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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
来源:来源:电子技术应用2013年第4期

1 国内、外集成电路产业发展状况

    集成电路产业作为国民经济和社会发展的战略性、基础性和先导性产业,是世界各国及地区经济科技竞争的战略制高点,也是聚集创新要素和投入资源最多的领域。集成电路产业是国际化竞争最激烈、资源流动和配置全球化程度最高的产业之一,分析、研究我国集成电路产业影响因素发展模式必须置于全球集成电路产业价值分工体系、区域分布和产业转移的大背景之下。
1.1 全球集成电路产业版图
    集成电路产业是全球化分工的产业。分析全球集成电路产业版图,各主要半导体国家和地区呈现不同的产业发展模式和产业特征。
    美国是以IDM(Integrated Design and Manufacture)为基础的技术先导型,其半导体产业以科技为先导,产业综合实力全球领先。美国政府也在战略发展方向上制定指导性政策并投入发展资金。日本是官产学研紧密结合型,政府主导推动“官产学研”紧密结合,企业运营发展模式以IDM为主。近年来日系半导体企业出现群体性衰退,但在基础材料和元器件等方面依然领先。韩国是“财阀+大企业”的政府主导推动型,政府强力支持扶持大企业,注重技术消化吸收和产业创新,其占据全球DRAM市场60%以上份额。近几年在通信领域发展迅速,全球产业地位持续上升。欧洲在工业半导体、汽车半导体、专用半导体设备等专业领域独树一帜,但总体竞争能力有所下降。中国台湾地区为后进地区的国际分工合作发展模式,在产业精英和技术精英的带动下,围绕TSMC和UMC两家代工巨头,在晶圆制造、封装测试及集成电路设计形成鲜明的特色,芯片制造规模和影响居全球首列。
    2008~2009年的金融危机使全球集成电路产业资源进行了一轮猛烈的重组,但2010~2011年世界集成电路技术和产业的发展数据表明,金融危机不仅没有削弱美国、韩国等世界集成电路强国的地位,反而强化了其技术领先性和产业主导权。美国、韩国集成电路产值占全球的比重进一步上升,美国由2009年的50.7%上升到2011年的53.2%,韩国由13.9%上升到16.2%,欧洲、中国台湾地区分别为7.0%、6.1%,呈现不同幅度的下降。中国大陆集成电路产业销售收入仅占全球的1.6%,基本持平,但仍存在较大差距。
1.2 集成电路产业发展规律与特点
    集成电路是技术和市场共同驱动的产业。自基尔比1958年发明第一块集成电路迄今的60年中,集成电路产业基本按照摩尔定律所确定的集成度和产品性能每隔18个月增加一倍的规律在向前发展[1],目前已达到22 nm的工艺技术水平。作为信息时代的基础性、战略性产业,集成电路产业一直在技术驱动和市场牵引的两个重要内、外因的交替作用下,随着大范围的应用需求和工艺技术的不断提升和交迭发展,呈现高速成长。
    近年,随着硅半导体加工日益逼近物理极限,技术升级的难度和投资的风险越来越大,集成电路产业制造和研发投入急遽增加,投资一条月产5万片的12英寸芯片生产线即需要50亿美元。集成电路产业呈现两个新的发展特点,一是由于单个企业难以支付巨额的研发费用和设备投入,Intel、台积电、三星等对光刻机国际巨头ASML进行融资,共同承担和抵御风险,集成电路产业融合发展和能力垄断的趋势日趋明显;二是产业按照日本学者提出的“雁行理论”继续东移[2],我国台湾地区在集成电路制造方面的地位日渐上升,韩国从传统的存储器件向通信产品、集成电路装备市场拓展,大陆在集成电路设计、制造等方面取得长足进步,并凭借独占全球43%的市场规模发挥着越来越重要的作用。
    集成电路产业是资金密集、技术密集和智力密集型的高技术产业,投入高、见效慢、风险大是其典型特点。当今的半导体强国和地区在产业发展初期,各地政府无一例外地深度介入,制订各种支持当地企业发展的策略,且大多数上升到国家战略,集中国家或地域资源,实施相关计划,推进战略目标的实现。
1.3 中国集成电路产业发展状况
    据中国半导体行业协会统计数据,我国集成电路产业销售收入从2001年的199亿元提升到2011年的1 572亿元,10年实现翻三番。我国集成电路产业的芯片设计、制造和封装测试能力均有大幅提高,正在追近世界先进水平。展讯通信、海思半导体等公司的设计工艺水平已达到28 nm~40 nm,具备国际主流设计能力;中芯国际40 nm工艺成功量产为企业提供服务,2011年销售收入达13.15亿美元,在全球代工企业中排名第4;封装测试企业整体进步明显,已经为企业提供FCCSP、BGA等类型的高端封装测试服务,江苏长电科技进入全球前10。我国集成电路产业的设计、制造、封装测试产业链已经初具规模,产业能力进步迅速。预计2013年产业规模将接近1 700亿元,增长达10%以上。
    但是,我国集成电路产业的发展远远不能满足国内市场的需求,产业自主创新能力、企业制造能力亟待提升。据统计,2001~2011年国内集成电路进口额从102.9亿美元持续攀升到1 701.99亿美元,已经连续多年超过石油位居我国大宗商品进口之首;2012年上半年,中国集成电路进口量为1 073.6亿片,进口金额达827.5亿美元[3]。我国最大的代工企业中芯国际2011年的销售额(13.15亿美元)仅为台积电(146亿美元)的1/10弱,占全球销售额的5%。当今世界,市场为王,强者通吃。制造能力的孱弱和企业规模不足为我国集成电路产业的发展带来隐忧。
    总体而言,我国集成电路产业经过十年发展取得了非常大的进步,但从全球范围看,仍处于第三梯队,无论先进制程还是芯片设计与欧美甚至日韩相比明显落后,而且在细分市场多样化的领域面临着激烈竞争。
2 我国集成电路产业发展的影响因素及实证分析
2.1 直接因素

    除国内国民经济增长外,行业投资和外销出口以及人民币汇率、相关产业和企业制度也是影响集成电路产业发展和企业运行的几大直接因素。
    (1)国民经济增长因素
    集成电路产业与国民经济的发展有着直接的相关。
    图1表明了全球半导体市场增长率与全球GDP增长率的关系,图2表明我国集成电路市场增长率与我国GDP增长率趋势一致。

    参照产业的经验数据,对于先进制程的12英寸生产线,通常投资1.0亿美元能产出5 000万美元的销售额,即2:1。显然根据产业类别的不同,如IDM及代工,在美国与其他地区,其投入与产出比并非相同, 2:1仅是个估值,需要根据实际情况加以修正。但这反映出要增加产出必须要增加投资,这一点是无疑的。
    中国集成电路产业“十二五”规划中提出要从1 440亿元增加到目标值为3 300亿元,其中增加值达1 860亿元。如果按照投入与产出比为2:1估算,则相应的投资额估值为3 720亿元。也有专家研究表明所需投资为2 700亿元[4]。
    (2)相关产业
    相关产业因素是与产业有关联的产业发展状况及其在国际上的竞争力。产业内部细分行业之间互利共生的关系是普遍存在的,如钢笔与墨水,或轰炸机与雷达系统。与集成电路高度相关的细分行业包括电子整机制造业、电子设备与材料等。我国电子整机制造业高度发达,产业规模达7.5亿元,手机、计算机和彩电等主要电子产品产量全球第一,对我国发展集成电路产业形成巨大的拉动作用。但是,我国电子设备和材料产业落后,集成电路制造设备和原材料长期依赖进口,对我国集成电路产业的发展形成某种程度的制约,是今后我国集成电路产业发展必须逾越的一个障碍。
    (3)制度因素
    研究表明,对于集成电路产业等高技术产业而言,企业制度高于技术对产业发展的影响[5]。决定一个国家、一个地区乃至一个企业发展状况的最主要因素不是物质资本的数量和质量,而是与人力资本潜力发挥相关的经济组织结构和文化传统等社会因素与制度安排。其中,企业制度是影响产业发展的重要因素。在我国,私营或合资集成电路企业的发展速度远高于国有企业,显示出其企业制度所带来的创新活力和动力优势。在美国硅谷的发展过程中,以斯坦福大学为骨干的科研人员、富有想象力的企业家和敢于冒险的投资家建立了相互依赖、相互激发、风险共担和收益共享的密切关系和合作机制,造就其独特的、几乎无法复制的创新生态环境。
2.2 间接因素
    除上述3个直接因素外,一个国家的机遇和政府的作用以及一切影响企业经营的外部因素总和所形成的产业环境,对形成这个国家的集成电路产业的竞争优势和产业本身的发展产生重要影响。机遇包括重要发明、技术突破、生产要素供求状况的重大变动(如日本地震造成的硅材料短缺和生产据点的转移)以及其他突发事件;政府因素则是指政府通过产业规划、政策调节、技术标准以及重大投资等来创造竞争优势和扶持本国产业发展。间接因素虽然不直接作用于产业本身,却是长期起作用的因素,其对产业发展影响的重要性不亚于直接因素。
    (1)产业环境
    产业环境即企业所处的环境因素,在发展经济学上称为企业外部的经济性,主要包括生产要素的易于获得性、产业链的完整性以及基础设施等所有影响企业经营的外部因素的总和。集成电路产业的生产要素包括资金、技术和人才等。
    在区域经济发展中,好的产业环境可吸引外部的产业资源流入,从而带动本地产业的发展,无论对一国、一省或一县等区域经济体而言都是适用的。
    (2)政府作用
    集成电路技术进步节奏极快(产品生命周期平均只有9个月),投资巨大,竞争激烈。如此大的投资风险和我国企业规模普遍偏小的现实之间存在着巨大的矛盾。如果没有政府的强有力支持,企业很难进入;即使进入了,也需要政府帮助创业企业躲避经济周期的打击。有关政府管理部门在集成电路产业发展中扮演着重要的角色,包括投资计划导向、产业导向、机构导向(如大学、科研院所、工业园区、公共服务机构等服务机构的建设)。
    (3)外部机遇
    集成电路产业目前正在酝酿硅科技大突破,为新竞争者切入及兴起提供了机会。许居衍院士预测半导体技术处于晚硅时代,科技可能处于巨变前夕,中国有机会争取做一回主导,并预言十年后(2019年)中国将发展成为影响全球的半导体中心。全球范围内的产业转移为中国承接转移、扩大集成电路产业规模提供了机会。另外跨国半导体公司向轻晶圆模式的战略调整也给中国集成电路产业带来发展机会:欧美日韩厂商会日益专注于自身的核心技术,而将非核心技术逐步转移出去,在技术东移背景下,我国集成电路设计公司都将因此而长期受益。
    以上影响因素共同发生作用,促进或阻碍一国集成电路产业竞争优势的形成和产业的发展。
3 中国集成电路产业发展模式浅析
    产业发展模式是指产业(宏观的产业或某一特定的产业)在特定的发展阶段、特定国家或地区具有特色的发展道路和方略,包括产业组织形式、资源配置方式、发展策略、政策措施等。
    我国国土辽阔,区域经济发展各具特色,各地政府均十分重视以半导体芯片为基础的信息产业。
    在国内基本形成了长三角地区以制造为核心的完整产业链模式,京津环渤海地区依托强大科研实力推动能力升级模式,珠三角地区下游市场带动设计业快速发展的模式,以及中西部地区政府主导、强力推动产业发展的模式。其中,长三角地区形成了包括芯片设计、晶圆制造、封装测试以及装备支撑在内的较完整产业链,无论规模还是发展速度都处于国内产业龙头地位;京津环渤海地区依托强大的产业基础和科研实力,具备人才优势、基础优势和综合优势,发展潜力巨大;珠三角地区是全球的硬件和电子整机制造中心,源于整机制造对集成电路产品的市场需求和对以手机为主的出口贸易,带动了珠三角地区集成电路设计业的长足发展;中西部地区集成电路产业的发展与政府的强有力介入有着密切的关系,地方政府通过土地、厂房等建设甚至生产设备等的投入,强力推动集成电路产业的发展。
    上述4种产业发展模式的一个共同特点就是结合了若干个集成电路产业影响因素,从而能够汇聚资源、实现发展。
4 总结与建议
    英特尔公司CEO保罗·欧德宁曾经说过,拿出好的想法解决问题就是创新本质,不一定所有创新都是技术上的[6]。产业发展模式创新也是重要的创新之一。当前产业界关于我国集成电路产业发展模式的讨论已成为持久不衰的话题,且争议不断。因此客观环境决定着发展模式,任何发展模式的选择都是与本地资源密切相关的,不可能脱离产业的客观环境来谈论发展模式的优劣。产业发展模式并不是一成不变的,依据产业不同发展阶段、不同地域特点,可以选择不同的、多元化的产业发展模式。发展模式的本质是顺应本地域产业发展的内在要求,凝聚若干产业影响因素,进而形成国家或地区竞争优势,最终汇聚资源,实现发展。
参考文献
[1] 王阳原.我国集成电路产业发展之路[M].北京:科学出版社,2008.
[2] 李晶.从日本家电行业向东亚的转移看东亚经济一体化[D].北京:对外经济贸易大学,2007.
[3] 中国行业研究网.集成电路上半年进口量趋势分析[EB/OL].(2012-12-13)[2012-12-13].http://cj.gw.com.cn/news/news/2012/1213/322903701.shtml.
[4] 中国产业园区网.中国集成电路产业十二五规划的再思考[EB/OL].(2012-03-13)[2012-12-13].http://www.chnindustry.cn/zxnews/118569/.
[5] 吴敬链.制度重于技术[M].北京:中国发展出版社,2003.
[6] 欧德宁.英特尔总裁兼CEO欧德宁北大演讲实录[C/OL]. (2008-10-29)[2012-12-13].http://tech.qq.com/a/2008-1029/000225.htm.

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