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我国集成电路产业发展影响因素及发展模式探索

2013-05-17
作者:雷瑾亮1,2
來源:来源:电子技术应用2013年第4期

1 國內、外集成電路產業發展狀況

    集成電路產業作為國民經濟和社會發展的戰略性、基礎性和先導性產業,是世界各國及地區經濟科技競爭的戰略制高點,也是聚集創新要素和投入資源最多的領域。集成電路產業是國際化競爭最激烈、資源流動和配置全球化程度最高的產業之一,分析、研究我國集成電路產業影響因素發展模式必須置于全球集成電路產業價值分工體系、區域分布和產業轉移的大背景之下。
1.1 全球集成電路產業版圖
    集成電路產業是全球化分工的產業。分析全球集成電路產業版圖,各主要半導體國家和地區呈現不同的產業發展模式和產業特征。
    美國是以IDM(Integrated Design and Manufacture)為基礎的技術先導型,其半導體產業以科技為先導,產業綜合實力全球領先。美國政府也在戰略發展方向上制定指導性政策并投入發展資金。日本是官產學研緊密結合型,政府主導推動“官產學研”緊密結合,企業運營發展模式以IDM為主。近年來日系半導體企業出現群體性衰退,但在基礎材料和元器件等方面依然領先。韓國是“財閥+大企業”的政府主導推動型,政府強力支持扶持大企業,注重技術消化吸收和產業創新,其占據全球DRAM市場60%以上份額。近幾年在通信領域發展迅速,全球產業地位持續上升。歐洲在工業半導體、汽車半導體、專用半導體設備等專業領域獨樹一幟,但總體競爭能力有所下降。中國臺灣地區為后進地區的國際分工合作發展模式,在產業精英和技術精英的帶動下,圍繞TSMC和UMC兩家代工巨頭,在晶圓制造、封裝測試及集成電路設計形成鮮明的特色,芯片制造規模和影響居全球首列。
    2008~2009年的金融危機使全球集成電路產業資源進行了一輪猛烈的重組,但2010~2011年世界集成電路技術和產業的發展數據表明,金融危機不僅沒有削弱美國、韓國等世界集成電路強國的地位,反而強化了其技術領先性和產業主導權。美國、韓國集成電路產值占全球的比重進一步上升,美國由2009年的50.7%上升到2011年的53.2%,韓國由13.9%上升到16.2%,歐洲、中國臺灣地區分別為7.0%、6.1%,呈現不同幅度的下降。中國大陸集成電路產業銷售收入僅占全球的1.6%,基本持平,但仍存在較大差距。
1.2 集成電路產業發展規律與特點
    集成電路是技術和市場共同驅動的產業。自基爾比1958年發明第一塊集成電路迄今的60年中,集成電路產業基本按照摩爾定律所確定的集成度和產品性能每隔18個月增加一倍的規律在向前發展[1],目前已達到22 nm的工藝技術水平。作為信息時代的基礎性、戰略性產業,集成電路產業一直在技術驅動和市場牽引的兩個重要內、外因的交替作用下,隨著大范圍的應用需求和工藝技術的不斷提升和交迭發展,呈現高速成長。
    近年,隨著硅半導體加工日益逼近物理極限,技術升級的難度和投資的風險越來越大,集成電路產業制造和研發投入急遽增加,投資一條月產5萬片的12英寸芯片生產線即需要50億美元。集成電路產業呈現兩個新的發展特點,一是由于單個企業難以支付巨額的研發費用和設備投入,Intel、臺積電、三星等對光刻機國際巨頭ASML進行融資,共同承擔和抵御風險,集成電路產業融合發展和能力壟斷的趨勢日趨明顯;二是產業按照日本學者提出的“雁行理論”繼續東移[2],我國臺灣地區在集成電路制造方面的地位日漸上升,韓國從傳統的存儲器件向通信產品、集成電路裝備市場拓展,大陸在集成電路設計、制造等方面取得長足進步,并憑借獨占全球43%的市場規模發揮著越來越重要的作用。
    集成電路產業是資金密集、技術密集和智力密集型的高技術產業,投入高、見效慢、風險大是其典型特點。當今的半導體強國和地區在產業發展初期,各地政府無一例外地深度介入,制訂各種支持當地企業發展的策略,且大多數上升到國家戰略,集中國家或地域資源,實施相關計劃,推進戰略目標的實現。
1.3 中國集成電路產業發展狀況
    據中國半導體行業協會統計數據,我國集成電路產業銷售收入從2001年的199億元提升到2011年的1 572億元,10年實現翻三番。我國集成電路產業的芯片設計、制造和封裝測試能力均有大幅提高,正在追近世界先進水平。展訊通信、海思半導體等公司的設計工藝水平已達到28 nm~40 nm,具備國際主流設計能力;中芯國際40 nm工藝成功量產為企業提供服務,2011年銷售收入達13.15億美元,在全球代工企業中排名第4;封裝測試企業整體進步明顯,已經為企業提供FCCSP、BGA等類型的高端封裝測試服務,江蘇長電科技進入全球前10。我國集成電路產業的設計、制造、封裝測試產業鏈已經初具規模,產業能力進步迅速。預計2013年產業規模將接近1 700億元,增長達10%以上。
    但是,我國集成電路產業的發展遠遠不能滿足國內市場的需求,產業自主創新能力、企業制造能力亟待提升。據統計,2001~2011年國內集成電路進口額從102.9億美元持續攀升到1 701.99億美元,已經連續多年超過石油位居我國大宗商品進口之首;2012年上半年,中國集成電路進口量為1 073.6億片,進口金額達827.5億美元[3]。我國最大的代工企業中芯國際2011年的銷售額(13.15億美元)僅為臺積電(146億美元)的1/10弱,占全球銷售額的5%。當今世界,市場為王,強者通吃。制造能力的孱弱和企業規模不足為我國集成電路產業的發展帶來隱憂。
    總體而言,我國集成電路產業經過十年發展取得了非常大的進步,但從全球范圍看,仍處于第三梯隊,無論先進制程還是芯片設計與歐美甚至日韓相比明顯落后,而且在細分市場多樣化的領域面臨著激烈競爭。
2 我國集成電路產業發展的影響因素及實證分析
2.1 直接因素

    除國內國民經濟增長外,行業投資和外銷出口以及人民幣匯率、相關產業和企業制度也是影響集成電路產業發展和企業運行的幾大直接因素。
    (1)國民經濟增長因素
    集成電路產業與國民經濟的發展有著直接的相關。
    圖1表明了全球半導體市場增長率與全球GDP增長率的關系,圖2表明我國集成電路市場增長率與我國GDP增長率趨勢一致。

    參照產業的經驗數據,對于先進制程的12英寸生產線,通常投資1.0億美元能產出5 000萬美元的銷售額,即2:1。顯然根據產業類別的不同,如IDM及代工,在美國與其他地區,其投入與產出比并非相同, 2:1僅是個估值,需要根據實際情況加以修正。但這反映出要增加產出必須要增加投資,這一點是無疑的。
    中國集成電路產業“十二五”規劃中提出要從1 440億元增加到目標值為3 300億元,其中增加值達1 860億元。如果按照投入與產出比為2:1估算,則相應的投資額估值為3 720億元。也有專家研究表明所需投資為2 700億元[4]。
    (2)相關產業
    相關產業因素是與產業有關聯的產業發展狀況及其在國際上的競爭力。產業內部細分行業之間互利共生的關系是普遍存在的,如鋼筆與墨水,或轟炸機與雷達系統。與集成電路高度相關的細分行業包括電子整機制造業、電子設備與材料等。我國電子整機制造業高度發達,產業規模達7.5億元,手機、計算機和彩電等主要電子產品產量全球第一,對我國發展集成電路產業形成巨大的拉動作用。但是,我國電子設備和材料產業落后,集成電路制造設備和原材料長期依賴進口,對我國集成電路產業的發展形成某種程度的制約,是今后我國集成電路產業發展必須逾越的一個障礙。
    (3)制度因素
    研究表明,對于集成電路產業等高技術產業而言,企業制度高于技術對產業發展的影響[5]。決定一個國家、一個地區乃至一個企業發展狀況的最主要因素不是物質資本的數量和質量,而是與人力資本潛力發揮相關的經濟組織結構和文化傳統等社會因素與制度安排。其中,企業制度是影響產業發展的重要因素。在我國,私營或合資集成電路企業的發展速度遠高于國有企業,顯示出其企業制度所帶來的創新活力和動力優勢。在美國硅谷的發展過程中,以斯坦福大學為骨干的科研人員、富有想象力的企業家和敢于冒險的投資家建立了相互依賴、相互激發、風險共擔和收益共享的密切關系和合作機制,造就其獨特的、幾乎無法復制的創新生態環境。
2.2 間接因素
    除上述3個直接因素外,一個國家的機遇和政府的作用以及一切影響企業經營的外部因素總和所形成的產業環境,對形成這個國家的集成電路產業的競爭優勢和產業本身的發展產生重要影響。機遇包括重要發明、技術突破、生產要素供求狀況的重大變動(如日本地震造成的硅材料短缺和生產據點的轉移)以及其他突發事件;政府因素則是指政府通過產業規劃、政策調節、技術標準以及重大投資等來創造競爭優勢和扶持本國產業發展。間接因素雖然不直接作用于產業本身,卻是長期起作用的因素,其對產業發展影響的重要性不亞于直接因素。
    (1)產業環境
    產業環境即企業所處的環境因素,在發展經濟學上稱為企業外部的經濟性,主要包括生產要素的易于獲得性、產業鏈的完整性以及基礎設施等所有影響企業經營的外部因素的總和。集成電路產業的生產要素包括資金、技術和人才等。
    在區域經濟發展中,好的產業環境可吸引外部的產業資源流入,從而帶動本地產業的發展,無論對一國、一省或一縣等區域經濟體而言都是適用的。
    (2)政府作用
    集成電路技術進步節奏極快(產品生命周期平均只有9個月),投資巨大,競爭激烈。如此大的投資風險和我國企業規模普遍偏小的現實之間存在著巨大的矛盾。如果沒有政府的強有力支持,企業很難進入;即使進入了,也需要政府幫助創業企業躲避經濟周期的打擊。有關政府管理部門在集成電路產業發展中扮演著重要的角色,包括投資計劃導向、產業導向、機構導向(如大學、科研院所、工業園區、公共服務機構等服務機構的建設)。
    (3)外部機遇
    集成電路產業目前正在醞釀硅科技大突破,為新競爭者切入及興起提供了機會。許居衍院士預測半導體技術處于晚硅時代,科技可能處于巨變前夕,中國有機會爭取做一回主導,并預言十年后(2019年)中國將發展成為影響全球的半導體中心。全球范圍內的產業轉移為中國承接轉移、擴大集成電路產業規模提供了機會。另外跨國半導體公司向輕晶圓模式的戰略調整也給中國集成電路產業帶來發展機會:歐美日韓廠商會日益專注于自身的核心技術,而將非核心技術逐步轉移出去,在技術東移背景下,我國集成電路設計公司都將因此而長期受益。
    以上影響因素共同發生作用,促進或阻礙一國集成電路產業競爭優勢的形成和產業的發展。
3 中國集成電路產業發展模式淺析
    產業發展模式是指產業(宏觀的產業或某一特定的產業)在特定的發展階段、特定國家或地區具有特色的發展道路和方略,包括產業組織形式、資源配置方式、發展策略、政策措施等。
    我國國土遼闊,區域經濟發展各具特色,各地政府均十分重視以半導體芯片為基礎的信息產業。
    在國內基本形成了長三角地區以制造為核心的完整產業鏈模式,京津環渤海地區依托強大科研實力推動能力升級模式,珠三角地區下游市場帶動設計業快速發展的模式,以及中西部地區政府主導、強力推動產業發展的模式。其中,長三角地區形成了包括芯片設計、晶圓制造、封裝測試以及裝備支撐在內的較完整產業鏈,無論規模還是發展速度都處于國內產業龍頭地位;京津環渤海地區依托強大的產業基礎和科研實力,具備人才優勢、基礎優勢和綜合優勢,發展潛力巨大;珠三角地區是全球的硬件和電子整機制造中心,源于整機制造對集成電路產品的市場需求和對以手機為主的出口貿易,帶動了珠三角地區集成電路設計業的長足發展;中西部地區集成電路產業的發展與政府的強有力介入有著密切的關系,地方政府通過土地、廠房等建設甚至生產設備等的投入,強力推動集成電路產業的發展。
    上述4種產業發展模式的一個共同特點就是結合了若干個集成電路產業影響因素,從而能夠匯聚資源、實現發展。
4 總結與建議
    英特爾公司CEO保羅·歐德寧曾經說過,拿出好的想法解決問題就是創新本質,不一定所有創新都是技術上的[6]。產業發展模式創新也是重要的創新之一。當前產業界關于我國集成電路產業發展模式的討論已成為持久不衰的話題,且爭議不斷。因此客觀環境決定著發展模式,任何發展模式的選擇都是與本地資源密切相關的,不可能脫離產業的客觀環境來談論發展模式的優劣。產業發展模式并不是一成不變的,依據產業不同發展階段、不同地域特點,可以選擇不同的、多元化的產業發展模式。發展模式的本質是順應本地域產業發展的內在要求,凝聚若干產業影響因素,進而形成國家或地區競爭優勢,最終匯聚資源,實現發展。
參考文獻
[1] 王陽原.我國集成電路產業發展之路[M].北京:科學出版社,2008.
[2] 李晶.從日本家電行業向東亞的轉移看東亞經濟一體化[D].北京:對外經濟貿易大學,2007.
[3] 中國行業研究網.集成電路上半年進口量趨勢分析[EB/OL].(2012-12-13)[2012-12-13].http://cj.gw.com.cn/news/news/2012/1213/322903701.shtml.
[4] 中國產業園區網.中國集成電路產業十二五規劃的再思考[EB/OL].(2012-03-13)[2012-12-13].http://www.chnindustry.cn/zxnews/118569/.
[5] 吳敬鏈.制度重于技術[M].北京:中國發展出版社,2003.
[6] 歐德寧.英特爾總裁兼CEO歐德寧北大演講實錄[C/OL]. (2008-10-29)[2012-12-13].http://tech.qq.com/a/2008-1029/000225.htm.

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