張云濤 陳家寬 溫浩宇

（西安電子科技大學經(jīng)濟與管理學院，西安710071）

2020年4月10日習近平總書記在中央財經(jīng) 委員會第七次會議中指出，新冠肺炎疫情的沖擊暴露出我國產(chǎn)業(yè)鏈、供應鏈存在的風險隱患。為保障我國產(chǎn)業(yè)安全和國家安全，要著力打造自主可控、安全可靠的產(chǎn)業(yè)鏈、供應鏈[1]。

中國目前正處在由制造業(yè)大國向制造業(yè)強國轉(zhuǎn)變的進程中，作為高端電子裝備制造基礎的集成電路產(chǎn)業(yè)無疑是衡量國家科技實力和經(jīng)濟實力的重要標志[2]。集成電路產(chǎn)業(yè)是由傳統(tǒng)制造業(yè)、信息技術產(chǎn)業(yè)和新型材料產(chǎn)業(yè)等高度聚合而成。中國的集成電路產(chǎn)業(yè)與發(fā)達國家相比存在著很大的差距，在宏觀方面存在過度依賴全球供應鏈的支持，在全球供應鏈順暢時缺乏風險意識，對于需要長期高投入的環(huán)節(jié)缺少產(chǎn)業(yè)支持手段。由此，在微觀上，我國集成電路供應鏈逐漸形成了缺乏核心知識產(chǎn)權、電子設計自動化（Electronics Design Automation，EDA）軟件覆蓋的設計環(huán)節(jié)較少的局面，一些集成電路制造關鍵裝備和原材料大部分依賴進口，技術創(chuàng)新能力相對較弱，供應鏈整合能力較差，這些都導致中國集成電路產(chǎn)業(yè)存在巨大的隱患，隨時有被國外限制造成停產(chǎn)的危險。

美國制裁中興和打壓華為事件給中國集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展造成了嚴重阻礙，也向中國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)出了安全警示。中國集成電路產(chǎn)業(yè)要掌握主導權獨立發(fā)展，除了需要在宏觀上給予必要的產(chǎn)業(yè)扶持政策，同時必須深入研究中國集成電路供應鏈存在的風險點和脆弱性問題。本文結合對中國集成電路產(chǎn)業(yè)的相關研究，以脆弱性的三種特性為基礎，確定了評價指標體系，構建了中國集成電路制造供應鏈脆弱性評價模型，對集成電路制造供應鏈的脆弱性程度進行量化測度與評價，明確供應鏈各環(huán)節(jié)的風險點及脆弱程度，并由脆弱性的角度對中國集成電路制造供應鏈的建設與完善提出了相應的對策建議。

1 中國集成電路制造供應鏈的脆弱性分析

1.1 供應鏈脆弱性問題研究現(xiàn)狀

脆弱性的概念最早來源于對自然環(huán)境的研究，自然環(huán)境中所有的系統(tǒng)均可能存在不同程度的脆弱性，它已經(jīng)成為系統(tǒng)安全領域不可或缺的部分[3]。脆弱性概念的普適性很強，目前已經(jīng)逐漸應用于社會、經(jīng)濟系統(tǒng)的研究，如旅游系統(tǒng)、金融系統(tǒng)、供應鏈系統(tǒng)等。針對供應鏈脆弱性問題的研究中，Wagner和 Bode[4，5]提出，在復雜的供應鏈中，企業(yè)單一的供貨源、對供應商和客戶的過度依賴直接影響到企業(yè)的經(jīng)營活動，尤其是當供應鏈的競爭對手對其進行垂直整合時，企業(yè)將面臨供應鏈中斷的風險；他們還提出，供應鏈存在高度脆弱性是由于供應鏈本身具有復雜性和不確定性，這些特性影響了供應鏈中斷的發(fā)生概率和程度。Bogataj[6]指出，驅(qū)動供應鏈脆弱性的外部因素包括生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟和政治環(huán)境等的重大變化，突發(fā)的災難性事件，例如地震、海嘯等，也會導致供應鏈存在高度的脆弱性，增大供應鏈中斷的風險。Kurniawan和 Zailani等[7]提出，基礎設施的不完善無法支撐先進的技術以及其他經(jīng)營活動，使供應鏈的脆弱性顯著提高；他們指出，供應鏈的透明度、靈活性和可視性可以成為檢測供應鏈脆弱性程度的有效指標。

1.2 供應鏈脆弱性概念界定

中國集成電路制造供應鏈脆弱性是指供應鏈受到內(nèi)部和外部各種因素共同影響時對供應鏈正常運行產(chǎn)生阻礙的程度，以及供應鏈恢復正常運行的能力。我們將中國集成電路制造供應鏈脆弱性分為暴露性、敏感性、恢復性三種特性，分別加以研究分析，建立利用三種特性對中國集成電路制造供應鏈脆弱性進行評價的模型，通過實證評價當前中國集成電路制造供應鏈的脆弱性，并提出相應的應對策略。

1.3 供應鏈脆弱性分析

1.3.1 外部環(huán)境

在國際貿(mào)易摩擦加劇和新冠疫情的影響下，全球半導體市場陷入新低谷，盡管技術升級持續(xù)推進，但產(chǎn)業(yè)發(fā)展不確定性增加。2019年全球半導體行業(yè)營收為4121億美元，同比下滑12.1%，隨著全球經(jīng)濟放緩及貿(mào)易摩擦所帶來的市場迅速變化，全球半導體市場正處于疲軟狀態(tài)，這對本身核心技術（EDA軟件、光刻機）缺失的我國集成電路制造產(chǎn)業(yè)帶來了巨大挑戰(zhàn)。根據(jù)全球半導體協(xié)會（Semiconductor Industry Association，SIA）發(fā)布的2019年半導體市場數(shù)據(jù)顯示，全球十大半導體企業(yè)銷售額為2291.33億美元，占比近55%，企業(yè)總體排序前四大企業(yè)為英特爾、三星電子、SK海力士和美光科技[8]。從企業(yè)分布情況看（表1），美國企業(yè)仍保持領先地位，前十位中5家是美國企業(yè)，2家是韓國企業(yè)，2家是歐洲企業(yè)，1家是日本企業(yè)。從這些數(shù)據(jù)可以看到，在集成電路供應鏈中，關鍵節(jié)點集中在美國、韓國、日本等半導體高端企業(yè)，并且優(yōu)勢顯著，導致我國在集成電路制造供應鏈中的脆弱性問題。

表1 2019年全球市場份額前10名半導體企業(yè)Tab．1 Top 10 Semiconductor Companies by Global Market Share in 2019

集成電路是半導體最重要的組成部分，國內(nèi)的半導體行業(yè)上市公司多數(shù)分布在集成電路產(chǎn)業(yè)。數(shù)字化與信息化在中國的深入推廣使中國成為集成電路的消費大國，但是中國集成電路企業(yè)的全球半導體市場份額僅占到3%左右。中國集成電路制造供應鏈不僅缺乏競爭力也面臨著隨時被“卡脖子”的危險。

1.3.2 內(nèi)部環(huán)境

集成電路制造供應鏈上游是各類材料和制造裝備企業(yè)，中游是集成電路設計企業(yè)，下游是集成電路制造和封測企業(yè)[9]。集成電路制造供應鏈架構如圖1所示。位于供應鏈上游的集成電路材料生產(chǎn)和集成電路裝備制造支撐了整個供應鏈的生存和發(fā)展。作為集成電路制造供應鏈中細分領域最多的一環(huán)，集成電路的各種材料貫穿集成電路制造（晶圓制造、芯片制造）和芯片封測的整個過程。據(jù)國際半導體設備與材料產(chǎn)業(yè)協(xié)會（Semiconductor Equipment and Materials International，SEMI）統(tǒng)計，2017年全球集成電路材料產(chǎn)業(yè)規(guī)模達到469億美元，中國大陸地區(qū)自2016年以來市場容量高速增長（2017年同比增長12%），顯示出巨大的市場需求潛能。

圖1 集成電路制造供應鏈架構Fig．1 Supply Chain Architecture of Integrated Circuit Manufacturing

近年來，隨著國家政策的調(diào)整和國內(nèi)市場需求的變化，我國集成電路產(chǎn)業(yè)在材料方向發(fā)展迅速，關鍵材料生產(chǎn)逐漸自主化，并培養(yǎng)出一大批具有國際競爭力的企業(yè)。但是，根據(jù)國家工信部發(fā)布的數(shù)據(jù)，在供給側，對比當前我國在集成電路材料上的需求，關鍵材料的生產(chǎn)、研發(fā)能力依然處于弱勢，有32%的關鍵材料在眾多大型企業(yè)處于空白，52%依賴進口（表2）。這種被“卡脖子”的情況嚴重制約了我國集成電路產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

表2 中國集成電路制造產(chǎn)業(yè)主要材料和關鍵設備生產(chǎn)水平與國外對比Tab．2 Comparison of the Production Level of Main Materials and Key Equipment in China's Integrated Circuit Manufacturing Industry with Foreign Countries

集成電路制造裝備整合了集成電路的制造工藝，只要擁有相關裝備就能夠保證生產(chǎn)并確保達到要求的工藝水平。即“一代器件，一代設備”，新的產(chǎn)品就意味著要有新的裝備。因此，集成電路裝備的生產(chǎn)同樣是整個集成電路制造供應鏈中的決定性因素。

2 中國集成電路制造供應鏈脆弱性測度

2.1 構建評價指標體系的原則

影響中國集成電路制造供應鏈脆弱性的因素是多種多樣的，并具有動態(tài)性、內(nèi)生性、復雜性和關聯(lián)性，各種因素相互影響、相互作用。因此，構建綜合評價指標體系，在選擇測度指標時盡量遵循代表性、科學性、層次性、目的性及可比性等原則，選取具有代表性的關鍵指標，由集成電路專家對相關性較高的指標進行合理取舍[10]。

2.2 影響因素及評價模型的確定

2.2.1 影響因素

根據(jù)張倩[11]、行業(yè)專家及筆者總結，可將中國集成電路制造供應鏈脆弱性影響因素分為暴露性、敏感性、恢復性三個主要方面。

暴露性是集成電路制造供應鏈暴露于外界環(huán)境，承擔的壓力、風險的程度。集成電路制造供應鏈的暴露性與脆弱性呈正向關系，也就是說暴露性越大，其存在的脆弱性就越高，集成電路制造供應鏈就越容易受到外界因素的影響；集成電路制造供應鏈敏感性是指由于供應鏈內(nèi)部的不完善、不匹配和存在的短板，使得供應鏈在運作時對外界影響的敏感程度，能夠反映不利事件對集成電路制造供應鏈造成損失的程度。脆弱性與敏感性也呈正向關系，即敏感性越強，其脆弱性越強[12]，集成電路制造供應鏈因外界影響而熔斷的風險程度就越高；集成電路制造供應鏈的恢復性是指供應鏈對不利事件的適應能力和恢復能力，反映了集成電路制造供應鏈對不利事件的風險防范能力?；謴托院痛嗳跣猿守撓蜿P系，即供應鏈在受到外界環(huán)境因素的不利影響后，如果影響的強度能夠在供應鏈自身彈性恢復范圍內(nèi)[12]，則供應鏈能夠以較高的水平恢復正常運作。

根據(jù)相關研究結果、行業(yè)特性和脆弱性的特點，選取暴露性、敏感性和恢復性3個準則層，指標涉及專業(yè)人才、關鍵軟硬件技術設備、社會環(huán)境和行業(yè)管理等方面，包括22個指標。在遵循科學、系統(tǒng)和可操作性等原則的基礎上，建立了中國集成電路制造供應鏈脆弱性三級評價指標體系[13]，如表3所示。

表3 中國集成電路制造供應鏈脆弱性評價指標體系Tab．3 Vulnerability Evaluation Index System of China's Integrated Circuit Manufacturing Supply Chain

2.2.2 模型構建

根據(jù)集成電路制造供應鏈脆弱性指標體系的準則層三個指標——即暴露性、敏感性和恢復性對供應鏈脆弱性的影響方向和影響程度[13]，建立了集成電路制造供應鏈脆弱性評價模型：

其中，準則層三個指標的評價公式表示為：

式中：Tk為準則層第k個指標的綜合評價值；

3 中國集成電路制造供應鏈脆弱性評價

3.1 數(shù)據(jù)收集

本文設計的中國集成電路制造供應鏈脆弱性評價體系指標包括定性指標和定量指標，指標體系所涵蓋的范圍較大。本文從《集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告（2018—2019）》、張倩[11]、王曉川[20]、冷紫瑩[22]等文獻中獲得相關指標，通過問卷調(diào)查的形式，采用李克特五級量表打分，請有關專家、學者針對給出的定量指標及定性指標加以評分。

3.2 數(shù)據(jù)分析

灰色關聯(lián)分析法能夠衡量系統(tǒng)因素間的緊密程度，也能夠?qū)τ啥鄬哟尉C合指標體系所描述的總體的優(yōu)劣程度做出評判。中國集成電路行業(yè)并沒有非常明確、精準的評價信息或方向，總體來說是一個灰色體系，同時集成電路供應鏈是一個快速發(fā)展、不斷變化的系統(tǒng)。因此在進行多因素分析時應著重體現(xiàn)其動態(tài)發(fā)展趨勢，確定各因素對系統(tǒng)發(fā)展趨勢的影響程度，而灰色關聯(lián)分析法能夠通過幾何曲線直觀的反應這種需求。

我們?yōu)閷＜姨峁┝宋墨I中選取的定性指標，同時也有具體數(shù)值的定量指標，比如一些產(chǎn)業(yè)上的數(shù)據(jù)，然后由專家來判斷進行打分，并采用李克特5級量表打分，選擇1，3，4，5作為脆弱性等級分界點，把脆弱性等級劃分為3個等級，分別為“低度脆弱性”“中度脆弱性”“高度脆弱性”。根據(jù)脆弱性的等級劃分，賦予每個脆弱等級相同的權重，均為1／3，得出脆弱性指標范圍，并以此確定脆弱度等級[13]，如表4所示。

表4 集成電路制造供應鏈脆弱性等級劃分Tab．4 Vulnerability Classification of Integrated Circuit Manufacturing Supply Chain

得到?jīng)Q策矩陣后，利用改進的灰色關聯(lián)分析法，通過確定反映系統(tǒng)行為特征的參考數(shù)列和影響系統(tǒng)行為的比較數(shù)列尋求系統(tǒng)中各子系統(tǒng)（或要素）之間的數(shù)值關系。具體步驟如下。

令m個指標n個專家的決策矩陣為X＝（Xij）m×n，運用改進的灰色關聯(lián)法確定各指標的權重[13]，具體計算步驟如下：

1）取每一項指標的專家最高評分組成比較數(shù)列X0作為灰色關聯(lián)法的比較數(shù)列。

2）求出n位專家對每一項指標評分結果的平均值Xi

其中，Yi為n位專家對第i項指標的評分之和。

3）計算Xi與比較數(shù)列X0之間差的平方，求出準則層指標距離Bk

其中，k表示準則層中三個指標的下標；q表示各準則層中的指標個數(shù)。

4）計算準則層各指標權重Wk

5）計算準則層各指標的歸一化權重

本專業(yè)學者及業(yè)內(nèi)專家對每個指標進行主觀的判斷給出相應的評分，根據(jù)改進的灰色關聯(lián)度算法可以計算出各個指標的權重值。這樣得到的權重既能夠反應客觀事實也能夠反映專家的憑經(jīng)驗的主觀判斷。

1）根據(jù)決策矩陣，計算出比較數(shù)列X0和m個指標各自的平均值Xi的基礎上得到指標間的距離Bk

3）分別計算三個特性的綜合評價值并得到最終集成電路供應鏈脆弱性的量化結果T

從實證分析可以看出當前我國集成電路制造供應鏈脆弱性較高。其中暴露性T1＝3.160、敏感性T2＝2.477、恢復性 T3＝3.684，各指標量化結果中R1、R3和S5是最高的。通過集成電路供應鏈的實證分析，結合表3所給出的等級劃分區(qū)間，可以看出當前我國集成電路供應鏈脆弱性較高。

暴露性和敏感性的評價值表明我國集成電路產(chǎn)業(yè)的相關設備材料、產(chǎn)品市場占有率和技術研發(fā)方面有較大的提升空間，意味著存在被嚴重“卡脖子”的風險。在供應鏈的具體環(huán)節(jié)所存在的風險也不完全一致，其中知識產(chǎn)權密集的環(huán)節(jié)（包括光刻機、EDA等）風險最大，也最不容易突破技術壁壘。

恢復性指標值揭示出國家對集成電路產(chǎn)業(yè)的重視。通過多年的努力，我國集成電路供應鏈的恢復性雖然已經(jīng)達到了一個相對合理的水平，但隨著全球供應鏈受到“逆全球化”思潮的沖擊，單純依靠市場和常規(guī)產(chǎn)業(yè)扶持政策已經(jīng)不能很好地應對風險，需要從供應鏈的角度重新識別風險點，找到供應鏈上中下游各環(huán)節(jié)的驅(qū)動機制，針對核心環(huán)節(jié)加大投入，解決整個供應鏈的脆弱性問題。

4 對策建議

本文以中國集成電路制造供應鏈為研究對象，利用改進的灰色關聯(lián)分析方法，在行業(yè)專家驗證的基礎上獲得關鍵定性和定量評價指標，將指標關聯(lián)度作為權重實現(xiàn)對供應鏈脆弱性的量化描述，得到供應鏈脆弱性的綜合評價。在此基礎上，提出對策建議如下：

1）從下游需求切入，面向供應鏈組織重大專項

集成電路不僅是信息、通信等技術的基礎，也是新基建和國防事業(yè)的基石。國家已經(jīng)通過各類重大專項，直接對集成電路產(chǎn)業(yè)進行投入，在先進技術、安全可靠、自主可控等方面建立了較完整的產(chǎn)業(yè)體系[28]。然而，由于供應鏈受復雜的市場環(huán)境和技術路徑依賴等因素影響，下游用戶通常會選擇技術領先、價格合理、生態(tài)完善的集成電路產(chǎn)品。比如國產(chǎn)中央處理器（Central Processing Unit，CPU）雖然已達到較高的技術水平，然而在價格、生態(tài)方面并沒有形成較大優(yōu)勢，國產(chǎn)CPU的開發(fā)機構雖然獲得相關的基金支持，但下游企業(yè)的技術選型風險沒有保障，產(chǎn)品難于推廣，難于達到“從輸血到造血”的轉(zhuǎn)變，更難于形成良性的技術和市場生態(tài)。

建議在國家政策支持下調(diào)整投入方向，加強供應鏈及生態(tài)體系布局，在扶持集成電路供應鏈骨干企業(yè)突破核心技術的同時，以重大國家工程為先導，圍繞國家核心需求，支持用戶方積極選擇國產(chǎn)集成電路產(chǎn)品，推進集成電路制造國產(chǎn)化進程，達到供應鏈的自主可控。

總之，國家政策應當從面向企業(yè)的支持，轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫦蚬湹闹С?，以構建集成電路供應鏈良性生態(tài)。

2）重要技術需要競爭，關鍵技術需要備份

由前文數(shù)據(jù)分析可知，我國集成電路供應鏈痛點主要是EDA軟件和關鍵設備（光刻機等），而封裝、測試等技術已經(jīng)相對完備。對關鍵技術研發(fā)的大力支持符合國家的戰(zhàn)略。按照一般的市場規(guī)律，企業(yè)的創(chuàng)新動力通常來自競爭的壓力。然而，直接針對少數(shù)核心企業(yè)的直接支持可能會影響中小企業(yè)的發(fā)展，也不利于培育顛覆性技術產(chǎn)生的環(huán)境。因此，應當在封裝、測試等較為成熟的產(chǎn)業(yè)鼓勵競爭和創(chuàng)新，在“卡脖子”的關鍵技術方面也需專門安排企業(yè)和技術“備份”，避免“一家獨大”，避免形成技術性的尋租空間。

總之，重要的技術有競爭，關鍵的技術有備份，有利于集成電路供應鏈在國內(nèi)循環(huán)中的發(fā)展，也有利于激勵技術突破，增強供應鏈的國際競爭力。

3）健全人才培養(yǎng)體系，創(chuàng)新管理體制機制

據(jù)統(tǒng)計我國目前集成電路產(chǎn)業(yè)從事人員不足40萬，按照2020年集成電路產(chǎn)業(yè)突破1萬億大關，至少需要再增加近30萬相關人員，所以我國集成電路專業(yè)人才存在巨大缺口[30]。高校要打破學術型人才壟斷格局，擴大工程專業(yè)研究生比例，通過學校與企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)，避免單純的模仿學術型培養(yǎng)方式，以滿足社會對集成電路應用型人才的剛需，同時設法提高專業(yè)人才的自主創(chuàng)新能力，并鼓勵在本領域進行創(chuàng)業(yè)。

圍繞核心產(chǎn)品，積極發(fā)揮產(chǎn)業(yè)集群骨干企業(yè)的中堅傳到作用，帶動集群內(nèi)中小企業(yè)的協(xié)同發(fā)展，快速將創(chuàng)新成果產(chǎn)業(yè)化，同時加強與集群外部先進科技企業(yè)的合作，提升集群的信息化發(fā)展水平。由政府牽頭、企業(yè)參與制定相關管理體制機制，建立集成電路產(chǎn)業(yè)自主創(chuàng)新示范區(qū)，形成以集成電路龍頭企業(yè)為中心的供應鏈聯(lián)盟，合理調(diào)用多種生產(chǎn)要素，創(chuàng)建優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)條件，創(chuàng)造可持續(xù)的創(chuàng)新群落生態(tài)，通過知識共享和技術引導提高整個行業(yè)的自主學習和創(chuàng)新能力。