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科技城|破解中国芯难题需立足全球半导体产业生态
浏览: 发布日期:2021-09-21

  半导体(又称芯片)简直是人工智能、量子揣度、物联网等新一代前沿本领,以及农业、缔制业、医疗、交通、邦防等一切部分达成数字化转型弗成或缺的“转换器”,对一个邦度正在他日数字化革掷中的逐鹿力和邦度安适具有至闭主要的道理。正因如斯,美邦以出口管制、投资审查、实体清单等种种方法对中邦举行本领封闭,局限中邦得到前辈芯片的时机。其他发财邦度和新兴经济体也接踵出台种种策略,试图正在环球半导体财产分工中追求本邦便宜最大化。中邦半导体财产的发达面对着从底层计划本领到缔制所需的原原料、开发、工艺、人才,再到产物商场的全财产链挑衅。若何达成半导体范畴的自立自强是火急须要答复的政策性题目。

  本文核心从环球半导体财产生态的视角,对中邦半导体财产的逐鹿职位和发达境遇举行认识,为中邦越发科学地激动半导体财产发达供应计划参考。

  半导体是一个血本高度蚁集、本领高度杂乱的行业,至今没有一个邦度具有完备的半导体财产链。凭据埃森哲的磋议叙述,正在环球半导体财产分工体例中,起码有25个邦度的企业直接介入分工,再有23个邦度的企业间接介入分工,正在环球造成了一个极其杂乱的财产生态体例。重要特色如下:

  一是从行业临盆和商场构造来看,环球半导体财产生态具有高度“美邦化”的特色。美邦半导体的缔制才力正在环球平素维系较高秤谌,2020年占环球的比重为43.5%,贴近于新加坡、中邦台湾、日本和欧洲(重要是荷兰、英邦、德邦)等重要半导体产地的临盆才力之和(所占比重46.5%),相当于中邦同期缔制才力的8.1倍(睹图1)。从环球半导体的商场构造来看,“美邦化”的特色就越发明显。美邦公司简直正在环球各大区域商场中都攻克了主导职位,此中正在中邦和欧洲商场所占比重都正在50%驾御,日本商场中的比重最低,也抵达了40%(睹图2)。凭据美邦乔治敦大学新兴本领核心(CSET)对半导体行业73个细分范畴的评估,美邦正在此中50个范畴都具有领先上风。此中:该行业最为中心的范畴——计划自愿化软件范畴(EDA),总部正在美邦的公司所占商场份额高达97%,具有绝对垄断上风;中心本领(coreIP)范畴所占商场份额也抵达了52%,与之比拟,欧洲企业约为43%,中邦仅为2%。美邦企业简直主导着环球半导体财产链。

  图12020年重要邦度和区域半导体临盆才力占寰宇比重材料起源:美邦半导体协会SIA factbook,2021。

  图2 重要邦度和区域半导体商场周围和美邦公司的占比(2020年)材料起源:同图1。

  二是从半导体行业供应链分工来看,“垄断性分工”是环球半导体财产生态尤为特出的特质。

  半导体行业从芯片计划、缔制到包装测试,从缔制原料、工艺到开发,简直供应链各个症结都具有较高的本领门槛。环球半导体财产历程60众年的发达,假使正在最为领先的美邦也未设立筑设起完备的财产链,而是正在环球供应链分工体例中慢慢造成了诸众“垄断”性节点。

  如图3所示,美邦正在芯片计划自愿化软件(EDA)、CPU和GPU等高端芯片的计划,以及芯片缔制所需的超大剂量离子注入机、历程监控开发和软件等范畴,日本正在光刻胶、电子蚀刻和芯片洗刷工艺开发,荷兰正在光刻机等要害范畴所占商场份额都超越了90%,以至抵达100%的完整垄断。其它,还浮现了极少区域性垄断,如:环球10纳米以下逻辑芯片的缔制由美邦的英特尔、中邦台湾的台积电和韩邦的三星等三家企业完整节制,美邦和英邦合伙节制了环球半导体行业中心IP的95%,日本和美邦合伙节制了环球93%的光掩模原料临盆等。中邦正在半导体的包装、拼装等附加值和本领杂乱水平相对较低的症结具有肯定上风,特别是集成拼装,已拥有环球97.6%的商场份额。

  图3环球半导体生态中要害范畴的“垄断”材料起源:作家凭据CSET、VLSI 和BCG闭系磋议叙述清理,括号内数字为环球商场的份额。

  三是“半导体”已成为重要发财经济体策略接济的“政策中心”,地缘政事正在环球半导体财产生态中的影响越发特出。

  近期,由美邦两院提出的《更始与逐鹿法案》中,将“半导体”举动其“必需赢”的前沿本领之一,拟设立500亿美元的半导体基金和20亿美元邦防半导体基金,用于接济他日5年美邦半导体财产的发达,此中390亿美元为预先拨款,20亿美元用于接济邦内古板芯片的临盆,105亿美元用于邦度半导体本领核心的创立、高级包装缔制和其他研发项目。韩邦正在本年5月提出了K-半导体财产带创立的邦度政策,拟正在2030年筑成环球最大周围蕴涵芯片原原料、缔制开发和缔制工场正在内的半导体供应链。欧盟正在本年3月颁发的“数字罗盘建议”中提出,到2030年欧盟的芯片临盆占环球的比主要从目前不到10%普及到20%。中邦台湾正在2020年提出每年加入13亿美元吸引外资公司正在台湾设立筑设半导体研发项目,政府补贴一切研发本钱的50%。日本正在其半导体和数字化政策中提出,将与美邦结盟重塑其正在环球半导体财产中的领先职位。新加坡、以色列等邦度也提出通过土地开采、开发采购、财务补贴等勉励策略,为引进的半导体缔制企业担任大约30%的本钱。

  半导体已成为各邦本领更始的政策中心和政府主导的政策性行业,环球盘绕半导体的逐鹿已超越了经济层面的逐鹿。具有垄断上风的邦度不竭首倡种种外面的商业和本领争端(如中美、日韩之间)。为了安靖自己上风职位,领先邦度和区域还踊跃激动所谓的政策结盟(如美日、美欧、日本与中邦台湾之间),导致环球半导体财产生态中的地缘政事闭联越来越杂乱。

  半导体实践上是兼具古板财产本领和数字本领、平台本领、邦防本领等众重属性的“大本领”行业,其发达不行够摆脱于环球的本领和财产分工体例。因而,须要置身于环球半导体本领和财产发达的生态体例,以越发体例化、政策化的策略思绪来激动中邦半导体财产的发达。完全提倡如下:

  第一,从邦度更悠久的政策安适角度,制订一个引颈半导体本领与财产持久发达的总体政策。中邦为应对美邦等发财邦度半导体行业的本领封闭,接纳了更大举度的接济策略,并提出到2025年达成70%的邦产化方针,但半导体本领更始是一个须要持久大周围血本加入的体例性工程,如美邦,2020年的研发开支高达440亿美元,占其发售收入的比重为18.6%,正在过去20年研发开支占其行业收入的比重都超越10%,年均增进率持久维系正在7.0%驾御。其它,凭据波士顿(BCG)的一项磋议,借使遵从中邦占环球半导体商场需求的24%来测算,达成半导体的“自助”,须要的前期投资周围大约为1750亿―2500亿美元,每年还须要添加100亿―300亿美元的运营本钱,还不商量本领更始历程中地缘政事、本领更新等其他不确定危害峻素,这看待任何一个邦度都是极具难度的挑衅。中邦应充大白白到半导体财产的特别性,着眼于更悠久的邦度安适角度,制订一个持久性、归纳性的半导体发达政策。

  该政策应蕴涵以下三个层面的实质:一是从环球半导体本领体例和财产生态,对中邦半导体本领和财产的发达举行一共深远地评估,特别是要识别出地缘政事闭联对中邦半导体供应链的危害点,以此确定本领攻闭的“必选项”和“优先项”;二是高度侧重半导体正在邦度经济安适和邦防安适中的“政策性情”,将根基磋议、中心要害本领的攻闭和贸易化发达,置于邦度安适的全部框架下举行越发体例性的政策兼顾,清楚差异范畴可赓续发达的血本加入、人才培育和逐鹿调解机制,出力修建一个有利于中邦半导体本领自助更始、可赓续发达的强壮财产生态;三是把半导体的本领更始与邦度他日经济社会发达的数字化转型政策严紧团结,加紧半导体本领更始与邦度强大发达政策之间的协同。

  第二,驾驭环球半导体本领“摩尔周期”邻近极限的政策窗口期,以新型举邦体系加疾中邦正在环球半导体供应链中做出本质性打破。从环球半导体本领先进的趋向来看,28纳米硅芯片的缔制本领是摩尔定律的一个临界,之后本领先进的周期会伸长、本钱会大幅添加。如:高级逻辑芯片从10纳米普及到7纳米,一共研发到缔制的本钱将添加1亿美元,从7纳米到5纳米,本钱将翻一番。因为本钱和本领杂乱度的普及,目下的本领更新仍然到了一个极限。下一代半导体本领的逐鹿核心将转向新的半导体原料(如镓或者氮基原料)和量子揣度等,这些本领的先进更大水平上取决于物理、化学、数学等根基学科范畴的打破,研发周期相对更长,环球半导体本领的先进周期进入减缓阶段。

  这看待中邦本领追逐实践上是一个额外主要的政策窗口期。应填塞总结“两弹一星”、航天等范畴的更始体味,加疾完满新型举邦体系,聚合更大的气力加疾中邦半导体本领正在局限要害范畴实实际质性打破。但须要理性地明白到半导体本领的杂乱性和中邦本领秤谌的实际差异,正在本领追逐的历程中确立分阶段方针,有所弃取,聚焦于一个或某几个本领范畴,慢慢正在环球半导体供应链造成领先上风。另一方面,“举邦”新机制的中心道理正在于策略资源的整合和周围效应。正在完全施行历程中,要避免以此为由过众组筑新的研发机构或更始平台。可模仿发财邦度的体味,以更始合伙体或本领集群的形式对涣散的存量更始资源从头整合优化,出力激动具有清楚本领导向和攻闭义务导向的集群式更始。

  第三,接纳众种设施加疾激动中邦半导体供应链“众元化”重构,为中邦半导体财产营制一个强壮可赓续的发达生态。从环球数字化转型加疾、半导体正在邦度安适中的政策性不竭晋升等持久趋向来看,美邦对中邦的本领封闭很难浮现基础变换。因而,中邦半导体财产的发达除了要努力激动中心本领范畴的自立自强,还须要对差异本领体例举行政策性平均,消浸地缘政事要素对中邦半导体供应链影响的危害。

  开始,以目下韩邦、中邦台湾、日本、欧盟等邦度和区域都正在半导体缔制范畴加大投资周围,环球产能加快扩张为契机,填塞外现中邦超大周围的商场上风和血本上风,通过双边或众边政策投资互助,与更众邦度和区域设立筑设供应链政策互助伙伴闭联,加疾中邦供应链正在环球构造的众元化;其次,鉴于“半导体”的政策性,欧盟、日本、韩邦、英邦、中邦台湾等重要邦度和区域都正在加快供应链的众元化重构。这看待中邦进一步优化供应链构造是一个主要机会,可运用中邦理工科人才的周围上风和电子财产的集群上风,以半导体原料、缔制开发和运用型芯片的开采为主体,主动正在环球构造本领更始汇集,从本领源流革新中邦半导体供应链的韧性。

  第四,加紧邦内半导体财产构造的顶层筹备,收拾好芯片欠缺的短期应对和培植持久逐鹿上风之间的政策闭联。应对美邦本领封闭,达成半导体中心本领的打破,实践上是一个持久发达的题目,并非依托短期临盆才力的简略扩张就能够处理。凭据天眼查的数据,中邦目前大约有28.2万家企业名称或筹办限制中含有“集成电途或芯片”,仅2020年注册的企业就超越7万家,而注册血本正在万万以上的企业比重只占22%。这种发达形式并分歧适半导体行业的本领性情,也不消释企业和地方存正在短期策略“套利”的举动。跟着发财邦度前辈芯片临盆才力的扩张,以及人工智能、自愿化、电子等本领先进鼓动的芯片需求升级,极有能够酿成中邦正在中低端芯片范畴陷入大周围产能过剩的被动场面,需尽疾接纳设施加以调剂,正在守卫企业投资亲热的条件下,要尽能够避免大方投资无序涌入中低端芯片的缔制范畴。核心蕴涵:

  一是半导体举动邦度政策性财产,需根据行业本领更始和环球半导体行业逐鹿的根基秩序,正在邦度层面举行临盆力构造的顶层计划和持久的政策筹备。行业构造要归纳考量本领更始和贸易化的本钱,以及行业对能源、环保等方面的诉求,团结邦度区域发达总体政策举行世界兼顾。

  二是策略层面要厉苛区别芯片企业的主体营业类型,如芯片研发、芯片缔制、芯片开发缔制或芯片原料临盆等差异类型,设立筑设分类囚禁体例,加紧行业临盆力构造的成效性分工。

  三是要加疾中邦正在人工智能、5G、自愿驾驶、物联网、伶俐都邑、伶俐医疗等范畴的发达,为邦内古板运用型芯片的本领开采和贸易化发达创造更大的商场需求空间,加疾中邦正在半导体行业血本、根基本领和人才的积聚,为进入更前沿的本领范畴、培植持久逐鹿上风做好政策计划。

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