新时期上海促进集成电路产业发展的若干启示

2022-03-26 02:26:44刘小玲陆斐
科技中国 2022年3期
关键词:集成电路长三角半导体

刘小玲,陆斐

(1.上海科学院;2.上海集成电路技术与产业促进中心)

集成电路产业是新一轮产业变革的核心驱动力,也是现代经济社会发展的基础性、先导性产业,战略地位愈发凸显。当前全球数字化进程正在加速,2020年全球芯片市场在面临诸多不确定因素下依然保持了正增长,市场销售规模达4404亿美元,同比增长6.8%。2021年,全球芯片市场销售规模将进一步增长8.4%,有望再创历史新高(上海市集成电路行业协会,2021)。与此同时,以美国为首的科技巨头加大了对中国出口高科技的封锁。在此背景下,为进一步优化中国集成电路产业和软件产业发展环境,深化产业国际合作,提升产业创新能力和发展质量,国务院在2020年7月发布了《关于印发新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展若干政策的通知》(国发〔2020〕8号),从财税、投融资、研究开发、进出口、人才、知识产权、市场应用、国际合作等8个方面提出了40条支持政策。为了保证集成电路产业高质量发展,也为了贯彻落实国发〔2020〕8号文,上海在2022年1月19日正式对外发布了《新时期促进上海市集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》(沪府规〔2021〕18号,以下简称《若干政策》),提出了6方面25条核心政策措施,涉及人才支持、企业培育支持、投融资支持、研发和应用支持、长三角协同创新、行业管理支持等。

上海是中国集成电路产业链最健全、综合能级最高的地区,了解上海对集成电路技术和产业发展的支持举措,也有助于了解全国集成电路产业图景,并为其他地区提升关键核心技术、自立自强提供决策参考。纵观《若干政策》以及上海支持集成电路产业发展的其他政策,其给予的启示是聚焦关键要素、聚焦关键环节、聚焦重点区域。

一、聚焦关键要素,把人才支持和企业培育放在优先地位

人才是第一资源。上海集成电路产业人才具有以下特点:

一是产业人才总量有增长。2020年上海从事集成电路相关和专业教育培训的企事业单位共有713家,上海集成电路产业的直接从业人员总数为23.55万人(2019年全国直接从业人员为51.19万人左右),比2019年增长10%(上海市集成电路行业协会,2021)。

二是产业人才供需仍然紧张。在2019—2020年我国集成电路产业人才需求量排名前十的城市中,上海市以11.68%位居第二位(上海市集成电路行业协会,2021)。另外,集成电路行业对人才的实践经验和综合能力要求较高。据智联招聘全站大数据分析,企业对于具有3~5年实践经验的相关技术人才的需求量最大,占比超30%,且这一需求量的占比从2017年起逐年快速增长。说明我国集成电路相关行业快速发展之时,人才需求的格局已经发生转变,知识和技能储备量已是关键考核要素。

三是人才效益有待提高。2020年上海集成电路设计产业从业人员约4.8万人,以设计业的销售规模954.15亿元测算,人均销售额接近200万元(折合美元约29万美元);全国平均水平约190万元。美国半导体协会(SIA)2020年4月发布美国半导体行业报告Factbook显示,2019年美国拥有超过24.1万人的半导体从业者,人均销售额超过53.9万美元。很明显,上海集成电路行业劳动生产率还有大幅提升的空间。

因此,《若干政策》首先强调的是对人才的支持,明确了对研发设计人员和企业核心团队的奖励,其中对个人的奖励最高为50万元。此外,对于高端紧缺人才还有包括项目、落户、住房补贴等在内的各类扶持。

企业是技术创新主体。集成电路产业链一般包括“设计—制造—封测—装备与材料”等环节,上海集聚了一批优质的集成电路企业。在设计环节,上海有321家企业,其中18家销售额超过10亿元。即使在长期被国外公司所垄断、门槛较高的汽车电子芯片领域,上海也有一批企业耕耘多年,如:黑芝麻智能科技、地平线科技、华大半导体、博通集成。在制造环节,华虹宏力拥有8英寸晶圆生产线共3条,合计产能17.8万片,是目前国内产能规模最大的8英寸晶圆制造企业。在封测环节,上海聚集了包括日月光半导体、安靠封测、晟碟半导体、捷敏电子等国际国内重点封测企业。在设备材料环节,上海共有企业约43家,规模较大的内资或内资控股半导体设备制造和材料企业共有19家,占比接近50%,上海微电子装备、中微半导体和盛美半导体等龙头企业的产品已经有逐步替代国际产品的能力。

虽然上海的集成电路产业能级代表了国内的最高水平,但高端半导体装备、EDA工具、14纳米以下制造及其硅知识产权(SIP)技术严重受制于人的局面未有根本性改变,一旦被“卡脖子”,国内的集成电路产业将受到致命影响。

因此,从产业链供应链自主可控的角度出发,《若干政策》对企业也从三个方面进行了支持,主体思想是鼓励扩大投资、加强产能。首先,对于在零部件、原材料、基础软件等方面自主研发取得重大突破,以及28纳米以下流片服务的企业,可以获得新增投资额30%的支持。其次,加强市区两级资金联动,集成电路产业规划布局重点区域所在区政府也设立集成电路发展专项资金。最后,建立集成电路中小设计企业应急保供联席会议机制,加强产能保障。

二、聚焦关键环节,重点加强对自主可控“卡脖子”技术的支持

从集成电路产业链环节来看,2020年,设计业、制造业、封测业和设备材料业占上海集成电路产业总销售额比重分别为46.1%、22.6%、20.8%和10.6%(见表1)。相比于2015年,设计业占比从32%提升到46.1%,强化了引领作用;封测业从36%下降到20.8%,制造业和设备材料业占比保持相对稳定,整体产业结构更加优化。

表1 上海2020年集成电路产业链各环节收入及其占比

集成电路产业链环节中,封测业相对而言取得了领先的优势。2020年我国集成电路封测市场规模占全球第二位,占全球封测整体产值规模的40%以上。上海大部分封装测试企业建厂都很早,近年来积极引进世界先进的封装形式和测试技术,逐步在FCBGA、CSP、Bumping、TSV、RDL、SiP和2.5D/3D等先进封装技术上实现了覆盖。

但设计、制造、装备材料由于技术含量极高,且有多重专利保护,后发国家很难超越。比如,大规模集成电路设计离不开软件开发平台,也就是电子设计自动化(EDA)工具软件。当前,我国95%的市场都被美国的三家公司铿腾电子(Cadence)、新思科技(Synopsys)和明导公司(Mentor Graphics)占据,这三大巨头的商业模式主要是通过出售版权许可。应该说,国产软件与美国巨头之间还有10年左右的差距。又比如光刻胶,KrF、ArF和EUV这些比较高端且光刻分辨率较高的光刻胶,也基本被日本和美国的企业垄断。

基于此,《若干政策》在与设计有关的多项目晶圆流片服务、EDA工具开发,首台套装备、首批次材料等方面对企业予以支持。包括:研究将集成电路中小设计企业开展的多项目晶圆流片纳入支持范围;对上海集成电路产线和中试线为首台套装备、首批次新材料验证服务的,分别给予最高100万、50万元的研发补贴;自主安全可控集成电路装备材料产品采购比例不低于政府支持资金的30%;对上海集成电路企业和创新平台购买符合条件的自主安全可控EDA工具,按照实际采购金额给予50%的补贴;允许集成电路装备研制企业享受首台套政策不再设置合同首付款等前置条件。

三、聚焦重点区域,凸显长三角集成电路创新集群高质量发展的理念

2020年8月,在扎实推进长三角一体化发展座谈会上,习近平总书记对长三角地区提出“率先形成新发展格局”“勇当我国科技和产业创新的开路先锋”“加快打造改革开放新高地”的发展要求。2020年12月20日,科技部印发《长三角科技创新共同体建设发展规划》,明确“到2025年形成现代化、国际化的科技创新共同体,2035年全面建成全球领先的科技创新共同体”的发展目标。

应该说,集成电路产业在长三角是最有望形成科技创新共同体的。因为长三角是集成电路产业链最完整、集聚效应最明显、综合技术最先进的地区,2020年,长三角销售过亿设计企业占全国比例43%,芯片产能占比63%,封测业产值占比55%,从业人员全国占比59%,各环节技术水平均处于国内领先地位。长三角很多城市均将集成电路产业作为战略性新兴产业进行规划和发展(见表2)。

表2 长三角部分重点城市集成电路产业发展目标

总体而言:上海拥有全国最完备的产业链,形成芯片设计、IC制造、封装测试等全产业链布局;南京设计业优势明显,制造和封测相对较弱;杭州集中了浙江全省85%以上的设计企业和 95%以上的设计业务;合肥集成电路企业起步较晚,但长鑫存储在国内的地位非同一般,承载着中国闪存芯片唯一的希望,且与世界先进水平相差无几;苏州和无锡基本上都以封测业为主。因此,长三角地区具备产业协同和创新集群高质量发展的基础。但另一方面,如果长三角“三省一市”的优惠政策囿于自家小圈子的话,也很容易形成“内卷”和同质化竞争。

鉴于此,《若干政策》在协同攻关机制、重大装备联动开发、EDA工具开发等方面重点进行了支持。依托2020年6月新成立的长三角国家技术创新中心,建设集成电路关键零部件和材料、核心算法技术攻关“揭榜挂帅”需求信息发布平台,服务企业技术研发和产业链发展合作需求;对于上海集成电路重大装备在长三角区域首次应用的,可享受上海战略性新兴产业专项资金“制造商—用户”双向支持政策;支持企业在长三角重点高校设立EDA工具应用大赛。

四、小结

在国家科技重大专项和国家集成电路产业投资基金的支持下,我国集成电路产业快速发展,目前基本需求实现安全保障,在西方国家对集成电路设计工具、设备、材料出口不设限情况下,国内企业具备 28 纳米及以上成熟工艺量产能力,可满足全行业80%以上的产品需求(蒋作君,2021)。

但集成电路是资金密集、技术密集、人才密集型产业,主导技术范式会对产业发展形成强有力的技术锁定和技术路径依赖效应(Soh,2010),给产业后进者造成了很高的壁垒。

而且,作为集成电路产业领头羊的美国,一方面持续打压我国高科技发展,另一方面也在加紧出台促进芯片发展的法案:2021年颁布《美国芯片法案》(CHIPS for America Act);美国国会还正在考虑通过《晶圆厂法案》(FABS Act),推动半导体投资税收抵免,预期范围会扩大到包括制造和设计的资本支出,以帮助加强整个半导体生态系统(陈磊,2021)。无独有偶,在制造设备、材料占据全球优势的日本,也在2021年6月出台了《半导体战略》(日本经产省)。该战略认为日本应在先进工艺制造和研发、先进封装领域加大投入,并提出未来5~10年发展目标和项目投资计划,计划由经产省牵头,由政府投入24 000亿日元(约240亿美金),撬动日本产业界、教育界以及其他国家和地区优质资源(含IBM、ASML、台积电、IMEC等),大力发展日本半导体产业,避免产业空心化。2022年2月,欧盟委员会酝酿已久的《欧洲芯片法案》(A Chips Act for Europe)正式出台,计划投入超过430亿欧元(约3126亿人民币)资金,提振欧洲芯片产业,降低欧洲对美国和亚洲企业的依赖。

在国际巨头纷纷加大集成电路战略前瞻布局的情况下,如果我国不采取积极行动,集成电路产业面临的“高端受遏、中低端受挤”的困境可能会进一步加剧。所幸的是,不管是国家还是地方政府,都注意到了这个隐患,出台了新时期加快集成电路和软件产业发展的支持政策。我们希望,这些政策能够切实落地生根,取得良好的效果。同时,建议政府有关部门建立政策跟踪和评估机制,及时了解政策落地的难点堵点,加强对企业的精准支持;及时根据形势变化评估政策的合法性和有效性,不断提升我国集成电路关键技术自主可控水平,实现产业高质量发展。

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