我國應對全球“缺芯”問題的措施建議

2023-05-30 10:48:04李久盛

北方經濟 2023年3期

李久盛

摘? 要：2021年下半年，全球“缺芯”從汽車行業快速蔓延至手機、工業、安防等領域，并對下游產業造成直接沖擊。“缺芯”既有來自短期供需不匹配的沖擊性影響，也有需求結構變動帶來的結構性影響。我國芯片高度依賴進口，高端芯片國產化率低、先進制程產能缺失，在“缺芯”常態化趨勢下，我國將面臨更為嚴峻的“缺芯”問題。如何應對“缺芯”問題已成為我國產業升級和產業鏈安全的根本所在。為此，應找準突破口，全方位布局，可采取“近期加速擴大成熟制程產能、中期推動汽車芯片自主可控、長期加快高端芯片產業鏈協同發展”的三步走戰略應對“缺芯”問題，加快構建我國芯片產業差異化發展優勢，保障我國芯片產業鏈供應鏈安全。

關鍵詞：“缺芯” ? 成熟制程 ? 產業鏈 ? 三步走戰略

21世紀以來，全球科技創新進入空前密集活躍的時期。芯片作為新一代信息技術產業的基礎和核心，是現代數字經濟的基石，更是抓住新一輪科技和產業革命機遇的關鍵。全球出現“缺芯”現象將對我國芯片產業供應鏈產生影響，開展全球“缺芯”問題研究，分析導致“缺芯”的原因特點及影響，有助于提出我國應對“缺芯”的政策建議，保障我國芯片產業鏈供應鏈安全。

一、全球“缺芯”問題的特點及影響

2021年下半年開始，全球“缺芯”現象從汽車行業快速蔓延至手機、消費電子、工業、安防等領域，并對下游產業造成直接沖擊。導致各領域“缺芯”的原因，既有短期來自供需不匹配的沖擊性因素，也有芯片需求結構變動帶來的結構性影響，整體呈現如下特點及影響。

（一）供需失衡導致全球“缺芯”成長期問題

受疫情、自然災害等因素影響，全球芯片有效供給減少，自2021年下半年開始在汽車行業出現“缺芯”現象。5G、數字化、智能化快速發展催生芯片需求顯著增長，芯片供需失衡進一步惡化，“缺芯”問題持續蔓延至手機、消費電子、工業、安防等領域。由于全球晶圓產能呈集中化趨勢，芯片產能擴張緩慢，芯片供給遠跟不上需求增速，供不應求導致的“缺芯”將成長期趨勢。

（二）汽車行業成“缺芯”重災區并有長期化趨勢

汽車芯片供給持續不足導致全球汽車企業減產停產，沃爾沃汽車表示將暫停或調整中國和美國工廠的生產，福特汽車表示將暫停或者消減8家北美工廠的生產。一方面，受疫情和自然災害、MCU芯片交付周期長等因素影響，導致短期內突發性汽車芯片供給緊張；另一方面，受8英寸晶圓產能飽和、消費電子芯片需求旺盛擠壓汽車芯片產能、汽車芯片生環境要求較高無法實現芯片生產線快速轉換、智能汽車時代芯片需求大幅提升等影響，導致汽車芯片供需矛盾加劇，汽車芯片短缺有可能成為階段性和結構性問題長期存在。

（三）需求爆發增長導致下游短期內結構性“缺芯”

由于5G手機相比4G手機對芯片需求大幅增加（韓國信息與通訊技術研究所報道，一部5G手機含有的半導體價值量為233.9美元，較4G手機增長將近85%），5G技術推動人工智能、物聯網、工業互聯網等應用需求爆發，共同拉動芯片需求加速增長并出現手機廠商補庫存囤積芯片現象，加之手機芯片占芯片需求比重大（2020年臺積電智能手機芯片占其收入比重為48.2%），對其它領域芯片供給與產能產生擠壓，家電、工業、安防等各領域出現全方面缺貨。此次“缺芯”是由全球供給緊張和高端芯片擠壓產能的影響，屬于短期結構性“缺芯”現象。

（四）全球“缺芯”將影響我國高端芯片供給

由于我國芯片高度依賴進口、高端芯片國產化率低、先進制程產能缺失，美歐日等半導體產業強國為保障半導體產業鏈安全積極爭取制造業回流，高端芯片將成為美歐等國制衡我國制造業發展的戰略制高點，在全球“缺芯”常態化趨勢下我國恐將面臨嚴重的高端芯片“缺芯”問題，必將嚴重影響我國產業升級及產業鏈供給安全。

二、我國破局當前全球“缺芯”困局的關鍵突破口

成熟制程主要用來制造中小容量的存儲芯片、模擬芯片、MCU、電源管理、模數混合、傳感器、射頻芯片等。目前，28nm是先進制程與成熟制程的分界線，根據IBS數據，在未來5年里，成熟制程芯片的市場占比仍會在50%以上，將是我國破局當前全球“缺芯”困局的關鍵突破口。

（一）從產能投資看，成熟制程擴產空間大

近年來，臺積電、三星等芯片龍頭企業紛紛追求先進制程的產能投資和高附加值的高端芯片供給，導致全球芯片成熟制程的產能擴張緩慢，并誘發此輪汽車、家電等行業“缺芯”問題愈演愈烈。根據IC Insights數據，20～40nm的成熟制程產能從2018年的3540萬片/年（等效8英寸晶圓）下降至2020年的2800萬片/年。先進制程出現使得部分邏輯芯片轉由先進制程生產，但大部分芯片仍需依賴28nm及以上成熟制程，成熟制程產能不擴產甚至減產使得芯片供給更加緊張。所以，從滿足下游需求角度看，成熟制程的中低端應用型芯片的短缺是當前全球芯片發展格局失衡的關鍵所在。

（二）從技術難度看，我國已有較好的成熟制程基礎

先進制程對資金、技術、研發的要求高，目前大部分廠商已退出先進制程競賽，格羅方德、聯電等均已公開宣布不再布局10nm及以下制程產線。全球僅臺積電、三星、英特爾等少數廠商擁有10nm及以下先進制程，中芯國際最先進制程為14nm，未來我國10nm及以下先進制程的高端芯片長期依靠進口的局面在短期內很難有效改善。而此次“缺芯”的大多數領域成熟制程即可滿足，我國企業現有技術即可達成，能夠在較短時期取得明顯突破。

（三）從未來需求看，成熟制程需求潛力大

我國芯片產能供給與需求差距大，為成熟產能擴產提供了廣闊市場空間。2019年，我國芯片進口總量占全球比重高達34.8%，而我國大陸晶圓產能占全球晶圓產能13.9％（IC Insights數據），我國目前芯片成熟制程（節點≥40nm）產能占全球比重不到20%（Counterpoint Research數據）。由此可見，相較芯片需求我國芯片產能還有很大提升空間，成熟制程芯片需求在未來3～5年內將可能容納兩倍于當前規模的新增產能。因此，我國芯片產業如果能夠緊抓此輪全球半導體生產布局調整的關鍵時機，多渠道加快國內成熟制程芯片產能擴產升級，不僅能在較短時間盡快補齊汽車等重要下游產業芯片缺口，也將為我國整體半導體生態建設奠定堅實的市場基礎，并提供良好的技術支撐。

三、我國應對“缺芯”問題的三階段措施建議

在全球“缺芯”背景下，如何應對和有效化解“缺芯”問題已成為我國產業升級和產業鏈安全的根本所在。為此，我國可采取“近期加速擴大成熟制程產能、中期推動汽車芯片自主可控、長期加快高端芯片產業鏈協同發展”的戰略應對“缺芯”問題，借此機會加速國產芯片替代和保障芯片供給安全。

（一）近期：多渠道拓展提升我國成熟制程芯片產能，實現成熟制程芯片自給自足

第一，大力支持國內芯片龍頭企業擴建產能，實現28nm芯片自給自足。我國集成電路產業處于高速發展階段向高質量發展轉型階段，中芯國際已經具備14nm、28nm制程技術，但我國供給的芯片產品仍以40nm～65 nm的成熟制程為主。而28nm制程相比40nm制程優勢明顯，仍是全球成熟制程的主流，一旦完全掌握就意味著我國絕大部分的芯片需求都不會被卡脖子。為此，我國應大力支持中芯國際、華虹半導體等龍頭加速28nm制程的技術研發、投資擴產，完善供應鏈管理，爭取實現28nm制程芯片供給自給自足。

第二，依托我國市場優勢，積極引入日本、韓國等海外企業合力建設晶圓產能，加速促進我國28nm等成熟制程發展，快速提升我國成熟制程、通用芯片等產能供給能力。目前，不同于臺積電和三星追逐先進制程，UMC、格芯、Tower Jazz、世界先進等晶圓代工廠商更加專注于成熟制程及已有的工藝發展專業芯片，提升產品性價比及競爭力來提升市場占有率。為此，可依托我國廣大的市場需求優勢，引導海外成熟制程、特色工藝類芯片廠商調整產能供給結構和力度來保障我國芯片供給。

第三，鼓勵下游龍頭企業自建成熟制程芯片產能。在下游芯片需求爆發增長背景下，國內下游龍頭企業開始自建產能尋求在關鍵部件上的自主可控。如美的、格力等家電龍頭在2018年就開始布局與自身業務相匹配的芯片業務，較好地規避了此次“缺芯”沖擊。可鼓勵下游企業在業務相關的MCU芯片、IoT芯片、電源芯片、功率芯片等領域采取與芯片制造企業合作、投資等方式參與芯片設計和生產，帶動國產芯片替代和保障核心芯片供給。

（二）中期：抓住“缺芯”契機推動我國汽車芯片自主可控能力建設，帶動更多下游專用芯片領域加快構建產業生態

汽車“新四化”使得AI、傳感、功率、模擬、邏輯、存儲等芯片應用不斷增加，德勤預測到2030年由芯片驅動的電子系統占新車成本比重將達到45%。大量汽車芯片不需要追求先進制程，我國可抓住此次“缺芯”機會，依靠28nm及以上成熟制程優勢實現汽車芯片換道超車。同時，推廣汽車芯片自主可控經驗，帶動下游芯片領域實現“國產替代”。

第一，加快構建汽車芯片產業生態。一是制定國產汽車芯片發展路線圖，明確汽車芯片發展國產化率目標和技術方向。二是優化產業發展環境，強化車規芯片標準規范體系、專業車規級芯片人才培育等產業鏈配套環節建設。三是積極推動自主芯片產品納入國內配套體系，通過加大首臺套、首批次、首版次等政策支持強度，支持企業采購使用國產汽車芯片。

第二，爭取在新能源和智能網聯領域換道超車。準確把握新能源和智能網聯領域技術演進方向，聚焦重點領域，將發展重心轉向技術含量更高的功率芯片、車用傳感器、車用主控/計算類芯片等領域，布局材料、工藝、器件等關聯技術開發，并帶動芯片生產設備研發生產，爭取早日形成產業競爭力和國際化能力。

第三，爭取在更多專業芯片領域取得“國產替代”突破，提升我國芯片產業差異化發展優勢。可將推動汽車芯片自主可控能力建設為試點積累經驗，帶動下游更多領域實現芯片自主可控。以5G、工業互聯網、物聯網、消費電子等以成熟制程芯片為主要需求的下游產業為突破口，帶動PMIC、電源管理芯片、IGBT、模擬芯片、MCU、CMOS、DDI等專業芯片突破發展。以第三代半導體材料為主的化合物芯片和特色工藝芯片將成為未來主要方向，可依托“國家集成電路特色工藝及封裝測試創新中心”大力發展光電芯片、化合物材料芯片等非數字集成電路。

（三）長期：加快系統構建芯片產業鏈生態協同發展新格局，保障我國芯片產業鏈供應鏈安全

中短期內實現我國成熟制程芯片自給自足和產業差異化發展，能有效幫助應對由供需失衡導致的全球“缺芯”問題，但在美國科技斷供的“逆全球化”趨勢和我國先進制程芯片缺失的現狀下，長期來看，我國需要加快構建芯片產業鏈生態協調的發展格局，促進芯片產業升級保障芯片產業鏈供應鏈安全。

第一，強化頂層設計能力。全球集成電路產業發展突出的國家均出臺了連續性和超前性的戰略規劃、技術計劃等產業政策來支持產業發展。如美國出臺了“15年芯片發展計劃”，從芯片設計和測試、工藝集成、光刻、設備制造等11個領域勾劃了發展路線圖，此后陸續出臺了“集成電路技術創新計劃”“國家先進制造戰略規劃”等政策。為此，我國應借助“十四五”規劃契機，出臺促進集成電路產業發展的戰略規劃及產業鏈補短板提升的路徑規劃，盡快構建“技術+產業方向+生產線布局+龍頭企業+投資”相互匹配的發展格局。

第二，推動重點技術突破發展。集成電路產業技術發展離不開政府引導支持，如韓國推出集成電路希望基金用于推動新技術特別是存儲新技術發展。我國應從投融資、財稅、政府采購等方面出臺專項政策，持續支持企業在EDA、光刻機、先進制程技術等關鍵環節開展研究并實現突破發展，提高產業鏈安全可控能力。

第三，構建協同發展的產業鏈。上下游關聯度低是制約我國集成電路產業升級的主要原因。可鼓勵下游企業以并購、戰略合作等方式參與IC設計，以下游需求創新帶動芯片產品性能提升。持續優化芯片國產替代環境，依托行業協會開展國產芯片替代的產品性能驗證、穩定性檢測及質量認證等服務，打通芯片產銷流通環節。

第四，加強高端芯片人才培養。注重產學研融合，促進高端芯片人才教育和產業發展統籌融合、良性互動。推廣清華大學建立“芯片學院”經驗，鼓勵高校、科研機構設立芯片專業，加強芯片專業人才培養。加大國際化高端芯片人才引進力度，提供優惠政策增強海外人才吸引力。

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