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中国半导体产业技术追赶历程

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  摘 要:本文客观展示中国半导体产业追赶历程,试图揭示追赶过程中所遇到的主要问题,虽然半导体产业因其自身特性导致进入壁垒较高,但主要问题是西方领先国家利用战略性壁垒对中国进行阻挠贯穿整个追赶过程。
  关键词:华为事件;中国半导体产业;技术追赶
  引言
  2018年注定是不平凡的一年,中国科技在40年改革开放中取得了快速进步,但核心技术依然严重依赖美国等西方发达国家。近期加媒体报道,应美国要求,加拿大警方于12月1日在温哥华逮捕了华为公司副董事长兼首席财务官孟晚舟,理由是“涉嫌违反美国对伊朗的贸易制裁”。该理由与今年四月份美国制裁中兴事件十分相似。中兴事件已经以中方同意美方派驻工作组进驻中兴美国公司,中兴接受巨额罚款,股价大跌元气大伤为代价告一段落。华为事件则充斥着美国公然动用国家力量抹黑和打击中国高科技企业,暴露出美国对中国半导体战略产业发展态势的担忧,不惜一切代价遏制中国制造2025战略目标实现的意图。
  1理论回顾
  从理论上说,随着技术追赶理论的完善,后发国家技术追赶应该会更容易实现,但事实并非如此,这在半导体产业更为明显。尽管日本、韩国和中国台湾均在半导体产业实现了追赶,可以给中国大陆带来很多参考价值,但中国大陆追赶过程并不顺利,直到此时尚未实现全面追赶。这是因为:(1)自上世纪80年代开始,发达国家对关键技术进行封锁,加上技术生命周期极速缩短以及对国外技术的依赖等原因,发展中国家通过技术引进实现技术差距缩小的可能性变得越来越小[1]。(2)在WTO、TRIPS和SCM等制度框架约束下,技术追赶国的政策自主性受到了很大限制,无论是技术模仿还是保护性手段,都受到了一系列制度制约。一些演化经济学家的研究佐证了:技术追赶并没有因为理论的发展而变得更容易;相反,技术追赶更加困难[2]。(3)技术体系发展化使得技术的系统性和自增强效应越来越明显,在“第二种机会窗口”上出现了先进者越先进、落后者越落后的“马太效用”[3]。(4)后发国家企业自身在技术水平、创新能力及管理能力等方面与国际领先企业存在较大差距,阻碍了后发企业与国际主流客户的近距离接触,致使企业难以获取外部市场的需求信息以及前沿技术领域的发展动态[4]。
  2 中国半导体产业追赶历程
  中国半导体产业的追赶可以追溯到20世纪50年代,只是在局部的核心技术实现突破,市场占有率极低,我国计算机系统中的CPU、MPU,通用电子系统中的FPGA/EPLD和DSP,通信装备中的嵌入式MPU和DSP,存储器设备中的DRAM和NandFlash,显示及视频系统中的DisplayDriver,国产芯片占有率都几乎为0[13]。
  2.1 半导体早期追赶(20世纪50年代——90年代初)
  2.1.1先天不足:20世纪50年代—70年代
  1956年,中国制造了第一个晶体管,半导体技术主要来源于苏联,随着中国与苏联外交关系的转变,中国面临着半导体技术孤立问题。19世纪60年代,中国只能借助国外公开参考文献。此后,1968年成立的878Fab和1970年成立的上海19Fab成为半导体研发重要中心[5,6]。
  1956年——1966年期间,40家半导体工厂拔地而起,拥有相对较好技术的878Fab产量大幅下滑,阻断了半导体技术积累的通道,更进一步限制了该产业的发展。从下表1可以看出从20世纪70年代开始,中国与美国半导体的差距继续扩大。虽然1972年北京的878Fab、陕西的771Fab、4433Fab三家工厂从拉硅单晶、圆片加工、封装测试,乃至工装模具均采用从日本引进的3英寸芯片制造线,但是中国IC行业很难从根本上赶上。1977年和1978年,中国政府试图在香港成立三家私人公司获取IC制造技术,均以失败告终[5,6]。
  2.1.2 政府作为唯一的参与者:20世纪80年代初到90年代初
  改革开放初期,中国地方政府纷纷涌入半导体产业,全国共从发达国家引进了24条过时的IC生产线设备,大部分晶圆厂运转不佳,月产仅在数百至2000之间。造成上述现象的主要原因是中央政府把设施进口权下放给没有技术积累的地方政府,出于利益竞争,重复引进超出他们使用范围的技术设施 [7]。江苏无锡742Fab算是一个弱成功案例,这家工厂引进了一条月产超过10,000片晶圆的3英寸生产线来生产电视方面的集成电路,鉴于这条生产线成功转移了东芝的技术,因此实现量产是有很可能的[5]。
  1986年开始,中央政府克服上述地方政府重复引进乱象,实施了第七个五年计划期间形成的531计划。根据计划,中央政府将传播5毫米技术,为主要厂商引进3毫米制造技术,并着手1毫米制造技术的研发。1985年至1986年期间,中央电子工业部进行了结构改革和重组,将无锡742厂、咸阳 4400 厂以外的半导体制造企业的所有权下放到市、省、地方政府。与此同时,1986国家取消生产税、削减所得税、补贴10%研发成本、对重要项目的设备进口税给予减税等政策。1989 年,無锡华晶、绍兴华越、上海贝岭、上海飞利浦、首钢日电被选为主力,中央政府允许在外资企业在高科技领域IC行业设立合资企业,这种策略被称为“以市场换技术”[8]。
  2.2半导体早期追赶失败原因分析
  首先,国内企业、科研所和高校缺乏研发能力。由于公共部门组织不断发生变化的情况下,半导体产业政策很难保持持续性,第八个五年计划期间的908工程,投资25亿元,在1995年建设6英寸生产线,引进0.8-1毫米制造技术,1998年1月生产试点产品,那时的中国尚不具备使用6英寸的生产线的能力,这个项目最终失败[9]。
  其次,政府作为产业创新领导者的局限性。陈玲通过采访了当时几位参与IC产业政策制定的决策者,证明了这一点。908项目实施过程中,28个政府部门存在一系列的争议:起初,对建立生产线装置的地理位置存在争议;然后,对从哪些国家和公司进口技术产生了争议;最后,如何在ASIC和DRAM之间抉择是一个巨大挑战,经过一系列激烈的争论做了一个无效决定,同时生产DRAM和ASIC产品 [9]。   再次,中国引进技术被限制。这种限制起源于1949年成立的多边出口管制协调委员会。当时,该委员会禁止成员国向大约30个共产主义东欧国家出口用于战略目的的材料和技术。1950年朝鲜战争结束后,中国也被列入该名单。中国在改革初期大量进口旧设备的原因之一是该协议限制向被制裁国家出口大于5英寸的晶圆和小于2纳米的生产设备。1994年以后,这项协议被美国的主导的1996年瓦森纳尔协议取代。瓦森纳尔协议仍然限制成员国向共产主义国家出口可能具有战略用途的材料和技术 [10]。除了西方国家对技术转让的限制,台湾禁止向中国大陆投资IC制造,也是一个重要的制度障碍。
  2.3半导体近期追赶(20世纪90年代——21世纪初期)
  “908”项目失败后,中国政府紧接着组建“九五”期间的“909工程”,建设一条以DRAMs为主的8英寸生产线。1996年制定的 “909政策”包括将NEC作为技术学习的合作伙伴,明确NEC在生产线操作上进行详细的技术转让条件。得益于政府的努力,“909工程”取得不错的效果,良品率短期内大幅度提升[6]。
  2000年成立的中芯国际的快速成长对中国创新体系发展具有重要意义。中芯国际在中国拥有2条先进的12英寸生产线,并且拥有最好的设备(除去国外公司),它引领着整个中国IC行业的技术追赶。其次,中芯国际显示出中国政府采用适合的产业追赶战略发展道路——促进本土企业发展。由于中芯国际的所有者和初始资本均来自海外(台湾),再加上关键工程师也来自台湾,因此它最初被视为一家外资控股公司。然而,中芯国际的总部设在中国,且在香港交易所上市,通常被视为一家国内公司。此外,近年来中国大唐收购了该公司16.55%的股份,成为最大股东。在台湾CEO辞职后,中芯国际成为一个具有明确立场的国内公司[11]。从某种程度上说,我们认为中芯国际的成立和发展是政府培育国内企业、实现行业追赶的成功案例。
  2.4半导体产业近期实现有限追赶原因分析
  首先,领先者自身能力不断增强。英特尔于1971年创建了微处理器,一直在40多年的时间里保持了领先地位。ASIC(专用集成电路)也没有发生明显的领导层变化:领导者仍然是美国芯片设计公司,如高通公司和Broadcomm公司。只是内存芯片已经清楚地看到工业领导层发生两次变化,从美国到日本(1980年)再从日本再到韩国,三星电子于1993年成为产业界的头号存储器生产商,从此韩国一直稳坐全球头号存储器生产商宝座。在它成为世界第一之前,领导层一直在变化:每当内存芯片转向下一代产品时,市场领导者就会从在位领先公司转移到新的挑战者身上。三星在过去的二十年里一直是业界无可争议的领导者,可以认为是先行者的能力扩张[12]。
  其次,产业格局发生重大变化。从20世纪90年代开始,存储器行业的技术开始发生变化,并且适用于DRAM的标准数量大幅增加。在20世纪90年代早期,当DRAM和其他存储器以33MHz的速度运行时,命令和封装只有大约10个技术标准。然而,到20世纪90年代末,DRAM的速度已经提高到100 MHz,技术标准的数量急剧上升。例如,第二代DDR(双数据速率DRAM,高速DRAM),DDR2,却拥有约330项技术标准。这一变化使现任技术领先者受益匪浅,领先者可以比竞争对手更有效地为新系统和技术做准备,并且在投资竞赛中处于领先地位,他们也可以启动标准或在设置标准时发挥更大的作用。再加上DRAM市场不是细分的,而且是高度整合的,这意味着后来者没有(低端市场)的空间。因此,后来者很难通过差异化生产和营销来抓住市场机会,随着所需投资不断增加和生命周期的缩短,情况会越来越糟[12]。
  虽然在封测和制造上,的确存在着日-韩-台次序的梯次产业转移,而三者也均实现了芯片价值链上的高端攀升,但这一规律并不适用于中国大陆。在世界工厂时期,面临的是同为发展中国家的底部竞争,链主利用中国和其他发展中国家之间,以及中国本土内部不同代工厂商间的可替代性,榨取中国企业利润,使其难以获取有强度的研发资金,而在中国企业开始向着高端市场的方向上攀升时,则受到了更为复杂组合型阻截,如强知识产权保护专利策略、技术标准体系、质量安全、环保市场准入壁垒等,以阻止后发国家在价值链上攀升[13]。
  最后,领先国家政治施压。2018年3月23日,特朗普高调宣布针对中国的301调查结果,主要是四项所谓“不合理和歧视性政策”:其一、中方迫使外国企业向中方转移技术;其二、限制和干预美国企业技术许可的市场交易条件;其三、中方通过在美国投资并购大规模获取先进技术;其四、将在美国获取的先进技术用于支持中国国内的产业政策,特别是《中国制造2025》[14]。
  参考文献
  [1] 杨晓玲.论技术引进与自主创新——兼论我国推进技术进步的自主创新战略[J].天津社会科学,1999(06):68-72.
  [2] 楊虎涛,田雨.演化经济学的技术追赶理论:特质、脉络、关键概念及其拓展[J].学习与探索,2015(07):95-99.
  [3] 邢文凤.比较企业优势观视角下后发企业追赶路径研究——以新能源汽车发展引发的范式转换为背景[J].科学学研究,2017,35(01):101-109.
  [4] 吴先明,高厚宾,邵福泽.当后发企业接近技术创新的前沿:国际化的“跳板作用”[J].管理评论,2018,30(06):40-54.
  [5] 朱贻玮.中国集成电路产业发展论述文集[M].北京:国防工业出版社,2006.
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  [8] Mu,Q.,& Lee,Keun(2005). Knowledge diffusion and technological leapfrogging:The case of telecommunication industry in China. Research Policy,34(2005),759–783.
  [9] 陳玲. 制度精英与共识[M]. 北京:清华大学出版社出版,2011年.
  [10] 林崇诚. 产业与政治:两岸相互依赖的时代[M]. 北京:世界知识出版社,2009.
  [11] Wang,Zhen(2009).Saving SMIC.Caijing Magazine,Beijing,251,128.
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  [13] 杨虎涛,贾蕴琦.产业协同、高端保护与短周期迂回——中兴事件的新李斯特主义解读[J].人文杂志,2018(09):35-42.
  [14] 克雷格. 特朗普对中国半导体加征关税,英特尔、高通等5大美芯片股危险[EB/OL].2018-6-20[2018-12-22].http://personal.b0.upaiyun.com/edward/app/referance/index.htm.
  作者简介:陈委芹(1990-),女,汉族,安徽阜阳人,广西大学商学院研究生,研究方向技术创新,530004.
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