圖為配置了多張含光800加速卡的服務器，每個加速卡中有一顆含光800芯片
芯片產業的塔尖之爭，不僅是一個產業的突圍，更是中國向製造強國發起的衝鋒
芯片產業的發展沒有捷徑，只能依靠不斷迭代，對芯片產業的投資不能寄望“一口吃出一個胖子”
以國家大基金為代表的產業資金對推動我國集成電路產業發展發揮了重要作用，但國際頭部企業持續鉅額創新投入鞏固行業領先地位，我國產業企業難以僅靠自身積累完成趕超任務，需要大量外部資金投入支持
文 | 張曉蘭 黃偉熔 《瞭望》新聞週刊記者 唐敏 董雪
現代工業鬧起了“糧荒”。
近期，多家汽車巨頭因缺芯生產停擺，從2020年四季度開始的芯片荒愈演愈烈，手機、遊戲等領域也面臨芯片庫存危機。數據公司IHSMarkit表示，2021年一季度全球因芯片短缺減產近100萬輛輕型車輛。
中國台灣經濟部門收到了來自美國、德國、日本、歐盟增加芯片供給的請求。美國半導體工業協會（SIA）與英特爾、高通等大型芯片公司共同致信總統，希望政府支持提高先進製程製造能力。
芯片短缺點燃了半導體行業的投資大戰。全球最大的芯片代工企業台積電今年推出高達280億美元的設備投資計劃，昔日的巨頭英特爾宣佈將重返芯片製造市場，全球芯片產能佈局面臨洗牌。
自2018年中興、華為事件以來，中國芯片“卡脖子”之痛一直如鯁在喉。在強勁需求下，中國的芯片產業能否在補短板中迎來超車的機會？芯片自由這塊高端製造的拼圖何時才能拼上？
金字塔尖的較量
從手機觸屏芯片到水電氣計量芯片，從攝像頭圖像芯片到各種通信接口芯片，從家電控制芯片到藍牙芯片……門類數以千計的芯片，一片從幾分幾毛到幾百上萬美元，撐起了超萬億規模的半導體產業。
世界半導體貿易統計組織報告指出，2020年全球半導體市場銷售總額達到4400億美元，較2019年增長了6.8%，預計今年總規模將達到4880億美元，增長10.9%。
以手機產業為例，全球智能手機出貨量已達到10億級，從數量到性能大大拉動了芯片產業發展。從近期市場青睞的新能源汽車產業來看，電動化、智能化、網聯化、共享化這“新四化”背後又造就一個大規模高端芯片市場。
視線回到中國，據中國半導體行業測算，2020年我國集成電路銷售收入為8848億元，增長約20%，3倍於全球產業增速。從市場主體來看，天眼查專業版數據顯示，近五年，中國芯片相關企業註冊量逐年上升，年增速達到30%以上。目前我國約有26.5萬家芯片相關企業。
擁有全球製造門類最齊全最龐大的市場規模，已成為世界電子信息產品製造中心的中國，依然遭遇芯片“卡脖子”之痛。
芯片產業或者説集成電路行業門類眾多，面寬且長的產業鏈包含原材料、設計IP核、芯片製造、裝備材料、封裝測試、系統設計等多個環節，構成了一個金字塔體系。處於追趕態勢的中國近30萬家芯片企業，多集中在中低端市場；在頭部甚至塔尖的地方，佇立着通用CPU/GPU、存儲器、先進數字電路製程、高功率器件等少數美歐日韓頭部企業，引領並控制着產業鏈。在當前中美經貿摩擦和各國意圖迅速擺脱低迷經濟背景下，集成電路競爭日趨“白熱化”。
2020年，中國集成電路產品進口總額3500億美元，達到歷史最高水平；出口金額1166億美元，同比增長14.8%，相比2019年同期20%的增長有所放緩。作為全球最大的芯片進口國，且集成電路產品貿易逆差持續擴大，強化集成電路產業基石作用顯得愈發迫切。
從經濟社會發展看，雲計算、大數據、5G、AI及工業互聯網等新應用、新場景不斷湧現，集成電路的倍增撬動效應作用顯著。數據表明，1元集成電路產值將帶動10元左右電子產品產值和100元左右國民經濟增長。近年來，供給側結構性改革邁向深入，新興應用需求拉動逐步取代傳統應用需求拉動，集成電路產品成為新舊動能轉換的重要驅動力。佔據塔尖，擁有產業話語權和控制力，成為中國集成電路產業發展必須攀登的高峯。
芯片產業的塔尖之爭，不僅是一個產業的突圍，更是中國邁向製造強國的通行證。
開啓摸高跳
近日，榮耀CEO趙明宣佈新榮耀公司已經全面完成整合。時間倒回到2020年，華為被美國製裁，受制於芯片製造的手機業務首當其衝，榮耀相關產業鏈上的30餘家企業發起了一場史無前例的自救行動。
從更廣大的視野觀察，中國芯片產業的戰略衝刺已廣泛推進。
重塑供應鏈。
記者採訪瞭解到，多家芯片製造企業已經提高了材料和設備的本土化採購比例，“截至2020年，材料本土化已經超過60%。”晶合集成總經理蔡輝嘉説。2020年，晶合集成實現了在手機面板驅動芯片代工領域市佔率領先的目標。
深耕芯片設計軟件EDA工具的華大九天在全球供應鏈中創新價值鏈。公司副總經理郭繼旺表示，公司的業務和技術能力呈現快速增長的狀態，目前已實現商業化產品20餘種，佔主流EDA工具一半以上，服務全球近400家客户，與行業頭部企業形成緊密戰略合作關係。
夯實根基，填補空白。
代表着中國大陸自主研發集成電路製造最先進水平的中芯國際，受禁運等影響，被迫暫停了10納米及以下先進工藝的研發及產能建設。對於下一步的發展，中芯國際聯合CEO趙海軍介紹，一是積極擴充28納米及以上成熟工藝節點的產能；二是積極推進供應許可，保證生產所需的化學材料、氣體、配件等短期不中斷；三是響應後智能手機時代市場對芯片的多元化需求，探索更加適合的可持續發展之路。
賽迪顧問集成電路研究中心負責人滕冉表示，以28納米工藝為代表的成熟工藝在未來的一段時間內，仍是眾多廠商維繫利潤，參與半導體先進工藝研發的基礎；中芯目前積極擴充28納米成熟製程，通過不斷提高產品的良率，提升產品的穩定性，夯實基礎，再攻克7納米、5納米先進製程，是一個比較良性的發展。
在先進製程領域，中芯國際公告顯示，將加強第一代、第二代FinFET多元平台的開發和布建，並拓展平台的可靠性以及競爭力。
4月1日，國內生產光刻機的企業芯碁微裝登陸科創板，被稱為“中國光刻機第一股”，雖然其生產並市場化的光刻機產品並非集成電路製造中廣泛應用的主流品類，但填補了我國芯片高端產業鏈的空白，立志成為光刻機世界品牌的決心映照了中國芯片企業的壯志。
另闢蹊徑，探索特色工藝。
在後摩爾時代，芯片每年性能提升趨於飽和，單一的先進研發工藝將越走越艱難。維持“摩爾法則”的技術主角正在從根本上發生改變。技術的代際更替有可能動搖領先者的優勢，給中國芯片企業帶來趕超機會。
多個代表全球芯片產業新生力量的企業表示，在各個芯片行業寡頭壟斷的格局下，很多中小客户的需求並沒有被滿足，創新式、輕量化、特色化的解決方案能夠為市場創造新價值。
開啓摸高跳，細分領域尋求並跑。
國內對於芯片產業的重視程度與日俱增，受益於政策扶持力度的不斷加碼，不僅在通信芯片領域保持領先優勢，還在包括存儲芯片、解碼芯片以及安全芯片等多個細分領域，實現了不同程度的進步。尤其多家AI芯片初創企業切入新興細分領域，追趕國際巨頭。如商湯科技、平頭哥等，點燃了更多中國芯片趕路人的激情與夢想。
在少數領域，國產廠商開始進入全球中高端應用市場。如華為海思的麒麟手機芯片、豪威科技的圖像傳感器芯片等。
在與國際先進水平還有很大差距的製造和材料設備領域，比如半導體設備的中微半導體、北方華創實現了一定比例的國產替代；8英寸、12英寸的晶圓硅片，國產化比例正在不斷提升。
集羣突破。
近期，上海臨港新片區發佈集成電路產業專項規劃（2021—2025）。預期到2025年，集成電路產業規模突破1000億元，EDA工具、光刻膠、大硅片等關鍵“卡脖子”技術產業化取得突破，引進培育5家以上國內外領先的芯片製造企業，形成5家年收入超過20億元的設備材料企業，培育10家以上的上市企業。
3月24日，位於北京經開區的北方集成電路技術創新中心項目正式啓動建設，將加快構建以北京為中心的集成電路產業生態圈。北京經開區是全國集成電路產業聚集度最高、技術水平最先進的區域之一。當前，北京經開區已有月產能12萬片至14萬片12英寸晶圓生產廠，隨着多個新項目的推進建設，未來北京經開區將具備月產50萬片12英寸晶圓的生產能力，成為全國12英寸晶圓生產能力最大的區域。數據顯示，2020年，以集成電路產業為代表的北京經開區新一代信息技術產業實現總產值835億元。
在追趕中，中國芯片產業在製造工藝、封裝技術、關鍵設備材料等方面明顯提升，在設計、製造、封測等產業鏈上湧現出一批能夠為全球供應鏈創造新價值的龍頭企業。
海譜納米科技公司實現了高光譜成像的芯片化微型化，在 MEMS（微機電）芯片和新型圖像傳感器實現突破
構建高端製造協同思維
下一步，如何看待中國芯片產業的發展路徑和國產替代的發展空間？多位受訪人士指出，一靠資金和人才，二是時間，三是產業鏈協同。
隨着國家政策支持力度不斷加大，特別是科創板推出後，芯片產業的資金和人才情況有了顯著改善。目前國內芯片產業吸引了大量資金湧入，財富效應吸引了海外人才迴歸。
但芯片產業的發展沒有捷徑，只能依靠不斷迭代，很有可能一款芯片的研發週期趕不上資本要回報的速度。在滕冉看來，對芯片產業的投資不能寄望“一口吃出一個胖子”。
多位業內人士指出，此次缺芯潮再次顯示了供應鏈自主的重要性，但芯片的製造工藝複雜，高度依賴全球供應鏈。中國芯在構建自主產業鏈的同時，仍然要強化在全球範圍內共同打造芯片產業鏈的意識。
中國要在這一高端製造領域形成控制力，需要進一步破解資源要素投入體制機制障礙，主要是加大對集成電路產業資金和人才支持力度。
一是保持資金長期高強度投入。根據美國官方統計的上市公司數據，美國芯片上市公司2019年的研發投入和資本支出總計717億美元，從1999年到2019年，美國芯片上市公司整體資金總投入將近9000億美元。而中國國家大基金一期二期加起來約3000億元人民幣，差了一個數量級。
以國家大基金（一期、二期）為代表的產業資金支持，對推動我國集成電路產業發展發揮了重要作用，但是國家大基金產業撬動作用短期難以顯現。長期來看，依然需要更大規模、更高強度、更具持續性的資金投入。與此同時，國際頭部企業持續鉅額創新投入鞏固行業領先地位，我國產業企業難以僅靠自身積累完成趕超任務，仍需大量外部資金投入支持。
二是加強人才培養體系建設。當前我國本土集成電路產業從業人員約50萬人，與74.5萬的人才總需求比較，缺口較大。尤其產業高端人才不足、領軍人員緊缺問題短期無法有效解決，人才培養體系尚未能有效滿足“卡脖子”領域發展需求。
進一步來看，自2014年《國家集成電路產業發展推進綱要》出台以及國家集成電路產業投資基金（簡稱“國家大基金”）成立以來，我國集成電路產業取得長足進步，但產業發展體制機制仍有諸多不足。
一是政產學權責邊界模糊。一些地方政府忽略產業發展規律和科學決策判斷，競相上馬半導體制造項目，國內多個“千億”“百億”級項目陷入停擺、出現債務糾紛；產業企業為獲得更多補貼，盲目跨地擴產，產業低水平重複發展；研究行政化以及商業化價值導向，導致部分學者“熱衷”創新創業，削弱產業整體研究力量。
二是協同創新不足。產業、學界研發各自投入，缺乏統籌協調，片面追求單一技術突破，忽略產業生態建設。
三是發展長效機制脆弱。評價體系不完善，技術創新目的與方式本末倒置，難以形成可持續發展態勢。
這是和芯星通科技（北京）有限公司在年會上發佈的新一代22nm高精度定位芯片（2020年11月24日攝） 唐文豪攝/本刊
完善科技攻關舉國體制機制
多位業內人士建議，依託我國巨大的市場優勢，緊緊把握新基建、新型舉國體制等發展窗口，以國內大循環為主體，以產品應用為牽引，推動實現集成電路產業突破發展，保障產業供應鏈條安全。
加快補短板、鍛長板提升技術水平。
一是以提升集成電路製造水平為核心發展方向。集成電路製造水平是衡量國家創新能力的重要指標，應繼續保持產業——特別是製造環節的投資恆心、定力與熱情；通過財税優惠、信貸傾斜等政策支持，引導社會資本導入集成電路製造環節，緩解政府投資壓力。
二是強化產業長板優勢。深度梳理我國集成電路產業長板領域，面向如CMOS圖像傳感器、光電子、NORFlash存儲器、AI芯片等具備比較優勢的產品領域，推動實現技術水平和市場規模雙提升，打造產業非對稱制衡能力。
三是加快突破關鍵核心技術短板領域。針對高端芯片、關鍵設備、生產原料、設計工具等“卡脖子”環節，以龍頭企業、科研機構等創新核心主體，加大資源導入、政策支持，組織產業關鍵核心技術攻關，致力縮短與國際先進水平差距。
完善科技攻關舉國體制機制。
加強產業發展監管引導。堅持“主體集中、區域集聚”原則，保持存儲器、先進工藝等關鍵核心領域投資力度，推動成熟工藝、特色工藝、化合物半導體等製造業高端化發展，培育形成具有一定技術實力和產能規模的製造業集羣。同時，以“窗口指導”為抓手，加強對地方政府的監管和問責，規範集成電路產業發展秩序，防範化解重大項目建設和投資風險。
建立自主開放生態體系。以產業為主、學界為輔，推動產業資源橫向整合向縱向整合轉變，建立由整機、系統廠商牽頭，軟硬件企業、科研創新機構等共同參與，通過產品驗證、升級迭代等途徑實現自主產品成熟度快速提升的國產生態系統，實現創新協同。
創新產學研長效合作模式。通過政策牽引，積極發揮國家重點研發計劃、國家科技重大專項等作用，探索設立由集成電路龍頭企業參與的聯合研發項目，在技術研發中賦予技術商業價值，促進集成電路商業化應用，實現產業科學、可持續發展。
加大產業資源傾斜投入。
發揮資本力量，推動產業企業做大做強。儘快啓動國家大基金三期，借鑑一、二期成功經驗，調整產業投資引領方式，瞄準存儲器、先進製程、化合物半導體等領域，持續加大對中芯國際、長江存儲、泉州三安等重點企業資金投入，保持企業支持政策的連續性；面向集成電路產業領域，以中央、省上資金作為引導資金，推動基金、銀行、風投機構、民間資本注入產業，健全多層次資本市場，助力產業發展；搭建統一的信息化、徵信平台，持續優化產業融資環境，降低產業投融資門檻，降低政府投資壓力。
構建活躍人才沃土，保障產業高效發展。面向集成電路設備、材料、設計、製造、封測等環節，積極招引國際領軍人才團隊；充分利用落實集成電路一級學科建設契機，面向設備、材料和製造等“卡脖子”領域，綜合考量並整合國家戰略需求和產業企業發展需求，形成科學的學科人才培養目標，鼓勵高校優化學科佈局，致力培養基礎研究、工程管理等領域複合型人才，為產業發展提供人才保障。