主要国家和地区半导体产业的战略举措及对中国半导体发展的启示与建议

2024-01-15 04:11史冬梅
科技智囊 2023年12期
关键词:半导体芯片

史冬梅 王 晶 史 玥

1.科学技术部高技术研究发展中心,北京,100044;2.中电科第三代半导体科技有限公司,天津,300220

2022 年全球半导体销售额为5 740 亿美元,创历史新高,与2021 年5 559 亿美元的销售额相比增长了3.3%,预计到2030 年可能达到1 万亿美元。[1]高速发展的半导体芯片技术在当今科技发展中占据重要地位,并将催生变革性产业。半导体行业作为资本、技术、人才密集型产业,也是全球一体化程度最高的行业之一,产业链横跨数十个国家,拥有数千家供应商,其对全球经济的重要性持续增长,是目前各国竞争的关键领域。

近年来,美国、日本、韩国、欧盟等发达国家和地区纷纷制定半导体芯片发展战略和相关法律,加大政府在半导体研发和制造方面的投资,吸引全球半导体的生产和创新成果到本国,建立半导体芯片双边和多边合作,加强供应链安全,重塑全球半导体产业生态环境。全球半导体芯片技术和产业竞争日趋激烈,并将呈现新的发展格局。本文对发达国家和地区半导体产业在近三年的最新发展动态、国家战略规划及相关法规政策,以及实施情况进行追踪和梳理,为我国应对全球市场半导体竞争提供借鉴。

一、美国半导体发展战略和措施

(一)美国半导体行业现状

根据美国半导体协会最新数据,2022 年美国半导体销售额2 755.2 亿美元,占全球48%,位居第一;半导体研发投入588 亿美元,全球领先;半导体产业资本支出507 亿美元;半导体出口611亿美元,出口额位居电子类行业第一。美国半导体行业从业人员达34.5 万人,包括9 000 名EDA 工作人员,10万名芯片设计人员,3 万名芯片设备行业人员,20.6 万名半导体制造业人员。每个半导体岗位额外创造5.7 个工作岗位,增加近200 万个直接和间接就业岗位。[2]

美国芯片设计处于领先地位,无晶圆厂销售额约占全球64%,设计人才占比全球最大。[3]但美国制造工艺封测能力不足,无10nm 以下先进逻辑能力,28nm 以上远落后于亚洲。在全球存储芯片市场,美国动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory,DRAM)和立体闪存设备(3D-Not-AND,3D-NAND)逐渐恢复竞争力。材料方面,美国半导体制造所需的气体、硅晶圆、光刻胶等高度依赖海外供应商,例如乌克兰供应美国用于半导体制造的氖气的90%。在设备方面,美国的关键光刻设备依赖荷兰和日本,而在晶圆处理以及半导体封装和测试设备方面依赖中国和日本。[3]

2021年以来,为了促进美国半导体技术和产业发展、增强本土半导体供应链安全,美国政府及半导体行业密集开展行动,提出一系列扶持政策举措。在美国政府于2022 年通过《2022 年芯片与科学法案》后,美国商务部及相关部门积极落实法案条款,出台相应战略和举措。

(二)《2022 年芯片与科学法案》

2022 年8 月,美国总统签署《2022 年芯片与科学法案》(以下简称“《法案》”),以执行《2021 财年国防授权法案》中制定的关于美国芯片的条款。《法案》通过对半导体制造拨款、研究投资、劳动力培训和教育和芯片制造投资税收抵免等方面进行规定,提供巨额补贴以增强美国芯片领域竞争优势和供应链安全,恢复美国在半导体制造业领导地位,促进美国经济发展,保障美国的国家安全。

根据《法案》规定,在2022—2027 财年,美国政府将通过向4 项激励基金拨款527 亿美元,支持美国本土芯片的研发与制造。[4]在2022—2026 年,向美国商务部发放美国芯片基金拨款500 亿美元,其中390 亿美元用于“半导体激励计划”,支持在美国本土进行半导体制造、供应链及研发;其余110 亿美元用于“商业研发和劳动力发展计划”,具体包括国家半导体技术中心(National Semiconductor Technology Center,NSTC)的先进半导体制造研发和样机制造、NSTC 及“美国制造”项目合作的联邦先进封装制造计划、美国商务部国家标准与技术研究所(National Institute of Standards and Technology,NIST)的微电子计量研究、美国芯片劳动力和教育基金等。此外,在2023—2027 年,向美国芯片国防基金拨款20 亿美元,用于美国国防部实施微电子共享项目;向美国芯片国际技术安全和创新基金拨款5 亿美元,用于美国国务院支持国际信息和通信技术安全和半导体供应链活动;向美国芯片劳动力和教育基金拨款2亿美元,用于美国国家科学基金会支持美国本土半导体劳动力发展,解决劳动力短缺问题。[4]

除资金支持外,《法案》还为先进制程半导体制造生产线的投资提供25%的投资税收减免,激励半导体制造以及半导体制造过程中所需的专业设备的制造。《法案》明确要求上述税收减免不适用于受关注的外国公司。如果此后10 年内,享受税收减免的公司在受关注国家开展相关实质性重大交易,需退还所有减免税收。

《法案》表明,美国政府计划大力扶持美国本土半导体研究和创新合作网络的发展,确保美国长期技术领先;通过支持美国国内制造设施建设和劳动力培养,促进半导体制造和创新集群的发展,增强本土供应链的韧性;通过财政激励措施吸引私人资本,促进半导体投资。以上举措将减少美国在尖端和成熟微电子方面对脆弱或过度集中的海外制造的依赖,在美国本土发展可持续的、有竞争力的半导体产业,从而提升美国的生产力和竞争力,有效应对经济和国家安全两方面的风险。

(三)《2022 年芯片与科学法案》对美国半导体制造与创新进展的推动

在过去的一年,美国通过一系列举措推进了《法案》条款的有效实施,推动了美国半导体产业的持续发展。

1. 进一步明确发展战略

为推动“美国芯片基金”条款的实施,2022 年9 月,美国商务部发布了《美国资助芯片战略》(以下简称“《实施战略》”)。[5]《实施战略》明确了“美国芯片基金”的四个战略目标:投资美国制造具有重要战略意义的半导体芯片,尤其是尖端技术芯片;确保为国家安全和关键制造业提供充足、可持续和安全的芯片;加强美国半导体研发的领导地位,促进下一代关键技术的研发及应用;培养多元化的半导体劳动力。《实施战略》将支持三个项目,包括:对前沿逻辑和存储器制造集群的大规模投资;扩大成熟和当前一代芯片、新技术以及行业供应商的制造能力;加强和提升美国研发领导地位的举措。2022 年9 月,为响应《法案》,NIST 发布《美国半导体制造的战略机遇》报告,围绕美国半导体行业中微电子设计、制造和封装的标准化、计量、建模与仿真等方面展开分析,总结了行业面临的七大战略机遇:开发材料纯度、特性和来源的计量学;面向未来微电子制造的先进技术;先进封装技术及可集成单独制造的组件;增强微电子组件和产品的安全性和来源的计量;对半导体材料、设计和组件进行建模和仿真;对半导体制造过程进行建模和仿真;对微电子学的新材料、新工艺和新设备进行标准化。[6]

2.建立相关组织保障和实施机构

美国商务部通过下属机构NIST 新设立两个组织机构,一是CHIPS 计划办公室:负责将芯片产业进行高度集中化管理,并参与白宫领导的协调工作,包括芯片实施指导委员会,以确保《法案》实施过程中美国政府各机构紧密联系,包括国防部、能源部和国土安全部、情报总监办、国家科学基金会和贸易代表办公室。二是CHIPS 研发办公室:负责法案的研发计划,以确保公共资金使用的问责制和管理得到落实。授权NIST 设立最多三个美国制造业研究所,推进半导体制造技术的研究和商业化,并实施研发计划,推进测量科学、标准、材料表征、仪器、测试和制造能力的发展。

3.建立国家半导体技术中心(NSTC)

美国商务部与国防部、能源部和国家科学基金会合作,建立了NSTC。作为一个独立的公私联盟,NSTC 将提供一个平台,促进美国政府、国家实验室、半导体产业链上下游的供应商、教育机构、企业家、劳动力和投资者的合作,减少新技术商业化的时间和成本。美国商务部在2023 年4 月发布的《NSTC 愿景和战略》中,关注了未来5 年至15 年使半导体行业受益的发展技术:尖端、先进和成熟CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor,互补金属氧化物半导体)制造;新材料高质量加工;电力电子材料和制造;射频、模拟和混合信号制造;光子学材料和制造;微机电系统;生物电子学;设计工具开发等。[7]NSTC 总部将履行其行政领导、财务和法律运营、人力资源、项目管理、政府关系、成员服务等职能,其所支持的技术中心网络将确保各中心之间资源和信息的有效集成以及所有成员的可访问性。

4.发布美国芯片基金资助公告

在2023 年2 月和6 月,美国商务部分两次发布了美国芯片基金资助公告[8],公告内容涉及的前沿芯片设施方面包括当前一代、成熟节点和后端生产设施、晶圆制造设施、半导体材料和制造设备设施、半导体制造设备等。至2023 年8 月,美国商务部已经收到了来自42 个州的400 多份项目意向书,这反映出美国本土半导体供应链对《法案》激励计划的广泛兴趣。

5.加大技术限制及出口管制

2022 年10 月,美国商务部产业和安全局(Bureau of Industry and Security,BIS)修订“出口管理条例”,针对出口先进计算芯片、开发和维护超级计算机以及制造先进半导体的能力等方面提出新措施。[9]2023年8月,美国总统拜登签署第14105 号行政令,直接禁止或限制美国半导体和微电子、量子信息和人工智能系统三个领域对受关注实体进行投资[10],具体技术包括:开发或生产专用于集成电路设计的电子设计自动化软件、批量生产的前端半导体制造设备;高级集成电路设计、先进集成电路制造、集成电路封装;先进集成电路驱动的超级计算机。2023 年9 月,美国商务部明确《法案》中“国家安全护栏”的最终规则:禁止芯片基金受资助者十年内扩大在受关注国家的材料半导体制造能力;限制受资助者与受关注实体进行某些联合研究或技术许可。[11]

6.加强半导体行业人才和劳动力培养

2023 年7 月,美国半导体行业协会SIA 发布《评估和解决美国半导体行业面临的劳动力市场缺口》报告,指出预计到2030 年,美国半导体行业劳动力将增加近11.5 万个工作岗位,劳动力缺口将超过6.7 万人(包括技术人员、工程师和计算机科学家等)。其建议加强对区域伙伴关系和旨在扩大半导体熟练技术人员渠道计划的支持;扩大美国国内STEM 人才梯队,培养对半导体行业和其他行业至关重要的工程师和计算机科学家;留住并吸引更多国际工程学生。目前,超过50 所社区大学宣布了针对半导体劳动力的扩招计划;美国国家科学基金会正在通过专注于制造业劳动力、支持研究人员和课程开发的新举措,对美国半导体劳动力进行投资。[12]

二、韩国半导体发展战略和举措

(一)韩国半导体产业现状

2022 年,韩国占据了17%的全球半导体市场份额,连续十年位居世界第二。韩国在半导体存储器领域全球领先,占据全球存储器半导体市场的60.5%,其中DRAM市场份额为70.5%,NAND 市场份额为52.6%;但在全球非存储半导体领域的市场份额仅为3.3%。[13]韩国半导体出口总额为1292 亿美元,占全国出口总额的18.9%;其产业总值占其国内生产总值(GDP)的近20%,引领韩国经济和产业。韩国现有半导体从业人数约17.7 万人。

韩国半导体产业优势主要集中在NAND 和DRAM 领域,三星和SK 海力士在制造环节遥遥领先,但在其他领域的研发和生产能力相对较弱。在半导体关键材料和设备及设计等方面,高度依赖进口或外包,导致韩国半导体产业发展具有局限性。2020 年以来,贸易冲突和芯片短缺引发的全球半导体行业竞争凸显了韩国半导体行业的缺陷,韩国政府、企业及教育界也采取了一系列举措,包括发布半导体行业发展战略、规划发展蓝图、建立相关法案,确保韩国本土产业链供应链稳定发展。

(二)韩国政府发布系列半导体产业扶持政策

自2021 年以来,韩国政府发布了一系列半导体产业扶持政策,如表1 所示,包括加大技术创新投入、税负减免、完善供应链、人才培养、吸引外资和基础设施等,旨在扶持本土半导体产业发展。

表1 2021 年以来韩国政府发布半导体产业扶持政策

(三)韩国半导体战略和主要举措

1.提出半导体强国战略目标,健全产业链供应链

《K-半导体战略》旨在实现综合半导体强国目标,提出未来十年,韩国政府将携手三星、SK 海力士等企业投资510 万亿韩元,在韩国本土建立全球最大规模半导体供应链[13],涵盖半导体制造、原材料、零部件和设备、设计等各个环节。

《半导体超级强国战略》强调了打造本土稳健半导体生态系统的重要性,旨在培养卓越的半导体企业和半导体人才,成为半导体超级强国,从而巩固韩国作为全球供应链关键生产基地的地位,并成为全球半导体行业创新的领导者的目标。[14]其提出通过向以市场主导的研发转变、为材料、零部件和设备公司建立成长基地及加强对有前景技术商业化的支持,为材料、零部件及设备建立健全的生态系统,预计到2030 年材料、零部件及设备生产商自给率由30%提升至50%。

2.加大税收减免支持和政府服务力度

《K-半导体战略》提出对半导体研发、设备投资的税额抵扣率最高将提升至40%—50%、10%—20%;《K-Chips 法案》提出通过税收减免措施,保障国家战略技术投资与发展,包括提高国家战略技术设施投资的税收减免率;为投资引入临时税收减免制度,以临时增加2023 年的税收减免,并为与前三年平均水平相比增加的投资额提供10%的额外减税;税收减免优惠平等适用于韩国本土公司和外商投资公司。[15]此外,2023 年4 月,韩国贸易、工业和企业部宣布了工业转型超级项目的计划,提出将把70%的研发预算(约47 亿美元)分配给半导体等核心工业部门。[16]该计划将提高投资半导体等国家战略产业企业的税收减免率,大中型企业税收减免率将从8%提高到15%,中小企业税收减免率从16%提高到25%。此外如果企业投资超过前三年平均投资额,大企业税收减免最高可达25%,中小企业最高达35%。2024年韩国半导体企业预计减税额达3.6万亿韩元。

《国家尖端战略产业法》提出对半导体特色产业园区建设、运营的迅速审批处理时间从30 天缩短至15 天;《半导体超级强国战略》计划通过基础设施支持和快速审批、税收支持及放宽劳动和安全规定等策略引导半导体企业在2022—2026 年间投资340 万亿韩元。[17]

3.明确未来半导体技术发展方向

《K-Chips 法案》提出国家半导体领域的战略技术涵盖非常广泛,包括先进存储芯片的设计和制造技术;下一代存储器芯片(STT-MRAM、PRAM、ReRAM、PIM)的设计和制造技术;用于高性能计算的SoC(System on Chip,系统级芯片)(7nm 或更小)设计和制造技术;下一代数字设备的SoC 设计和制造技术;高性能微型传感器的设计、制造和封装技术;汽车半导体的设计和制造技术;具有更高能效的半导体的设计和制造技术;用于下一代数字设备和车辆的半导体的设计和制造技术;用于开发和大规模生产SoC 半导体的代工领域中的7nm 或更小SoC 的制造和工艺设计技术;先进存储芯片、下一代存储芯片和SoC 半导体铸造厂的材料、设备、设备零件设计和制造技术;铸造IP 的设计和验证技术;高性能和高效率系统半导体的测试技术,以及测试相关设备和部件的设计和制造技术等。

《半导体未来技术路线图》聚焦新型存储器和新一代元器件,人工智能、6G 移动通信技术、电力、车载半导体等设计核心技术,以及超微化和尖端封装工艺核心技术等三个领域,通过发展三个领域的45 项技术以确保韩国在未来10 年内掌握半导体核心技术并在优势技术领域保持领先。其中新元器件方面将重点培养强电介质器件、磁性器件、忆阻器三大新兴技术,进而开发下一代存储器器件;设计方面将优先支持人工智能和6G 等新一代半导体设计技术。政府将从2025 年以后集中扶持车载半导体技术,实现未来出行目标;工艺方面,为提升晶圆代工的竞争力,决定开发原子层沉积、异质集成、3D 封装等技术。[18]路线图还提出在系统半导体领域拉开新差距的目标,支持半导体行业生产更快、更节能、更大容量的芯片,以保持其在已经领先领域(如存储芯片)的全球主导地位,并在先进逻辑芯片方面获得竞争优势。

4.加强半导体专业人才培养

《K-半导体战略》提出,韩国政府的目标是在2022—2031 年培训3.6 万名半导体专家,就业岗位增至27 万个。《半导体超级强国战略》提出通过公私伙伴关系进行劳动力培训,预计到2031 年培养15 万名半导体专业人才。

此外,韩国科技信息通信部准备通过新设立半导体研究机构、校企合作、人才交流等方式,到2027 年培养超3 000 名半导体专业人才。[19]在韩国科学技术院等四大顶尖研究机构中新设立半导体研究机构,每年培养超200 名半导体人才,加大硕士博士项目的校企合作等培养人才方式的力度。2022年6月,为培育半导体产业人才,掌握半导体领域各种人才需求状况,韩国教育部举行了官民联合的“半导体等尖端产业人才培育特别组”首次会议。2023年2月,韩国贸易、工业和能源部、三星电子、SK 海力士及韩国半导体产业协会已签署谅解备忘录,同意在2023—2032 年,向多个研发项目投入2 229 亿韩元,用于培养顶尖半导体人才。[20]人才项目将由芯片制造商和大学共同领导,希望未来10 年培养至少2 365 名硕博士半导体人才。

三、日本半导体发展战略和举措

(一)日本半导体产业现状

20 世纪80—90 年代,美国与欧亚各国联手对日本半导体行业的“围剿”,使得日本的半导体产业发展受到了严重限制,并逐渐被美国、韩国、中国台湾等国家和地区超越。2022年日本在全球半导体市场份额仅占9%,但日本在生产半导体材料和半导体设备方面都具有绝对优势,在最为关键的19 种半导体材料中,日本有14 种材料产量占据世界50%以上,半导体生产设备也占全球的55%以上。2022 年,日本在全球半导体设备和原材料市场份额为35%和52%。

近年来日本提出重振半导体产业,试图迎头赶上,恢复其过去的领先地位。日本政府主导推动半导体产业本土化的策略,制定半导体和数字产业发展战略,设立开发下一代绿色功率半导体和数据中心计划,成立先进半导体技术中心和联合企业,并通过立法和加强国际合作,支持日本半导体产业发展。

(二)将半导体产业上升为国家战略

2021 年日本经济产业省(以下简称“经产省”)颁布的《半导体和数字产业发展战略》提出了产学官的跨部门合作[21],以国家作为后盾支持半导体技术从基础研究到产业应用的研究工作,力图实现日本半导体产业重振。措施包括保障日本尖端半导体的研发和生产能力,利用设备和元器件的技术优势,与国际先进制造商共同研发尖端半导体技术,实现在日本本土的产业化。增加面向数字产业和尖端半导体产业的投资,加大财税支持。深化与美国、欧洲、中国台湾等国家和地区的合作,开展国际交流和联合技术攻关,开发半导体、下一代计算机等技术。促进半导体技术绿色创新,研发SiC、GaN、Ga2O3 等新材料,提高半导体性能,降低能耗,巩固功率半导体的竞争力。在日本本土建立半导体生产基地,提高半导体产业的层级和韧性水平,提升半导体产业链供应链的稳定性,确保发展自主性等。

(三)加大技术研发投入,建立创新平台

1.提出“开发下一代绿色功率半导体和数据中心”计划

2022 年经产省提出了“开发下一代绿色功率半导体和数据中心”计划。[22]其中,下一代功率半导体器件制造技术开发方向设立了4 个课题,目标是开发可应用于电动汽车、工业设备、可再生能源发电等用功率半导体,到2030 年将下一代功率半导体的转换器功率损耗降低50%以上,并在量产中实现与硅功率半导体相同的成本。4 个课题的研发目标分别是:下一代8 英寸碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管;下一代高功率转换器用碳化硅模块;下一代电动汽车功率半导体制造技术;下一代高功率密度工业电源氮化镓功率器件。下一代功率半导体晶圆技术开发方向设立了3 个课题,目标是开发大尺寸高质量碳化硅晶圆低成本量产技术,2030 年将8 英寸碳化硅晶圆缺陷密度降低一个数量级以上并降低生产成本。3 个课题分别关于:高质量低成本8 英寸碳化硅晶圆;高质量8 英寸碳化硅单晶/晶圆制造技术;下一代绿色功率半导体碳化硅晶圆技术。

2.组建“技术研究组合最先端半导体技术中心”和联合企业

2022 年11 月,经产省牵头成立“技术研究组合最先端半导体技术中心(Leading-edge Semiconductor Technology Center,LSTC)”,由日本产业技术综合研究所、理化研究所、东京大学等机构共同参与。LSTC 将与IBM在内的美国企业,共同研发最新的半导体技术,共享芯片尖端设计、设备和材料,财政预算3 500 亿日元。

2022 年8 月,政府支持日本八大巨头科技型企业联合出资成立“Rapidus 株式会社”。作为日本半导体产业的“国家队”,其目标是在2025—2030 年实现2nm 高端芯片的研发,并加强半导体行业人才的培养。八家企业分别是索尼集团、丰田汽车、电信电话、电气、电装、软银、铠侠、三菱UFJ。[23]政府提供初始支持5 亿美元资金,2023 年4 月又额外拨款约23 亿美元。该机构与美国IBM 合作建立2nm 试验线,与比利时微电子研究中心(IMEC)签署了技术合作备忘录。

LSTC 和Rapidus 株式会社两个机构是日本下一代半导体战略的支柱,而实现其目标量产2nm 的技术,则来自IBM 的技术移转。在IBM 的基础上,LSTC 将统合日本东京大学等顶尖学术机构进行研究,之后再由Rapidus进行生产线上测试。[23]日本政府预计对Rapidus 提供700 亿日元的补贴。

3.加大财政资金支持

根据2022 年11 月公布的日本政府2022 年度补充预算案,半导体计划投入1.3 万亿日元:其中研究中心建设约3 500 亿日元,尖端产品生产基地约4 500 亿日元,硅晶圆和碳化硅等材料约3 700 亿日元。2023 年2 月,日本政府批准增加28 亿美元年度预算,用于补贴芯片制造设备、原材料、功率芯片和微控制器几个领域内的私人投资。

(四)立法支持本土半导体产业,吸引企业在日本投资

1.修订半导体相关法案

2021 年12 月,经产省颁布了《促进特定信息通信技术研发供给和应用法(修改案)》和《新能源与产业技术综合开发机构法(修正案)》,以法律推动日本半导体产业发展。前者提出新设半导体生产设施计划,对于5G 通信系统不可或缺的、因供应链风险必须在国内生产的特定半导体企业,在稳定生产、稳定供给前提下,可向政府申请资助[24];后者新设半导体支援基金,通过直接拨款和贷款利息补贴,资助生产特定半导体的企业扩建生产规模和进行设施维护。[25]

2023 年5 月,经产省公布《外汇法》法令修正案,将先进芯片制造所需的23 个品类的半导体设备纳入出口管制[26],这些半导体制造设备涵盖光刻或曝光、刻蚀、薄膜、热处理、清洗和测试等六大环节,涉及东京电子、爱德万测试、SCREEN、尼康公司等近10 家企业。除美国、韩国等42 个友好国家及地区之外,每次向他国出口时都需要获得经产省许可。

2.吸引企业在日本投资

日本政府提供财政援助,鼓励外国芯片制造商在日建立工厂和研发机构。2022年5月,日本国会通过《经济安全保障推进法》,设立政府援助制度:通过政府补贴吸引重要厂商到日本建厂,增强半导体等“特定重要物资”的国内生产能力,强化供应链韧性。自2022 年以来,日本政府已对台积电、索尼和电装合资在熊本县新建的晶圆厂补贴4 760 亿日元,约占总资金需求的一半,预计在2024 年底量产10—28nm 制程的成熟工艺芯片,月产能可高达5.5 万片。[27]为吸引台积电在日本筑波市建立研发中心,日本政府补贴190 亿日元,支持台积电与日本国内旭化成、IBIDEN、JSP 约20 家机构共同研发下一代半导体制造技术,希望借此重建日本半导体的竞争力。

四、欧盟半导体发展战略和举措

(一)欧洲半导体产业现状

根据欧盟数据,2022 年欧洲半导体销售占全球半导体市场总体份额的9%,而半导体元件消费值约是其生产的元件价值的两倍,该年欧盟半导体贸易逆差近200 亿欧元。[28]欧洲在半导体价值链上有很多优势,比如世界领先的研究和技术组织,优秀的大学和研究机构遍布欧盟各地,让其在研发方面具有核心优势;它在大型芯片制造厂所需的材料和设备方面也处于有利地位。欧洲有50 多家半导体晶圆厂,大多数生产能力集中在180 纳米及以上的节点;欧洲无晶圆厂企业在全球收入中的份额很小,仅占2%。[28]其设计能力主要体现在模拟、电源、微控制器和MEMS 几方面。尽管优势较多,欧洲半导体产业链仍然具有结构性缺陷。从设计和IP 到前端、后端制造的一些关键环节,欧洲严重依赖第三国供应商。欧盟认为,欧洲必须加强其在半导体方面的能力,以确保其技术领先地位和供应链安全。通过成立半导体产业联盟、发布法案等举措,欧盟着力推动欧洲芯片产业发展、保障其自身供应链安全、增强独立性,确保欧洲未来半导体全球市场领导者的地位。

(二)欧盟芯片法案

2023 年9 月,经欧洲议会和理事会批准,《建立加强欧洲半导体生态系统的措施框架及修改条例》(以下简称《欧洲芯片法》)生效。《欧洲芯片法》通过加强欧盟的制造活动、刺激欧洲设计生态系统并支持整个价值链的扩展和创新,确保欧洲在半导体技术和应用方面的竞争力和韧性,并推动欧洲实现数字化和绿色转型。《欧洲芯片法》将动员430 亿欧元的公共和私人投资,目标是到2030 年将欧盟在全球芯片生产中的份额从9%增加达到20%。[29]法案将通过“三大支柱”实现目标。

支柱1:提出“欧洲芯片倡议”,将通过加快从实验室到晶圆厂的技术成果转化,弥合研究和创新与工业活动之间的鸿沟,促进欧洲企业创新技术的工业化,加强欧洲的技术领导地位。该倡议将得到62 亿欧元的公共资金的支持,其中33 亿欧元来自欧盟预算。此外,欧盟还将为半导体技术提供26 亿欧元的公共资金,目标是用于开发和部署下一代尖端半导体和量子技术,加强创新设计、系统集成和芯片生产等方面的能力。其主要内容包括建立集成半导体技术大规模创新设计能力;建立一个覆盖欧盟全域的创新虚拟设计平台等支持生产、测试及实验设施的试验线;支持生产、测试及实验设施的试验线,建设10nm 及以下节点FD-SOI 试验线、2nm 以下节点FinFET/GAA 试验线、3D异构先进封装试验线等;支持量子芯片的先进技术研究和工业能力建设;支持在每个成员国建立半导体能力中心;促进半导体技术的应用等。

支柱2:激励公共组织和私人投资于芯片制造商及其供应商的制造设施,预计为430亿欧元。为了吸引投资、提高半导体制造业的生产能力来确保供应链安全,提出通过为一体化生产设施开放式晶圆代工厂以及用于半导体制造的生产设备等制定法律框架,有助于确保供应链安全,建立符合欧盟利益的弹性生态系统。

支柱3:在成员国和委员会之间建立一个协调机制,加强与成员国的合作,通过监测半导体的供应链情况,预测其需求情况,并在危机阶段启动应急措施。

(三)欧盟芯片战略措施

1.强化对欧洲半导体技术创新和企业的支持

2021 年9 月,欧盟委员会发布了《2030 数字罗盘:欧洲数字十年之路》计划,以推动欧洲数字化转型并缩短欧洲数字化能力与世界先进水平的差距[30],在“安全高效的可储蓄数字化基础设施建设”方面,半导体被列为四大数字基建之一,欧洲拥有5nm 制程以下芯片的制造能力,并瞄准2nm 制程芯片,欧洲希望到2030 年,包括处理器在内,其尖端和可持续半导体的产量至少占世界产量的20%。

“地平线欧洲”计划将提供16.5 亿欧元支持“欧洲芯片倡议”,投资下一代芯片技术。数字欧洲计划为“欧洲芯片倡议”拨款16.5 亿欧元。

此外,2023 年6 月,涉及微电子和通信技术的欧洲共同利益重要项目(IPCEI)宣布成立,它将在边缘计算、人工智能处理器等领域推动欧洲芯片战略的实施。作为支持《欧洲芯片法》的主要举措之一,IPCEI 允许在涉及大型综合跨境项目的情况下进行公共融资,从而加强欧盟成员国及半导体行业的合作,实现关键技术的突破性创新。

《欧洲芯片法》通过“芯片基金”向初创企业、规模扩大企业和供应链中的其他公司提供投资股权支持。此外,欧洲投资银行将为整个半导体生态系统提供贷款。

2.成立欧洲半导体产业联盟和区域联盟

2020 年12 月,19 个欧盟成员国签署“欧洲电子芯片和半导体产业联盟计划”,2021 年7 月,欧盟委员正式成立该联盟,以期改变美国对芯片领域的主导,重振欧洲半导体产业,加强开发下一代处理器和半导体的能力。[31]联盟汇集了设计和生产微电子芯片等环节的关键参与者,有助于提高其竞争力,强化欧洲的数字主权,并满足对下一代安全、节能、强大的芯片和处理器的需求。联盟行动路线聚焦于强化欧洲电子设计生态系统和加强欧洲制造能力两个方面。

2023 年9 月,来自12 个欧盟成员国的27 个地区成立了欧洲半导体区域联盟(ESRA),旨在尽快依靠《欧洲芯片法》吸引投资,联合促进半导体行业的增长,发展强大的价值链。[32]ESRA 将作为一个区域平台和欧盟的合作伙伴,将确保在《欧洲芯片法》框架内为各地区提供尽可能好的创新支持和竞争框架条件,以增加欧洲半导体产量,在全球范围内提高行业竞争力。ESRA 的活动重点是研究与创新(开发新技术和应用)、技能和人才(促进教育和培训方案)和集群发展(促进区域集群和跨区域伙伴关系)。

五、各国半导体领域发展的启示和对我国的建议

(一)各国半导体领域发展的启示

美、韩、日、欧均出台扶持半导体芯片科技和产业发展的相关法律,强化政府对半导体产业发展的长期推动;以上国家和地区通过制定半导体芯片发展战略规划,明确未来半导体产业发展的目标和方向,强调了半导体产业发展的自主性和本土化;通过政策引导加强半导体领域科技创新的支持力度;布局和建设半导体技术创新中心,吸引、鼓励全球半导体企业到本土投资,健全本土半导体产业链供应链;加大对全球高端人才吸引的政策力度。在上述启示以外我们也应看到,美国政府从国家安全角度,对受关注实体进行技术和投资限制,美国及日本进一步修改相关法案实施出口管制,这将加剧半导体行业的技术竞争,增加全球半导体行业的不确定性。

(二)对我国的建议

半导体作为信息产业的基石,重要性不言而喻。近年来我国政府加大了对半导体的技术研发和产业投入力度,并且伴随着半导体制造的全球化,我国半导体产业取得了快速发展,在2022 年全球半导体市场中,中国大陆占到了7%的份额。总的来看,我国在半导体封装和测试等领域已达到国际一流水平,上中下游产业链基本形成,龙头企业不断壮大,但在半导体芯片设计、制造、关键材料和设备等方面,还存在一定短板,和国际先进水平相比有一定的差距。面对快速增长的半导体市场规模以及日益激烈的全球半导体竞争环境,我国半导体科技和产业发展风险和机遇并存,更加迫切地需要加快自立自强的步伐,构建国际合作新格局。

1.制定我国半导体领域发展战略和相关法律

将半导体芯片自主可控上升为国家发展的重大战略,设立半导体芯片产业重大科技专项,制定我国半导体科技和产业发展长远发展战略规划,进一步明确我国半导体产业的长远发展目标、具体措施和现实路径,提高战略实施的协同性。加大对我国半导体科技和产业发展的法律扶持力度,统筹各部门半导体领域的技术创新资源,建立我国半导体产业链供应链创新链的联合机构,协调推动我国半导体科技和产业发展。

2.培育我国半导体领域国家战略科技力量

进一步提高政府和全社会在半导体领域的研发投入,加大对半导体关键技术研发及应用领域的支持力度,加强对半导体技术未来发展相关的物理、化学、材料等学科的基础研究及原创性前沿技术发展的重视。建立我国半导体领域的国家技术创新中心等研发平台和创新网络,集中我国半导体领域优势科技力量,加快半导体技术研发和创新速度,赢得国际竞争优势。

3.确保我国半导体产业链供应链安全,开展国际合作

围绕我国半导体产业链各主要环节,研判产业链供应链主要问题和风险,加强产业链的本地化、系统化布局,建立我国半导体供应链安全弹性的保障机制和预警机制。发挥我国半导体产业联盟等组织整合产业链上下游的作用,在半导体产业链的重点环节培育一批具有国际竞争力的世界一流企业。充分利用我国半导体产业规模的市场优势,加强与全球半导体产业领军企业和细分领域龙头企业的合作,吸引全球半导体龙头机构来华投资;加强与国外半导体行业协会、标准组织的交流与沟通,积极构建我国半导体产业国际合作的新格局。

4.加大我国半导体人才培养和政策扶持力度

开展多渠道的国际合作,吸引国际人才,加大吸引全球高端人才政策的力度;高度重视本土半导体人才和技能培养,在高校设置相关专业,建设实验室,扩招学生,培养高端技术人才。鼓励半导体领域企业与高校科研机构强强联合,建立人才培养的创新机制,确保我国半导体技术创新和产业健康持续发展对人才的需求能得到满足。继续加大金融、财政、税收等方面的优惠力度,发挥企业创新主体的作用,加强企业保护知识产权的意识和规避意识,鼓励半导体领域企业强强联合,确保我国半导体产业健康持续发展。

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