摘要:提升中国集成电路产业链韧性和安全,是保障数字智能时代我国经济安全和国家安全的基础。在总结全球集成电路产业链发展新态势的基础上发现,美国以安全之名对全球集成电路产业实施“长臂管辖”并强化本国制造能力,全球集成电路产业进入前所未有的动荡期,加之美国对华“脱钩”和联合盟友孤立中国,中国集成电路产业面临严峻的断链和断供风险,集成电路产业的周期性波动进一步加剧了竞争风险。但是,着眼于科技自立自强和前沿技术突破,中国集成电路产业链上的技术和产品加速突破,有效地缓解了外部力量的影响,产业链的韧性和安全得到有效缓解。未来,在美国进一步强化“脱钩”威胁、全行业在人工智能牵引下加快复苏、国内技术实力和设备材料限制下,提升中国集成电路产业链韧性和安全需要发挥国家的主动行为能力强化政策供给,大力推动先进制程突破和成熟制程产总扩张,以长期的战略部署引领产业创新发展,加速“划时代产品”培育以及产业生态的建设,保障极端条件下的安全运行,驱动产业的高水平安全和高质量发展,构建数字智能时代的国家竟争优势。
关键词:集成电路产业;产业链;韧性;安全
基金:国家社会科学基金重大项目“智能制造关键核心技术国产替代战略与政策研究”(21&ZD132);中国社会科学院习近平新时代中国特色社会主义思想研究中心202年度重点项目“新发展格局下统筹内生创新和应对外部冲击的政策框架:理论和经验”(2024XYZD02):中国社会科学院登峰战略企业管理优势学科建设项目(DF2023YS25)。
一、引言
二、全球集成电路产业链韧性与安全的新态势
延续近年来对华的打压政策,近期美国进一步强化对华集成电路产业的打击,尤其是强化盟友合作机制形成对中国集成电路的“全面围剿”,各国也强化了对产业发展的国家干预,产业的国际分割更为突出。以ChatGPT、Sora为代表的人工智能应用场景涌现和商业化加速,引发了对智能芯片需求的爆发式增长,进一步加剧了产业的全球竞争。然而,由于集成电路产业的周期性特征,行业的超周期投资和库存抬升强化了行业竞争,也导致集成电路产业在近期面临较为严峻的“过剩”压力,产业的韧性和安全在牺牲全球分工效率的前提下得以提升。其中,美欧日强化其本土制造能力企图构建本土完善的产业链体系,韩国强化其产业链的前端配套能力提升其国内产业链安全,中国在被动压力下不断推动产业“卡脖子”问题的有效突破。
(一)“逆全球化”加速,美联合盟友“去中国化”加速全球产业链“异化”
在美国“逆全球化”系列政策下,全球集成电路产业自2022年下半年以来显著萎缩。根据世界半导体贸易统计组织(WSTS)2023年11月的预测,2023年全球半导体市场萎缩9.4%,预计市场规模降至5201.26亿美元,尽管在2024年出现强劲增长13.1%至5883.64亿美元,但也仅仅略高于2022年5740.84亿美元的水平(图1)。另据Gartner在2023年12月的预测,由于GPU等人工智能芯片的强劲需求,全球半导体收入预计在2023年下降10.9%;2024年增长17%,总额达到6240亿美元,其中内存芯片收入将增长66.3%。由于美国推动的“去中国化”以及美国企业在人工智能领域的技术优势,集成电路产业的结构性问题更加突出,集成电路产业链的整体韧性并未得到显著改善。
图11987—2023年全球半导体产业销售额
(二)各国发挥自身优势强化国家干预,产业链割裂更为突出
在各国加强集成电路全产业链配置和“圈子化”发展的背景下,集成电路产业的全球大分工遭遇严峻挑战,各国产业的自主发展能力显著提升,但效率却未能延续摩尔定律按照预期方向的进化,全球产业韧性和安全有所改善,但产业的效率改善却落后于产业的技术进步预期。
(三)行业的超周期投资和库存抬升加剧了行业竞争,产业竞争白热化
三、新形势下中国集成电路产业链面临的主要风险
在美国打压、各国强化国家竞争的大背景下,中国集成电路产业链韧性和安全面临严峻的非市场风险。与此同时,由于中国集成电路产业总体上处于追随地位,产业在技术和产业竞争力上的差距使得中国面临效率损失和进步受阻的竞争风险。然而,正是在外部非市场压力下,中国集成电路产业的自主突破和自立自强成效显著,成为缓解风险的重要内生力量。
(一)美国主导的脱钩政策加剧了产业风险,但也倒逼中国集成电路产业的高质量发展
集成电路产业“逆全球化”的关键特征是美国对中国的“定点狙击”和“全域打击”,意图中断中国在数字经济时代的后发赶超路径。在此背景下,中国集成电路产业面临严峻的“被脱钩”风险,但也倒逼产业升级、国产替代和技术路线创新。
1.进出口贸易受影响显著,倒逼产业升级
受美国的极限打压,中国集成电路产业进出口受到显著影响,不仅设备、软件、材料和高端GPU被“断供”,而且面临领先企业的低价倾销。然而,也正是在严峻的外部压力下,中国集成电路产品的国产替代加速、行业发展质量显著提升。2022年中国集成电路的进出口量显著下降,但进出口产品价值却大幅提升。根据海关总署的数据显示,2022年中国集成电路进口数量总额5384亿块,同比下降15.3%①;出口数量总额2734亿块,同比下降12%;贸易逆差2650亿块,同比下降18.4%。从价值量来看,2022年中国集成电路进口总额4156亿美元,比上年下降3.9%;出口总额1539亿美元,增长0.3%;贸易逆差2616亿美元,下降6.1%(图2)。对比来看,中国集成电路产品进出口的单品价值有较大增幅,尤其是出口在数量大幅下降的情况下金额却有所增长,中国集成电路产业的发展质量在有序提升,体现了产业质量的提升。
①中国海关总署官网最新数据显示,2023年中国集成电路产品的进口进一步下降,2023年中国累计进口集成电路4795亿颗,较2022年下降10.8%进口金额3494亿美元,同比下降15.4%。此外,2023年中国二极管和类似半导体组件进口量也下降23.8%。
图22016—2022年中国集成电路产业进出口额
2.重要设备和软件断供风险加剧,倒逼国产替代加速
在被以美国为首的发达国家和地区“围堵”的背景下,自主突破的自立自强是中国集成电路产业发展唯一选择,也是基于当期生存和长期发展视角下的必然要求。具体来看,在先进产品、设备和软件等方面也取得了显著成效。例如,在美国限制存储芯片的背景下,长江存储的192层闪存(NAND)芯片实现有效突破,华为的麒麟9000s芯片实现有效量产,国产的光刻机、刻蚀机等设备快速进步并加快在产线的试用和迭代升级,实现在被限制背景下的国产替代。
3.制程和技术被阻隔风险加剧,倒逼工艺和技术路线创新
在摩尔定律驱动下,全球集成电路产业延续可预计的技术路线不断成长,并在此过程中推动集成电路制造工艺的有序升级和跃迁。然而,随着美国在集成电路设计和制造领域强化对中国的“卡脖子”,中国集成电路产业嵌入全球产业链体系并实现赶超发展的路径被强行“阻断”,倒逼中国探索新的工艺和技术路线,保障在新形势下的产品有序供应并支撑数字经济时代对集成电路的现实需求。
(二)高波动性和竞争性加剧了企业经营风险,迫切需要强化协同提升产业的整体发展效率
在国家力量和产业周期的叠加下,全球集成电路产业面临更显著的波动特征。对于后发国家来说,在产业进入下行期往往也是机会窗口期,但也可能制造新的赶超陷阱,如加剧了行业的投资风险、原有的市场份额被龙头企业进一步蚕食。为此,迫切需要国家进一步强化资本、用户对集成电路企业的支持,以有效的产业协调来提升产业的整体发展效率。
1.行业波动加剧了投资风险,威胁行业的长期发展
在美国“逆全球化”扰乱全球集成电路产业大分工的背景下,下游企业在短期内加大了集成电路产品的采购和备货,上游制造企业大量新建产能,形成短期需求和投资旺盛的上升态势。然而,随着需求端库存趋于饱和以及新产能的逐步投产,集成电路产业的整体供给趋于过剩,产业迅速进入下行期。根据《中华人民共和国2022年国民经济和社会发展统计公报》的数据显示,2022年中国集成电路产量为3241.9亿块,同比下降9.8%,但2023年产量恢复到3514亿块。
在产业“两头在外”的市场格局下,中国集成电路新建产能的设备供货周期远远超过美欧日韩,导致新建产能的投产期延后,项目的投资回收期进一步延长。在行业下行期逐步投产的产能面临需求不饱和、价格下跌、投资回收期长等多重压力,中国集成电路产业的投资风险上升。进一步地,在收益率下降和回收期延长的背景下,产业对市场的投资吸引力下降,可能威胁行业的长期发展。
2.市场份额被龙头企业挤占,赶超进程面临龙头企业的狙击风险
为应对行业龙头企业精准狙击风险,集成电路产业链上下游强化协同合作,下游用户开始重视对集成电路初创企业、国内企业的有效支持,以应用来支持其产品的迭代和技术工艺的进步,进而支撑产业链的系统突破和成长。
3.经营成本劣势明显,市场竞争中面临较高的生存风险
从产业生命周期来看,集成电路产业已经进入成熟期但依然处于快速增长的阶段,但具有成本优势的制程阶段依然是22纳米,这也是当前一般电子产品所使用的主流制程,为此,大力发展成熟制程满足绝大多数场景的需要是保证中国集成电路产品成本优势和竞争力的必然选择。但在先进制程方面,中国集成电路产品的成本劣势明显,其从根本上源于中国集成电路产品(包括中间产品)的国际竞争力弱。在美国极限打压背景下,中国集成电路产业未能实现在全球大分工和摩尔定律下的同步技术进步,设备、材料、软件采购的优先级处于最低层次,先进产品被断供或出口管制,中国集成电路企业在采购市场上缺乏谈判能力,导致中国集成电路企业的建厂成本更高,建厂周期和平均摊销周期更长,在生产制造环节的平均成本劣势也就更为严峻。与此同时,由于美国联合盟友对中国集成电路的极限打压,会导致用户对中国集成电路产品产生“不信任”问题,导致企业的销售成本更高,进一步加剧了中国集成电路产业的成本劣势。
从具体的数据来看,除封测环节成本劣势不明显外,中国集成电路产业链的其他环节和领域面临严峻的成本劣势问题:生产成本和管理成本普遍高于行业龙头企业,管理人员薪酬占比较高且普遍高于研究人员薪酬,研发强度总体高于行业龙头企业但研发费用在数量上远不及行业龙头企业。综合成本的劣势将进一步掣肘中国集成电路产业的全球竞争提升,尤其是在动荡的国家和市场竞争逻辑下加剧了集成电路企业的生存风险。
(三)技术差距较大且面临被“卡脖子”风险,技术“脱钩”加剧了不信任风险
中国集成电路产业在关键技术和工艺上与美国和欧日韩等存在较大的差距,在美国主导中国“脱钩”的背景下,产业链被“卡脖子”的现实风险加大,且被排除出产业体系引致的不信任风险加剧。
1.产业链自主可控能力较低,威胁经济安全和国家安全
这些产业链核心环节的“短板”,在数字经济时代下成为威胁经济安全和国家安全的重要风险。一是底层技术和产品的可控性不足容易导致数据安全和产业安全问题;二是关键领域竞争力弱在面临“断供”威胁时缺乏反制措施,经济的系统性风险普遍较高;三是技术的“脱钩”会削弱中国在数字经济时代的优势,影响产业的数字化转型和数字的产业化发展。
2.与国际脱钩的长期风险
集成电路产业的超复杂技术、超长产业链、全球化特征等决定了其技术的“黑箱”特征,为此,在产业演化过程中,行业组织、龙头企业、研究机构等紧密合作,通过路线图指引、标准制订、行业交流等多种方式,避免产业链中的信息堵塞导致的“黑箱”和不安全问题。然而,在中美竞争的大背景下,美国不仅在技术、产业、经济等方面将中国孤立在全球分工体系之外,还利用意识形态等工具来对中国集成电路企业“污名化”。中国集成电路产业在赶超发展和国产替代的进程中,容易面临产业不信任以及技术脱钩产生的“加拉帕戈斯化”风险,同时会在游离于全球化之外推高产业的总体运行成本,产业竞争力会在竞争中进一步损失乃至下降。
四、提升中国集成电路产业链韧性和安全的对策建议
在面临美国“脱钩”和打压、行业周期波动、国内技术实力限制的现实背景下,提升中国集成电路产业链韧性和安全不仅需要发挥国家的主动行为能力,更需要全行业的创新发展,形成国家和行业共同推动的行业高质量发展力量。
(一)强化国际竞争的政策供给,破解封锁困境
(三)重视长期发展的战略部署,指引创新发展
尽管目前产业界和决策层已形成加大支持集成电路产业发展的共识,但从目前的政策行动来看,大量资源用来支持短期内产品和设备的“国产替代”,对关系产业未来发展的基础性、原创性技术支持不足,对于支撑产业发展的材料、软件工具、人才等重视度不够,从长期视角推动产业创新发展的重视度不足。要立足于集成电路产业创新发展和后发赶超的长期目标,强化产业链战略部署,从创新链视角强化基础研究、人才培养和技术转化,尤其是发挥新型举国体制优势,从全球视野、整合全球人才和知识,以新建国家实验室为契机,参考美国极紫外光(EUV)技术联盟模式、日本“超大规模集成电路技术研究组合”,打造用于行业各类创新主体合作的联合实验室,创新合作机制,发挥创新平台的底层技术供应优势,激发中小企业的边缘创新优势。
(四)创新产品开发和场景培育,加速后发赶超
(五)建设协同发展的产业生态,提升产业链韧性
(六)做好极端条件下的策略应对,保障安全运行
在面临外部“断供”的现实背景下,短期内要注重策略创新来保障中国集成电路产品、设备、材料、软件等有序供应,防范极端条件下的“停摆风险”。一是加快投资进度,加大财政支持力度。继续加大成熟产线的建设和布局,形成对关键制造能力这一环的补足,并在运行过程中逐步形成在软件、材料、设计、封测的完整闭环。二是深化前瞻性预判,密织信息情报网络。参照美国工业和安全局(BIS)组建经济安全局,吸引智库、专家参与具体行业、领域、重点企业的长期跟踪,了解动态提前预判并采取前瞻性安排形成周期性专项报告。三是强化国内企业的协同,避免各自为战。发挥行业协会、产业联盟等组织的协调功能,支持产业链协同创新和有效合作,避免美国遏制战略对国内企业在寻求第三方备件、服务等方面价格攀升、服务质量下降的次生灾害。
注释从略,请参阅期刊纸质版原文。
龙雪洋|硕士,中国移动国际有限公司商务助理,研究方向:企业创新和产业竞争。
李先军,龙雪洋.新形势下中国集成电路产业链韧性与安全:演进态势、主要风险与对策建议[J].技术经济,2024,43(07):18-27.