文/徐余恒 薛 亮

芯片是集成電路的俗稱，一般指微芯片、硅芯片、IC芯片等集成電路。集成電路出現(xiàn)在20 世紀(jì)中葉，最初芯片只是指小片的晶?；蚵憔В髞聿胖饾u轉(zhuǎn)為指整套集成電路。其中，高端通用芯片一直是各國前沿科技領(lǐng)域爭奪的制高點(diǎn)，其制造技術(shù)代表著世界超精密制造的最高水平。

芯片產(chǎn)業(yè)鏈由上至下的核心環(huán)節(jié)通常包括：芯片設(shè)計(jì)、芯片制造、芯片封裝/測試。同時(shí)，芯片產(chǎn)業(yè)鏈還包括位于整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈上游的半導(dǎo)體設(shè)備和半導(dǎo)體原材料供應(yīng)商，以及位于產(chǎn)業(yè)鏈下游的芯片需求客戶等。在行業(yè)上，一般將芯片產(chǎn)業(yè)稱為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為影響社會、經(jīng)濟(jì)和國防的安全保障與綜合競爭力的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。同時(shí)，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)也是帶動能力極強(qiáng)的行業(yè)，其創(chuàng)新和發(fā)展能為整個(gè)信息產(chǎn)業(yè)帶來巨大推動力。

2023 年1 月，美國權(quán)威的信息技術(shù)研究與顧問咨詢公司高德納（Gartner Inc）發(fā)布報(bào)告稱，2022 年全球半導(dǎo)體市場總營收為6017 億美元，較上一年增長1.1%。2022 年全球排名前10 的半導(dǎo)體企業(yè)占據(jù)近53.9%的市場份額（見表1），美國和韓國企業(yè)表現(xiàn)最為強(qiáng)勢。

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從全球視角來看，美國綜合實(shí)力強(qiáng)勁，引領(lǐng)先進(jìn)芯片設(shè)計(jì)；東亞（韓國、中國臺灣等）在芯片制造方面拔得頭籌；荷蘭的ASML 公司是全球最大的光刻機(jī)制造商，具有關(guān)鍵的戰(zhàn)略地位；德國、法國等國家在封裝、測試等領(lǐng)域具有優(yōu)勢；日本在半導(dǎo)體制造設(shè)備和材料領(lǐng)域擁有卡脖子技術(shù)；而中國內(nèi)地則在成熟工藝芯片制造、封裝和測試領(lǐng)域較為領(lǐng)先。

美國：高研發(fā)投入是保持半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)競爭力的關(guān)鍵

美國在全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中擁有最強(qiáng)大的整體地位，是一個(gè)深度交織的跨國價(jià)值鏈的領(lǐng)導(dǎo)者。其不僅擁有強(qiáng)大的技術(shù)研發(fā)實(shí)力，還在全球范圍內(nèi)擁有豐富的專利資源。

美國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會（SIA）發(fā)布的2023 年美國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)概況《2023 Factbook》稱，半導(dǎo)體是美國第5 大的出口產(chǎn)品，2022 年出口額達(dá)611 億美元，僅次于成品油、飛機(jī)、原油和天然氣。2022 年總部位于美國的半導(dǎo)體公司銷售額總計(jì)2750 億美元，在全球市場所占的份額最大，高達(dá)48%。

美國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)競爭力全球領(lǐng)先的關(guān)鍵因素之一是高研發(fā)投入。2022 年美國半導(dǎo)體行業(yè)的研發(fā)投資總額為588 億美元。2001—2022 年，美國半導(dǎo)體行業(yè)的研發(fā)支出以約7%的復(fù)合年增長率增長。歐盟工業(yè)研發(fā)投資排行榜的數(shù)據(jù)顯示，2022 年美國半導(dǎo)體行業(yè)的研發(fā)支出在總銷售額當(dāng)中占比高達(dá)18.75%，在美國主要高科技行業(yè)中位居前列，僅次于美國制藥和生物技術(shù)行業(yè)的21.4%；且遠(yuǎn)高于其他國家，是中國半導(dǎo)體行業(yè)的研發(fā)支出占比（7.6%）的近2.5 倍。

自2020 年提出《芯片與科學(xué)法案》以來，美國全力推進(jìn)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展。落實(shí)50 余個(gè)新的半導(dǎo)體生態(tài)系統(tǒng)項(xiàng)目，包括新建晶圓廠、擴(kuò)建現(xiàn)有場地、提供芯片制造所用材料和設(shè)備設(shè)施；19 個(gè)州宣布了超過2100 億美元的新私人投資，以提高美國國內(nèi)制造能力；提供4.4 萬個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量工作崗位等。

此外，2023 年SIA 推出了美國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)地圖，展示了42 個(gè)州的近500 個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)據(jù)點(diǎn)（見圖1），由半導(dǎo)體制造、芯片設(shè)計(jì)、知識產(chǎn)權(quán)和芯片設(shè)計(jì)軟件供應(yīng)商、半導(dǎo)體材料和制造設(shè)備以及研發(fā)組成，包括半導(dǎo)體研究公司（SRC）的大學(xué)研發(fā)合作伙伴和國家納米技術(shù)協(xié)調(diào)基礎(chǔ)設(shè)施（NNCI）。

圖1 美國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)地圖

韓國：全球存儲芯片市場“領(lǐng)頭羊”，或面臨掣肘

半導(dǎo)體是韓國的支柱產(chǎn)業(yè)之一，以三星電子、SK 海力士等為代表的韓國企業(yè)在全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中扮演著重要的角色。三星電子的龍仁、華城、平澤基地，SK 海力士的利川基地都位于韓國京畿道。京畿道擁有完整的呈金字塔結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈：位于最頂端的是三星電子和SK 海力士，中間是300 多家芯片制造企業(yè)，底部是上萬家配套企業(yè)（包括半導(dǎo)體材料、設(shè)備等企業(yè)）。

韓國政府于2021 年發(fā)布“K-半導(dǎo)體戰(zhàn)略”，多方位剖析產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的窘境，如：半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)存在結(jié)構(gòu)性問題，產(chǎn)業(yè)鏈下游企業(yè)（IC 封裝測試、IC 模組等）營業(yè)利潤率極低；產(chǎn)業(yè)失衡，高度集中于存儲芯片市場；半導(dǎo)體材料、設(shè)備高度依賴日本進(jìn)口；半導(dǎo)體設(shè)備國產(chǎn)化率僅20%，部分關(guān)鍵技術(shù)高度依賴其他國家；半導(dǎo)體人才緊缺，導(dǎo)致韓國在AI 芯片設(shè)計(jì)等領(lǐng)域缺位；國內(nèi)市場容量小，過于依賴海外（尤其是中國）訂單等。其中，產(chǎn)業(yè)失衡對韓國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的影響極大。韓國憑借三星電子和SK 海力士在全球存儲芯片市場占據(jù)半壁江山，但在系統(tǒng)芯片、NPU（嵌入式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器）等未來核心產(chǎn)品方面市場競爭力極低。

與此同時(shí)，美國對中國的出口管制也極大地沖擊了韓國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。三星電子和SK 海力士都在中國進(jìn)行了大量的投資，其中三星電子在西安高新區(qū)的三星工廠是三星電子唯一海外布局的NAND Flash 閃存制造基地，累計(jì)投資超過260 億美元，采用1X、1Y、1Z 納米（10nm）生產(chǎn)工藝，月產(chǎn)能27萬片，占三星電子NAND Flash 全球產(chǎn)能的40%。2022 年位于西安的三星中國半導(dǎo)體（SCS）凈利潤為4.8 億美元，較2021 年下降了三分之一。若三星電子要獲取《芯片與科學(xué)法案》補(bǔ)貼，則十年內(nèi)無法向位于中國的工廠進(jìn)行投資，且無法在中國生產(chǎn)先進(jìn)的存儲產(chǎn)品，這意味著近4 成的存儲產(chǎn)品將面臨技術(shù)止步于前的危機(jī)。

2023 年，韓國政府出臺新政欲“激活”半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。其計(jì)劃在未來20 年內(nèi)投資2260 億美元于六大核心技術(shù)——芯片、顯示器、可充電電池、電動汽車、機(jī)器人技術(shù)和生物技術(shù)，并將京畿道龍仁市打造成為世界規(guī)模最大（達(dá)710 萬平方米）的“尖端系統(tǒng)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)園區(qū)”。該集群主要投資來自于三星電子，達(dá)2300 億美元，將擁有整個(gè)半導(dǎo)體價(jià)值鏈，包括半導(dǎo)體晶圓廠、材料、零部件、設(shè)備以及無晶圓廠（Fabless）。此外，韓國政府希望培育出10 家年銷售額超過7.5 億美元的無晶圓廠公司。

荷蘭：光刻設(shè)備的主要生產(chǎn)國

荷蘭擁有完整的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈，從全球高端光刻機(jī)龍頭企業(yè)ASML 到車用半導(dǎo)體供應(yīng)商恩智浦，再到最先進(jìn)的醫(yī)療電子設(shè)備荷蘭飛利浦……除此以外，還有大量涉獵半導(dǎo)體設(shè)計(jì)、測試和模擬及微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）、光電子等應(yīng)用領(lǐng)域的中小企業(yè)，覆蓋了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)上中下游。

荷蘭半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)的主要原因有二：第一，重視研發(fā)、教育和技術(shù)創(chuàng)新。雖然半導(dǎo)體材料匱乏，但技術(shù)方面的研究在全球領(lǐng)先。荷蘭應(yīng)用科學(xué)研究組織作為荷蘭最大的科技開發(fā)企業(yè)，在知識源泉的基礎(chǔ)研究和可商業(yè)化知識創(chuàng)新上作了極大貢獻(xiàn)，其知識庫包括了數(shù)百項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)或?qū)＠?，在全球有著非凡的影響力。第二，工業(yè)發(fā)達(dá)，帶動半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展。石油、化工、電子、造船、機(jī)械制造及加工等工業(yè)的發(fā)達(dá)，帶動了荷蘭的電子設(shè)備和相關(guān)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。

此外，荷蘭半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的繁榮離不開飛利浦和ASML 公司。二者作為最早研究半導(dǎo)體技術(shù)的跨國企業(yè)，對產(chǎn)業(yè)上下游的支撐作用極大。飛利浦是世界上最大的電子品牌之一，在彩色電視、照明、電動剃須刀、醫(yī)療診斷影像和病人監(jiān)護(hù)儀器以及單芯片電視產(chǎn)品領(lǐng)域世界領(lǐng)先。ASML 是全球最大的半導(dǎo)體光刻機(jī)設(shè)備及服務(wù)提供商，占據(jù)了全球60%以上光刻機(jī)市場份額，也是全球唯一一家能夠供應(yīng)7nm 及以下先進(jìn)制程所需的極紫外線（EUV）光刻機(jī)廠商。

在芯片制造產(chǎn)業(yè)鏈中，光刻機(jī)是最復(fù)雜、最關(guān)鍵的工藝步驟，晶圓代工企業(yè)需采購光刻機(jī)才能夠生產(chǎn)芯片。2021 年1 月，智庫安全與新興技術(shù)中心（CSET）發(fā)布全球半導(dǎo)體價(jià)值鏈報(bào)告稱，荷蘭、日本和其他少數(shù)國家是光刻設(shè)備的主要生產(chǎn)國，這些設(shè)備對芯片和掩膜版的生產(chǎn)至關(guān)重要。中國內(nèi)地是光刻機(jī)設(shè)備的消費(fèi)強(qiáng)國，2022 年，中國內(nèi)地市場約占ASML總銷售額的15%。截至2022 年9 月，ASML 在中國內(nèi)地的全方位光刻解決方案下的裝機(jī)量超過1000 臺。

然而自2019 年起，荷蘭政府便禁止ASML 向中國出口EUV 機(jī)器，僅可出口技術(shù)較低的深紫外線（DUV）光刻機(jī)系統(tǒng)。2023 年初，美國與荷蘭、日本達(dá)成協(xié)議，將針對中國先進(jìn)芯片技術(shù)實(shí)施新的出口限制，6 月荷蘭政府發(fā)布了有關(guān)半導(dǎo)體設(shè)備的出口管制新規(guī)定，涉及TWINSCAN NXT:2000i 及后續(xù)推出的浸潤式系統(tǒng)。業(yè)內(nèi)人士表示這意味著中國晶圓代工廠將較難購入14nm 以下的光刻機(jī)，先進(jìn)制程研發(fā)受阻，相關(guān)前沿性產(chǎn)品（如：高端MCU 單片機(jī)、常規(guī)的通訊、高端傳感器、攝像頭應(yīng)用處理器、高端的車規(guī)級SoC 芯片等）的制造也將受到影響。

日本：在芯片制造設(shè)備和材料領(lǐng)域擁有卡脖子技術(shù)

目前，用于最新智能手機(jī)、數(shù)據(jù)中心和人工智能的9nm以下尖端邏輯半導(dǎo)體主要在中國臺灣、美國、韓國和愛爾蘭生產(chǎn)，其中中國臺灣約占全球市場份額的60%。中國在10nm—32nm 和40nm—90nm 的領(lǐng)域分別占產(chǎn)量的19%和27%。而日本僅占40nm—90nm 領(lǐng)域18%的產(chǎn)量。

雖然日本企業(yè)在尖端邏輯半導(dǎo)體領(lǐng)域的存在感不強(qiáng)，但在其他半導(dǎo)體領(lǐng)域擁有不俗的成績。例如，在存儲半導(dǎo)體領(lǐng)域，雖然韓國占有很大市場份額，但日本鎧俠與美國西數(shù)和美光的日美合作企業(yè)也占有很大份額。在功率半導(dǎo)體領(lǐng)域，日本與歐洲、美國占據(jù)全球市場份額前三，但份額被多家企業(yè)平分，未形成一家獨(dú)大的局面。在對汽車至關(guān)重要的微控制器領(lǐng)域，日本的瑞薩電子擁有16%的世界市場份額。

芯片制造總共需要1000 多道工序，對潔凈度要求極高。日本企業(yè)在半導(dǎo)體制造設(shè)備行業(yè)擁有壓倒性的世界市場份額，約占30%，僅次于美國。此外，日本還擁有主要半導(dǎo)體部件和材料約一半的世界市場份額，其中不少是制造高端通用芯片不可或缺的材料，如硅晶圓、封裝基板、光刻膠等，成為世界半導(dǎo)體制造供應(yīng)鏈中繞不開的一環(huán)。據(jù)中國海關(guān)總署統(tǒng)計(jì)，日本是我國2022 年半導(dǎo)體設(shè)備進(jìn)口最主要的來源地，進(jìn)口額高達(dá)107.5 億美元，占比為30.9%，遠(yuǎn)高于第二名美國（54.5 億美元）和第三名新加坡（44 億美元）。

目前，日本政府正以舉國之力投入巨資，不斷吸引芯片制造廠商落戶日本，以保障日本半導(dǎo)體的穩(wěn)定供應(yīng)。據(jù)日本政府預(yù)測，到2030 年，其國內(nèi)半導(dǎo)體制造企業(yè)的總銷售額將超過15 萬億日元。

中國：需持續(xù)加大對半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的全方位扶持力度

縱觀全球，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展重心在亞太地區(qū)，美國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會（SIA）數(shù)據(jù)顯示，2022 年中國內(nèi)地是全球最大的半導(dǎo)體單一市場，年度總銷售額達(dá)1803 億美元，較2021年減少了6.3%，但占全球總銷售額之比近32.5%。

目前我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)處于快速發(fā)展階段，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模近三年的復(fù)合增長率達(dá)7.6%，在成熟工藝芯片制造、封裝和測試領(lǐng)域形成較強(qiáng)的競爭力。我國不斷加快芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域的研發(fā)進(jìn)程，數(shù)據(jù)顯示，2022 年中國大陸芯片設(shè)計(jì)業(yè)（包括Fabless 和IDM）總銷售額為543 億美元，同比增長5.3%。預(yù)計(jì)2027 年中國芯片設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)規(guī)模將超過1000 億美元。

盡管如此，我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)仍面臨不少挑戰(zhàn)。從全球視角來看，近年來美國公布一系列對華限制措施，欲阻斷我國研發(fā)和生產(chǎn)先進(jìn)半導(dǎo)體芯片的能力，并敦促荷蘭、日本等擁有尖端設(shè)備制造公司的國家對華采取類似出口管制規(guī)則。從國內(nèi)視角來看，我國芯片對外依存度高、國產(chǎn)集成電路產(chǎn)品全球市場占比不高、國產(chǎn)芯片與國內(nèi)市場需求有差距、代工業(yè)產(chǎn)能不足、半導(dǎo)體研發(fā)投入不足等。

為應(yīng)對重重“內(nèi)憂外患”，未來我國需持續(xù)加大對半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的全方位扶持力度，積極推動國產(chǎn)芯片設(shè)計(jì)制造高端化進(jìn)程，加大半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)力度，加大對“產(chǎn)、學(xué)、研、用”的整體支持。通過建立獨(dú)立可控安全的國產(chǎn)芯片產(chǎn)業(yè)鏈和供應(yīng)鏈體系，扶持重點(diǎn)企業(yè)、攻關(guān)難點(diǎn)技術(shù)，形成重要的材料設(shè)備生產(chǎn)基地，進(jìn)一步提高半導(dǎo)體設(shè)備和零部件的國產(chǎn)化率。利用好中國的市場優(yōu)勢和上下游產(chǎn)業(yè)的集聚優(yōu)勢，由點(diǎn)到面，最終實(shí)現(xiàn)中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的騰飛。