我國集成電路產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展現(xiàn)狀與對策建議

我國集成電路產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)較快發(fā)展，市場規(guī)模不斷擴大，技術水平顯著提升，在產(chǎn)業(yè)鏈關鍵環(huán)節(jié)涌現(xiàn)出一批具有獨特競爭優(yōu)勢企業(yè)。同時，我國集成電路產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展還存在一定的挑戰(zhàn)，本文通過分析我國集成電路發(fā)展現(xiàn)狀和關鍵薄弱環(huán)節(jié)，以及與先進水平的差距，提出相應對策建議，助力我國集成電路產(chǎn)業(yè)高質量發(fā)展。1、引言集成電路產(chǎn)業(yè)是促進國家經(jīng)濟社會發(fā)展的基礎性、先導性產(chǎn)業(yè)，是推動新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，是當前國際經(jīng)濟和科技競爭的焦點領域。近年來，在國家集成電路相關政策、機制等支持下，我國集成電路產(chǎn)業(yè)鏈實現(xiàn)較快發(fā)展，市場規(guī)模不斷擴大，技術水平顯著提升，產(chǎn)業(yè)結構日趨優(yōu)化，初步形成了較完整的產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系。但與國際先進水平相比，我國集成電路產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展在一些環(huán)節(jié)上還存在一定差距，整體實力仍然不強，產(chǎn)業(yè)基礎仍然較為薄弱，產(chǎn)業(yè)鏈供應鏈部分關鍵環(huán)節(jié)受制于人，與產(chǎn)業(yè)高質量發(fā)展要求不相適應。2、集成電路產(chǎn)業(yè)鏈分析集成電路產(chǎn)業(yè)鏈包括材料、設備、設計、制造、封裝測試和應用等環(huán)節(jié)，分為上游、中游和下游，如圖1所示。上游主要包括芯片設計工具、材料和設備。其中芯片設計工具主要有集成電路設計與制作所需的EDA工具（即電子設計自動化）及設計芯片所需的核心功能模塊知識產(chǎn)權核（即IP核）。材料主要有襯底材料、光刻膠、掩膜版、濕化學品、電子特氣、拋光材料和靶材等。設備主要有用于晶圓制造的前道設備，以及用于組裝、封裝及測試的后道設備兩類，主要涵蓋了光刻設備、刻蝕設備、離子注入設備、鍍膜沉積設備、化學機械研磨設備、量測設備和封裝測試設備等。中游主要包括集成電路設計、制造、封測等環(huán)節(jié)，有通過集成電路設計、仿真、驗證和物理實現(xiàn)等步驟生成版圖的設計廠商，將版圖用于制造集成電路的制造廠商，為芯片提供與外部器件連接并提供物理機械保護的封裝廠商及對芯片進行功能與性能測試的測試廠商等。下游主要包括集成電路的應用場景，包括各應用領域集成芯片至自身產(chǎn)品的系統(tǒng)廠商或制造商，主要包括消費電子、汽車電子、網(wǎng)絡通信和計算機等領域。3、我國集成電路發(fā)展現(xiàn)狀“十三五”以來，我國集成電路產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模快速擴大，初步形成了較完整的產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系，打造了長三角、粵港澳大灣區(qū)、京津冀三大重點區(qū)域的集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展和配套能力，涌現(xiàn)出一批優(yōu)勢龍頭企業(yè)。一批關鍵核心技術取得突破，以中芯國際、華虹為代表的集成電路制造企業(yè)成為全球重要一極，以長電科技為代表的芯片封裝測試躋身全球前列，設備材料實現(xiàn)局部突破，產(chǎn)業(yè)國際影響力逐步提升。3.1集成電路產(chǎn)業(yè)市場規(guī)?？焖僭鲩L2022年我國集成電路產(chǎn)業(yè)銷售額在2021年首次突破萬億元之后繼續(xù)保持較快增長，規(guī)模達到1.20萬億元，較2021年實現(xiàn)同比增長14.8%。其中，研發(fā)設計領域實現(xiàn)營業(yè)收入0.52萬億元，較2021年實現(xiàn)同比增長14.1%；制造領域實現(xiàn)營業(yè)收入0.39萬億元，較2021年實現(xiàn)同比增長21.4%，增速最快；封裝測試領域實現(xiàn)營業(yè)收入0.30萬億元，較2021年實現(xiàn)同比增長8.4%。3.2在集成電路產(chǎn)業(yè)鏈領域打造了一批行業(yè)頭部企業(yè)我國集成電路產(chǎn)業(yè)在研發(fā)設計、制造、封裝測試等產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)打造了一批行業(yè)頭部企業(yè)，帶動產(chǎn)業(yè)鏈上下游實現(xiàn)高質量發(fā)展。在集成電路設計領域，截至2022年底，我國集成電路設計企業(yè)超過3200多家，較2021年實現(xiàn)同比增長15.4%。其中在A股有65家上市公司，總市值超過1.3萬億。其中擁有紫光國微、海光信息、韋爾股份、兆易創(chuàng)新、復旦微電、龍芯中科和寒武紀等。在集成電路制造領域，我國已成為全球重要一極，在國家相關科技專項的布局下，上海微電子、北方華創(chuàng)、中微半導體、上海盛美和電科裝備等國內(nèi)企業(yè)基本覆蓋了集成電路裝備各領域設備的研發(fā)、制造。2022年，全球前十大晶圓代工廠我國大陸企業(yè)上榜3家，分別為中芯國際、華虹集團、晶合集成，其中中芯國際作為我國實力最強、規(guī)模最大的集成電路代工企業(yè)，近年來發(fā)展迅速，市值超過4000億元，2022年實現(xiàn)營業(yè)收入495.2億元，同比增長39.0%，實現(xiàn)歸母凈利潤121.3億元，同比增長13.0%；中國臺灣上榜4家，分別為臺積電、聯(lián)電、力積電和世界先進。美國、以色列、韓國分別上榜1家，分別為格芯、高塔半導體和東部高科。具體見表1。在集成電路封裝測試領域，封裝測試行業(yè)是我國發(fā)展最為完善的環(huán)節(jié)，技術能力與國際先進水平比較接近，進入世界第一梯隊，已形成內(nèi)資企業(yè)為主的競爭格局，主要企業(yè)有長電科技、通富微電等，其中長電科技能夠提供全方位的芯片成品制造一站式服務，包括系統(tǒng)集成、設計仿真、晶圓中測、晶圓級中道封裝測試和系統(tǒng)級封裝測試等業(yè)務，2022年營業(yè)收入達到337.6億元，同比增長10.69%；歸母凈利潤達到32.3億元，同比增長9.2%。通富微電2022年實現(xiàn)營業(yè)收入214.3億元，同比增長35.5%；實現(xiàn)歸母凈利潤5.0億元。3.3集成電路應用場景不斷深化我國具有超大規(guī)模的市場優(yōu)勢和內(nèi)需潛力，集成電路應用場景不斷深入，帶動我國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展。目前，集成電路芯片和系統(tǒng)已廣泛應用于消費電子、汽車電子、新一代網(wǎng)絡通信、智能制造和新型數(shù)字基礎設施等領域，目前正在快速向人工智能、機器學習、物聯(lián)網(wǎng)、智能駕駛和生物醫(yī)療等領域拓展，推動我國數(shù)字經(jīng)濟與實體經(jīng)濟快速融合發(fā)展，為推動產(chǎn)業(yè)基礎高級化、產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)代化注入強大動力。4、我國集成電路產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)當前，我國集成電路產(chǎn)業(yè)面臨的國際形勢日趨復雜嚴峻，國際經(jīng)貿(mào)摩擦強化了各國內(nèi)顧傾向，各國政府強化芯片研發(fā)與制造投資，紛紛采取加強投資、減免稅收、建立產(chǎn)業(yè)鏈盟友等方式，扶持半導體產(chǎn)業(yè)鏈布局，增加自身產(chǎn)業(yè)鏈韌性和抗風險能力，對集成電路產(chǎn)業(yè)全球分工協(xié)作格局造成較大沖擊。目前，我國集成電路產(chǎn)業(yè)鏈薄弱環(huán)節(jié)主要集中在基礎材料、關鍵制造裝備和設計工具等環(huán)節(jié)。在基礎材料方面，大尺寸高端硅材料基本被日本信越化學等企業(yè)壟斷。在設計方面，芯片設計的核心EDA工具目前主要被國外Cadence（楷登電子）、Synopsys（新思科技）等企業(yè)壟斷。在制造方面，國內(nèi)領先的中芯國際已具備14nm量產(chǎn)水平，市場規(guī)模保持了較快發(fā)展，但整體市場規(guī)模與臺積電存在較大差距，收入不及臺積電的十分之一，在制程方面距離臺積電世界最先進的3nm制程還存在不小的差距。4.1基礎材料芯片制造依賴的核心基礎材料是晶圓，高端芯片尤其是14nm及以下的芯片依賴高純度硅片生產(chǎn)的晶圓，芯片制程越小，晶圓的尺寸就越大，成本越低，市場競爭力越強。目前國際主流是12英寸的晶圓，國際市場14nm及以下的芯片都是采用12英寸的晶圓生產(chǎn)。根據(jù)國際半導體產(chǎn)業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，日本信越化學、日本SUMCO公司等五家公司12英寸晶圓全球市場份額占比合計超過90%。我國集成電路制造企業(yè)對高端硅材料的依賴度較高，另外，在光刻膠、掩膜版、濕化學品和電子氣體等基礎材料方面也較多依賴于國外進口。4.2關鍵制造裝備按照摩爾定律，芯片上容納的結構數(shù)量越多，芯片運行速度就越快，功能越強大，光刻系統(tǒng)的不斷升級能夠推動芯片制造商持續(xù)生產(chǎn)體積更小、速度更快、功能更強的芯片，同時能有效地控制成本。光刻機全球主要供應商有荷蘭ASML、佳能和尼康三家，其中ASML在頂端光刻機中處于絕對壟斷地位，特別是其最頂尖的極紫外光刻機（EUV）能夠規(guī)模生產(chǎn)7nm以下高端芯片。臺積電、英特爾、三星電子、中芯國際和格羅方德等晶圓制造龍頭企業(yè)，都依賴ASML公司的高端光刻機設備，特別是最高水平的EUV光刻機。美國聯(lián)合“盟友”在光刻機等制造裝備進行圍堵，2023年3月，荷蘭政府在與美國政府達成協(xié)議后，宣布對包括深紫外光刻機（DUV）在內(nèi)的特定制造設備實施新的出口管制；2023年5月，日本政府宣布限制6類23項半導體制造設備的出口。4.3設計工具EDA軟件是集成電路設計的核心基礎性工具，融合了電子技術、計算機技術、信息處理及智能化技術，極大地提高了集成電路設計的效率和可操作性。集成電路芯片設計者憑借EDA軟件通過計算機完成芯片的功能、物理設計，包括邏輯編譯、布局、布線和仿真等方面，極大提高了芯片設計的效率。而全球EDA技術市場已基本形成巨頭壟斷，全球市場的大多數(shù)份額高度集中Cadence（楷登電子）、Synopsys（新思科技）和Mentor（明導公司）三家公司。我國目前擁有華大九天、蘇州芯禾、杭州廣立微等EDA企業(yè)，但與西方國家先進水平相比還有差距。以華大九天為例，其在模擬電路設計與仿真、數(shù)?；旌显O計、平板顯示設計等方面頗具特色，但尚未形成全流程支持的工具矩陣，尤其在一些關鍵環(huán)節(jié)上目前無法全面替代國際巨頭的工具軟件。5、對策建議集成電路產(chǎn)業(yè)作為電子信息領域的核心構成，是當前研發(fā)投入最集中、創(chuàng)新應用最活躍、輻射帶動范圍最廣的技術創(chuàng)新領域，涉及國家戰(zhàn)略核心利益，具有資金密集、技術密集、人才密集、回報周期長等“三密一長”等特點，必須從頂層加強設計，堅持企業(yè)市場主體地位作用，強化政策引導和支持，在市場失調的領域發(fā)揮好引導作用，加大長期資本、戰(zhàn)略資本等投資。積極發(fā)揮我國的組織優(yōu)勢和超大市場優(yōu)勢，帶動產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展。同時，幫助企業(yè)引進和培育人才，加快培育打造行業(yè)頭部企業(yè)，建立以企業(yè)為主體、產(chǎn)學研用協(xié)同的攻關機制，弘揚企業(yè)家精神，發(fā)揮企業(yè)家作用，保持戰(zhàn)略定力，為我國集成電路產(chǎn)業(yè)的快速崛起提供堅實保障。5.1強化頂層設計，加強政策引導支持從世界集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程來看，美國、日本、韓國等國家等都是從國家層面持續(xù)加大資金、市場應用等政策支持，打造具有核心競爭優(yōu)勢的龍頭企業(yè)，帶動產(chǎn)業(yè)發(fā)展。以韓國為例，推行“政府＋大財團”的模式，選擇三星、金星社（LG前身）、現(xiàn)代公司（其半導體業(yè)務后拆分為海力士半導體，并被SK集團收購）和大宇公司等四家財團，參與到超大規(guī)模集成電路計劃中，提供一系列“特惠”措施，培育出了以三星和SK海力士為代表的寡頭企業(yè)，形成龍頭牽引，驅動創(chuàng)新發(fā)展。因此，我國可積極借鑒相關國家推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展經(jīng)驗，發(fā)揮新型舉國體制優(yōu)勢，制定符合發(fā)展實際的產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策，設定務實的發(fā)展目標和發(fā)展思路，圍繞關鍵環(huán)節(jié)集中資源加大投資力度，帶動其他資本形成集聚效益，加快培育龍頭企業(yè)，牽引集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展。5.2弘揚企業(yè)家精神，大力培育戰(zhàn)略科學家企業(yè)家作為生產(chǎn)要素的組織者、重大市場的開拓者、企業(yè)發(fā)展的領軍者，是打造一流企業(yè)的直接動力。要充分弘揚企業(yè)家精神發(fā)揮企業(yè)家作用，積極培育一批既懂技術又懂管理的，激發(fā)企業(yè)家創(chuàng)新活力和創(chuàng)造潛能，建立以企業(yè)為主體的攻關機制，集聚優(yōu)勢創(chuàng)新、市場資源，打造科技和經(jīng)濟緊密融合的創(chuàng)新型領軍企業(yè)，帶動產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)共同發(fā)展，形成產(chǎn)業(yè)發(fā)展良好生態(tài)。同時，堅持面向科研生產(chǎn)一線，培養(yǎng)一批對產(chǎn)業(yè)發(fā)展前瞻性判斷力、跨學科理解能力、組織能力強的科學家，加強前瞻性、引領性技術攻關，營造良好創(chuàng)新環(huán)境，推動以集成電路為代表的新一代信息技術關鍵核心技術加快突破，掌控前沿技術主導權。5.3強化基礎研究，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供基礎支撐新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革突飛猛進，學科交叉融合不斷發(fā)展，科學研究范式發(fā)生深刻變革，基礎研究轉化周期明顯縮短，國際科技競爭向基礎前沿前移。面向集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展未來趨勢，要進一步加大基礎研究體制機制改革，增加基礎研究投入，加大基礎研究人員培養(yǎng)力度，推進戰(zhàn)略導向的體系化基礎研究、前沿導向的探索新基礎研究、市場導向的應用基礎研究，推動基礎研究實現(xiàn)跨越發(fā)展，努力在核心技術領域有持續(xù)的突破，加快形成一系列顯著成果。要積極發(fā)揮高等院校人才培養(yǎng)核心關鍵作用，優(yōu)化完善微電子等專業(yè)學科設置，健全人才培養(yǎng)體系，通過高等院校與企業(yè)聯(lián)合等方式加快人才培養(yǎng)成長，加快集成電路領域高層次、急需緊缺和骨干專業(yè)技術人才培養(yǎng)。同時，加大緊缺人才引進力度，支持集成電路企業(yè)加強與境內(nèi)外研發(fā)機構的合作，幫助企業(yè)加快引進和培育人才。5.4發(fā)揮超大規(guī)模市場獨特優(yōu)勢，激發(fā)產(chǎn)業(yè)發(fā)展動力廣闊的市場需求是產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)快速發(fā)展的重要驅動力量，我國擁有巨大的經(jīng)濟規(guī)模，經(jīng)濟總量穩(wěn)居世界第二位，擁有龐大的市場空間和完整的產(chǎn)業(yè)門類，這是推動我國集成電路產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的獨特性優(yōu)勢。特別在應用場景創(chuàng)新方面，除電子消費產(chǎn)品等