英国首个国家半导体战略解析

■文/姜桂兴 胡志宇（中国科学技术信息研究所）

2023年5月，英国政府发布了《国家半导体战略》。该战略聚焦英国半导体的研发、设计和知识产权以及化合物半导体这三个优势领域，通过强化科技支撑，突破研发体系、基础设施、人才与技能三方面的产业发展障碍，并依托科技实力在全球产业治理中积极发挥影响力，确保未来20年英国在半导体技术上的世界领先地位。

一、基本情况

《国家半导体战略》由英国科学、创新和技术部5月23日发布，科学、创新和技术大臣克洛伊·史密斯作序。战略报告主要分为当前形势、实现英国的目标和下一步行动三大部分。报告提出的战略总目标是，充分发挥并加强英国在研发、设计和知识产权及化合物半导体方面的优势，确保未来20年英国在未来半导体技术领域处于世界领先地位，从而促进技术创新、推动经济增长、创造就业并确保国家安全。为此，英国政府将于2023—2025年投入专项资金2亿英镑落实本战略，并承诺十年内达到10亿英镑，针对发展国内产业、降低供应链风险和保障国家安全三个方面部署了38项具体工作。

英国政府希望通过半导体行业的技术进步，实现与发展和安全相关的一系列重要战略目标：保障英国科技超级大国地位；到2050年实现净零排放；在量子计算方面取得突破，实现英国《国家量子战略》和《国家太空战略》提出的目标；根据《国家网络安全战略》的要求，助力英国实现高水平的网络安全；根据《国家人工智能战略》，确保英国在人工智能领域的领先优势得到进一步提升。

二、英国半导体领域的三大比较优势

优势一：设计和知识产权

英国认为本国在半导体设计和知识产权方面实力强大。英国拥有超过110家专门的设计公司，相关公司作为知识产权提供商在全球拥有战略性地位。位于剑桥的Arm公司设计了推动智能手机革命的指令集架构和中央处理单元。Arm技术几乎无处不在，仅在2021年就有292亿个基于Arm知识产权的芯片出货。英国微芯片企业Pragmatic生产的薄膜柔性集成电路比传统的硅芯片更快更便宜。柔性芯片比头发还细，可以隐蔽嵌入各种终端，为包括医疗保健、消费品、零售和安全等应用领域提供创新解决方案。据估算，在半导体价值链中，设计环节占总附加值的29.8%，仅次于制造环节的38.4%。英国在设计环节拥有世界一流的企业，这些企业是其未来经济增长的真正机遇所在。

优势二：化合物半导体等新一代技术研发

下一代半导体将依靠新的材料和工艺，引发新一轮全球竞争。在新材料方面，化合物半导体等技术有望取得突破，将支持5G/6G、零排放和量子技术等衍生技术的发展。磷化铟、硅锗、氮化镓和砷化镓可用于制造传输和检测光或其他无线电频率的组件，在激光雷达、传感器、卫星、高速光通信等场景中使用。碳化硅则在电力电子应用中表现出色。依托政产学合作的“化合物半导体应用技术创新中心”等研发机构，英国创设了化合物半导体技术“开放代工”生态系统，在研究、开发、创新和商业化方面均取得世界领先地位。英国拥有Sivers、ClasSiC、Lumentum等多家国际一流的化合物半导体制造企业，IQE等公司向全球供应化合物晶圆产品和先进材料解决方案。

在新工艺方面，先进封装技术（2.5D、3D）可以通过减少芯片的表面积助力产品变得更小。先进封装可提升运算速度，有助于提高针对游戏应用的消费类处理器的性能，而用于高温工业环境的芯片也可通过相关技术实现巧妙的散热方案。异构集成则把单独制造的不同组件集成到单个芯片或组件中，增加功能、增强性能，被称为“超越摩尔定律”的方法。

优势三：国际影响力

英国拥有很多“一招鲜”的硬科技，科技实力助力其在国际产业链分工中卡住设计和未来技术研发等关键环节，实现高价值的国际分工合作。英国将对半导体领域实施严格的投资审查和出口管制政策，通过加强对英国最敏感的半导体资产的保护来降低安全风险。凭借世界一流的创新机构，英国在重点地区同重点伙伴建立密切的合作关系，争取全球供应链上的影响力和优先待遇，在对外推广硬件行业英式安全标准和技术的同时，也助力国内相关机构和企业扩大市场和利润。

三、用科技创新政策破解国内产业发展障碍

通过行业调研，英国政府发现本国半导体行业发展存在三大障碍因素，并提出了破解这些障碍的政策。

破解障碍一：研发

问题：过去十年，英国政府对学术界和产业界在研发上投入了大量资金，确保了英国在半导体领域的全球领先地位。但这些项目大多是公开招标的竞争性项目，或者面向特定应用领域的项目。未来需要加强对关键横向领域的研究和创新资助，推动芯片设计、化合物半导体和先进封装等下一代技术的研发。

政策方案：一是通过政府机构改革，由科学、创新和技术部整合分散在各部委的、与英国的科技超级大国战略相关的工作职能。在世界一流研究的坚实基础上，有效优化研发体系和投资体系，支持包括半导体在内的整个技术生态系统，满足包括半导体产业在内的五大未来技术产业的战略需求。二是加强对研究和创新的支持，提升研究成果商业化对投资者的吸引力。重点支持的技术领域包括混合和异构集成、集成电路设计、光子集成电路、用于人工智能的神经形态硬件/半导体、新材料和制造技术。三是为研发密集型中小企业（研发支出占其总支出40%以上的企业）提供额外的税收减免；支持半导体制造和供应链中的劳动力技能培训和人才供给；加强对半导体相关领域博士培训中心的支持。

破解障碍二：基础设施

问题：半导体技术开发是资本高度密集型行业。企业（尤其是初创企业和中小企业）的具体障碍集中表现为难以获得软件工具和制造设备来设计、制作原型、试验和生产创新产品。创新型企业很难在不放弃大量股权的情况下获得相关资源使产品通过原型阶段，更不用说进行商业化了。高额的前期费用和漫长的谈判过程导致半导体初创公司难以启动和成长。此外，由于英国制造能力有限且门类不全，初创企业不得不去国外开展原型设计，费用昂贵且耗时，合作机会也有限。在封装环节也存在类似的问题。

政策方案：一是英国科学、创新和技术部牵头发起“英国半导体基础设施计划”，使用2023—2025年2亿英镑（以及未来十年10亿英镑）投资的一部分，建设和加强面向英国初创企业和中小企业的基础设施，包括扩增英国的化合物半导体“开放代工”生态系统，提升芯片设计工具和硅原型设计设施的开放使用水平。二是加强融资支持：启动新的“英国孵化器计划”，聚焦种子前/种子资金阶段，降低半导体行业初创企业的发展壁垒，帮助其获得设计工具、原型设计能力、业务辅导的机会；投入2.5亿英镑用于“长期技术与科学投资计划”，配套支持养老金对包括半导体在内的尖端领域的投资项目，改善科技型企业融资环境；向知识密集型企业提供单笔上限2000万英镑的企业投资计划和风险投资信托计划。三是将在2023年秋季宣布加强半导体制造业竞争力的计划。

破解障碍三：技能与人才

问题：半导体行业根本性的挑战是缺乏足够的拥有技术技能和资格的人才。一是学习与半导体开发相关的STEM（科学、技术、工程和数学）学科的人员不足，缺乏下一代人才储备。二是理论教学和实践技能之间存在差距，毕业生常需要花费至少两年以上的时间才能够独立工作；很多工程师出身的企业骨干缺乏商业技能，难以适应复杂的法律、许可和投资环境。三是目前比较依赖外国人才引进，未来全球市场竞争加剧的情况下人才引进难度可能加大。

政策方案：一是投资于学校和教师以及职业发展项目，激发下一代年轻人的兴趣。为在职业生涯前五年内选择在弱势学校任教的数学和物理等学科教师提供“促进平衡发展津贴”；在全国推广“工程师教授物理学”等项目，支持物理学、工程学、电子学和数学领域的教师获得相关培训和资源；支持面向大众的工程技术类学习成就的奖励；改善与工作岗位和技能相关的数据质量，支撑政府决策。在未来三个财年额外提供7.5亿英镑资金，支持工程学、物理学和电子学等学科的高等教育教学工作和设施配置。二是支持行业主导的学习。科学、创新和技术部协同教育部确保职业教育符合半导体行业雇主的要求。3亿英镑支持“技术学院计划”，联合继续教育机构、大学和雇主，供给高水平的职业技能，使其成为年轻人进入高技术职业发展生涯的便利途径。三是吸引国际人才。“优秀人才计划”为高技能国际人才在英国从事科技工作提供资源；通过签证政策支持从世界各地招聘优秀的工程师；与日本等国际盟友合作，促进人才交流和流动，鼓励来自海外的技术人才体验英国产业生态系统的独特优势。

四、科技创新力与国际影响力相互促进

半导体行业的创新链和供应链较长、多样化且缺乏可预测性；跨国收购敏感技术和实体，或存在硬件漏洞，都会对国家安全构成挑战。因此，英国希望更好地利用国际资源，发挥其国际影响力优势，积极影响当前和未来全球相关产业格局，反哺本国高技术行业发展，并确保国家安全。下一步工作重点：

技术进出口方面：一是吸收《国家安全与投资法》执行一年的经验教训，审查“计算硬件”和“先进材料”的定义范围，重点关注未来应用技术、化合物半导体及与英国国防相关的半导体资产。二是政府将与企业合作评估出口管制制度，并将其扩大到包括半导体在内的敏感新兴技术领域。三是继续支持研究合作咨询小组，为从事半导体研究的英国学者提供国家安全建议。

利用英国在硬件安全方面的世界领先地位，影响全球技术生态系统：一是扩大“数字安全设计计划”的国际影响力，促进相关标准和技术在芯片中的广泛采用，向各国政府和跨国企业提供嵌入数字安全产品的半导体芯片。二是支持英国在RISC-V（开放标准的指令集体系结构）方面的领先优势，确保该技术发展的安全，支持产业界和学术界构建利益共同体。

加强国际合作，提升英国芯片供应安全水平：一是专设资金支持未来十年的半导体国际合作项目，发挥英国科技优势，巩固全球地位。二是寻求多边合作，在“志同道合”国家之间制定和实施协调一致的供应链弹性增强机制，相关议题将作为英国在互利贸易、共同安全和价值观相关问题上的核心关切。三是关注重点国家和地区，将英国的亚太数字贸易网络重点放在中国台湾；落实英美技术伙伴关系、英韩供应链弹性协议和英日数字伙伴关系等双边技术与产业协定。

五、结论与启示

透过英国《国家半导体战略》拟定的38项具体工作，可以发现英国战略尤为强调在科技实力支撑和驱动下，集中精力巩固和提升本国领先全球的三方面能力：设计和知识产权等高附加值环节，化合物半导体等新一代技术研发，以及标准和新技术的国际推广。

我国与英国的国际环境不同，半导体相关优势领域也有很大差异，各国都需要根据自身条件找到适合自己的发展道路。对于芯片这类关系国计民生的核心产业，需要科技发挥更大的作用，以支撑高质量发展和国家安全，在这方面英国的方案可以提供一些参考。一是充分发挥科技支撑发展和安全的能力。由中央科技委员会牵头，在充分调研产业需求和困难的基础上，有针对性地细化支持措施，通过为创新型初创企业、科研人员技术转化的衍生企业、中小创新型企业加强基础设施、融资、人才等方面的综合服务，在解决芯片产业“卡脖子”问题的同时形成核心竞争力。二是面向未来积极布局下一代半导体技术。由科技部牵头，做好化合物半导体、先进封装技术和异构集成等新技术，以及更先进的“无人区技术”的开发和应用落地工作，在国家科技资助和共性基础设施建设等方面给予倾斜。提升相关成果的技术成熟度，吸引社会投资形成合力，支撑未来高质量发展。三是在全球产业治理上发挥我国的优势和影响力，采取积极灵活的策略，为国内半导体产业发展争取更多的时间。