2019年5月，美國商務(wù)部將華為列入實(shí)體清單，禁止美國企業(yè)向華為出口技術(shù)和零部件；2020年5月，美國進(jìn)一步升級對華為貿(mào)易禁令，要求凡使用了美國技術(shù)或設(shè)計的半導(dǎo)體芯片出口華為時，必須得到美國政府的許可證，進(jìn)一步切斷華為通過第三方獲取芯片或代工生產(chǎn)的渠道。
此前，高通、英特爾和博通等美國公司都向華為提供芯片，用于華為智能手機(jī)和其他電信設(shè)備，華為手機(jī)使用谷歌的安卓操作系統(tǒng)。華為自研的麒麟高端手機(jī)芯片，也依賴臺積電代工。隨著美國芯片禁令實(shí)施，華為手機(jī)業(yè)務(wù)遭遇重創(chuàng)，消費(fèi)者業(yè)務(wù)收入大幅下滑，海外市場拓展也受到影響。
美國憑借芯片技術(shù)優(yōu)勢對中國企業(yè)“卡脖子”，使半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)陡然成為中美科技競爭的風(fēng)暴眼?！叭毙尽敝矗伙@了中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的技術(shù)短板。它如一記振聾發(fā)聵的警鐘，驚醒國人看清國際科技競爭的殘酷現(xiàn)實(shí)。
半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)是科技創(chuàng)新的龍頭和先導(dǎo)，在信息科技和高端制造中占據(jù)核心地位。攻克半導(dǎo)體核心技術(shù)難題，解決高端芯片受制于人的現(xiàn)狀，成為中國高科技發(fā)展和產(chǎn)業(yè)升級的當(dāng)務(wù)之急。
全球半導(dǎo)體版圖
半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)很典型地體現(xiàn)了供應(yīng)鏈的全球化，各國在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈上分工協(xié)作，相互依賴。美國、韓國、日本、中國、歐洲等國家或地區(qū)發(fā)揮各自優(yōu)勢，共同組成了緊密協(xié)作的全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈。
根據(jù)美國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會發(fā)布的最新數(shù)據(jù)，美國的半導(dǎo)體企業(yè)銷售額占據(jù)全球的47%，排名第二的是韓國，占比為19%，日本和歐盟半導(dǎo)體企業(yè)銷售額占比均為10%，并列第三。中國臺灣和中國大陸半導(dǎo)體企業(yè)銷售額占比分別為6%和5%。
具體來看，美國牢牢控制半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的頭部，包括最前端EDA/IP、芯片設(shè)計和關(guān)鍵設(shè)備等。具體而言，在全球產(chǎn)業(yè)鏈總增加值中，美國在EDA/IP上，占據(jù)74%份額；在邏輯芯片設(shè)計上，占據(jù)67%；在存儲芯片設(shè)計上，占據(jù)29%；在半導(dǎo)體制造設(shè)備上，占據(jù)41%。
日本在芯片設(shè)計、半導(dǎo)體制造設(shè)備、半導(dǎo)體材料等重要環(huán)節(jié)掌握核心技術(shù)；韓國在存儲芯片設(shè)計、半導(dǎo)體材料上發(fā)揮關(guān)鍵作用；歐洲在芯片設(shè)計、半導(dǎo)體制造設(shè)備和半導(dǎo)體材料上貢獻(xiàn)突出；中國則在晶圓制造上發(fā)揮重要作用。
中國大陸在全球晶圓制造（后道封裝、測試）增加值占比高達(dá)38%；中國臺灣在全球半導(dǎo)體材料、晶圓制造（前道制造、后道封裝、測試）增加值占比分別達(dá)到22%和47%。
以上國家和地區(qū)構(gòu)成了全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈的主體。
芯片是人類智慧的結(jié)晶，芯片制造是全球頂尖的高端制造產(chǎn)業(yè)之一，是典型的資本密集和技術(shù)密集行業(yè)。制造的過程之復(fù)雜、技術(shù)之尖端、對制造設(shè)備的苛刻要求，決定了芯片產(chǎn)業(yè)鏈的復(fù)雜性。半導(dǎo)體制造中的大部分設(shè)備，包含了數(shù)百家不同供應(yīng)商提供的模塊、激光、機(jī)電組件、控制芯片、光學(xué)、電源等，均需依托高度專業(yè)化的復(fù)雜供應(yīng)鏈。每一個單一制造鏈條都可能匯集了成千上萬的產(chǎn)品，凝聚著數(shù)十萬人多年研發(fā)的積累。
芯片技術(shù)也涉及廣泛的學(xué)科，需要長時期的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新的成果累積。舉例來說，一項(xiàng)半導(dǎo)體新技術(shù)方法從發(fā)布論文，到規(guī)?；慨a(chǎn)，至少需要10-15年的時間。作為全球最先進(jìn)的半導(dǎo)體光刻技術(shù)基礎(chǔ)的極紫外線EUV應(yīng)用，從早期的概念演示到如今的商業(yè)化花費(fèi)了將近40年的時間，而EUV生產(chǎn)所需要的光刻機(jī)設(shè)備的10萬個零部件來自全球5000多家供應(yīng)商。
芯片制造的復(fù)雜性，創(chuàng)造了一個由無數(shù)細(xì)分專業(yè)方向組成的全球化產(chǎn)業(yè)鏈。在半導(dǎo)體市場中，專業(yè)的世界級公司通過幾十年有針對性的研發(fā)，在自己擅長的領(lǐng)域建立了牢固的市場地位。比如，荷蘭ASML壟斷著世界光刻機(jī)的生產(chǎn)；美國高通、英特爾、韓國三星、中國臺灣的臺積電等也都形成了各自的技術(shù)優(yōu)勢。目前全世界最先進(jìn)制程的高端芯片幾乎都由臺積電和三星生產(chǎn)。
中美芯片供應(yīng)鏈各有軟肋
“缺芯”，不僅困擾著中國企業(yè)。
自去年下半年以來，受新冠疫情及美國貿(mào)易禁令干擾，芯片產(chǎn)能及供應(yīng)不足，全球信息產(chǎn)業(yè)和智能制造都遭遇了嚴(yán)重的“芯片荒”。
隨著新一輪新冠疫情在東南亞蔓延，汽車行業(yè)芯片短缺進(jìn)一步加劇，全球三家最大的汽車制造商裝配線均出現(xiàn)中斷。豐田稱 9 月全球減產(chǎn) 40%。美國車企也不能幸免，福特汽車旗下一家工廠暫停組裝 F-150 皮卡，通用汽車北美地區(qū)生產(chǎn)線停工時間也被迫延長。
蔓延全球的芯片荒，迫使各國對全球半導(dǎo)體供應(yīng)鏈的安全性、可靠性進(jìn)行重新審視和評估。中美兩個大國在半導(dǎo)體供應(yīng)鏈上各有優(yōu)勢，也各有軟肋。
中國芯片產(chǎn)業(yè)起步較晚，但近年來加速追趕。根據(jù)中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，2020年中國集成電路產(chǎn)業(yè)銷售額為8848億元，同比增長17%，5年增長了超過一倍。其中，設(shè)計業(yè)銷售額為3778.4億元，同比增長23.3%；制造業(yè)銷售額為2560.1億元，同比增長19.1%；封裝測試業(yè)銷售額2509.5億元，同比增長6.8%。中國2020年出口集成電路2598億塊，出口金額1166億美元，同比增長14.8%。
中國芯片核心技術(shù)與美國有較大差距，主要突破在芯片設(shè)計領(lǐng)域，芯片設(shè)計水平位列全球第二。在制造的封測環(huán)節(jié)也不是我們的短板。中國芯片制造的短板主要在三方面：核心原材料不能自己自足、芯片制造工藝與國際領(lǐng)先水平有較大差距、關(guān)鍵制造設(shè)備依賴進(jìn)口。
由于不能獨(dú)立完成先進(jìn)制程芯片的生產(chǎn)制造，大量高端芯片依賴進(jìn)口。2020年中國進(jìn)口芯片5435億塊，進(jìn)口金額3500.4億美元。
美國是世界芯片頭號強(qiáng)國，擁有世界領(lǐng)先的半導(dǎo)體公司，但其核心能力是主導(dǎo)芯片產(chǎn)業(yè)鏈的前端，包括設(shè)計、制造設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)等，但上游資源和制造能力也依賴國外。美國在全球半導(dǎo)體制造市場的市占率急速下降，從 1990 年 37% 滑落至目前 12%左右。
波士頓咨詢公司和美國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會在今年4月聯(lián)合發(fā)布的《在不確定的時代加強(qiáng)全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈》的報告顯示，若按設(shè)備制造/組裝所在地統(tǒng)計，2019年中國大陸半導(dǎo)體企業(yè)銷售額占比高達(dá)35%；美國則排名第二，銷售額占比為19%。
世界芯片的主要制造產(chǎn)能集中在亞洲， 2020 年中國臺灣半導(dǎo)體產(chǎn)能全球占比為 22%，其次是韓國 21%，日本和中國大陸皆為 15%。這意味著美國在芯片的制造和生產(chǎn)環(huán)節(jié)，也存在很大的脆弱性。這也是伴隨東南亞疫情爆發(fā)導(dǎo)致芯片產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)能受限，美國同樣遭遇“芯片荒”的原因。
對半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈脆弱性的擔(dān)憂，推動美國加大對半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的投資和政策扶持。今年5月美國參議院通過一項(xiàng)兩黨一致同意的芯片投資法案，批準(zhǔn)了520億美元的緊急撥款，用以支持美國半導(dǎo)體芯片的生產(chǎn)和研發(fā)，以提升美國國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的韌性和競爭力。今年2月24日，美國總統(tǒng)拜登簽署一項(xiàng)行政命令，推動美國加強(qiáng)與日本、韓國及中國臺灣等盟國/地區(qū)合作，加速建立不依賴中國大陸的半導(dǎo)體供應(yīng)鏈。
除了產(chǎn)能問題，美國在全球半導(dǎo)體競爭中的另一個軟肋就是對中國市場的依賴。中國是全球最大的半導(dǎo)體需求市場，每年中國半導(dǎo)體的進(jìn)口額都超過3000億美元，大多數(shù)美國半導(dǎo)體龍頭企業(yè)至少有25%的銷售額來自中國市場?？梢哉f，中國是美國及全球主要半導(dǎo)體供應(yīng)商的最大金主。如果失去中國這個最富活力、最具成長性的市場，那么依賴高資本投入的美國各主要芯片供應(yīng)商的研發(fā)成本將難以支撐，影響其研發(fā)投入及未來競爭力。
這從另一方面說，恰是中國的優(yōu)勢，中國龐大的市場需求和發(fā)展空間，足以支撐芯片產(chǎn)業(yè)鏈的高強(qiáng)度資本投入與技術(shù)研發(fā)，并推動技術(shù)和產(chǎn)品迭代。
“中國芯”提速
隨著中國推進(jìn)《中國制造2025》，芯片制造一直是中國科技發(fā)展的優(yōu)先事項(xiàng)。如今，美國在芯片供應(yīng)和制造上進(jìn)行霸凌式斷供，使中國構(gòu)建自主可控、安全高效的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的目標(biāo)更加緊迫。
客觀上，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈需要各國協(xié)作，這從成本和技術(shù)進(jìn)步角度，對各國都是互利共贏。但美國的斷供行為改變了傳統(tǒng)的商業(yè)與貿(mào)易邏輯。在大國競爭的背景下，對具有戰(zhàn)略意義的半導(dǎo)體和芯片產(chǎn)業(yè)鏈，安全、可靠成為主導(dǎo)的邏輯。
中國要成為制造強(qiáng)國，實(shí)現(xiàn)在全球產(chǎn)業(yè)鏈、價值鏈的躍升，擺脫關(guān)鍵技術(shù)受制于人的困境，芯片制造這道坎兒就必須跨過。
隨著越來越多的中國高科技企業(yè)被列入美國實(shí)體清單，迫使半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中的許多中國企業(yè)不得不“抱團(tuán)取暖”，攜手合作，努力尋求供應(yīng)鏈的“本土化”?！爸袊尽蓖粐?，成為中國科技界、產(chǎn)業(yè)界不得不面對的一場“新的長征”。中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)進(jìn)入攻堅期，也由此迎來發(fā)展的重大戰(zhàn)略機(jī)遇期。
在國家“十四五”規(guī)劃和2035遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要中，把科技自立自強(qiáng)作為創(chuàng)新驅(qū)動的戰(zhàn)略優(yōu)先目標(biāo)，致力打造“自主可控、安全高效”的產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈；國家將集中資金和優(yōu)勢科技力量，打好關(guān)鍵核心技術(shù)攻堅戰(zhàn)，在卡脖子領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)更多“由零到一”的突破。國家明確提出到2025年實(shí)現(xiàn)芯片自給率70%的目標(biāo)。
2020年8月，國務(wù)院印發(fā)《新時期促進(jìn)集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的若干政策》，瞄準(zhǔn)國產(chǎn)芯片受制于人的短板，在投融資、人才和市場落地等方面進(jìn)一步加大政策支持，助力打通和拓展企業(yè)融資渠道，加快促進(jìn)集成電路全產(chǎn)業(yè)鏈聯(lián)動，做大做強(qiáng)人才培養(yǎng)體系等。
全國多地制定半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃和扶持政策，積極打造半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈。長三角地區(qū)是我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)聚集區(qū)，深圳市則是珠三角地區(qū)集成電路產(chǎn)業(yè)的龍頭，京津冀及中西部地區(qū)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)也正在加快布局。
作為中國創(chuàng)新基地，上海市政府6月21日發(fā)布《戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)發(fā)展“十四五”規(guī)劃》，其中集成電路產(chǎn)業(yè)列為第一位的發(fā)展項(xiàng)目，提出產(chǎn)業(yè)規(guī)模年均增速達(dá)到20%左右，力爭在制造領(lǐng)域有兩家企業(yè)營收進(jìn)入世界前列，并在芯片設(shè)計、制造設(shè)備和材料領(lǐng)域培育一批上市企業(yè)。
上海市的規(guī)劃中，對芯片制造也制定出具體目標(biāo)和實(shí)施路徑：加快研制具有國際一流水平的刻蝕機(jī)、清洗機(jī)、離子注入機(jī)、量測設(shè)備等高端產(chǎn)品；開展核心裝備關(guān)鍵零部件研發(fā)；提升12英寸硅片、先進(jìn)光刻膠研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化能力。到2025年，基本建成具有全球影響力的集成電路產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新高地，先進(jìn)制造工藝進(jìn)一步提升，芯片設(shè)計能力國際領(lǐng)先，核心裝備和關(guān)鍵材料國產(chǎn)化水平進(jìn)一步提高，基本形成自主可控的產(chǎn)業(yè)體系。
上海聯(lián)合中科院和產(chǎn)業(yè)龍頭企業(yè)，投資5000億元，打造世界級芯片產(chǎn)業(yè)基地：東方芯港。目前東方芯港項(xiàng)目已引進(jìn)40余家行業(yè)標(biāo)桿企業(yè)，初步形成了覆蓋芯片設(shè)計、特色工藝制造、新型存儲、第三代半導(dǎo)體、封裝測試以及裝備、材料等環(huán)節(jié)的集成電路全產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)體系。
在國家政策指引和強(qiáng)勁市場的驅(qū)動下，國家、企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)、大學(xué)、社會資金等集體發(fā)力，中國芯片行業(yè)正展現(xiàn)出空前的發(fā)展動能和勢頭。
在外部倒逼和內(nèi)部技術(shù)提升的共同作用下，中國芯片產(chǎn)業(yè)第一次迎來資金、技術(shù)、人才、設(shè)備、材料、工藝、設(shè)計、軟件等各發(fā)展要素和環(huán)節(jié)的整體爆發(fā)。國產(chǎn)芯片也在加速試錯、改造、提升，正在經(jīng)歷從“不可用”到“基本可用”、再到“好用”的轉(zhuǎn)變。
中國終將重構(gòu)全球半導(dǎo)體格局
中國芯片制造重大技術(shù)突破接踵而至：
中微半導(dǎo)體公司成功研制了5納米等離子蝕刻機(jī)。經(jīng)過三年的發(fā)展，中微公司5納米蝕刻機(jī)的制造技術(shù)更加成熟。該設(shè)備已交付臺積電投入使用。
上海微電子已經(jīng)成功研發(fā)出我國首款28納米光刻機(jī)設(shè)備，預(yù)計將在2021年交付使用，實(shí)現(xiàn)了光刻機(jī)技術(shù)從無到有的突破。
中芯國際成功推出N+1芯片工藝技術(shù)，依托該工藝，中芯國際芯片制程不斷向新的高度突破，同時成熟的28納米制程擴(kuò)大產(chǎn)能。
7月29日，南大光電承擔(dān)的國家科技重大專項(xiàng)“極大規(guī)模集成電路制造裝備及成套工藝”之光刻膠項(xiàng)目通過了專家組驗(yàn)收。
8月2日青島芯恩公司宣布8寸晶圓投片成功，良率達(dá)90%以上，12寸晶圓廠也將于8月15日開始投片。
2017年，合肥晶合集成電路12寸晶圓制造基地建成投產(chǎn)，至2021年合肥集成電路企業(yè)數(shù)量已發(fā)展到近280家。
中國半導(dǎo)體行業(yè)集中蓄勢發(fā)力，在關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備等瓶頸領(lǐng)域，從無到有，由易入難，積小成而大成，關(guān)鍵技術(shù)和工藝水平正在取得整體躍遷。
小成靠朋友，大成靠對手。某種意義上，我們應(yīng)該感謝美國的遏制與封鎖，逼迫我們在芯片和半導(dǎo)體行業(yè)加速擺脫對外部的依賴。
回望新中國科技發(fā)展史，凡是西方封鎖和控制的領(lǐng)域，也是中國技術(shù)發(fā)展最快的領(lǐng)域：遠(yuǎn)的如兩彈一星、核潛艇，近的如北斗導(dǎo)航系統(tǒng)以及登月、空間站、火星探測等航天工程。在外部壓力的逼迫下，中國科技與研發(fā)潛能將前所未有地爆發(fā)。
實(shí)際上，中國的整體科技實(shí)力與美國的差距正在迅速縮小。在一些尖端領(lǐng)域，比如高溫超導(dǎo)、納米材料、超級計算機(jī)、航天技術(shù)、量子通訊、5G技術(shù)、人工智能、古生物考古、生命科學(xué)等領(lǐng)域已經(jīng)居于世界前沿水平。
英國世界大學(xué)新聞網(wǎng)站8月29日刊發(fā)分析文章，梳理了中國科技水平的顛覆性變化：
在創(chuàng)新領(lǐng)域，中國在全球研發(fā)支出排名第二，全球創(chuàng)新指數(shù)在中等收入國家中排名第一，正在從創(chuàng)新落伍者轉(zhuǎn)變?yōu)閯?chuàng)新領(lǐng)導(dǎo)者。
人才方面，擁有龐大的高端理工人才庫，中國已是知識資本的重要創(chuàng)造者，美中科技關(guān)系從高度不對稱轉(zhuǎn)變?yōu)樵谀芰蛯?shí)力上更加對等。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方面，中國從單純的學(xué)習(xí)者和技術(shù)接收者，轉(zhuǎn)變?yōu)榧夹g(shù)轉(zhuǎn)讓的來源和跨境技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的塑造者。
人才回流，中國正在扭轉(zhuǎn)人才流失問題，積極從世界各地招募科學(xué)和工程人才。
這些變化表明，中國科技整體實(shí)力已經(jīng)從追趕轉(zhuǎn)變?yōu)槟軌蚺c國際前沿競爭，由全球科技中的邊緣角色轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂兄匾绊懥Φ膰抑弧?/p>
中國的基礎(chǔ)研究水平也在突飛猛進(jìn)。據(jù)《日經(jīng)新聞》8月10日報道，在統(tǒng)計2017年至2019年間全球被引用次數(shù)排名前10%的論文時，中國首次超過美國，位居榜首位置。報道還著重指出中國在人工智能領(lǐng)域相關(guān)論文總數(shù)占據(jù)20.7%，美國為19.8%，顯示中國在人工智能領(lǐng)域的研究成果正在超越美國。
另有日本學(xué)者在研究2021QS世界大學(xué)排名后，發(fā)現(xiàn)世界排名前20的理工類大學(xué)中，中國有7所上榜，清華大學(xué)居于第一位，而美國有5所。如果進(jìn)一步細(xì)分到“機(jī)械工程”、“電氣與電子工程”，中國大學(xué)在排名前20中的數(shù)量更是全面碾壓美國。
芯片技術(shù)反映了一個國家整體科技水平和綜合研發(fā)實(shí)力，中國的基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究、人才實(shí)力具備了突破芯片核心技術(shù)的基礎(chǔ)和能力。
正如世界光刻機(jī)龍頭企業(yè)——荷蘭ASML總裁溫尼克今年4月接受采訪時所說：美國不能無限打壓中國，對中國實(shí)施出口管制，將逼迫中國尋求科技自主，現(xiàn)在不把光刻機(jī)賣給中國，估計３年后中國就會自己掌握這個技術(shù)?！耙坏┲袊槐萍绷耍怀?5年他們就會什么都能自己做?！?/p>
溫尼克的憂慮，正在一步步變成現(xiàn)實(shí)。全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正進(jìn)入重大變革期，中國在芯片制造領(lǐng)域的發(fā)憤圖強(qiáng)，正在改寫世界半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的競爭格局。
中國的市場優(yōu)勢加上國家政策優(yōu)勢、資金優(yōu)勢以及基礎(chǔ)研究的深入，打破美國在芯片制造領(lǐng)域的技術(shù)壟斷和封鎖，這一天不會太遙遠(yuǎn)。
轉(zhuǎn)載請注明出處。
相關(guān)文章
熱門資訊
精彩導(dǎo)讀
關(guān)注我們
