【摘要】从集成电路诞生之日起，美国依靠在半导体芯片产业的科技主导地位、强大的金融力量主导了全球主要芯片产业链企业的决策。我国芯片国产化的需求非常紧迫，国产代替之路困难重重。对此，应提高芯片产业战略地位，加大对芯片产业的扶持力度；加大培养芯片产业人才，加大对“产、学、研、用”整体支持；继续保持对外开放合作，对内专业务实的芯片产业发展方略；建立独立可控安全的国产芯片产业链和供应链体系。
【关键词】芯片产业 芯片霸权 破局 【中图分类号】F416.63 【文献标识码】A
芯片作为当代科学技术发展的结晶，在军事、民用等各大领域发挥着不可替代的作用。同时，芯片在推动一个国家提高经济发展质量、提高商品附加值等方面，也扮演着更加关键的角色。芯片产业已经成为全球经济发展的不可或缺的重要支柱之一。一个国家或地区如果能够在芯片领域占据一席之地，就可以深入融合到世界经济发展的浪潮之中，获得经济发展的红利。世界上的大部分发达国家都开始构思并明确自己在世界芯片产业链条上担当的角色与所处的地位，并逐步把芯片半导体行业上升为世界各国的重要研究领域和发展方向。
美国芯片霸权的确立
自20世纪60年代起，美国政府意识到芯片工业发展将会对全球格局产生重大影响，并制定了以集中指导、协议采购、廉价融资为方略的多项半导体科技发展激励政策与产业贸易措施，满足了美国军方对高新电子器件的需求，同时打下了其芯片产业的基础。从20世纪80年代开始，为了打压日本半导体公司，美国政府一方面从技术上转变为无晶圆模式，选择依托分布在全球各地的盟友体系，以国际协作构建0.5导体全球产业链，将半导体中资产最轻、利润最高的半导体设计，以及同样是轻资产且能够控制整个行业的半导体制造软件信息平台（EDA）等无晶圆环节作为核心技术留在美国本土，而将制造设备、基础材料和加工生产等有晶圆的环节外包至西欧、东亚等国家和地区。美国半导体协会（SIA）《2022年市场报告》显示，美国芯片制造基地虽主要在本土，但本土制造能力在不断缩小。一直以来，“本土设计+海外代工”的模式为美国半导体企业节省了巨大的生产成本并获取了芯片行业的最高利润，最终使美国掌握了半导体芯片产业的主导权，并主导了持续至今的世界半导体产业链格局；另一方面，在20世纪80年代，由于日本试图夺取世界先进半导体材料与电子器件的研制和发展主导地位，严重威胁了美国的半导体霸主地位。美国以所谓“国家安全的名义”，用《美日半导体协议》打击日本半导体产业，开创了用霸权干预半导体产业发展的先河。拜登政府上任后，制定了《美国创新与竞争法案》，在通过该法统共募集的495亿美元中，390亿美元作为对半导体加工生产和研究的鼓励措施，重点针对的是半导体加工先进制程工艺的基础研究，这一举措巩固了美国在芯片产业的优势地位。近年来，美国依靠在半导体芯片产业的科技霸主地位、强大的金融力量和《出口控制法》《出口管理条例》（EAR）等法规，几乎能影响全球主要芯片产业链企业的决策，美国在芯片领域的绝对霸权更为牢固。
无论是1949年美国主导成立的“输出管制统筹委员会”，还是1996年美国主导的《瓦森纳协定》安排机制，都将电子器件等列入管控范围，严格限制该协议成员国对包括我国在内的其他国家售卖高端集成电路产品和转移相关先进技术，使得我国集成电路产业远远落后于国际先进水平。2017年12月，特朗普当局在提交《国家经济战略》时就已明确，美国政府应该捍卫安全科技创新基地消除潜在竞争，从而提高本国在科研与产业发展领域的世界领先地位。Google集团前任首席执行官、美国国防部前技术顾问埃里克施密特（Eric Schmidt）认为，下一代芯片技术将对美国政府至关重要，既可能以此影响全球技术发展趋势，也能提高该国科技的整体发展速度，并与美方国家安全政策密切相关。美国国家人工智能安全理事会（NSCAI）主张，要使中国的半导体整体技术落后于欧美两代，同时提议国会控制中方购买生产超级计算芯片所需技术设备，对中国半导体芯片生产技术收紧瓶颈并控制供应。此外，美国2021年颁布《无尽前沿法令》第203条进一步写入了严禁联邦科学研究组织的任何组织成员加入国际政府机构人员招收项目的霸王规定，致使在美国大学和科研院所中任职的中国科研人员因此蒙冤，接受无休止的调查。这些措施既彰显了美国在芯片产业不可撼动的霸权地位，也展现了其维持芯片霸权地位不择手段地对其他国家进行极端施压的疯狂做法。
我国芯片产业面临的困局
首先，我国芯片对外依存度依然很高。针对核心技术被卡脖子的困难，我国政府以及各大芯片企业都加大了科研投资力度，但由于我国集成化电路行业的起步相对较晚，自研自产率也相对较低，因此短期将持续依靠大量进口芯片及产品，难以实现技术自给。据中华人民共和国海关总署统计：2021年1—12月，我国集成电路进口数量达到6355亿个，同比增长16.9%；金额为27934.8亿元人民币，同比增长15.4%。2021年1—12月，我国二极管及类似半导体器件进口7497亿个，同比增长38%；金额为1918亿元人民币，同比增长18.2%。虽然从美国直接进口的集成电路产品不多，但美国有能力限制其他国家和地区对我国出口集成电路产品。此外，集成电路进出口销售额相差悬殊，无疑凸显了我国对进口集成电路的高度依赖。而且，在新冠肺炎疫情等不可抗拒因素导致全球部分芯片厂停产或削减产能和疫情拉动的消费电子、云计算、区块链需求，以及在全球部分国家产业政策推动的产品放量共同作用下，新一轮半导体需求周期已经开启。然而，从2020年下半年开始，由于工厂停工导致的“缺芯”，从汽车行业逐渐扩散至手机、个人电脑等消费电子产品领域，芯片生产能力不足将从上游晶圆生产开始逐渐传递至下游制造环节，芯片的供需错配进一步加剧，芯片生产备货期大大拉长，产品价格不断攀升。尽管全球关于芯片产业的总投资仍在不断提高，不过考虑到半导体产能释放周期长，以及预计芯片供需失衡、芯片结构性短缺的困局仍将持续很长时间。高盛集团研究报告显示，目前全球超过169个行业不同程度地遭受了芯片供应不足的负面影响。同时，我国集成电路各个环节的产品自主程度低，替代能力弱，尤其是FPGA、GPU、软件工具等完全依赖美国，只有封装和制造环节在最近几年摆脱了对美的依赖。从2018年开始，我国逐渐认清了美国为遏制我国芯片产业的发展采取的诸多野蛮行径，例如，在产业链上游直接限制我国企业，将需要制裁的企业列入“实体清单”，等等。对我国芯片产业的企业而言，无论该企业处于产业链的哪个位置，是否拥有替代产品，产业链中美国控制供应厂商突然中断产品供给或技术服务，都会给我国芯片产业链带来极大冲击和巨大损害。
其次，芯片产业人才缺口大、芯片产业人才队伍难成体系是当前芯片发展中遇到的主要困难。由于半导体属于高新技术行业，除了高端生产装置的制约，实现半导体技术自主可控需要成体系的人才队伍培养建设。前些年，国内厂商高度依赖进口芯片，并未注重人才培训体系建设。但由于我国集成电路发展步入了快车道，人才培养质量和科技发展进度之间不匹配的问题日益凸显，我国同时面临“缺芯”和“缺人”的两大困境。根据《中国集成电路产业人才白皮书（2019—2020年）》，到2022年我国芯片专业人才仍会有近25万的缺口。为解决人才短缺的问题和加快人才培养速度，国家批准集成电路科学与工程正式成为一级学科，全国新增备案“集成电路设计与集成系统”本科专业高校10多所，清华大学、北京大学等高校接连成立集成电路学院。值得注意的是，支撑我国集成电路产业高速发展的国家创新型人才培养体系和成长环境正在建立，但芯片产业的人才培养周期较长，从专业设置、学院设立、平台搭建到人才供给都需要一个漫长的渐进过程，以目前的人才积累速度来看，并不能很好地适应科技快速迭代的需求。
最后，美国技术封锁不断升级，我国被技术封锁的企业数量不断增加，使得“卡脖子”现象贯穿芯片产业链全过程。2018年，美国首先集中力量封锁集成电路产品及技术：在对华累计5500亿（美元）的关税清单中，对半导体及其下游通信设备、计算机和其他电子设备直接征税260亿（美元），严重阻碍了我国芯片产业的发展。同时，美国出台了一份针对包括2项半导体关键技术和相关产品的出口管制目录，将我国一些企业纳入“实体清单”，严格实行高端芯片产品出口管制，压缩对我国尖端芯片技术和产品供给，从源头上限制我国芯片技术发展；美国外资投资委员会（CFIUS）对我国企业并购美方芯片企业的投资审查也将变得愈发频繁，并制定企业投资规定，禁止中国持股比例在25%以上的企业并购涉及“重大工业技术”的美方企业，以防止技术转让。总体而言，美国政府所采取的提高关税、扩大出口管制清单、企业持股比例控制、研发交流与科技合作管制等打压手段，既会对我国半导体产业发展造成一系列无法预测、难以管控的风险，也会对我国实现科技自主可控产生巨大的负面影响。
我国芯片产业应对办法
第一，提高芯片产业战略地位，加大对芯片产业的全方位扶持力度。习近平总书记强调，我国基础科学研究短板依然突出，企业对基础研究重视不够，重大原创性成果缺乏，底层基础技术、基础工艺能力不足，高端芯片等瓶颈仍然突出，关键核心技术受制于人的局面没有得到根本性改变。2014年6月，国务院出台《国家集成电路产业发展推进纲要》，明确提出到2030年，集成电路产业链主要环节达到国际先进水平，一批集成电路企业进入国际第一梯队，实现集成电路产业跨越式发展。同年10月，工业和信息化部宣布国家集成电路产业投资基金正式成立，该基金将重点投入到集成电路芯片制造业，兼顾芯片设计、封装测试、设备和材料等产业，实施市场化运作、专业化管理，目前该基金已经孵化了大量企业。党的十九届五中全会提出，坚持创新在我国现代化建设全局中的核心地位，把科技自立自强作为国家发展的战略支撑。其中，芯片为科技发展中的重中之重，国家需进一步提高芯片产业的战略地位，鼓励各地政府部门出台一系列优惠政策支持芯片产业的发展，并依托芯片创新型企业布局建设一批国家集成电路技术研发中心，引导有条件的企业积极增加高端技术研究与投资，进一步完善以国家企业技术创新中心为枢纽的创新创造体系建设，引导产业创新驱动转型发展。同时，加大对芯片产业的财政支持和补贴力度，向芯片企业提供税收优惠政策、研发补贴以及国家半导体产业基金的投资，根据企业技术进步状况，对企业所得税和增值税进行不定期调整。帮助芯片产业内企业通过知识产权质押、股权质押、保险担保等方式灵活筹集资金，充分发挥金融机构的融资担保作用。从集成电路发达地区的发展经验中可以发现，集成电路发展离不开产业集聚效应，只有通过政府和市场的统筹一致，实现芯片产业链上中下游资源整合、产业融合和分工合作，才能为产业结构优化发展提供坚实基础。
第二，加大培养芯片产业人才，加大对“产、学、研、用”整体支持。习近平总书记强调，坚持面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康，深入实施新时代人才强国战略。人才是高新技术的基石，要完善国内集成电路人才培育机制，进一步强化集成电路企业、高等院校和科研院所之间的合作，开展培训专项基地建设，紧密结合企业发展和市场需求动态调整教学内容和实践方式，着重培养高级、复合型人才，推动生产、教育与科技前沿的密切融合。建立有效的科技创新激励制度，表彰和奖励为集成电路发展作出卓越贡献的高端人才，激发人才创新创造活力，营造自主研发不断创新的氛围。以国家重大集成电路需求为导向，启动国家大科学工程研究探索计划，积极推动国产芯片设计制造高端化进程，以点带面，从全方位提升芯片各环节技术水平。另外，要通过相关人才项目，大力实施人才的“引留并举”，革新人才应用思维，更要精准施策，面向高层次人才要力争做到“一人一策”。建立健全芯片产业高层次人才引进机制，根据产业领军人才及科研团队核心成员的具体情况制定专门的引才机制，鼓励海外优秀的集成电路企业和重点高校科研人员回国从事芯片领域的研究和生产。芯片产业核心技术人才回国就业或者创业能带回先进的技术、丰富的经验和产业资源，为国内芯片产业发展助力。对于在国内已经开展工作的科研人员，更要注重“产、学、研、用”全链条体系的扶持，在提升科研资助水平、加速科研成果转化、扩大成果应用等方面提供全方位支持。
第三，继续保持对外开放合作、对内专业务实的芯片产业发展方略。习近平总书记指出，我们要秉持开放、融通、互利、共赢的合作观，拒绝自私自利、短视封闭的狭隘政策。近年来，虽然美国在国际合作的道路上背道而驰，几乎阻断了中美芯片企业的科技合作，但美国部分企业愿意帮助中国与美方政府积极协商试图延续以往的科技合作关系，除有自身诉求外，与中国是他们主要收入来源国紧密相关。当前，美国芯片企业全球销售额的超过三分之一来自中国，如果美国政府对华持续进行芯片封锁，将使美资企业被迫撤离中国市场，这势必会缩减其市场份额，失去大量的收入。因此，我们要充分利用代表美国资本的芯片企业及其财团、团体为了维护自身利益通过游说等手段影响或改变美国政府决策的契机。这也说明，我国保持开放合作的政策是正确、有效且必要的。此外，我们依旧要坚持“为我所用，互利共赢”的技术开放政策，主动开展国际合作，保持与韩日以及以色列、欧盟等国家和地区组织的重要芯片企业的紧密联系，逐步缩小与世界龙头企业之间的技术差距。同时，对国内企业要加强指引，出台相关优惠政策为本土集成电路企业发展保驾护航。国产设备材料及关键零部件等需加紧创新和生产，做到专业务实。通过扶持一批重点企业，开展一批重点项目，攻关一批难点技术，形成重要的材料设备生产基地，填补国内空白。
第四，建立独立可控安全的国产芯片产业链和供应链体系。习近平总书记强调，只有把关键核心技术掌握在自己手中，才能从根本上保障国家经济安全、国防安全和其他安全。我国芯片产业链较为脆弱，只要供应链的某一环节断裂，就会被他人“卡脖子”，芯片产业整体都将陷入被动状态，甚至给国家经济社会发展带来危机。在新发展阶段，为了摆脱芯片产业发展受制于人的被动局面，我国要充分把握新一轮全球科技革命形成的前沿技术成果和先进创新应用，稳步推进芯片产业链中的重点的核心设备、设计软件和关键材料等的国产化和本土化。此外，要积极建设自主可控的芯片产业链和供应链体系，以稳步提高国内各行各业所需芯片的自给率，提升本土上游厂商对下游的服务能力，增加客户黏性，降低市场需求或供应发生变化对企业经营状况的影响，进而提升本土集成电路上下游厂商间协作水平，使得本土供应商具备一定产业链配套服务能力，降低供应系统在面对干扰因素时出现供应链部分或整体发生崩溃的可能性。同时，减少对非友好国家、地区和实体企业的芯片技术和产品的依赖性，以实现国家芯片产业科技自立自强。
第五，建立半导体产业链应对风险预警防范机制。由于我国半导体产业在美国遏制中国高新科技特别是半导体科技发展之前高度依赖海外高新技术企业，对自身风险的评估还不够，整体预警防范机制尚缺，对行业的整体风险意识不强。因此，为了确保今后国家半导体产业链平稳安全，需要以政府为主导，积极发挥集中力量办大事优势，通过组建半导体产业供应链风险预警议事协调机构，建立应对全球半导体风险的整体预警防范机制。同时通过建立半导体产业链预警防范机制，全面分析国际形势并定期综合研判全球半导体供应链的潜在风险，提前制定相关可行性的对策，主动适应国际形势和贸易环境的变迁，有效提升国内半导体产业链和供应链的安全，确保实现国内半导体产业链和供应链的独立自主。
（作者分别为中国工程院院士、机器人视觉感知与控制技术国家工程实验室主任；湖南大学半导体学院院长）
责编/韩拓 美编/宋扬
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