| 标题 | 推动湖北存储器产业高质量发展的若干思考 |
| 范文 | 魏长仙 摘 要：集成电路是现代工业的粮食，发展存储器是后发国家在集成电路产业发展方面赶超发达国家的有效途径，也是湖北转型升级的重要抓手。当前，存储器产业面临“四个并存”的机遇和挑战，借鉴先发国家的发展经验，湖北应进一步以龙头企业为核心，重点支持长江存储和武汉新芯做大做强做优;以源头创新为支撑，通过重大主题专项牵引加速关键技术专利布局;以产业协同为联动，通过制造环节优势加强产业链上下游对接;以产业集群为推进，构建特色鲜明的“光电联动”“芯屏端网”产业生态体系。 关键词：存储器产业;高质量发展;产业突围 中圖分类号：F260? ? ? ? 文献标志码：A? ? ? 文章编号：1673-291X（2021）03-0031-03 集成电路是现代工业的粮食，是解决国家关键技术“卡脖子”的重点领域。存储器是应用面最广、市场占有率最高的集成电路基础性产品。湖北自2000年确定发展集成电路产业以来，经过多年的发展和布局，目前已经形成了涵盖设计、制造、封装测试、终端应用等较为完整的集成电路产业链。2014年，《国家集成电路产业发展推进纲要》明确湖北武汉为国内集成电路产业聚集区;2016年，国家存储器基地落户武汉;2018年，习近平总书记视察武汉时嘱托：“勇攀世界半导体存储科技高峰。”这是重要机遇，更是艰巨任务。克服一切困难突围存储器产业，努力打造世界级的集成电路产业创新中心，形成具有全球影响力、竞争力和控制力的信息技术产业集群，把国家重大战略变为现实，是湖北必须坚决扛起的政治责任，也是理应担当的历史使命。 一、对标世界领先，明确五个“一流”的发展目标 2019年，全球半导体市场总额约为4 183亿美元，从地域分布上，主要集中在美国、韩国、欧洲、日本和中国台湾这五大国家和地区。其中，美国是集成电路技术的发源地，从诞生到现在一直处于世界领先地位，主导着全球半导体产业的发展，硅谷拥有全球最大的集成电路产业集群;韩国是继美日之后的世界集成电路新强国，尤其是在存储器领域，韩国占据了全球市场的多数份额，已经形成垄断局面;欧洲布局相对分散，日本集成电路产业由盛转衰，但在一些关键环节和领域仍具有领先优势;中国台湾地区集成电路制造代工业领跑全球。对标世界一流的集成电路高地，推动存储器产业高质量发展必须在五个要素上走在前列。 1.世界一流的核心技术体系。美、韩、日等集成电路强国通过垄断最基础的前沿工艺、核心器件和关键的装备、系统与架构等方面的技术体系，建立庞大的专利群，并且不断加强知识产权的保护和提高技术标准来实现技术垄断和最终的市场垄断。根据中国半导体行业协会2019年6月发布的《中国集成电路行业知识产权年度报告》，集成电路领域全球专利申请总量的冠军是三星，随后分别是 NEC、高通、日立、富士通、松下、东芝、三菱化学、IBM 和索尼。可以看到，在前十名中有一家韩国企业、两家美国企业和七家日本企业。 2.世界一流的核心龙头企业。集成电路产业高投入、长周期、技术密集的特点导致各细分行业产业壁垒高，基本都形成了跨国企业集团的寡头垄断。2019年，美国英特尔半导体销售额657亿美元，韩国三星半导体销售额522亿美元，数值甚至超过许多国家的集成电路产业产值。核心企业凭借着其在市场份额、尖端技术、产业集群中的核心垄断地位，基本主导着整个产业的发展方向，集成电路产业的成功关键在于骨干企业的成功。 3.世界一流的核心环节优势。集成电路产业链长，包含了设备、材料、设计、制造、封测、应用等多个环节。侧重某一个或几个长项地带，建立绝对优势，是现有集成电路强国的通行做法。比如，美国重点聚焦芯片的核心零部件研发，日本关注的是芯片专用工具和硅晶圆材料，欧洲在高端光刻机领域一骑绝尘，韩国则以存储器和显示器芯片见长。目前，存储器领域DRAM行业基本被三星、海力士、美光三家垄断了90%以上的市场，NAND Flash也被几家巨头垄断了95%。 4.世界一流的商业组织模式。纵观集成电路发展史，集成电路产业的商业模式从最早的系统厂商，到20世纪60年代出现了垂直分工的集成电路制造商（IDM模式），80年代独立的晶圆加工企业（Foundry）和无晶圆设计公司（Fabless）开始盛行，90年代许多IP销售公司开始崭露头角。当前，IDM模式正在重新开始受到重视，苹果、华为等系统公司开始开发自己的芯片产品，全球存储器龙头企业几乎都是IDM厂商。集中力量打造强大的IDM龙头企业，或以资本为纽带的产业链合作形成虚拟IDM正在成为业界的主流模式。 5.世界一流的产业生态体系。集成电路对生态体系依赖度增大，需要软硬件协同发展才有竞争力，否则芯片将成为无水之源。一个芯片生态系统的培育与发展需要时间积淀，也需要此生态链中各方的协同。因此，集成电路对综合科技工业基础和产业生态环境提出很高的要求。 二、认识产业规律，把握四个“并存”的挑战与机遇 集成电路产业是全球竞争的高科技产业，具有资金密集、人才密集、技术密集和产业密集的固有特点。中国作为后发国家融入全球产业链，一定要把握全球微电子产业发展规律及其带来的机遇与挑战。 1.先发国家技术领先与技术演进速度放缓并存。芯片起源于美国，遵循摩尔定律这一经验法则，芯片技术沿着不断缩小芯片特征尺寸和不断扩大晶圆尺寸双向突破，当价格不变时，硅芯片的性能每隔18—24个月便会提升1倍。这种极短的技术周期意味着技术知识和生产能力的不断过时，技术演进表现出极强的“累积性”和“渐进性”，赢家通吃。目前，台积电7nm芯片已量产商用，5nm芯片已经投入试生产，三星和英特尔也紧随其后公布5nm芯片制程路线图。然而随着传统芯片制造工艺接近物理极限，当今摩尔定律推进速度已大幅放缓，技术演进方向更加多元。未来，随着物理、数学、化学、生物学等领域新的发现和技术突破，有可能建立全新形态的信息科学技术及其产业。这就意味着包括中国在内的后发国家获得了一次同发达国家差距不大的技术范式切换机会，从而使跨越式发展成为可能。 2.国际硅周期下行与国内投资热度不减并存。在国际贸易环境不明朗、全球经济预期下滑、集成电路市场面临调整的大背景下，资本市场对集成电路产业的关注度将进一步降低。2020年2月，美国半导体行业协会（SIA）公布2019年全球半导体行业营收为4 121亿美元，与2018年相比大跌12.1%，这是自2001年以来的最大降幅。半导体存储器减速明显，DRAM和NAND Flash价格双双转升为跌，本轮硅周期进入下行阶段。虽然外围环境对我国集成电路制造企业带来一些压力，但是在国家政策的支持下，我国集成电路产业投融资仍有望保持景气。2018 年，国家集成电路产业投资基金（一期）（简称“大基金一期”）募资1 387亿元，带动地方产业基金规模5 000亿元，按照基金实际出资额计算放大比例为1∶5;2019年，大基金二期募资2 000亿元左右，撬动资金有望超过万亿元，为我国集成电路资本市场带来更多的“活水”。 3.产业高度集中与产业链分工日趋专业化并存。集成电路诞生60多年来，美国将芯片置于国家安全的战略高度，凭借着技术上的先发优势，通过《瓦森纳协定》形成技术联盟，对非成员国之外的国家进行技术封锁;通过建立生态体系，始终主导着相关产业的发展方向，基本形成以美国为主导，以日本、韩国、欧洲、中国台湾为主要聚集区的产业格局。但是随着全球化的发展和集成电路产业的成长和扩展，集成电路产业也在世界范围内不断进行着产业的转移，资本、产品乃至于生产工序日益全球化。到目前为止，没有任何一个单一国家拥有完整的半导体产业供应链。半导体产业有高度的专业分工，但在各个子系统却又具有高度集中的特性。以美国为例，尽管美国已是世界上最接近拥有半导体全产业链的国家，但在光刻机领域美国企业依然缺席，主要的 DRAM（动态随机存取存储器）生产工厂也不在美国。企业间的技术合作和交叉授权越来越普遍，这可能意味着企业的技术竞争格局的重大演变：传统格局是在不同技术路径之间的竞争，而现在则是多维度、网络状的技术格局，企业有更多机会获取技术优势。 4.市场份额高度垄断与中国成为最大消费市场并存。芯片产业是技术导向和市场导向十分明显的产业，芯片企业必须有庞大的市场支撑。目前，全球存储器被三星、SK海力士、东芝、美光四家公司垄断，占据了全球92%的存储器市场。中国半导体产业的发展起步较晚，但凭借着巨大的市场容量和生产群体，目前中国已成为全球最大的半导体消费国。根据中国半导体协会统计，2019年中国集成电路产业销售额为7 562.3亿元，占了全球的1/3的份额，相当于美国、欧盟及日本的总和。市场在何处，产业就应该在何处，中国既是全球最大的消费电子产品生产国，又是全球最大的消费电子产品使用国，具备全球最强的消费电子产业配套能力，在触摸屏、面板等多个领域跻身全球领先行列，已形成了全产业链布局优势，有希望成为集成电路产业的研发中心、制造中心、应用中心。当下，中国已经成为第三次半导体产业转移的核心阵地，各跨国集团纷纷在中国布局代工厂和无晶圆企业，中国务必抓住布局这轮产业黄金发展时期的时机。 三、构建“四个圈层”，加速湖北存储器产业突围 湖北武汉是国家存储器基地所在地，拥有一条中西部地区仅有的12英寸晶圆生产线，在制造环节积累了丰富经验;东湖高新区已组建具备国际水平的集成电路工业技术研究院、集成电路IP交易中心、集成电路共享服务平台，搭建产学研链条;拥有自主知识产权，同时又打造了完整的产业链，自主技术可控、时间窗口适宜，是发展的绝佳时机。但目前的短板在于还缺乏可与跨国公司抗衡的公司、技术和环节，因此也无法在复杂的芯片生态链上占有独特的利基，只能依靠庞大的下游市场需求规模和由跨国公司主导的利益链产生协作关系。要实现存储器产业突围，打造世界级产业集群，必须在核心企业、核心技术、核心环节、生态体系上集中力量，重点突破。 1.核心层：打造IDM存储器龙头企业，做大做強产业。在芯片半导体产业链中，居于核心地位的IDM厂至关重要，纵观全球存储器龙头，三星、SK海力士、美光等毫无例外都是IDM厂商。IDM模式的优势在于能够完全掌控一个IC产品产出的全部过程，包括那些专有技术，不易被竞争对手窃取，尤其是采用IDM模式的企业容易成为产业龙头，强力带动地方和国家集成电路产业发展。湖北是国内较早确定集成电路发展方向的省份之一，武汉新芯有超过10年的12英寸先进集成电路技术研发与生产制造经验。2016年，长江存储在武汉新芯的基础上组建，作为国家存储器基地项目的实施主体，是中国目前最大的单体投资项目。2019年9月，搭载长江存储自主创新Xtacking架构的64层TLC 3D NAND闪存正式量产。湖北应以打造国家存储器基地为契机，做大做强长江存储（武汉新芯），保证其在2020年底达成10万片/月总产能，并尽快启动项目二期投资建设，以龙头企业带动整个产业链的发展。 2.支撑层：重大主题专项牵引，深耕核心关键技术研发。摩尔定律推进速度已大幅放缓，技术演进方向沿着延续摩尔、拓展摩尔、超越摩尔、丰富摩尔等多元方向复合发展。湖北要通过国家存储器基地建设，倒逼源头创新，积极争取微电子国家实验室存储分部布局武汉，与北京、上海微电子国家实验室同步建设，发挥创新集群的集聚与辐射效应，支撑存储器芯片产业可持续发展。通过实施集成电路重大主题专项，围绕新材料、新体系结构、软硬件设计三大重点研究领域开展技术攻关，协同发展相互制约的技术方向，加速现有集成电路技术的升级进程，形成高端芯片专利布局。在东湖知识产权示范区基础上，探索建立集成电路专利申请集中审查的绿色通道，形成更好地推动企业发展的知识产权服务机制。在国内外差距相对较小的阻变存储器、相变存储器等新型存储器领域和国家当前急需的DRAM领域，抢占关键技术专利布局，增强产业控制力。 3.联动层：聚焦芯片制造，以制造环节优势辐射产业协同。当前集成电路产业进入“全产业链竞争”时代，提升全产业链协同发展能力是湖北提升集成电路产业整体实力的必然选择。要集中突破高端芯片制造瓶颈，长江存储自主研发了Xtacking堆栈架构，已经可以保证可靠性问题，但一期产能10万片/月存在很大市场风险，面临国际巨头的价格战绞杀压力，只有尽早达到30万片/月，进入存储芯片产能世界第一梯队，才可以参与全球竞争，实现国产芯片的产业突围。若要实现“超越”甚至“垄断”至少需要做到60—100万片/月甚至更多。要加强产业链对接合作，加快集成电路设计业、制造业、封装测试业及终端应用商等多环节协同合作发展，通过芯片制造与设计厂商结盟，探索上下游环节一体化模式，开展联合技术创新和品牌推广，实现产业链上下游良性互动。 4.推进层：以用促产，以产带人，培育产业生态。从芯片行业本身的特点看，芯片的生态链条既涉及芯片内部环节上的上下游厂商，更涉及芯片成品与终端芯片用户，终端用户提供需求拉动，构成生态依赖关系。湖北汽车电子、医疗电子、消费电子（含智能终端）产业发展迅速，必须面向物联网、穿戴式设备、车载电子等热门应用领域，围绕华为武研所、烽火通信、天喻信息等相关领域龙头企业，构建特色鲜明的“光电联动”“芯屏端网”集成电路发展格局。将集成电路产业融入电子信息产业中，以电子信息产业链的软硬件结合为目标，带动集成电路设计、制造、封装等小生态系统的良性互动。应通过转变政府角色、发挥政府职能，协调攻关核心技术、营造良好创新文化和营商环境及创新金融服务体系等途径完善芯片产业生态圈，实现各主体间的开放式协同创新，提升芯片产业技术水平，缩小与国际先进水平之间的差距，实现在全球价值链地位上的高端转移。 参考文献： [1]? 王龙兴.2018年中国集成电路产业融入全球半导体发展的展望[J].集成电路应用，2018，（4）：3-6. [2]? 闵钢.中国集成电路芯片制造业的状况分析[J].集成电路应用，2019，（4）：24-28. [3]? 王一鸣.集成电路芯片产业分工模式的新演进与模块化研发[J].科学管理研究，2019，（3）：65-69. [4]? 任驿佳，吴布衣，袁芳.国内外芯片产业的比较和启示——基于财务视角的数据分析[J].经济研究导刊，2019，（7）：111-112+135. [5]? 张奕.我国集成电路产业升级路径研究——基于全球价值链视角[J].商业经济，2019，（2）：66-68+180. [责任编辑 文 娇] |
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