半導體（又稱芯片）幾乎是人工智能、量子計算、物聯網等新一代前沿技術，以及農業、制造業、醫療、交通、國防等所有部門實現數字化轉型不可或缺的“轉換器”，對一個國家在未來數字化革命中的競爭力和國家安全具有至關重要的意義。正因如此，美國以出口管制、投資審查、實體清單等各種手段對中國進行技術封鎖，限制中國獲得先進芯片的機會。其他發達國家和新興經濟體也相繼出臺各種政策，試圖在全球半導體產業分工中謀求本國利益最大化。中國半導體產業的發展面臨著從底層設計技術到制造所需的原材料、設備、工藝、人才，再到產品市場的全產業鏈挑戰。如何實現半導體領域的自立自強是迫切需要回答的戰略性問題。

本文重點從全球半導體產業生態的視角，對中國半導體產業的競爭地位和發展環境進行分析，為中國更加科學地推動半導體產業發展提供決策參考。

一、全球半導體產業生態的主要特征

半導體是一個資本高度密集、技術高度復雜的行業，至今沒有一個國家擁有完整的半導體產業鏈。根據埃森哲的研究報告，在全球半導體產業分工體系中，至少有25個國家的企業直接參與分工，還有23個國家的企業間接參與分工，在全球形成了一個極其復雜的產業生態系統。主要特征如下：

一是從行業生產和市場結構來看，全球半導體產業生態具有高度“美國化”的特征。美國半導體的制造能力在全球一直保持較高水平，2020年占全球的比重為43.5%，接近于新加坡、中國臺灣、日本和歐洲（主要是荷蘭、英國、德國）等主要半導體產地的生產能力之和（所占比重46.5%），相當于中國同期制造能力的8.1倍（見圖1）。從全球半導體的市場結構來看，“美國化”的特征就更加顯著。美國公司幾乎在全球各大區域市場中都占據了主導地位，其中在中國和歐洲市場所占比重都在50%左右，日本市場中的比重最低，也達到了40%（見圖2）。根據美國喬治敦大學新興技術中心（CSET）對半導體行業73個細分領域的評估，美國在其中50個領域都具有領先優勢。其中：該行業最為核心的領域——設計自動化軟件領域（EDA），總部在美國的公司所占市場份額高達97%，具有絕對壟斷優勢；核心技術（core IP）領域所占市場份額也達到了52%，與之相比，歐洲企業約為43%，中國僅為2%。美國企業幾乎主導著全球半導體產業鏈。

圖1  2020年主要國家和地區半導體生產能力占世界比重
資料來源：美國半導體協會SIA factbook，2021。

圖2  主要國家和地區半導體市場規模和美國公司的占比（2020年）
資料來源：同圖1。

二是從半導體行業供應鏈分工來看，“壟斷性分工”是全球半導體產業生態尤為突出的特點。半導體行業從芯片設計、制造到包裝測試，從制造材料、工藝到設備，幾乎供應鏈各個環節都具有較高的技術門檻。全球半導體產業經過60多年的發展，即使在最為領先的美國也未建立起完整的產業鏈，而是在全球供應鏈分工體系中逐步形成了諸多“壟斷”性節點。

如圖3所示，美國在芯片設計自動化軟件（EDA）、CPU和GPU等高端芯片的設計，以及芯片制造所需的超大劑量離子注入機、過程監控設備和軟件等領域，日本在光刻膠、電子蝕刻和芯片清洗工藝設備，荷蘭在光刻機等關鍵領域所占市場份額都超過了90%，甚至達到100%的完全壟斷。此外，還出現了一些區域性壟斷，如：全球10納米以下邏輯芯片的制造由美國的英特爾、中國臺灣的臺積電和韓國的三星等三家企業完全控制，美國和英國共同控制了全球半導體行業核心IP的95%，日本和美國共同控制了全球93%的光掩模材料生產等。中國在半導體的包裝、組裝等附加值和技術復雜程度相對較低的環節具有一定優勢，尤其是集成組裝，已占有全球97.6%的市場份額。

圖3  全球半導體生態中關鍵領域的“壟斷” 
資料來源：作者根據CSET、VLSI 和BCG相關研究報告整理，括號內數字為全球市場的份額。

三是“半導體”已成為主要發達經濟體政策支持的“戰略核心”，地緣政治在全球半導體產業生態中的影響更加突出。近期，由美國兩院提出的《創新與競爭法案》中，將“半導體”作為其“必須贏”的前沿技術之一，擬設立500億美元的半導體基金和20億美元國防半導體基金，用于支持未來5年美國半導體產業的發展，其中390億美元為預先撥款，20億美元用于支持國內傳統芯片的生產，105億美元用于國家半導體技術中心的建設、高級包裝制造和其他研發項目。韓國在今年5月提出了K-半導體產業帶建設的國家戰略，擬在2030年建成全球最大規模包括芯片原材料、制造設備和制造工廠在內的半導體供應鏈。歐盟在今年3月頒布的“數字羅盤倡議”中提出，到2030年歐盟的芯片生產占全球的比重要從目前不到10%提高到20%。中國臺灣在2020年提出每年投入13億美元吸引外資公司在臺灣建立半導體研發項目，政府補貼所有研發成本的50%。日本在其半導體和數字化戰略中提出，將與美國結盟重塑其在全球半導體產業中的領先地位。新加坡、以色列等國家也提出通過土地開發、設備采購、財政補貼等激勵政策，為引進的半導體制造企業承擔大約30%的成本。

半導體已成為各國技術創新的戰略核心和政府主導的戰略性行業，全球圍繞半導體的競爭已超越了經濟層面的競爭。具有壟斷優勢的國家不斷發起各種形式的貿易和技術爭端（如中美、日韓之間）。為了穩定自身優勢地位，領先國家和地區還積極推動所謂的戰略結盟（如美日、美歐、日本與中國臺灣之間），導致全球半導體產業生態中的地緣政治關系越來越復雜。 

二、加快推動中國半導體產業健康發展的政策建議

半導體實際上是兼具傳統產業技術和數字技術、平臺技術、國防技術等多重屬性的“大技術”行業，其發展不可能脫離于全球的技術和產業分工體系。因此，需要置身于全球半導體技術和產業發展的生態系統，以更加系統化、戰略化的政策思路來推動中國半導體產業的發展。具體建議如下：

第一，從國家更長遠的戰略安全角度，制定一個引領半導體技術與產業長期發展的總體戰略。中國為應對美國等發達國家半導體行業的技術封鎖，采取了更大力度的支持政策，并提出到2025年實現70%的國產化目標，但半導體技術創新是一個需要長期大規模資本投入的系統性工程，如美國，2020年的研發支出高達440億美元，占其銷售收入的比重為18.6%，在過去20年研發支出占其行業收入的比重都超過10%，年均增長率長期保持在7.0%左右。此外，根據波士頓（BCG）的一項研究，如果按照中國占全球半導體市場需求的24%來測算，實現半導體的“自主”，需要的前期投資規模大約為1750億―2500億美元，每年還需要增加100億―300億美元的運營成本，還不考慮技術創新過程中地緣政治、技術更新等其他不確定風險因素，這對于任何一個國家都是極具難度的挑戰。中國應充分認識到半導體產業的特殊性，著眼于更長遠的國家安全角度，制定一個長期性、綜合性的半導體發展戰略。

該戰略應包括以下三個層面的內容：一是從全球半導體技術體系和產業生態，對中國半導體技術和產業的發展進行全面深入地評估，尤其是要識別出地緣政治關系對中國半導體供應鏈的風險點，以此確定技術攻關的“必選項”和“優先項”；二是高度重視半導體在國家經濟安全和國防安全中的“戰略特性”，將基礎研究、核心關鍵技術的攻關和商業化發展，置于國家安全的整體框架下進行更加系統性的戰略統籌，明確不同領域可持續發展的資本投入、人才培養和競爭協調機制，著力構建一個有利于中國半導體技術自主創新、可持續發展的健康產業生態；三是把半導體的技術創新與國家未來經濟社會發展的數字化轉型戰略緊密結合，加強半導體技術創新與國家重大發展戰略之間的協同。

第二，把握全球半導體技術“摩爾周期”臨近極限的戰略窗口期，以新型舉國體制加快中國在全球半導體供應鏈中做出實質性突破。從全球半導體技術進步的趨勢來看，28納米硅芯片的制造技術是摩爾定律的一個臨界，之后技術進步的周期會延長、成本會大幅增加。如：高級邏輯芯片從10納米提高到7納米，整個研發到制造的成本將增加1億美元，從7納米到5納米，成本將翻一番。由于成本和技術復雜度的提高，當前的技術更新已經到了一個極限。下一代半導體技術的競爭重點將轉向新的半導體材料（如鎵或者氮基材料）和量子計算等，這些技術的進步更大程度上取決于物理、化學、數學等基礎學科領域的突破，研發周期相對更長，全球半導體技術的進步周期進入減緩階段。

這對于中國技術追趕實際上是一個非常重要的戰略窗口期。應充分總結“兩彈一星”、航天等領域的創新經驗，加快完善新型舉國體制，集中更大的力量加快中國半導體技術在部分關鍵領域實現實質性突破。但需要理性地認識到半導體技術的復雜性和中國技術水平的現實差距，在技術追趕的過程中確立分階段目標，有所取舍，聚焦于一個或某幾個技術領域，逐步在全球半導體供應鏈形成領先優勢。另一方面，“舉國”新機制的核心意義在于政策資源的整合和規模效應。在具體實施過程中，要避免以此為由過多組建新的研發機構或創新平臺?？山梃b發達國家的經驗，以創新共同體或技術集群的模式對分散的存量創新資源重新整合優化，著力推動具有明確技術導向和攻關任務導向的集群式創新。

第三，采取多種措施加快推動中國半導體供應鏈“多元化”重構，為中國半導體產業營造一個健康可持續的發展生態。從全球數字化轉型加快、半導體在國家安全中的戰略性不斷提升等長期趨勢來看，美國對中國的技術封鎖很難出現根本改變。因此，中國半導體產業的發展除了要全力推動核心技術領域的自立自強，還需要對不同技術體系進行戰略性平衡，降低地緣政治因素對中國半導體供應鏈影響的風險。

首先，以當前韓國、中國臺灣、日本、歐盟等國家和地區都在半導體制造領域加大投資規模，全球產能加速擴張為契機，充分發揮中國超大規模的市場優勢和資本優勢，通過雙邊或多邊戰略投資合作，與更多國家和地區建立供應鏈戰略合作伙伴關系，加快中國供應鏈在全球布局的多元化；其次，鑒于“半導體”的戰略性，歐盟、日本、韓國、英國、中國臺灣等主要國家和地區都在加速供應鏈的多元化重構。這對于中國進一步優化供應鏈布局是一個重要機遇，可利用中國理工科人才的規模優勢和電子產業的集群優勢，以半導體材料、制造設備和應用型芯片的開發為主體，主動在全球布局技術創新網絡，從技術源頭改進中國半導體供應鏈的韌性。

第四，加強國內半導體產業布局的頂層規劃，處理好芯片短缺的短期應對和培育長期競爭優勢之間的戰略關系。應對美國技術封鎖，實現半導體核心技術的突破，實際上是一個長期發展的問題，并非依靠短期生產能力的簡單擴張就可以解決。根據天眼查的數據，中國目前大約有28.2萬家企業名稱或經營范圍中含有“集成電路或芯片”，僅2020年注冊的企業就超過7萬家，而注冊資本在千萬以上的企業比重只占22%。這種發展格局并不符合半導體行業的技術特性，也不排除企業和地方存在短期政策“套利”的行為。隨著發達國家先進芯片生產能力的擴張，以及人工智能、自動化、電子等技術進步帶動的芯片需求升級，極有可能造成中國在中低端芯片領域陷入大規模產能過剩的被動局面，需盡快采取措施加以調整，在保護企業投資熱情的前提下，要盡可能避免大量投資無序涌入中低端芯片的制造領域。重點包括：

一是半導體作為國家戰略性產業，需遵循行業技術創新和全球半導體行業競爭的基本規律，在國家層面進行生產力布局的頂層設計和長期的戰略規劃。行業布局要綜合考量技術創新和商業化的成本，以及行業對能源、環保等方面的訴求，結合國家區域發展總體戰略進行全國統籌。

二是政策層面要嚴格區分芯片企業的主體業務類型，如芯片研發、芯片制造、芯片設備制造或芯片材料生產等不同類型，建立分類監管體系，加強行業生產力布局的功能性分工。

三是要加快中國在人工智能、5G、自動駕駛、物聯網、智慧城市、智慧醫療等領域的發展，為國內傳統應用型芯片的技術開發和商業化發展創造更大的市場需求空間，加快中國在半導體行業資本、基礎技術和人才的積累，為進入更前沿的技術領域、培育長期競爭優勢做好戰略準備。　　

（作者孫志燕系國務院發展研究中心發展戰略和區域經濟研究部研究員）