2020年中国集成电路产业现状回顾和新时期发展展望

2023-07-24 21:29:11

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　　2020年第一季度，国内集成电路产业受疫情影响较小，依然保持较快速度增长态势（其中设计业增速最高），但预计二、三季度会呈下降趋势，若全球疫情得到控制，四季度市场将好转。尽管我国集成电路产业上半年总体平稳增长，但仍难掩“大而不强”“快而不优”等突出问题，产业发展仍然存在诸多隐忧。

　　当前，集成电路产业以其重要的战略地位逐渐成为国际竞争的主战场、全球关注的核心焦点。在此新形势下：一方面，集成电路技术创新发展步入新阶段，我国超大规模的

　　，为我国集成电路产业带来难得的发展机遇。另一方面，中美高科技博弈逐渐成为中美经贸摩擦的焦点，国际环境继续深度调整，发展环境的诸多变化，将对全球集成电路供应链体系的走势产生潜在的重大影响，我国必须

　　。未来五年是我国集成电路产业进入高质量发展快车道的关键时期，应对上述问题深刻探讨，以有效应对新机遇和新挑战。

　　SIA数据显示，2020年第一季度全球半导体市场销售额1046亿美元，同比增长6.9%。而第二季度全球市场增速则略有下滑，较去年同期成长5.1％。上半年全球增速为4.5%。从区域上看，

　　1.5％和8％。而从全年看，根据WSTS发布的行业预测报告显示，2020年全球半导体产业销售额将达到4260亿美元，相较于2019年的4123亿成长3.3％，2021年则会成长6.2％。不过相关机构也提示，今年第二季半导体销售虽然维持稳定，但由于持续的宏观经济逆风，下半年半导体市场仍存在很大不确定性。

　　。根据中国半导体行业协会统计，2020年第一季度中国集成电路产业销售额1472.7亿元，同比增长15.6%。其中，

　　，主要是国内规模较大设计企业的拉动，设计业同比增长25.2%，销售额为574.4亿元；制造业同比增长15.1%，销售额为451.4亿元；封测业同比增长5.7%，销售额446.9亿元。

　　在进出口方面，根据海关统计，2020年1-3月中国进口集成电路1161.2亿块，同比增长32.5%；进口金额721.1亿美元，同比增长10.6%。出口集成电路532.2亿块，同比增长15.4%；出口金额239.5亿美元，同比增长9.5%。总体而言，2020年国内第一季度集成电路产业受疫情影响较小，依然保持较快速度增长。但中国半导体行业协会预计2020年第二、三季度国内集成电路产业都会呈下降趋势，如果全球疫情得到控制，2020年第四季市场将好转。

　　近十年来，我国集成电路相关企业（全部企业状态）注册总量逐年攀升。据天眼查相关数据显示，以工商登记为准，仅2020年上半年我国就新增集成电路相关企业近2.6万家，其中，第二季度新增超过1.7万家，较去年同比增长超30%。从产品层面看，目前我国集成电路产品覆盖全面，几乎在各个主要集成电路领域都不缺乏国内企业的参与，甚至在某些产品上，例如模拟集成电路、存储器主控、蓝牙、人工智能芯片等细分领域，我国参与同一赛道竞争的集成电路企业接近百家。但尽管如此，我国大部分企业提供的集成电路产品仍无法获得高价值量和高端市场份额，据中国半导体行业协会设计分会统计的数据，我国排名前100的集成电路设计公司的毛利率一直徘徊在30%左右，而国际领先水平约为40%-50%。在蓝牙、存储器主控这些扎堆创业的领域，80%以上高端市场的供应商仍然是来自美国、欧洲的巨头企业。

　　2020年上半年，美国对华为制裁持续扩大化，新规则严格限制华为使用美国的技术、软件设计和制造半导体芯片。由于台积电的先进工艺产线中美国技术和设备占比较高，华为结束与台积电的合作，华为海思自研SoC也面临极大阻碍。这一事件再次凸显我国在集成电路

　　等几个领域的突破难度极其大，主要体现在专业人才和长期研发投入都严重不足。例如全球领先的光刻机巨头ASML近十年研发费用支出超过90亿欧元（约735亿人民币），研发人员接近万人。而我国

　　承担光刻机研制这一重大战略任务的上海微电子装备（集团）股份有限公司近十年的研发投入力度仅为6亿人民币，与ASML差距100倍以上，而国内与光刻机研发有关的专业人才总量也就千余人，不及ASML一家企业的1/10。

　　ASML与全球700多家专业供应商合作。其中, ASML-Philips-Zeiss构成核心。ASML负责光刻机整机技术，Philips负责高速高精度的运动台技术，Zeiss负责光刻机光学系统的开发。固定供应商提供光刻机相关的功能模块和单元组件，主要包括VDL、NTSGROUP、NEWAYS、IDE、Agilent等关键供应商

　　上海微电子负责总体集成，超精密光栅系统来自中国科学院上海光学精密机械研究所。光刻机物镜组来自北京国望光学，光源来自科益虹源，浸液系统来自浙江启尔机电，双工件台来自华卓精科

　　2020年以来，国家发改委首次明确新型基础设施的范围，而集成电路作为支撑新型基础设施的重要信息载体，又被推向风口。据统计，2020年已有超4个省份、6个城市出台的新基建政策中提及集成电路。受政策引导影响，

　　例如，继前些年大硅片领域出现项目扎堆情况后，2020年上半年在化合物半导体领域又出现类似情况。据不完全统计，仅在2020年前两个季度，国内就有接近20个地区签约或者开工建设了化合物半导体项目，规划总投资超过600亿元，加上前两年建设目前已经投产的18条产线，目前我国在化合物半导体领域的产线条，并且今年规划建设的80%的项目落地在国内二三线，甚至四线城市，普遍是些集成电路产业基础薄弱，没有相关项目建设经验的地区，因此

　　集成电路作为高技术、高投入、高风险的产业，有其自身的产业规律和特点，资本投入和产能建设虽可以在一定程度上推进产业的发展，但如果地方政府不顾自身条件，盲目跟风投资，并且存在急功近利和相互竞争攀比的思想，在产业链的某些环节上进行不必要的重复建设和过度竞争，不仅无法发挥自身的资源和产业环境之优势去发展合适的产业，也使得全国各城市之间由于“项目雷同”造成资源浪费，相互之间也无法实现区域性的分工和相应的协作，使得产业风险加速集聚。

　　从集成电路产业发展的长期规律和特点来看，其供应链体系一直维持着“你中有我、我中有你”的全球化互相依赖，客观上大大增加了中美技术脱钩的难度和成本，中美之间在集成电路价值链上的广泛协同合作也降低了技术脱钩的潜在可能性。但2018年以来，美国对中国的科技封锁呈现频发与全面的常态化状态，尤其是在集成电路领域，以针对华为展开的一系列限制性措施为例，试图阻碍中美在集成电路技术、资本、市场、人才各方面的自由流动，可以说美国在客观上作为推动力开启了“脱钩”进程，不但使得全球集成电路供应链重新布局的可能性加大，也深刻影响着中美乃至全球集成电路价值体系分布与发展方向。必须看到，技术不同于贸易，技术本可以全球通用，但应用技术需要相配套的生态。作为在诸多高科技领域占据引领地位的中美两国，在技术上的“脱钩”极可能意味着全球将出现两套技术标准和规则体系、两类技术思维并行的局面[1]。尽管这会在很大程度上加速国内集成电路产业的国产化进度，但更多的则是造成资源浪费，不利于本应共享的知识与智力资源研发创新合作，极大地加剧了全球供应链体系的不确定性，也影响到企业对市场机会的判断，以及在研发、生产交付以及整个供应链的资源投入，进而影响企业整体利润及企业未来可持续发展的能力。

　　集成电路产业成长的各个阶段都离不开政府的干预：在起步期，政府通过公共采购、关税保护为集成电路企业提供最初的启动市场，使集成电路产业迅速形成规模；在成长期，政府利用研发补贴、放松产业管制、专利保护等措施，推动技术的跃进，保证技术难以被复制；在成熟期，政府通过谈判、援助、开展反倾销调查等多元化手段促进集成电路产品出口，维持或扩大市场份额。可以说，集成电路技术的每个关键阶段都离不开政府的战略扶持。但近年来，受地缘和集成电路作为大国竞争战略物资储备的地位愈加明显等因素影响，政府对集成电路产业的干预力度逐步加强。

　　美国国防部下属的国防研究与工程现代化局对其监管的11项尖端技术在优先顺序上进行了调整，将微电子位列第一，理由是因为“当今这个时代的一切都依赖微电子技术”。欧盟紧随其后推出提振本地芯片生产的计划，预计引发超过340亿美元的公共投资，比其2018年制定的投资目标多出5倍。日本政府也一改以往支持企业在海外投资的姿态，更积极的希望吸引国际领先的芯片制造商在日本建立先进工艺产线，并计划未来数年向在日本建厂的海外芯片商提供总计数十亿美元的资金，以促进日本在集成电路行业的发展。而中国，也在2020年出台了新的《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》，不仅拓宽产业链支持范围，还提出了最高十年免税的政策优惠，在支持力度上极大提升。可以看出，华为事件之后，全球集成电路产业的属性明显上升。

　　当前，在摩尔定律放缓以及算力和存储需求爆发的双重压力下，以硅为主体的经典晶体管很难维持集成电路产业的持续发展，整个产业正快速进入一个大变革的时代，技术创新密集活跃，尤其是围绕新材料和新架构的颠覆性技术将成为后摩尔时代集成电路产业的主要选择。新材料将通过全新物理机制实现全新的逻辑、存储及互联概念和器件，推动半导体产业的革新。例如，拓扑绝缘体、二维超导材料等能够实现无损耗的电子和自旋输运，可以成为全新的高性能逻辑和互联器件的基础；新型磁性材料和新型阻变材料能够带来高性能磁性存储器如MRAM和阻变存储器[2]，三代化合物半导体材料、绝缘材料、高分子材料等基础材料的技术也在孕育突破。架构方面，以RISC-V为代表的开放指令集及其相应的开源SoC芯片设计、高级抽象硬件描述语言和基于IP的模板化芯片设计方法，将取代传统芯片设计模式，更高效应对快速迭代、定制化与碎片化的芯片需求。类似脑神经结构的存内计算架构将数据存储单元和计算单元融合为一体，能显著减少数据搬运，极大地提高计算并行度和能效。计算存储一体化在硬件架构方面的革新，将突破AI算力瓶颈。基于芯粒（chiplet）的模块化设计方法将实现异构集成，被认为是增强功能及降低成本的可行方法，有望成为延续摩尔定律的新路径。

　　发挥超大规模的市场优势和内需潜力，以新基建、数字经济等需求为牵引，面向工业互联网、新能源汽车、智能电网、高铁、超高清视频等重点场景，以系统级行业龙头企业为主体，联动国内集成电路企业，加快建立适应国内最终需求的集成电路供给体系，打造基于国产芯片供应链体系的“内循环”生态，形成超大规模市场与供给能力提升之间的良性循环

　　加强对欧、对日和对东盟合作，以推动高质量共建“一带一路”为重点，推动国内集成电路企业对外实现共同发展，主动向世界开放市场，持续巩固中国与全球集成电路产业链的经济贸易及技术创新纽带，维护全球集成电路供应链、产业链和创新链的韧性和活力。

　　在世界新一轮科技和产业变革同我国转变发展方式的历史汇期，关键核心技术的攻关、突破与创新比以往任何时候都更为重要、更为迫切。要强化战略导向和目标引导，在关键领域、“卡脖子”的地方下大功夫，集合精锐力量，做出战略性安排。

　　，在相关财政预算中，设立专门面向企业和高校协同创新的支持渠道，按照“企业出题，揭榜挂帅”的模式，鼓励一家或多家企业联合高校共同申请面向产业应用的科技创新项目，同时要求企业按照一定比例配套资金，分担风险。

　　颠覆性技术是“可改变游戏规则”但可能面临巨大风险的前沿技术，往往来源于原始性、重要的基础理论的发现和突破。中国要想早日实现集成电路产业的高质量跃升，在推进现有集成电路技术继续升级的同时，必须积极布局一系列关键性新研究领域，抓住新一轮全球集成电路产业发展机遇，积极抢占集成电路技术创新竞争高地。

　　，支持国内各类创新主体开展更具有挑战性、高风险性的创新活动，发掘能为集成电路产业带来根本性转变的技术。加强产业政策

　　具体建议，一是国家产业扶持政策和主要投资基金要有针对性。国家相关部门及主要产业基金有必要探索建立相关产业调查和分析的模型和方法，应区分研究哪些是中国集成电路产品适合发展的“有效市场”，为中国集成电路下一步精细化发展做好准备，同时加强产业容量分析和产业安全预警，适时公布需求量大及需要进口替代的核心集成电路产品相关的经济运行数据，对重点项目投资形成指导，对重点发展的领域和产品在资本投入和产能扩充上有所倾斜，保障投资项目的质量，引导重大项目的投资流向，引导产业合理有序发展；二是把经济手段和市场调节紧密结合，要减少政府对经营性活动的参与，努力创造一个有利于公平竞争的市场环境。在项目审批、银行、土地征用等方面加强对企业投资行为的监督和检查，防止新的盲目投资。加强信贷管理，商业银行和宏观调控部门要密切配合和协调，规范审贷程序，强化信贷审核，对扎堆建设的项目领域，以及能耗高、污染重、技术水平低的企业，从严控制审核。

　　[3]朱晶.我国集成电路产业高端化突破面临的问题研究及有关建议[J]. 中国集成电路, 2020, 29(5): 14-19.

　　[4]朱德成, 刘从, 李欣欣. 新时期重大科技任务集中力量办大事的组织模式研究[J]. 中国电子科学研究院学报, 2020,15(4): 299-305.