英國首個(gè)國家半導(dǎo)體戰(zhàn)略解析

■文/姜桂興 胡志宇（中國科學(xué)技術(shù)信息研究所）

2023年5月，英國政府發(fā)布了《國家半導(dǎo)體戰(zhàn)略》。該戰(zhàn)略聚焦英國半導(dǎo)體的研發(fā)、設(shè)計(jì)和知識(shí)產(chǎn)權(quán)以及化合物半導(dǎo)體這三個(gè)優(yōu)勢領(lǐng)域，通過強(qiáng)化科技支撐，突破研發(fā)體系、基礎(chǔ)設(shè)施、人才與技能三方面的產(chǎn)業(yè)發(fā)展障礙，并依托科技實(shí)力在全球產(chǎn)業(yè)治理中積極發(fā)揮影響力，確保未來20年英國在半導(dǎo)體技術(shù)上的世界領(lǐng)先地位。

一、基本情況

《國家半導(dǎo)體戰(zhàn)略》由英國科學(xué)、創(chuàng)新和技術(shù)部5月23日發(fā)布，科學(xué)、創(chuàng)新和技術(shù)大臣克洛伊·史密斯作序。戰(zhàn)略報(bào)告主要分為當(dāng)前形勢、實(shí)現(xiàn)英國的目標(biāo)和下一步行動(dòng)三大部分。報(bào)告提出的戰(zhàn)略總目標(biāo)是，充分發(fā)揮并加強(qiáng)英國在研發(fā)、設(shè)計(jì)和知識(shí)產(chǎn)權(quán)及化合物半導(dǎo)體方面的優(yōu)勢，確保未來20年英國在未來半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先地位，從而促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新、推動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長、創(chuàng)造就業(yè)并確保國家安全。為此，英國政府將于2023—2025年投入專項(xiàng)資金2億英鎊落實(shí)本戰(zhàn)略，并承諾十年內(nèi)達(dá)到10億英鎊，針對(duì)發(fā)展國內(nèi)產(chǎn)業(yè)、降低供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)和保障國家安全三個(gè)方面部署了38項(xiàng)具體工作。

英國政府希望通過半導(dǎo)體行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)與發(fā)展和安全相關(guān)的一系列重要戰(zhàn)略目標(biāo)：保障英國科技超級(jí)大國地位；到2050年實(shí)現(xiàn)凈零排放；在量子計(jì)算方面取得突破，實(shí)現(xiàn)英國《國家量子戰(zhàn)略》和《國家太空戰(zhàn)略》提出的目標(biāo)；根據(jù)《國家網(wǎng)絡(luò)安全戰(zhàn)略》的要求，助力英國實(shí)現(xiàn)高水平的網(wǎng)絡(luò)安全；根據(jù)《國家人工智能戰(zhàn)略》，確保英國在人工智能領(lǐng)域的領(lǐng)先優(yōu)勢得到進(jìn)一步提升。

二、英國半導(dǎo)體領(lǐng)域的三大比較優(yōu)勢

優(yōu)勢一：設(shè)計(jì)和知識(shí)產(chǎn)權(quán)

英國認(rèn)為本國在半導(dǎo)體設(shè)計(jì)和知識(shí)產(chǎn)權(quán)方面實(shí)力強(qiáng)大。英國擁有超過110家專門的設(shè)計(jì)公司，相關(guān)公司作為知識(shí)產(chǎn)權(quán)提供商在全球擁有戰(zhàn)略性地位。位于劍橋的Arm公司設(shè)計(jì)了推動(dòng)智能手機(jī)革命的指令集架構(gòu)和中央處理單元。Arm技術(shù)幾乎無處不在，僅在2021年就有292億個(gè)基于Arm知識(shí)產(chǎn)權(quán)的芯片出貨。英國微芯片企業(yè)Pragmatic生產(chǎn)的薄膜柔性集成電路比傳統(tǒng)的硅芯片更快更便宜。柔性芯片比頭發(fā)還細(xì)，可以隱蔽嵌入各種終端，為包括醫(yī)療保健、消費(fèi)品、零售和安全等應(yīng)用領(lǐng)域提供創(chuàng)新解決方案。據(jù)估算，在半導(dǎo)體價(jià)值鏈中，設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)占總附加值的29.8%，僅次于制造環(huán)節(jié)的38.4%。英國在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)擁有世界一流的企業(yè)，這些企業(yè)是其未來經(jīng)濟(jì)增長的真正機(jī)遇所在。

優(yōu)勢二：化合物半導(dǎo)體等新一代技術(shù)研發(fā)

下一代半導(dǎo)體將依靠新的材料和工藝，引發(fā)新一輪全球競爭。在新材料方面，化合物半導(dǎo)體等技術(shù)有望取得突破，將支持5G/6G、零排放和量子技術(shù)等衍生技術(shù)的發(fā)展。磷化銦、硅鍺、氮化鎵和砷化鎵可用于制造傳輸和檢測光或其他無線電頻率的組件，在激光雷達(dá)、傳感器、衛(wèi)星、高速光通信等場景中使用。碳化硅則在電力電子應(yīng)用中表現(xiàn)出色。依托政產(chǎn)學(xué)合作的“化合物半導(dǎo)體應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新中心”等研發(fā)機(jī)構(gòu)，英國創(chuàng)設(shè)了化合物半導(dǎo)體技術(shù)“開放代工”生態(tài)系統(tǒng)，在研究、開發(fā)、創(chuàng)新和商業(yè)化方面均取得世界領(lǐng)先地位。英國擁有Sivers、ClasSiC、Lumentum等多家國際一流的化合物半導(dǎo)體制造企業(yè)，IQE等公司向全球供應(yīng)化合物晶圓產(chǎn)品和先進(jìn)材料解決方案。

在新工藝方面，先進(jìn)封裝技術(shù)（2.5D、3D）可以通過減少芯片的表面積助力產(chǎn)品變得更小。先進(jìn)封裝可提升運(yùn)算速度，有助于提高針對(duì)游戲應(yīng)用的消費(fèi)類處理器的性能，而用于高溫工業(yè)環(huán)境的芯片也可通過相關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)巧妙的散熱方案。異構(gòu)集成則把單獨(dú)制造的不同組件集成到單個(gè)芯片或組件中，增加功能、增強(qiáng)性能，被稱為“超越摩爾定律”的方法。

優(yōu)勢三：國際影響力

英國擁有很多“一招鮮”的硬科技，科技實(shí)力助力其在國際產(chǎn)業(yè)鏈分工中卡住設(shè)計(jì)和未來技術(shù)研發(fā)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)高價(jià)值的國際分工合作。英國將對(duì)半導(dǎo)體領(lǐng)域?qū)嵤﹪?yán)格的投資審查和出口管制政策，通過加強(qiáng)對(duì)英國最敏感的半導(dǎo)體資產(chǎn)的保護(hù)來降低安全風(fēng)險(xiǎn)。憑借世界一流的創(chuàng)新機(jī)構(gòu)，英國在重點(diǎn)地區(qū)同重點(diǎn)伙伴建立密切的合作關(guān)系，爭取全球供應(yīng)鏈上的影響力和優(yōu)先待遇，在對(duì)外推廣硬件行業(yè)英式安全標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)的同時(shí)，也助力國內(nèi)相關(guān)機(jī)構(gòu)和企業(yè)擴(kuò)大市場和利潤。

三、用科技創(chuàng)新政策破解國內(nèi)產(chǎn)業(yè)發(fā)展障礙

通過行業(yè)調(diào)研，英國政府發(fā)現(xiàn)本國半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展存在三大障礙因素，并提出了破解這些障礙的政策。

破解障礙一：研發(fā)

問題：過去十年，英國政府對(duì)學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界在研發(fā)上投入了大量資金，確保了英國在半導(dǎo)體領(lǐng)域的全球領(lǐng)先地位。但這些項(xiàng)目大多是公開招標(biāo)的競爭性項(xiàng)目，或者面向特定應(yīng)用領(lǐng)域的項(xiàng)目。未來需要加強(qiáng)對(duì)關(guān)鍵橫向領(lǐng)域的研究和創(chuàng)新資助，推動(dòng)芯片設(shè)計(jì)、化合物半導(dǎo)體和先進(jìn)封裝等下一代技術(shù)的研發(fā)。

政策方案：一是通過政府機(jī)構(gòu)改革，由科學(xué)、創(chuàng)新和技術(shù)部整合分散在各部委的、與英國的科技超級(jí)大國戰(zhàn)略相關(guān)的工作職能。在世界一流研究的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)上，有效優(yōu)化研發(fā)體系和投資體系，支持包括半導(dǎo)體在內(nèi)的整個(gè)技術(shù)生態(tài)系統(tǒng)，滿足包括半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在內(nèi)的五大未來技術(shù)產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略需求。二是加強(qiáng)對(duì)研究和創(chuàng)新的支持，提升研究成果商業(yè)化對(duì)投資者的吸引力。重點(diǎn)支持的技術(shù)領(lǐng)域包括混合和異構(gòu)集成、集成電路設(shè)計(jì)、光子集成電路、用于人工智能的神經(jīng)形態(tài)硬件/半導(dǎo)體、新材料和制造技術(shù)。三是為研發(fā)密集型中小企業(yè)（研發(fā)支出占其總支出40%以上的企業(yè)）提供額外的稅收減免；支持半導(dǎo)體制造和供應(yīng)鏈中的勞動(dòng)力技能培訓(xùn)和人才供給；加強(qiáng)對(duì)半導(dǎo)體相關(guān)領(lǐng)域博士培訓(xùn)中心的支持。

破解障礙二：基礎(chǔ)設(shè)施

問題：半導(dǎo)體技術(shù)開發(fā)是資本高度密集型行業(yè)。企業(yè)（尤其是初創(chuàng)企業(yè)和中小企業(yè)）的具體障礙集中表現(xiàn)為難以獲得軟件工具和制造設(shè)備來設(shè)計(jì)、制作原型、試驗(yàn)和生產(chǎn)創(chuàng)新產(chǎn)品。創(chuàng)新型企業(yè)很難在不放棄大量股權(quán)的情況下獲得相關(guān)資源使產(chǎn)品通過原型階段，更不用說進(jìn)行商業(yè)化了。高額的前期費(fèi)用和漫長的談判過程導(dǎo)致半導(dǎo)體初創(chuàng)公司難以啟動(dòng)和成長。此外，由于英國制造能力有限且門類不全，初創(chuàng)企業(yè)不得不去國外開展原型設(shè)計(jì)，費(fèi)用昂貴且耗時(shí)，合作機(jī)會(huì)也有限。在封裝環(huán)節(jié)也存在類似的問題。

政策方案：一是英國科學(xué)、創(chuàng)新和技術(shù)部牽頭發(fā)起“英國半導(dǎo)體基礎(chǔ)設(shè)施計(jì)劃”，使用2023—2025年2億英鎊（以及未來十年10億英鎊）投資的一部分，建設(shè)和加強(qiáng)面向英國初創(chuàng)企業(yè)和中小企業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)施，包括擴(kuò)增英國的化合物半導(dǎo)體“開放代工”生態(tài)系統(tǒng)，提升芯片設(shè)計(jì)工具和硅原型設(shè)計(jì)設(shè)施的開放使用水平。二是加強(qiáng)融資支持：啟動(dòng)新的“英國孵化器計(jì)劃”，聚焦種子前/種子資金階段，降低半導(dǎo)體行業(yè)初創(chuàng)企業(yè)的發(fā)展壁壘，幫助其獲得設(shè)計(jì)工具、原型設(shè)計(jì)能力、業(yè)務(wù)輔導(dǎo)的機(jī)會(huì)；投入2.5億英鎊用于“長期技術(shù)與科學(xué)投資計(jì)劃”，配套支持養(yǎng)老金對(duì)包括半導(dǎo)體在內(nèi)的尖端領(lǐng)域的投資項(xiàng)目，改善科技型企業(yè)融資環(huán)境；向知識(shí)密集型企業(yè)提供單筆上限2000萬英鎊的企業(yè)投資計(jì)劃和風(fēng)險(xiǎn)投資信托計(jì)劃。三是將在2023年秋季宣布加強(qiáng)半導(dǎo)體制造業(yè)競爭力的計(jì)劃。

破解障礙三：技能與人才

問題：半導(dǎo)體行業(yè)根本性的挑戰(zhàn)是缺乏足夠的擁有技術(shù)技能和資格的人才。一是學(xué)習(xí)與半導(dǎo)體開發(fā)相關(guān)的STEM（科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)）學(xué)科的人員不足，缺乏下一代人才儲(chǔ)備。二是理論教學(xué)和實(shí)踐技能之間存在差距，畢業(yè)生常需要花費(fèi)至少兩年以上的時(shí)間才能夠獨(dú)立工作；很多工程師出身的企業(yè)骨干缺乏商業(yè)技能，難以適應(yīng)復(fù)雜的法律、許可和投資環(huán)境。三是目前比較依賴外國人才引進(jìn)，未來全球市場競爭加劇的情況下人才引進(jìn)難度可能加大。

政策方案：一是投資于學(xué)校和教師以及職業(yè)發(fā)展項(xiàng)目，激發(fā)下一代年輕人的興趣。為在職業(yè)生涯前五年內(nèi)選擇在弱勢學(xué)校任教的數(shù)學(xué)和物理等學(xué)科教師提供“促進(jìn)平衡發(fā)展津貼”；在全國推廣“工程師教授物理學(xué)”等項(xiàng)目，支持物理學(xué)、工程學(xué)、電子學(xué)和數(shù)學(xué)領(lǐng)域的教師獲得相關(guān)培訓(xùn)和資源；支持面向大眾的工程技術(shù)類學(xué)習(xí)成就的獎(jiǎng)勵(lì)；改善與工作崗位和技能相關(guān)的數(shù)據(jù)質(zhì)量，支撐政府決策。在未來三個(gè)財(cái)年額外提供7.5億英鎊資金，支持工程學(xué)、物理學(xué)和電子學(xué)等學(xué)科的高等教育教學(xué)工作和設(shè)施配置。二是支持行業(yè)主導(dǎo)的學(xué)習(xí)?？茖W(xué)、創(chuàng)新和技術(shù)部協(xié)同教育部確保職業(yè)教育符合半導(dǎo)體行業(yè)雇主的要求。3億英鎊支持“技術(shù)學(xué)院計(jì)劃”，聯(lián)合繼續(xù)教育機(jī)構(gòu)、大學(xué)和雇主，供給高水平的職業(yè)技能，使其成為年輕人進(jìn)入高技術(shù)職業(yè)發(fā)展生涯的便利途徑。三是吸引國際人才?！皟?yōu)秀人才計(jì)劃”為高技能國際人才在英國從事科技工作提供資源；通過簽證政策支持從世界各地招聘優(yōu)秀的工程師；與日本等國際盟友合作，促進(jìn)人才交流和流動(dòng)，鼓勵(lì)來自海外的技術(shù)人才體驗(yàn)英國產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的獨(dú)特優(yōu)勢。

四、科技創(chuàng)新力與國際影響力相互促進(jìn)

半導(dǎo)體行業(yè)的創(chuàng)新鏈和供應(yīng)鏈較長、多樣化且缺乏可預(yù)測性；跨國收購敏感技術(shù)和實(shí)體，或存在硬件漏洞，都會(huì)對(duì)國家安全構(gòu)成挑戰(zhàn)。因此，英國希望更好地利用國際資源，發(fā)揮其國際影響力優(yōu)勢，積極影響當(dāng)前和未來全球相關(guān)產(chǎn)業(yè)格局，反哺本國高技術(shù)行業(yè)發(fā)展，并確保國家安全。下一步工作重點(diǎn)：

技術(shù)進(jìn)出口方面：一是吸收《國家安全與投資法》執(zhí)行一年的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，審查“計(jì)算硬件”和“先進(jìn)材料”的定義范圍，重點(diǎn)關(guān)注未來應(yīng)用技術(shù)、化合物半導(dǎo)體及與英國國防相關(guān)的半導(dǎo)體資產(chǎn)。二是政府將與企業(yè)合作評(píng)估出口管制制度，并將其擴(kuò)大到包括半導(dǎo)體在內(nèi)的敏感新興技術(shù)領(lǐng)域。三是繼續(xù)支持研究合作咨詢小組，為從事半導(dǎo)體研究的英國學(xué)者提供國家安全建議。

利用英國在硬件安全方面的世界領(lǐng)先地位，影響全球技術(shù)生態(tài)系統(tǒng)：一是擴(kuò)大“數(shù)字安全設(shè)計(jì)計(jì)劃”的國際影響力，促進(jìn)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)在芯片中的廣泛采用，向各國政府和跨國企業(yè)提供嵌入數(shù)字安全產(chǎn)品的半導(dǎo)體芯片。二是支持英國在RISC-V（開放標(biāo)準(zhǔn)的指令集體系結(jié)構(gòu)）方面的領(lǐng)先優(yōu)勢，確保該技術(shù)發(fā)展的安全，支持產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界構(gòu)建利益共同體。

加強(qiáng)國際合作，提升英國芯片供應(yīng)安全水平：一是專設(shè)資金支持未來十年的半導(dǎo)體國際合作項(xiàng)目，發(fā)揮英國科技優(yōu)勢，鞏固全球地位。二是尋求多邊合作，在“志同道合”國家之間制定和實(shí)施協(xié)調(diào)一致的供應(yīng)鏈彈性增強(qiáng)機(jī)制，相關(guān)議題將作為英國在互利貿(mào)易、共同安全和價(jià)值觀相關(guān)問題上的核心關(guān)切。三是關(guān)注重點(diǎn)國家和地區(qū)，將英國的亞太數(shù)字貿(mào)易網(wǎng)絡(luò)重點(diǎn)放在中國臺(tái)灣；落實(shí)英美技術(shù)伙伴關(guān)系、英韓供應(yīng)鏈彈性協(xié)議和英日數(shù)字伙伴關(guān)系等雙邊技術(shù)與產(chǎn)業(yè)協(xié)定。

五、結(jié)論與啟示

透過英國《國家半導(dǎo)體戰(zhàn)略》擬定的38項(xiàng)具體工作，可以發(fā)現(xiàn)英國戰(zhàn)略尤為強(qiáng)調(diào)在科技實(shí)力支撐和驅(qū)動(dòng)下，集中精力鞏固和提升本國領(lǐng)先全球的三方面能力：設(shè)計(jì)和知識(shí)產(chǎn)權(quán)等高附加值環(huán)節(jié)，化合物半導(dǎo)體等新一代技術(shù)研發(fā)，以及標(biāo)準(zhǔn)和新技術(shù)的國際推廣。

我國與英國的國際環(huán)境不同，半導(dǎo)體相關(guān)優(yōu)勢領(lǐng)域也有很大差異，各國都需要根據(jù)自身?xiàng)l件找到適合自己的發(fā)展道路。對(duì)于芯片這類關(guān)系國計(jì)民生的核心產(chǎn)業(yè)，需要科技發(fā)揮更大的作用，以支撐高質(zhì)量發(fā)展和國家安全，在這方面英國的方案可以提供一些參考。一是充分發(fā)揮科技支撐發(fā)展和安全的能力。由中央科技委員會(huì)牽頭，在充分調(diào)研產(chǎn)業(yè)需求和困難的基礎(chǔ)上，有針對(duì)性地細(xì)化支持措施，通過為創(chuàng)新型初創(chuàng)企業(yè)、科研人員技術(shù)轉(zhuǎn)化的衍生企業(yè)、中小創(chuàng)新型企業(yè)加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施、融資、人才等方面的綜合服務(wù)，在解決芯片產(chǎn)業(yè)“卡脖子”問題的同時(shí)形成核心競爭力。二是面向未來積極布局下一代半導(dǎo)體技術(shù)。由科技部牽頭，做好化合物半導(dǎo)體、先進(jìn)封裝技術(shù)和異構(gòu)集成等新技術(shù)，以及更先進(jìn)的“無人區(qū)技術(shù)”的開發(fā)和應(yīng)用落地工作，在國家科技資助和共性基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等方面給予傾斜。提升相關(guān)成果的技術(shù)成熟度，吸引社會(huì)投資形成合力，支撐未來高質(zhì)量發(fā)展。三是在全球產(chǎn)業(yè)治理上發(fā)揮我國的優(yōu)勢和影響力，采取積極靈活的策略，為國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)幦「嗟臅r(shí)間。