作者：陆辰佳 华略智库新兴产业研究院高级研究经理来源：上海华略智库（ID:HUALUETT）
当前，半导体之争已成为大国高科技博弈的主战场。尽管近期华为发布的Mate60 Pro搭载的国产麒麟芯片可视作我国半导体技术自主创新的一大里程碑，但仍面临外有先进国家对华技术封锁、内有产业创新力和承压力亟待提升的复杂局势。半导体产业的中国式突围之路在哪？一起来看！全文7113字，阅读约18分钟8月29日，正值美国商务部长雷蒙多访华之际，华为Mate60系列“低调”上市，其中最受瞩目的是Mate60 Pro搭载自主研发的7nm麒麟9000s处理器芯片。经业内专家对芯片的拆解和分析，这款芯片在较高程度上实现了自主可控和国产化，舆论多认为这是华为在美国4年技术封锁后的重大技术突破，标志着我国在5G智能手机芯片领域取得重大突破，更预示着我们冲破美国在半导体领域的技术封锁指日可待！
虽说这款芯片算得上是中国半导体技术创新突破的里程碑，Mate60 Pro也称得上是“争气机”，但我国半导体产业发展面临的封锁和压力依然非常大，此次华为新机的悄然问世，在华盛顿引起轩然大波，声称不会把“最尖端、最具技术竞争力的芯片”卖给中国。因此，只有以高瞻远瞩的战略眼光、长期主义的战略定力和精益求精的专业素养，拿下足够多的半导体技术高地，才能在未来全球科技产业竞争中掌握话语权。2021年我国半导体产业规模首次突破万亿元大关，展现出异常坚挺的发展韧性和产业张力。但随着中美战略博弈全面转向科技领域，欧美日韩对我国半导体产业实施联合制约和连续打压，不断加深供应链“仇华”“去中”等负面情绪。一是美国对华脱钩战略不断升级。一直以来，半导体企业都是美国对华制裁名单的“重灾区”，占全部被制裁企业的11%以上（仅次于信息通信、国防军工、航空航天），中芯国际、中微半导体、海思半导体等国内领军企业均榜上有名。如位于昆山的苏州云芯微电子，其芯片产品广泛用于无线通信、遥测遥控、雷达等领域，主要为行业成熟企业提供定制化芯片开发设计服务，美国就以其支持“军队现代化”有关项目为由，于2021年11月将其列入“实体清单”。除“实体清单”外，2020年起美国对我国半导体产业出口管制不断“加码”，主要体现在三方面：①从对技术和物项“单点式”管制升级到系统性极强、精准性极高的“链条式”打击。2022年10月7日出台的美国出口管制新规，对14nm及以下先进半导体设备及材料、先进工艺、先进计算芯片及存储器等进行全方位技术禁运和管控，意在通过阻挠和减缓我国半导体产业迈向14nm以下先进制程的步伐，动摇我国实现半导体产业全面自主可控的决心。②从物项管制不断扩大到人才管制。2022年美国开始禁止“美国人”参与中国境内半导体研发活动。国内半导体行业美籍专家、高管众多，部分中外半导体企业开始与“美国人”撇清“关系”，而相关美籍半导体人才也在工作和身份之间面临两难选择，导致很多中国半导体公司关键技术或产品开发受阻甚至停滞，对持续吸引高质量国际顶尖人才产生负面影响。③从供应链压制延伸到市场端压制。美国试图推动美光、英特尔等在华投资多年的跨国企业迁出中国或大规模裁员。《2023国防授权法案》相关条款还限制美资企业采购中国设计或生产的芯片，企图将中国挤出全球半导体市场版图。虽然中国大陆是全球最大的半导体市场（占比达32.5%），但大部分属于全球电子信息制造业在华来料加工产生的，我国本土直接消耗的仅占全球市场10%-15%。如果美国继续强化市场端压制，引导更多跨国企业迁出，不仅延滞我国半导体产业迭代升级，还会动摇中国“制造大国”地位。二是先进国家开启“阵营对抗”。①积极寻求与日韩、欧洲等强国的“联合压制”。这些发达经济体通过设置光刻机、半导体材料等核心环节对华出口管制“统一战线”，实现对华半导体材料和技术的全面封锁。如美国《2022芯片与科学法》、韩国《K-半导体战略》、日本《半导体数字产业战略》、欧洲《欧洲芯片法案》等相关法案或战略规划均对防止技术外流、强化出口管制等条款重点着墨。2022年美国强拉日韩和中国台湾组建“芯片四方联盟”（CHIP 4），拟复制升级38国组成的对俄“全球出口管制联盟”，试图将中国排除在全球半导体供应链体系外。2023年1月27日，美日荷召开针对中国芯片设备出口限制的“三国会议”。随后，荷兰在3月传出对中限制先进光刻机型号的出口限制新规，4月初日本也出台相关政策限制23种半导体设备对特定国家输出。②扶持新兴“抗中”力量。如2023年1月美国和印度的国家安全顾问在华盛顿宣布正式启动“美印关键与新兴技术倡议”（iCET），两国在半导体、量子计算、人工智能等领域加强合作，外媒称美国此举有意拉拢印度在上述领域对抗中国。此外，美国还积极联合墨西哥、加拿大等国于2023年初开展三方半导体论坛，旨在推动三国拉拢更多国家加入美方主导的半导体产业阵营，以达到孤立中国的目的。图：美印启动“关键和新兴技术倡议”加强战略伙伴关系，来源：国防科技要闻
发展半导体产业，我国既有超大规模市场优势对产业发展的内在吸引力，也有应对美国打压下维护国家安全的内在驱动力。但不可否认的是，我国半导体产业仍处于价值链中低端环节，产业链关键环节薄弱、创新投入不足、前沿战略性研究落后等问题依旧突出。一是我国半导体产业研发创新能力不足。根据美国半导体行业协会（SIA）于5月发布的《2023 SIA Factbook》报告，2022年美国半导体产业研发投资总额为588亿美元，研发强度高达18.75%，排名全球第一；欧洲（15.0%）、中国台湾（11.0%）、韩国（9.1%）、日本（8.3%）位居其后，中国大陆仅为7.6%。从半导体三大顶级会议（国际固态电路会议ISSCC、国际电子器件会议IEDM和超大规模集成电路技术和电路研讨会VLSI）发表论文数量看，2021年美国学者在三大顶会上发表论文数占比高达40.88%，欧盟为24.92%、韩国为12.92%，中国（10.03%）仅为美国的1/4。二是我国半导体产业持续承压。从产业链环节看，当前美国在EDA、IP、逻辑芯片设计等高附加值环节一家独大；韩国则擅长储存芯片的设计，这也是其手机行业发达的主因；日本和欧洲在DAO、设备制造环节具备领先优势；中国台湾在晶圆制造上占一席之地，而中国大陆则擅长封测等低附加值环节。从全价值链角度看，美日韩占据主导地位，而中国大陆仅占11%，与32%的需求形成明显错配。加上我国半导体产业链各环节都高度依赖全球供应链体系，在当前美国联合其他先进国家开展多边制裁、打破全球供应链原有平衡的情况下，我国半导体供应链若想弥补产业链短板极其困难，特别在EDA工具、光刻胶、光刻机、先进前道设备等关键零部件和材料方面都面临断供危机，国内芯片尖端工艺的突破道阻且长，将严重拖慢我国半导体产业升级步伐。虽然我国半导体正面临“四面楚歌”“内忧外患”的局面，但我们应该正确认识、冷静看待、理性思考。首先，美国主导的对华技术围堵多方阵营并非铁板一块，且反噬作用渐显。由于半导体行业已形成上下游协同、联合创新的完整产业链，以及密不可分的全球高效分工协作体系，技术脱钩和阵营对抗会产生巨大的经济负担和创新成本。美国集成电路协会评估，建立自给自足的美国本土供应链至少需要1万亿美元的预先投资，且芯片价格会总体上涨35%-65%。此外，中美半导体供应链高度互补，美国企业在中国发展半导体产业获益巨大，美国多家头部企业在华营收占比超30%，有些甚至高达50%，技术脱钩和阵营对抗势必会对美企造成巨大利益损失。无论是全国领先的光刻机巨头荷兰ASML，还是美国芯片领军企业，都不认为脱钩断链能够阻止中国实现半导体技术的进步，他们相信中国能够找到替代办法和自己的技术路线。ASML的CEO温彼得称：“完全孤立中国是没有希望的。如果我们不分享技术，他们就会自己去研究。”英伟达的CFO科莱特•克雷斯表示：“从长远来看，禁止向中国出售我们的数据中心图形处理单元（GPU）的限制一旦实施，将导致美国产业在全球最大市场之一，永久失去竞争和领先的机会，并影响我们未来的业务和财务业绩。”
图：荷兰光刻机巨头阿斯麦（ASML）CEO温彼得（Peter Wennink），来源：外媒
其次，我国全面推行的新型举国体制正开启重大关键技术突破的制度窗口。半导体基础核心技术受制于人的巨大现实风险，正倒逼我们坚定不移推进高水平科技自立自强，充分发挥我国强大的顶层组织设计能力和超大规模市场优势，积极探索与市场规则兼容的半导体产业新型举国体制，促使中国产业界、科技界、资本界共同整合资源、聚力突破。
以半导体关键材料光刻胶为例，随着国家政策的支持和市场需求的拉动，国内光刻胶公司加快技术研发和产业化进程，取得了一系列重大突破，打破了日美在高端光刻胶市场的“护城河”。如位于苏州的南大光电开发了多款ArF光刻胶（ArF国产化率仅为1%），制程覆盖28-90nm工艺节点，这一突破意味着中国首次打破了日本在28nm工艺节点上的垄断。图：江苏南大光电材料股份有限公司
第三，我国政府已在半导体材料上游开展强势反制措施。前段时间，针对美方联合荷兰、日本等国对华实行半导体制造设备出口管制的做法，我国商务部和海关总署果断发布反制措施，即自8月1日起对镓、锗两种战略性稀有金属以及相关衍生产品进行出口管制。镓、锗在半导体领域的应用非常广泛，其中镓被称为“电子工业脊梁”，氧化镓是最具代表性的第三代半导体材料，也是世界上最先进的半导体材料。也就是说，若没有镓、锗资源，半导体在内的高科技产业将“巧妇难为无米之炊”，而我国是全球镓和锗储量和产量最大的国家（中国镓产量占全球95%以上，锗产量占67%以上），这样的反制手段对瓦解西方限制对华芯片出口的同盟意义重大。消息一出，立即引起国际稀有金属市场、半导体公司和各国政府的密切关注和强烈反应。此次信号表明：半导体产业链在全球范围内高度分工协作，断供断链对任何人都没有好处，而且我国有足够的反制工具维护核心利益，不会被动挤出全球半导体产供链！新型举国体制正在组织突破美国的“小院高墙”。半导体涉及国家战略核心利益，是全球科技发展的动力源泉，必须坚持长线思维、底线思维、创新思维，发挥我国新型举国体制优势和超大规模市场优势，保持战略定力、积极应对挑战、找准创新路径，推动我国半导体产业在纷繁复杂局势之下实现突围。2020年以来，美国、欧洲、日本、韩国等不断升级半导体产业发展政策，除延续在技术创新、产学研合作、税收优惠、资金支持等方面的支持外，还大力建设本国自主供应链体系、强化半导体核心技术外溢控制、加大半导体关键人才引培力度，意图通过系统化、闭环式、全周期的支持，形成难以逾越的绝对控制权。这就要求我们必须深度洞悉半导体产业发展规律，尽快优化完善产业顶层设计，出台中国半导体产业新的“十年计划”和到2035年的中长期发展规划，及时调整半导体技术攻关中的组织形式和运行机制，特别在光刻机等“卡脖子”关键领域探索合力攻关的新型举国体制，以适应大国科技竞争新形势。比如，之前国内某半导体前道设备企业创始人在访谈中提到：“光刻机需要用比两弹一星还要大的决心，国家集中更大力量进行会战才能做成，而这个会战可能要持续30年时间。”具体来说，应由政府出面建立一个光刻机研发基地，集聚具备研发基础的光刻机核心零部件供应商和顶尖专家学者，并高标准配以研发硬件设施，同时给予研发基地科研人员最优质的福利待遇和生活条件，提供安家落户、子女上学、医疗保障等全方位优质服务，让他们沉下心开展长期攻关、聚焦突破。美国对华科技围堵将导致半导体供应链结构性混乱长期存在，半导体国产替代的紧迫性日益突出。从终端产品看，在使用进口设备前提下，当前我国和西方在半导体技术上存在3代差距（中方7nm，西方3nm），如果将视野放大到全流程自主，这个差距将达到惊人的7代（中方40nm，西方3nm），而半导体产业发展严格遵循其规律和基本科学，每一代的追赶都需要投入大量人力、物力和耗时较长的潜心攻关。因此，现阶段不应花费巨资开启先进制程的无序争夺，而是要聚焦关键、有的放矢、分步攻破。首先，优先重点投入已提前布局、与国际先进水平差距相对较小的产业领域，如第三代半导体。相较于传统硅基半导体，由于第三代半导体芯片制程对尺寸线宽、设计复杂度以及光刻机、刻蚀机等设备的精细化要求相对较低，且我国已在SiC衬底及外延、GaN衬底及外延、电力电子器件、微波射频器件、光电子器件等领域全面布局，部分关键技术指标达到国际先进水平，是适合我国当前实现国产替代的半导体领域。若我国率先掌握这一领域话语权，就可有效制衡西方对华技术封锁，甚至实现“弯道超车”。其次，可由国家牵头制定针对光刻机等关键设备、光刻胶等核心材料、Linux操作系统等关键领域的国产化清单和分阶段时间表，设立国家重大专项，支持打造由各细分赛道龙头企业牵头组建的创新联合体，构建集技术攻关、成果转化、企业孵化、产业培育等于一体的生态闭环，实现关键核心技术有序攻破。同时，依托我国超大市场规模优势，参照新能源汽车推广方式，出台国产设备、材料、操作系统等指导清单和补贴标准，引导国内增量晶圆厂使用国产设备、存量和增量晶圆厂使用国产材料、终端应用设备厂商使用国产操作系统等，推动实现半导体相关配套产品的国产替代。前几日，清华超级EUV光刻厂建厂的消息引起网民热议，后来官方出面纠正了相关错误信息，该项目是稳态微聚束（SSMB）极紫外光源设施，有望解决自主研发光刻机中最核心的“卡脖子”难题。不能否认的是，EUV光刻机是掣肘我国半导体产业发展的最大症结之一，中国想要独自研制出这一集数十个西方国家技术优势、由数万个精密零部件打造而成的人类工业皇冠上的明珠，确实存在诸多困难。图：清华大学·新闻
当前，我国专家在设想走不依赖EUV的创新路径，已有华裔科学家研发出了不需要EUV光刻机的1nm以下芯片的自生技术，中科鑫通等高新技术企业放弃传统光刻机才能制造的硅基芯片，转向研发运算速度更快的光子芯片。2022年第二届中国集成电路设计创新大会上，国家02专项总师叶甜春给国内半导体产业人士打了一剂强心针。他提出，中国半导体非EUV路径可分三步走。
短期3-5年，大力发展高性能晶体管技术和先进封装技术以弥补EUV光刻机的缺失，大致原理是在14-7nm工艺平台引进3nm采用的纳米环栅（GAA）结构提高性能，用Chiplet封装技术提高功能集成度。
中期5-10年，用FD-SOI技术代替目前主流的FinFET技术，由于FD-SOI工艺门槛低，且不像FinFET技术已被国际晶圆厂巨头寡头垄断，相较之下FD-SOI全球产业生态圈尚不完善，为国内相关技术突破带来了希望。
远期10-15年，研发设计出垂直器件三维电路，这是未来半导体工艺的发展方向，挑战较大，而一旦成功便意味着芯片性能更高、功耗更低、应用潜力巨大。
我们能否在半导体技术突破上重演高铁、新能源汽车的奇迹，不仅仅需要拭目以待，更需要政府部门、高校院所、科研机构、科技企业等各司其职、合力攻坚。比缺芯问题更严峻的是人才供不应求。据中国半导体协会分析，2022年中国半导体专业人才缺口超25万人，到2025年这一缺口将扩大至30万人。由于半导体技术涉及学科众多，需要同时掌握物理、化学、材料、电子、工程等多学科知识的复合型人才，多所高校相继成立集成电路学院，并与半导体龙头企业开展人才的定向联合培养，创建适应产业发展需求的创新型、复合型集成电路“人才蓄水池”。如2021年6月北京航空航天建立集成电路学院后，并与华为共设人才培养基地、联合创新实验室；2021年7月华为、中芯国际、韦尔股份等国内半导体巨头，与北京大学集成电路学院签订人才定向培养协议；2023年7月杭州电子科技大学绍兴校区联合中芯绍兴、长电绍兴等绍兴本地集成电路龙头企业、“绍芯”实验室等科研院所共建集成电路产业学院。根据近日国家发展改革委、教育部等8部门联合发布的《职业教育产教融合赋能提升行动实施方案（2023-2025年）》，集成电路等产业领域将深入推进产教融合。可以预见，未来将有更多城市探索政府、高校与企业多方联合培养半导体专业技术人才的新路径。半导体产业是制造业中的高门槛产业，其产业布局并不具有地区普适性。回顾全球半导体产业格局演变历程，我们发现以美国硅谷、日本九州岛、韩国K半导体产业带、德国德累斯顿、中国台湾新竹科技园等为代表的半导体产业集聚区，往往都是聚合“顶尖高校+创新企业+高端人才+风投资本”的高端创新“强磁场”，是全球半导体产业创新链协作的重要驱动力。因此，我国应从国家层面统筹资源，发挥好政府+市场“两只手”作用，培育一批空间集聚、功能关联、产业链有效适配的半导体产业集群。具体来说，继续大力支持北京、上海围绕基础研究和战略前沿技术提升研发能力，构建集设计、制造、装备和材料于一体的产业创新高地；推进长三角、京津冀、粤港澳大湾区打造优势互补、分工协同、联合创新、具有国际竞争力的综合性创新产业集群；在兼顾市场自主选择、行业效率提升、国家资源高效配置的前提下，支持若干地区因地制宜，培育形成半导体产业特色产业链基地。参考资料：
[1]朱晶.新时期我国集成电路产业高质量发展亟待突破的关键问题研究[J].中国集成电路，2023(4)：13-20
[2]侯冠华.美国对华出口管制的特点（2017-2022）[J].战略决策研究，2023，14（01）：40-58+99-100
[3]蔡一茂：“阵营对抗式”技术围堵、脱钩破坏全球集成电路产业健康发展，中新网北京，2022-12-7.