁。我国应对大尺寸gan生长技术、器件及设备继续研究，争取在gan等第三代半导体产业中占据一定市场份额和地位。
4结语
不可否认，微电子时代将逐步过渡到光电子时代，最终发展到光子时代。预计到2010年或2014年，硅材料的技术和产业发展将走向极限，第二代和第三代半导体技术和产业将成为研究和发展的重点。我国政府决策部门、半导体科研单位和企业在现有的技术、市场和发展趋势面前应把握历史机遇，迎接挑战。
参考文献
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半导体是现代科技产业的标志，大规模集成电路（Integrated Circuit，IC）出现大大改变了整个工业发展的进程，半导体器件被誉为现代工业的“血液”。从1958年第一块集成电路在德州仪器（Texas Insmtments，TI）问世以来，半导体产业已经走过了近70年的风风雨雨。
随着中国国民经济的发展和现代化进程的加快，以Ic（集成电路，芯片）为主导的半导体行业市场规模不断扩大，已经成为国民经济的重要支柱行业之一。半导体行业处于电子行业的最上游，是整个行业受经济波动影响最大的一个行业。
1半导体产业及其分销商现状
半导体器件主要是以硅为原料，制造出硅晶片，然后再加工成各种各样集成电路，俗称芯片。现在几乎所有的电子产品都有各种芯片的使用，半导体已经和人们的生活息息相关。大到飞机、航空母舰，小到身份证、交通卡，这些产品都离不开半导体产品的使用。常见的应用产品领域有：手机、PC、家电、医疗器械、电动自行车、照明、汽车电子、工业控制、机器人、新能源、航空航天等。
1.1半导体行业现状
全球半导体市场在2014年9.9%的高速增长后，2015年全球半导体市场出现下滑，根据美国半导体协会（SlA）公布的数据，2015年全球半导体市场销售额3352亿美元，同比下降0.2%。全球半体市场下滑的主要原因是PC销售下降和智能手机增速放缓。受到国内“中国2025制造”、“互联网+”等新世纪发展战略的带动，以及外资企业加大在华投资影响，2015年中国集成电路产业保持高速增长。根据中国半导体行业协会（CSIA）统计，2015年中国集成电路产业销售额为3609.8亿元，同比增长19.7%。对于整个产业来说，中国虽然目前是世界上最大的半导体购买国，但是国产半导体厂商所占的比例还很小，市场上主要还是以欧美、日本、韩国的厂商为主。
市场上欧美系的主要半导体厂商有：Intel（英特尔），Qualcomm（高通），Micron（美光），TI（德州仪器），Infmeon（英飞凌），ST（意法）等。日韩主要有Samsung（三星），SK Hynix（海力士），Toshiba（东芝），kenesas（瑞萨）等。台系的主要有：MediaTek（联发科），WINBOND（华邦半导体），HT（合泰）等。国产的本土供应商主要有：海思，清华紫光展锐，中兴微电子，华大，大唐等。
1.2半导体产业渠道
对于半导体行业，其产业链有很多种分类方法，根据多年从业经验，我认为以下分类是最具代表性和概括性的。半导体产业的一般渠道分类，传统的供应链系统即：
0阶渠道：半导体制造商 -->代工厂或终端客户（电子产品制造商）
1阶渠道：半导体制造商 -->授权分销商 -->代工厂或终端客户
2阶渠道：半导体制造商 -->授权分销商-->IDH-->代工厂或终端客户
非授权渠道：半导体制造商 -->授权分销商-->贸易商-->代工厂或终端客户
1.3半导体分销商简介
普通消费者几乎每天都离不开包含有半导体器件的电子产品，但是普通消费者也几乎不会直接购买任何半导体器件，而是购买电子产品制造商的产品。可以说，半导体产品的直接购买者就是电子产品制造商，其销售的流程是企业对企业（组织对组织）。
作为带给产业最新元器件及半导体技术的忠实伙伴，分销商在促进电子芯片行业的进步上也是功不可没的。正是有了分销商的不懈努力，不断的将芯片厂商的最新产品和技术推向市场，才更进一步的推动了整个电子产业的繁荣，推动了很多产品在市场上的普及。半导体分销商是电子业中的重要一环，分销商连接了半导体厂商和电子产品制造商，充当了剂的角色。由于国际上电子信息产业发展的不平衡，国际上一些半导体厂商在进入中国的时候，为了避免风险，都不约而同的使用的/分销制度。
半导体产业的终端客户为电子产品制造商，终端客户是由规模及采购量与实际营业额贡献来分类，半导体制造商通常会为第一级大型客户提供各项技术支援，投入现场应用工程师（FAE）、销售/业务（sales）、客服人员/助理（CSR）等。
主要半导体分销商的类型如下：
（1）授权分销商，又称授权分销商、分销商、店等，其英文名称为Distributor。针对半导体全球品牌制造商来说，其授权分销商，比较著名的公司有：艾睿（ARROW）、安富利（AVNET）、易络盟（Elementl 4）、富昌（Future）、武汉力源（P&S）、大联大（WPG）、易登（Edom）、全科（Alltek）、科通、北高智等。其中艾睿、安富利都是全球性的分销商（Global Distributor），而易络盟、富昌、武汉力源则是目录分销商（Online Distributor），大联大、易登、全科、科通、北高智则是专注于亚洲的分销商。这些授权分销商组成了世界半导体大厂在中国市场绝大部分的半导体元器件的商业活动及交易。半导体制造商通常以签订合作协议及合同方式建立授权分销商，知名分销商通常也会为多个世界级大厂分销各种产品，以达到投出产出的最大化。
（2）方案公司（IDH，Independent Design Housel，有些又被成为增值服务商（Value Added R.eseller，VAR），其主要为电子产品制造商设计应用方案，方案商主要和半导体制造商或者指定的授权分销商合作，从方案设计至定单、交货、技术支持、售后服务等提供一条龙服务，适合没有自主研发能力的中小客户或者需要外包研发的品牌电子产品制造商。
（3）贸易商。贸易商因规模小且专注于低买高卖从中获取利润，不会投入应用工程师等资源，通常面向的客户多为中小型客户，并专注于通用器件的交易，服务稳定性差，对市场价格以及品牌形象有较大的影响，是半导体制造商不愿合作的对象，所以通常为非授权渠道。
2半导体分销商所面临的新挑战
随着竞争越来越激烈，分销企业内外环境不断出现新的变化，市场利润不断摊薄，分销商自身也要不断研究自身的营销策略。对分销商来具体说，针对中国大陆的电子产品市场营销有诸多挑战。
2.1市场需求有向弱趋势。
受宏观经济影响，2015年全球半导体市场出现增速下滑，比2014年增速同比下降0.2%，全球半导体销售额为3352亿美元。全球不少半导体厂商感到压力。受此影响，2015-2016年业界出现了并购潮。2015年全球半导体并购交易额达到1200亿美元，是2014年的3.2倍。例如著名的德国半导体厂商英飞凌Gnfineon）以30亿美元收购国际整流器公司（IR），高通（Qual-comm）以470亿美元收购恩智浦（NXP）。
2.2产品利润逐年下降。
下游的众多电子厂商，利润微薄，已经处于微利阶段。分销商在竞争激励的市场中，分到的利润越来越微薄。
2.3库存压力越来越大。
电子产品的生命周期越来越短，不断涌现新的创新产品，而且业界有不断压缩供应链长度和灵敏度的趋势，这就要求分销要有更充足、丰富的库存才能满足电子制造商的需求。另外，制造厂商的账期要求也是逐渐加长，分销商的货款压力也是不断加大。
2.4市场变化快。
产业因为创新和消费者偏好变化比较快，而分销市场更是竞争激烈，分销商也在比拼各自适应市场的速度。
2.5获得渠道资源难。
由于原厂不断在并购重组，渠道管理也在跟着进行整合、优化，对分销商来说，获得优质的供应商资源的难度也越来越大。
总之，分销商早已不是简单的中g商。原厂和客户对分销商的技术支持要求也在不断提高，分销需要投入更多的人力、物力资源去建设技术队伍、累积技术经验，才能使适应市场变化。
3半导体分销商的营销对策的优化
本文基于经典的4P营销理论：即产品（producc），价格（price），渠道（place），促销（promotion）营销组合对目前半导体厂商面临的挑战，提出营销对策优化方案。
基于以上理论，和半导体企业面对的新的挑战，笔者提出以下营销对策来应对此挑战。
3.1重构产品线组合。
采取按照市场中的客户群分类的业务分类，加强专业领域的深耕，有针对性的深入开发整体解决方案（solution），最大限度挖掘客户需求潜力和增加客户粘性，以期增加销售额。
根据不同客户群进行分类，可以根据产品应用大类分为消费类市场、工业品市场、汽车电子市场。消费品市场的特点是研发速度快、器件供应量大、对器件的小型化要求高、供应链反应速度快，此市场利润率低但销售额比较大。工业品市场的特点是量相对比较小，研发周期相对比较长，产品生命周期也相对稳定且比较长，对供应链的要求没那么高，此市场是利润率高但销售额相对比较小。汽车电子市场特点是研发周期超长、对产品的质量要求非常高、产品更新换代很慢、要求供应链要有持续的稳定性，此市场主要的特点是销售低但是利润丰厚。
针对这些细分领域，把业务和业务支持部门按照产品应用（Applica-tion）进行划分，打破以前分销商都是按照品牌或者产品线（ProductLine）进行划分的架构。分销商在每个领域形成一个业务组（Team），包含现场应用工程师（FAE）、销售（Sales）、产品经理（Product Marketing）、业务助理（Assistant）、系统应用工程师（AE）。应用工程师针对每个市场研发对应的解决方案（Solution）和参考设计（Reference Design）；产品经理负责协调原厂资源、划定市场及客户范围，并驱使销售来寻找对应客户销售相关产品；业务助理和现场应用工程师负责协助销售对客户进行销售
3.2丰富产品线价格档次。
产业发展迅速，电子产品面临快速降价的压力，为了避免因为价格问题而失去客户，应为客户提供不同价格档次的产品，维持的合理利润空间。
由于不同类型的客户对不同的产品定位不同，对元器件的需求也有所不同。对分销商来说，要提供给客户不同品质、不同价格档次的产品供客户选择。这就要考虑产品的档次搭配，对同一类型的产品考虑不同特色的产品线，以求最大限度满足客户需求，提供给客户价格上的一站式服务。一般来说欧美、日韩半导体产业发达，拥有技术优势，但是其产品定位比较高端，价格比较高。而台系、国产的产品相对来说价格比较优惠，但是其技术不够领先、产品质量可靠性也不是很高。
3.3拓展互联网营销渠道。
近年来，伴随着电子产业的发展，互联网商业也迅猛发展，电子商务已成为企业供应链中的重要一环。为了顺应市场形势变化，半导体分销商也应该发展网络营销手段。例如可以大力发展元器件电商，提供给客户小批量互联网购买渠道，同时以在线技术培训、在线技术研讨会、专业网站宣传等手段广泛选择企业产品，推广产品解决方案。
3.4提升客户服务体验。
由于半导体产品高技术含量产品，客户对芯片的需求，不但有质量、可靠性、功能性等硬件（Harware）方面要求，还要求配合相应的软件的要求，例如开发工具、开发环境、开发软件平台、源代码、算法等。因为快速的市场变化，这就要求电子产品制造商也要相应的提高研发速度、创新速度。半导体分销商要紧跟客户的步伐，提供客户不单单是一个半导体硬件产品，还要提供对应软件服务，以及对创新产品应用的市场敏锐度。
1 散热机构的设计与半导体灯具寿命息息相关
对于半导体灯具设计，散热机构设计是设计中的重要一环，散热机构设计能减少材料从而节约成本、提高LED灯珠的可靠性与寿命，长时间工作使用会比较容易造成每个器件性能降低，半导体灯具急速光衰，并造成安全事故，严重影响用户体验。
2 半导体灯具的散热器制造工艺现状
传统的半导体灯具仅仅将LED灯珠嵌设在铝材质制造而成的散热体内，利用铝材质良好的散热性能，将LED灯珠产生的热量散发出去，进而降低LED灯珠工作时升高的温度。尤其是对于大功率LED灯珠矩阵都会通过配置大型散热体来解决散热问题，然而问题随之而来：一方面，半导体灯具的总功率不断上升，为增加散热面积其对应的散热体也越做越大，е铝诵矶喽钔獬杀究销，灯具的重量也无法接受；另一方面，由于LED灯珠在使用时还需安装于专用光学灯罩内，有时候甚至是安置于一个相对密封的罩体中，由于密封的罩体内热量无法与外界空气形成对流，只能通过简单的辐射和大热阻的空气进行很少的热量传递。因此，现有LED灯珠即使使用散热面积较大的散热体，甚至散热体上加置散热风扇，也无法将LED灯珠发出的热量迅速带走，最终导致热量囤积于散热体上，使散热效果大打折扣，从而影响LED灯珠的使用寿命。目前市面上的半导体光源灯具散热器造型各异，散热器的制作工艺大都是采用铝材压铸成型工艺和挤压型材切割工艺制造，导热系数低、散热器重量较大、耗材多、后加工复杂、生产效率低、生产成本高。
2.1 铝合金压铸工艺
铝合金压铸工艺和塑料注塑工艺原理接近，都是将原材料加温成液态后填充到模具型腔形成产品，铝合金压铸的材料有ADC12、A380、A360、YL113，常用的材料是ADC12，相对于其他材料，它更加容易成型，优异的后加工和机械性能。
优点：（1）一体化压铸成型，整体性强；（2）外观可设计弧面，有利于工业造型。
缺点：（1）导热系数低（约为96 W/M・K）；（2）表面处理受限制。
2.2 铝挤出成型工艺
铝挤出成型工艺目前在大功率路灯、隧道灯领域相对广泛，近年来室内较少用。常用的材料为AL6063，相对于压铸ADC12材料，它具有很好的导热系数（一般为200 W/M・K）。
优点：（1）导热系数高；（2）容易做表面处理。
缺点：单向挤压型材，外观结构受到限制。
2.3 散热鳍片拼接扣工艺
散热鳍片常用的是五金冲压加工得到，容易实现自动化生产，使用的材料有导热铝合金。
优点：（1）散热面积多，需配合风扇形成空气流效果才能更好；（2）重量轻便。
缺点：成本较高。
2.4 热管结合散热鳍片工艺
热管结合散热鳍片相对来看成本较高，同时对外观和尺寸有一定要求。这将导致市面上一些小型公司放弃使用该项技术。
优点：（1）LED灯珠工作时发出的热能快速传导到散热器散热鳍片；（2）重量轻便。
缺点：（1）工艺相对复杂；（2）成本较高。
2.5 导热塑料注塑成型工艺
导热塑料分为两大类：导热导电塑料和导热绝缘塑料。半导体灯具散热器常用的是导热绝缘塑料。导热绝缘塑料主要成分包括基体材料和填料。基体材料包括PPS、PA6/PA66、PPA、PEEK等，填充材料包括AIN、SIC、AL203、石墨、纤维状高导热碳粉等。
优点：（1）一次成型，光泽度高；（2）绝缘性能优异，宜采用各种不同的电源方案。
缺点：（1）导热系数低；（2）重量相对金属较轻。
2.6 塑包铝结构工艺
市面上现有的塑包铝结构分为两种：（1）导热塑料和铝件是独立分开的2个组件，通常这种做法易成型加工，不需要先把铝块放置注塑模型腔内成型加工得到一体，而是后续通过机械固定结构将独立分开的2个组件固定形成一个整体。（2）导热塑料和铝件是一体注塑成型加工得到的。
优点：表面为导热塑料，绝缘性能好，安全。
缺点：成型工艺复杂。
3 半导体灯具散热
热量的3种传递方式有辐射、对流和传导。一般而言，LED灯珠工作时会产生光和热，散热器通常就是要把LED灯珠工作时产生的热散发出去，从能量层面来看，热并非能量，其实只是传递能量的形式，当外界能量冲击分子，能量就会由高能分子传递到低能分子，从微观层面来看，能力的传递就是热。通常，LED灯珠通过机械结构固定在散热器表面，LED灯珠与散热器的接触良好是决定LED灯珠工作时产生的热量传导到散热器的关键因素，半导体散热器的散热结构还需充分运用空气对流换气，通过传导与对流，使LED灯珠工作时产生的热量散发到空气中。
4 设计优化散热机构
4.1 半导体灯具散热设计方法的选择
散热机构设计通常使用EFD、ANSYS软件仿真，通常流体的固定边界与黏性对流体的阻力所产生的影响，使得流体中的流体元素会小部分受沿程阻力的干扰，另一方面，半导体灯具通常需要增加风扇来加速空气流动，由于风扇的增加会导致半导体灯具机构设计的复杂性，从另一角度来看，也会大大降低半导体灯具的可靠性。因此，半导体灯具的散热器采用被动式自然散热的方式，散热器的外观轮廓依据半导体灯具结构来定，因而直接利用半导体灯具外观从而设计成整体式散热器，针对散热器接触面平整度、基板厚度、散热片状条形状、散热片数量、散热片厚度、散热片与散热片的空气流动、散热片与空气接触的面积等，按照散热器相关设计准则进行优化设计，最后进行打样测试和分析定论。
4.2 被动式散热器设计
参照图1和图2，半导体灯具的散热机构包括基板1和灯体2，基板1经过旋压工艺拉伸出灯体2，再将灯体2上多余部分剪除使灯体2成圆筒状，基板1经过五金冲压扭曲后局部向上隆起形成带拉开片4的散热叶片3并形成通气孔5，基板1上第一围圆形排布设计有14条，第二围圆形排布有36条向散热器外部冲压扭曲的散热叶片3，拉开片4增加了基板1与散热叶片3的接触面积并且垂直分布，结合热量向上散发的特性，从而加快散热速度，提高整体性能。
5 结语
目前，半导体灯具得到广泛应用，其具有体积小、重量轻、使用寿命长和节能效果极佳等优点，但是半导体灯具跟半导体一样普遍存在发热量大、热量不易散发的问题，热量的积累容易导致半导体光源寿命减少、发光效率降低。上述优化后的被动式散热器设计具有制作工艺简单、易一次性成型加工、扭曲过程中较少废料、材料利用率高、生产成本低等优点。
参考文献
地铁车站施工工法主要有明挖法、盖挖法和浅埋暗挖法，目前在天津地区主要采用明挖法，在不具备明挖条件情况下考虑使用盖挖法，浅埋暗挖法在地铁车站施工中基本不采用。结合天津地铁5号线新宜白大道站施工方案的选择对比分析发现，在特定周边环境条件下，选择盖挖法施工方案更为合理。
1.工程概况
天津地铁5号线新宜白大道站垂直现状城市主干道普济河东道布置，为地下两层三跨混凝土结构，车站中心里程覆土3.5米，车站长146.2米，主体标准段基坑宽30.7米，主体基坑深18.53米。
图1 车站总平面图
1.1 车站周边环境
新宜白大道站所处位置周边环境较为复杂，如图1所示，横跨的普济河东道为城市快速路，车流量大，道路两侧建筑物较多，需要拆除的有北侧加油站、鑫华驾校、中铁物流公司，施工期间会对其产生影响的有北侧普康里、商业楼、南侧汽车销售公司。
1.2 管线情况
新宜白大道站站位所处位置管线非常复杂，涉及污水、雨水、自来水以及电力等各种管线30余根，管线主要布置在普济河东道下方，垂直车站布置在其正上方，少量管线沿车站方向布置在规划道路下。主要管线包括：Ф1200污水管3根，Ф1200输配水管1根，Ф700雨水管2根。
2.方案说明
2.1 原分期明挖法设计方案
明挖法是目前地下工程施工的首选方法，它具有施工作业面多、速度快、工期短、工程质量易保证和工程造价低等优点，但对城市生活干扰大，因此其应用受到各种因素的限制[1]。该车站原方案采用地连墙围护结构，中间加做1道地连墙隔墙将车站主体基坑分成两部分，一期实施主体基坑的南侧，待一期主体结构施工完成后将车流和管线导改至南侧；二期实施主体基坑北侧，待二期主体结构施工完成后整个车站主体部分完工，恢复交通以及部分管线，最后三期实施车站风道和出入口结构。
车流以及管线导改方案和车站施工工法的选择是相辅相成的，交通导行方案如下图2所示。先将车流导改至北侧，待南侧主体完成后将车流导改至北侧，车站主体结构全部完成后恢复交通。
2.2 半盖挖法设计方案
在路面交通不能长期中断的道路下修建地下铁道车站或区间隧道时，则可采用盖挖顺作法[2]，盖挖顺作法又分为全盖挖顺作法和半盖挖顺作法。半盖挖法施工方案即车站主体基坑中间盖挖两侧明挖，中间盖挖段采用盖挖顺作法施工的方案。根据现场场地条件首先将车流和改到车站主体基坑南侧，管线切改道基坑两侧，施工中间盖挖段围护结构及中间桩柱结构，然后施工中间部分的顶板结构，待中间部分顶板施工完成后，恢复管线及交通施作两侧明挖围护结构，最后整个基坑一起开挖，交通导行方案如上图2所示。
（a） （b）
（c） （d）
图例说明：a为分期明挖方案一期导行图；b为分期明挖方案二期导行图；
c为分期明挖方案三期和半盖挖方案二期导行图；d为半盖挖方案一期导行图
图2 施工期间交通导行图
3.方案对比分析
3.1 方案控制边界条件及控制原则
地铁车站设计方案选择应充分结合周边环境，考虑管线切改、交通导行以及周边建（构）筑物等环境影响。新宜白大道站位于普济河东道与规划淮东路交口，普济河东道为城市主干道，交通量大，要求不能全部断交施工，且道路下方管线错综复杂，共包含各种管线30余根，一次性切改完成的难度大。同时工程造价、总体工期以及工程的可实施性等各种因素都会影响设计方案的选择。
3.2 造价对比分析
一般明挖法施工作业面多，工程造价相对较低，本车站主体基坑采用半盖挖法施工造价将增加600万，但是采用半盖挖法后交通导行和管线切改相应各减少一次，可以节省300万。因此对整个工程来说，采用半盖挖法后增加造价300万。
3.3 对地铁5号线总体筹划的影响分析
地铁车站施工方案的选择不仅要考虑车站主体基坑自身的组织安排，还要统筹考虑与车站相接两侧盾构区间的工期要求。新宜白大道站两侧区间分别为707米、1342米，如下图3所示，其中新宜白大道站由于施工场地紧张，大小里程均不具备盾构始发条件，而张兴庄站为3、5号线换乘站，施工进场较早，可以提前6个月具备始发条件，因此计划选用两台盾构机先从张兴庄站双始发至新宜白大道站双接收，接收后盾构吊出运到辽河北道站再双始发至新宜白大道站双接收。
采用分期明挖方案能较早提供南侧（靠近张兴庄站）盾构井，但是在二期施工北侧基坑时，车流将导改至南侧，占用了南侧端头井，将给盾构接收以及盾构吊出造成影响。若等到北侧基坑施工完成，交通导行恢复后再进行盾构接收及吊出，工期将延误7个月。而采用半盖挖施工方案将先实施中间盖挖段顶板，南侧盾构井相比分期明挖方案晚3个月提供，但是能保证后续施工的延续性。因此采用半盖挖法施工方案总工期将缩短4个月。
图3 车站及区间总体筹划图
3.4 工程可实施性对比
地铁车站站位一般选择在客流密集区域，客流密集区域也是车流、房屋建（构）筑密集的地方，在地铁车站施工方案的选择上还充分考虑工程的可实施性，尽量减少对周边环境的影响。新宜白大道站位于现状主干道与规划快速路交口，北侧主要建筑物包括：加油站、中铁物流公司、商业楼，南侧有汽车销售公司。经过建设单位以及政府部门的协调，南侧汽车销售公司同意立即拆迁，北侧加油站同意在附属结构施工期间搬迁，中铁物流公司不同意拆迁，且加油站和商业楼要求施工期间减少对其营业的影响。
采用分期明挖方案一期导行期间，导行道路将占用加油站和商业楼门前大部分场地，使过往车辆和行人无法进入，对其营业产生非常大的影响。采用半盖挖方案后可以充分利用南侧场地将一期导行道路全部放到南侧，对北侧不产生任何影响，可以实现早进场施工的条件。
3.5 方案综合比较
表1 分期明挖方案与半盖挖方案综合对比
综合各方面的因素来看，在造价增加不多的情况下，充分考虑工程的可实施性和对地铁5号线工程总工期的影响，最终选择了半盖挖法施工方案。
4.结语
地铁车站施工方案的选择需要综合考虑交通导行、管线切改、工期、造价以及工程总体筹划等各方面的因素，同时尽可能减少对周边环境的影响，需要经过充分的比较论证后方可确定。地铁5号线新宜白大道站由于周边环境复杂，同时受地铁5号线总体工期控制，选择半盖挖法施工方案更为合理。
全书由7章组成：1.静电学原理：以富兰克林、法拉第、麦克斯韦等几位著名的科学家为例介绍了静电学的基本知识和发展历史，然后谈到了当今静电学的热点问题；2.制造业和静电学基础：讨论了生产环境中的静电放电控制问题；3.详细地阐述了静电放电、过电应力、电磁干扰和电磁兼容的概念；4.系统级静电放电防护：简要介绍了服务器、笔记本电脑、手持设备、手机、磁盘驱动器、数码相机、汽车和空间应用中的静电问题，讨论了系统级ESD测试问题；5.组件级静电放电问题和解决方案：重点讨论了芯片上的ESD保护网络、ESD电路示意图和半导体芯片布图规划；6.系统级静电放电问题和解决方案：重点是系统级解决方案，同时对系统级电磁兼容扫描技术等新概念进行了讨论；7.静电放电问题的未来：重点讨论了现在和未来纳米技术的ESD防护。
我国历年对半导体产业的总投入约260亿元人民币（含126亿元外资）。现有集成电路生产技术主要来源于国外技术转让，其中相当部分集成电路前道工序和封装厂是与美、日、韩公司合资设立。其中三资企业的销售额约占总销售额的88%（1998年）。民营的集成电路企业开始萌芽。
设计：集成电路的设计汇集电路、器件、物理、工艺、算法、系统等不同技术领域的背景，是最尖端的技术之一。我国目前以各种形态存在的集成电路设计公司、设计中心等约80个，工程师队伍还不足3000人。2000年，集成电路设计业销售额超过300万元的企业有20多家，其中超过1000万的约10家。超过1亿的4家（华大、矽科、大唐微电子和士兰公司）。总销售额10亿元左右。年平均设计300种左右（其中不到200种形成批量）。
现主要利用外商提供的EDA工具，运用门阵列、标准单元，全定制等多种方法进行设计。并开始采用基于机构级的高层次设计技术、VHDL，和可测性设计技术等先进设计方法。设计最高水平为0.25微米，700万元件，3层金属布线，主线设计线宽0.8-1.5微米，双层布线。[1]目前，我国在通信类集成电路设计有一定的突破。自行设计开发的熊猫2000系列CAD软件系统已开发成功并正在推广。这个系统的开发成功，使我国继美国、欧共体、日本之后，第四个成为能够开发大型的集成电路设计软件系统的国家。目前逻辑电路、数字电路100万门左右的产品已可以用此设计。
前工序制造：1990年代以来，国家通过投资实施“908”、“909”工程，形成了国家控股的骨干生产企业。其中，中日合资、中方控股的华虹NEC（8英寸硅片，0.35-0.25微米，月投片2万片），总投资10亿美元，以18个月的国际标准速度建成，99年9月试投片，现已达产。该工程使我国芯片制造进入世界主流技术水平，增强了国内外产业界对我国半导体产业能力的信心。
在前8家生产企业中，三资企业占6家，总投资7.15亿美元，外方4.69亿美元，占66%.目前芯片生产技术多为6英寸硅片、0.8-1.5微米特征尺寸。7个主干企业生产线的月投片量已超过17万片，其中6～8英寸圆片的产量占33％以上。
目前这些企业生产经营情况良好。2000年，七个骨干企业总销售额达到56亿元人民币，利润7.5亿元，利润率达到13%.同年全国电子信息产业总销售额5800亿元人民币，利润380亿，利润率6.5%.
封装：由于中国是目前集成电路消费大国，同时国内劳动力、土地资源价格相对便宜，许多国外大型集成电路生产企业在中国建立了合资或独资集成电路封装厂。
国内现有封装企业规模都不大，而且所用芯片、框架、模塑料等也主要靠进口，因此大量的集成电路封装产品也只是简单加工，技术上与国际封装水平相差较远。主要以DIP为主，SOP、SOT、BGA、PPGA等封装方式国内基本属于空白。
集成电路封装业在整个产业链中技术含量最低，投入也相对较少（与芯片制造之比一般为10：1）。我国目前集成电路年封装量，仅占世界当年产量的1.8%～2.5%，封装的集成电路仅占年进口或消耗量的13%～14.4%，即中国所用85%以上的集成电路都是成品进口。
2000年，我国集成电路封装业的销售收入超过130亿元，其中销售收入超过1亿元的14家，全年封装电路近45亿块，其中年封装量超过5亿块的5家。
材料、设备、仪器：围绕6英寸芯片生产线使用的主要材料（硅单晶、塑封料、金丝、化学试剂、特种气体等）、部分设备（单晶炉、外延炉、扩散炉、CVD、蒸发台、匀胶显影设备、注塑机等）、仪器（40MHz以下的数字测试设备、模拟测试设备及数模混合测试设备）、部分仪器（40MHz以下的数字测试设备、模拟测试设备及数模混合测试设备）国内已能提供。
芯片制造设备，我国只具备部分浅层次设计制造能力，如电子45所已有能力制造0.5微米光刻机等。
半导体分立器件：2000年，全年分立器件的销售额60亿，产量341亿只。
供需情况和近期发展形势
20世纪90年代，我国集成电路产业呈加速发展趋势，年均增长率在30%以上。2000年，我国集成电路产量达到58.8亿块，总产值约200亿人民币（其中设计业10亿，芯片制造56亿，封装130亿）。如果加上半导体分立器件，总产值达到260亿元。预计2001年，集成电路产量可达70亿块。
2000年，全球半导体销售额达到1950亿美元，我国半导体生产从价值量上看，占世界半导体生产的1.6%（含封装、设计产值），从加工数量看占全世界份额不足1%（美国占32%，日本占23%）。
从需求方面看，据信息产业部有关人员介绍，2000年，国内集成电路总销售量240亿块，1200亿人民币。业内普遍估计，今后10年，半导体的国内需求仍将以20%的速率递增，估计2005年，我国集成电路国内市场的需求约为300亿块、800亿元人民币；2010年，达到700亿块、2100亿元人民币。
从近几年统计数字分析看，国内生产芯片（包括外商独资企业的生产和在国内封装的进口芯片）占国内需求量的20%～25%，但国内生产部分的80%为出口，按此计算，我国集成电路产业的自给率仅4%～5%.但是，有两个因素影响了对芯片生产自给率的准确估计。首先是我国集成电路的产品销售有很大一部分通过外贸渠道出口转内销，据信息产业部估计，出口转内销约占出口量的一半。如此推算，国内半导体生产满足国内市场的实际比重在12%～15%.实际上，国内生产的芯片质量已过关，主要是缺乏市场信任度，而销售渠道又往往掌握在三资企业外方手中。
但芯片走私的因素，可能又使自给率12%～15%的估计过分夸大。台湾合晶科技公司蔡南雄指出：官方统计，1997年中国大陆进口集成电路和分立器件约50亿美元，但当年集成电路进口实际用汇达95.5亿美元。[2]近几年大力打击走私，这一因素的作用可能有所减弱。但无论如何，我国现有半导体产业远远落后于国内需求的迅速增长则是不争的事实。
由于核心部件自给能力低，我国的电子信息产业成了高级组装业。著名的联想集团，计算机国内市场占有率是老大，利润率仅3%.我国电子信息制造业连年高速增长，真正发财的却是外国芯片厂商。
由此，进入1990年代以来，我国集成电路进口迅速增长。1994～1997年，集成电路进口金额年均递增22.6%；97年进口金额为36.48亿美元，96.06亿块。[3]1999年，我国集成电路进口75.34亿美元，出口（含进料、来料加工）18.89亿美元。
2000年6月，国家《软件产业和集成电路产业的发展的若干政策》（国发18号文件）。在国家发展规划和产业政策的鼓舞下，各地政府纷纷出台微电子产业规划，其中上海和北京为中心的两个半导体产业集中区，优惠力度较大，投资形势也最令人鼓舞。目前累计已开工建设待投产的项目，投资总额达50亿美元，超过我国累计投资额的1.5倍，未来2-3年这几条线都将投入量产。
·天津摩托罗拉：外商独资企业，总投资18亿美元，在建。2001年5月试投产，计划11月量产。
·上海中芯：1/3国内资金，2/3台资（第三国注册）。投资14亿美元。2001年11月将在上海试投产。
·上海宏立：预计2002年一季度投入试运行，16亿美元。
·北京讯创：6寸线，投资2亿美元。
·友旺：在杭州投资一条6寸线，10亿人民币左右，已打桩。
目前我国半导体产业和国际水平的差距
总体上说，我国微电子技术力量薄弱，创新能力差，半导体产业规模小，市场占有率低，处于国际产业体系的中下端。
从芯片制造技术看，和国际先进水平的差距至少是2代。[4]尽管华虹现已能生产0.25微米SDRAM，接近国际先进水平（技术的主导权目前基本上还在外方手中），国内主流产品仍以0.8-1.5微米中低端低价值产品为主。其中80%～90%为专用集成电路，其余为中小规模通用电路。占IC市场总份额66%的CPU和存储器芯片，我国无力自给。
我国微电子科技水平与国外的差距，至少是10年。[5]现有科技力量分散，科技与产业界联系不紧密。产业内各重要环节（基础行业、设计、制造工艺、封装），尚未掌握足以跨国公司对等合作的关键技术专利。
半导体基础（支撑）行业落后：目前硅材料已有能力自给，各项原料在不同程度上可以满足国内要求（材料半数国产化，关键材料仍需进口）。
但如上所述，几乎所有尖端设备，我们自己都不能设计制造，基本依赖进口。业内认为我国半导体基础行业和国际水平差距约20年。
一般地说，西方对我引进设备放松的程度和时机，取决于我国自身的技术进展，所以我国半导体设备技术的进步，成为争取引进先进设备的筹码（尽管代价高昂）。如没有这方面的工作，设备引进受到限制，连参与设备工艺的国际联合研制的资格也没有（韩台可以参与）。
已引进的先进生产线，经营控制权不在我手中，妨碍电路设计和工艺自主研发现有较先进的集成电路生产线（包括华虹NEC、首钢NEC），其技术、市场和管理尚未掌握在中国人手中。其原因是“自己人”管理，亏损面太大。现有骨干企业不是合资就是将生产线承包给外人，技术和经营的重大决策权多在外方代表手中。经营模式还没有跳出“两头在外”模式。
这也说明，我国现有国有企业经济管理机制，尽管有了很大进步，但还没有真正适应高科技产业对管理的苛刻要求，高级技术人才和营销人才更是缺乏。
“某厂…最赔钱的×号厂房，包出去了。这也怪了。台湾人也没有带多少资金技术，还是原来的设备和技术，就赢利。
“我问承包人，人还是我们的人，厂房技术还是我们的，为什么你们一来就行了？他说”体制改变了“。我问体制改了什么，是工资高了？也不是。他们几个人就是搞市场。咱们中国市场之大，是虚的。让人家占领的。
“10多年前我在美国参观，他们的工厂成品率是90%多，我们研究室4K最高时成品率50%多，当时这个成绩，全国轰动。我参观时问，你们有什么诀窍做到90%多？美国人说没有什么诀窍，就是经常换主管，新主管要超过上一任，又提高一步。主管到了线里，就是general，…说炒就炒。咱们国家行吗？我们这些领导都是孙子…半导体的生产求非常严格的纪律。没有这个东西绝对不行。你想100多道工艺，每一道差1%，成品率就是零。所以这个体制，说了半天没有说出来，一是市场，一是管理。”[6]但无论如何，我们半导体产业的“管理”和“市场”这两大门坎，是必须跨过去的。深化国企改革、发挥非国有经济的竞争优势，在半导体领域同样适用。
由于没有技术和经营控制权，导致我们的半导体产业遇到两方面困难。首先，国内单位自行设计的专用电路上线生产，必须取得生产厂家的外方同意，有的被迫转向海外代工，又多一道海关的麻烦；关系国家机密的芯片更无法在现有先进生产线加工（或者是外方以“军品”为名拒绝加工，或者是我方不放心）。
其次，妨碍了产学研结合、自主设计和研发工艺设备。例如中国科学院微电子中心已达到0.25微米工艺的中试水平，但因先进工厂的经营权不在自己手中，无法将自有工艺研究成果应用于大线试生产。
工艺技术是集成电路制造的关键技术。如果我方没有自主设计工艺的技术能力，即使买了先进生产线也无法控制。目前合资企业中，中方职工可以掌握在线的若干产品的工艺技术，但无法自主开展工艺技术研究。5年后我方将接管华虹NEC，也面临自己的工艺技术能否顶上去的问题。工艺科研领域目前所处的困境如不能及时摆脱，则仅有的研究力量也会逐渐萎缩，如果不重视工艺技术能力的成长，我们就无法掌握芯片自主设计生产能力。
设计行业处于幼稚阶段由于专业电路市场广阔，目前国内各种类型的设计公司逐渐增加。但企业普遍规模偏小、技术水平较低，缺乏自主开发能力。
由于缺乏技术的积累，我国还远没有形成具有自主知识产权的IP库，与国外超大规模IC的模块化设计和S0C技术差距甚远。设计软件基本用外国软件，即使设计出来，也往往因加工企业IP库的不兼容而遭拒绝。
集成电路的设计与加工技术是相互依存的。因为我国微细加工工艺水平落后，人才缺乏，目前不具备设计先进电路的水平，更没有具备设计CPU及大容量存储器的水平。也有的客户眼睛向外，不愿意在国内加工，但到国外加工还要受欺负。尽管我们花了100%的制版费，板图也拿不回来。
超大规模集成电路的设计，难度最大的是系统设计和系统集成的能力，最需要的人才是系统设计的领头人，这是我国最缺的人力资源。国内现有人才多数是设计后道的能力，做系统的能力差。国内现有环境，培养这样的人才比较难。
国内的设计制造行业，就单个企业来说很难开发需要高技术含量的超前性、引导性产品。多数民营中小企业只能跟在别人后面走仿制道路（所谓反向设计）。反向设计只能适应万门以下电路的设计开发。故目前还无法与国外先进设计公司竞争。
缺乏市场信任度由于总体技术水平低，市场多年被外国产品占领，自己的供给能力还没有赢得国内市场的信任，以致出现外商一手向国内IC厂定货，再转手卖给国内用户的现象。这是当前外（台）商大举在国内投资集成电路生产线的客观背景。
国内设计、制造的产品往往受到比国外产品更严格的挑剔，要打开市场需要更多的时间和精力，这就难免被国外同行抢先。半导体市场瞬息万变，竞争十分残酷，而我国对自己的半导体产业，似取过分自由放任态度，几乎完全暴露在国际竞争中。有必要对有关政策上给以重新评估。
我国电子整机厂多为组装厂，自己设计开发芯片的极少，由于多头引进，整机品种繁多，规格不一，批量较小，成本高。另外，象汽车电子、新一代“信息家电”等产品市场很大，但需要高水平且配套的芯片产品，而我国单个电路设计企业无力完成，设计和生产能力还尚待磨合。如欲进军这方面的市场，需要高层有明确的市场战略和行业级的协调。我国微电子行业目前因技术能力所限，可适应市场领域还比较狭窄，又面临着国际市场的巨大压力。要争得技术和资本的积累期和机会，必须有政府的组织作用。
还没有形成完整的产业体系从整体看，我国半导体产业还没有形成有机联系的生态群，或刚刚处于萌芽状态，产业内各环节上下游间互补性薄弱。目前少数先进生产能力，置于跨国公司的全球制造～营销体系内，外（台）商做OEM接单，来大陆工厂生产，国内芯片厂商被动打工。国家体制内的科研力量和现有生产体系的结合渠道不顺畅，国内科技型中小型民营（设计）企业和大型制造企业的互补关系正在建立中。
“集成电路设计与生产都需要有很强的队伍，能够根据国内整机的需要设计出产品，按照我们的工艺规则来生产。他的设计拿过来我们能做，做好了能够测试，测试以后能够用到整机单位去应用。这条路要把它走通。另外还有一批人能够打开市场。其他的暂时可以慢一点。”[7]所以，目前我国微电子领域与国际水平的差距，并非单项技术的差距，而是包括各环节在内的系统性的差距。单从技术和资金要素来看，“908”“909”工程的实践，可以说是试图以类似韩国的大规模投资来实现生产技术的“跨越”。但实践证明，单项发展，不足以带动一个科技-产业系统的整体进步。不仅要克服资金、人才、市场的瓶颈，也要克服体制、政策的瓶颈，非此不能吸引人才，不能调动各方面的积极性。
我国半导体产业发展的现有条件
经过20年的发展和积累，特别是近年来我国电子信息产业的高速发展，半导体产业在我国经济、国防建设中的重要地位，以及加快发展的必要性，已基本形成共识。应该说，我国已经在多方面具备了微电子大发展所必须的条件。
首先是经过多年的引进和国家大规模投资，已形成一定产业基础，初步形成从设计、前工序到后封装的产业轮廓。广义电子产业布局呈现向京津地区、华东地区和深穗地区集中的态势，已经形成了几个区域性半导体产业群落。这对信息知识的交流，技术的扩散，新机会的创造，以及吸引海外高级人才、都十分重要。
技术引进和国内科研工作的长期积累，也具备了自主研发的基础。“909”工程初步成功，说明投资机制有了巨大进步，直接鼓励了外商投资中国大陆的热情。尤其在通讯领域，国内以企业为主导的研发机制取得了可喜发展。
其次，国内投资环境大幅度改善。尤其是沿海经济发达地区，市场经济初见轮廓，法制和政策环境日益改善，人才和资金集中，信息基础设施完备，各种类型的民营企业已开始显现其经营管理能力，已有问鼎高效益高风险的微电子领域的苗头，各种类型的设计公司正在兴起。
近两年来，海外半导体产业界已经对我国大陆的半导体业投资环境表示了极大兴趣。外（台）商对大陆的半导体投资热，虽然并不能使我们在短期内掌握技术市场控制权（甚至可能对我人才产生逆向吸附作用），但有助于形成、壮大产业群，有助于冲破西方设备、技术封锁。长远看是利大于弊。
人才优势。国内软件人才潜力巨大，而软件设计和芯片设计是相通的。这是集成电路设计业的有力后盾。
再次是随着国内电子产品制造业的飞速发展，半导体产业市场潜力巨大。1990年代，我国电子产品制造业产值年均增长速度约27％，1999年为4300亿元人民币，2000年达5800亿（总产值1万亿）。其中，PC机和外部设备年增率平均40％以上，某些产品的产量已名列世界前茅；互联网用户和网络业务的年增率超过300％；公用固定通讯交换设备平均每年新增2000万线，预计2005年总量将超过3亿线；手机用户数每年增长1500-2000万户，2001年已突破1亿户。各类IC卡的需求量也猛增。据信息产业部预计，我国电子产品制造业未来5年平均增长率将超过15%（一般电子工业增长率比GDP增长率高1倍）。预计2005年，信息制造业的市场总规模达到2万亿。
最后是国家对半导体产业十分重视。官方人士多次表示：要想根本改变我国的电子信息产业目前落后状况，需要“十五”计划中，把推进超大规模集成电路的产业化作为加速发展信息产业的第一位的重点领域。并相应制定了产业优惠政策。这些政策将随着产业的发展逐步落实并进一步完善。[8]
注释：
[1]陈文华，1998年。
[2]《产业论坛》1998年第18期。
[3]陈文华，1998年。
[4]《关于加快我国微电子产业发展的建议》，工程科技与发展战略报告集，2000年。
[5]叶甜春，2000年。
