數字經濟全球化下我國集成電路產業安全與可持續發展

張輝 張明哲

【摘要】全球集成電路產業歷經三次產業中心轉移，已形成全球分工明確及高度專業化，空間聚集，高投入、高技術、高利潤、強壟斷的產業特征，但是也存在寡頭企業壟斷、地理集中度過高、產業短期調整彈性低等安全風險。我國雖然是全球集成電路產業的最大消費市場，但面臨產業供需失衡、自主研發能力弱、人才短缺等現狀，應基于集成電路產業特征實現安全可持續發展。

【關鍵詞】數字經濟全球化? 集成電路產業? 安全風險? 可持續發展

【中圖分類號】F426? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻標識碼】A

【DOI】10.16619/j.cnki.rmltxsqy.2022.06.011

集成電路產業已成為數字經濟全球化背景下國際政治經濟競爭的焦點，世界各國集成電路產業均是以加大“自主可控”為發展戰略目標。[1]2020年8月，國務院印發的《新時期促進集成電路產業和軟件產業高質量發展的若干政策》為進一步優化集成電路產業發展環境、提升創新能力和發展質量提供了政策保障?！笆奈濉币巹澮螅谑玛P國家安全和發展全局的基礎核心領域瞄準集成電路等一批具有前瞻性、戰略性的國家重大科技項目。因此，探討數字經濟全球化下我國集成電路產業如何安全與可持續發展，對我國統籌發展與安全、實現經濟高質量發展具有重要意義。

全球集成電路產業特征與安全風險

歷史上集成電路產業已經歷了三次產業中心轉移，價值鏈低附加值環節率先遷移是該產業轉移的邏輯。隨著技術迅速提升，資本開支快速增加，以制造為代表的集成電路產業遷移路徑由美國至日本，再到韓國、中國臺灣地區，最后到中國大陸，商業模式由垂直整合到IDM模式（Integrated Device Manufacture，集成器件制造）再到垂直分工，產業結構越來越細化。[2]從價值鏈視角看，設計、制造、封裝測試等領域分別是集成電路全球價值鏈中高、中、低位的價值環節，產業中心每一次轉移均是價值鏈低增加值的環節率先轉移。[3]產業的三次轉移形成了如今全球集成電路產業特征，同時也產生了產業鏈的安全風險。

第一，集成電路產業具有全球分工明確和高度專業化結構特征。從全球分工來看，集成電路產業鏈可細分為中游核心產業、上游支撐產業和下游需求產業。其中，中游核心產業鏈包括芯片設計、晶圓制造、封裝、測試四大環節。核心產業鏈中的芯片設計是知識密集型行業，需要經驗豐富的尖端人才，處于價值鏈高端;晶圓制造是資本加技術密集型行業，通常投資規模巨大，進入門檻很高，處于價值鏈中端;傳統的封裝及測試環節是勞動密集型行業，通常更突出行業規模優勢的特點，處于價值鏈低端，而近年來先進封裝技術突飛猛進，可進一步提高集成電路的集成度并且降低制造的成本，未來或成為撬動集成電路產業突破摩爾定律極限并繼續向前發展的重要杠桿。上游支撐產業鏈有軟件、材料和設備，其中軟件包括用于電路設計的集成電路電子自動設計軟件（Electronic Design Automation， EDA），通常簡稱為“EDA軟件”;材料包括硅片、光刻膠等;設備包括光刻機、封裝設備、檢測設備等。下游需求產業鏈為集成電路的終端應用，包括手機、電腦、通訊基站、汽車、傳感器等。從專業化看，全球不同區域根據各自比較優勢在產業鏈中發揮不同的作用，對技術的深厚積累和龐大的市場規模優勢形成了高度專業化的全球集成電路產業鏈。美國在技術密集的領域遙遙領先，這得益于全球化，即來自全球客戶的收入支持了其高研發和高利潤的正向循環。日本、韓國和中國臺灣地區等東亞國家和地區在集成電路制造方面處于前沿，這需要政府激勵措施所支持的大規模資本支出，以及強大的基礎設施和熟練的勞動力。中國在封裝和測試領域處于領先地位，封裝領域的技術和資本密集度相對較低，但是中國正力爭在整個產業鏈擴張。

因此，集成電路產業技術、資金和人才密集的特點決定了其發展必須遵循市場規律且須依靠全球高度專業化分工合作。但是，高度專業化的集成電路產業分工又造成大型企業寡頭壟斷格局，并使其在某個特定環節擁有壟斷性技術，進而對影響產業鏈安全的關鍵環節形成強有力的話語權。

第二，集成電路產業在地理空間上呈現產業集聚現象。雖然集成電路產業的高度分工和專業化使得其全球價值鏈的各個價值環節在全球空間上呈現離散分布格局，但是這些價值環節又具有高度地理集聚特征，因此產業地理分布特征為“整體離散，區域集聚”。在新經濟地理學中，產業集聚是指在某個特定產業領域或產業鏈條上的相關企業、資本、人才、科技等各種資源，在地理上逐漸集中而形成產業集群的現象。集成電路產業自2020年以來出現供應短缺現象，集成電路制造業產業集聚現象凸顯。目前，全球大約75%的集成電路制造業都聚集在中國、日本、韓國、中國臺灣地區等東亞國家和地區，而世界上最先進的10納米以下集成電路制造產能都集中在韓國和中國臺灣地區，占比分別為8%和92%。

雖然產業聚集效應從整體上促進集成電路產業發展，但是過高的地理集中度極大可能引發全球集成電路產業安全風險。一方面，由于過高的地理集中度，可能因某些區域疫情、自然災害等情況導致全球大規模的供應中斷。例如，2020年上半年，新冠肺炎疫情全球蔓延，工廠停工停產對全球集成電路產業供給側造成重大沖擊，產業鏈出現斷鏈的安全風險。另一方面，地緣政治緊張可能導致出口控制，限制某些國家使用關鍵技術和產品，從而損害全球供應商或客戶的準入，甚至影響某些國家的安全與發展。例如，中美貿易摩擦加劇持續給雙方的集成電路合作帶來很大的不確定性。2019年和2020年，美國政府對華為和其他中國實體實施了一系列出口管制，目前出口控制已涵蓋整個集成電路產業鏈，其中包括EDA軟件和包含美國開發技術的制造設備等，同時影響了華為從非美國供應商處采購集成電路產品，對國內集成電路產業核心環節的自主可控造成嚴重影響。0F2AC8A4-C435-4BC3-87CA-1DBAEE1A5CDD

第三，集成電路產業具有“三高一強”的特點。集成電路產業是科技創新的支柱產業，注重技術研發，因技術更新周期短，所以需要不斷投入大量研發資金，具有高投入、高技術、高利潤、強壟斷的特點。[4]目前，世界領先的集成電路企業通常以數額龐大的研發投入取得技術優勢，再依靠全球化市場壟斷獲得高額利潤，反哺研發投入。[5]然后，通過專利保護、技術保護等手段持續加高技術和資本壁壘，維持自身強壟斷地位。集成電路產業“三高一強”的特點制造了極高的市場準入門檻，規模小的企業難以進入或競爭，只有規模大的企業才能實現巨大投入以滿足下游龐大市場對技術更新的需求。無論從技術還是資本的角度看，集成電路產業的后發者實現后發優勢均難度較大，產業發展不平衡將加劇。

寡頭企業的技術鎖定和壟斷使得集成電路產業的短期調整彈性嚴重降低。其中，關于集成電路產業的設備及材料的技術鎖定和壟斷尤為突出。通常情況下，制造環節的工藝需要依賴設備，而設備在制造工廠需要經過1～2年的驗證期。技術鎖定使得產業鏈下游廠商調整應對安全沖擊的彈性大幅降低，而集中壟斷的格局使得尋找替代方案的難度加大，還須耗費大量時間進行匹配和驗證工作。

我國集成電路產業現狀

第一，我國是全球集成電路產業的最大消費市場。根據美國半導體協會（SIA）的數據顯示，2020年，我國是全球最大的芯片消費市場，銷售額總計1517億美元，與2019年相比增長5.0%;美國集成電路企業在我國的市場占有率近50%，中國市場是其主要收入來源。[6]因此，我國要充分發揮巨大消費市場的優勢，牢牢把握擴大內需這一戰略基點。

第二，我國集成電路產業供給側和需求側結構失衡。首先，我國集成電路產品對外依賴度極高，據海關總署數據，2020年，我國集成電路進口金額超過2.26萬億元，同比增長14.6%。其次，我國半導體產業核心技術仍存在較多“卡脖子”環節，產業鏈自主可控存在安全隱患。[7]集成電路國產化率低，國內集成電路企業大部分集中在非先進制造、封裝、測試和低端芯片等利潤較低的領域，材料、EDA軟件、設備和高端芯片等產業上游或者高利潤產品嚴重依賴進口且核心技術受制于人。

第三，我國集成電路產業自主研發能力亟需加強。首先，過去多年來我國對基礎學科的重視不足?；A科學研究是科技創新的基石，集成電路產業需要微電子、物理、化學、數學、信息通信、光學、材料科學等多學科協同發展。長期以來我國集成電路產業基礎學科薄弱，在技術上缺乏原始創新，導致產業鏈的關鍵環節嚴重受制于人。其次，我國研發投入嚴重不足。根據美國半導體協會數據，2019年，美國集成電路產研發支出總額為398億美元，在1999年到2019年的20年間，其產研發支出保持了6.6%的年復合增速，美國集成電路產業研發支出在市場周期變化中持續走高，一定程度上說明了研發投入對集成電路生產的重要性。[8]在2019年全球集成電路研發投入前十大企業中，英特爾的研發支出遠高于其他企業，位居榜首，高達134億美元，占前十大企業總支出的31%，而中國唯一上榜的華為海思研發投入僅為英特爾的18%。

第四，我國集成電路產業人才短缺。集成電路產業不僅需要優秀的研發人才，也需要高素質的技術工人。目前我國集成電路人才嚴重短缺，制約產業的可持續發展。2020年，我國集成電路人才缺口超過40萬人。一方面，我國集成電路專業的畢業生每年不足3萬人，難以滿足產業需求，而且人才流向美歐企業的現象嚴重。另一方面，美歐嚴格限制中資并購美歐半導體企業，人才交流渠道受限。此外，為了防止技術泄露，美歐嚴格控制我國從海外引進人才，中國籍員工也幾乎難以就職于美歐集成電路企業核心層。

我國集成電路產業安全可持續發展路徑

在數字經濟全球化發展的大潮下，為在新一輪科技革命中取得競爭優勢，必須統籌考慮全球集成電路產業安全風險和我國自身存在的不足，以應對威脅產業鏈安全的極端情形。

第一，引進高端人才是集成電路產業安全可持續發展的重中之重。數字經濟是一個高度知識密集的經濟形態，集成電路產業是典型的人才密集型產業。人才是集成電路企業的生存和發展根基，市場競爭的核心是人才競爭，而高端人才是企業做大做強的核心。[9]我們應從以下幾點突破。首先，凝聚世界級人才，吸引海外人才回國創業，招募具備國際視野和全局性眼光的行業領軍人才。其次，建立人才培養的長效機制，以與國際相匹配的高薪留住人才，并對在基礎研究領域探索創新的科研人員提供長期資金支持，保障其薪資待遇和研究經費，不以短期回報為目標。再次，大力支持我國新設立的集成電路科學與工程一級學科建設，提高我國高校和科研院所集成電路專業人才的培養數量。

第二，發揮新型舉國體制優勢，突破基礎科學研究瓶頸。通過對全球集成電路產業轉移的研究發現，美歐、日韓等國家地區在發展集成電路產業上均實施了國家級產業規劃和政策。核心技術攻關需要國家扶持。集成電路產業涉及安全的關鍵節點均在需要長期技術積累的領域，可通過“市場換技術”或者跟隨戰略不斷學習以實現突破。我國應充分發揮舉國體制，制定集成電路產業中長期發展規劃，建設一批集成電路科技創新中心，聚焦基礎領域的“卡脖子”環節予以重點攻破。與此同時，地方政府應分析產業特征、尊重產業規律，避免盲目投資和低水平重復建設。

第三，尊重全球集成電路產業發展規律和產業特征，積極維護產業全球化發展。集成電路產業具有全球分工明確和高度專業化的產業特征，沒有哪個國家能單獨實現完全的國產化，即使強如美國也只參與了產業的小部分環節。中國、中國臺灣地區、美國、歐洲、日本、韓國等國家和地區各自占據了產業鏈不可或缺的部分。未來我國集成電路產業實現供應鏈安全可控，可在部分關鍵領域實現去美國化，通過深化第三方市場合作，加大與歐洲、日本的設備和材料企業，以及與韓國、中國臺灣地區的制造企業之間的合作力度。此外，中國應充分釋放國內大循環的巨大需求，吸引全世界資源要素，形成“你中有我，我中有你”的戰略相持格局。美國的集成電路設計、EDA軟件、先進設備等科技領先領域都需依賴龐大的中國市場以支撐其巨大投資、研發和生態發展。中國本土的集成電路企業盡管受到外部環境壓力，但自主發展的道路不會因為外部打壓而改變。

第四，在集成電路制造業的成熟工藝率先實現全鏈路國產替代。由于集成電路產業地理集中度高，供給側問題預計將是未來全球產業發展的中長期困擾。制造業可從廣義上分為先進工藝和成熟工藝。集成電路先進工藝的產品通常用于5G手機、高級計算、人工智能等高端領域，而成熟工藝的產品應用范圍更廣，包括數字基礎設施、通訊基站、物聯網、電動汽車、軌道交通、光伏、家電、LED、LCD面板等諸多領域。目前，全球供給側吃緊的是集成電路成熟工藝產品。集成電路制造企業并不是最底層、最核心的技術生產者，而是設備、材料、制造工藝的集成商。設備才是制造的起點，若沒有設備的生產能力，設計和制造也是無根之木。目前，我國已擁有制造業成熟工藝技術，主要矛盾轉化為缺少國產設備和材料。因此，當務之急是在由美系廠商把控的成熟工藝相關材料、設備、EDA軟件等領域做好全鏈路的國產替代。

注釋

[1]張曉蘭、黃偉熔：《半導體產業優勢國家和地區資金支持的經驗及啟示》，《經濟縱橫》，2020年第8期。

[2]吳曉波、張馨月、沈華杰：《商業模式創新視角下我國半導體產業“突圍”之路》，《管理世界》，2021年第3期。

[3]張輝：《全球價值鏈理論與我國產業發展研究》，《中國工業經濟》，2004年第5期。

[4]辜勝阻、吳華君、吳沁沁、余賢文：《創新驅動與核心技術突破是高質量發展的基石》，《中國軟科學》，2018年第10期。

[5]曾繁華、吳靜：《自主可控視角下中國半導體產業鏈風險及對策研究》，《科學管理研究》，2021年第1期。

[6][8]SIA， 2020 Factbook， Semiconductor Industry Association， 2020.

[7]張輝、張明哲：《數字經濟何以助力“雙循環”新發展格局》，《人民論壇》，2021年第23期。

[9]張輝、石琳：《數字經濟：新時代的新動力》，《北京交通大學學報（社會科學版）》，2019年第2期。

責 編/桂 琰0F2AC8A4-C435-4BC3-87CA-1DBAEE1A5CDD