摘要:关键核心技术是国之重器,对推动我国经济高质量发展、保障国家安全具有十分重要的意义。当前,国际经贸格局和世界竞争秩序加速重构,科技壁垒使世界的凹凸程度逐渐升高,我国关键核心技术突破面临新的挑战;同时,新一轮科技革命也孕育着重大机遇。集成电路产业是数字经济的底座,是科技角力的“主战场”。当前,我国在高制程芯片制造、基础软件、关键设备和材料等环节仍然面临关键核心技术“卡脖子”风险。集成电路产业关键核心技术是一个联动性强、相辅相成的生态体系,集成电路制造则是巨复杂流程型技术。基于中国突破“卡脖子”问题的现实需求,政府可强化创新体系组织者和创新生态塑造者功能,根据集成电路产业关键核心技术特质,选择现实可行的技术突破路径。 关键词:凹凸世界;关键核心技术;突破路径;集成电路 基金:国家社科基金重点项目“中国关键核心技术突破路径研究”(项目编号:20AGL002);中国社会科学院登峰战略企业管理优势学科建设项目。 |
一、引言
关键核心技术是国之重器,对推动我国经济高质量发展、保障国家安全具有十分重要的作用。2018年5月,习近平在中国科学院第十九次院士大会、中国工程院第十四次院士大会上的重要讲话中强调:“关键核心技术是要不来、买不来、讨不来的。只有把关键核心技术掌握在自己手中,才能从根本上保障国家经济安全、国防安全和其他安全。”①关键核心技术是各国科技竞争的战略制高点,决定着一个国家科技实力的真实水平。集成电路产业是数字经济的底座,是各国科技角力的“主战场”。一国对该产业关键核心技术的掌握程度,很大程度上决定了该国在未来科技竞争中的国际地位。当前,我国在高制程芯片制造、基础软件、关键设备和材料等环节仍然面临关键核心技术“卡脖子”风险。只有突破和掌握这些“卡脖子”的关键核心技术,我国才能真正跻身世界科技强国之列。
①习近平:《在中国科学院第十九次院士大会、中国工程院第十四次院士大会上的讲话》,人民出版社2018年版,第11页。
2005年,美国财经作家托马斯·弗里德曼在其专著《世界是平的》中提出,全球化正在飞速发展,资金、技术和信息的全球化正在创造一个单一的全球市场,“世界正被抹平”,趋于平坦的全球体系正在逐渐替代冷战体系。然而,仅仅在十几年之后,经济学家和企业家一致发现,以自由竞争和国际产业合作为内核的全球化发生了转向[1],世界突然变得壁垒丛生、凹凸不平。在技术单边主义、保护主义政策之下,国际经贸格局和世界竞争秩序加速重构。以维护技术霸权为目标的“大国竞争战略”已成为美国具有长期导向的国家战略,其推行科技霸权,打造“芯片联盟”“清洁网络”等科技“小圈子”,在高科技领域进行垄断打压、技术封锁[2],企图遏阻其他国家科技和经济发展[3],严重阻碍全球技术合作与进步[4],技术限制、产业链阻断、限制创新资源获取成为其技术遏制的主要手段。技术的局部对抗和圈层封锁加速了集成电路产业的全球价值链重构,保护主义和科技壁垒使世界凹凸程度上升。
由此,本文试图将“凹凸世界”作为当前我国关键核心技术突破和技术赶超的基本情境。所谓“凹凸世界”,是指当前显性和隐性壁垒相互交织、科技遏制与反遏制持续存在、全球产业链割裂化圈层化局域化不断显现的国际经济格局和技术合作环境。在此背景下,集成电路全球产业链合作的效率逻辑让位于国家竞争主导下的安全逻辑,后发国家面临“断链脱钩”威胁,传统的依托国际技术合作的技术赶超路径受到较大冲击,关键核心技术突破与赶超面临各种博弈。中国要实现关键核心技术的爬坡、攻顶,需要非常规的战略和突破路径。
二、关键核心技术及后发国家技术赶超战略
关键核心技术是产业链关键环节或者关键领域的核心技术,与关键共性技术、前沿引领技术、颠覆性技术等不同,其更强调对于一个产品、一个产业乃至一国战略竞争的关键作用。如果某项关键核心技术受制于人,该产业链就会存在“卡脖子”风险。2018年以来,学术界从技术、体制、机制等层面对关键核心技术突破展开研究和探讨。
(一)关键核心技术及其突破路径
学者们普遍认同关键核心技术对于一个产业乃至一国经济体系安全的重要作用,但对关键核心技术的本质内涵及其体系解构存在不同认知。有学者认为,关键核心技术是制约共性技术突破的科学理论及核心工艺[5],有学者则认为关键核心技术本身是以复杂性知识或者集成性知识为基础的关键性技术体系,包括基础工艺、核心元部件、核心设备乃至系统构架等,不单一指向某一具体技术或者部件[6]。本文认为,关键核心技术是具有充分延展性、包含多层次的战略性技术。对于一国产业体系而言,某关键核心技术可以是一个包含多形态、多点位、多种知识基础的产业技术体系,而对于特定产业链的解构,关键核心技术则包含不同环节的具体技术,包括软件研发、设备制造和材料研发以及部件制造技术,在不同环节的关键核心技术中,更具体地则涉及流程中的工艺技术或软件IP,如集成电路中的光刻技术、刻蚀、离子注入等工艺技术。而在产业发展和企业实践中,关键核心技术更多是指下沉到具体工艺层面和知识基础层面与产业兴亡攸关的重要技术。从技术创新过程和政策适配来看,以知识基础来划分关键核心技术体系具有重要意义。
目前,学者们对关键核心技术突破路径的研究不多,既有研究涉及不同层次和不同视角。一是立足于国家层次技术突破的优先产业选择和突破口选择研究,关注一国应该优先选择重点突破的产业和关键点。谢富胜和王松认为,当代科技创新的重点在于关键部件、核心部件的创新,应从本国的主导产业或者战略性新兴产业的需要出发,选择重点产业来突破。例如,日本和韩国都选择半导体行业进行突破,但日本重点专注于设备和材料的突破,韩国则重点专注于关键零部件以及系统集成的突破,这也造成了两国在当前全球市场的竞争地位差异[7]。余江等研究发现,目前我国在以高端芯片、基础软件、核心发动机、高档数控机床、特种材料等为代表的关键性领域依然存在显著的短板,这些领域应该成为我国关键核心技术突破的重点领域[8]。二是基于特定产业或产业技术范式的技术突破路径研究。吕铁和贺俊研究了政府干预在高铁这一复杂巨系统技术赶超过程中的作用,认为政府在机会条件、创新导向和微观主体互动方式等方面引致了高强度、高效率和大范围的技术学习进而促进了高铁的技术追赶[9]。刘建丽和李先军研究认为,我国集成电路产业存在明显短板,但也存在超大规模应用市场等优势,其关键核心技术突破应采取非对称竞争战略,规避常规竞争路线[10]。三是从微观企业视角研究如何实现技术追赶和突破。拉佐尼克(Lazonick)认为,企业是最灵敏的“技术发现者”,它们往往根据自身经营需要去搜寻和生产某种技术,进而促进了应用技术向实验技术和基础研究的“逆向转化”,这种关键技术突破路径在一些创新型企业中表现尤为突出。由于创新的不确定性、累积性和集体性特征,创新企业往往具有“战略控制、财务承诺和组织构建”的社会条件,它们促成了企业创新的实施[11]。杨水利等将“低端锁定”突破路径分为同种模块再集成和异种模块再集成,研究企业技术资源优势、系统集成能力对“低端锁定”突破路径的影响,指出企业应通过整合及运用技术资源提高自身系统集成能力,利用模块再集成路径突破“低端锁定”[12]。
在“凹凸世界”背景下,关键核心技术突破已经超越了技术创新经济学的范畴,是技术创新、国家竞争、国产替代战略在技术战略层面相互交融的课题。本文将关键核心技术突破限定在产业层面和技术特质层面,战略主体是国家和政府。即便都是复杂产品,其技术特质仍可能存在巨大差异,例如,模块化技术和流程型技术的工艺过程和知识传播过程就存在很大差异。国家战略需充分尊重产业发展规律,对于产业技术及其发展趋势的深刻认知,有利于一国作出恰当的战略反应。集成电路产业作为长链条、多关键技术节点、知识基础复杂的战略性产业,其关键核心技术体系具有多元化、复合性特征,不仅包括设备、材料、软件和制造、封测这些不同环节的技术,而且在技术类型上还包含模块化技术和流程型技术,因而其关键核心技术及其突破路径研究具有重要现实意义。
(二)关键核心技术突破的组织模式选择
技术创新的主体主要包括企业、大学、科研机构以及政府,各主体在技术创新过程中的参与方式和相互作用能够影响创新效率,由此引发了对技术创新组织模式的探讨。关键核心技术突破对于一国属于颠覆性技术创新,这类创新需要较多的创新资源投入,政府、企业及各种研究组织以什么样的方式参与技术创新过程,在不同国家、不同技术范式的产业中表现出不同的驱动和主导模式。纵观世界各国技术发展和赶超史,以下三种模式较为典型:一是产业和企业内驱动的创新模式。从发达国家技术革新历程来看,企业主导的“有组织的创新”是19世纪末以来美国和德国科技发展的显著特征[13]。在工业革命进程中,技术创新往往来源于企业的实际需求以及实验室的开发。德国化工企业通过设立实验室,实现了在第二次工业革命时期重化工业的快速发展;美国繁荣的市场经济吸收大量人才进入企业,通过对基础研究的应用转化和创新技术的产业化应用,实现了科技成果的有效转化。自20世纪50年代以来,总专利申请量持续增长,企业投入的研究与试验发展(R&D)经费不断增长[14],占全社会R&D投入比重在60年代中期以后不断上升[15]。从美国科技创新史来看,具有时代颠覆性的创新通常与乔布斯、马斯克这样的企业家相关联,企业家精神是推动革命性创新的源动力;一般的关键核心技术突破动力来自企业追求商业化成功的天性,尤其是当企业之间存在竞争时,为抢占市场主导权,企业愿意付出巨大的成本探索技术前沿。二是政府强力主导的关键核心技术突破模式。企业驱动的创新模式是市场经济条件下经济发展的基本动力,但适用于不具有明显“代际差距”和技术封锁的全球背景。随着全球竞争从白热化的军事竞争、经济竞争向更加深层次的技术竞争转变,以及技术复杂度不断增加后投资规模和投资风险的快速增长,由企业主导的关键核心技术突破模式遭遇挑战,这使政府主导下的关键核心技术突破模式成为有效甚至唯一可行的模式。中国高铁技术的赶超被视为这一模式的典型。政府构建的技术机会是中国高铁高强度技术学习的直接驱动力,管理部门作为创新的直接参与者、引导商业化应用的领先用户以及产业结构的塑造者,都在中国高铁技术赶超中发挥了有效而关键的作用[16]。这种模式可以有效地利用产业政策,对关键核心技术的创新主体予以支持。三是政企协同推进模式。政府提供创新激励以及在创新体系构建中发挥引导者和组织者角色,是政企协同模式中政府发挥作用的主要方式。例如,韩国在半导体领域的技术超越就采用了政企协同推进模式[17]。这种模式能够同时发挥企业创新的原动力和政府在主体协调、资源集聚等方面的系统优势,支持特定产业在关键核心技术上的攻关,加速关键核心技术突破。毛蕴诗等提出,要加快产业技术路线图制定,明确核心技术突破方向与关键零部件创新目标,借助合资企业技术研发平台,协同整合各种创新主体,培育核心技术自主创新能力,最终实现产业核心技术的突破[18]。陈凤等提出,要发挥科研机构在核心技术攻坚体系中探索服务重大技术突破的制度设计与组织机制创新,明确核心平台的战略定位和突破关键共性技术的战略任务,推动各类创新主体形成基于深度信任的协同合作研发[19]。
总体而言,关键核心技术突破的组织模式需要与制度情境、特定产业的战略地位、产业组织结构以及技术类型相适应,政府发挥作用的边界应视这些因素的变化而调整。在当前“凹凸世界”背景下,关键核心技术突破已经上升到国家战略范畴,在依靠新型举国体制推动全球竞争性产业的高复杂技术突破时,还需要研究政府发挥作用的方式和边界。既有研究中关于日本半导体产业的赶超战略对我国集成电路产业的技术赶超具有一定的启示,但当年日本半导体产业技术赶超面临的更多的是单一技术环节和单一产业的壁垒,从国际产业链合作角度来看,远未达到今天“凹凸世界”的程度。因此,“凹凸世界”成为当前我国关键核心技术突破的路径分析的逻辑起点。
三、集成电路产业关键核心技术特质分析
集成电路主体产业链包括纵向的芯片设计、芯片制造、封装测试、集成应用以及作为重要支撑的EDA工具软件、IP架构授权以及材料和设备供应(如图1所示)。集成电路产业链组织模式目前有高度纵向一体化的IDM模式(如英特尔)和高度专业化分工模式。后一种模式中的企业通常只专注于一两个环节,如台积电只专注于制造环节,而一些芯片产品的供应者只做设计而将制造外包(如高通),还有一部分企业既是集成电路应用商也是自研芯片设计者。企业选择纵向一体化或是部分外包的策略与企业自身资源、能力以及创新意愿相关,目前来看,纵向一体化的技术自主程度最高,但存在路径依赖风险。
图1 集成电路产业链及技术体系构成
集成电路产业是全链条、全过程均复杂的技术串联系统,技术体系庞大,关键核心技术是多元而分散的,一些环节技术迭代速度快,一些环节则技术范式周期较长。从知识基础来看,全产业链技术谱系可以分为五个技术族群,基于EDA工具和IP架构的芯片设计属于以通信语言为基础的研发技术和软件技术,制造和封装则属于基于化学和物理的流程型复杂加工技术,关键设备领域主要基于基础制造能力的模块化精密制造技术,材料领域则是以高纯化学品加工为主的精细化工技术,而集成应用商则主要是设计技术和集成制造技术。具体来说,集成电路产业关键核心技术具有如下特质。
(一)集成电路产业关键核心技术是一个联动性强、相辅相成的生态体系
集成电路关键核心技术是族群式生态体系,各子体系联动性强,产业链任一环节的突破可引致其他环节技术的生态匹配式创新。在稳定的技术范式下,制造工艺创新能够牵引材料和设备的创新。而不同技术路线需要不同的设计工具,工艺技术创新还需要EDA工具的生态匹配式创新。因此,该产业链关键核心技术是牵一发而动全身的联动关系,不存在独立发展的单一关键核心技术。
(二)流程型巨复杂技术难以通过逆向工程获得突破
集成电路属于流程极其复杂的制造产品,其制造包含的七大工序(氧化/扩散、光刻、刻蚀、离子注入、薄膜沉积、抛光、金属化)看似可以分割,实际上每一道工序都建立在前道工序的基础上,各工序之间并非相互独立,也无法并行完成。对于集成电路这种需要精细到微观原子级别的产品,任何环节细微的差异都可能导致产品系统性失败或者优良率大打折扣。对于擅长于模块化组装的制造大国而言,由于流程型巨复杂技术存在诸多诀窍知识(Know-how)类的“技术黑箱”,因此难以通过逆向工程获得突破。
(三)不同类型集成电路因技术目标不同而存在不同工艺技术演化逻辑
根据处理信号的不同,集成电路可以分为数字芯片和模拟芯片,而数字芯片按照用途又可分为逻辑芯片和存储芯片,不同类型芯片工艺技术差别较大。广为人知的摩尔定律仅在数字芯片领域奏效,在追求高信噪比、高稳定性、高精度、低功耗的模拟芯片领域,摩尔定律几乎不起作用。模拟芯片工艺技术迭代较慢,产品生命周期较长,短则三五年,长则十几年。两类芯片制造进入壁垒都比较高。数字芯片采用“程序语言+工程”驱动,其技术演化过程符合经济学的成本节约逻辑,技术升级表现为关键节点上晶体管器件结构和晶体管集成度层面的创新。其中,集成度层面的创新在大多数时间起到主导作用,而器件结构的创新则在一些革命性的技术节点决定了晶体管的集成度。模拟芯片更多采用“物理知识+工程”驱动,制造过程属于高度工艺绑定,其研发和制造需要有多年经验的工程师,因此,行业内的先行者往往具有诀窍知识(Know-how)储备优势,从而建立起较深的“护城河”。存储芯片较之逻辑芯片,由于其遵从“单元复制”逻辑因而技术复杂度相对较低,因此日本和韩国在技术赶超时都优先选择了存储芯片进行集中突破。
(四)数字芯片制造技术存在竞争性工艺路线的并行演化
与多数商业化技术一样,芯片制造技术演进并不遵从“纯技术流”的演化逻辑,而是在工程技术突破的基础上,各厂商权衡制造成本和产品功效进行集体选择的结果,因此“偶然因素”在技术演化史上经常扮演着重要角色。因此,对于一个国家甚至一个企业而言,多竞争性路线的并行布局对于取得竞争地位非常重要。从平面MOSFET到FinFET和FD-SOI,再到GAA,一切工艺都趋向于实现更高集成度、更低功耗和更高可靠性。这些工艺技术之间的换代是革命性的,工艺技术的换代虽然在工艺实现上具有某些共通之处,但更多地表现出制造工艺的断层跃迁和诀窍知识的大量更新,同赛道的技术追赶有可能发生断代停滞。从工艺技术演化过程来看,GAA是在FinFET基础上演化而来,而在竞争性工艺FD-SOI技术路线下,仍有可能演化出成本更低的工艺技术。同时,在模拟芯片领域,MOSFET技术仍在大规模使用,也有可能演化出更为经济的特色工艺。
(五)额外成本的“参与者共担”和特色工艺使得成熟制程技术仍可接受
在10纳米之后,是否需要将更多资源投入尖端制程技术成为芯片制造企业的重要战略决策点。从表现来看,格罗方德、联电公司将更多资源投向了现有成熟制程工艺,英特尔公司也在高端制程自研和委托加工之间犹疑。从制程工艺节点演变角度来看,虽然先进制程占比不断提高,但28纳米及以上相对成熟制程凭借高性价比依然拥有较大的市场规模。28纳米属于长制程节点,预计工艺生命周期将持续20年;从单位晶体管成本来看,28纳米制程节点每百万门单价仅2.7美元,是目前市场上单位门成本最低的制程节点。在当前高制程制造技术迭代受阻的情况下,成熟制程的工艺优化和特色工艺创新是较为现实且可以接受的选择。
四、我国集成电路关键核心技术突破面临的主要问题
从总量层面看,我国集成电路销售额、进出口额都在全球处于领先地位;但从技术竞争力层面来看,我国集成电路全产业链竞争力不足,芯片设计底层技术和制造环节以及支撑体系方面表现得较为明显。
(一)我国集成电路设计能力较强,但底层关键技术仍有待进一步突破
集成电路设计的控制力主要来自EDA工具和IP核的先行优势。EDA是芯片设计工具软件,是集成电路产业的底层关键技术,在整个产业生态中处于最核心地位。当前,美国企业在EDA市场具有绝对控制力。2022年,全球EDA行业市场规模达到130亿美元,其中70%的市场份额由三大EDA企业(美国Synopsys公司、Cadence公司和德国Siemens EDA公司)占据,尤其是Synopsys公司占据了全球高达32.14%的市场份额[20]。从国内看,我国集成电路设计企业的数量自2012年以来逐年增加,并逐步进入到全球主流竞争格局,但产业发展受EDA和IP核底层技术的制约。2022年,我国EDA行业总销售额达到73.8亿元人民币,其中我国自主EDA工具企业本土销售仅占国内市场份额的11.4%,国产化程度仍然不高[21]。中国要避免在集成电路关键核心技术方面被“卡脖子”,就必须在EDA和IP核的底层工具和架构方面有所突破。
(二)我国集成电路制造具备优势条件,但自主技术升级暂时遇阻
美国是集成电路的发明国,一直在制造技术演化中扮演着牵引者的角色。就芯片制造技术来看,美国、韩国在数字芯片领域居于领先地位,美国、欧洲在模拟芯片领域居于领先地位。我国台湾地区则是芯片全球代工高地,技术能力和产能规模都居于领先地位。但从技术溯源来看,世界芯片制程技术都直接或间接来自美国。由于行业门槛很高,进入21世纪以来,集成电路制造的国际竞争格局并未发生根本性的变化。除非发生颠覆性技术革新,该竞争格局将在未来相当长的时期内保持相对稳定。目前全球具备集成电路制造能力的国家屈指可数,除了作为集成电路发源地的美国、欧洲传统工业强国德国和荷兰、东亚的日本和韩国以及作为全球科技创新中心之一的以色列之外,能够进入赛道并实现后发超越的就只有中国这样具备强大制造能力、拥有完备的产业配套体系和人才储备优势的大国。在当前“凹凸世界”背景下,我国集成电路制造技术升级受设备和材料等掣肘而暂时受阻。
(三)我国在集成电路封测环节有较强竞争力,但前沿核心技术创新仍有待加强
封装测试是集成电路产业链上附加值相对较低、偏劳动密集型的环节,先进封装是芯片性能提升的重要路径之一。封装测试环节的技术源起于美国,同时该环节也是美国集成电路产业链最早向外转移的环节。由于美国本土人力生产成本较高,其从20世纪60年代末开始逐渐将封测加工工序向亚洲转移,但本土保留封装测试的核心技术。国际上一些先进封测厂目前主要分布在中国、越南、马来西亚等国家。2022年,全球最大的10家封测代工企业占据了78%的市场份额。这10家企业地域高度集中,其中有9家位于我国(包括我国台湾地区)。这9家封测厂占全球市场份额近2/3。但值得注意的是,中国的封测企业基本都是代工企业,与英特尔、三星等IDM企业相比,不具备制造封装一体化优势。在国际先进封测企业逐渐由中国向东南亚转移的趋势下,中国要引领集成电路产业全球技术方向,就需特别注重封测核心技术自主创新的问题。
(四)我国在集成电路材料和设备领域的技术突破仍需长期战略性投入
集成电路材料分为原材料和过程材料,原材料即高纯硅主要由日本企业垄断,过程材料中的主要材料如光刻胶等主要由日本控制,电子特气则被美国空气集团、法国液空集团、德国林德集团、日本太阳日酸四家公司垄断。从市场主体来看,美国、欧洲、日本的传统大型化工企业在集成电路材料领域均有涉猎,尤其是在光刻胶、电子气体、湿化学品领域拥有较强的控制力。我国虽然进入材料领域时间较晚,但部分产品技术能力提升较快,国产化率逐渐提升。设备领域目前仍然是由美国、欧洲、日本占主导地位,如美国在前道设备方面实力突出(美国在世界排名前5的设备供应商中占据3席,合计占据超过1/3的全球市场份额),日本则在后道设备方面表现突出。我国的发展现状是在设备各个细分环节均有布局,在部分领域也取得了一些突破,但关键的高端设备要实现技术突破、打破国外企业垄断,仍需长期而持续的战略性资源投入和有效的系统性牵引。
五、我国集成电路产业关键核心技术突破的路径选择
在全球激烈的地缘政治博弈和贸易竞争格局下,随着新一轮科技革命和产业变革深入推进,创新应用能力愈发成为国际竞争的重要因素[22]。在我国集成电路产业面临较大国际技术壁垒的局面下,推行国产替代战略是我国构筑可靠、稳定的集成电路供应链以及维系国家安全的必然选择,构筑非对称竞争优势是实现关键核心技术突破的重要举措。基于集成电路这一“卡脖子”产品的技术特性,其关键核心技术突破需要政企协同加以推进。政府需加强创新体系组织者和创新生态塑造者的功能,根据集成电路产业关键核心技术特征,选择现实可行的技术突破路径。
(一)基于关键核心技术自主可控目标进行顶层设计与战略统筹
应当围绕关键核心技术突破,明确各政府部门主体责任和协同责任。从全生态体系视角出发,加快制订产业关键核心技术清单,明确不同层次技术的自主可控战略。可参考美国、韩国的关键核心技术国家战略,基于关键核心技术自主可控目标,明确“无人区”探索、保持领先、集中突破、市场并行、候补替代等不同战略选择,根据技术的经济范式和优先级别的不同,明确政府在不同技术攻关中发挥协调者、补贴者、投资者或领先用户等角色作用,形成具有实操性和阶段性的核心技术突破路线图。对于有较明显技术短板的领域,要有针对性地开展国际经济和技术合作,推动全球数字经济生态向开放包容、合作共享方向发展,为我国自主技术突破争取良好的生态支撑。
(二)以“链盟”方式推动全产业链协同创新和生态体系培育
集成电路作为长链条、多关键环节、多中坚主体的复杂技术产业,创新主体的协同整合非常关键。现有集成电路后发赶超国家基本都选择了政府强力干预创新体系的组织模式。实践证明,政府干预对于产业技术突破难度大、研发投入巨大的共性关键技术创新十分必要且有效。应当继续加强对国家级技术创新中心、制造业创新中心的战略牵引和建设指导,汇聚优势企业、科研机构资源集中攻关共性技术。大力加强产业链纵向协同创新的体制机制创新,探索建立促进产业纵向协同创新的组织模式,从全国层面强化全产业链协同创新、贯通创新的组织保障。以产业链重要节点企业为依托,围绕产业链关键核心技术难点、生态构建盲点和国产替代障碍,通过建立国产替代风险补偿机制和“链盟”协同创新基金,促进国有企业、民营企业共商共进共享和大中小企业融通发展。
(三)集中优势资源着力突破关键设备和材料掣肘
当前,关键材料和设备是中国集成电路掣肘较严重的环节,极易成为被限制和围堵的领域,一些已经突破的制造技术也因为受到设备缺位影响而出现迭代困难。因此,集中优势力量着力突破关键设备和材料掣肘是产业技术体系协同演进的必然要求。一是应当强化对关键设备和材料国产替代的战略统筹,增进对供需双方的双向激励。二是除对重点企业、重点项目予以财政和金融支持外,还需要创新人才招引方式,加大对行业紧缺人才的激励力度,延揽高端人才,以关键人才推动关键核心技术攻关。三是鼓励科研人员与企业合作,充分保护共同开发参与人的知识产权。打通产学研合作的体制壁垒,优化科研人员考核评价机制,将科研人员合作研究和成果转化绩效纳入评价体系。
(四)创新适用性工艺技术实现集成电路技术在地化
面对实现自主集成电路“能用”“可用”这一最迫切的问题,转换思维范式以创新适用性工艺技术满足特定功能需求,成为我国当前较为现实的选择。一方面,当前人工智能、云计算、大数据等技术正在加速重塑技术经济体系,集成电路所承载的功能也在调整,可以通过部分数据“上云”的方式为原来的大存储、大算力芯片节省物理空间,即在不提升制程的情况下实现集约化。另一方面,通过芯片堆叠技术也可以实现以空间换性能,以较低制程技术实现高阶制程技术性能,为部分破解当前高端制程掣肘困局提供思路。在EDA方面,后发企业可以依托人工智能、云计算等基础,开发融合度高、兼容性强的智能化工具,直接跳过常规工具开发阶段。同时推进半导体新材料的研发与领域布局,推动官产学研合作,做好体系性产业布局准备。提前布局前瞻性技术和重点企业,重点支持集成电路产业链上的补链关键点企业。
(五)推动已实现自主突破的关键核心技术不断迭代
从产业发展条件来看,我国具有其他集成电路产业技术追赶国家不能比拟的超大规模市场和丰富的产业国内市场优势。我国在人工智能芯片领域已实现优先突破并处于世界领先地位。人工智能时代将成为我国集成电路产业技术后发赶超的重要机会窗口。历史地看,每一个国家技术赶超都以划时代产品的应用为牵引。我国拥有的海量生活消费场景和丰富的工业应用场景,为集成电路技术迭代创造了机会。通过鼓励终端集成商与集成电路设计和制造厂商合作研发,开发具备市场竞争力的产品。通过资本重组,推动半导体制造技术军民融合,加快优质资产的主体剥离,促进成熟制程制造技术不断升级。
注释
[1]史丹、余菁:《全球价值链重构与跨国公司战略分化——基于全球化转向的探讨》,《经济管理》2021年第2期。
[2]《美国的霸权霸道霸凌及其危害》(新华社北京2月20日电),《人民日报》2023年2月21日。
[3]《美国霸权霸道霸凌行径严重危害世界》(钟声),《人民日报》2023年2月21日。
[4]张新平:《美国科技霸权损害人权阻碍发展》,《人民日报》2023年4月7日。
[5]余维新、熊文明:《关键核心技术军民融合协同创新机理及协同机制研究——基于创新链视角》,《技术经济与管理研究》2020年第12期。
[6]阳镇:《关键核心技术:多层次理解及其突破》,《创新科技》2023年第1期。
[7]谢富胜、王松:《突破制造业关键核心技术:创新主体、社会条件与主攻方向》,《教学与研究》2019年第8期。
[8]余江、陈凤、张越等:《铸造强国重器:关键核心技术突破的规律探索与体系构建》,《中国科学院院刊》2019年第3期。
[9]吕铁、贺俊:《政府干预何以有效:对中国高铁技术赶超的调查研究》,《管理世界》2019年第9期。
[10]刘建丽、李先军:《基于非对称竞争的“卡脖子”产品技术突围与国产替代——以集成电路产业为例》,《中国人民大学学报》(工作论文),http://xuebao.ruc.edu.cn/CN/news/news233.shtml,最后访问日期:2023年4月6日。
[11]Lazonick W.H.,“The Innovative Firm,”in Fagerberg J,Mowery D C,Nelson R.R.,The Oxford Handbook of Innovation,Oxford:Oxford University Press,2005,pp.27-45.
[12]杨水利、苏贝、易正广:《技术资源优势、系统集成能力与“低端锁定”突破的实证研究》,《科技进步与对策》2017年第24期。
[13][美]莫韦里、罗森柏格:《革新之路——美国20世纪的技术革新》,四川人民出版社2002年版,第1—119页。
[14]Griliches Z.,“Patent Statistics as Economic Indicators:A Survey,”Journal of Economic Literature,vol.28,no.4(1990),pp.1661-1707.
[15]陈实、李东升:《美国联邦政府R&D经费投入特点和变化趋势分析》,《科技管理研究》2013年第11期。
[16]吕铁、贺俊:《政府干预何以有效:对中国高铁技术赶超的调查研究》,《管理世界》2019年第9期。
[17]金瑛、胡智慧、刘涛等:《韩国攻克半导体关键技术的组织管理模式及启示》,《世界科技研究与发展》2019年第1期。
[18]毛蕴诗、徐向龙、陈涛:《基于核心技术与关键零部件的产业竞争力分析——以中国制造业为例》,《经济与管理研究》2014年第1期。
[19]陈凤、余江、甘泉等:《国立科研机构如何牵引核心技术攻坚体系:国际经验与启示》,《中国科学院院刊》2019年第8期。
[20]数据来源:ESD Alliance,https://semi.org/en/communities/esda,最后访问日期:2023年3月28日。
[21]数据来源:中国半导体行业协会,https://web.csia.net.cn/,最后访问日期:2023年4月2日。
[22]彭伟斌:《构建全国统一大市场的基本逻辑与时代意义》,《求索》2022年第6期。
刘建丽.“凹凸世界”背景下的关键核心技术突破路径选择——基于集成电路产业技术特质的分析[J].求索,2023,(03):118-126.