□ 孫志燕

在全球數(shù)字化革命加速推進(jìn)的背景下，半導(dǎo)體作為實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型不可或缺的物理載體，其應(yīng)用幾乎遍及各個(gè)行業(yè)部門，不僅是未來驅(qū)動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的重要引擎，更是與國(guó)家安全密切相關(guān)的戰(zhàn)略性產(chǎn)品。目前，我國(guó)半導(dǎo)體的總消費(fèi)占全球產(chǎn)量的比重已超過60%①資料來源：IP Closeup，April 21，2020，包括再出口的消費(fèi)。，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，半導(dǎo)體消費(fèi)需求還將持續(xù)增長(zhǎng)，但從供給能力來看，我國(guó)所消費(fèi)的半導(dǎo)體中超過90% 的比例是通過進(jìn)口或者由國(guó)外企業(yè)在國(guó)內(nèi)制造而獲得②資料來源：CRS，Semiconductors：U.S.Industry，Global Competition，and Federal Policy，2020 年10 月。，整個(gè)行業(yè)發(fā)展與歐美日等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)相比存在顯著差距。本文重點(diǎn)從技術(shù)復(fù)雜性、市場(chǎng)壁壘的類型以及對(duì)國(guó)家安全的戰(zhàn)略性影響等方面，對(duì)我國(guó)半導(dǎo)體供應(yīng)鏈不同環(huán)節(jié)中存在的瓶頸性問題和關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)進(jìn)行了梳理和識(shí)別，為進(jìn)一步細(xì)化相關(guān)政策，更加有效地推動(dòng)國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供決策參考。

一、我國(guó)半導(dǎo)體供應(yīng)鏈中關(guān)鍵“瓶頸”和風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)識(shí)別

半導(dǎo)體是全球技術(shù)復(fù)雜度最高、專業(yè)化分工最為深化的行業(yè)之一，其供應(yīng)鏈主要由芯片設(shè)計(jì)、制造和裝配包裝測(cè)試三類核心環(huán)節(jié)，以及設(shè)計(jì)軟件、專業(yè)化設(shè)備和材料等三類支持性環(huán)節(jié)構(gòu)成（見圖1）。根據(jù)美國(guó)喬治敦大學(xué)新興技術(shù)中心（CSET）對(duì)全球半導(dǎo)體供應(yīng)鏈中73 個(gè)細(xì)分領(lǐng)域的評(píng)估，我國(guó)在43 個(gè)領(lǐng)域都處在低或者非常低的水平，僅在原料、裝配包裝等10 個(gè)低附加值領(lǐng)域處在相對(duì)較高水平，但并未形成市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)③本文的評(píng)估數(shù)據(jù)均來自CSET，Securing semiconductor supply chain，2021 年1 月。。如果缺乏必要的應(yīng)對(duì)措施，這些薄弱環(huán)節(jié)都可能成為未來制約我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“瓶頸”。

圖1 半導(dǎo)體供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)圖

2021 年6 月9 日，世界半導(dǎo)體大會(huì)暨南京國(guó)際半導(dǎo)體博覽會(huì)在南京舉行。此次大會(huì)以“創(chuàng)新求變，同‘芯’共贏”為主題，設(shè)芯片設(shè)計(jì)、晶圓制造、封裝測(cè)試、設(shè)備與材料、人才街區(qū)、產(chǎn)業(yè)園區(qū)等展區(qū)，集中展示國(guó)內(nèi)外半導(dǎo)體領(lǐng)域的創(chuàng)新技術(shù)與應(yīng)用成果。圖為集成電路設(shè)計(jì)展區(qū)。圖/中新社

（一）芯片設(shè)計(jì)是我國(guó)半導(dǎo)體供應(yīng)鏈中最為核心的“瓶頸”，也是多種風(fēng)險(xiǎn)較為集中的環(huán)節(jié)

從全球半導(dǎo)體價(jià)值鏈來看，芯片設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)所占的增加值比重約為29.8%，僅次于芯片制造環(huán)節(jié)，是整個(gè)供應(yīng)鏈中附加值最高和研發(fā)投入最高的軟件環(huán)節(jié)，而我國(guó)在該領(lǐng)域的全球市場(chǎng)份額僅為5%，尤其是高端邏輯芯片的設(shè)計(jì)能力尚屬空白（見表1）。從技術(shù)層面看，芯片設(shè)計(jì)一方面需要與下游芯片制造的工藝模式相兼容，否則很難獲得市場(chǎng)需求；另一方面又高度依賴于芯片設(shè)計(jì)軟件（EDA）和核心IP，前者為芯片設(shè)計(jì)提供開發(fā)環(huán)境，后者為芯片設(shè)計(jì)提供關(guān)鍵模塊，都屬于不可或缺的底層技術(shù)環(huán)節(jié)。隨著芯片應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，芯片設(shè)計(jì)還有可能成為硬件中潛在的“安全后門”，對(duì)國(guó)家經(jīng)濟(jì)安全、軍事安全具有重要影響。從市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)來看，這兩個(gè)領(lǐng)域又是半導(dǎo)體供應(yīng)鏈中最為壟斷的技術(shù)環(huán)節(jié)。芯片設(shè)計(jì)軟件（EDA）由美國(guó)壟斷，其所占市場(chǎng)份額高達(dá)95.5%；核心IP 由英、美兩國(guó)壟斷，所控制的市場(chǎng)份額也超過了95%，二者均已成為美國(guó)對(duì)我國(guó)出口限制的重點(diǎn)。這意味著即使我國(guó)具備后端應(yīng)用芯片的設(shè)計(jì)能力，如果缺少EDA 底層設(shè)計(jì)工具的支撐，也極有可能導(dǎo)致半導(dǎo)體供應(yīng)鏈出現(xiàn)技術(shù)性“中斷”。因此，該環(huán)節(jié)對(duì)于我國(guó)半導(dǎo)體供應(yīng)鏈而言，是集中了技術(shù)、市場(chǎng)和國(guó)家安全等多重風(fēng)險(xiǎn)、最具戰(zhàn)略意義的節(jié)點(diǎn)。

表1 我國(guó)半導(dǎo)體供應(yīng)鏈芯片設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的評(píng)估

（二）芯片制造設(shè)備是對(duì)我國(guó)半導(dǎo)體供應(yīng)鏈系統(tǒng)性影響最大的薄弱環(huán)節(jié)，部分專業(yè)設(shè)備面臨長(zhǎng)期制約

芯片制造需要50 多種專業(yè)化設(shè)備支撐，是全球半導(dǎo)體價(jià)值鏈中經(jīng)濟(jì)增加值最高、技術(shù)復(fù)雜度最高和資本投入最為密集的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，我國(guó)除了在包裝設(shè)備方面具有一定生產(chǎn)能力之外，其他設(shè)備領(lǐng)域的差距都非常大。但從技術(shù)層面看，化學(xué)機(jī)械平面化設(shè)備、沉積設(shè)備和離子注入機(jī)等領(lǐng)域，技術(shù)復(fù)雜度和市場(chǎng)壁壘相對(duì)較低，雖然目前生產(chǎn)能力偏低，通過適當(dāng)?shù)恼咭龑?dǎo)和扶持，并不會(huì)構(gòu)成長(zhǎng)期的瓶頸制約。而真正可能危及我國(guó)半導(dǎo)體供應(yīng)鏈安全的設(shè)備主要集中在光刻機(jī)、蝕刻和清洗、測(cè)試，以及制程控制等技術(shù)更加復(fù)雜的專業(yè)設(shè)備領(lǐng)域（見表2）。這些設(shè)備涉及眾多技術(shù)領(lǐng)域，復(fù)雜度和集成度非常高，如荷蘭ASML 公司生產(chǎn)的光刻機(jī)，有10 萬余個(gè)關(guān)鍵組件，供應(yīng)商有5000 多家，這些設(shè)備供應(yīng)商之間經(jīng)過多年的商業(yè)合作已形成了一個(gè)近乎封閉、壟斷的供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)，市場(chǎng)壁壘可謂是全球半導(dǎo)體供應(yīng)鏈中最高的環(huán)節(jié)。美國(guó)、日本等技術(shù)壟斷國(guó)家已針對(duì)部分芯片制造設(shè)備對(duì)我國(guó)采取了出口限制。因此，我國(guó)在這些設(shè)備領(lǐng)域不僅面臨著技術(shù)層面的挑戰(zhàn)，拓展建立新的供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)也將是一個(gè)長(zhǎng)期而艱巨的任務(wù)。

表2 我國(guó)半導(dǎo)體供應(yīng)鏈芯片制造設(shè)備環(huán)節(jié)的評(píng)估

（三）芯片制造材料是我國(guó)半導(dǎo)體供應(yīng)鏈中另一個(gè)關(guān)鍵性的薄弱環(huán)節(jié)，是制約我國(guó)高端芯片生產(chǎn)能力的一個(gè)重要風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)

在整個(gè)芯片的生產(chǎn)過程中需要用到400 多種化學(xué)材料，從經(jīng)濟(jì)增加值來看，制造芯片所需的全部材料（包括硅片和制造環(huán)節(jié)使用的化學(xué)材料、包裝材料等）在整個(gè)供應(yīng)鏈中所占比重約為10%，屬于低附加值環(huán)節(jié)，但芯片的生產(chǎn)依賴于質(zhì)量穩(wěn)定的材料供給，是穩(wěn)定整個(gè)半導(dǎo)體供應(yīng)鏈的重要節(jié)點(diǎn)。對(duì)我國(guó)半導(dǎo)體供應(yīng)鏈影響最突出的“瓶頸”主要集中在光刻膠和CMP材料兩個(gè)領(lǐng)域（見表3）。其中，光刻膠由日本壟斷著超過90%的市場(chǎng)份額，其余由美國(guó)和韓國(guó)企業(yè)所控制；CMP 材料主要由美國(guó)、日本和法國(guó)所控制，規(guī)模最大的兩家美國(guó)企業(yè)壟斷了約56%的市場(chǎng)份額。此外，硅片的生產(chǎn)，尤其是300 毫米大硅片，是我國(guó)半導(dǎo)體制造材料中的另一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)，日本、中國(guó)臺(tái)灣和韓國(guó)企業(yè)控制的市場(chǎng)份額超過了80%，是限制我國(guó)高端芯片生產(chǎn)的另一個(gè)重要材料。

表3 我國(guó)半導(dǎo)體供應(yīng)鏈芯片制造材料環(huán)節(jié)的評(píng)估

二、細(xì)化半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策，加快構(gòu)建更加安全穩(wěn)健的半導(dǎo)體供應(yīng)鏈體系

從上文對(duì)我國(guó)半導(dǎo)體供應(yīng)鏈不同環(huán)節(jié)的評(píng)估來看，我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的差距實(shí)際上是分散于各個(gè)環(huán)節(jié)的系統(tǒng)性差距。不同環(huán)節(jié)的技術(shù)特征、市場(chǎng)壟斷程度、經(jīng)濟(jì)性等方面顯著不同，并非單一加大某個(gè)領(lǐng)域的資本投入或者沿用傳統(tǒng)“補(bǔ)短板”的政策思路就可以縮小差距。更需要遵循該行業(yè)技術(shù)進(jìn)步和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的內(nèi)在規(guī)律，立足于我國(guó)半導(dǎo)體供應(yīng)鏈的整體，制定一個(gè)系統(tǒng)化的應(yīng)對(duì)政策體系，改進(jìn)國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體技術(shù)創(chuàng)新生態(tài)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展生態(tài)，是保障我國(guó)半導(dǎo)體供應(yīng)鏈安全的關(guān)鍵，具體建議如下。

第一，優(yōu)化半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策的著力點(diǎn)，將更多的創(chuàng)新資源集中配置到戰(zhàn)略性環(huán)節(jié)和研發(fā)領(lǐng)域。盡管半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)對(duì)我國(guó)順利推進(jìn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和維護(hù)國(guó)家安全具有重要的戰(zhàn)略意義，但該行業(yè)涉及眾多復(fù)雜技術(shù)領(lǐng)域，即使附加值最低的封裝環(huán)節(jié)也具有一定的技術(shù)門檻。因此，在政策資源有限的條件下，更需要平衡好長(zhǎng)期戰(zhàn)略與短期應(yīng)對(duì)之間的關(guān)系，優(yōu)先考慮那些對(duì)國(guó)家安全具有重大影響、技術(shù)和市場(chǎng)溢出效應(yīng)較大的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。如芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域，它是半導(dǎo)體供應(yīng)鏈中對(duì)國(guó)家安全影響最大的環(huán)節(jié)，對(duì)國(guó)家的戰(zhàn)略性遠(yuǎn)超其經(jīng)濟(jì)性，尤其是芯片設(shè)計(jì)所必需的軟件開發(fā)工具（EDA）長(zhǎng)期由美國(guó)所壟斷，并已形成路徑鎖定機(jī)制，可能成為我國(guó)半導(dǎo)體供應(yīng)鏈和其他產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的一個(gè)長(zhǎng)期障礙。這一環(huán)節(jié)的突破并非依靠市場(chǎng)機(jī)制所能實(shí)現(xiàn)，需要從更長(zhǎng)遠(yuǎn)的戰(zhàn)略角度，利用舉國(guó)體制進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)。此外，需要加強(qiáng)創(chuàng)新政策、產(chǎn)業(yè)政策和財(cái)稅政策等不同政策工具的協(xié)調(diào)，引導(dǎo)更多資源配置到研發(fā)領(lǐng)域，切實(shí)提高我國(guó)在半導(dǎo)體行業(yè)中基礎(chǔ)科學(xué)和工程領(lǐng)域的研發(fā)能力，這是推動(dòng)我國(guó)在半導(dǎo)體基礎(chǔ)材料和關(guān)鍵設(shè)備等領(lǐng)域突破“卡脖子”技術(shù)的關(guān)鍵。

第二，加快推動(dòng)我國(guó)在半導(dǎo)體細(xì)分領(lǐng)域的技術(shù)深化，構(gòu)筑具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的專業(yè)分工優(yōu)勢(shì)，增強(qiáng)我國(guó)在全球半導(dǎo)體供應(yīng)鏈中的平衡能力。由于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)高度的技術(shù)復(fù)雜性和資本密集性，全球半導(dǎo)體供應(yīng)鏈的分工極為復(fù)雜，多個(gè)細(xì)分領(lǐng)域都形成了自然壟斷。從美國(guó)、日本、韓國(guó)等國(guó)家半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)來看，都是集中資源聚焦某些細(xì)分領(lǐng)域形成顯著的專業(yè)化優(yōu)勢(shì)，在國(guó)際分工中彼此依賴，以此來保障本國(guó)半導(dǎo)體供應(yīng)鏈的安全可控。我國(guó)作為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的后發(fā)國(guó)家，在復(fù)雜的國(guó)際分工競(jìng)爭(zhēng)格局中，培育專業(yè)化優(yōu)勢(shì)相比建立完整獨(dú)立的供應(yīng)鏈具有更加現(xiàn)實(shí)的可操作性和戰(zhàn)略意義。建議在半導(dǎo)體制造的關(guān)鍵材料和專業(yè)設(shè)備等溢出效應(yīng)相對(duì)顯著的領(lǐng)域，分階段選擇一定數(shù)量的細(xì)分技術(shù)領(lǐng)域，如制造半導(dǎo)體的化學(xué)材料、測(cè)試設(shè)備、沉積設(shè)備等，集中優(yōu)勢(shì)資源組織開展任務(wù)導(dǎo)向型創(chuàng)新，加快細(xì)分領(lǐng)域的技術(shù)深化和前沿化，培育更有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的專業(yè)分工優(yōu)勢(shì)，提高我國(guó)在全球半導(dǎo)體供應(yīng)鏈中的平衡能力。這是我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)突破困境的關(guān)鍵。

第三，細(xì)化產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策，為半導(dǎo)體供應(yīng)鏈不同的薄弱環(huán)節(jié)提供更有效的政策支持。半導(dǎo)體是一個(gè)復(fù)雜的技術(shù)集成體，供應(yīng)鏈每一個(gè)環(huán)節(jié)所具有的技術(shù)特性和戰(zhàn)略意義都不同，差距所帶來的影響和風(fēng)險(xiǎn)也不在同一層面，應(yīng)對(duì)之策理應(yīng)有所不同。但目前我國(guó)出臺(tái)的有關(guān)政策，如針對(duì)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的稅收減免、設(shè)備支出的稅前扣除、研發(fā)投入抵扣等，更適合芯片的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，并未充分考慮半導(dǎo)體供應(yīng)鏈不同環(huán)節(jié)技術(shù)創(chuàng)新的差異化政策需求，導(dǎo)致政策效果不盡理想，甚至在某種層面上對(duì)產(chǎn)業(yè)資本投資造成了誤導(dǎo)性作用。亟須進(jìn)一步細(xì)化產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策，提高政策工具與不同環(huán)節(jié)政策需求的適配度。如半導(dǎo)體供應(yīng)鏈中的核心IP，是一個(gè)有形資產(chǎn)投入較少，但人工和無形資產(chǎn)投入較高的技能密集型環(huán)節(jié)，增加勞動(dòng)力成本的稅前抵扣政策更有利于降低該環(huán)節(jié)的創(chuàng)新成本；再如半導(dǎo)體測(cè)試設(shè)備，該領(lǐng)域需要測(cè)量設(shè)備、技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)和材料表征化技術(shù)等方面的支撐，這些雖不屬于半導(dǎo)體行業(yè)，但相當(dāng)于半導(dǎo)體行業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)施，協(xié)同創(chuàng)新對(duì)該領(lǐng)域的技術(shù)突破至關(guān)重要，這就需要擴(kuò)大政策支持范圍，加大基礎(chǔ)領(lǐng)域的資本投入。對(duì)于半導(dǎo)體制造中的關(guān)鍵化學(xué)材料，由于市場(chǎng)規(guī)模較小，資本的回報(bào)率相對(duì)較低，則需要更好地利用政府采購(gòu)提高其規(guī)模經(jīng)濟(jì)性。

第四，更加積極地推動(dòng)與技術(shù)領(lǐng)先國(guó)家的雙邊或多邊合作，為我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展創(chuàng)造更加有利的國(guó)際環(huán)境。在數(shù)字革命的背景下，半導(dǎo)體已非一般的制造業(yè)產(chǎn)品，其戰(zhàn)略性愈加突出。從全球競(jìng)爭(zhēng)的趨勢(shì)來看，我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展仍將面臨諸多制約，不可能在所有供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)突破，需要以更加開放的思維構(gòu)建更加穩(wěn)定的發(fā)展環(huán)境。一是加強(qiáng)與技術(shù)領(lǐng)先國(guó)家的貿(mào)易談判，降低與半導(dǎo)體相關(guān)的設(shè)備、材料和技術(shù)服務(wù)等領(lǐng)域的貿(mào)易壁壘。我國(guó)是技術(shù)先進(jìn)國(guó)家的重要市場(chǎng)，如美國(guó)AMD 公司和英偉達(dá)（Nvidia）公司芯片設(shè)計(jì)收入中大約26%和24%來自中國(guó)市場(chǎng)；美國(guó)應(yīng)用材料公司作為全球最大的半導(dǎo)體設(shè)備公司，占全球18%的市場(chǎng)份額，但其29%的收入來自中國(guó)市場(chǎng)；日本尼康公司作為全球僅有的兩家光刻機(jī)設(shè)備商之一，28%的收入來自中國(guó)市場(chǎng)①資料來源：CSET，Securing semiconductor supply chain，2021 年1 月。。過度的出口管制也會(huì)給這些公司帶來重大損失，從長(zhǎng)期來看也存在較大的不確定性。因此，我國(guó)應(yīng)通過改善國(guó)內(nèi)數(shù)字化生態(tài)，創(chuàng)造更大規(guī)模的市場(chǎng)需求來推動(dòng)國(guó)際合作。

二是充分發(fā)揮資本、高技能勞動(dòng)力等方面的規(guī)模和成本優(yōu)勢(shì)，建立更廣泛的技術(shù)研發(fā)網(wǎng)絡(luò)。半導(dǎo)體制造成本和技術(shù)創(chuàng)新成本快速攀升，2019年全球半導(dǎo)體研發(fā)成本和資本支出占全行業(yè)銷售收入的比重已接近50%②資料來源：BCG&SIA，Strength the global semiconductor supply chain in an uncertain era，2021 年4 月。，技術(shù)領(lǐng)先國(guó)家研發(fā)“赤字”的壓力不斷加大，而我國(guó)作為發(fā)展中大國(guó)，無論是市場(chǎng)規(guī)模還是金融資本都具有顯著優(yōu)勢(shì)，應(yīng)持續(xù)加大重大科研基礎(chǔ)設(shè)施的投入，優(yōu)化投資和創(chuàng)新的政策環(huán)境，構(gòu)建更加先進(jìn)、開放的國(guó)際化半導(dǎo)體創(chuàng)新生態(tài)，為我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展聚集更多高層次人才和創(chuàng)新資源。