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新形勢下中國集成電路產(chǎn)業(yè)鏈韌性與安全:演進態(tài)勢、主
要風險與對策建議

發(fā)布時間:2024-8-27     來源:社科院工業(yè)經(jīng)濟研究所    編輯:衡盛楠    審核:張經(jīng)緯 王靜

一、引言

作為數(shù)字經(jīng)濟的根基,集成電路的產(chǎn)業(yè)鏈韌性和安全對于經(jīng)濟安全和國家安全至關重要。在智能技術革命和數(shù)字產(chǎn)業(yè)變革加速的現(xiàn)實背景下,各國競相強化自身對集成電路產(chǎn)業(yè)鏈的控制力,全球集成電路產(chǎn)業(yè)競爭持續(xù)加劇并引發(fā)新的風險。

為此,關注新形勢下全球集成電路產(chǎn)業(yè)鏈韌性和安全的新態(tài)勢,分析影響我國集成電路產(chǎn)業(yè)鏈安全的主要風險和因素,并提出有針對性的建議,以為進一步提升中國集成電路產(chǎn)業(yè)鏈韌性和安全提供參照。

二、全球集成電路產(chǎn)業(yè)鏈韌性與安全的新態(tài)勢

延續(xù)近年來對華的打壓政策,近期美國進一步強化對華集成電路產(chǎn)業(yè)的打擊,尤其是強化盟友合作機制形成對中國集成電路的全面圍剿,各國也強化了對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的國家干預,產(chǎn)業(yè)的國際分割更為突出。

ChatGPT、Sora為代表的人工智能應用場景涌現(xiàn)和商業(yè)化加速,引發(fā)了對智能芯片需求的爆發(fā)式增長,進一步加劇了產(chǎn)業(yè)的全球競爭。

然而,由于集成電路產(chǎn)業(yè)的周期性特征,行業(yè)的超周期投資和庫存抬升強化了行業(yè)競爭,也導致集成電路產(chǎn)業(yè)在近期面臨較為嚴峻的過剩壓力,產(chǎn)業(yè)的韌性和安全在犧牲全球分工效率的前提下得以提升。

其中,美歐日強化其本土制造能力企圖構建本土完善的產(chǎn)業(yè)鏈體系,韓國強化其產(chǎn)業(yè)鏈的前端配套能力提升其國內產(chǎn)業(yè)鏈安全,中國在被動壓力下不斷推動產(chǎn)業(yè)卡脖子問題的有效突破。

(一)逆全球化加速,美聯(lián)合盟友去中國化加速全球產(chǎn)業(yè)鏈異化

20世紀50年代末集成電路被發(fā)明以來,全球化大分工推動了集成電路的產(chǎn)業(yè)效率提升和技術進步,也逐步形成了當前美國、日本、歐洲、韓國、中國等分居價值鏈不同位勢的全球分工和合作的格局。然而,進入數(shù)字經(jīng)濟時代以來,美國為保持和強化其領先優(yōu)勢,在保證其對集成電路產(chǎn)業(yè)關鍵領域、環(huán)節(jié)和技術控制力的同時,企圖將后發(fā)進入者排除在集成電路全球大分工體系之外,尤其是強化對中國的全面遏制,形成美國主導下聯(lián)合其盟友的逆全球化新浪潮。

2018年制裁中興和2019年打壓華為以來,美國不斷強化對中國集成電路產(chǎn)業(yè)的全面打擊,目前基本完成對中國集成電路產(chǎn)業(yè)的全方位圍堵。美國的具體做法主要有如下幾方面:

一是著眼于未來的現(xiàn)時打擊,尤其是對先進制程、大算力芯片(含人工智能芯片、超算芯片、服務器芯片等)、前沿知識的排華戰(zhàn)略,實現(xiàn)對中國集成電路產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的全面扼殺。從限制先進制程設備,到高端圖形處理器(GPU)禁止出口,再到新修訂的《出口管制條例》等,完成了對美國產(chǎn)品、美國技術和美國人與華交流和合作的限制,美正全力阻斷集成電路領域對華合作的技術、產(chǎn)品、信息和人才流動,也間接地導致中國人工智能、量子計算、大數(shù)據(jù)、超算、智能駕駛等領域發(fā)展受限。

二是立足于全場域的精準打擊,形成對中國集成電路產(chǎn)業(yè)鏈的多處卡脖子。從對中興、華為的精準打擊開始,到實施實體清單,再到出臺《芯片與競爭法案》和修改《出口管理條例》,以及實施各類實體清單,美國已經(jīng)形成對中國集成電路產(chǎn)業(yè)從設計、制造、封測到設備、軟件形成全場域的精準打擊,并已聯(lián)合日本對高端設備和材料出口實施管控,并要求阿斯麥等高端設備制造企業(yè)進一步收縮對華出口,甚至要求終止已銷售設備的后續(xù)運維服務。這些措施是完全違背集成電路產(chǎn)業(yè)半個多世紀以來全球大分工的技術經(jīng)濟規(guī)律,不僅極大程度上了限制了中國集成電路及相關產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,也損害了全球大分工對產(chǎn)業(yè)帶來的效率提升和技術進步。

在美國逆全球化系列政策下,全球集成電路產(chǎn)業(yè)自2022年下半年以來顯著萎縮。根據(jù)世界半導體貿易統(tǒng)計組織(WSTS202311月的預測,2023年全球半導體市場萎縮9.4%,預計市場規(guī)模降至5201.26億美元,盡管在2024年出現(xiàn)強勁增長13.1%5883.64億美元,但也僅僅略高于20225740.84億美元的水平(圖1)。

另據(jù)Gartner202312月的預測,由于GPU等人工智能芯片的強勁需求,全球半導體收入預計在2023年下降10.9%;2024年增長17%,總額達到6240億美元,其中內存芯片收入將增長66.3%。由于美國推動的去中國化以及美國企業(yè)在人工智能領域的技術優(yōu)勢,集成電路產(chǎn)業(yè)的結構性問題更加突出,集成電路產(chǎn)業(yè)鏈的整體韌性并未得到顯著改善。


11987—2023年全球半導體產(chǎn)業(yè)銷售額 

資料來源:世界半導體貿易統(tǒng)計組織(WSTS

(二)各國發(fā)揮自身優(yōu)勢強化國家干預,產(chǎn)業(yè)鏈割裂更為突出

在美國強化對集成電路產(chǎn)業(yè)國家干預、破壞全球大分工的割裂政策影響下,各國為爭奪在數(shù)字時代的技術主導權,都出臺政策強化對集成電路產(chǎn)業(yè)的有效控制,主要通過打壓中國、加速產(chǎn)業(yè)鏈本地化和友岸化等方式,并通過政府直接補貼方式強化對產(chǎn)業(yè)的直接支持。

具體來看,美國通過出臺《2022年美國競爭法案》吸引臺積電、三星、英特爾等在美增設先進制造基地,要求盟友合作以強化對中國的極限打壓,近期美國商務部長吉娜·雷蒙多更是提出要推出芯片法案2.0”以強化對美國芯片企業(yè)的補貼。歐洲同樣出臺《歐洲芯片法案》,并利用其在汽車芯片領域的領先優(yōu)勢強化本國芯片供應。

日本也出臺相關刺激措施,吸引臺積電等晶圓廠到日本投資強化其制造領域優(yōu)勢。202111月臺積電與索尼半導體解決方案公司宣布在熊本縣合資設立日本先進半導體制造公司(JASM),并于20242月開業(yè),提供6納米和7納米等先進制程芯片制造,其中日本政府已為熊本工廠建設提供多達4760億日元(約227.57億元)的補貼。

韓國在首爾地區(qū)建立“K半導體帶,通過稅收激勵、基礎設施支持和對研發(fā)的投資等多種措施,并憑借其在存儲半導體領域的優(yōu)勢擴展到系統(tǒng)半導體,寄希望于打造最為領先的集成電路制造基地。

2023年以來,美國進一步強化對中國集成電路產(chǎn)業(yè)的制造,尤其是進一步以多種莫須有緣由強化對中國企業(yè)的精準打擊,并通過強化其與亞太盟友之間對中國的合謀打擊

202333日、328日和612日,美國商務部產(chǎn)業(yè)安全局分別將28家、5家和31家中國實體企業(yè)列入實體清單;2023610日,美國國土安全部(DHS)增加了對華2個實體和其8個分支機構的實體清單。

2023426日,美韓簽署包括《關于建立韓美下一代核心新興技術對話的聯(lián)合聲明》在內的6份文件,韓國成為美國打擊中國集成電路產(chǎn)業(yè)的新力量,且韓國通過部署“K產(chǎn)業(yè)帶集群加速其全產(chǎn)業(yè)鏈的國產(chǎn)化。

2023523日,日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省發(fā)布《外匯法法令修正案》,將先進芯片制造設備等23個品類納入出口管制。此外,在美國去中國化推動下,大量集成電路產(chǎn)業(yè)向東南亞和南亞轉移。

2023622日,美印達成一系列半導體合作協(xié)議,以利用印度的補貼將先進技術制造引入印度,目前美光、泛林、應用材料均表示將在印度加大半導體領域的相關投資。

美光、博世、西部數(shù)據(jù)、泛林集團等在馬來西亞檳城加大投資,例如,博世宣布投資6500萬歐元在檳城建設測試中心,英飛凌宣布在原來20億歐元的基礎上再投資50億歐元在居林建造迄今為止最大的8英寸碳化硅功率半導體工廠,英特爾正在馬來西亞檳城建設其最大的先進3D芯片封裝基地。

根據(jù)國際半導體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(SEMI)的數(shù)據(jù)顯示,越南2022—2027年半導體產(chǎn)業(yè)復合年增長率為6.12%,尤其是在封測領域表現(xiàn)亮眼。三星已于2023年中在越南量產(chǎn)芯片,英特爾正在擴大其組裝、測試和包裝(ATP)工廠,安靠投資16億美元在河內建設封測廠,新思科技正在將電子設計自動化軟件(EDA)設計活動從中國轉移到越南。

新加坡更是利用其資本和技術優(yōu)勢,強化其從設計到制造、封裝的全產(chǎn)業(yè)鏈,美光、臺積電、美滿科技、環(huán)球晶圓、聯(lián)華電子、世創(chuàng)電子等主要芯片跨國公司都在新加坡有所布局,應用材料公司已在新加坡投資6億新元(4.5億美元)新建工廠,環(huán)球晶圓投資40億美元擴建新加坡制造工廠。

在各國加強集成電路全產(chǎn)業(yè)鏈配置和圈子化發(fā)展的背景下,集成電路產(chǎn)業(yè)的全球大分工遭遇嚴峻挑戰(zhàn),各國產(chǎn)業(yè)的自主發(fā)展能力顯著提升,但效率卻未能延續(xù)摩爾定律按照預期方向的進化,全球產(chǎn)業(yè)韌性和安全有所改善,但產(chǎn)業(yè)的效率改善卻落后于產(chǎn)業(yè)的技術進步預期。

(三)行業(yè)的超周期投資和庫存抬升加劇了行業(yè)競爭,產(chǎn)業(yè)競爭白熱化

受經(jīng)濟周期和技術周期的影響,全球集成電路產(chǎn)業(yè)的市場需求表現(xiàn)出周期性波動特征,但產(chǎn)業(yè)的國家競爭推動全球集成電路產(chǎn)業(yè)居于超高投資水平。

根據(jù)國際半導體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(SEMI20221212日的數(shù)據(jù),2019—2022年全球興建晶圓廠分別達到17家、17家、23家、33家,預計2023年依然有28家晶圓廠開工建設。

從區(qū)域分布來看,2021—2023年北美地區(qū)將新建晶圓廠18家,中國將新建20家,歐洲和中東地區(qū)有17家,中國臺灣地區(qū)新建14家,日本和東南亞地區(qū)6家,韓國4家。2021—2023年開始建設的84個芯片制造設施上預計投資超過5000億美元。從近期來看,受個人電腦、手機等傳統(tǒng)數(shù)字產(chǎn)品需求放緩,2023年全球集成電路產(chǎn)業(yè)總體需求收縮,而人工智能產(chǎn)業(yè)的興起以及各國的政府干預,集成電路產(chǎn)業(yè)的供給能力和產(chǎn)能進一步提升,極大地緩解了產(chǎn)業(yè)的供應緊張局面。

但近年來,受美國影響,集成電路產(chǎn)業(yè)去中趨美轉移將成為常態(tài),尤其是制造環(huán)節(jié)從中韓向美歐轉移已成為美國保證其產(chǎn)業(yè)安全的重要舉措,美歐將成為與中韓并列的集成電路制造中心。臺積電、英特爾、三星新建產(chǎn)能也大量集聚在美歐地區(qū),2022—2023年,臺積電共開工建設10家新廠,包括5家位于中國臺灣地區(qū)的晶圓廠和2家先進封裝廠、3家海外晶圓廠(美國、德國和日本);英特爾在歐洲新建和擴產(chǎn)3家晶圓廠,在美國新建和擴產(chǎn)4家晶圓廠,在以色列新建1家晶圓廠;三星也預計在韓國國內新建5個晶圓廠;中芯國際新建4座晶圓廠,產(chǎn)能規(guī)模達34萬片。大廠新建產(chǎn)能將進一步加劇行業(yè)過剩局面,未來行業(yè)競爭和區(qū)域競爭更激烈。

另據(jù)202412日國際半導體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(SEMI)發(fā)布的《世界晶圓廠預測報告》顯示,2023年全球半導體晶圓產(chǎn)能增長5.5%2960萬片/月,預計2024年將進一步增長6.4%并首次突破每月3000萬片(以8英寸當量計算),預計到2024年將有18家新晶圓廠投產(chǎn)。

 

盡管美歐強化其本土制造能力,并借此提高了其在集成電源產(chǎn)業(yè)的控制力。但是,由于集成電路超過半個世紀以來形成的全球化分工格局,在產(chǎn)業(yè)進入下行期但各國加大產(chǎn)業(yè)投資,市場需求未能明顯增長的背景下,集成電路產(chǎn)業(yè)的全球競爭將更為激烈,尤其是過剩引發(fā)的價格下跌,將會導致產(chǎn)業(yè)的部分企業(yè)面臨生存危機,產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展面臨嚴峻挑戰(zhàn)。

從行業(yè)龍頭企業(yè)情況來看,英特爾2023年營業(yè)收入為542億美元,同比下降14%;凈利潤為44億美元,同比下降36%。臺積電2023年營業(yè)收入為693.92億美元,同比下降4.5%;營業(yè)利潤約298.32億美元,同比下降20.5%。三星電子2023年營業(yè)收入為258.16萬億韓元,同比減少14.58%;營業(yè)利潤約為6.54萬億韓元,同比減少84.92%。而在人工智能芯片需求快速的背景下,英偉達2023年營業(yè)收入逆勢增長,2023年實現(xiàn)營收609.22億美元,同比增長126%;凈利潤為297.6億美元,同比增長581%。與之形成鮮明對照的是,2023年中芯國際營收為63.22億美元,同比減少13.1%;凈利潤為9.03億美元,同比下滑50.4%。

盡管行業(yè)龍頭收入和利潤總體上表現(xiàn)出下降的態(tài)勢,但與其相比,中國企業(yè)總體收益和利潤較小,后發(fā)趕超的資源供給面臨較大的壓力,在各國紛紛強化國家競爭的背景下面臨更為嚴峻的生存壓力。

三、新形勢下中國集成電路產(chǎn)業(yè)鏈面臨的主要風險

在美國打壓、各國強化國家競爭的大背景下,中國集成電路產(chǎn)業(yè)鏈韌性和安全面臨嚴峻的非市場風險。與此同時,由于中國集成電路產(chǎn)業(yè)總體上處于追隨地位,產(chǎn)業(yè)在技術和產(chǎn)業(yè)競爭力上的差距使得中國面臨效率損失和進步受阻的競爭風險。然而,正是在外部非市場壓力下,中國集成電路產(chǎn)業(yè)的自主突破和自立自強成效顯著,成為緩解風險的重要內生力量。

(一)美國主導的脫鉤政策加劇了產(chǎn)業(yè)風險,但也倒逼中國集成電路產(chǎn)業(yè)的高質量發(fā)展

集成電路產(chǎn)業(yè)逆全球化的關鍵特征是美國對中國的定點狙擊全域打擊,意圖中斷中國在數(shù)字經(jīng)濟時代的后發(fā)趕超路徑。在此背景下,中國集成電路產(chǎn)業(yè)面臨嚴峻的被脫鉤風險,但也倒逼產(chǎn)業(yè)升級、國產(chǎn)替代和技術路線創(chuàng)新。

1. 進出口貿易受影響顯著,倒逼產(chǎn)業(yè)升級

受美國的極限打壓,中國集成電路產(chǎn)業(yè)進出口受到顯著影響,不僅設備、軟件、材料和高端GPU斷供,而且面臨領先企業(yè)的低價傾銷。然而,也正是在嚴峻的外部壓力下,中國集成電路產(chǎn)品的國產(chǎn)替代加速、行業(yè)發(fā)展質量顯著提升。

2022年中國集成電路的進出口量顯著下降,但進出口產(chǎn)品價值卻大幅提升。根據(jù)海關總署的數(shù)據(jù)顯示,2022年中國集成電路進口數(shù)量總額5384億塊,同比下降15.3%①;出口數(shù)量總額2734億塊,同比下降12%;貿易逆差2650億塊,同比下降18.4%。

從價值量來看,2022年中國集成電路進口總額4156億美元,比上年下降3.9%;出口總額1539億美元,增長0.3%;貿易逆差2616億美元,下降6.1%(圖2)。對比來看,中國集成電路產(chǎn)品進出口的單品價值有較大增幅,尤其是出口在數(shù)量大幅下降的情況下金額卻有所增長,中國集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展質量在有序提升,體現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)質量的提升。 

中國海關總署官網(wǎng)最新數(shù)據(jù)顯示,2023年中國集成電路產(chǎn)品的進口進一步下降,2023年中國累計進口集成電路4795億顆,較2022年下降10.8%進口金額3494億美元,同比下降15.4%。此外,2023年中國二極管和類似半導體組件進口量也下降23.8%。


2:2016—2022年中國集成電路產(chǎn)業(yè)進出口額

數(shù)據(jù)來源:中國半導體行業(yè)協(xié)會

2. 重要設備和軟件斷供風險加劇,倒逼國產(chǎn)替代加速

為阻礙中國集成電路產(chǎn)業(yè)的升級,202210月美國商務部修訂了《出口管理條例》,重點強化對美國技術的產(chǎn)品、技術和人才的進一步限制,以阻礙中國企業(yè)獲取先進計算芯片、超級計算機、特定半導體制造軟件、設備及其相關技術的能力。

在其中的商業(yè)控制清單CCL)中新增四項美國產(chǎn)品物項,分別對應高性能計算芯片(出口管制商品編碼為3A090,傳輸速度>600GB/s、性能大于4800TOPS,對標英偉達A100GPU)、超級計算機及部件(出口管制商品編碼為4A090,超過3A090指標的計算機,或者千億次浮點運算能力)、開發(fā)生產(chǎn)前述計算機、電子組建或元件的專用軟件(出口管制商品編碼為4D090)以及特定先進半導體制造設備(出口管制商品編碼為3B090,被用于16納米以下鰭式場效應晶體管(FinFET)或全環(huán)繞柵極場效應晶體管(GAAFET)邏輯芯片、18納米以下動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)、128層以上閃存(NAND)芯片的設備。并通過嚴控美國技術、實施美國人條款,中國通過正常的商業(yè)往來與美國在集成電路產(chǎn)業(yè)的技術交流被中斷,采購美國的先進設備、軟件、材料、產(chǎn)品等的渠道已被美國單方面中斷

此外,為形成對中國集成電路產(chǎn)業(yè)的全面圍剿,美國利用其長臂管轄聯(lián)合集成電路產(chǎn)業(yè)鏈的重要國家和企業(yè)對中國實施管制和禁運政策。例如,進一步升級對先進光刻機出口中國的限制,從禁止荷蘭對華出口極紫外(EUV)光刻機到企圖對相對較低技術水平的深紫外(DUV)光刻機的干預。日本已于2023523日公布《外匯法法令修正案》,正式將先進芯片制造設備等23個品類納入出口管制。安謀(ARM)除了停止對華為授權V9版本的架構之外,在美英政府的干預下,已經(jīng)拒絕向中國企業(yè)出售其最先進的IP架構Neoverse V1V2。在被以美國為首的發(fā)達國家和地區(qū)圍堵的背景下,自主突破的自立自強是中國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展唯一選擇,也是基于當期生存和長期發(fā)展視角下的必然要求。具體來看,在先進產(chǎn)品、設備和軟件等方面也取得了顯著成效。例如,在美國限制存儲芯片的背景下,長江存儲的192層閃存(NAND)芯片實現(xiàn)有效突破,華為的麒麟9000s芯片實現(xiàn)有效量產(chǎn),國產(chǎn)的光刻機、刻蝕機等設備快速進步并加快在產(chǎn)線的試用和迭代升級,實現(xiàn)在被限制背景下的國產(chǎn)替代。

3. 制程和技術被阻隔風險加劇,倒逼工藝和技術路線創(chuàng)新

在摩爾定律驅動下,全球集成電路產(chǎn)業(yè)延續(xù)可預計的技術路線不斷成長,并在此過程中推動集成電路制造工藝的有序升級和躍遷。然而,隨著美國在集成電路設計和制造領域強化對中國的卡脖子,中國集成電路產(chǎn)業(yè)嵌入全球產(chǎn)業(yè)鏈體系并實現(xiàn)趕超發(fā)展的路徑被強行阻斷,倒逼中國探索新的工藝和技術路線,保障在新形勢下的產(chǎn)品有序供應并支撐數(shù)字經(jīng)濟時代對集成電路的現(xiàn)實需求。

實際上,在集成電路進入納米時代以來,領先企業(yè)也在探索技術路線和工藝上的創(chuàng)新,不僅是為了進一步延續(xù)摩爾定律,更重要的是寄希望于在新的技術路線下構筑行業(yè)的護城河。

 

例如,佳能和應用材料推出的納米壓印技術和圖案塑性技術,就是為了破解阿斯麥極紫外光技術的壟斷地位并解決7納米以上制程的高制造成本問題;英特爾、臺積電等加快推動的芯粒封裝工藝是將封裝工藝前移到設計和制造環(huán)節(jié)以解決先進光刻所帶來的成本和良率問題。

 

這些工藝和技術路線的創(chuàng)新也為中國破解集成電路產(chǎn)業(yè)被美國等阻斷和打壓過程中創(chuàng)造了重要的機會窗口,相關企業(yè)快速涌現(xiàn),例如,為避免芯片架構被英特爾、安謀等卡脖子的問題,大量新創(chuàng)企業(yè)采用開源指令集(RISC-V)架構,以異質開源架構保障產(chǎn)品的可用性。

 

(二)高波動性和競爭性加劇了企業(yè)經(jīng)營風險,迫切需要強化協(xié)同提升產(chǎn)業(yè)的整體發(fā)展效率

在國家力量和產(chǎn)業(yè)周期的疊加下,全球集成電路產(chǎn)業(yè)面臨更顯著的波動特征。對于后發(fā)國家來說,在產(chǎn)業(yè)進入下行期往往也是機會窗口期,但也可能制造新的趕超陷阱,如加劇了行業(yè)的投資風險、原有的市場份額被龍頭企業(yè)進一步蠶食。為此,迫切需要國家進一步強化資本、用戶對集成電路企業(yè)的支持,以有效的產(chǎn)業(yè)協(xié)調來提升產(chǎn)業(yè)的整體發(fā)展效率。

1. 行業(yè)波動加劇了投資風險,威脅行業(yè)的長期發(fā)展

在美國逆全球化擾亂全球集成電路產(chǎn)業(yè)大分工的背景下,下游企業(yè)在短期內加大了集成電路產(chǎn)品的采購和備貨,上游制造企業(yè)大量新建產(chǎn)能,形成短期需求和投資旺盛的上升態(tài)勢。然而,隨著需求端庫存趨于飽和以及新產(chǎn)能的逐步投產(chǎn),集成電路產(chǎn)業(yè)的整體供給趨于過剩,產(chǎn)業(yè)迅速進入下行期。

根據(jù)《中華人民共和國2022年國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》的數(shù)據(jù)顯示,2022年中國集成電路產(chǎn)量為3241.9億塊,同比下降9.8%,但2023年產(chǎn)量恢復到3514億塊。

在產(chǎn)業(yè)兩頭在外的市場格局下,中國集成電路新建產(chǎn)能的設備供貨周期遠遠超過美歐日韓,導致新建產(chǎn)能的投產(chǎn)期延后,項目的投資回收期進一步延長。在行業(yè)下行期逐步投產(chǎn)的產(chǎn)能面臨需求不飽和、價格下跌、投資回收期長等多重壓力,中國集成電路產(chǎn)業(yè)的投資風險上升。進一步地,在收益率下降和回收期延長的背景下,產(chǎn)業(yè)對市場的投資吸引力下降,可能威脅行業(yè)的長期發(fā)展。

2. 市場份額被龍頭企業(yè)擠占,趕超進程面臨龍頭企業(yè)的狙擊風險

由于在集成電路價值鏈分工中的地位,中國集成電路企業(yè)在設備、材料、軟件采購中議價能力較弱,面臨苛刻的價格、質量、付款條件等條款,相對于行業(yè)的龍頭企業(yè)來說,本身處于不平等的競爭地位。由此,尚處于趕超階段的中國集成電路企業(yè),在與龍頭企業(yè)的競爭中面臨嚴峻的經(jīng)營風險。

一是龍頭企業(yè)利用其在位能力進一步穩(wěn)固客戶,提高了后進入者進入市場的門檻和成本。龍頭企業(yè)與需求方具有長期的合作關系,彼此建立了長期的信任,在下行期更容易抱團取暖,后發(fā)者進入十分困難,從汽車芯片短缺階段各大采購商和整車制造商強化與傳統(tǒng)芯片制造商的合作可見一斑。

二是龍頭企業(yè)具有更強的資金實力和抗風險能力,在面臨下行階段時有更高的降價空間,形成對后發(fā)者的有效威懾。例如,20235月份以來以德州儀器為首的芯片龍頭企業(yè)開啟的大幅度降價,對中國電源芯片的初創(chuàng)企業(yè)形成巨大的壓力。

三是龍頭企業(yè)具有獨特的創(chuàng)新能力,可以利用下行階段的資金和技術優(yōu)勢,進一步拉大與追趕者的差距,增加追趕者的技術風險。在龍頭企業(yè)獨居優(yōu)勢的現(xiàn)實背景下,國內企業(yè)在全球市場乃至國內市場的市場份額面臨被擠壓的風險,且作為后發(fā)展的追趕企業(yè),可能在與龍頭企業(yè)競爭中面臨被精準狙擊的競爭風險。

為應對行業(yè)龍頭企業(yè)精準狙擊風險,集成電路產(chǎn)業(yè)鏈上下游強化協(xié)同合作,下游用戶開始重視對集成電路初創(chuàng)企業(yè)、國內企業(yè)的有效支持,以應用來支持其產(chǎn)品的迭代和技術工藝的進步,進而支撐產(chǎn)業(yè)鏈的系統(tǒng)突破和成長。

3. 經(jīng)營成本劣勢明顯,市場競爭中面臨較高的生存風險

從產(chǎn)業(yè)生命周期來看,集成電路產(chǎn)業(yè)已經(jīng)進入成熟期但依然處于快速增長的階段,但具有成本優(yōu)勢的制程階段依然是22納米,這也是當前一般電子產(chǎn)品所使用的主流制程,為此,大力發(fā)展成熟制程滿足絕大多數(shù)場景的需要是保證中國集成電路產(chǎn)品成本優(yōu)勢和競爭力的必然選擇。

但在先進制程方面,中國集成電路產(chǎn)品的成本劣勢明顯,其從根本上源于中國集成電路產(chǎn)品(包括中間產(chǎn)品)的國際競爭力弱。在美國極限打壓背景下,中國集成電路產(chǎn)業(yè)未能實現(xiàn)在全球大分工和摩爾定律下的同步技術進步,設備、材料、軟件采購的優(yōu)先級處于最低層次,先進產(chǎn)品被斷供或出口管制,中國集成電路企業(yè)在采購市場上缺乏談判能力,導致中國集成電路企業(yè)的建廠成本更高,建廠周期和平均攤銷周期更長,在生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)的平均成本劣勢也就更為嚴峻。

與此同時,由于美國聯(lián)合盟友對中國集成電路的極限打壓,會導致用戶對中國集成電路產(chǎn)品產(chǎn)生不信任問題,導致企業(yè)的銷售成本更高,進一步加劇了中國集成電路產(chǎn)業(yè)的成本劣勢。

從具體的數(shù)據(jù)來看,除封測環(huán)節(jié)成本劣勢不明顯外,中國集成電路產(chǎn)業(yè)鏈的其他環(huán)節(jié)和領域面臨嚴峻的成本劣勢問題:生產(chǎn)成本和管理成本普遍高于行業(yè)龍頭企業(yè),管理人員薪酬占比較高且普遍高于研究人員薪酬,研發(fā)強度總體高于行業(yè)龍頭企業(yè)但研發(fā)費用在數(shù)量上遠不及行業(yè)龍頭企業(yè)。綜合成本的劣勢將進一步掣肘中國集成電路產(chǎn)業(yè)的全球競爭提升,尤其是在動蕩的國家和市場競爭邏輯下加劇了集成電路企業(yè)的生存風險。

(三)技術差距較大且面臨被卡脖子風險,技術脫鉤加劇了不信任風險

中國集成電路產(chǎn)業(yè)在關鍵技術和工藝上與美國和歐日韓等存在較大的差距,在美國主導中國脫鉤的背景下,產(chǎn)業(yè)鏈被卡脖子的現(xiàn)實風險加大,且被排除出產(chǎn)業(yè)體系引致的不信任風險加劇。

1. 產(chǎn)業(yè)鏈自主可控能力較低,威脅經(jīng)濟安全和國家安全

從集成電路產(chǎn)業(yè)鏈的總體情況來看,中國在應用端具有顯著的優(yōu)勢,但在前端的設計、制造、設備、軟件、材料等依然表現(xiàn)出顯著的劣勢。在全球競爭日益激烈、美國及其盟友強化對華打壓的背景下,中國的比較優(yōu)勢難以發(fā)揮,比較劣勢變成卡脖子內容,中國集成電路產(chǎn)業(yè)所支撐的產(chǎn)業(yè)安全面臨較高的風險。

一是電子設計自動化軟件(EDA)和知識產(chǎn)權(IP)核領域面臨領先企業(yè)主導的競爭生態(tài)優(yōu)勢、產(chǎn)品-用戶技術路線鎖定的用戶生態(tài)、國家干預下的排他性生態(tài)等生態(tài)圍欄困境,不僅軟件產(chǎn)品的使用受限,在使用中也面臨安全漏洞芯片后門的風險。尤其是在人工智能芯片領域,不僅面臨傳統(tǒng)的設計工具短板,還面臨封閉架構和美國企業(yè)獨占生態(tài)的巨大風險。

二是制造環(huán)節(jié)的優(yōu)勢在中低端制程,邁向高端制程的演化之路在美國的極限打壓下發(fā)展緩慢。盡管是集成電路代工領域的重要企業(yè),但中芯國際在與臺積電、三星等23納米制程相比也落后于約510年的差距。尤其是在美國通過實體清單等直接工具禁止領先企業(yè)為華為等企業(yè)代工芯片的背景下,中國在先進產(chǎn)品的制造和獲取上面臨較高風險。

三是設備的整體國產(chǎn)化水平低,表現(xiàn)出極為突出的工序倒掛特征。盡管在各類設備上均有一些布局,但總體能力相對較低,尤其是光刻、刻蝕、鍍膜設備這三大前道關鍵設備的國產(chǎn)化極低,這也成為美國及其盟友打壓中國集成電路產(chǎn)業(yè)的重要聚焦點。四是材料同樣表現(xiàn)出顯著的供需倒掛特征,日本、美國和歐洲是全球集成電路材料供給的主導者,中國則是最大的消費國,中國集成電路材料自給能力嚴重不足,重要產(chǎn)品的國產(chǎn)化水平較低,面臨極高的斷供風險。

這些產(chǎn)業(yè)鏈核心環(huán)節(jié)的短板,在數(shù)字經(jīng)濟時代下成為威脅經(jīng)濟安全和國家安全的重要風險。

一是底層技術和產(chǎn)品的可控性不足容易導致數(shù)據(jù)安全和產(chǎn)業(yè)安全問題;

二是關鍵領域競爭力弱在面臨斷供威脅時缺乏反制措施,經(jīng)濟的系統(tǒng)性風險普遍較高;

三是技術的脫鉤會削弱中國在數(shù)字經(jīng)濟時代的優(yōu)勢,影響產(chǎn)業(yè)的數(shù)字化轉型和數(shù)字的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

2. 與國際脫鉤的長期風險

集成電路產(chǎn)業(yè)的超復雜技術、超長產(chǎn)業(yè)鏈、全球化特征等決定了其技術的黑箱特征,為此,在產(chǎn)業(yè)演化過程中,行業(yè)組織、龍頭企業(yè)、研究機構等緊密合作,通過路線圖指引、標準制訂、行業(yè)交流等多種方式,避免產(chǎn)業(yè)鏈中的信息堵塞導致的黑箱和不安全問題。

然而,在中美競爭的大背景下,美國不僅在技術、產(chǎn)業(yè)、經(jīng)濟等方面將中國孤立在全球分工體系之外,還利用意識形態(tài)等工具來對中國集成電路企業(yè)污名化。中國集成電路產(chǎn)業(yè)在趕超發(fā)展和國產(chǎn)替代的進程中,容易面臨產(chǎn)業(yè)不信任以及技術脫鉤產(chǎn)生的加拉帕戈斯化風險,同時會在游離于全球化之外推高產(chǎn)業(yè)的總體運行成本,產(chǎn)業(yè)競爭力會在競爭中進一步損失乃至下降。

四、提升中國集成電路產(chǎn)業(yè)鏈韌性和安全的對策建議

在面臨美國脫鉤和打壓、行業(yè)周期波動、國內技術實力限制的現(xiàn)實背景下,提升中國集成電路產(chǎn)業(yè)鏈韌性和安全不僅需要發(fā)揮國家的主動行為能力,更需要全行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展,形成國家和行業(yè)共同推動的行業(yè)高質量發(fā)展力量。

(一)強化國際競爭的政策供給,破解封鎖困境

美國的脫鉤”“斷鏈”“封鎖等政策本質上是對后發(fā)者打壓的國家選擇,具有長期性和必然性,寄希望短期內美國調整相關政策的可能性較低。此外,鑒于集成電路產(chǎn)業(yè)全球分工過程中高度標準化構建的互信體系,一國(地區(qū))全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展模式容易造成技術黑箱并降低產(chǎn)業(yè)內的互信問題。而在美國污名化的背景下過度強調國產(chǎn)替代會導致國外對中國芯片的不信任問題,將在一定程度上加劇中國集成電路產(chǎn)品的市場風險。

為此,在當前美國主導的集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢下,在總體思路上要進一步堅定深化對外開放的基本國策,強化多邊合作,創(chuàng)新國際競爭的政策供給,尋求從商業(yè)和民間力量來強化中美合作,進一步推動集成電路產(chǎn)業(yè)的全球化發(fā)展。

具體來看,一是盡最大可能加大與美國政府、政黨、行業(yè)協(xié)會、企業(yè)、學術機構等主體的有效溝通,鞏固中國改革開放以來的中美合作成果,強化在集成電路供應鏈體系中的多國共存和技術路線的相互融入,進一步強化業(yè)界和學界的互信,為強化國家互信進一步創(chuàng)造條件。

二是探索與美國及其盟友在其他領域的利益交換和重復博弈,以爭取有效開放和合作共贏。利用中國超大規(guī)模市場優(yōu)勢維持對歐美日韓的吸引力,強化與美國盟友國家的全方位合作,如強化與歐洲在學術交流、標準共建、市場互惠等方面的合作,深化與日韓在能源、資源等方面的合作,以開放透明的合作增強多邊互信。

三是強化對美企和行業(yè)協(xié)會的商業(yè)溝通和合作,鼓勵行業(yè)龍頭企業(yè)、標準化組織、學術團體等加強對與美國等相關組織的聯(lián)系和溝通,增進商業(yè)互信,提高商業(yè)外交能效。

四是預判美國對中國集成電路及相關行業(yè)的遏制和打擊政策,提高應對能力。美國對中國集成電路產(chǎn)業(yè)的逐級壓制、層層加碼和精準遏制,對中國企業(yè)造成巨大預期沖擊,深化研究國家競爭和產(chǎn)業(yè)競爭的內在邏輯,做好戰(zhàn)略預判和斷供預防。

(二)關注行業(yè)投資的國家競爭,加速產(chǎn)能擴張

在國家力量嵌入到產(chǎn)業(yè)發(fā)展邏輯過程中,各國都在強化產(chǎn)業(yè)發(fā)展的固定資產(chǎn)投資和產(chǎn)能擴張,逆產(chǎn)業(yè)周期投資已成為集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中的博弈結果。為保證中國集成電路產(chǎn)品對國內需求的有效滿足,鞏固和提升中國集成電路產(chǎn)品的市場份額,需要在推動制程進步的同時加大成熟制程投資,以產(chǎn)能擴張來保證產(chǎn)品的有效供給。

一是鼓勵金融機構和產(chǎn)業(yè)基金加大對晶圓廠的信貸和股權支持,擴大中國在智能芯片、存儲芯片、邏輯芯片(2814納米)、功率器件等領域的產(chǎn)能,防范下行周期下美韓加大投資對中國集成電路產(chǎn)能的擠出效應,確保市場份額穩(wěn)定和極端情況下自主供應。

二是吸引國外龍頭企業(yè)加大對中國成熟制程和下一代半導體產(chǎn)能投資。意法半導體和三安光電在重慶合作投資8英寸碳化硅晶圓廠,體現(xiàn)了當前情境下中外集成電路領域的合作依然有發(fā)展的空間。建議由民間資本與相關企業(yè)洽談合資,避免在美國主導產(chǎn)能轉移背景下中國被全球產(chǎn)業(yè)界所孤立。

三是以加快投資為契機,作為補足制造環(huán)節(jié)以及設備、材料、電子設計自動化軟件(EDA)等領域短板的重要發(fā)展機會并推動制程進步。以國內大市場和大投資加大集成電路材料(如大尺寸硅片、光刻膠、掩膜版、電子氣體、濕化學品、濺射靶材、化學機械拋光材料等)、制造設備(光刻機、刻蝕機、鍍膜設備、量測設備、清洗設備、離子注入設備、化學機械研磨設備、快速退火設備等)、制造環(huán)節(jié)(制造高端邏輯和存儲芯片的大型制造企業(yè)以及制造特殊設備的中小制造企業(yè))、電子設計自動化軟件(EDA)和知識產(chǎn)權(IP)核領域等全流程的投資,尤其是在特定領域形成一些優(yōu)勢企業(yè)和環(huán)節(jié),形成投資牽引下的集成電路產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)突破。

(三)重視長期發(fā)展的戰(zhàn)略部署,指引創(chuàng)新發(fā)展

盡管目前產(chǎn)業(yè)界和決策層已形成加大支持集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的共識,但從目前的政策行動來看,大量資源用來支持短期內產(chǎn)品和設備的國產(chǎn)替代,對關系產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的基礎性、原創(chuàng)性技術支持不足,對于支撐產(chǎn)業(yè)發(fā)展的材料、軟件工具、人才等重視度不夠,從長期視角推動產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的重視度不足。

要立足于集成電路產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展和后發(fā)趕超的長期目標,強化產(chǎn)業(yè)鏈戰(zhàn)略部署,從創(chuàng)新鏈視角強化基礎研究、人才培養(yǎng)和技術轉化,尤其是發(fā)揮新型舉國體制優(yōu)勢,從全球視野、整合全球人才和知識,以新建國家實驗室為契機,參考美國極紫外光(EUV)技術聯(lián)盟模式、日本超大規(guī)模集成電路技術研究組合,打造用于行業(yè)各類創(chuàng)新主體合作的聯(lián)合實驗室,創(chuàng)新合作機制,發(fā)揮創(chuàng)新平臺的底層技術供應優(yōu)勢,激發(fā)中小企業(yè)的邊緣創(chuàng)新優(yōu)勢。

為推動產(chǎn)業(yè)的基礎創(chuàng)新,要切實發(fā)揮企業(yè)作為創(chuàng)新主體的功能和角色,尤其是要構建促進企業(yè)強化基礎研究的激勵機制。鼓勵大企業(yè)建設行業(yè)基礎研究示范平臺,吸引中小企業(yè)與大企業(yè)聯(lián)合創(chuàng)新,推動產(chǎn)業(yè)鏈和創(chuàng)新鏈上的協(xié)同創(chuàng)新;推動企業(yè)原始創(chuàng)新的多主體授權模式,加速創(chuàng)新成果的商業(yè)化;加大企業(yè)創(chuàng)新投入的加計扣除力度,尤其是放大基礎研究的扣除比例;強化校企合作,為集成電路相關企業(yè)提供化學、材料、物理、電磁等基礎學科的教育和培訓,注重產(chǎn)業(yè)工人中工匠的培養(yǎng)和成長,避免教育和科研工作的過度商業(yè)化和工程化。

(四)創(chuàng)新產(chǎn)品開發(fā)和場景培育,加速后發(fā)趕超

在關注產(chǎn)業(yè)鏈安全的過程中,要切實將發(fā)展作為驅動和保障安全的重要力量。利用國內超大規(guī)模市場和全球市場,創(chuàng)新集成電路集成產(chǎn)品的創(chuàng)造和商業(yè)化,打造具有劃時代意義的產(chǎn)品,拉動中國集成電路產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。

從集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的歷史經(jīng)驗來看,美國利用軍方在導彈、雷達、航空航天等領域的采購需求、日本利用收音機快速普及的機會、中國臺灣地區(qū)利用電子手表低成本普及的機遇、韓國利用電腦內存升級的市場契機等,都實現(xiàn)了在集成電路產(chǎn)業(yè)特定機會下的趕超發(fā)展,技術創(chuàng)新窗口、產(chǎn)品創(chuàng)新和市場需求窗口的完美結合是后發(fā)產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)趕超的必由之路。為此,需要在當前創(chuàng)新快速涌現(xiàn)的背景下,加速劃時代產(chǎn)品的創(chuàng)新和培育,為中國集成電路產(chǎn)業(yè)的后發(fā)趕超創(chuàng)造機會窗口

一是搶抓穿戴設備、智能網(wǎng)聯(lián)汽車、智能制造裝備等劃時代產(chǎn)品爆發(fā)的機遇期,充分發(fā)揮企業(yè)數(shù)字化轉型中的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺、智能示范工廠作為工業(yè)應用示范和場景培育的作用,以需求牽引相關技術突破。

二是創(chuàng)新政府采購制度,針對關鍵核心技術清單和具有重大創(chuàng)新價值的企業(yè)和項目強化政府采購支持。鼓勵國有企業(yè)率先試用國產(chǎn)芯片、軟件、設備及材料,發(fā)揮國有企業(yè)在產(chǎn)業(yè)生態(tài)打造中的重要牽引作用。

三是強化芯片和產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)。鼓勵芯片企業(yè)聚焦特定類屬產(chǎn)品,強化集成電路設計、制造、封測、原材料、設備、軟件以及整機廠、最終用戶等協(xié)同開發(fā),打磨跨時代產(chǎn)品,實現(xiàn)技術領先、使用便利、價格的有效平衡。四是強化需求端創(chuàng)新對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的牽引作用,以需求牽引產(chǎn)業(yè)成長,并在成長中推動產(chǎn)業(yè)的迭代升級和高質量發(fā)展,形成以場景牽引下的產(chǎn)業(yè)壯大目標。

(五)建設協(xié)同發(fā)展的產(chǎn)業(yè)生態(tài),提升產(chǎn)業(yè)鏈韌性

充分發(fā)揮超大規(guī)模市場優(yōu)勢,變被動應對外部封鎖為主動推動內部協(xié)同,利用大規(guī)模市場培育和完善產(chǎn)業(yè)生態(tài)。從全產(chǎn)業(yè)鏈貫通、全供應鏈協(xié)同視角,強化集成電路產(chǎn)業(yè)鏈從軟件、設備、材料等支撐領域到設計、制造、封測等產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)的競爭力,以全產(chǎn)業(yè)鏈突破來破解各環(huán)節(jié)和各領域卡脖子困境,保障集成電路產(chǎn)業(yè)的安全。

一是結合設計領域的多應用情境和分散式發(fā)展特征,創(chuàng)新專利授權和收益模式,打造公用云平臺、知識產(chǎn)權(IP)核公共池等,以財政支持和用戶協(xié)同等支持電子設計自動化軟件(EDA)和知識產(chǎn)權(IP)核供應和使用。

二是制造環(huán)節(jié)切實提升晶圓廠產(chǎn)線效率并加速其迭代升級,加速特色產(chǎn)品的工藝創(chuàng)新,加速成熟產(chǎn)能復制夯實主流技術基礎知識,打造以晶圓廠為核心的集成電路產(chǎn)業(yè)技術和工藝升級的創(chuàng)新平臺。

三是結合芯粒封裝等先進封裝朝著晶圓廠發(fā)展的趨勢,考慮構建產(chǎn)業(yè)化平臺來牽引封裝企業(yè)和制造企業(yè)在額外產(chǎn)線的封裝創(chuàng)新和合作,縮小與英特爾、臺積電等領先企業(yè)制造和封裝一體化優(yōu)勢的差距。

四是設備領域要強化晶圓廠的需求牽引和協(xié)同開發(fā)機制,加速顯示面板等低制程設備的高制程化演化,加速專用重點設備的試用迭代,打造可產(chǎn)業(yè)化的設備供應體系。

五是材料領域發(fā)揮大型化工企業(yè)的能力優(yōu)勢,調動專業(yè)化企業(yè)在細分領域的積極性,利用好科研院所的技術力量,打造材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的生態(tài)系統(tǒng),破解安全環(huán)保監(jiān)管對材料產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的桎梏。

(六)做好極端條件下的策略應對,保障安全運行

在面臨外部斷供的現(xiàn)實背景下,短期內要注重策略創(chuàng)新來保障中國集成電路產(chǎn)品、設備、材料、軟件等有序供應,防范極端條件下的停擺風險。

一是加快投資進度,加大財政支持力度。繼續(xù)加大成熟產(chǎn)線的建設和布局,形成對關鍵制造能力這一環(huán)的補足,并在運行過程中逐步形成在軟件、材料、設計、封測的完整閉環(huán)。

二是深化前瞻性預判,密織信息情報網(wǎng)絡。參照美國工業(yè)和安全局(BIS)組建經(jīng)濟安全局,吸引智庫、專家參與具體行業(yè)、領域、重點企業(yè)的長期跟蹤,了解動態(tài)提前預判并采取前瞻性安排形成周期性專項報告

三是強化國內企業(yè)的協(xié)同,避免各自為戰(zhàn)。發(fā)揮行業(yè)協(xié)會、產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟等組織的協(xié)調功能,支持產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新和有效合作,避免美國遏制戰(zhàn)略對國內企業(yè)在尋求第三方備件、服務等方面價格攀升、服務質量下降的次生災害。

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