張曉蘭 黃偉熔
集成電路產(chǎn)業(yè)作為現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)和核心之一,在推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)進(jìn)步、提高居民生活水平以及保障國家安全等方面發(fā)揮著廣泛且重要的作用,已成為國際競爭的焦點(diǎn)和衡量一個(gè)國家現(xiàn)代化程度、綜合實(shí)力的重要標(biāo)志。
集成電路產(chǎn)業(yè)是支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和保障國家安全的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性和先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè)。在新一輪科技和產(chǎn)業(yè)革命背景下,數(shù)字經(jīng)濟(jì)正顯示出蓬勃活力,云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、5G以及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新需求、新應(yīng)用不斷涌現(xiàn)。無論這些新興領(lǐng)域如何發(fā)展演變,都離不開集成電路產(chǎn)業(yè)的支撐保障,并將進(jìn)一步擴(kuò)大對集成電路的應(yīng)用需求。集成電路的戰(zhàn)略制高點(diǎn)地位將更加突出。更為重要的是,集成電路產(chǎn)業(yè)在當(dāng)今經(jīng)濟(jì)增長中的倍增作用顯著,正在成為大國競逐的熱點(diǎn)。數(shù)據(jù)表明,1元的集成電路產(chǎn)值將帶動(dòng)10元左右的電子產(chǎn)品產(chǎn)值和100元左右的國民經(jīng)濟(jì)增長。隨著性能的提升和應(yīng)用范圍的拓展,集成電路產(chǎn)業(yè)對國民經(jīng)濟(jì)增長的貢獻(xiàn)率還將進(jìn)一步提高。為此,各國紛紛將集成電路作為國家戰(zhàn)略部署的核心領(lǐng)域。美國將其視為未來20年從根本上改造制造業(yè)的四大技術(shù)領(lǐng)域之首,美國國防高級研究計(jì)劃局發(fā)布“電子復(fù)興計(jì)劃”,積極布局先進(jìn)半導(dǎo)體技術(shù);韓國將智能半導(dǎo)體作為“未來增長動(dòng)力計(jì)劃”的重點(diǎn)領(lǐng)域之一。
國際集成電路企業(yè)持續(xù)推動(dòng)產(chǎn)能擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃,鞏固產(chǎn)業(yè)領(lǐng)先地位。數(shù)據(jù)顯示,2018年全球集成電路企業(yè)資本支出首次超過1000億美元,同比增加15%,達(dá)到歷史最高值。以存儲(chǔ)器巨頭三星電子為例,在全球旺盛的存儲(chǔ)器需求推動(dòng)下,2010-2017年資本總支出超1000億美元,2018年仍保持226億美元的高水平投資力度。隨著國內(nèi)市場環(huán)境、支持政策效果逐步顯現(xiàn),我國以中芯國際、華虹宏力及長江存儲(chǔ)為代表的集成電路企業(yè),近年來資本支出也保持較高水平。2018年,我國集成電路企業(yè)總支出達(dá)到110億美元,占全球集成電路企業(yè)總投資的10.3%。與此同時(shí),國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金(簡稱“國家大基金”)對產(chǎn)業(yè)的投資促進(jìn)作用顯著。2018年,國家大基金一期完成全部投資,總投資額1387億元,累計(jì)有效投資項(xiàng)目超70個(gè),涵蓋集成電路產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié),有效推動(dòng)了產(chǎn)業(yè)資源整合。
以芯片制程水平衡量,全球目前的產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展進(jìn)程依舊遵循摩爾定理。華為、蘋果和高通先后發(fā)布7nm手機(jī)芯片,英偉達(dá)、AMD的GPU芯片廣泛應(yīng)用于人工智能領(lǐng)域;臺(tái)積電和三星相繼實(shí)現(xiàn)7nm工藝量產(chǎn),繼續(xù)領(lǐng)跑先進(jìn)工藝制程競賽,全球代工優(yōu)勢進(jìn)一步鞏固;臺(tái)積電、日月光在扇出型封裝等領(lǐng)域保持技術(shù)龍頭地位。隨著摩爾定理物理極限被逐漸逼近,以市場需求和應(yīng)用場景為導(dǎo)向的產(chǎn)品創(chuàng)新開發(fā)方式,以及體系架構(gòu)、異構(gòu)集成等全新芯片技術(shù)不斷涌現(xiàn),為實(shí)現(xiàn)超摩爾定理演進(jìn)提供全新發(fā)展路徑。
依靠國內(nèi)市場需求、資本和政策等支撐,我國集成電路制造水平有望與國際先進(jìn)水平進(jìn)一步靠近。依托承接國際技術(shù)轉(zhuǎn)移、收并購國際先進(jìn)企業(yè)以及國家戰(zhàn)略引領(lǐng)發(fā)展,近年來我國集成電路產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)取得長足進(jìn)步。目前,中芯國際已實(shí)現(xiàn)14nm工藝小規(guī)模量產(chǎn),并加快14nm及以下先進(jìn)工藝技術(shù)追趕步伐。隨著格羅方德、聯(lián)電等代工企業(yè)相繼宣布退出先進(jìn)制程競爭,中芯國際在先進(jìn)工藝領(lǐng)域躋身全球前四。長江存儲(chǔ)、福建晉華和合肥長鑫在存儲(chǔ)器領(lǐng)域相繼實(shí)現(xiàn)工藝突破,助力我國自主存儲(chǔ)器產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)“從0到1”的跨越。
經(jīng)過多年發(fā)展,盡管我國集成電路產(chǎn)業(yè)取得了一定成績,但仍面臨資金投入不足、人才需求緊缺、核心技術(shù)薄弱和外部壓力加大等困難與挑戰(zhàn),需要認(rèn)清形勢,加以重視。
我國集成電路產(chǎn)業(yè)與美、日、韓等發(fā)達(dá)國家存在較大差距的核心問題是創(chuàng)新能力薄弱,主要存在兩個(gè)“不相適應(yīng)”:
小荷浮水
(1)國內(nèi)廣闊市場需求與企業(yè)研發(fā)投入之間不相適應(yīng)。我國集成電路市場需求大,芯片產(chǎn)品連續(xù)多年進(jìn)口額超2000億美元,2018年首次突破3000億美元。相較于廣闊的市場需求,我國企業(yè)研發(fā)投入與國際先進(jìn)水平差距懸殊,導(dǎo)致創(chuàng)新能力不足、市場競爭力薄弱的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀仍未徹底改變。英特爾2018年研發(fā)支出高達(dá)135億美元,處于全球集成電路公司第一位,而我國最大的集成電路公司海思半導(dǎo)體研發(fā)投入不超過20億美元。
(2)產(chǎn)業(yè)鏈核心環(huán)節(jié)缺失與全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展之間不相適應(yīng)。我國集成電路產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵環(huán)節(jié)仍受制于人,“中國制造”面臨“缺芯少屏”的局面,國產(chǎn)芯片全球市場份額不足10%。產(chǎn)業(yè)高級人才的培育是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,對產(chǎn)業(yè)生態(tài)完整性要求較大,受制于產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵環(huán)節(jié)缺失現(xiàn)狀,我國創(chuàng)新人才的培育進(jìn)程較為緩慢。國產(chǎn)芯片在產(chǎn)品種類、性能指標(biāo)等方面,短期內(nèi)無法實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代,根本原因在于我國產(chǎn)業(yè)鏈“抗風(fēng)險(xiǎn)”能力、創(chuàng)新能力較為薄弱。
(1)資金投入壓力大。由于集成電路產(chǎn)業(yè)具有“大投入、長周期”的產(chǎn)業(yè)屬性,國際上僅有各產(chǎn)業(yè)鏈龍頭企業(yè)具備獨(dú)立擴(kuò)產(chǎn)擴(kuò)建能力。受制于我國后發(fā)追趕地位以及企業(yè)實(shí)力差距的基本現(xiàn)狀,國內(nèi)企業(yè)難以依靠自身力量解決資金瓶頸,依托產(chǎn)業(yè)自身發(fā)展無法拉近與國際先進(jìn)水平的差距,我國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展亟需更大體量、更高強(qiáng)度、更具定力的外部資金投入。2014年以來,國家大基金對我國集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到重要促進(jìn)作用,新形勢下,瞄準(zhǔn)建立更加完善的產(chǎn)業(yè)生態(tài),亟需大基金(二期)發(fā)揮更強(qiáng)“杠桿效應(yīng)”,引導(dǎo)各領(lǐng)域資金支持集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
(2)人才短缺嚴(yán)重。人才是集成電路領(lǐng)域第一生產(chǎn)力,當(dāng)前我國本土集成電路產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員不足40萬人,人才缺口較大。一是人才培養(yǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了人才需求。預(yù)計(jì)2020年集成電路產(chǎn)業(yè)所需從業(yè)人員為72萬人,但我國高校每年培養(yǎng)的各類集成電路人才不足2萬人,短期內(nèi)無法填補(bǔ)巨大的人才缺口。二是高端人才不足。我國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展時(shí)間較短,高端人才積累較少,技術(shù)研發(fā)管理、產(chǎn)品開發(fā)管理、生產(chǎn)線管理等高端人才嚴(yán)重不足。而從海外引進(jìn)高端人才又面臨來自境外政府和企業(yè)的限制。三是行業(yè)領(lǐng)軍人物緊缺。國內(nèi)集成電路企業(yè)的并購整合和海外布局將成為行業(yè)發(fā)展趨勢,亟需具備全局視野和國際視野的行業(yè)領(lǐng)軍人物,但目前國內(nèi)的領(lǐng)軍團(tuán)隊(duì)寥寥無幾。
(1)核心技術(shù)薄弱。國內(nèi)企業(yè)核心技術(shù)依然受制于人,創(chuàng)新性技術(shù)和產(chǎn)品儲(chǔ)備不足。一是高端芯片對外依存度大。CPU、存儲(chǔ)器、FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)等仍高度依賴進(jìn)口。國產(chǎn)CPU總體水平仍然落后國際主流3-5年,存儲(chǔ)器基本依賴進(jìn)口。二是先進(jìn)制造工藝差距大。我國集成電路產(chǎn)業(yè)的先進(jìn)制造工藝與國際先進(jìn)水平相差2.5代以上。同時(shí),高端光刻機(jī)、高端光刻膠和12英寸硅片等產(chǎn)業(yè)配套仍未實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。三是產(chǎn)業(yè)鏈系統(tǒng)創(chuàng)新不足。國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)仍以“單打獨(dú)斗”為主,缺乏國家級共性技術(shù)創(chuàng)新平臺(tái),國產(chǎn)芯片產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系建設(shè)也有待加強(qiáng)。
(2)外部環(huán)境形成制約。由于集成電路產(chǎn)業(yè)對各國軍用、民用領(lǐng)域有重要作用,全球圍繞集成電路產(chǎn)業(yè)的競爭空前激烈,我國面臨越來越復(fù)雜多變的外部發(fā)展環(huán)境。一是各國的政策發(fā)生變化。2008年世界金融危機(jī)后,各國紛紛作出戰(zhàn)略部署,積極構(gòu)建集成電路產(chǎn)業(yè)競爭新優(yōu)勢,如韓國提出的《System IC 2010計(jì)劃》、日本提出的《新一代半導(dǎo)體技術(shù)五年計(jì)劃》等。二是我國資本開展國際并購、技術(shù)轉(zhuǎn)讓行為受限以及對我國出口管制增強(qiáng)等。
日本集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有后發(fā)追趕特征,政府從政策和資金兩方面進(jìn)行扶持,探尋一條引進(jìn)、消化、吸收和趕超的技術(shù)路線,形成包括IC開發(fā)與應(yīng)用一體化的“整合型”產(chǎn)業(yè)體系。20世紀(jì)70年代末,日本政府公布了《特定機(jī)械產(chǎn)業(yè)振興臨時(shí)措施法》;90年代泡沫經(jīng)濟(jì)破滅后,進(jìn)一步提出了《新技術(shù)立國》和《科學(xué)技術(shù)創(chuàng)造立國》的政策,促使集成電路設(shè)備和特定產(chǎn)品領(lǐng)域具有領(lǐng)先的競爭優(yōu)勢。同時(shí),日本政府還鼓勵(lì)有資金和技術(shù)優(yōu)勢的企業(yè)通過聯(lián)合研發(fā)來加強(qiáng)各自的技術(shù)及生產(chǎn)能力。目前,在全球集成電路產(chǎn)業(yè)鏈中,日本控制上游領(lǐng)域,其在設(shè)備和材料業(yè)的國際龍頭地位穩(wěn)固,占有全球37%的集成電路生產(chǎn)設(shè)備和66%的集成電路材料市場。
韓國是集成電路產(chǎn)業(yè)的后起之秀,產(chǎn)業(yè)發(fā)展依托三星、海力士等龍頭企業(yè)崛起,具有顯著的階段性特征。以三星電子為例,在政府政策和財(cái)團(tuán)資金支持下,通過建設(shè)跨國生產(chǎn)基地,三星集中力量在存儲(chǔ)器等特定領(lǐng)域全力突破,以規(guī)模生產(chǎn)帶動(dòng)技術(shù)進(jìn)步,獲得了跨越式發(fā)展。20世紀(jì)70至80年代,盡管三星通過入股美國Hankook半導(dǎo)體公司,并成功開發(fā)出64位芯片,但依舊充當(dāng)著追趕者的角色。80年代后,依托“反周期投資”策略,三星電子實(shí)現(xiàn)追趕到超越的逆襲,到1990年時(shí)已成功躋身世界前十,2000年取代英特爾成為芯片行業(yè)老大,在芯片、制造、封裝和檢測等關(guān)鍵環(huán)節(jié)建立自己的技術(shù)優(yōu)勢,完全擺脫外部依賴。目前,三星通過在全球各地成立三星綜合技術(shù)院(SAIT),持續(xù)鞏固產(chǎn)業(yè)領(lǐng)先地位。在此期間,韓國政府的大力支持是三星高速發(fā)展的重要因素。人才方面,在第一輪吸引歐美留學(xué)生回國潮里,韓國政府為三星招聘了近140人,夯實(shí)三星電子早期人才基礎(chǔ);資金方面,1999年韓國政府推出Brain Korea 21,耗費(fèi)3.6萬億韓元,支持人才培養(yǎng)。
中國臺(tái)灣集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展是后發(fā)趕超型的一種成功模式,從引進(jìn)技術(shù)起步,在此基礎(chǔ)上堅(jiān)持技術(shù)創(chuàng)新、自主開發(fā),通過商業(yè)模式創(chuàng)新帶動(dòng)了整個(gè)集成電路產(chǎn)業(yè)的快速成長。同時(shí),政府還成立了工研院電子所,立足自主開發(fā)和技術(shù)創(chuàng)新,培養(yǎng)人才、積累技術(shù),再將技術(shù)積累和人才轉(zhuǎn)移至民間企業(yè),使科研成果快速轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力,支持和帶動(dòng)整個(gè)集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。1987年,中國臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司(簡稱臺(tái)積電,TSMC)開創(chuàng)了集成電路的代工時(shí)代,改變了整個(gè)集成電路產(chǎn)業(yè)的商業(yè)模式。晶圓代工改變了集成電路產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈,是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的獨(dú)特模式,在國際上首創(chuàng)了Fabless(沒有制造業(yè)務(wù),只專注于設(shè)計(jì))的商業(yè)模式,并逐步形成封裝、晶圓制造和集成電路設(shè)計(jì)三駕馬車的產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局。
(1)規(guī)劃區(qū)域發(fā)展方向。發(fā)揮中央產(chǎn)業(yè)窗口指導(dǎo)作用,圍繞京津冀、長三角、珠三角、中西部以及各產(chǎn)業(yè)發(fā)展活躍區(qū)域,以各省產(chǎn)業(yè)園區(qū)涉及的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域?yàn)榛A(chǔ),發(fā)揮產(chǎn)業(yè)外溢輻射效應(yīng),確立各省產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)發(fā)展方向,瞄準(zhǔn)裝備材料、設(shè)計(jì)、制造、封測和整機(jī)等各領(lǐng)域側(cè)重發(fā)展。
(2)布局產(chǎn)業(yè)特色園區(qū)。梳理各地資金、人才和市場等既有基礎(chǔ)條件,重點(diǎn)圍繞先進(jìn)晶圓和存儲(chǔ)器制造、化合物半導(dǎo)體等領(lǐng)域,打造全產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域覆蓋、區(qū)分布局合理、特色鮮明的集成電路專業(yè)園區(qū),承接產(chǎn)業(yè)優(yōu)質(zhì)項(xiàng)目及高端人才團(tuán)隊(duì),構(gòu)筑我國產(chǎn)業(yè)發(fā)展基本載體單元。
(3)突出龍頭引領(lǐng)作用。面向設(shè)備材料、設(shè)計(jì)、制造、封測和整機(jī)等集成電路產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié),發(fā)揮華為海思、中微半導(dǎo)體、中芯國際等龍頭企業(yè)帶動(dòng)作用,引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)資源傾斜導(dǎo)入,圍繞企業(yè)優(yōu)勢領(lǐng)域,瞄準(zhǔn)產(chǎn)業(yè)細(xì)分領(lǐng)域,推動(dòng)形成融合場景創(chuàng)新、技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)品開發(fā)和人才集聚的產(chǎn)業(yè)群落,確立并鞏固產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢。
(1)聚焦研發(fā)共性化課題。通過頒布國家級、省級集成電路技術(shù)研發(fā)課題,推行“揭榜掛帥”機(jī)制,鼓勵(lì)高校、科研院所與企業(yè)等產(chǎn)業(yè)研發(fā)主體多方參與,吸納全產(chǎn)業(yè)智力資源,攻關(guān)產(chǎn)業(yè)核心技術(shù);整合、聚集產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)創(chuàng)新資源和主體,建立聯(lián)合開發(fā)、優(yōu)勢互補(bǔ)、成果共享與風(fēng)險(xiǎn)互擔(dān)的協(xié)同創(chuàng)新機(jī)制。
(2)突出研發(fā)產(chǎn)業(yè)化導(dǎo)向。發(fā)揮我國創(chuàng)新中心等產(chǎn)業(yè)公共服務(wù)平臺(tái)作用,傾斜導(dǎo)入研發(fā)資金資源,不斷完善運(yùn)作模式,通過技術(shù)成果轉(zhuǎn)化、企業(yè)孵化和企業(yè)委托研發(fā)等方式,依托我國“大市場”和商用場景開發(fā)優(yōu)勢,迅速形成項(xiàng)目成果轉(zhuǎn)化及成果回報(bào),有效輻射帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
(1)深化大基金引領(lǐng)作用。著力推動(dòng)國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金二期盡快落地,借鑒大基金一期成功經(jīng)驗(yàn),調(diào)整產(chǎn)業(yè)投資引領(lǐng)方式,瞄準(zhǔn)存儲(chǔ)器、先進(jìn)制程、化合物半導(dǎo)體等領(lǐng)域,推動(dòng)實(shí)現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)重點(diǎn)企業(yè)投資全覆蓋。
(2)健全多層次資本市場。面向集成電路產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域,以中央、省級資金作為引導(dǎo)資金,推動(dòng)基金、銀行、風(fēng)投機(jī)構(gòu)和民間資本注入,助力產(chǎn)業(yè)發(fā)展;降低資金機(jī)構(gòu)投融資門檻,搭建統(tǒng)一的信息化平臺(tái)、征信平臺(tái),持續(xù)優(yōu)化產(chǎn)業(yè)融資環(huán)境。
(1)積極引入海外人才團(tuán)隊(duì)。針對集成電路設(shè)備、材料、設(shè)計(jì)、制造和封測等環(huán)節(jié),鼓勵(lì)各地政府出臺(tái)集成電路產(chǎn)業(yè)人才政策,重點(diǎn)招引國際龍頭企業(yè)相關(guān)技術(shù)領(lǐng)軍人才、具備項(xiàng)目實(shí)施經(jīng)歷的骨干人才及其團(tuán)隊(duì),構(gòu)筑我國產(chǎn)業(yè)先進(jìn)技術(shù)研發(fā)人才基礎(chǔ)。
(2)全面完善人才服務(wù)體系。以園區(qū)、高校、企業(yè)、研發(fā)機(jī)構(gòu)和服務(wù)平臺(tái)等為載體,承接產(chǎn)業(yè)研發(fā)人才及其項(xiàng)目;推動(dòng)載體區(qū)域內(nèi)教育、醫(yī)療、生活和休閑等基礎(chǔ)設(shè)施完備,營造良好的工作和生活環(huán)境;落實(shí)人才團(tuán)隊(duì)的產(chǎn)業(yè)化服務(wù),全流程服務(wù)項(xiàng)目產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化。
(3)發(fā)揮研發(fā)主體培養(yǎng)功能。依托高校、科研院所和企業(yè)等產(chǎn)業(yè)載體,引導(dǎo)相關(guān)產(chǎn)業(yè)資源導(dǎo)入,圍繞區(qū)域內(nèi)企業(yè)人才需求,梳理人才缺口,制定人才培養(yǎng)計(jì)劃,培育本土產(chǎn)業(yè)人才,滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求。