作者:郑琼洁 刘 勇
近年来江苏省物联网产业规模保持25%以上的增长率,物联网产业整体规模位居全国前列。截至2019年,全省物联网相关产业规模近7000亿元,形成了以支撑层、感知层、传输层、平台层和应用层为代表的物联网产业结构。其中,应用层的占比不断增加,涌现出一批有技术、有市场、上规模的物联网企业,全省物联网企业已超3000家,年销售收入10亿元以上的企业达到40余家,从业人员达到30余万人。江苏物联网产业发展先发优势不断凸显、规模效应与集聚效应不断凸显、产业布局持续优化、产业链条不断延展、骨干企业的龙头效应不断显现,自主创新能力不断增强,尤其是在国际物联网产业标准制定中占据了重要的地位,已成为江苏产业发展的高地和区域名片。
与此同时,有三大因素制约江苏物联网产业的发展。
(一)技术与市场对接不畅,骨干企业创新带动力不强
近年来,江苏物联网企业数量迅速攀升,物联网技术研发能力也大幅提升,但从企业的盈利情况看,有近五成的中小企业处于亏损或不盈利状态,这些企业的可持续发展能力较弱,主要原因是这些企业的技术与市场无法实现有效对接,存在技术市场化和应用推广难的问题。从江苏物联网产业的总体来看,其产业总体规模和企业的规模较小,缺少产业发展带动力强的上游骨干企业,尤其缺少“专尖特精”的物联网企业。骨干企业带动作用不强。在传感器环节,缺乏具有自主知识产权的创新型骨干企业,在系统集成环节,缺乏具有软硬件、网络、平台、应用流程耦合的一体化高端综合集成服务能力的龙头企业和大型服务商。同时龙头和骨干企业与产业链相关企业合作不够紧密,技术与市场对接不畅,许多物联网产品和技术处于产业链的低端,核心技术链和产业链尚未形成,整体核心竞争力不强。
(二)核心技术亟待突破,标准化建设有待加强
江苏虽然是我国物联网产业发展的先行区和物联网产业发展的重要示范区,但与国外发达国家相比仍存在一定的差距,主要表现在:规模化产能较小、核心技术不强、处于产业链的低端,感知与智能处理产业与国外差距较大。核心芯片、基础性系统、基础性架构等关键领域与国外相比存在较大差距,中高端传感器依赖进口,智能处理和云计算的基础架构由发达国家主导,缺乏能实现硬件、物联网、网络、平台、应用和业务流程端到端大系统综合集成企业,智能和微型传感器、超高频和微波射频识别(RFID)、地理位置感知等感知技术,以及近距离无线通信、低功耗传感网节点、人机/机器智能交互(M2M)终端、异构网络融合、网络管理等传输技术、基于MEMS 工艺、薄膜工艺技术形成的敏感芯片等相关技术研发水平和标准制定工作落后。物联网的整体研发能力不强,大多数领域的核心技术尚处在研发阶段,从物联网核心架构到各层的技术体制与产品接口大多未实现标准化,物联网标准化工作尚处于起步阶段,标准化建设有待于进一步加强。
(三)研发投入力度不够,创新人才不足
物联网产业技术研发需要投资大量的资金和人才。在研发资金投入方面,与广东(深圳市、广州市)相比,江苏每年对物联网产业发展资金投入力度不大,对物联网企业研发支撑不足,同时与广东企业(腾讯、华为、中兴等企业)相比,江苏物联网企业研发经费投入占比整体较小。在创新人才支持方面,与广东相比,江苏物联网产业发展人才引培力度较小,同时也存在着人才引培政策制度不完善和不够落地、对稀缺高端人才的招引和需求量最大的中端人才的引流不足、一流的人才梯队缺失等问题。
为此,建议从以下三方面入手推动江苏省物联网产业高质量发展。
(一)增强龙头效应,打造产业核心技术创新高地
一是打造一流物联网创新企业。大力支持引进国内外龙头企业,鼓励支持企业进行产业前瞻性与共性关键技术创新和应用试点创新,鼓励企业树立品牌意识,打造一批物联网行业的龙头和骨干企业,突出龙头骨干引领作用,建设一流创新企业。通过“以评促建”和“以评促改”,完善企业的评价考核体系,加大核心技术自主可控程度、研发成果质量、创新辐射带动作用等指标的权重,引导龙头骨干企业加大研发投入,优化研发支出结构,联合高校院所加强“卡脖子”技术相关的基础研究和应用基础研究,加快提升攻关引领能力。二是建设物联网产业重大创新平台。强化企业主体创新地位,鼓励重点领域龙头企业联合产业链企业开展协同创新,重点在物联网领域突破一批“卡脖子”技术和“杀手锏”技术。加快建设江苏物联网创新促进中心、国家高性能计算应用技术创新中心、江苏省先进封装与系统集成制造业创新中心、国家传感网工程技术研究中心等一批国家级、省部级重大创新平台。加强与高校院所合作对接,协同开展基础研究和技术攻关。三是提升物联网产业链协同能力。壮大产业集群,带动民营企业创新能力建设。推动产业集群式发展,强化企业专业化协作和配套能力。围绕“卡脖子”技术攻关,支持民企广泛参与龙头、骨干企业和高校院所等牵头的项目,组建创新联合体,加快形成强协同、弱耦合的创新生态。根据任务体量和条件要求,鼓励民企牵头申报。同时,通过完善 科技 创新政策,加强创新服务供给,激发创新创业活力,引导民企加大研发投入,完善技术创新体系,推动“小而美、小而精”的 科技 型中小企业蓬勃发展,与“国家队”之间形成优势互补的局面。
(二)强化技术与市场协同,搭建 科技 创新协同攻关体系
攻破物联网关键技术,提升物联网产业核心能力需要政府、企业、高校、科研机构、 社会 中介服务机构和个人等的创新行为主体,以及创新资源和创新环境协同实现。一是提升技术体系化能力,实施锻“长板”、补“短板”相结合的系统性战略布局。面对日益严峻的外部环境挑战,在推进物联网技术跨界创新时,应从战略高度、以战略思维系统谋划 科技 创新布局,优化 科技 计划,形成锻“长板”、补“短板”相结合的系统性战略部署路径规划,形成多维度、多循环的关键技术供给体系和对内对外开放合作格局。二是提高组织体系化能力,打通知识突破与商业实现的价值链接。对于物联网产业关键核心技术的攻关,要 探索 大纵深、跨学科的研发模式,打通产学研创新链、产业链、价值链,拓展包括产业大基金在内的各类创新投资渠道,实现集科学发现、技术跃升和产业化方向于一体的突破,实现知识突破与未来面向商用生态的有效衔接。聚焦全球竞争的源头技术供给,不仅是追逐“国际发表热点”,更需要形成核心技术突破后的持续改良机制,及时跨越技术商用的成熟度阈值。实现知识突破与商业实现的价值衔接,需要改革当前重大 科技 创新工程的组织实施方式。三是鼓励重大攻关计划的创新单元之间的知识共享。鼓励物联网创新能力强的创新型领军企业,与其他创新主体形成协同互动。在核心技术攻关上,借鉴重大公共创新平台的成功经验,制定权责分明的知识产权共享和保护机制,鼓励各类战略 科技 力量形成优势资源平台的吸引力和合作凝聚力,引领对领域的核心科学问题和共性技术的持续攻关。
(三)加大要素投入,优化物联网产业发展政策环境
一是加大资金投入,创新财政资金支持政策。统筹利用现有资金资源,加大对物联网产业发展的支持。采用政府引导、市场化运作方式, 探索 建立国家物联网产业专项投资基金。鼓励运用政府和 社会 资本合作模式,引导 社会 资本参与重大项目建设。深化产融合作,在风险可控的前提下,推动商业银行创新信贷产品和金融服务,推动政策性银行在国家规定的业务范围内,根据自身职能定位为符合条件的企业提供信贷支持。健全融资担保体系,完善风险补偿机制,鼓励金融机构开展股权抵押、知识产权质押业务,试点信用保险、 科技 保险,研究合同质押、资质抵押的法律地位和可行性。二是完善人才引育体系,打造人才技术梯队。鼓励高校面向产业发展需求,优化专业设置和人才培养方案,培育物联网和信息技术人才力量和后备干部。支持高校院所高层次人才到企业任职或兼职,选聘优秀 科技 企业家到高校担任“产业教授”,实现人才双向流动。鼓励产业园区、企业、实训(实习)机构,以及江苏高校、职业(技工)院校,联合或独立开展江苏物联网集群产才融合示范基地评估,打造一批特色化示范性物联网学院、物联网实训(实习)基地。三是加大对外宣传,提升政策效度。通过举办展会、大赛等多种形式搭建企业技术交流平台为本地企业营造良好的发展氛围。力争更多国家级、省级改革试点、创新平台落户江苏,进一步强化产业发展和企业需求导向,进一步加大宣传力度,对外推广重点项目、产品,帮助企业快速发展,进一步彰显全链扶持和分类施策原则,不断提升新政策的覆盖面、含金量、精准度。
作者单位:南京市 社会 科学院、江苏省扬子江创新型城市研究院/江南大学中国物联网发展战略研究基地
本文刊于《中国发展观察》杂志2021年第3-4期合刊
《中国发展观察》由国务院发展研究中心主管、中国发展出版社主办、中国发展观察杂志社编辑出版,是以发展为主线、以经济为重点的综合性半月刊,开设有战略、宏观、区域、世界、法治、 社会 、文化、前沿、产业、智库论坛等栏目,具有较强的前瞻性、权威性、可读性。《中国发展观察》在学术理论界、各级党政机关以及企业家阶层拥有广泛而稳固的读者群,并被中国 社会 科学院、国家发展改革委等重要机构和中国知网、维普资讯等权威数据库列为核心期刊或来源期刊。
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摩尔定律的延伸受到物理极限、巨额资金投入等多重压力,迫切需要别开蹊径延续工艺进步。而通过先进封装集成技术,可以更轻松地实现高密度集成、体积微型化和更低的成本。封装行业将在集成电路整体系统整合中扮演更重要的角色,也将对产业的格局形成更多影响。随着先进封装的推进,集成电路产业将展现出一些新的发展趋势,有先进封装的集成电路产业样貎将会有所不同。
先进封装增速远超传统封装
当前 社会 正处于新技术与新应用全面爆发的背景下,移动设备、大数据、人工智能、5G通信、高性能计算、物联网、智能 汽车 、智能工业等快速发展。这些技术与应用必将对底层芯片技术产生新的需求。据麦姆斯咨询的介绍,支持这些新兴大趋势的电子硬件需要高计算能力、高速度、更多带宽、低延迟、低功耗、更多功能、更多内存、系统级集成、更精密的传感器,以及最重要的低成本。这些新兴趋势将为各种封装平台创造商机,而先进封装技术是满足各种性能要求和复杂异构集成需求的理想选择。
系统级封装可以将一个或多个IC芯片及被动元件整合在一个模块中,从而实现具有完整功能的电路集成,它也可以降低成本,缩短上市时间,同时克服了SoC中诸如工艺兼容、信号混合、噪声干扰、电磁干扰等难题。
3D封装通过晶圆级互连技术实现芯片间的高密度封装,可以有效满足高功能芯片超轻、超薄、高性能、低功耗及低成本的需求,被大多半导体厂商认为是最具有潜力的封装方法。
总之,在市场需求的带动下,越来越多先进封装技术被开发出来,先进封装的市场占比将会进一步扩大。统计数据显示,从2017年到2023年,整个半导体封装市场的营收将以52%的年复合增长率增长,而先进封装市场将以7%的年复合增长率增长,市场规模到2023年将增长至390亿美元,传统封装市场的复合年增长率则低于33%。
展现三大发展趋势
随着先进封装技术的发展以及市场规模的扩大,其对于整个集成电路产业结构将产生越来越大的影响。首先是中段工艺的出现并逐渐形成规模。随着传统封装技术向先进封装过渡,有别于传统封装技术的凸块(Bumping)、再布线(RDL)、硅通孔(TSV)等中段工艺被开发出来,并且开始发挥重要作用。中芯长电半导体首席执行官崔东表示,仅靠缩小线宽的办法已经无法同时满足性能、功耗、面积,以及信号传输速度等多方面的要求,因此半导体企业开始把注意力放在系统集成层面来寻找解决方案,也就是通过先进的硅片级封装技术,把不同工艺技术代的裸芯封装在一个硅片级的系统里,兼顾性能、功耗和传输速度的要求。这就产生了在硅片级进行芯片之间互联的需要,进而产生了凸块、再布线、硅通孔等中段工艺。而中段硅片加工的出现,也打破了前后段芯片加工的传统分工方式。
其次,制造与封装将形成新的竞合关系。由于先进封装带来的中段工艺,封测业和晶圆制造业有了更紧密的联系,在带来发展机遇的同时,也面临着新的挑战。中段封装的崛起必然挤压晶圆制造或者封装测试业的份额。有迹象表明,部分晶圆厂已加大在中段封装工艺上的布局。晶圆厂有着技术和资本的领先优势,将对封测厂形成较大的竞争压力。传统封测厂较晶圆制造业相比属于轻资产,引入中段工艺后,设备资产比重较传统封装大大增加,封测业的先进技术研发和扩产将面临较大的资金压力。
最后,推动集成电路整体实力的提升。后摩尔时代的集成电路产业更强调产业链的紧密合作,强化产业链上下游之间的内在联系,要求各个环节不再是割裂地单独进行生产加工,而是要求从系统设计、产品设计、前段工艺技术和封测各个环节开展更加紧密的合作。企业对于先进封装业务的竞争,最终还需表现为产业链之间综合实力的竞争。
中国应加快虚拟IDM生态链建设
近几年中国集成电路封测产业实现了高速发展,有了长足的进步,然而国内集成电路封测产业链整体技术水平不高也是不争的事实。半导体专家莫大康认为,中国现在非常重视集成电路产业,推动先进封装业的发展就是非常必要的了。中国的封装测试是集成电路三业(设计、制造、封测)中起步最早的,与国际水平差距也比较小,因此完全有能力发展起来。
华进半导体总经理曹立强在近日的演讲中再次提出,推动国内“EDA软件—芯片设计—芯片制造—芯片封测—整机应用”集成电路产业链虚拟IDM生态链的建设,以市场需求牵引我国集成电路封测产业快速发展。集成电路的竞争最终会表现为产业链之间综合实力的竞争,先进封装的发展需要从工艺、设备和材料等方面的协同。
在新的技术趋势和竞争环境下,集成电路产业越来越表现为产业链整体实力的竞争。过去几年,国际半导体制造公司纷纷加大力度向先进工艺挺进,在持续大规模资本投入扩建产能的带动下,一些半导体制造大厂同样具备了完整的先进封装制造能力。
应对这样的产业形势,曹立强指出,重点在于突破一些关键性技术,如高密度封装关键工艺、三维封装关键技术、多功能芯片叠层集成关键技术、系统级封装关键技术等。建设立足应用、重在转化、多功能、高起点的虚拟IDM产业链,解决集成电路产业领域的关键技术,突破技术瓶颈。
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