一 我国芯片技术发展历程
我国集成电路产业几十年的发展历程中,大约经历了3个历史阶段:1978年以前的独立自主、自力更生的初始发展阶段,1978~2000年改革开放时期的重点建设阶段,以及2000年以后在市场经济环境中政策引导产业加速发展阶段。
中国的芯片产业发展、起步很早,历经波折,经过“初创期”“波折期”“追赶期”“突破期”等阶段,终于在21世纪走上了持续追赶的快车道。2000年以来,在《十一个五年规划纲要》和《国家信息化发展战略》的推动下,中国芯片产业加强政府引导,发展芯片产业,突破产业瓶颈,提高在全球产业链中的地位。在国家政策的支持下,中国的芯片技术不断实现突破。同时,国产芯片的商用化、市场化也取得突破。2013年,华为海思推出麒麟910并运用在华为旗舰手机上,标志着中国自主研发的手机芯片正式被市场认可。在技术、市场齐头并进的同时,中国芯片产业链逐步形成。经过多年发展,我国芯片产业呈现以下特点:
一是市场规模扩大,芯片产值增加,但芯片产品自给能力偏低。统计显示,过去五年,我国的芯片产业年复合增值率达到21%,是同期全球增速的五倍。据世界半导体行业协会统计,2000-2014年,中国市场规模实现跨越式增长,市场份额位居全球第一,高达50.7%。这表明,中国的芯片市场已逐渐成为全球芯片不可或缺的力量。目前,在全球的笔记本、平板电脑、智能手机等设备中,高达60%芯片产自中国。尽管市场规模持续扩大,国产芯片产值增加,但我国芯片自给能力较差,核心产品严重依赖进口,中国企业产品权重仅占10%,90%以上的份额为国外产品所圈占。
二是产业体系完备,企业数量庞大,但低端产品缺少竞争优势。芯片产业包括设计、制造、封装测试及装备制造。新形势下,我国芯片产业已经形成包括设计、制造以及封装测试及相关配套完备产业体系。目前,三大产业比例约为3.5∶2.5∶4,接近于全球芯片产业的3∶4∶3。从芯片装备业看,刻蚀、薄膜、氧化、光刻等一般芯片设备已替代了国外同类产品,成功进入中芯国际等企业的生产线。从芯片设计业看,2015年以来八个大型芯片制造项目设计行业整体实力的增强,特别是在海思、展讯、中兴等龙头带动下,芯片设计门槛提高,前十大设计企业门槛已经提高到了21亿元。从封装测试业看,上游晶圆厂扩建带来了发展空间和下游物联网、智能终端、汽车电子等产品市场的旺盛需求,实现了快速平稳增长。
三是科研投入较大,技术发展迅速,但核心技术仍然需要进口。进入21世纪以来,我国加快了芯片核心技术的研发力度。但是,总体而言,我国芯片技术实力不强,研发投入不够,在设计、制造及封测等各环节均与国际先进水平存在较大差距。从芯片设计看,我国企业仅能设计开发出28nm的芯片,而同期三星推出了10nm产品,正在研发的7nm和5nm芯片技术也有突破。从芯片制造看,台积电、三星、英特尔等主流芯片制造商,开始向7nm线宽工艺突破,7nm工艺成为全球一线芯片制造商发力的焦点。而在我国,实力最强的中芯国际与华力微电子的工艺水平仍处于28nm与14nm,与国际一流芯片企业相比,技术上至少落后1-2代。
二 中国芯片产业发展存在问题
一是核心技术依赖国际巨头。从中兴事件可以看出,我国芯片产业链存在多个空白环节,一些关键核心技术依赖国际巨头,如中兴通讯基站芯片中,除了少数数字基带芯片是国产的,通信链路上射频、ADC多通道模数转换器、数模转换器等关键芯片都来自美国高通等供应商。除此之外,一些辅助性的芯片软件,也基本被外国公司掌握。更为重要的是,尽管芯片产业链是全球分工的,核心技术也被不同企业所掌握,但是国际巨头之间通常持有交叉专利许可,可以对等威慑,而我国缺少这样的杀手锏。
二是核心材料装备严重依赖进口。我国芯片制造核心材料都掌握在美国、日本手中,大部分材料自给率不到30%。同时,芯片核心装备掌握在少数国际巨头手中,我国的核心装备主要依靠进口,国内装备厂商技术分散,导致无法形成发展合力。而随着英特尔、三星、台积电等对光刻机生产商阿斯麦的投资,新研发装备需要优先保障英特尔等国外厂商,国内装备企业花钱也买不到新的装备。
三是缺乏有影响力龙头企业。目前,韩国三星是全球最大的芯片制造商,美国高通是全球最大的手机芯片提供商。这几年我国半导体产业总体发展迅速,在芯片设计方面,华为海思、紫光展锐表现突出;在封装测试方面,长电科技、华天科技等市场较大;在晶原体制造领域,中芯国际进入世界前列。但是,与英特尔、韩国三星、台积电这样的龙头企业相比,我国芯片企业与制造大国身份不符,产品全球份额占比非常低,掌握核心技术非常少,可以对等的交换专利比较少,特别是我国缺少大型设计与制造一体化(IDM)企业,无晶圆产品占了80%,产品结构存在缺口,产业结构存在缺失。
四是各类人才缺口非常巨大。随着芯片企业的并购整合成为发展趋势,我国迫切需要一批具备国际视野的行业领军者,但限于各种因素,特别是来自国外政府和国际企业的限制,海外高层次领军人才来华较少。同时,我国芯片产业发展时间较短,高端人才积累较少,在技术研发、产品开发、生产管理等方面的人才比较匮乏。另一方面,由于芯片专业人才培养需要一定的学术基础,国内有能力开设相关专业的高校数量有限,无法有效满足迅速扩张的芯片制造企业的庞大人才需求。据统计,我国芯片从业人员总数不到30万,但按照目前总产值要求,从业人员数量至少翻倍,人才培养严重不足。(中国芯片产业发展路径选择研究)。