早期的美国产业政策为各种参与者提供了角色:小公司在技术前沿进行试验,而大公司追求流程改进,来扩大这些创新的规模。美国政府的需求确保了实验在财政上是可行的,而技术转让规定确保了大公司和小公司共享进步。重要的是,定期采购为企业提供了继续迭代所需的流动性,而无需依赖大规模的一次性产品。这种工业政策鼓励创新,确保小公司能够获得国内大规模生产创新设计的机会,同时允许大公司获得大规模生产这些创新设计的好处。
随着行业的成熟和竞争环境的变化,美国政策框架也发生了变化。
自20世纪70年代以来,产业政策逐渐被轻资本的“科学政策”战略所取代,而庞大的龙头企业和轻资产创新者已经取代了一个由大小生产型企业组成的强大生态系统。虽然这一战略最初取得了成功,但它已经造成了一个脆弱的体系。如今,半导体行业一方面受到脆弱的供应链的约束,这些供应链仅为少数拥有庞大资金链的公司量身定制,另一方面又受到许多轻资产设计公司的约束。
尽管美国半导体行业在上世纪90年代重获主导地位,但由于这种政策方针,导致如今美国半导体行业的技术和商业优势比以前更加脆弱。随着台积电的崛起超过英特尔,美国已经失去了前沿技术,美国企业面临着关键的供应瓶颈。疫情暴露出的供应链问题表明:半导体作为一种通用技术,在几乎所有主要供应链中都发挥着作用,且半导体生产是一个至关重要的经济和国家安全问题。虽然政策可以发挥明显作用,但对于技术进步的过程又有其限制性,支持新思想的发展,而不是将新技术转向资本。制程技术的创新是一种实践的过程,需要不断建立与营运新的生产线。但在美国的低资本环境中,半导体产业很难达到边做边学。
半导体供应链的每个部分都有技术创新,并受益于多样化的参与者和动态的劳动力市场。劳动力不仅是技术前沿的成本中心,而且是创新过程的关键投入。在解决目前的短缺问题时,政策制定者应该认识到半导体产业政策的教训,创建一种强劲竞争生态系统来激励创新。
在半导体行业成立之初,美国政府利用产业政策和科学政策帮助培育了半导体企业的多样化生态。财政支出为这个高度投机的行业提供了必要的流动性。为了保持创新和充满活力的竞争生态系统,战略也需要持续的干预。
美国美国国防部(DoD)使用采购协议和准监管措施来确保公司的生态系统和技术进步的广泛传播。美国政府合同为早期的公司创造了一个现成的市场,美国国防部渴望扮演第一客户的角色。由于确信会有大规模半导体生产的需求,对于许多早期的小公司来说产能投资在财务方面是可行的。
作为许多公司的核心客户,美国国防部对行业的最新技术发展有着清晰的看法,并利用这种看法直接促进公司和研究人员之间的对话和知识共享。与此同时,“第二来源”合同要求美国国防部购买的任何芯片都必须由至少两家公司生产,将采购与技术转让联系起来。美国国防部甚至要求贝尔实验室和其他大型研发部门公布技术细节,并广泛授权他们的技术,确保所有可能与美国国防部签约的公司都能获得创新的基石。
这一体系加快了行业的创新步伐,并迅速蔓延。政府采购协议确保了投资者的支出意愿,而且也增加了用于重复生产的资本货物的支出,从而帮助流程得到显著改进。与此同时,工人在整个系统中自由流动,可以在一家公司获得的知识应用于改善其他公司的生产流程。
在这种竞争环境下,结合那个时代的反垄断做法,鼓励大公司发展大型研究实验室,鼓励小公司进行疯狂的实验。成功的实验帮助创建了新的大公司,或者被已经存在的大公司扩大规模。来自美国国防部的行业指导帮助推动技术向新的方向发展,同时保持行业产能的一致性和针对性。至关重要的是,这一战略在隐性上优先考虑的是整个板块新技术的发展,而不是让任何一家公司的收入最大化或成本最小化。如果公司需要投资并持有资本货物的话,也有融资的渠道。政府保护这个行业不受所谓的“市场约束”的影响,以便产业把重点放在创新和生产上,而不是狭义的经济成功上。
然而,到20世纪60年代末,行业发展迅速,导致政府采购以及政府通过第二源合同等实施准监管的能力已经变得相对不重要了。20世纪40年代末,半导体行业的存在是以军事采购为基础的,但到60年代末,军事采购在市场中所占的比例不到四分之一。
20世纪70年代:蓬勃发展的商业市场
这一时期,尽管美国政府采购和指导相对不重要,但由于商业应用的繁荣和缺乏严肃的国际竞争,美国国内半导体公司迎来了黄金时代。
虽然产业政策促进了早期的创新和产能建设,但在20世纪70年代,政策的相对缺失却几乎没有被注意到。可以肯定的是,政府采购在20世纪70年代仍然发挥了一定的作用,但随着私营企业开始将电子产品纳入其供应链,它们成为了更重要的采购商。开始大规模生产计算机也与半导体的发展有着共生关系,因为芯片的需求推动了封装和集成的进步。
事实上,美国国防部的优先级和商业客户的优先级出现了分歧。美国国防部为特定的军事问题寻找合适的解决方案,尤其是基于非硅的或宇宙级的半导体的开发,这些涉及的商业应用很小。政府和半导体公司都认识到,这个行业不再需要直接指导。所以,双方的需求开始出现分歧。
在20世纪70年代,蓬勃发展的非国防市场意味着成功的小公司和大公司在没有政府支持或协调的情况下也能共存。技术的改进转化为工艺的改进,后者反过来又推动了前者的进一步改进。MOS IC、微处理器、DRAM等新发明将行业推向了新的高度,并递归式地提出了进一步的创新路径。
在普遍繁荣和创新的环境下,半导体展现出作为通用技术的重要性,在整个经济中都得到了广泛应用。尽管美国的大型研究实验室以及制造部门持有了大量资产,但在国际上缺少竞争以及市场的蓬勃发展确保了无论是在创新还是利润方面,大多数投资最终都是可行的。
20世纪80年代:国际竞争激烈
然而,这种竞争环境所带来乐观情况在上世纪80年代被打断,当时,在日本国际贸易产业省的产业政策指导下,美国将市场和技术主导地位拱手让给了日本企业。
美国政府最初不得不创建半导体市场,而日本能够围绕一个快速增长且已经存在的市场制定产业政策。因此,日本能够采取比美国严厉得多的建设基础设施的政策,协调计算机和半导体领域的合资企业,因为日本知道自己的产品有现成的商业市场。虽然政府支持和协调投资的战略与美国在五六十年代使用的战略相同,但用于实施该战略的战术是为适应上世纪80年代的竞争环境而量身定做的。
来自日本的竞争对美国公司产生了巨大的影响。在随后的市场动荡中,许多人永久退出了DRAM市场。行业还成立了倡导小组来进行生产协调,并游说政府对关税和实施贸易政策进行干预。半导体工业协会游说要对日本的“倾销”采取保护措施,同时成立了半导体研究公司,组织和资助与商业市场相关但与美国国防部无关的半导体开发方面的学术研究。半导体制造联盟由行业成员与美国国防部共同资助,一开始的目的主要是用较早期的产业政策推动企业之间的横向合作。但是,为了成本的最小化,联盟很快就把重点转向供应商与制造商之间的垂直整合上面。
落后的半导体已经成为商品,可互换,并根据单位成本进行判断。由于技术和经济因素的共同作用,传统的垂直整合公司在20世纪80年代开始解体。鉴于当时美国的经济形势,在竞争激烈得多的全球市场上,人们几乎没有兴趣投资于低附加值活动的产能。
相反,大公司吸纳了小公司仍然拥有的生产力,创建了大企业集团。MOS晶体管作为行业主导设计的出现,公司开始采用类似的设计原则,使专攻制造的“代工厂”变得经济。随后的垂直解体导致了大型、垂直整合的企业集团的出现,与专注于设计的小型“无晶圆厂”公司共存,这些公司进行设计,但不生产芯片。理论上,这些“无晶圆厂”公司在追求创新设计策略的同时最小化成本,且保留了灵活性。20世纪90年代,随着美国公司开创新的产品类别,日本公司面临来自韩国的竞争,美国行业对这一战略的接纳导致了市场份额的复苏。
在政策方面,美国从未回归到国内产业政策。相反,国外产业政策计划的成功是国内整合、垄断、贸易保护主义以及科学研究资金合力来实现的。
20世纪90年代:科学政策,而非产业政策
20世纪80年代本行业面临着技术和竞争环境的变化,90年代则见证了美国新的“科学政策”走向高潮。20世纪90年代,无论是美国过去采取的那种政策,还是更多受到日本通产省影响的做法,美国都没有重返产业政策,而是将“科学政策”的引入视为政府在半导体制造领域采取行动的新范式。科学政策的重点是促进与公司个体的公私合作,让行业研发与学术研发更紧密地结合,保证研究力量的广泛性,形成可支持轻资产运营的创新型公司的行业结构。
政策目标从创建一个具有强大供应链的强大竞争生态系统转变为创建公私机构,以协调研究人员、无晶圆厂设计公司、设备供应商和大型“冠军企业”之间的复杂切换。这样一来,没有企业需要在研发上投入过量的资金,从而保持全球成本竞争力,而政府也可以避免大规模投资支出。下面的图表来自于半导体行业协会制作的1994年美国国家半导体技术路线图,展示了科学政策背后的策略:
“科学政策”的中心主题是非冗余的效率,这与早期的产业政策侧重于冗余和重复,形成对比。早期产业政策大大加快创新步伐,并确保了单个公司的失败不会影响供应链的稳健,但这确实意味着大量的重复投资。尽管这种方法有助于推动流程改进的采用,静态股东价值最大化表明,这种重复在经济上太浪费了。
过去几十年的产业政策促进了大规模就业,这是创新的核心驱动力。而20世纪90年代的“科学政策”为了最低效率而避免了这种做法。员工频繁更换公司,边做边学是创新的核心途径。事实上,《经济地理》中的“非交易的相互依赖”文献在一定程度上解释了半导体行业工人群体的融合对该行业的快节奏创新是多么重要。虽然在一个地方保持大量的工人是许多进步的关键,但在这个新的竞争环境中,这被视为一种浪费。劳动力在单位成本中占有相当大的比例,企业相信,如果他们能有策略地缩小规模,全球竞争力就会恢复。
在半导体行业的早期,相对价格不敏感的政府合同占总销售额的很大一部分,这种低效率被看作是创新的成本。随着外国竞争对手的加入,成本敏感的商业市场成为半导体的主要买家,这种能力的复制似乎像是一个纯粹的成本中心,对很多公司却没有什么好处。对盈利能力的担忧意味着要确保重复的工作要尽可能少,以便在对价格敏感、竞争激烈的环境下控制成本。这造成了一个集体行动的问题,即削减开支符合每个企业的利益,但这样做进一步恶化了美国企业的创新能力。
在20世纪90年代,美国政府没有回到产业政策,而是选择了成本低得多的科学政策项目。理想情况下,“科学政策”将允许政府协调企业相互矛盾的节约愿望,而不会在技术上进一步落后。然而,为了符合时代精神,美国政府也在努力节约,不会为产业政策在新的竞争环境中取得成功提供所需的大规模财政支持。
相反,政府将花费更少的钱,并尝试开创一种劳动分工,允许所有参与者在不牺牲技术前沿的前提下削减成本,以追求利润。为此,它一方面资助学术研究实验室的研发,另一方面资助产业集团将研究转化为商业能力。在某种程度上,这进一步降低了单个公司的研发投资,因为进步只创造了最小的竞争优势。这种结构没有建立具有重叠供应链的生态系统,而是形成了一种分工,每家企业与机构都负责一个明显可分割的单独部分。同时,宽松的贸易政策与密切的贸易网络,让企业能更经济地进入无工厂模式,发展轻资产战略。目的是通过解决一个集体行动问题,减少整个系统的冗余,从而为公共和私营部门以最经济的方式重新夺回技术前沿。
在短期内,这个策略奏效了!到上世纪90年代末,美国半导体和其他技术领域的投资普遍繁荣,美国成功地恢复了技术优势。这个行业得以在保持国际竞争力的同时,又不需要国内产业政策大规模财政支持的情况下进行创新。大多数公司个体把研发重点集中在生产过程开发的下一两个节点上,而更长期的研究则是由政府资助的学术研究人员来组织。产业团体介入,将这种学术研究转化为商业行为,并在很大程度上消除了研发和生产的重复劳动成本。大型集中的研究实验室被掏空,供应链变得更狭隘,仅针对少数核心公司的研究需求。
21世纪:互联网泡沫破灭和收益递减
然而,这种策略的短期成功是以巨大的长期成本为代价的。劳动力和资本的冗余有助于确保公司能够快速改进内部化流程,同时也培训下一代工程师和技术人员。虽然从单一时期股东收益静态最大化的角度来看,这种重复可能是多余的,但它对确保长期创新轨迹至关重要。“消除冗余”和“增加脆弱性”是同一枚硬币的两面。
从长期来看,劳动力和资本投资不足会在某些方面显现出来,无论是在资产负债表上,还是在创新能力上,或者两者兼而有之。就目前情况而言,美国有可能失去其在尖端设计方面的优势,而且在尖端制造领域的霸主地位已在很大程度上被台积电夺走。将投资过程中的一部分分配给每家公司可能会使每家公司的资产负债表看起来更加稳健,但由于持续的投资不足,整个行业已经变得更加脆弱。数十年的劳动力成本最小化使得熟练技术人员和工程师的数量减少,而数十年的产能投资不足也阻碍了国内企业应对目前劳动力短缺的能力。
该行业目前的问题是科学政策战略的长期自然结果,该战略在上世纪90年代末和21世纪初似乎非常成功。整合和垂直整合的驱动力集中在学术实验室的长期研究、庞大的“冠军企业”和轻资产的“无晶圆厂”创新者,创造了一个摇摇欲坠的竞争生态系统。
由于这些冠军企业在竞争格局中占据的比例非常大,它们的研发优先级和中间投入需求为整个行业设定了条件。像英特尔这样的大买家可以或明或暗地利用他们的相对垄断权力,围绕他们的需求来构建供应链。当更广泛的经济需求发生转变时,例如疫情爆发以来,这些脆弱的供应链很容易出现问题。这种脆弱性是供应链优化的结果,但这种优化针对的是短期盈利能力以及消除冗余,而不是针对整个经济的需求。
无论是有意还是无意,这些大型也会围绕自身的财务需求和计划来制定技术发展道路。因此,学术实验室的研发与税收优化和私营企业单位成本最小化相结合的政策组合,创造了重大的技术路径依赖。与此同时,从技术意义上讲,这些企业“太大而不能倒”:如果它们错过了流程改进,同样规模的国内竞争对手的缺席意味着整个行业都错过了这一进步。在这个意义上,技术政策作为一个整体被委托给了私营行为者。
从研发到生产的过程,也出现不一致的反馈。科学政策的关键是将知识产权的创新与生产过程的创新分开;也就是说,科学政策优先考虑研究、设计与创意,而不是实施、生产与投资。因此,专注于设计的无工厂公司兴起,并将制造外包给海外的代工厂。
然而,把研发放在首位反而会降低创新的速度。单是补贴研发跟激励离岸外包没有什么区别:政策奖励的是知识产权的发展,而不是有形资产的所有权。问题在于,过程改进来自于新物理资产所包含的新技术的实施。“边做边学”是技术创新的关键部分。优秀的工程师希望对供应链每一个环节的生产过程的每一个步骤都进行创新。前沿设计的离岸和外包生产给流程周围引入了一个黑箱,导致收益无法实现最大化的类似问题无法得到纠正。只把焦点放在研发上,会把这些过程改进的发展离岸化,导致国内的生产商吃不饱,同时还阻碍了劳动力开发新技能。
学术研究偏离了商业化的道路,无法驱动产业的创新。考虑到学术研究往往围绕着与当前生产相关性低的问题展开,因此有时无法为现有技术的替代应用或替代过程驱动的创新路径提供见解。由于科学政策让这个群体负责整个行业的长期创新战略,这一盲点不能被忽视。事实上,摩尔定律的失败,以及在许多应用中为异质芯片设计独特的转变,这些都很好地说明了创新在任何时候往往都暗示着技术发展存在。
数十年来在工业产能和就业方面的投资失败,造成了美国企业高度依赖外部制造工厂的局面。台积电目前投资于一家中国台湾本土制造工厂的计划,表明该公司试图通过收购来解决这个问题,而不减少我们对单一供应商提供领先设计的依赖。相反,我们应该回顾半导体生产初期的产业政策 历史 ,重新夺回技术前沿,在供应链的每一个节点上推动创新。
如今,美国面临着半导体短缺和创新能力减弱的问题,政策制定者正考虑采取严肃的干预措施。虽然现在解决目前的短缺可能已经太晚了,但可以防止下一次短缺。美国两党对基础设施支出的广泛支持、疫情后重建得更好的必要性,以及对半导体采购的国家安全担忧,都应该鼓励政策制定者认为,现在正是进行雄心勃勃的改革的时候。如上所述,半导体产业政策的 历史 为如何最好地创造高就业、技术创新和强大的国内供应链提供了许多经验教训。
历史 表明,科学政策是产业政策的必要补充,但本身是不够的。协调研发是任何解决方案的必要组成部分,但并非全部解决方案。为了获得工艺改进,并确保劳动力具备在技术前沿 *** 作的足够技能,该行业需要看到持续的产能扩张。然而,正如我们之前所显示的,在低需求环境下,私营企业明显不愿进行不确定的投资。产业政策,通过结合政府采购和融资担保、直接融资等方式,是为该行业提供充足流动性的唯一途径,以确保产能扩张足够快,该行业保持在技术前沿。同时,政府有财政能力让国内企业生产落后的半导体产品,以保障国家安全和供应链的d性理由。从长远来看,以股东最大化为目标的产业外包政策尚未形成。
同样重要的是要认识到强劲的经济需求和因此而紧张的劳动力市场,特别是半导体生产的劳动力市场,对这些政策的成功至关重要。由政府主导的强有力的投资建设将为各种经验和技能水平的人创造良好的就业机会。这将创造高技能的劳动力,以及驱动有意义的过程改进的边做边学的充足机会。在高技能、高资本密集度的行业,劳动力几乎就像另一种形式的资本商品,为投资支付明显的红利。然而,在缺乏足够的就业机会的情况下,这些专业技能会随着工人转向其他行业而消失。这并不是说提高劳动力技能就足够了:如果立法创造了培训项目,却没有同时创造必要的就业机会和投资,那么很快就会弄巧成拙。
在半导体和其他关键行业的产业政策所需的资金投入规模上,一些人可能会犹豫不决。这是一个巨大的市场,有着巨大的价格标签,现代制造工厂的成本高达数十亿美元。然而,半导体是一种关键的通用技术,几乎进入每一个供应链。大规模的产业政策可以防止瓶颈时期拖累经济增长,同时为国家安全需求创建一个强大的国内供应链。相对于最初对半导体技术的投资,回归产业政策的成本要高得多,但回报会更高。作为4万亿美元基础设施或两党供应链法案的一部分,振兴落后和领先的行业,并恢复一个强大的竞争生态系统,是一项不容错过的好投资。
政策目标很简单:制定一个扩大的产业政策工具包,以鼓励创新、国内劳动力市场紧张以及维护关键的供应链基础设施。半导体作为一个产业,由于投资规模和所需的工作岗位,是制定这些政策工具的理想起点。重建一个强劲的创新环境,也将有助于美国持久地回到技术前沿,并创造就业和投资,在未来几年带来回报。半导体在现代工业经济中发挥着至关重要的作用,它们的技术路线太重要了,不能以短期盈利能力为指导。政府有机会也有责任利用产业政策在下一次短缺发生之前阻止它,同时确保美国保持其在技术前沿的地位。
集成电路研究综述(涂希文)
【摘要】: 集成电路(IC)是二十世纪重要的发明之一。它被广泛地应用于国民经济和社会的一切领域,其发展规模和技术水平已成为衡量国家地位和综合国力的重要标志之一。IC产业是知识密集、技术密集和资金密集型产业,世界集成电路产业发展异常迅速,技术进步日新月异。IC技术作为推动国民经济和社会信息化的关键技术,关系到国家产业竞争力和国家信息安全。虽然目前中国IC产业无论从质还是从量来说都不算发达,但伴随着全球产业东移的大潮,中国的经济稳定增长,巨大的内需市场,以及充裕的各类人才和丰富的自然资源,可以说中国集成电路产业的发展尽得天时、地利、人和之势,将会崛起成为新的世界IC制造中心。本文在研究过程中,对集成电路的发展历程进行了回顾,并对当今世界IC产业的主要国家及区域的现状及未来计划进行调研,结合我国的IC产业的发展现状进行了深入分析,本文欲抛砖引玉,共同探讨中国IC的振兴之路。本文共分六章。第一章,导论,分析研究的背景和本文研究的意义。第二章,集成电路产业的国际比较,对于集成电路的发发展进行了回顾,着重介绍美国、日本、韩国和我国台湾地区的集成电路发展历程,并深入分析了其能处于世界领先地位的原因。 第三章主要介绍了我国集成电路的发展历程,并在大量数据分析的基础上深入剖析我国集成电路的发展历程、现状、存在的问题并预测了我国集成电路的发展趋势。第四章,提出了构建我国集成电路自主创新战略的战略指导思想与原则。 第五章,研究我国集成电路自主创新战略的对策和措施。第六章,全文总结与展望。综合并集成前面各章的相关结论,得出一些综合性结论要点。集成电路发展研究是一个新课题,本文尽管做了一些研究,但仍然存在不足,很多重要的问题还有待于今后更为深入的研究和思考。
【关键词】:集成电路 集成电路产业 现状 趋势 对策
集成电路是以半导体材料为基片,经加工制造,将元气、有源器件和五连线集成在基片内部、表面或基片之上,执行某种电子功能的微型电路。从20世纪50年代开始,集成电路制造技术经历了从小规模集成(SSI) 、中规模集成(MSI)到大规模集成(LSI)阶段,乃至进入超大规模集成(VLSI)和甚大规模集成(Ultra Large Scale Integration,ULSI)阶段。尤其在过去的30年中,集成电路几乎完全遵循摩尔定律发展,即集成电路的集成度每隔18个月就翻一番。进入20世纪90年代以及21世纪以后,其设计规模由VLSI、ULSI向G规模集成(Giga-Scale Integration,GSI)的方向发展,于是,越来越多的功能,甚至是一个完整的系统都能够被集成到单个芯片之中。电子系统设计已从板上系统(System on Board,SoB)、多芯片模块(Multi-Chip Modules,MCM)进入到系统级芯片(System on Chip,SoC)时代。集成电路的飞速发展体现出如下特点: 特征尺寸越来越小,芯片面积越来越大,单片上的晶体管数目越来越多,时钟频率越来越高,电源电压越来越低,布线层数越来越多,I/O引线越来越多。美国半导体工业协会SIA组织给出了1997年到2009年美国集成电路工艺发展趋势。随着集成度的提高,芯片内部晶体管数目越来越多,集成电路设计的复杂性越来越高,传统的手工设计和适应小规模的设计模式已经不再适用。为了设计复杂的大规模集成电路,人们越来越借助于电子设计自动化(EDA)工具。随着科学技术的迅速发展,和对数字电路不断增强的应用要求,集成电路的发展将对社会的法展起决定性的推动作用。
第一章 研究的背景与意义
全球IC的快速发展,对IC的研究也越来越多,跨国公司直接投资进入对东道国市场结构效应的影响成为国际投资研究的重要前沿领域之一。外商直接投资对东道国市场结构的影响在很大程度上取决于外资进入方式的选择。不同的进入方式对东道国市场结构的影响是不同的,跨国公司与东道国本土企业之间的利益分配也是不同的。跨国公司纷纷进入中国集成电路产业,投资建厂,充分利用本地资源优势,本土企业与跨国公司并存的情况下,本土企业面临着发展的机遇和挑战。新世纪IC产业的变迁为中国IC产业的崛起带来了机遇,如果我们能抓住这一有利时机,中国不仅能成为IC产业的新兴地区,更能成为世界IC强国。在世界IC产业风云骤变之际,相对薄弱的中国IC产业蕴含着潜龙腾空的契机。
第二章 集成电路产业的国际比较
美国于1981年由国防部高级研究计划局(DARPA)开始了MOSIS计划。该计划除了提供多项目晶片(MPW)服务外还订出了一套与厂家无关的设计规则和元件库,符合MOSIS规则的设计将可以在所有支持MOSIS规则的厂家进行生产。美国国家安全局(MOSA)和国家科学基金会(NSF)从1985年开始介入该计划。支持该计划的厂商有IBM、AMI、安捷伦、惠普、TSMC、SUPERTEX、PEREGRINE等,已经可以支持0.13微米的设计和制造。由于MOSIS计划的实施卓有成效,其他国家纷纷效仿。
欧洲一直在跟踪美国的MOSIS计划。欧盟发起的EURO PRACTICE是一个面向工业界的类似美国MOSIS的集成电路组织,德国、比利时、意大利、法国、荷兰、挪威、丹麦、英国、西班牙、瑞典、瑞士、爱尔兰等十一个国家的61个生产、设计和培训机构提供多种统一标准的包括多项目晶片在内的服务。
韩国的IDEC(IC DESIGN EDUCATIN CENTER)是在韩国政府和主要的半导体工业界与1995年成立的以培养人才为主的支持机构。
我国仅台湾省的国家晶片设计中心(成立于1991年)。其宗旨是“为提升基础研究水准,建议成立类似美国MOSIS集成电路设计服务单位,提供微电子系统设计人员更方便之IC制造服务;并推广IC设计概念至咨讯、通讯、消费性电子、精密机械、自动化、航天航空、光电等领域之产业及研究发展单位。”
此外,国际上对于CPU的研究与实验性实施很多,而真正能够生产的却很少。主流体系结构的完整硬件描述层出不穷。欧洲空间局(ESA)公布了完整的SPARCV7和SPARCV8的HDL(VHDL,VERL LOG)描述。但是高速CPU的设计和实施关键却是集中在集成电路版图上,例如,美国DEC公司的ALPHA处理器在1992年就以0.75微米的工艺实现了64位处理器21064,并达到了200兆赫的时钟频率,稍后,以0.5和0.35微米的工艺实现了21164,分别达到了300和433兆赫的时钟频。中国远落后于之,我国落后于其他国家的根本原因:一是缺乏自主知识产权 ,继在上海、成都设立集成电路封装测试工厂之后,英特尔公司宣布,将在大连投资25亿美元建立该公司在亚洲的第一个300毫米晶圆工厂,这使英特尔成为继法国STM公司之后,第二家在中国拥有完整产业链的国外半导体巨头;二是落后在整体水平, “从目前的情况看,我国在集成电路的总体设计能力方面提升较快,龙芯、众志等都是中国自主设计的具有自主知识产权的芯片产品。”科技部高新技术发展及产业化司副司长廖小罕在接受《瞭望》新闻周刊采访时表示,我国的主流芯片设计与美国相比还有几年的差距,“这几年就意味着差很多,因为在IT行业,产品的设计都是以月来计算的。” 廖小罕认为,集成电路设计是智力问题,只要我们有优秀的人才队伍、有好的团队,就能拉近与先进国家的距离,同时我们也有一定规模的芯片生产能力。但要形成规模化的集成电路装备制造业,则需要一个很长的过程。与原子d的生产不同,集成电路产业化涉及面非常广,其发展在很大程度上体现一个国家的工业化水平。 总体上看,我国集成电路产业经过多年的发展,已初步形成了设计业、芯片制造业及封装测试业三业并举、相互协调的发展格局,但产业规模小,产业链不完善,装备制造业有待逐步建立起来。
由于高端的芯片制造技术和设备关系到国家整体经济的竞争能力,关系到国家战略,所以我国一直没有放弃发展计算机芯片产业的努力,“863”计划和国家重大科技专项都把集成电路设计列入其中。我们在追赶,但别人进步更快,从整体上看,我国集成电路产业目前仍相对落后。而影响产业发展的瓶颈还是国家工业化水平低。
信息产业部中国电子信息产业发展研究院(赛迪集团)所属的赛迪顾问半导体产业研究中心高级分析师李珂从另外的角度分析了我国集成电路产业的发展状况。李珂介绍说,按照摩尔定律,半导体技术18个月就要前进一代,目前45纳米技术最为先进,65纳米技术次之,90纳米技术为当下国际主流技术,在国内也是领先的。从技术水平看,我国集成电路近5年来发展极为迅速,国内领先的技术与国际水平相比大约有5年左右的差距,问题是整体水平相差很大。
集成电路生产中所需设备96%需要进口,原材料半数以上需要进口。如封装过程中需要的金丝线,国内的生产工艺达不到要求,高纯度的气体、试剂等都需要从国外买进。“这些东西不是我们不能做,麻烦的是工艺和品质得不到保障。”李珂强调说。
国家发改委副主任张晓强指出,该项目是近几年来中美经济合作最大的项目之一,将对中国信息产业的发展带来积极影响,并将从推动人才发展、改进基础设施和产业供应链等方面,全面提升中国在全球高科技产业价值链中的地位,对中国东北老工业基地区域经济和集成电路产业发展具有积极意义。
“但政府必须对此有清醒的认识,不管什么样的企业来华建厂,都不能替代自主发展、自主创新。只有我们自己不断地创新发展,不断地学习和积累自身的实力,才会有更多的发展机会、更多的话语权。”接受《瞭望》新闻周刊采访的清华大学教授魏少军强调。
第二章 我国集成电路的发展
2008年,中国集成电路芯片制造业产业规模比上年下滑1.3%,其衰退幅度甚至大于中国集成电路产业整体下滑的幅度。从往年的统计数据可以看到,2007年中国集成电路芯片制造业的增幅为23%,2006年增幅为32.5%,巨大的反差已足以说明芯片制造业所面临的困难有多大。与2001年因网络泡沫破裂而导致的半导体产业急剧下滑相比,2008年全球半导体产业的衰退幅度虽然不像当年那样大,但其波及的产业领域更广,并且持续的时间还难以预测。受国际金融危机影响,2008年全国市场销售额为5973亿元,同比增长6.2%,这是中国集成电路市场首次出现个位数增长。来自工业和信息化部的数据显示,2008年四季度,国内许多集成电路业工厂订单量减少10%以上,产能利用率不足30%。2008年全年电子信息产品进出口总额8854.3亿美元,同比增长10%,增速比上年同期下降13.4个百分点。其中,11月电子信息产品月进出口额出现负增长。2009年3月,我国集成电路出口约38.94亿个,出口总金额约为16.86亿美元,比2月增长19.4%,比2008年同期减少13.9%。1-3月,我国集成电路累计出口约87.12亿个,比2008年同期减少19.7%;累计出口总金额约为42.52亿美元,比2008年同期减少21.5%。2008年下半年开始的全球金融危机对我国集成电路出口造成了很大影响。从2008年11月开始,我国集成电路出口额首次出现同比负增长。截止2009年3月底,我国集成电路的出口额已经连续5个月同比出现负增长。其中,1月份的同比降幅最大,达37.6%;2月和3月的同比降幅有所趋缓,分别为12.3%和13.9%。1月、2月和3月集成电路的出口金额呈逐月上升趋势,但由于全球金融危机余波还未消散,对我国集成电路出口的深远影响还有待观察。2008年11月,国家宣布今后3年,铁路建设投资将达到3.5万亿元,作为相关产业的集成电路行业将从中获益。国务院不久前出台的电子信息产业调整振兴规划又明确指出,将“建立自主可控的集成电路产业体系”,“加大投入,集中力量实施集成电路升级”。对国内集成电路行业来说,政策环境正在不断改善,都将为行业创造良好的外部环境。中小企业应紧紧抓住扩大内需为集成电路产业带来的机遇,重点开拓新市场和技术应用新领域,提高创新能力,努力实现企业在特定领域技术和产品的领先优势。
2009年国内集成电路产业仍将保持增长的态势,但增幅将继续回落。预计2009年产业的整体增幅在4%左右。从2008年国内集成电路设计、芯片制造与封装测试业的发展情况看,产业均受市场的低迷影响,制造业所受的影响最为明显。全年芯片制造业规模增速仅为1%,各主要芯片制造企业均不同程度出现产能闲置、业绩下滑的情况。封装测试业虽然也普遍遇到订单下降、开工率不足的问题,但情况相对较好,全年的行业增幅在7%左右。
除了与别国技术上的差异外,另外一个值得注意的情况是,很多通用的体系结构及其细节都被人申请了专利,这个情况使得我国的工作很难进行,需要国家高层领导人站在国家和民族战略利益的高层次以国家行为进行协调。
今天,我国已经具备了物质条件和一定的技术能力,因为我国境内已建成和在建一批集成电路生产线,其生产工艺及参数可以掌握和控制。同时我国已经拥有一些关于集成电路体系结构和数字与模拟设计的专门人才,通过政府的主导,合理组织这些资源,使我国在集成电路和微处理器方面突飞猛进是可能的。
第四章 构建我国集成电路创新战略
就目前形式来看,我国要研究集成电路的发展规律,形成共识;要统一规划,集中领导;要完善创新体系,加快技术创新;要抓住信息产业转移机遇,优化产业链结构;要向高技术密集、新知识密集转移;要增强、提升大公司的国际竞争力;要解决好我国IC发展的关键问题;要加强海峡两岸IC产业的合作;要提高我国 IC 产业发展的可持续性等。总之,集成电路产业是信息产业和现代制造业的核心战略产业,其已成为一些国家信息产业发展中的重中之重。集成电路设计要与整机开发相结合,积极支持有条件的整机企业建立集成电路设计中心,设计开发市场较大的整机所需的各种专用集成电路和系统级芯片。开发生产有自主知识产权集成电路产品,有条件地逐步扩大国内现有的集成电路生产线的生产能力,加强工艺技术、生产技术的研究与开发,加快现有生产线的技术升级,形成规模生产能力,提高产品技术水平,扩大产品品种。实施优惠政策,改善投资环境,积极鼓励国内外有经济实力和技术力量的企业或投资机构在国内建立集成电路芯片生产线。
第五章 我国集成电路发展的对策及措施
一、由政府主导制订出集成电路的长期发展计划和具体的发展技术规范,鼓励国内厂商、大学和科研机构采用,其技术和人才作为国家战略资源加以保护和扶持。建立国家电路设计中心,开发和维护一套可信、可靠的设计工具、设计规则、各种先进的和普及的电路库等基础数据。培养、吸引和保持大量的人才,为今后的大发展打好基础。采取严格保密制度,以国防、国家安全和政府应用为突破口,打破专利限制,全面掌握各类技术,同时积极运用国家的政治、经济和军事力量,制定出一系列对应方案,化解和顶住可能发生的外部压力。
二、对国家批准的集成电路重大项目,因集中采购产生短期内难以抵扣的增值税进项税额占用资金问题,采取专项措施予以妥善解决。具体办法由财政部会同有关部门制定。为完善集成电路产业链,对符合条件的集成电路封装、测试、关键专用材料企业以及集成电路专用设备相关企业给予企业所得税优惠。具体办法由财政部、税务总局会同有关部门制定。
三、国家大力支持重要的软件和集成电路项目建设。对符合条件的集成电路企业技术进步和技术改造项目,中央预算内投资给予适当支持。鼓励软件企业加强技术开发综合能力建设。国家鼓励、支持软件企业和集成电路企业加强产业资源整合。对软件企业和集成电路企业为实现资源整合和做大做强进行的跨地区重组并购,国务院有关部门和地方各级人民政府要积极支持引导,防止设置各种形式的障碍。通过现有的创业投资引导基金等资金和政策渠道,引导社会资本设立创业投资基金,支持中小软件企业和集成电路企业创业。有条件的地方政府可按照国家有关规定设立主要支持软件企业和集成电路企业发展的股权投资基金或创业投资基金,引导社会资金投资软件产业和集成电路产业。积极支持符合条件的软件企业和集成电路企业采取发行股票、债券等多种方式筹集资金,拓宽直接融资渠道。
四、充分利用多种资金渠道,进一步加大对科技创新的支持力度。发挥国家科技重大专项的引导作用,大力支持软件和集成电路重大关键技术的研发,努力实现关键技术的整体突破,加快具有自主知识产权技术的产业化和推广应用。紧紧围绕培育战略性新兴产业的目标,重点支持基础软件、面向新一代信息网络的高端软件、工业软件、数字内容相关软件、高端芯片、集成电路装备和工艺技术、集成电路关键材料、关键应用系统的研发以及重要技术标准的制订。科技部、发展改革委、财政部、工业和信息化部等部门要做好有关专项的组织实施工作。在基础软件、高性能计算和通用计算平台、集成电路工艺研发、关键材料、关键应用软件和芯片设计等领域,推动国家重点实验室、国家工程实验室、国家工程中心和企业技术中心建设,有关部门要优先安排研发项目。鼓励软件企业和集成电路企业建立产学研用结合的产业技术创新战略联盟,促进产业链协同发展。鼓励软件企业大力开发软件测试和评价技术,完善相关标准,提升软件研发能力,提高软件质量,加强品牌建设,增强产品竞争力。
五、对软件企业和集成电路设计企业需要临时进口的自用设备(包括开发测试设备、软硬件环境、样机及部件、元器件等),经地市级商务主管部门确认,可以向海关申请按暂时进境货物监管,其进口税收按照现行法规执行。对符合条件的软件企业和集成电路企业,质检部门可提供提前预约报检服务,海关根据企业要求提供提前预约通关服务。对软件企业与国外资信等级较高的企业签订的软件出口合同,政策性金融机构可按照独立审贷和风险可控的原则,在批准的业务范围内提供融资和保险支持。支持企业“走出去”建立境外营销网络和研发中心,推动集成电路、软件和信息服务出口。大力发展国际服务外包业务。商务部要会同有关部门与重点国家和地区建立长效合作机制,采取综合措施为企业拓展新兴市场创造条件。
六、加快完善期权、技术入股、股权、分红权等多种形式的激励机制,充分发挥研发人员和管理人员的积极性和创造性。各级人民政府可对有突出贡献的软件和集成电路高级人才给予重奖。对国家有关部门批准建立的产业基地(园区)、高校软件学院和微电子学院引进的软件、集成电路人才,优先安排本人及其配偶、未成年子女在所在地落户。加强人才市场管理,积极为软件企业和集成电路企业招聘人才提供服务。高校要进一步深化改革,加强软件工程和微电子专业建设,紧密结合产业发展需求及时调整课程设置、教学计划和教学方式,努力培养国际化、复合型、实用性人才。加强软件工程和微电子专业师资队伍、教学实验室和实习实训基地建设。教育部要会同有关部门加强督促和指导。鼓励有条件的高校采取与集成电路企业联合办学等方式建立微电子学院,经批准设立的示范性微电子学院可以享受示范性软件学院相关政策。支持建立校企结合的人才综合培训和实践基地,支持示范性软件学院和微电子学院与国际知名大学、跨国公司合作,引进国外师资和优质资源,联合培养软件和集成电路人才。按照引进海外高层次人才的有关要求,加快软件与集成电路海外高层次人才的引进,落实好相关政策。制定落实软件与集成电路人才引进和出国培训年度计划,办好国家软件和集成电路人才国际培训基地,积极开辟国外培训渠道。
第六章 集成电路发展展望
在国家各项扩大内需政策的带动下,集成电路设计业将是今后3年国内集成电路产业中增长最快的领域,预计其今后3年的年均复合增长率将达到14.9%,到2011年设计业规模将达到845.4亿元。随着大量在建芯片生产线的陆续投产,国内芯片制造业在未来3年也将呈现止跌回升的势头,其3年的复合增长率预计将为5.8%,到2011年时其销售收入规模预计为465.07亿元;封装测试业未来则将保持目前稳定发展的势头,到2011年其销售收入规模预计将达到736.7亿元,年均符合增长率为6.0%。
【参考文献】
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【6】 刘萍萍,FDI对我国集成电路产业市场结构的影响研究[J],大连理工,2009
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