“卡脖子”技術形成路徑與破解策略選擇
——基于芯片產(chǎn)業(yè)的案例研究

韓 震,趙宇恒,趙 莉,閆嵐清

(1.大連海事大學 航運經(jīng)濟與管理學院,遼寧 大連 116026;2.中國礦業(yè)大學 經(jīng)濟管理學院,江蘇 徐州 221116)

0 引言

近年來,隨著逆全球化的日益加劇,以美國為代表的發(fā)達國家在集成電路、操作系統(tǒng)、發(fā)動機、精密儀器等多個領域不斷對我國實施技術封鎖和政治打壓[1],2023年開始更是試圖通過《芯片科學法案》削弱中國半導體在全球產(chǎn)業(yè)鏈中的價值,我國關鍵核心技術發(fā)展受制于人的“卡脖子”問題日益凸顯[2]。2019年,《科技日報》公布了35項“卡脖子”技術,其特征主要表現(xiàn)為:①企業(yè)自主創(chuàng)新能力薄弱,產(chǎn)業(yè)整體發(fā)展滯后;②部分生產(chǎn)設備和關鍵部件高度依賴進口,并面臨發(fā)達國家技術封鎖和打壓。堅持科技創(chuàng)新,掌握自主知識產(chǎn)權關鍵核心技術,是我國經(jīng)濟高質量發(fā)展和國防安全的重要保障。為此,“十四五”規(guī)劃提出要“堅持創(chuàng)新在我國現(xiàn)代化建設全局中的核心地位,把科技自立自強作為國家發(fā)展的戰(zhàn)略支撐”[3]。在這一國家戰(zhàn)略引領下,如何有效提升我國關鍵核心技術國產(chǎn)替代水平,探尋自主創(chuàng)新路徑破解“卡脖子”難題,已成為社會各界高度關注和亟待解決的重要課題。

目前,已有研究圍繞“卡脖子”技術概念[4-6]、特征[4-8]、識別[4-9]、成因[10-11]和應對策略[4-13]取得一定理論成果,但存在以下不足:首先,雖然已有文獻多圍繞“卡脖子”技術產(chǎn)生的內(nèi)生矛盾和外部制約展開研究(俞榮建等,2023),但對“卡脖子”技術形成過程和機理聚焦不足,對問題形成路徑、前提條件、驅動因素、影響程度缺乏系統(tǒng)性分析,導致解釋問題成因的理論支撐不足,進而影響解決方案的科學性和可行性。其次,現(xiàn)有文獻主要從技術要素視角進行問題歸因,對市場和國家層面影響要素的考慮較少。由于“卡脖子”技術不僅存在屬性特征差異,更受到市場競爭態(tài)勢、行業(yè)戰(zhàn)略牽連和國際封鎖狀況等諸多外部因素的影響,因此“卡脖子”技術形成路徑存在較大差異,只有具體問題具體分析,才能提出更具針對性的破解策略[4]。在研究設計和研究方法方面,已有文獻多采用專家識別法[5]、德爾菲法[6]、問卷調查法[7],通過有限信息渠道進行資料搜集和歸納,并根據(jù)靜態(tài)數(shù)據(jù)開展實證研究,對于尚未出現(xiàn)成熟理論支撐的“卡脖子”問題,缺乏從廣泛資料中提取概念、構建理論和推導關聯(lián)的研究過程。

為此,本文聚焦“卡脖子”技術形成過程,從技術、市場和國家等多個層面提煉問題成因,從而清晰揭示問題產(chǎn)生的路徑差異,從而為后續(xù)路徑分析和相應策略制定提供科學的理論依據(jù)。在研究設計方面,通過開展實地訪談和多渠道資料分析,歸納問題形成的核心范疇,提煉核心概念,分析內(nèi)在關聯(lián),從技術特征屬性、市場競爭態(tài)勢、國家外部封鎖和安全可控程度4個方面對典型技術形成路徑差異進行綜合考量,進而尋求針對性破解策略。在研究方法上,采用扎根理論與縱向案例分析相結合的方法,在核心概念關聯(lián)性分析中引入戰(zhàn)略管理框架(目標設定—環(huán)境分析—戰(zhàn)略選擇)闡釋“卡脖子”問題形成過程,選取芯片產(chǎn)業(yè)作為縱向案例分析對象,借鑒事件系統(tǒng)理論評估不同要素間的互動效果及因果關系,拓展該類問題研究思路和方法。

1 文獻回顧

首先,已有文獻普遍認為“卡脖子”技術除具備一般技術的市場屬性外,還涉及產(chǎn)業(yè)鏈安全穩(wěn)定和社會民生,更強調社會屬性和公共安全屬性[5]。從時間尺度看,“卡脖子”技術可劃分為短期亟待攻克和需要長期布局的關鍵核心技術。短期“卡脖子”技術是已被限制、亟待短期攻克的關鍵核心技術,長期“卡脖子”技術很難通過技術模仿等方式縮小技術差距,需要進行長遠布局[6]。從研發(fā)投資價值視角看,“卡脖子”技術是保障經(jīng)濟安全、融入全球化的關鍵技術,具有復雜性、壟斷性、戰(zhàn)略性等基礎性特征[7]。此外,需要從微觀、宏觀和外界供給3個層面界定“卡脖子”技術,明確其核心范疇。

其次,部分學者對“卡脖子”技術展開深入研究。陳勁等[5]從技術差距、關鍵核心技術、安全性、價值鏈位置4個層面構建“卡脖子”技術“金字塔”模型,在國家層面進一步明確了解決“卡脖子”技術的戰(zhàn)略導向;張治河等[6]采用德爾菲法構建“卡脖子”技術甄選機制,該甄別機制不僅涉及國家層面,還服務于企業(yè)技術創(chuàng)新,從而滿足多主體需求;湯志偉等[7]從電子信息產(chǎn)業(yè)入手,提出關鍵核心技術、技術壟斷、攻克難度、價值鏈位置4個層面的識別方法,進一步完善了“卡脖子”技術識別和預測方法。也有學者從專利視角開展“卡脖子”技術甄選研究,如趙雪峰等[8]對專利申請文件數(shù)據(jù)進行挖掘,運用深度學習方法構建“卡脖子”專利識別模型;江瑤等[9]以區(qū)位熵為基礎,從前沿技術性、戰(zhàn)略性、創(chuàng)新性3個方面構建“卡脖子”技術兩階段漏斗式甄選模型,進一步挖掘“卡脖子”技術短板領域。

此外,也有學者對“卡脖子”技術成因和破解策略進行探討。宋立豐等(2022)以3種“卡脖子”技術為主體,通過分析造成“卡脖子”技術困境的成因,發(fā)現(xiàn)重大科技工程在解決“卡脖子”技術問題方面具有情境包容性,可通過資源配置和運行機制解決“卡脖子”問題;李昱璇等[12]針對區(qū)域性“卡脖子”技術問題,從產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、技術清單、政策支持、研發(fā)基礎4個層面提出綜合性解決方案;俞榮建等[4]、高旭等[13]分別通過專利計量和自然語言處理方式區(qū)分不同“卡脖子”技術競爭態(tài)勢,為破解“卡脖子”技術提供了情境化路徑。

總體來看,已有文獻為解決“卡脖子”問題提出各種應對策略,嘗試通過建立特征模型提供理論依據(jù),但忽視了對問題形成過程影響因素和作用機制的分析,未系統(tǒng)解決現(xiàn)狀問題并對未來行動作出科學評判。同時,現(xiàn)有文獻多采用案例研究方法,主要針對集成電路、工業(yè)軟件[14]和半導體[15-16]領域“卡脖子”問題進行分析,并分別從市場導向與政策激勵機制比較[14]、商業(yè)模式創(chuàng)新[15]等不同視角提出技術創(chuàng)新節(jié)點聚合、應用等破解路徑。

扎根理論作為建構和完善未成熟理論的主要質性研究方法,擅長從廣泛、豐富的素材中為理論構建提煉扎實構念,能夠滿足“卡脖子”問題形成機理研究較少、理論基礎未完全建立的研究需求。然而,由于扎根理論編碼過程需要不斷進行抽象化處理,可能會導致研究結果去情境化,忽視對“故事線索”階段性和關聯(lián)性的深入探討(王鳳彬,2022),從而無法勝任完整的理論過程構建。而結合單個或少量案例,則能夠對扎根理論結果進行深入挖掘,進而揭示一般性演進機理[17]。為此,本文采取扎根理論與案例分析相結合的方法,構建“卡脖子”問題研究框架,如圖1所示。首先,在文檔資料收集階段兼顧實地調研和案頭資料分析,力求數(shù)據(jù)獲取渠道多樣化以及內(nèi)容滿足后續(xù)研究動態(tài)性和時序性要求。其次,運用扎根理論對數(shù)據(jù)進行多級編碼,提煉若干核心概念。同時,為系統(tǒng)揭示核心概念間的關聯(lián)機制,以技術落后方為研究主體,兼顧產(chǎn)業(yè)發(fā)展和企業(yè)創(chuàng)新兩個層面需求,引入戰(zhàn)略管理分析框架,根據(jù)“目標定位—環(huán)境分析—結果評估—策略選擇”設定分析框架,揭示形成機理,進而尋求破解路徑。再次,選取“芯片”產(chǎn)業(yè)“卡脖子”過程進行案例分析。近年來,芯片產(chǎn)業(yè)已成為中美兩國技術競爭的焦點,兩國在政治、經(jīng)濟不同層面持續(xù)博弈,產(chǎn)業(yè)政策不斷調整,已形成比較豐富的資料數(shù)據(jù)和清晰的時間線,適合對“卡脖子”形成過程開展縱向案例研究。為此,在案例分析中引入事件系統(tǒng)理論,對“卡脖子”技術驅動結果進行判斷,通過情境化研究闡釋“卡脖子”技術形成機理。

圖1 “卡脖子”問題形成機理研究框架Fig.1 Framework of the formation mechanism of technology bottlenecks

2 研究設計

2.1 數(shù)據(jù)來源

為避免主觀性對研究結果產(chǎn)生的不良影響,形成能夠相互印證的“三角驗證”,采取多種途徑收集“卡脖子”技術資料:①線下訪談;②新聞媒體采訪數(shù)據(jù);③文獻資料及政府工作報告等文件。其中,一手資料是扎根研究最重要的數(shù)據(jù)資料來源,線下訪談是本研究獲取數(shù)據(jù)的主要方式,該方式能夠深入情境反映與主題相關的內(nèi)容。通過對已經(jīng)公布的30多項“卡脖子”技術所屬行業(yè)進行分析,按照芯片制造、材料等多個“卡脖子”技術相關企業(yè)聯(lián)系技術研發(fā)人員、科研管理人員及企業(yè)負責人。在訪談前通過詢問受訪者所在行業(yè)“卡脖子”技術現(xiàn)狀,確保受訪者對“卡脖子”技術有一定的認知基礎,最終選定20項不同“卡脖子”技術領域的21人作為訪談對象。通過對記錄資料進行整理,獲得訪談文本78 572字、調研過程中的研究筆記約3萬字。除訪談資料外,收集近年來與“卡脖子”技術相關的研究報告,經(jīng)過篩選,共得到5篇研究報告、27篇案例和政策數(shù)據(jù),并對以上文件資料進行篩選,將其作為理論分析與檢驗的原始資料,如表1所示。

表1 數(shù)據(jù)類型與來源Tab.1 Data and their sources

2.2 多級編碼過程

開放式編碼是扎根理論第一階段的工作,該階段的主要工作是對實地訪談、媒體采訪記錄和文獻資料進行逐字、逐句或段落性編碼[18-19]。按照這一過程,本文共獲得開放性編碼1 051個,其中有效編碼542個。從原始資料展開歸納,再從參考點的開放性編碼向概念轉化,由542個有效編碼獲得115個概念,再將概念范疇化,得到包括A1壟斷性、A2國家安全、A49價值鏈高附加值環(huán)節(jié)、A50產(chǎn)業(yè)鏈核心位置等50個范疇。這些范疇性質和提煉維度均通過扎根訪談獲得的資料編碼形成,所代表的中心內(nèi)容均指向研究主題——“卡脖子”技術,所顯示內(nèi)容與研究主題存在一定關系。開放性編碼過程如表2所示。

表2 開放性編碼過程Tab.2 Examples of open coding

在對開放編碼得到的初始概念進行反復思考后,共提煉出50個范疇,提煉出不可替代性、國家安全性、技術基礎條件等15個主范疇,如表3所示。

表3 主軸編碼結果Tab.3 Axial coding results

2.3 核心編碼識別與描述

通過反復比較,確定如下核心范疇:技術特征定位、技術競爭態(tài)勢、技術封鎖壁壘、安全可控程度和技術破解方式,如表4所示。

表4 選擇性編碼結果Tab.4 Selective coding results

(1)技術特征定位?！翱ú弊印奔夹g是影響我國國家安全和經(jīng)濟穩(wěn)定且自主可控性弱的若干關鍵核心技術的總稱。一般來說,該類技術首先需符合不可替代性、難以模仿性、高附加值等關鍵核心技術的市場屬性。其中,不可替代性主要是指該類技術的功能很難通過其它替代技術實現(xiàn);難以模仿性強調該類技術具有持續(xù)動態(tài)創(chuàng)新能力,很難被競爭對手完全模仿和超越;高附加值強調該類技術在產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)中具有支配地位。在滿足上述特征的前提下,如果技術競爭態(tài)勢處于劣勢、受到外界技術封鎖或威脅,并在產(chǎn)業(yè)和國防安全方面產(chǎn)生無法自主可控的威脅,才能進一步轉變?yōu)椤翱ú弊印奔夹g。

(2)技術競爭態(tài)勢。技術競爭態(tài)勢是指我國“卡脖子”技術研發(fā)條件及市場競爭情況,包括技術基礎條件、技術等級水平和技術壟斷程度3個方面。技術基礎條件是指基礎研發(fā)條件和投入情況,研發(fā)投入不足會導致基礎研究水平低下,帶來自主創(chuàng)新能力薄弱、技術短板明顯等一系列問題。技術等級水平反映技術壟斷方與技術落后方的差距,這種差距主要是由于技術壟斷方利用先入為主的良性循環(huán)效應不斷強化自身技術優(yōu)勢地位,將后入者鎖定在惡性循環(huán)的技術路徑中造成的[20]。技術壟斷程度反映技術壟斷方的市場地位和壟斷程度,決定后續(xù)采取何種技術封鎖手段遏制技術落后方發(fā)展,通常壟斷程度越高,技術封鎖手段越全面、遏制程度越高。

(3)技術封鎖壁壘。技術封鎖壁壘是指技術壟斷方為阻止技術落后方追趕而設置的各類障礙及遏制手段,包括技術專利、技術貿(mào)易和限制法規(guī)等技術壁壘。其中,技術專利壁壘是指技術壟斷方通過知識產(chǎn)權保護形成的封鎖壁壘;技術貿(mào)易壁壘是指技術壟斷方通過技術市場交易形成的封鎖壁壘,其遏制效果從個別產(chǎn)品轉向整個行業(yè)。而限制法規(guī)壁壘主要是指技術壟斷方通過出臺相應法律法規(guī)形成的封鎖壁壘,該壁壘往往會在市場交易、人才交流等多個層面形成全方位國家封鎖狀態(tài),是封鎖壁壘最高的一種方式。

(4)安全可控程度。安全可控程度是指技術落后方受到外部技術封鎖的影響,在產(chǎn)業(yè)安全和國防安全兩個方面的自主可控程度。其中,產(chǎn)業(yè)安全涉及價值鏈角色定位和產(chǎn)業(yè)自主發(fā)展能力,而國防安全涉及國家安全和民生穩(wěn)定。自主可控性反映技術落后方對外部封鎖產(chǎn)生安全威脅的自我控制能力,自主可控性弱會擴大技術安全威脅的影響,并提高技術壟斷方的議價能力和壁壘門檻。

(5)技術破解方式。技術破解方式主要包括突破式創(chuàng)新、漸進式創(chuàng)新和市場化交易3種方式。突破式創(chuàng)新是指對處于空白、亟待突破的“卡脖子”技術進行躍遷以滿足創(chuàng)新需求,該類創(chuàng)新能夠打破原有技術性能改進軌道,快速獲取技術競爭領先地位。漸進式創(chuàng)新是指對部分具有一定研發(fā)基礎且精度相對落后的技術進行持續(xù)性改進創(chuàng)新,延續(xù)原有技術性能軌道,持續(xù)提升該類技術核心競爭力。市場化交易是指對一些尚未完全封鎖的技術,通過與合作技術壟斷方開展市場交易獲取,為后續(xù)創(chuàng)新活動的開展提供短期支持。

面對“卡脖子”技術難以突破的現(xiàn)狀,需要系統(tǒng)考慮技術自身定位、環(huán)境要素與“卡脖子”技術之間的相互影響關系。本研究通過反復比較范疇,根據(jù)戰(zhàn)略管理研究框架梳理核心范疇間的內(nèi)在關聯(lián),歸納出“卡脖子”技術形成過程,如圖2所示。其中,技術特征定位反映關鍵核心技術市場屬性,只有具備關鍵核心技術的基本特征,才具備“卡脖子”的可能。技術競爭態(tài)勢和技術封鎖壁壘分別反映問題形成的內(nèi)外因素。由于技術軌道具有累積性和排他性,國外企業(yè)憑借領先的行業(yè)地位和突出的技術優(yōu)勢維持技術壟斷地位,通過市場化途徑將國內(nèi)企業(yè)與國外先進技術之間的差距逐漸拉大。此外,“卡脖子”的顯著特點是技術所在國因政治、“國家利益”等原因,通過事件持續(xù)以非市場化手段對技術落后國進行技術封鎖?！翱ú弊印奔夹g之所以重要,不僅是因為關鍵核心技術的自身特性,還需要考慮技術封鎖對產(chǎn)業(yè)和國家安全的戰(zhàn)略性影響。因此,安全可控程度反映內(nèi)外因素對產(chǎn)業(yè)和國防安全的影響程度,這是識別“卡脖子”技術成立的必要條件。在此基礎上,技術破解方式需要綜合考慮各要素影響程度和路徑差異,進而制定有針對性的策略。

圖2 基于戰(zhàn)略管理框架的“卡脖子”技術形成過程Fig.2 Formation process of technology bottlenecks within the strategic framework

3 案例分析與討論

3.1 芯片產(chǎn)業(yè)概述

芯片作為現(xiàn)代信息技術發(fā)展的核心,伴隨著5G、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、可穿戴設備等新興應用領域的蓬勃發(fā)展,在促進經(jīng)濟發(fā)展、維護國防安全方面發(fā)揮關鍵作用。芯片制造過程涉及多個配套產(chǎn)業(yè)支持,產(chǎn)業(yè)鏈總體包括3個環(huán)節(jié),如圖3所示。其中,上游是設計環(huán)節(jié),中游主要負責IC制造和封測,下游針對不同產(chǎn)品進行多終端應用。在此基礎上,芯片行業(yè)需要EDA、IP技術和各種材料設備支持,并衍生出Fabless、Foundry、IDM和OSAT 4種廠商模式。

圖3 芯片產(chǎn)業(yè)鏈及主要相關產(chǎn)業(yè)Fig.3 Chip industrial chain and major related industries

由于芯片制造過程工藝復雜,精密度要求高,多數(shù)技術都需要經(jīng)過長期積累才能形成較為完整的技術體系[21-22]。目前,我國雖然在芯片制造封測環(huán)節(jié)達到成熟水平,但僅能觸及產(chǎn)業(yè)鏈低端環(huán)節(jié),無法撬動整個產(chǎn)業(yè)鏈布局和發(fā)展。相比而言,我國產(chǎn)業(yè)鏈上游設備、原材料供應以及中游制造環(huán)節(jié)存在許多尚未攻克的關鍵核心技術,如光刻機、光刻膠、EDA水平、硅片、離子注入機、制造工藝等,這些技術直接影響芯片產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)議價水平和資源配置能力,對整個產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展起至關重要的作用,是“卡脖子”技術后續(xù)形成的前提條件。

目前,我國企業(yè)在國際競爭中仍處于弱勢地位,僅有的市場份額也大多處于價值鏈中低端環(huán)節(jié),芯片產(chǎn)業(yè)存在國產(chǎn)化率低、技術差距明顯等問題,這在芯片產(chǎn)業(yè)中上游環(huán)節(jié)尤為明顯。如圖4所示,美國建立的所謂“Chip 4”聯(lián)盟(美、日、韓、中國臺灣)在芯片行業(yè)各環(huán)節(jié)都占有較大比重。

圖4 芯片相關技術競爭態(tài)勢Fig.4 Competitive situation of chip-related technologies注:資料來源:Gartner、SEMI

3.2 “卡脖子”技術影響因素

由于我國芯片產(chǎn)業(yè)技術基礎薄弱、創(chuàng)新能力不足,使得以美國為代表的一些發(fā)達國家謀求通過對芯片領域的技術封鎖,達到遏制我國綜合國力增強的目的。從2017年年底將我國明確定位為競爭者,到2018年對我國科技企業(yè)(中興、華為)進行出口管制限制,再到利用《芯片和科學法案》(2022年)進行全面技術封鎖,我國芯片領域核心技術被“卡脖子”的窘境日趨嚴重。圖5列舉了美國近幾年采取的主要技術封鎖措施。

圖5 美國針對芯片產(chǎn)業(yè)的“卡脖子”過程回顧Fig.5 Process review of the US containment on China′s chip industry

總體來看,美國對我國采取的技術封鎖過程分為4個階段:①貿(mào)易摩擦階段,該階段美國通過增加關稅的方式不斷限制中美兩國間的自由貿(mào)易,阻礙我國企業(yè)產(chǎn)品出口,使得我國企業(yè)難以通過國際市場得到產(chǎn)品信息反饋,從而限制消費環(huán)節(jié)對產(chǎn)品的創(chuàng)新動力;②部分管制階段,以中興事件為代表,美國通過市場管控不斷加大對我國芯片領域的限制,阻礙我國企業(yè)技術引進和技術模仿,破壞現(xiàn)有全球供應鏈和產(chǎn)業(yè)分工;③全面封鎖階段,美國通過出臺《芯片法案》《出口管理條例》等法規(guī),在芯片全球產(chǎn)業(yè)鏈對我國產(chǎn)品、企業(yè)、高校等進行全方位圍堵,使得國內(nèi)先進技術追趕受限[23-24];④重點管制階段,由于部分管制行為限制美國本土行業(yè)發(fā)展,因此其通過修改條例對特定先進計算集成電路及半導體進行精準管制。

根據(jù)事件系統(tǒng)理論,表5從事件時間強度及事件屬性對芯片行業(yè)多項“卡脖子”技術行為進行判斷。其中,“+++”表示指標強度高,“++”表示中等強度,“+”表示強度低。首先,根據(jù)“卡脖子”行為非常規(guī)、非預期程度對新穎性進行判斷;其次,按照對產(chǎn)業(yè)和國家安全影響對顛覆性和關鍵性技術進行判斷,對國家安全造成威脅的事件顛覆性和關鍵性程度較高,而僅影響產(chǎn)業(yè)安全的事件顛覆性和關鍵性程度次之。此外,時間屬性主要判斷“卡脖子”行為持續(xù)的時間跨度,空間屬性主要測度“卡脖子”行為的覆蓋面。

表5 “卡脖子”行為對芯片行業(yè)技術工藝的影響Tab.5 Impact of the US containment on the technology in chip industry

光刻機作為關鍵設備位于產(chǎn)業(yè)鏈上游,隨著時間推移,越來越多的光刻機生產(chǎn)企業(yè)被列入“清單”,對我國光刻機出口的限制也更加嚴格,隨著技術封鎖的持續(xù)強化,所涉空間范圍也更廣。芯片制造位于產(chǎn)業(yè)鏈中游,是產(chǎn)品新老交替的技術保障,因此關鍵性程度較高,隨著“卡脖子”行為的不斷強化,芯片制造受限空間范圍更廣。

3.3 “卡脖子”技術形成過程

面對“卡脖子”問題日益嚴峻的窘境,如何根據(jù)自身條件和外部因素構建理論分析框架,制定行之有效的破解方案和應對策略,不僅是芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要,更是保障國家安全的迫切要求。本文從芯片制造產(chǎn)業(yè)鏈上游和中游環(huán)節(jié)出發(fā),選取時間強度高、空間屬性顯著的“光刻機”和“制造工藝”,圍繞前述提煉的核心概念、測量指標進行證據(jù)歸納和評估,借鑒事件系統(tǒng)理論常用的事件屬性進行表述,如表6所示。

表6 光刻機與制造工藝“卡脖子”形成過程分析Tab.6 Analysis of technology bottleneck formation in lithography machine and manufacturing process

由于技術復雜度高、引進渠道單一,在競爭態(tài)勢差距愈發(fā)明顯的當下難以實現(xiàn)技術替代,導致光刻機安全和自主可控問題愈發(fā)嚴峻。而芯片產(chǎn)能輸出受制造環(huán)節(jié)影響,在產(chǎn)業(yè)鏈中具有“卡口”地位,需經(jīng)歷數(shù)百道工藝循環(huán),制造工藝水平影響芯片制造企業(yè)技術競爭力[25]。因此,制造工藝持續(xù)創(chuàng)新是推進芯片制造進一步發(fā)展的關鍵元素。本研究按照技術特征定位、技術基礎條件等核心概念對光刻機和制造工藝“卡脖子”形成路徑進行分析。相較于制造工藝而言,光刻機技術定位、壟斷程度和封鎖壁壘較高,而技術基礎條件、等級水平和安全可控程度較低,通過核心范疇作用強度分析“卡脖子”路徑差異,形成如圖6所示的兩條不同“卡脖子”路徑。

圖6 光刻機與制造工藝“卡脖子”路徑Fig.6 Path analysis of technology bottlenecks of lithography machine and manufacturing process

以光刻機為代表的“卡脖子”技術一般位于產(chǎn)業(yè)鏈上游,顯著特點是技術基礎薄弱、技術競爭處于劣勢地位、受限嚴重,更易受到“斷供式”技術封鎖。結合當前技術落后方的競爭地位與當下技術難以自主可控的情境,突破式創(chuàng)新可作為一個切入點,通過設立長遠目標與持續(xù)投入進行技術變革。相較于漸進式創(chuàng)新,與外部擁有關鍵資源的組織建立聯(lián)系能為企業(yè)突破式創(chuàng)新提供更多支持。在聯(lián)合封鎖的背景下,與可能具有合作關系的國家開展市場交易,有望提高技術性能,改變產(chǎn)業(yè)競爭格局。

與光刻機相對應的是位于產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)中游的制造部分,相較于產(chǎn)業(yè)鏈上游技術,該類技術已具有一定基礎,更多是受到“打壓式”封鎖,如各種產(chǎn)能限制,結合對上游“斷供式”的控制,讓中游制造難以達到國際領先水平。以制造為主的中游環(huán)節(jié)能夠撬動整個產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展,而制程代表所處行業(yè)先進程度,是創(chuàng)新能力的集中體現(xiàn)。其中,制造工藝持續(xù)創(chuàng)新是一個技術積累過程,漸進式創(chuàng)新更重視現(xiàn)有資源、創(chuàng)新風險小,通過再生產(chǎn)提高技術工藝精度和效率,鞏固制造環(huán)節(jié)市場地位,更有利于企業(yè)長遠發(fā)展。

4 結論與啟示

4.1 研究結論

綜上所述,本文圍繞“卡脖子”技術問題,運用扎根理論對多渠道資料進行編碼歸納,提煉核心概念,參考戰(zhàn)略管理分析框架建立概念間關聯(lián)作用路徑。同時,選取芯片產(chǎn)業(yè)“卡脖子”技術案例進行分析,揭示“卡脖子”形成過程機理,并對“光刻機”和“制造工藝”兩類典型“卡脖子”技術形成過程進行分析,得出以下結論:

(1)“卡脖子”技術形成路徑?！翱ú弊印奔夹g問題與技術特征定位、技術競爭態(tài)勢、技術封鎖壁壘、安全可控程度和技術破解方式5個核心概念密切相關。“卡脖子”問題形成過程為:發(fā)生條件(關鍵核心技術形成)→內(nèi)因(技術競爭驅動)→外因(技術封鎖驅動)→事件影響(安全可控驅動)→結果(“卡脖子”技術形成),即首先應該具備關鍵核心技術特征,并在技術競爭與技術封鎖內(nèi)外雙重因素驅動下,以事件形式對安全可控度產(chǎn)生影響,最終形成“卡脖子”技術。在不同“卡脖子”技術形成階段影響因素和作用程度不同,破解策略需要根據(jù)技術形成路徑進行針對性分析。

(2)“卡脖子”技術破解策略選擇。對于處于產(chǎn)業(yè)鏈上游、技術基礎薄弱、面臨寡頭壟斷市場、競爭對手采取“斷供式”封鎖的“卡脖子”技術,應選取突破性技術創(chuàng)新破解策略。突破式創(chuàng)新需要多方資源支持,涉及的創(chuàng)新主體主要為大型央企、科研院所和高校,創(chuàng)新主體在科學預判技術特征和趨勢的基礎上開展長周期基礎性研發(fā)活動,通過自主創(chuàng)新引領產(chǎn)業(yè)發(fā)展。對于處于產(chǎn)業(yè)鏈中游、具有一定技術基礎、面臨壟斷市場競爭、競爭對手采取“打壓式”封鎖的“卡脖子”技術,應采取漸進式技術創(chuàng)新破解策略,以企業(yè)為創(chuàng)新主體開展短周期技術升級活動,通過提升市場競爭力獲取產(chǎn)業(yè)鏈“話語權”,依靠擴大產(chǎn)能和市場規(guī)模補齊產(chǎn)業(yè)鏈短板,從而形成良性循環(huán)。同時,努力拓展市場空間,積極尋求戰(zhàn)略合作,幫助技術落后方緩解短期“卡脖子”危機。

4.2 對策建議

(1)從發(fā)生條件看,“卡脖子”技術首先需要滿足關鍵核心技術特征,這些技術多位于產(chǎn)業(yè)鏈核心環(huán)節(jié),對產(chǎn)業(yè)發(fā)展起決定性作用。一方面,芯片研發(fā)需要完善頂層設計,加強基礎研究,從源頭解決“卡脖子”問題;另一方面,需要發(fā)揮不同研發(fā)主體的積極性。其中,大型央企要成為產(chǎn)業(yè)鏈鏈長,與科研院所、高校進行全面合作。同時,培養(yǎng)一批專業(yè)化發(fā)展的專精特新企業(yè),尤其是在核心技術和核心產(chǎn)業(yè)層面,鼓勵專精特新企業(yè)深耕細分領域,從互補端為芯片企業(yè)助力。

(2)從內(nèi)因看,技術競爭處于劣勢地位的主要原因是人才匱乏、競爭優(yōu)勢不足;從外因看,國外著眼于技術封鎖,同時通過人才圈定的方式進行“人才封鎖”。人才是知識的載體,習近平總書記多次強調發(fā)揮“戰(zhàn)略科學家”的前瞻性判斷力和跨學科理解能力解決“卡脖子”難題。對于芯片產(chǎn)業(yè)來說,無論是在調試階段還是量產(chǎn)階段,擁有芯片產(chǎn)業(yè)鏈重要知識的人才至關重要,但我國高端芯片人才數(shù)量無法滿足突破“卡脖子”領域的需要。因此,需要從人才引進和人才培養(yǎng)兩個方面著手,一方面,編制緊缺人才清單,加大人才引進力度;另一方面,通過培養(yǎng)專業(yè)人才、組織專門團隊進行“卡脖子”技術攻關。

4.3 不足與展望

由于“卡脖子”問題涉及技術創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)政策等多方面內(nèi)容,現(xiàn)有研究尚處于初期探索階段,采用扎根理論對文獻進行模型建構和理論檢驗很難搜集大量研究資料。面對相同的原始資料,由于研究者個體認知差異,概括和提煉的范疇因人而異,所以未來需要對所建構的理論進行完善。未來應對多個行業(yè)“卡脖子”技術形成路徑進行分析,并通過組態(tài)方法深入研究不同因素間的影響機理,提高理論的適用性和針對性。