1950年代，隨著德州儀器和仙童半導(dǎo)體發(fā)明集成電路后，隨著硅平面技術(shù)的發(fā)展，1960年代雙極和MOS電路的出現(xiàn)，標(biāo)志著由于電子管和晶體管制造電子產(chǎn)品的時(shí)代發(fā)生了量和質(zhì)的變化，開創(chuàng)了一個(gè)新興的集成電路產(chǎn)業(yè)。

一、全球集成電路產(chǎn)業(yè)鏈變革歷程

60多年來，集成電路產(chǎn)品從小規(guī)模集成電路（SSI）逐步發(fā)展到特大規(guī)模集成電路（ULSI），經(jīng)歷了從板上系統(tǒng)（System on Board）到芯片級系統(tǒng)（System on Chip）的過程。在這漫長的發(fā)展歷程中，集成電路產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)發(fā)生了三次重大變革。這三次變革的重要原因都包含“為了解決系統(tǒng)設(shè)計(jì)或IC設(shè)計(jì)上的問題”，所以在技術(shù)上有了相應(yīng)的對策，而在產(chǎn)業(yè)分工上也相對地產(chǎn)生了結(jié)構(gòu)性的改變。

第一階段：系統(tǒng)廠商主導(dǎo)階段

1960年代，集成電路剛剛誕生時(shí)，作為一項(xiàng)新興技術(shù)，生產(chǎn)涉及到的技術(shù)僅為少數(shù)企業(yè)所掌握，而生產(chǎn)所用的設(shè)備、材料、制造工藝技術(shù)等又具有高度的專業(yè)性，是過去其他產(chǎn)品生產(chǎn)中從未曾涉及、使用過的。從產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)、設(shè)備生產(chǎn)技術(shù)到原材料生產(chǎn)技術(shù)到加工工藝技術(shù)，都無法作為成熟產(chǎn)品從市場上直接獲得。因此，任何企業(yè)要想進(jìn)入集成電路領(lǐng)域，唯一的途徑就是自身掌握包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工制造在內(nèi)的全套技術(shù)，擁有半導(dǎo)體材料制備和生產(chǎn)設(shè)備，也就是我們通常所說的“全能企業(yè)”。

美國、日本的早期集成電路企業(yè)仙童半導(dǎo)體（Fairchild Semiconductor）、摩托羅拉（Motorola）、國際商業(yè)機(jī)器（IBM）、日電（NEC）、索尼（Sony）等公司都是依附于大型企業(yè)集團(tuán)的，在本集團(tuán)戰(zhàn)略思想的統(tǒng)一指導(dǎo)下，從事產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)，而產(chǎn)業(yè)內(nèi)的組織結(jié)構(gòu)也主要表現(xiàn)為水平整合，集整機(jī)產(chǎn)品和集成電路的設(shè)計(jì)、制造、封裝和測試等生產(chǎn)過程于一身。

主要是為自身制造的電子整機(jī)產(chǎn)品（電子設(shè)備、通信設(shè)備、家用電器等）服務(wù)的，以此增加其整機(jī)產(chǎn)品的附加值，提升產(chǎn)品的質(zhì)量和功能，降低生產(chǎn)成本，爭奪市場。不過當(dāng)時(shí)的電路產(chǎn)品主要是雙極器件電路和簡單功能的MOS電路，用于替代成本較高的晶體管器件。

第一次變革：微處理器與存儲器的誕生催生IDM企業(yè)出現(xiàn)，第二階段：IC產(chǎn)業(yè)處于以生產(chǎn)為導(dǎo)向的初級階段

集成電路產(chǎn)業(yè)的第一次變革是從1970年代開始，隨著微處理器與存儲器的誕生，原來由系統(tǒng)公司獨(dú)攬系統(tǒng)與IC設(shè)計(jì)的垂直整合時(shí)代，轉(zhuǎn)變?yōu)橄到y(tǒng)公司與IC公司的分業(yè)體制。

1960年至1970年，系統(tǒng)廠商包辦了所有的設(shè)計(jì)和制造，隨著電腦的功能要求越來越多，整個(gè)設(shè)計(jì)過程耗時(shí)較長，使得部分系統(tǒng)廠商產(chǎn)品推出時(shí)便已落伍，因此，有許多廠商開始將使用的元件標(biāo)準(zhǔn)化，1970年左右，微處理器、存儲器和其他小型IC元件逐漸標(biāo)準(zhǔn)化，也由此開始區(qū)分系統(tǒng)公司與專業(yè)集成電路制造公司。

此一階段，IDM企業(yè)在集成電路市場中充當(dāng)主要角色，IC設(shè)計(jì)是作為附屬部門而存在。這時(shí)的IC設(shè)計(jì)和半導(dǎo)體工藝密切相關(guān)。IC設(shè)計(jì)主要以人工為主，CAD系統(tǒng)僅作為數(shù)據(jù)處理和圖形編程之用。IDM公司被垂直整合，從概念到消費(fèi)者，從原材料到產(chǎn)品；IDM公司在內(nèi)部控制所有過程、材料和供應(yīng)。在這種垂直整合中，從設(shè)備定制到使用新材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新都是很常見的，一家公司控制工藝并雇用創(chuàng)新者。

當(dāng)垂直整合和研發(fā)成本太高而無法在全球市場上競爭時(shí)，在整個(gè)過程中即興創(chuàng)作和創(chuàng)新的能力就喪失了很多。IDM公司一直在承受降低成本、保持和提高質(zhì)量的壓力。

第二次變革：ASIC技術(shù)的誕生催生Fabless+Foundry模式出現(xiàn)

第三階段：IC產(chǎn)業(yè)開始進(jìn)入以客戶為導(dǎo)向的階段，第二次變革是在1980年代，由于ASIC和ASSP的出現(xiàn)，使得門陣列和標(biāo)準(zhǔn)單元的設(shè)計(jì)技術(shù)成熟，催生了Foundry+Fabless的運(yùn)營模式。

雖然有部分集成電路標(biāo)準(zhǔn)化，但在整個(gè)電腦系統(tǒng)中仍有不少獨(dú)立IC，過多的IC使得運(yùn)行效率不如預(yù)期，ASIC技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，同時(shí)系統(tǒng)工程師可以直接利用邏輯門元件資料庫設(shè)計(jì)IC，不必了解晶體管線路設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)部分，設(shè)計(jì)觀念上的改變使得專職設(shè)計(jì)的Fabless公司出現(xiàn)，專業(yè)晶圓代工廠Foundry的出現(xiàn)填補(bǔ)了Fabless公司需要的產(chǎn)能。

隨著微處理器和PC機(jī)的廣泛應(yīng)用和普及，雖然有部分集成電路標(biāo)準(zhǔn)化，但已經(jīng)難以滿足整機(jī)客戶對系統(tǒng)成本、可靠性等要求。因?yàn)樵谡麄€(gè)電腦系統(tǒng)中仍有不少獨(dú)立IC，過多的IC使得運(yùn)行效率不如預(yù)期。同時(shí)整機(jī)客戶則要求不斷增加IC的集成度，減小芯片面積，使系統(tǒng)的體積縮小，降低成本，提高產(chǎn)品的性能價(jià)格比，從而增強(qiáng)產(chǎn)品的競爭力，得到更多的市場份額和更豐厚的利潤；同時(shí)，由于IC制程技術(shù)的進(jìn)步，軟件硬件化已成為可能。

為了改善系統(tǒng)的速度和簡化程序，ASIC技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，工程師可以不必了解晶體管線路設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)部分，直接利用邏輯門設(shè)計(jì)門陣列（CPLD）、可編程邏輯器件（FPGA）、標(biāo)準(zhǔn)單元、全定制電路等。設(shè)計(jì)觀念上的改變使得專業(yè)設(shè)計(jì)的Fabless公司出現(xiàn)。

而讓Fabless模式發(fā)揚(yáng)光大的主要得益于三個(gè)重要因素。

一是Lynn Conway和Carver Mead合著的《超大規(guī)模集成電路系統(tǒng)導(dǎo)論Introduction to VLSI Systems》在1980年出版。書中提出了通過編程語言來進(jìn)行芯片設(shè)計(jì)的新思想。

二是EDA（電子設(shè)計(jì)自動化）工具的發(fā)展，PCB設(shè)計(jì)方法引入IC設(shè)計(jì)之中，如庫的概念、工藝模擬參數(shù)及其仿真概念等，集成電路邏輯仿真、功能驗(yàn)證的工具的日益成熟，設(shè)計(jì)開始進(jìn)入抽象化階段，使設(shè)計(jì)過程可以獨(dú)立于生產(chǎn)工藝而存在，工程師們可以設(shè)計(jì)出集成度更高且更加復(fù)雜的芯片。明導(dǎo)電子、新思科技、楷登電子等EDA巨頭在此階段相繼成立。

三是Foundry出現(xiàn)，彌補(bǔ)了Fabless公司需要的產(chǎn)能空缺。1987年臺積電成立，開創(chuàng)了Foundry + Fabless模式運(yùn)營的新時(shí)代。臺積電創(chuàng)始人張忠謀也因此獲得2011年度IEEE榮譽(yù)勛章（IEEE Medal of Honor）。目前純晶圓代工提供商有臺積電、聯(lián)電、中芯國際、華虹集團(tuán)等。

不過，在Fabless剛萌芽時(shí)，AMD創(chuàng)始人兼董事長Jerry Sanders對此表示懷疑，曾發(fā)出“Real men have fabs”的言論。不過也確實(shí)有Fabless成功轉(zhuǎn)型IDM，比如美信（Maxim）、巨積LSI Logic。

第三次變革：SoC設(shè)計(jì)方法學(xué)的誕生催生IP與設(shè)計(jì)服務(wù)公司出現(xiàn)（芯片設(shè)計(jì)簡化成搭積木），第四階段：半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)進(jìn)入完全專業(yè)分工階段，IDM轉(zhuǎn)型Fab-lite

第三次變革在1990年中后期，工藝制程推進(jìn)到了180納米，芯片上集成的晶體管已經(jīng)遠(yuǎn)超過1000萬個(gè)。這時(shí)可重復(fù)使用的硅知識產(chǎn)權(quán)（Silicon Intellectual Property，SIP）出現(xiàn)了，某一功能可以使用某一SIP核來管理，使得設(shè)計(jì)更有效率。

1994年摩托羅拉（Motorola）發(fā)布了用來設(shè)計(jì)基于68000和PowerPC定制微處理器的FlexCore系統(tǒng)，1995年LSI Logic為索尼（Sony）的PlayStation設(shè)計(jì)的CPU（集成了一個(gè)32位RISC微處理器，JPEG視頻解碼器和3D圖形引擎），應(yīng)該是第一代基于SIP核完成SoC設(shè)計(jì)的最早產(chǎn)品。當(dāng)時(shí)的SoC相對簡單，包含處理器、存儲器和邏輯芯片，如LSI Logic為索尼（Sony）的集成了一個(gè)32位RISC微處理器、JPEG視頻解碼器和3D圖形引擎。

由于SoC可以充分利用已有的設(shè)計(jì)積累，顯著地提高了ASIC的設(shè)計(jì)能力，因此發(fā)展非常迅速。隨著RF電路模塊和數(shù)?；旌?a target="_blank">信號模塊集成在單一芯片中，SoC集成的內(nèi)容越來越多，現(xiàn)在SoC中包含一個(gè)或多個(gè)處理器、存儲器、模擬電路模塊、數(shù)?；旌闲盘柲K以及可編程邏輯。

高度復(fù)雜的系統(tǒng)功能和愈來愈快速的產(chǎn)品進(jìn)入市場時(shí)間（Time to Market）要求，不允許芯片設(shè)計(jì)者公司一切從零開始，必須借鑒和使用已經(jīng)成熟的設(shè)計(jì)為自己的產(chǎn)品開發(fā)服務(wù)，決定了SoC的設(shè)計(jì)必須采用與傳統(tǒng)單片集成電路設(shè)計(jì)不同的方法。芯思想原創(chuàng)

SoC設(shè)計(jì)方法學(xué)應(yīng)運(yùn)而生，其包含三個(gè)內(nèi)容，一是系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法；二是IP核的設(shè)計(jì)和使用；三是深亞微米集成電路設(shè)計(jì)。隨著SoC設(shè)計(jì)方法學(xué)的普遍采用，芯片設(shè)計(jì)公司購買第三方公司的IP，組合成SoC，整個(gè)過程就跟拼積木一樣，芯片的規(guī)模呈指數(shù)級增長，從百萬門級發(fā)展到今天的數(shù)十億門級。

SIP概念的興起，將具有某種特定功能的電路固定化，當(dāng)IC設(shè)計(jì)需要用到這項(xiàng)功能時(shí)，可以直接使用這部分電路，隨之而來的是專業(yè)的IP與設(shè)計(jì)服務(wù)公司的出現(xiàn)。

在此階段，還有一個(gè)有趣的現(xiàn)象就是IDM公司紛紛轉(zhuǎn)型Fab Lite。面對密集智力和龐大資金的壓力，IDM廠商開始了悄然轉(zhuǎn)型，有的轉(zhuǎn)型Fab Lite，有的變身Fabless。在Fabless剛萌芽時(shí)，AMD創(chuàng)始人兼董事長Jerry Sanders對此表示懷疑，曾發(fā)出“Real men have fabs”的言論，不過到時(shí)?2009年時(shí)，AMD也不得不通過戰(zhàn)略剝離其FAB制造，從而變身Fabless，還好現(xiàn)在AMD的主事人是位華裔女性。

集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展至此階段，專業(yè)分工已經(jīng)初步形成，隨著SIP設(shè)計(jì)、EDA工具、芯片設(shè)計(jì)、晶圓制造、封裝、測試等環(huán)節(jié)逐步成熟，在各個(gè)專業(yè)環(huán)節(jié)涌現(xiàn)出一大批優(yōu)秀的公司。

二、半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)進(jìn)入新時(shí)代

工業(yè)革命造就了偉大公司，以及創(chuàng)新（innovation）和專利（patents）的沖擊（onslaught）。杜邦（DuPont）、陶氏化學(xué)（Dow Chemical）等公司從19世紀(jì)末到20世紀(jì)都呈指數(shù)增長。

垂直整合的模式被戴爾計(jì)算機(jī)（Dell Computer）進(jìn)一步發(fā)展了。創(chuàng)始人邁克爾·戴爾（Michael Dell）將供應(yīng)鏈的傳統(tǒng)垂直整合與虛擬組織的特殊特征相結(jié)合，創(chuàng)建了一種稱之為“虛擬整合”的運(yùn)營模式。其最重要的一點(diǎn)就是：專注于自己最擅長的環(huán)節(jié)，把不擅長的環(huán)節(jié)交給行業(yè)中做得最好的人去做，然后通過采購把最具性價(jià)比的產(chǎn)品買回來，自己做最后的整合。

實(shí)際上，戴爾模式最重要的是超一流的速度（Speed）、絕佳的體驗(yàn)（Experience）和更低的成本（Cost）。第四次變革：Chiplet和異構(gòu)集成，第五階段：集群虛擬垂直集成階段。集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的四個(gè)階段（系統(tǒng)廠商主導(dǎo)階段、生產(chǎn)導(dǎo)向階段、客戶導(dǎo)向階段、專業(yè)分工階段）中，各種類型的公司一直相互存在，時(shí)至今日，各種類型的公司都有存在的價(jià)值和意義。

前文提到，當(dāng)垂直整合和研發(fā)成本太高而無法在全球市場上競爭時(shí)，在整個(gè)過程中即興創(chuàng)作和創(chuàng)新的能力就喪失了很多。IDM公司一直在承受降低成本、保持和提高質(zhì)量的壓力。大型公司不太可能恢復(fù)完全的垂直整合，但是通過深化供應(yīng)商與客戶（購買者）之間的關(guān)系，已經(jīng)出現(xiàn)了成功產(chǎn)生新創(chuàng)新的成功案例。虛擬垂直整合可以通過共享增長愿景的供需雙方之間的關(guān)系以及為創(chuàng)造創(chuàng)新機(jī)會的信息來實(shí)現(xiàn)。

集群起源于共同生活。延伸到集成電路產(chǎn)業(yè)，就是讓專精于不同領(lǐng)域的公司，彼此以結(jié)盟或戰(zhàn)略伙伴關(guān)系互補(bǔ)，以達(dá)到快速布局的戰(zhàn)略目的，進(jìn)而達(dá)到有效的垂直整合。在集成電路產(chǎn)業(yè)里，為了縮短芯片設(shè)計(jì)周期，產(chǎn)業(yè)鏈各公司必須彼此溝通合作，透過廠商間的鏈接和IP整合，讓業(yè)者界跟上客戶的需求和市場的變動，讓彼此的效益可以發(fā)揮到最大，實(shí)現(xiàn)最佳競爭優(yōu)勢。

而隨著“異質(zhì)集成”、“Chiplet”成為集成電路產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展趨勢時(shí)，新的商業(yè)模式必將出現(xiàn)?，F(xiàn)在，單打獨(dú)斗的模式已經(jīng)勢微，集群、虛擬垂直、整合已經(jīng)是大勢所趨。

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