芯片制造技術(shù)的國際競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)及企業(yè)創(chuàng)新特征
——以專利為視角

張貝貝，李存金

(北京理工大學(xué)管理與經(jīng)濟(jì)學(xué)院，北京 100081）

芯片技術(shù)屬于“高、尖”和新型的重大復(fù)雜性技術(shù)，是世界各國爭(zhēng)奪的一個(gè)技術(shù)戰(zhàn)略高地；芯片產(chǎn)品則幾乎應(yīng)用于各行各業(yè)，涉及到我們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷妗Ｔ谛畔⒒?shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化快速發(fā)展的新時(shí)代，芯片制造產(chǎn)業(yè)不僅是一種高新產(chǎn)業(yè)，也是一種影響到其他產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)。芯片制造技術(shù)是中國極為重視的優(yōu)先發(fā)展技術(shù)，芯片制造技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)發(fā)展已成為事關(guān)中國能否在國際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中獲得優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵因素之一。在中國經(jīng)濟(jì)快速崛起的背景下，美國已將中國列為首要的遏制對(duì)象，近年來中美貿(mào)易摩擦持續(xù)升級(jí)，中國的華為技術(shù)有限公司、中興通訊股份有限公司等許多高技術(shù)企業(yè)都被美國列入了出口管制“實(shí)體名單”，芯片技術(shù)已成為了中國許多高新技術(shù)企業(yè)發(fā)展的“卡脖子”技術(shù)。因此，殘酷的事實(shí)一再證明：核心技術(shù)受制于人就很難發(fā)展! 中國信息通信、半導(dǎo)體等相關(guān)產(chǎn)業(yè)面臨的“缺芯少魂”局面已引起了政府部門、企業(yè)和民眾的廣泛關(guān)注及反思。我們要把芯片制造提升到國家產(chǎn)業(yè)安全戰(zhàn)略的地位去重視，不僅要注重研發(fā)投入，更要走出一條獨(dú)立自主的研發(fā)道路，使得芯片技術(shù)和產(chǎn)業(yè)成為又一個(gè)“國之重器”。那么，透徹了解芯片制造技術(shù)的國際競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)、國家競(jìng)爭(zhēng)策略和核心企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新模式，是政府制定芯片制造技術(shù)發(fā)展策略的必要前提。

1 文獻(xiàn)綜述

中國芯片產(chǎn)業(yè)的起步階段可以追溯到20 世紀(jì)60 年代中期，1965 年，處在計(jì)劃經(jīng)濟(jì)體制之下的中國大陸成功研發(fā)出了第一款數(shù)字邏輯電路IC 器件，而后相繼開發(fā)了TTL、ECL、PMOS 和CMOS 等一系列相關(guān)技術(shù)。隨著改革開放，中國人力成本低、基礎(chǔ)設(shè)施良好等優(yōu)勢(shì)受到國際商家的青睞，所以在20世紀(jì)80 年代，大批的外資芯片企業(yè)將勞動(dòng)密集型的低附加值生產(chǎn)環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)移到中國。但由于“市場(chǎng)換技術(shù)”等原因［1］，1980—1995 年間中國的芯片制造技術(shù)水平并沒有獲得顯著提升，在這一階段，中國對(duì)芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展的支持主要體現(xiàn)在戰(zhàn)略層面。2000 年以后，中國對(duì)芯片產(chǎn)業(yè)的支持力度越來越大，在戰(zhàn)略層面重視的同時(shí)發(fā)展到提供具體的政策支持。國家為了鼓勵(lì)芯片相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，2000 年頒布了《鼓勵(lì)軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干政策》，2012 年發(fā)布《“十二五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，2014 年印發(fā)了《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》，通過出臺(tái)一系列相關(guān)政策，綜合運(yùn)用投資激勵(lì)、稅收優(yōu)惠、進(jìn)出口補(bǔ)貼、人才補(bǔ)貼和研發(fā)激勵(lì)等手段助力芯片技術(shù)發(fā)展。

芯片制造產(chǎn)業(yè)具有資本密集型和技術(shù)密集型的雙重特征，處在芯片整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的中間位置，是整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈中重要的一環(huán)。整體上來說，中國芯片制造領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)整體水平與美日韓歐等存在明顯的差距，雖然在2008—2017 年間產(chǎn)業(yè)整體創(chuàng)新效率有逐步提升的跡象［2］，但仍處于國際產(chǎn)業(yè)鏈的低附加值位置。為提升芯片技術(shù)水平以及扭轉(zhuǎn)中國芯片產(chǎn)業(yè)在國際價(jià)值鏈中的低附加值地位，學(xué)者們分別從不同視角出發(fā)，對(duì)芯片制造領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展問題展開討論，如王鵬飛［3］對(duì)比了國內(nèi)外集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r，歸納出中國集成電路產(chǎn)業(yè)存在市場(chǎng)嚴(yán)重依賴進(jìn)口、工藝水平差距大、缺乏高端領(lǐng)軍企業(yè)、基礎(chǔ)技術(shù)積累不足以及配套技術(shù)發(fā)展滯后等問題，并總結(jié)了美日歐韓等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，提出中國應(yīng)從政府政策層面改善投融資體系、健全激勵(lì)機(jī)制以及整合產(chǎn)業(yè)資源等建議；作為補(bǔ)充，Zhou 等［2］認(rèn)為勞動(dòng)力投入冗余是阻礙中國芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最大問題；Wu 等［4］運(yùn)用案例形式探討了政府政策制定與企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的互動(dòng)關(guān)系，提出政府應(yīng)積極構(gòu)建技術(shù)工業(yè)園、引入利于本地企業(yè)發(fā)展的新標(biāo)準(zhǔn)以及解除相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用管制等，以更好地推動(dòng)本地半導(dǎo)體企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新。Hung 等［5］通過對(duì)比半導(dǎo)體企業(yè)的組織模式，認(rèn)為擁有集團(tuán)資助的企業(yè)較無集團(tuán)資助的企業(yè)具有更好的經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī)，強(qiáng)調(diào)了半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展中資源集成、團(tuán)隊(duì)協(xié)作的重要性；Wu 等［6］以中國臺(tái)灣地區(qū)的42 家半導(dǎo)體企業(yè)為依托，從專利視角構(gòu)建了企業(yè)技術(shù)效率的評(píng)價(jià)體系，以期能夠有效地解決企業(yè)研發(fā)投入中的資源浪費(fèi)問題；劉鳳朝等［7］將美國不同時(shí)期的技術(shù)創(chuàng)新模式歸納為“主導(dǎo)-成長(zhǎng)型”“新興-成長(zhǎng)型”“主導(dǎo)-成熟型”和“萌芽-滯長(zhǎng)型”4 種，并分別總結(jié)了不同創(chuàng)新模式的發(fā)展特點(diǎn)，對(duì)中國的芯片技術(shù)發(fā)展具有借鑒意義。隨著芯片制造技術(shù)的復(fù)雜化，單個(gè)企業(yè)不可能僅僅依靠自身的技術(shù)生存，技術(shù)研發(fā)的國際合作變得越來越重要，Liu 等［8］從專利視角分析了芯片制造技術(shù)領(lǐng)域的國際合作情況，并為中國在該領(lǐng)域的國際合作指出新方向；Kong 等［9］在分析國際合作網(wǎng)絡(luò)時(shí)，建議政府積極構(gòu)建芯片制造技術(shù)的工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，并努力推動(dòng)實(shí)現(xiàn)相關(guān)企業(yè)的全球一體化，積極利用企業(yè)合作網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)協(xié)同效應(yīng)促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新。

綜上所述，芯片制造領(lǐng)域的現(xiàn)有文獻(xiàn)主要圍繞著產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策、技術(shù)創(chuàng)新以及企業(yè)合作網(wǎng)絡(luò)等方面展開，相關(guān)研究較為豐富，但存在以下不足：一方面，芯片制造領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展以及競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)分析多是從銷售額、進(jìn)出口額等角度出發(fā)，忽略了專利對(duì)技術(shù)的重要表征作用；另一方面，注重對(duì)芯片制造領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)分析，缺乏對(duì)芯片制造微觀技術(shù)層面的重視。為了更加深入地理解芯片制造技術(shù)的國際競(jìng)爭(zhēng)形勢(shì)以及企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)策略，本研究擬以芯片制造領(lǐng)域2000 年至2020 年的專利數(shù)據(jù)為支撐，從技術(shù)輸出視角分析該領(lǐng)域的國際競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)、歸納核心企業(yè)的技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)策略和創(chuàng)新模式。

2 數(shù)據(jù)處理及研究方法

2.1 數(shù)據(jù)收集與整理

本研究所用專利數(shù)據(jù)（2000—2020 年）來自德溫特創(chuàng)新索引數(shù)據(jù)庫（DII）。芯片技術(shù)是包括多個(gè)高端工藝分支的重大復(fù)雜技術(shù)體系，具有明顯的跨學(xué)科集成特征，根據(jù)具體的某幾類IPC 國際專利分類號(hào)檢索難免會(huì)出現(xiàn)紕漏，所以本研究以Liu 等［8］所提供的專利檢索式為基礎(chǔ)，通過專家訪談和查閱芯片制造技術(shù)領(lǐng)域知識(shí)［10］，對(duì)檢索式進(jìn)行修改和完善，建立了芯片制造領(lǐng)域基本工藝技術(shù)的關(guān)鍵詞檢索式，并通過對(duì)試下載樣本的關(guān)鍵詞訓(xùn)練來進(jìn)一步完善檢索式，同時(shí)將IPC 國際專利分類號(hào)檢索作為技術(shù)關(guān)鍵詞檢索的補(bǔ)充。本研究使用的最終檢索式如表1 所示。

表1 芯片制造技術(shù)專利檢索式

芯片制造技術(shù)的專利數(shù)據(jù)庫構(gòu)建過程如圖1 所示。首先根據(jù)上述檢索式下載芯片制造基本工藝技術(shù)領(lǐng)域的專利，IPC 分類號(hào)作為下載補(bǔ)充，然后將數(shù)據(jù)導(dǎo)入MySQL 數(shù)據(jù)庫進(jìn)行清洗和精煉。數(shù)據(jù)清洗過程主要是對(duì)專利數(shù)據(jù)字段分割、無效數(shù)據(jù)和重復(fù)數(shù)據(jù)的刪除。數(shù)據(jù)精煉的目的是合并歸屬于同一專利權(quán)人的專利并去除沒有競(jìng)爭(zhēng)性的專利權(quán)人信息，具體的，刪除權(quán)利人為個(gè)人的數(shù)據(jù)，以確保研究對(duì)象為企業(yè)，以及刪除專利申請(qǐng)數(shù)量小于5 件的專利權(quán)人信息，以保證競(jìng)爭(zhēng)企業(yè)的質(zhì)量。

圖1 芯片制造技術(shù)的專利數(shù)據(jù)庫構(gòu)建過程

經(jīng)過清洗、精煉過后，得到芯片制造相關(guān)領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)據(jù)：基本工藝78 922 條，清洗工藝8 717 條，熱處理工藝11 031 條，摻雜工藝14 066 條，薄膜工藝12 342 條，光刻工藝22 836 條以及平坦化工藝9 930 條。

2.2 研究方法

（1）共現(xiàn)聚類分析。共現(xiàn)是指科學(xué)文獻(xiàn)或?qū)＠墨I(xiàn)的特征項(xiàng)信息共同出現(xiàn)的現(xiàn)象。共現(xiàn)分析是對(duì)共現(xiàn)現(xiàn)象的定量研究，以揭示信息的內(nèi)容關(guān)聯(lián)和特征項(xiàng)所隱含的知識(shí)。聚類是將相似的文本分類，以此聚類出關(guān)鍵特征不同但內(nèi)部彼此關(guān)聯(lián)的集群。聚類分析已廣泛應(yīng)用于關(guān)鍵技術(shù)的識(shí)別中，如Grieco等［11］強(qiáng)調(diào)了文本聚類方法在技術(shù)領(lǐng)域識(shí)別中的重要作用；Zhong 等［12］借助共引和聚類分析方法探索了光伏材料領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)演化路徑。本研究在芯片制造基本工藝類型的德溫特手工代碼頻次共現(xiàn)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用文本挖掘軟件CiteSpace 5.6.R5 對(duì)主題詞進(jìn)行聚類分析，從而得出各時(shí)間段不同工藝的關(guān)鍵技術(shù)。關(guān)鍵技術(shù)類別的確定是進(jìn)行芯片制造技術(shù)國際競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)分析和核心企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)分析的基礎(chǔ)。

（2）文本相似度多維尺度分析（MDS）。采用專利文本信息挖掘計(jì)算技術(shù)相似度的做法已得到學(xué)界的普遍認(rèn)可，如Moehrle［13］根據(jù)文本中技術(shù)術(shù)語的相似度來測(cè)量專利相似性；Park 等［14］根據(jù)文本信息的“主-謂-賓”結(jié)構(gòu)衡量專利間的相似程度。專利相似度可視化流程如圖2 所示，主要分成以下5 個(gè)步驟1）：

圖2 專利相似度可視化流程

1）自然語言處理工具包（NL TK）是較結(jié)巴分詞更適合英文文檔的一種分詞方法。首先使用NL TK 包對(duì)經(jīng)過清洗和結(jié)構(gòu)化的專利文本進(jìn)行分詞、剔除停用詞，形成全局文檔詞典。

2）根據(jù)詞典映射，將專利文本矩陣轉(zhuǎn)化為詞頻表示的詞矩陣。

3）運(yùn)用TF-IDF（詞頻-逆向文本頻率）方法給每個(gè)專利文本詞頻向量賦權(quán)重，從而得到賦權(quán)重的文本矩陣。TF-IDF 是評(píng)價(jià)某個(gè)詞對(duì)一個(gè)文檔或者語料庫的重要程度的賦權(quán)重方法［15］。

式（1）（2）中：詞頻（TF）表示詞條在某專利文檔中出現(xiàn)的頻率；逆向文本頻率（IDF）表示對(duì)某一詞條在全局文檔中重要性的度量；nij為某一詞條在文件dj中出現(xiàn)的次數(shù)；表示文件dj中所有詞條出現(xiàn)的次數(shù)之和。

4）基于賦權(quán)重的文本矩陣訓(xùn)練出一個(gè)有k個(gè)主題值的潛在語義索引模型（LSI），經(jīng)降維得到專利文本在k維空間的相似矩陣。潛在語義索引是基于奇異值分解（SVD）來得到文本主題的方法。具體的，首先，依據(jù)奇異值思路將經(jīng)TF-IDF 方法賦權(quán)后的矩陣Am×n分解為其特征向量矩陣、奇異值矩陣和轉(zhuǎn)置矩陣三者的乘積：

為了將矩陣Am×n降維到Am×k，式（4）可以近似寫為如式（5）：

然后，運(yùn)用余弦函數(shù)計(jì)算文本i和文本j的相似度矩陣：

5）運(yùn)用多維尺度分析方法將專利相似度矩陣可視化。多維尺度法是一種將多維空間的研究對(duì)象簡(jiǎn)化到低維空間進(jìn)行定位、分析和歸類，同時(shí)又保留對(duì)象間原始關(guān)系的數(shù)據(jù)分析方法，是文本相似矩陣可視化的有力工具［16］，所選用的實(shí)現(xiàn)工具為SPSS（20.0）。

3 芯片制造領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)的國家競(jìng)爭(zhēng)格局

首先，將2000—2020 分割成7 個(gè)時(shí)間段，然后在每個(gè)時(shí)間段內(nèi)對(duì)芯片制造技術(shù)的專利數(shù)據(jù)進(jìn)行共現(xiàn)聚類分析，提取出每個(gè)工藝每個(gè)時(shí)間階段的前3名關(guān)鍵技術(shù)類別，考慮到企業(yè)至少處于某項(xiàng)技術(shù)的國際前10 名競(jìng)爭(zhēng)位置時(shí)，才會(huì)對(duì)該領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展走向產(chǎn)生影響［17］，所以提取每個(gè)關(guān)鍵技術(shù)類別下競(jìng)爭(zhēng)排名前十的國際企業(yè)，最終得到每個(gè)時(shí)間段內(nèi)每個(gè)工藝關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域的前30 家國際領(lǐng)先企業(yè)，對(duì)其資料進(jìn)行手工查詢補(bǔ)充，最后對(duì)競(jìng)爭(zhēng)企業(yè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

3.1 芯片制造領(lǐng)域

競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度計(jì)算公式如下：

式（7）中：當(dāng)計(jì)算芯片制造整體技術(shù)的國家競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度時(shí)，axy表示在特定時(shí)間段內(nèi)，y國家的x企業(yè)在芯片制造關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域所擁有的專利數(shù)量；當(dāng)計(jì)算芯片制造某基本工藝領(lǐng)域的國家競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度時(shí)，axy表示在特定時(shí)間階段內(nèi)y國家的x企業(yè)在芯片制造某工藝的關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域所擁有的專利數(shù)量；當(dāng)計(jì)算芯片制造某工藝領(lǐng)域核心企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度時(shí)，則y=1，ax表示在特定時(shí)間段內(nèi)x企業(yè)在芯片制造某工藝關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域所擁有的專利數(shù)量。

由圖3 可知，在芯片制造關(guān)鍵技術(shù)的國際競(jìng)爭(zhēng)中，具有顯著國際競(jìng)爭(zhēng)力的有美國、日本、韓國、中國、荷蘭、法國和德國。目前芯片制造技術(shù)綜合競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力最強(qiáng)的國家為日本，其次是美國和中國，再者是韓國、德國和荷蘭。從各個(gè)國家的競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度變化形勢(shì)可以看出，早期美日韓三國交相領(lǐng)先，次之是荷蘭、德國和中國之間的相互競(jìng)爭(zhēng)。具體而言，中國臺(tái)灣地區(qū)在該領(lǐng)域具有較好的技術(shù)基礎(chǔ)；相比之下，中國大陸的技術(shù)基礎(chǔ)較為薄弱，其競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力在2012 年之后才開始顯露，且具有上升的趨勢(shì)。

圖3 芯片制造領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)的國際競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)

3.2 芯片制造基本工藝領(lǐng)域

從基本工藝視角進(jìn)一步分析芯片制造關(guān)鍵技術(shù)的國家競(jìng)爭(zhēng)格局，將2000—2020 年分為3 個(gè)時(shí)期，其中2000—2005 年為早期，2006—2014 年為中期，2014 年以后為近期。

（1）清洗工藝方面美日韓三國鼎立，中國為新興力量。就目前的國際競(jìng)爭(zhēng)形勢(shì)而言，日本的清洗技術(shù)發(fā)展水平最高，其次是美國和韓國，再者是中國。如圖4（a）所示，總體來看，美日韓3 國常年處于領(lǐng)先地位，清洗技術(shù)發(fā)展基礎(chǔ)較好；法國2000—2009 年間競(jìng)爭(zhēng)力逐漸減弱，而中國則是在2012 年競(jìng)爭(zhēng)力開始凸顯，并逐年增強(qiáng)；荷蘭2006—2008 年間擠入國際競(jìng)爭(zhēng)前列，但2009 年又退出了國際競(jìng)爭(zhēng)。特別的，相比于中國臺(tái)灣地區(qū)，中國大陸在該領(lǐng)域起步較晚，但發(fā)展勢(shì)頭向好，2015—2019 年間其國際競(jìng)爭(zhēng)力迅速提升，成為近年來芯片制造清洗工藝領(lǐng)域內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)力提升速度最快、目前最為重要的新興國際競(jìng)爭(zhēng)力量。

（2）熱處理工藝方面美韓領(lǐng)先，中國緊隨其后。目前，熱處理技術(shù)最先進(jìn)的國家是美國，其次為韓國，再者是中國和德國。如圖4（b）所示，就競(jìng)爭(zhēng)演化趨勢(shì)來看，熱處理技術(shù)的領(lǐng)跑者為美日韓和中國。其中，美日韓處于領(lǐng)先地位，但相對(duì)位置隨時(shí)間波動(dòng)，而中國一直處于上升的趨勢(shì)。具體而言，中國臺(tái)灣地區(qū)的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力一直較強(qiáng)，2012—2015 年間短暫性地超過了韓國，但目前的上升勢(shì)頭仍不及美韓兩國；中國大陸的競(jìng)爭(zhēng)力在2012 年以后開始展現(xiàn)，并具有穩(wěn)步上升的態(tài)勢(shì)，是重要的新興競(jìng)爭(zhēng)力量。

（3）摻雜工藝方面中日領(lǐng)先，德美次之。目前，摻雜技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力最強(qiáng)的是中國，其次是日本，再者是德國和美國。如圖4（c）所示，從各國競(jìng)爭(zhēng)力變遷來看，2015 年之前，美日韓3 國主導(dǎo)技術(shù)走向，韓國從2011 年開始競(jìng)爭(zhēng)力減弱，直至2014 年淡出了國際視線；德國和中國的情況類似，在早期階段雖已儲(chǔ)備了一定的技術(shù)力量，但在美日韓技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)最為激烈的2005—2012 年間被邊緣化，直至2012年復(fù)出。中國在2012 年之前處于力量?jī)?chǔ)備階段，沒能擠進(jìn)國際前端，2012 年之后發(fā)展勢(shì)頭猛進(jìn)，不到8 年的時(shí)間競(jìng)爭(zhēng)力已超越了美日韓等國家，一躍到達(dá)了國際領(lǐng)先水平，是芯片制造參雜工藝領(lǐng)域未來重要的技術(shù)引導(dǎo)者。

（4）薄膜工藝方面中國和美國領(lǐng)先，日韓德緊隨其后。目前薄膜技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力最強(qiáng)的是中國，其次是美國，再者是日本、韓國和德國。如圖4（d）所示，從競(jìng)爭(zhēng)演化過程來看，日本和韓國競(jìng)爭(zhēng)力有下滑的趨勢(shì)，而美國、中國和德國處于上升的狀態(tài)，2015 年以后中國一直處于國際領(lǐng)先地位。具體而言，中國臺(tái)灣地區(qū)的技術(shù)率先發(fā)展，而中國大陸在2015年才開始出現(xiàn)在國際競(jìng)爭(zhēng)舞臺(tái)，但發(fā)展勢(shì)頭猛進(jìn)。

（5）光刻工藝方面日本荷蘭交相領(lǐng)先，美韓德與中國發(fā)展向好。目前，光刻技術(shù)水平最高的國家是日本，其次是美國和韓國，然后是中國、荷蘭和德國。值得注意的是，如圖4（e）所示，2014 年以前荷蘭一家獨(dú)大，其競(jìng)爭(zhēng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他競(jìng)爭(zhēng)國家和地區(qū)，但2014 年之后日本超過荷蘭，一躍成為國際領(lǐng)先。而中國光刻技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)力主要分布在臺(tái)灣地區(qū)。

（6）平坦化工藝方面美國領(lǐng)先，德韓日次之。平坦化技術(shù)當(dāng)前最具競(jìng)爭(zhēng)力的國家為美國，其次是韓國和德國，再者是日本。如圖4（f）所示，起初美國和韓國交相領(lǐng)先，2006 年以后日本開始崛起，超過美國，但在2012 年之后美國又反超日本，再一次成為國際領(lǐng)先；德國自2009 年以后競(jìng)爭(zhēng)力凸顯且發(fā)展速度較快，與美日韓一并成為平坦化工藝領(lǐng)域未來重要的競(jìng)爭(zhēng)力量。

圖4 芯片制造基本工藝領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)的國際競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)

4 芯片制造基本工藝領(lǐng)域的核心企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局

按照基本工藝領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)的企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度排序，挑選出累計(jì)競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度前50%的企業(yè)群體為核心競(jìng)爭(zhēng)企業(yè)，具體如圖5 所示。

圖5 國際芯片制造基本工藝領(lǐng)域核心企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)演化

4.1 核心企業(yè)及演化

（1）清洗工藝。清洗工藝的核心競(jìng)爭(zhēng)企業(yè)共有12 家，其中4 家為美國企業(yè)、4 家為日本企業(yè)、2 家為韓國企業(yè)，中國企業(yè)有2 家。就目前競(jìng)爭(zhēng)形勢(shì)來看，技術(shù)領(lǐng)先的企業(yè)為日本株式會(huì)社荏原制作所，其次是日本尼康公司、日本東京電子公司和中國臺(tái)灣積體電路制造公司，最后是中國上海盛美半導(dǎo)體公司。從企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)演化的歷程來看，持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)力較強(qiáng)的企業(yè)有日本東京電子公司、日本株式會(huì)社荏原制作所、美國泛林公司和韓國三星電子公司。

（2）熱處理工藝。熱處理工藝的核心競(jìng)爭(zhēng)企業(yè)共有13 家，其中5 家美國企業(yè)、1 家日本企業(yè)、4 家韓國企業(yè)、3 家中國企業(yè)，當(dāng)前競(jìng)爭(zhēng)力水平領(lǐng)先的企業(yè)為美國應(yīng)用材料公司和中國中芯國際集成電路制造公司，其次是美國瓦特洛電氣公司和中國臺(tái)灣積體電路制造公司。從企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)演變歷程來看，早中期熱處理技術(shù)領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力較強(qiáng)的企業(yè)為美國超威半導(dǎo)體公司、美國國際商業(yè)機(jī)械公司、韓國海力士電子公司和韓國三星電子公司；近期逐步被中國臺(tái)灣積體電路制造公司、美國應(yīng)用材料公司和中國中芯國際集成電路制造公司超越。值得注意的是，中國中科院微電子所也在核心競(jìng)爭(zhēng)企業(yè)之列，但其競(jìng)爭(zhēng)力有待進(jìn)一步提升。

（3）摻雜工藝。摻雜工藝的國際核心競(jìng)爭(zhēng)企業(yè)主要有13 家，其中4 家美國企業(yè)、4 家日本企業(yè)、3 家韓國企業(yè)、2 家中國企業(yè)，當(dāng)前競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力最強(qiáng)的企業(yè)是中國中芯國際集成電路制造公司。從企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)演化路徑可以看出，早中期的技術(shù)主導(dǎo)企業(yè)為美國通用半導(dǎo)體公司、韓國海力士電子公司和日本東芝電子公司；到了近期，中國中芯國際集成電路制造公司發(fā)展勢(shì)頭迅猛，逐步超越美國通用半導(dǎo)體公司和美國國際商業(yè)機(jī)械公司成為領(lǐng)軍者。特別的，中國方正集團(tuán)也在摻雜技術(shù)領(lǐng)域表現(xiàn)出了一定的競(jìng)爭(zhēng)力。

（4）薄膜工藝。薄膜工藝領(lǐng)域核心競(jìng)爭(zhēng)企業(yè)共16 家，其中4 家為美國企業(yè)、6 家日本企業(yè)、3 家韓國企業(yè)、3 家中國企業(yè)，當(dāng)前最具競(jìng)爭(zhēng)力的企業(yè)是中國臺(tái)灣積體電路制造公司，其次是美國國際商業(yè)機(jī)械公司、日本勝高株式會(huì)社和美國因特爾公司，再者是日本住友電子公司和中國中芯國際集成電路制造公司。早中期時(shí)，薄膜技術(shù)國際競(jìng)爭(zhēng)走向主要由日本松下電子公司、日本豐田高分子公司、韓國三星電子公司和韓國海力士電子公司主導(dǎo)；到了后期，中國臺(tái)灣積體電路制造公司和美國國際商業(yè)機(jī)械公司競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力日益增強(qiáng)，逐步占據(jù)了領(lǐng)先地位。

（5）光刻工藝。芯片制造光刻工藝的主要國際競(jìng)爭(zhēng)企業(yè)共有8 家，其中美國企業(yè)1 家、日本企業(yè)3 家、韓國企業(yè)2 家、荷蘭企業(yè)1 家、中國企業(yè)1 家。當(dāng)前光刻技術(shù)水平領(lǐng)先的企業(yè)為日本索尼電子公司，其次是中國臺(tái)灣積體電路制造公司和韓國三星電子公司，再者是美國豪威科技公司和荷蘭阿斯姆公司。早中期，荷蘭阿斯姆公司一家獨(dú)大，是光刻技術(shù)國際競(jìng)爭(zhēng)中的絕對(duì)領(lǐng)先企業(yè)；中后期，日本索尼電子公司開始技術(shù)追趕，并逐步占據(jù)領(lǐng)先地位，荷蘭阿斯姆公司的技術(shù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)已逐漸動(dòng)搖。

（6）平坦化工藝。平坦化工藝領(lǐng)域的國際競(jìng)爭(zhēng)企業(yè)主要有8 家，其中3 家為美國企業(yè)、4 家日本企業(yè)和1 家德國企業(yè)，目前技術(shù)領(lǐng)先者為日本株式會(huì)社荏原制作所和德國巴斯夫公司，其次是美國羅門哈斯公司和美國嘉柏微電子公司。從整體來看，日本株式會(huì)社荏原制作所和美國羅門哈斯公司的技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力長(zhǎng)盛不衰；中后期時(shí)日本東洋橡膠工業(yè)公司短暫性技術(shù)領(lǐng)先，但近期又被日本株式會(huì)社荏原制作所取代。

4.2 不同國家核心企業(yè)的技術(shù)布局特征

通過觀察圖5 中縱向連接的不同工藝的同一企業(yè)，可以勾勒出核心企業(yè)的專利布局網(wǎng)絡(luò)，反映出企業(yè)的技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)布局特征；將不同國別的企業(yè)專利布局特征進(jìn)行歸納對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)不同國家的技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)布局有所差異。

（1）日本企業(yè)更偏重專業(yè)性，企業(yè)的持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)力較強(qiáng)。相比其他國家的企業(yè)，日本企業(yè)多專注于研究某一個(gè)技術(shù)領(lǐng)域，跨工藝的情況較少，其國內(nèi)領(lǐng)先企業(yè)的更替頻率較低，如東芝電子公司專注于摻雜工藝，競(jìng)爭(zhēng)力持續(xù)不減；住友電子公司專注于薄膜工藝領(lǐng)域，且保持著國際領(lǐng)先；索尼電子公司專注于光刻工藝領(lǐng)域，且保持領(lǐng)先；東京電子公司專注于清洗工藝和熱處理工藝，一直處于國際領(lǐng)先地位；富士美公司專注于平坦化技術(shù)，且近年來競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)勁。

（2）韓國企業(yè)專利分布更加廣泛，少數(shù)企業(yè)掌握核心競(jìng)爭(zhēng)力。參與芯片制造各工藝國際競(jìng)爭(zhēng)的韓國企業(yè)主要是海力士電子公司、三星電子公司、東部電子公司和東部高科公司這4 家企業(yè)。相比于其他國家，韓國企業(yè)涉及的技術(shù)領(lǐng)域更加廣泛，且在每個(gè)所涉及的技術(shù)領(lǐng)域都能夠在國際競(jìng)爭(zhēng)中占一席之地，如海力士電子公司涉足了清洗工藝、熱處理工藝和摻雜工藝的研究；東部電子公司參與了熱處理工藝、摻雜工藝、薄膜工藝和光刻工藝的競(jìng)爭(zhēng)；三星電子公司在薄膜工藝、清洗工藝和光刻工藝領(lǐng)域都具有一定的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。韓國在芯片制造領(lǐng)域的國家競(jìng)爭(zhēng)力幾乎掌握在上述4 家企業(yè)中，其內(nèi)部明星企業(yè)的更替頻率處于日本與美國之間。

（3）美國明星企業(yè)更替頻率更高。與其他國家相比，美國的明星企業(yè)更替更頻繁。以摻雜工藝為例，2000—2002 年這一階段代表美國技術(shù)最高水平的企業(yè)是通用半導(dǎo)體公司，2003—2005 年這一階段被亞舍立科技公司取代，而2012—2014 年這一階段亞舍立科技公司又被超威半導(dǎo)體公司取代，之后通用半導(dǎo)體公司復(fù)興并與國際商業(yè)機(jī)械公司一起表征美國參與國際競(jìng)爭(zhēng)。除國際商業(yè)機(jī)械公司與應(yīng)用材料公司同時(shí)涉及了多個(gè)工藝領(lǐng)域之外，其他企業(yè)均專注于某一工藝領(lǐng)域的研究，所以美國企業(yè)的專業(yè)性程度處于日本企業(yè)與韓國企業(yè)之間。

5 芯片制造基本工藝領(lǐng)域核心企業(yè)的技術(shù)相似性及創(chuàng)新模式

5.1 技術(shù)相似性

對(duì)企業(yè)間技術(shù)距離的分析能夠識(shí)別出企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手以及技術(shù)創(chuàng)新機(jī)會(huì)窗口［18］。圖6 為芯片制造各工藝核心競(jìng)爭(zhēng)企業(yè)的技術(shù)距離多維尺度分析可視化結(jié)果，其中，不同的圓代表不同企業(yè)，圓周的線條類型代表企業(yè)所屬的國家，圓的面積表示企業(yè)所擁有的該工藝領(lǐng)域的專利數(shù)量，圓環(huán)對(duì)應(yīng)的字母為企業(yè)簡(jiǎn)稱，不同圓之間的距離表示不同企業(yè)間的技術(shù)距離，兩圓心的距離越近說明兩企業(yè)之間的技術(shù)距離越小，也即技術(shù)相似性越大。特別的，由于多維尺度分析的原理是，將具有高維拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的企業(yè)間相似性關(guān)系通過降維的方法映射到二維空間相對(duì)坐標(biāo)系中表示，所以圖6 中的二維坐標(biāo)系本身無特殊含義［19］。

如圖6（a）所示，清洗工藝領(lǐng)域的主要國際競(jìng)爭(zhēng)企業(yè)中，多數(shù)企業(yè)的技術(shù)相似性較高，如中國上海盛美半導(dǎo)體公司（ACMR）與美國應(yīng)用材料公司（APMA）、日本尼康公司（NIKR）、日本東京電子公司（TKEL）和日本株式會(huì)社荏原制作所（EBAR）所專注的清洗技術(shù)較為接近；美國泛林公司（LRES）、美國應(yīng)用材料公司和日本東芝電子公司（TOKE）的清洗技術(shù)研發(fā)內(nèi)容較為接近。值得注意的是，韓國三星電子公司（SMSU）、韓國海力士電子公司（HYNX）和中國臺(tái)灣積體電路制造公司（TSMC）分別處于坐標(biāo)系的3 個(gè)對(duì)立方向，且與其他企業(yè)的距離均較遠(yuǎn)，表明這3 家企業(yè)對(duì)清洗技術(shù)的研發(fā)創(chuàng)新具有較強(qiáng)的專業(yè)性。就專利數(shù)量而言，韓國三星電子公司的優(yōu)勢(shì)最為明顯。

如圖6（b）所示，熱處理工藝的主要競(jìng)爭(zhēng)企業(yè)中，中國中芯國際集成電路制造公司（SMCI）、中國臺(tái)灣積體電路制造公司和美國國際商業(yè)機(jī)械公司（IBMC）坐標(biāo)距離較近，表明三者在熱處理工藝領(lǐng)域的技術(shù)相似程度較高；同理，日本東京電子公司和日本半導(dǎo)體能源實(shí)驗(yàn)室（SEME）的技術(shù)相似度較高，美國瓦特洛電氣公司（WATL）、美國應(yīng)用材料公司和韓國東部電子公司（DGBU）的技術(shù)內(nèi)容較為接近。而中國中科院微電子所（CAMI）、韓國三星電子公司、韓國海力士電子公司和美國超威半導(dǎo)體公司（ADMI）在坐標(biāo)系中的位置較為孤立，表明這些企業(yè)與其他企業(yè)所專注的熱處理技術(shù)具有一定的差異。專利申請(qǐng)量方面，韓國海力士電子公司的熱處理專利量最大。

如圖6（c）所示，按照專利相似特征可以將摻雜工藝的國際競(jìng)爭(zhēng)企業(yè)分成5 個(gè)相對(duì)獨(dú)立的小群體：第一是中國中芯國際集成電路制造公司和中國臺(tái)灣積體電路制造公司；第二是韓國東部高科公司（DONG）和美國亞舍立科技公司（AXCE）；第三是美國通用半導(dǎo)體公司（VISH）、日本松下電子公司（MATU）、日本東芝電子公司、日本瑞薩電子公司（RENE）和日本富士通公司（FUIT）；第四是韓國海力士電子公司、美國超威半導(dǎo)體公司和美國國際商業(yè)機(jī)械公司；第五是韓國東部電子公司。上述每個(gè)小群體內(nèi)部，各企業(yè)在摻雜技術(shù)的研發(fā)創(chuàng)新方面都具有一定程度的相似性，而韓國東部電子公司所關(guān)注的摻雜技術(shù)獨(dú)樹一幟。其中，專利數(shù)量較多的是韓國海力士電子公司和日本東芝電子公司。

圖6（d）描繪了芯片制造薄膜工藝領(lǐng)域主要競(jìng)爭(zhēng)企業(yè)的技術(shù)相似性情況，該領(lǐng)域技術(shù)相似的企業(yè)群體性較為明顯。中國中芯國際集成電路制造公司、中國臺(tái)灣積體電路制造公司和中國聯(lián)華電子公司（UMEC）的薄膜技術(shù)研發(fā)內(nèi)容較為接近；美國格羅方德半導(dǎo)體公司（MUBA）和美國國際商業(yè)機(jī)械公司所專注的薄膜技術(shù)也存在相似之處；韓國海力士電子公司、韓國東部電子公司、日本松下電子公司、日本豐田高分子公司（TOZA）、日本住友電子公司（SUME）和美國應(yīng)用材料公司在薄膜工藝技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)關(guān)注點(diǎn)接近；日本勝高株式會(huì)社（MATE）、日本東京電子公司和美國應(yīng)用材料公司的薄膜技術(shù)創(chuàng)新內(nèi)容近似；而美國因特爾公司（ITLC）和韓國三星電子公司則在薄膜技術(shù)創(chuàng)新方面與其他企業(yè)相對(duì)獨(dú)立。美國國際商業(yè)機(jī)械公司和中國臺(tái)灣積體電路制造公司所擁有的薄膜技術(shù)專利數(shù)量較其他企業(yè)更具優(yōu)勢(shì)。

如圖6（e）所示，芯片制造光刻工藝的主要國際競(jìng)爭(zhēng)企業(yè)中，長(zhǎng)期處于領(lǐng)先地位的荷蘭阿斯姆公司（ASML）與剩余所有企業(yè)的技術(shù)距離均較遠(yuǎn)，且其所擁有的光刻技術(shù)專利數(shù)量也領(lǐng)先于其他企業(yè)，表明該企業(yè)對(duì)芯片制造光刻技術(shù)的研發(fā)具有很強(qiáng)的專業(yè)性，且難以被模仿；中國臺(tái)灣積體電路制造公司與日本佳能公司在坐標(biāo)系中的距離較近，說明兩者對(duì)光刻技術(shù)的研發(fā)具有相似之處；韓國東部電子公司、日本索尼電子公司（SONY）和美國豪威科技公司（OMTE）三者距離較近，說明三者所注重的光刻技術(shù)領(lǐng)域存在一定的重疊。

如圖6（f）所示，平坦化工藝領(lǐng)域的國際競(jìng)爭(zhēng)企業(yè)中，美國羅門哈斯公司（ROHM）在坐標(biāo)系中的位置最為孤立，表明其在平坦化技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新研發(fā)具有較強(qiáng)的專業(yè)性；日本株式會(huì)社荏原制作所所擁有的專利數(shù)量最多，且與日本東洋橡膠工業(yè)公司（TOYF）距離較近，兩者存在一定的技術(shù)相似性；同樣的，美國羅德爾公司（RODE）與美國嘉柏微電子公司（CABO）具有一定的技術(shù)相似性；日本富士美公司（FJMI）、日本日立化學(xué)株式會(huì)社（HITB）和德國巴斯夫公司（BADI）在平坦化技術(shù)領(lǐng)域也存在相似之處。

圖6 2000—2020 年國際芯片制造基本工藝領(lǐng)域核心企業(yè)的技術(shù)距離

5.2 技術(shù)創(chuàng)新模式

從核心競(jìng)爭(zhēng)企業(yè)的演化出發(fā)，結(jié)合企業(yè)間的技術(shù)距離分析，可以得出企業(yè)的技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)足跡，從而歸納出企業(yè)的創(chuàng)新模式［18］。將核心競(jìng)爭(zhēng)企業(yè)群體采用的基本創(chuàng)新方式分為突破式創(chuàng)新和模仿式創(chuàng)新兩種。

（1）日本企業(yè)為模仿式創(chuàng)新與突破式創(chuàng)新相結(jié)合。觀察日本企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)足跡，其更加傾向于突破式創(chuàng)新和模仿式創(chuàng)新相結(jié)合的技術(shù)創(chuàng)新模式。除了東京電子公司在清洗、熱處理和薄膜工藝競(jìng)爭(zhēng)中表現(xiàn)出了明顯的突破式創(chuàng)新能力之外，其他日本企業(yè)的技術(shù)關(guān)注點(diǎn)幾乎均處在已有熱門技術(shù)與空白技術(shù)領(lǐng)域之間，傾向于在他人成果基礎(chǔ)上開拓具有一定新穎性的技術(shù)。

（2）韓國企業(yè)為突破式創(chuàng)新。由韓國企業(yè)的技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)足跡可知，韓國企業(yè)首次出現(xiàn)的領(lǐng)域幾乎全部為先前空白的技術(shù)領(lǐng)域，突出了韓國企業(yè)的突破式創(chuàng)新能力。如在清洗工藝、熱處理工藝、摻雜工藝和薄膜工藝技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)中，海力士電子公司均率先出現(xiàn)在空白的技術(shù)分支領(lǐng)域并具備一定實(shí)力；同樣的，三星電子公司在清洗工藝、熱處理工藝、薄膜工藝和光刻工藝技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)中的技術(shù)創(chuàng)新模式，東部電子公司在摻雜工藝、光刻工藝競(jìng)爭(zhēng)中的技術(shù)創(chuàng)新模式以及東部高科公司在摻雜工藝競(jìng)爭(zhēng)中的創(chuàng)新模式，皆是如此。

（3）美國企業(yè)以突破式創(chuàng)新為主、模仿式創(chuàng)新為輔。通過觀察美國企業(yè)在競(jìng)爭(zhēng)演化中的技術(shù)領(lǐng)域分布，可知美國企業(yè)注重突破式創(chuàng)新，同時(shí)輔以模仿式創(chuàng)新。如在芯片制造熱處理、摻雜和薄膜工藝領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)中，國際商業(yè)機(jī)械公司表現(xiàn)出了較高的突破式創(chuàng)新能力；類似的，先進(jìn)微設(shè)備公司、羅德爾公司、羅門哈斯公司和泛林公司也在不同工藝領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)中表現(xiàn)出了一定的突破式創(chuàng)新能力。而其他參與國際競(jìng)爭(zhēng)的美國企業(yè)則主要采用模仿式創(chuàng)新或兩者結(jié)合的方式。

（4）中國企業(yè)以模仿式創(chuàng)新為主、突破式創(chuàng)新為輔。參與芯片制造各工藝領(lǐng)域國際競(jìng)爭(zhēng)的中國企業(yè)主要是中芯國際集成電路制造公司、上海盛美半導(dǎo)體公司、中科院微電子所、臺(tái)灣積體電路制造公司和聯(lián)華電子公司。由企業(yè)的技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)足跡可知，中國企業(yè)主要以模仿式創(chuàng)新為主，如中芯國際集成電路制造公司在熱處理工藝的競(jìng)爭(zhēng)中，出現(xiàn)在美國國際商業(yè)機(jī)械公司率先專注的技術(shù)領(lǐng)域，而在摻雜工藝和薄膜工藝領(lǐng)域主要的追隨對(duì)象為臺(tái)灣積體電路制造公司；類似的，上海盛美半導(dǎo)體公司、聯(lián)華電子公司的技術(shù)發(fā)展足跡亦是以模仿式創(chuàng)新為主。但中國臺(tái)灣積體電路制造公司具有較強(qiáng)的突破式創(chuàng)新能力；另外，中科院微電子所在熱處理技術(shù)領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)中也表現(xiàn)出了一定的突破式創(chuàng)新能力。

6 結(jié)論及建議

6.1 主要結(jié)論

本研究通過對(duì)芯片制造領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)據(jù)的分析，得出如下四方面的結(jié)論：

（1）通過對(duì)芯片制造領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)的國際競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)分析可知，具有顯著競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力的國家有美國、日本、韓國、中國、荷蘭、德國和法國。就目前的競(jìng)爭(zhēng)形勢(shì)來看，中國在清洗工藝、熱處理工藝、摻雜工藝、薄膜工藝和光刻工藝領(lǐng)域均具有一定的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力，并在摻雜工藝和薄膜工藝領(lǐng)域技術(shù)國際領(lǐng)先；美國在熱處理工藝和平坦化工藝領(lǐng)域處于國際領(lǐng)先地位；日本在清洗工藝和光刻工藝領(lǐng)域具有最高的技術(shù)水平。

（2）芯片制造領(lǐng)域的企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)演化分析結(jié)果表明，中國在芯片制造領(lǐng)域的明星企業(yè)是中芯國際集成電路制造公司、上海盛美半導(dǎo)體公司和臺(tái)灣積體電路制造公司；美國的明星企業(yè)是應(yīng)用材料公司、瓦特洛電氣公司、國際商業(yè)機(jī)械公司、因特爾公司、美國羅門哈斯公司、豪威科技公司和嘉柏微電子公司；日本的明星企業(yè)有株式會(huì)社荏原制作所、東京電子公司、尼康公司、日本勝高株式會(huì)社和住友電子公司；韓國的明星企業(yè)是三星電子公司和海力士電子公司；荷蘭的明星企業(yè)是阿斯姆公司；德國的明星企業(yè)是巴斯夫公司。其中，中國的中芯國際集成電路制造公司、臺(tái)灣積體電路制造公司和美國的國際商業(yè)機(jī)械公司三者的技術(shù)相似性較高。

（3）通過觀察芯片制造領(lǐng)域核心企業(yè)的專利布局網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)，不同國家企業(yè)的技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)策略各具特點(diǎn)。由于每個(gè)國家文化背景、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的差異，在長(zhǎng)期的調(diào)整適應(yīng)過程中，企業(yè)找到了其最具效率的技術(shù)布局策略，具體表現(xiàn)為：日本企業(yè)更注重專業(yè)化；美國明星企業(yè)的更替更頻繁；韓國企業(yè)專利跨度更大、少數(shù)企業(yè)掌握了多數(shù)關(guān)鍵技術(shù)。

（4）分析不同國家芯片制造領(lǐng)域核心企業(yè)的技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)足跡發(fā)現(xiàn)，不同國家企業(yè)所側(cè)重的技術(shù)創(chuàng)新模式有所差異。具體的：日本企業(yè)偏重模仿式與突破式創(chuàng)新相結(jié)合；韓國企業(yè)注重突破式創(chuàng)新，擁有較強(qiáng)的突破式創(chuàng)新能力；美國企業(yè)注重以突破式創(chuàng)新為主、模仿式創(chuàng)新為輔的方式；中國企業(yè)具有較強(qiáng)的學(xué)習(xí)能力，傾向于以模仿式創(chuàng)新為主、突破式創(chuàng)新為輔的方式。

6.2 相關(guān)建議

基于上述結(jié)論，從以下4 個(gè)方面對(duì)中國的芯片制造技術(shù)發(fā)展提出建議：

（1）在明確了各國芯片制造領(lǐng)域的明星企業(yè)之后，政府應(yīng)加大對(duì)明星企業(yè)的激勵(lì)和扶持力度，助力其學(xué)習(xí)先進(jìn)技術(shù)、研發(fā)潛在關(guān)鍵技術(shù)，促使芯片制造相關(guān)技術(shù)在中國快速發(fā)展，為中國參與下階段的芯片制造國際競(jìng)爭(zhēng)取得先發(fā)優(yōu)勢(shì)。

（2）政府應(yīng)從制度設(shè)計(jì)層面加強(qiáng)對(duì)中國薄弱領(lǐng)域的重視，如技術(shù)補(bǔ)貼、相關(guān)技術(shù)重大項(xiàng)目制定、相關(guān)企業(yè)政策優(yōu)惠等，從產(chǎn)學(xué)研多方面彌補(bǔ)技術(shù)缺口、刺激技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力的提升；其次，在具備一定實(shí)力的工藝層面不能掉以輕心，爭(zhēng)取動(dòng)態(tài)持續(xù)地掌握核心技術(shù)，在國際競(jìng)爭(zhēng)中爭(zhēng)取更多的話語權(quán)，這也會(huì)在一定程度上緩解薄弱技術(shù)領(lǐng)域受制于人的局面。同時(shí)，政府應(yīng)結(jié)合企業(yè)在不同技術(shù)領(lǐng)域的國際競(jìng)爭(zhēng)地位，有針對(duì)性地制定技術(shù)發(fā)展激勵(lì)政策。

（3）企業(yè)在制定技術(shù)創(chuàng)新策略時(shí)不要盲從國外模式，應(yīng)在他國企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新策略的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，結(jié)合中國獨(dú)有的制度環(huán)境以及資源稟賦，因地制宜地制定技術(shù)創(chuàng)新策略，以找到適合自身制度環(huán)境、可高效利用周邊資源、提升競(jìng)爭(zhēng)力最具效率的技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)路徑。

（4）企業(yè)應(yīng)了解掌握競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的技術(shù)現(xiàn)狀和創(chuàng)新模式，在學(xué)習(xí)國際先進(jìn)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)積極培育自身的突破式創(chuàng)新能力，以領(lǐng)先未來新技術(shù)發(fā)展。如，近年來中芯國際集成電路制造公司在芯片制造領(lǐng)域發(fā)展迅速，是引領(lǐng)中國芯片制造技術(shù)市場(chǎng)發(fā)展的重要力量，但其仍主要依賴模仿式創(chuàng)新，這會(huì)在競(jìng)爭(zhēng)發(fā)展到一定階段的時(shí)候出現(xiàn)技術(shù)瓶頸，所以其應(yīng)在保持強(qiáng)勁學(xué)習(xí)能力的同時(shí)積極儲(chǔ)備和提升自身的突破式技術(shù)創(chuàng)新能力，以防范技術(shù)瓶頸。在熱處理工藝、摻雜工藝領(lǐng)域，中芯國際集成電路制造公司已經(jīng)開始超越其技術(shù)學(xué)習(xí)對(duì)象美國國際商業(yè)機(jī)械公司和中國臺(tái)灣積體電路制造公司，此時(shí)需要提升其突破式技術(shù)創(chuàng)新能力，才能在激烈的國際競(jìng)爭(zhēng)中引領(lǐng)技術(shù)市場(chǎng)走向；而在光刻工藝與平坦化工藝領(lǐng)域，模仿創(chuàng)新仍不失為更佳的技術(shù)創(chuàng)新模式。

注釋：

1）為保證研究的可重復(fù)性，文中所有用到的Java 及Python 代碼詳見https://github.com/weimingdiit/coding。