白光裕 王 建 黄紫春
集成电路产业是信息技术产业的核心, 是支撑经济社会发展和保障国家安全的基础性、 战略性产业, 其技术水平和产业规模已成为衡量国家经济发展、 科技进步和工业实力的重要标志, 是各国在高科技国力竞争上必争的战略制高点。 我国是全球最大的集成电路消费市场, 也是重要的出口来源地,在集成电路全球产业链中占据重要地位。 然而, 集成电路产业发展所依赖的电子设计自动化软件(EDA)与知识产权(IP 核)、 制造设备、 材料等关键环节仍然被美、 欧、 日等发达经济体把控, 且呈现较强市场垄断优势。 近年来, 主要大国围绕芯片等关键产业链的竞争博弈日益加剧, 除美国外, 欧盟、日本、 韩国等相关国家和地区都推出了打造先进集成电路产业链的计划, 未来集成电路产业链全球化分工协作格局将逐步被打破, 区域化、 本土化、 两极化特征日益凸显, 我国集成电路产业发展面临严峻挑战。
集成电路产业是资本和技术密集型产业, 产业链长、 国际分工高度细化, 即便是集成电路制造流程中所使用的机械设备及专业材料也都有各自复杂的供应链, 一国或地区往往在产业链的某个或某几个环节具备优势, 各国之间总体形成了竞争与合作相互依存的产业关系。
集成电路产业链主要包括设计、 制造和封测这三大环节。 与此同时, EDA 和IP 核是集成电路设计必备的操作工具。 从产业链各环节增加值分布情况来看, 设计环节增加值占整个产业链的56%, 制造和封测分别占19%和6%。 此外, 制造设备、 材料、 EDA 与IP 核增加值份额依次为12%、 5%和3%(见图1)。 值得注意的是, 这些上游环节的增加值份额虽然较小, 但对于整个产业链的影响力不容小觑, 尤其是EDA 与IP 核被誉为是集成电路行业的基石。
图1 集成电路产业链各环节增加值分布图(2019 年)
从集成电路产业链增加值来源情况来看, 美国半导体产业协会(SIA)发布数据显示(见表1), 尽管美国在集成电路制造业中的份额已经从1990 年的37%降至2021 年的11%, 但总体而言美国在集成电路产业链中仍处于领导地位, 2021 年全产业链增加值份额达35%, 尤其是在EDA 与IP 核、 集成电路设计、 制造设备等知识与技术密集型领域, 美国增加值分别占72%、 49%和42%, 表现出较强的垄断优势。 中国大陆2021 年全产业链增加值份额为11%,其中, 增加值份额最高的领域为集成电路封测(38%), 其次为集成电路制造(21%)和材料(19%),而在产业链前端的EDA 与IP 核、 集成电路设计、 制造设备等领域增加值份额仍处于较低水平, 从增加值分布情况看, 我国在集成电路产业链中仍处于中低端环节。 欧洲主要在EDA 与IP 核、 制造设备领域具备竞争优势。 韩国存储器增加值份额超过50%, 优势显著。 日本制造设备增加值份额达27%, 仅次于美国。中国台湾在材料、 集成电路制造和封测领域增加值份额均在20%左右, 但在10 纳米以下高端芯片市场占据垄断地位, 市场份额超过90%。
表1 集成电路产业链增加值地区分布(2021 年)单位:%
目前, 集成电路产业运行模式主要分为两种,一是垂直整合模式(IDM), 经营范围涵盖集成电路设计、 制造和封测; 二是垂直分工模式, 公司只专注于集成电路设计、 集成电路制造和集成电路封测中的某个环节。
从垂直整合模式来看, 美国、 韩国企业处于绝对优势地位, 二者市场份额约为80%。 IC Insights数据显示, 2021 年美国、 韩国、 欧洲、 日本和中国台湾IDM 厂商的市场份额依次为47%、 33%、 9%、8%和3%, 中国大陆所占份额不足1%。 具体来看,IDM 的头部企业包括美国的英特尔、 德州仪器、 美光以及韩国的三星和SK 海力士。
从垂直分工模式来看, 美国和中国台湾的综合表现更为突出。 集成电路设计领域, 在全球前五大公司中, 美国占据了4 个席位, 市场份额合计约为70%, 台湾联发科位居第四。 值得一提的是, 受美国相关制裁影响, 华为海思市场份额急剧下降, 目前已经跌出全球前十榜单。 集成电路制造领域, 台积电一家独大, 市场份额超过50%, 其后为三星(17.1%)、台湾联电(6.9%)和格罗方德(6.0%), 大陆中芯国际市场份额不足5%。 集成电路封测领域, 在前五大公司中, 台湾地区2 家公司市场份额合计为33.6%, 中国大陆2 家公司市场份额合计为15.9%, 美国1 家公司位列第2, 市场份额为13.5%。 总体而言, 中国大陆企业在IC 封测领域表现出一定的竞争优势, 但在IC 设计和制造领域仍面临较大的技术掣肘。
此外, 从集成电路设计所依赖的EDA 与IP 核来看, 美国具有绝对优势。 近年来, 全球EDA 行业市场规模稳步扩大, 全球前三大巨头均位于美国,市场份额合计约为70%, 行业垄断特征明显。 从IP核领域来看, 全球龙头IP 供应商是英国的ARM,2021 年市场份额超过40%, 而第二、 三位均为美资企业, 市场份额合计约为25%。 从集成电路制造设备来看, 美国、 荷兰、 日本竞争优势显著(见表2)。2021 年, 全球前5 大半导体设备厂商中, 美国公司占据3 个席位, 市场份额合计约为43%, 其次为荷兰阿斯麦的19.2%和日本东京电子的15.2%。 从集成电路相关材料来看, 日本、 中国台湾、 韩国竞争优势突出。 以市场份额较高的硅片为例, 全球硅片市场也呈现寡头垄断的局面, 排名前五的公司在全球硅片市场的市场份额共占86.6%, 其中日资、 台资、 韩资企业占比分别为49%、 26.3%和11.3%。除此之外, 光刻胶、 CMP 抛光材料、 靶材、 电子特气等材料也是集成电路产业所需的支撑性材料, 美、日、 欧等发达经济体占据较高的市场份额。
表2 IC 产业全球主要供应商一览表单位:%
从集成电路终端需求来看, 31.5%的集成电路用于电脑(PC/Computer), 30.7%用于通信设备(Communications), 12.4%用于汽车(Automotive), 三者合计占集成电路终端需求的74.6%。①SIA. 2022 State of the U.S. Semiconductor Industry[R/OL]. (2022-11-17)[2022-12-12]. https: / /www.semiconductors.org/wp-content/uploads/2022/11/SIA_State-of-Industry-Report_Nov-2022.pdf.当前, 我国消费电子产销规模均居世界第一, 是消费电子产品的全球重要制造基地, 全球约80%的个人计算机、 65%以上的智能手机在我国生产。②数据来源: 工业和信息化部2022 年9 月20 日新闻发布会, https: / /www.miit.gov.cn/gzcy/zbft/art/2022/art_261b1bbe7c4241f4bcd21e317 cb83a98.html。同时, 中国新能源汽车产销量已经连续8 年位居全球首位。③卢奇秀. 中汽协: 我国新能源汽车产销连续年全球第一[N]. 中国能源报, 2023-01-16(011).尽管我国在集成电路设计或制造方面的份额仍相对较低, 但庞大的下游产业规模决定了我国是全球最大的集成电路消费市场和集成电路贸易的中心枢纽。 数据显示,按照电子设备制造商总部所在地划分, 我国的原始设备制造商(OEMs)约占全球集成电路需求的26%,仅次于美国的33%; 按照设备实际制造或组装的地点划分, 我国的原始设计制造商(ODMs)或电子制造服务商(EMS)约占全球集成线路需求的35%,是最大的集成电路消费市场; 按照电子设备终端消费者所在地划分, 我国需求约占24%, 略低于美国的25%(见图2)。 未来5 年, 在各类电子设备需求增长的拉动下, 我国在全球集成电路消费中的份额预计会持续增长, 超大规模市场优势和内需潜力也成为我国在中美集成电路产业博弈中的最佳筹码。
图2 全球集成电路需求的国别结构(2019 年)
集成电路产业国际分工高度细化, 相关产品进口和出口的国别结构具有一定的相似性(见表3)。从进口端来看, 集成电路相关产品(HS-8542)全球前五大进口市场分别是中国大陆(37.1%)、 中国香港(18.9%)、 新加坡(8.1%)、 中国台湾(7.0%)和韩国(4.3%)。 特别是, 自2002 年起中国大陆就是集成电路相关产品全球最大的进口市场, 市场份额由12.1%扩大至2021 年的37.1%。 从出口端来看, 中国大陆以15.4%的市场份额位列全球第三位, 前两位分别是中国香港(20.9%)和中国台湾(15.5%)。 总体而言,中国大陆和中国香港在集成电路相关产品全球贸易网络中占据重要地位, 二者合计在进口和出口中的市场份额分别达到56.0%和36.3%。
表3 2021 年全球集成电路相关产品(HS-8542)进出口国别(地区)结构单位:%
集成电路是全球贸易中关税最低的产品之一,然而2018 年中美经贸摩擦以来, 美国政府对华约3700 亿美元进口商品采取加征7.5%~25%关税措施, 其中集成电路相关的HS-8542 和HS-8486 项下产品均被列入美国301 征税160 亿美元清单(清单2), 进入美国市场面临25%的额外税率。 事实上,美国对我国集成电路相关产品和设备加征关税只是其征税清单中的冰山一角, 对集成电路产业链上下游设备、 零部件等相关产品加征关税同样会传导至集成电路产业部门, 扰乱市场供需平衡。
自中美经贸摩擦以来, 美国持续加紧对华实施高技术出口管制, 试图延缓我国科技创新步伐, 巩固其全球科技霸主地位。 2022 年10 月, 继《芯片与科学法案》生效之后, 美国商务部产业安全局又宣布将禁止向中国供应先进的计算芯片制造设备和其他产品, 为向中国出口半导体制造“设施”增加了新的许可证要求,同时将31 家中国实体列入“未经验证清单”, 此举正式对我国先进半导体产业形成全方位压制之势, 甚至部分非美系的在华半导体外资企业也受到牵连。 2018—2022 年, 被限制购买某些美国商品的中国公司数量增加了四倍多。 在美国强烈游说下, 荷兰、 日本等部分美国盟友也加入了对华出口管制行列, 限制向中国出口先进芯片制造工具。 2023 年10 月, 美国商务部再次升级出口管制规则, 严控先进计算芯片和生产先进芯片所必需的关键半导体制造设备对华出口。 同时, 为了封堵相关管制漏洞, 新规不仅引入了“性能密度”这一新指标, 还将出口先进芯片的许可证要求扩大到中国以外的40 多个国家。 美国商务部部长雷蒙多表示,相关出口管制措施以后可能每年至少要更新一次。 此外, 美国也在牵头构建新版的《瓦森纳协定》, 旨在通过规则协同进一步扩大管制措施的影响范围。 另一方面, 为防止半导体重要技术人才流向中国, 美国已经大幅减缓了本土半导体公司雇用中国公民从事高级工程工作的批准, 同时通过严控中国高新科技企业并购海外高新科技企业的方式, 阻止相关人才的流动。 在实践中, 美国还通过限制签证发放等手段阻止部分相关中国高学历人才进入美国学习或研究相关技术, 试图以此切断中国半导体企业获取其先进技术及引进国际人才的途径。
与出口管制措施互为补充, 近年来美国对中国企业收购半导体相关企业也采取了较为严格的管控政策, 矛头同样指向所谓威胁国家安全的核心关键技术领域。 2018 年8 月正式生效的《外国投资风险评估现代化法案》大幅扩大了美国外资投资委员会(CFIUS)对外国投资审查的权限范围, 新增美国商务部专门针对中国投资向国会和CFIUS 提交报告的要求, 以此阻断中国通过并购美国资产获取新兴技术的情形。 2022 年9 月, 美国总统拜登发布了一项总统行政令, 就CFIUS 对受辖交易进行国家安全审查应考虑的风险提供了明确指引, 其中特别列举了对美国技术领先地位以及国家安全至关重要的领域,包括微电子、 人工智能、 量子计算等。 同时, 美国相关政策措施亦存在向其盟友灌输的趋势, 不排除在全球范围内多国收紧对我国半导体企业对外并购的限制。 另一方面, 经过美国行政机构和立法机构的多轮博弈, 美国对外投资审查机制也逐渐成形,拜登政府于2023 年8 月9 日签署行政令(EO 14105),对涉及中国的相关投资建立特别审查机制, 限制美国主体投资中国半导体和微电子、 量子信息技术和人工智能领域。 随后, 美国财政部发布了《关于美国在受关注国家开展涉及国家安全技术和产品领域投资的规定》的预先通知(ANPRM), 其中关于受管辖的半导体相关投资限制的技术标准较此前美国商务部的出口管制规则更加严格。 从本质上来看, 美国强化对华双向投资审查力度同样是为了切断我国通过投资获取技术、 人才溢出效应的途径, 为我国向全球价值链高端跃升设置更多障碍。
与特朗普时期美国奉行较为激进的单边贸易保护主义相比, 拜登政府更强调加强与友邦和盟友的合作。 2021 年6 月, 拜登政府在对包括半导体在内的四个关键领域的“供应链百日调查报告”中首次提出美国的供应链战略, 主要包含四个工具, 即团结盟友、 友岸外包、 战略储备和投资美国。 近几年,美国陆续构建了美英澳三方机制、 美日澳印四边机制、 印太经济框架、 美国—欧盟贸易和技术委员会、芯片四方联盟、 美日澳蓝点网络和矿产安全伙伴关系、 美印以阿四方组织等合作机制。 可以看到, 无论是友岸外包还是组建各种“朋友圈”, 背后都反映了美国正在努力拉拢拥有共同价值观的所谓“友好国家”, 重塑全球产业链供应链, 并划清与“非友好国家”的界线, 核心是实现供应链“去中国化”。
吸引集成电路产业回流美国也是美国推动集成电路产业链重构的重要组成部分, 拜登政府综合利用各种政策手段, 加大对集成电路产业的干预。 一是提供财政补贴。 《芯片与科学法案》将在5 年内为半导体行业提供约520 亿美元的资金支持, 以鼓励企业在美国研发和制造芯片, 同时为先进芯片制造企业提供25%的投资税抵免。 二是政府采购予以倾斜。 2022 年3 月, 拜登政府宣布提高联邦政府采购的“美国货”中美国制造零部件的比重, 以促进美国制造业发展和建立更富弹性的国内供应链。 按计划,2022 年、 2024 年和2029 年该占比将分别提高到60%、 65%和75%。 三是加强专业人才引育。 芯片制造人才短缺已经成为一个严重的全球问题, 美国国务院和国土安全部2022 年宣布了一系列行政措施, 放宽了科学、 技术、 工程和数学(STEM)专业人才拿美国绿卡的要求, 同时新增22 个STEM 专业。 《芯片与科学法案》中也明确提出将拨款110 亿美元用于支持商业研发和劳动力发展计划。 美国游说团体Reshoring Initiative 最新数据显示, 2022 年预估将有近35 万份制造业工作回归美国, 是2010 年的58 倍。
受美国加征关税等因素影响, 美国自中国相关产品进口份额整体呈现下降趋势。 2018—2021 年,美国自我国进口HS-8542 所占比重由9.2%降至5.7%, 其中以HS-854232(存储器)降幅最大, 下降17.4 个百分点。 同期, 美国自我国进口HS-8486所占比重由9.7%降至7.7%, 其中HS-848690(品目8486 的零件及附件)与HS-848620(制造半导体器件或集成电路用的机器及装置)份额的下降幅度都超过2 个百分点(见表4)。
表4 2018—2021 年美国自华集成电路相关产品进口份额单位:%
美国全方位的高科技管制措施, 一方面使我国难以通过贸易手段直接获取相关产品和技术, 另一方面我国基本被排除在全球企业和技术并购范围外,难以通过投资等方式间接获取技术和产能。 同时,中美科研合作也面临严峻挑战。 2010—2020 年中国和美国是半导体相关科学论文数量最多的两个国家,中美相关机构互为重要的研究伙伴。 然而, 英国《自然》杂志2022 年的一项分析发现, 过去三年多, 共同署名中美科研机构的论文作者数量下降超过20%, 中美科研机构共同署名的论文数量在2021 年也出现下降。 此外, 美国同盟体系的构建与强化也会进一步放大有关制裁措施的外溢效应, 让其他经济体对于深化与我国相关产业或科技合作面临更多顾虑和障碍, 使我国科技创新陷入“孤岛效应”, 不利于我国在高科技领域借势借力, 进而延缓科技自立自强进程。 特别是对于集成电路这类渐变性技术创新行业而言, 实现技术创新更加依赖于对现有技术的学习和掌握, 维护开放与合作的发展环境至关重要。
一方面, 我国集成电路产业高水平利用外资面临更多掣肘因素。 在对华出口禁令与本土投资激励政策加持下, 包括台积电、 SK 海力士、 英特尔等在内的半导体头部企业纷纷增加对美国投资计划, 降低了对我国集成电路产业特别是高技术环节投资的积极性。 数据显示, 自美国《芯片与科学法案》出台自来, 各国企业在美国宣布了数十个新的半导体生态系统项目, 私人投资总额超过2000 亿美元。 同时, 我国现有的集成电路外资企业的正常经营也受到制裁措施的波及, 不仅美光、 德州仪器、 美满等美资芯片大厂先后实施中国区裁员计划, 其他外资企业开展相关业务也需要获得美国许可, 不少外籍工程师因工作受限离开中国。 另一方面, 我国高技术产业对外投资也成为重点关注对象。 CFIUS 年度报告显示, 2021 年中国在美国境内外国并购交易中所占份额约为4%, 但在CFIUS 审查交易中所占份额达15%,居各国之首。 2016—2020 年, 美中之间技术相关的外国直接投资下降了96%。 在美国等主要经济体积极推动重塑本土集成电路产业链的背景下, 未来集成电路产业链全球化分工协作格局将逐步被打破, 区域化、本土化特征日益凸显。
作为现代信息技术产业的核心, 集成电路被广泛应用于智能手机、 电脑、 平板、 汽车、 人工智能甚至导弹等众多领域, 而往往越是高端的集成电路越是与未来产业竞争力息息相关。 因此, 美方对我国集成电路相关产品、 设备、 技术等管制收紧也会进一步传导至下游相关产业部门。 例如, 受美国相关制裁影响, 华为手机业务遭受重大打击, 华为手机全球市场占有率已经由2018 年的15%跌至2021年的3%左右, 排名也从第3 位降至第9 位。 同样在我国具有较强竞争优势的新能源汽车产业背后, 高算力自动驾驶芯片对芯片制程工艺也有较高要求,面临“卡脖子”的困境。 值得注意的是, 当我国主流芯片企业被美方制裁后, 下游终端消费品也倾向于搭载没有制裁风险的芯片, 避免影响其相关产品开拓海外市场。 因此, 对于受制裁企业而言, 不仅自身产能会受到很大限制, 相关产品的市场需求也会因此而受到波及。
当前, 中美博弈仍在持续演进, 美国对我国集成电路等高科技产业的打压和技术围堵在短期内难以缓和, 我们必须放弃幻想, 保持战略定力, 做好打“持久战”的准备, 稳扎稳打推动关键核心技术突围, 着力提升产业链供应链韧性和安全水平。
一是充分发挥大市场优势为科技创新提供内在驱动力。 集成电路产业技术迭代依赖于巨额研发投入, 而企业持续的研发投入离不开市场的支持。 对于美方的高技术管制政策, 我国应发挥市场规模大、应用场景多、 配套能力强的优势, 结合现有成熟工艺和下游产业基础, 壮大集成电路产业规模。 重点以新能源汽车、 人工智能等我国具有品牌竞争力的行业为突破口, 加速芯片国产化进程。 推动构建与美国并驾齐驱的技术体系和产业生态, 建立科技创新与产业发展互补互促的良性循环机制, 增强研发投入的可持续性, 形成以内循环为主导的集成电路产业体系。
二是加快构建关键核心产业链监控预警机制。中美经贸摩擦以来, 美国政府围绕关键核心产业链连续发布多份产业安全审查报告, 对于强化产业安全意识、 凝聚业界共识、 保障制裁措施效力等发挥了重要作用。 我国应加快构建产业安全监控预警机制, 进一步细化对关键核心产业链的调查研究, 梳理“卡脖子”环节台账, 分门别类制定应对策略。 动态更新发布主要经济体对集成电路等关键核心技术的管制清单, 按需为重点企业形成技术替代或攻克方案提供“一对一”政策咨询和决策指导, 政企合力加速实现技术突围。 指导集成电路产业上下游涉美企业尽快开展供应链风险识别和压力测试, 储备“断链”场景下的应急补救措施和长期战略路径, 逐步降低对美系供应链依赖, 增强集成电路产业链供应链弹性。 同时, 密切跟踪我国受管制的集成电路相关产品、 设备等的贸易走势, 预防美国相关政策转向, 采用倾销手段打压国内企业, 干扰我国关键核心技术的研发进度。
三是主动谋求深化国际高端产业和科技合作。美方所谓的同盟体系并非坚不可摧, 韩国、 欧盟、新加坡、 以色列等部分经济体在配合美国协同制华问题上存在明显的摇摆性以及对于现实利益的顾虑。我国应把握美方同盟体系内部的矛盾与分歧, 在市场开放、 进口采购等领域有针对性地对有关国家予以倾斜, 主动谋求深化以集成电路产业为代表的国际高端产业和科技合作, 以实实在在的经贸利益分化瓦解同盟力量。 发挥自由贸易试验区、 自由贸易港的体制机制创新作用, 提升国际研发合作便利化水平。 推动“两国双园”、 境外经贸合作区等合作平台提质升级, 积极为深化国际高端产业和科技合作创造条件。
四是完善集成电路产业政策体系。 加速集成电路国产化进程既要有全局视野, 也要重视各环节的关联耦合。 建议研究设立国家集成电路统筹协调委员会, 从全局谋划集成电路产业发展问题, 强化顶层设计, 明确战略方向, 保障政策落地。 持续加大对集成电路龙头企业的支持力度, 增加研发投入,加快先进制程的技术攻关, 积极布局下一代芯片品类和市场, 支持龙头企业做大做强。 关注上下游配套企业, 注重完善本土的零部件、 材料、 设备供应体系, 加强产业链协同, 形成相对完整的产业生态。提高集成电路产业保护水平, 研究制定有利于扩大国产芯片需求的标准体系、 政府采购政策、 市场准入条件等, 逐步提高产业竞争力。 作为反制措施,针对美国品牌可研究制定重点产品清单, 设置相关企业产品进入中国市场的国内增加值门槛, 稳固国内集成电路相关产品、 技术、 服务的市场份额。
五是加强集成电路人才引育。 加大对集成电路科学与工程一级学科建设的经费投入和政策支持,支持重点院校成立专门的集成电路学院或开设集成电路设计和制造课程, 加强产学研合作, 强化本土集成电路行业人才培养。 支持职业技能培训学校提供半导体、 集成电路精密加工等相关技术指导课程和培训项目, 补足技术员和操作员人才缺口。 实施更优惠的国际半导体产业人才引进政策, 吸引欧、韩、 日、 台等地的高端人才来华就业创业。 为华裔科学家、 工程师等高端产业人才及其家属回国开设“绿色通道”, 提升海外华人华侨回国创业的积极性。此外, 集成电路产业科技攻关需要长期的持续投入和积累, 对于参与重大专项集中攻关的尖端领军人才和工程师人才, 建立丰厚且完善的激励机制, 避免“人才挖角”问题影响科技攻关的效率和连续性。
六是做好集成电路产业稳外资工作。 美国有关制裁措施势必会导致部分集成电路外资企业相关业务难以正常开展, 有关部门要主动做好对接服务,为外资企业获取美国商务部的许可提供支持。 鼓励和支持外资企业积极参与美方相关外部意见征求程序, 充分表达业界诉求。 对于积极绕开美国相关禁令, 持续深耕中国市场的外资企业出台相应奖补办法。 进一步优化集成电路产业使用外资政策, 加大财政、 金融、 税收等支持力度, 对冲美国相关产业补贴的不利影响。 加强集成电路知识产权保护, 开辟海外企业知识产权纠纷处理的绿色通道, 坚持从严执法。 发挥半导体行业协会的桥梁纽带作用, 深化内外资企业间的交流与合作, 从产品、 技术、 工艺等领域探讨适应美国相关制裁措施的产业发展方向和应对举措。