出品 | 5GAI产业研习社
整理 | 李俊杰 对外经济贸易大学
排版 | 王中航 吉林大学
参与人员 | 尉彤、王越、徐美熙、李思瑶、王冕茜、彭佳瑜、杨婉竺、岳伟杰、张沥尹、格一董、张舒淇、刘意、张静怡、陈艺丹、李金宇、王晓瑜、刘畅、吴毅萍、方晓雪、袁艺铭、王霄淼、严紫文、于欣平、张青萍、尤佳妮、刘美欣、赵小铭、马逸芸、王驰誉、周栩冰、董宣池、刘铭雨、杨凯翔、陈铿伊、陈琦、刘海月、谢碧瑶、姜政、李晶媛、张晨、贾雅男、王可欣、王希夏、刘宇航、吴培、顾嘉欣、刘晓燕、吕继微、谢宇薇、陈润生、张颖心、尚欣宇、郭芙蓉、韩祎、张镜、刘峻豪、王秋璇、郑之仪、邓诣凡、陈秀、胡婧煜、俸资辉、王中航、邓婉思、都浩、吴沁凝、吴小华、杨诗影、都昱辰、符梦玲、张一淼、陈雪、李德伟、廖德峰、张梓祺、王喆、常尧璇、李佳璇、姚学明、潘家欢、黄可如、赵维蕊、徐超、邓慧琪、王妍、项心力、宋巩、罗越、钟文琦、宋玟妍、王星莹 、刘铭雨
00
引言
长期以来，我国在核心技术，特别最底层的核心芯片领域的技术缺位，导致近年来频繁受到美国技术霸权的欺压。自2016年开始，美国对我国中兴和华为两大通信巨头不断打压，延缓两家企业发展，并逐渐升级为国家间的技术较量。发展我国的底层计算芯片，摆脱“卡脖子”问题，已然不仅仅是企业和行业的发展需要，而是上升为国家层面的战略需求。正如国家领导人所说：“核心技术是国之重器，在别人的墙基上砌房子，再大再漂亮也可能经不起风雨，甚至会不堪一击，而核心技术受制于人，是我们最大的隐患”。“芯片的国产替代之路，我们该如何走”是我们所有人需要考虑的问题。
01
芯片正逐渐成为科技企业竞争力的核心
从科技企业产业链上下游分析中可以看出，芯片正逐渐成为科技企业竞争力的核心。具体来说，下游科技企业主要集中在应用端层面，也就是从医疗、交通、教育等行业结合形成了较大的需求市场。对于这类企业，芯片是能够实现智能化体验的底层支撑，没有芯片相关场景应用无从谈起。位于产业链中游的企业，芯片可以为其提供单位效能，获取规模效用。一家以产品制造与加工为主的企业，应对下游提出的定制化设计和复杂的场景提供落地方案，工业自动化在当今环境下难以获取长久优势，芯片可以赋能智慧工厂，甚至指挥大脑，提升中游企业的制造效能。对于上游企业，材料的获取以及定价越来越需要借助更大的数据支撑体系，这种体系需要更高端的芯片进行支撑，由此来进行数据挖掘和定价测算。
所以，对整个产业链上各个企业来说，芯片发挥的作用远不止是为了实现具体产品落地和决策提供自动化支撑。更重要的是，芯片逐渐成为了科技企业的核心竞争力。
02
我国芯片产业的发展状况
时间上来看，我国芯片产业起步晚，基础不足，历史发展上存在空白。通过对中国和世界芯片发展时间线的对比，我们可以看到，在中国决策者逐渐意识到应当加大芯片产业发展力度时，“中国芯”在技术水平已经和世界有了近15年的差距，在工业生产上有了20年以上的差距。
图：中、美、日芯片发展时间线对比
技术层面来看，我国芯片过去几年虽发展迅速，但核心环节仍同芯片巨头存在明显差距。自2008年起，我国启动实施了“极大规模集成电路制造装备及成套工艺”国家科技重大专项，开展的数年间集成电路高端制造装备材料供给实现了0到1的突破，制造与封装开始成为了中国芯片发展的核心驱动力；初创企业细分领域发展速度较快。
表：中国三大领域的主要成就及发展状况
5GAI产业研习社
销售量来说，集成电路产业销售额整体持续增长。可以看到，设计业整体销售额增速仍保持较高增长，封装测试业由于较低的技术附加增速有明显下滑的趋势。
表：中国芯片行业三大领域2016-2019销售情况与增速
5GAI产业研习社
虽然从销售额来看，我国近几年芯片行业在高速发展，但是由于起步晚，我国的芯片自给率低，设计和制造环节存在明显劣势。图表可以看出，近几年的集成电路出口远小于进口，且比率常年维持在40%以下。如果但看芯片设计领域，我国的自给率更低，说明了我国在芯片设计环节水平仍然不高。
图：中国2016-2019集成电路进出口额情况
5GAI产业研习社
03
国产自主化遭遇瓶颈
全球芯片市场的份额，主要被几家大企业占据，行业集中度高，市场被高度垄断。2018年，前五大硅片厂商占据了95%的市场份额；晶圆代工阶段，龙头台积电份额已超50%，并且还在逐年增长。市场的高度垄断性让国内企业很难享受规模优势带来的红利，市场的竞争力很难实现。
图：2020年Q1全球前十大晶圆代工厂营收排名
芯片行业本身就是一个技术密集型的产业，芯片制造的每一个流程，都需要相关的高新技术予以支持。首先，芯片生产的集成度越来越高，这体现在一颗芯片上集成的晶体管数量越来越多，这给芯片的制作带来技术上的难点；其次，芯片的精度要求很高，这体现在芯片的特征尺寸越来越小，精度的提高也进一步提高了技术的要求；再次，芯片的单点技术突破困难。所谓单点技术就是构成半导体制造工序的最小单位工艺技术，又称组件技术，复杂电路制造需要超过500道工序，这些工序都是在精密仪器下进行，给制造带来了很大的困难；最后，需要结合单点技术，将电路植入硅片的集成多项技术。该技术的难点在于，如何在短时间内完成从无限的组件技术组合中，制定低成本，满足规格且能运行的工艺流程。之前我们也提到了，我国的芯片技术起步晚，与技术发达国家发展完了十几年，所以这些技术本身就构成了我国芯片行业进一步发展的瓶颈。
人才缺口也一定程度上影响了我国芯片的国有化进程。中国芯片想要进一步发展，人才是不可或缺的。然而，全国每年集成电路专业毕业进入本行业的人才仅有十分之一左右，与集成电路强相关的四个专业（微电子科学工程，微电子学与固体电子学，集成电路设计与集成系统，集成电路工程专业）毕业生进入本行业的比例只有三分之一左右。集成电路行业周期长，人才成长周期也相对长。互联网和金融等行业的高薪也导致了部分芯片行业人才的流失。总之，与芯片人才的需求相比，我国集成电路行业人才的供给是远远不足的，一方面体现在相关人才数量少，另一方面体现在人才流失严重。由于人才稀缺而带来的芯片制造创新能力不足，是我国芯片自主化进程困难的根本原因。
图：我国集成电路专业人才缺口大
5GAI产业研习社
芯片企业的收益越来越难支撑高昂的研发成本。以中国芯片行业龙头中芯国际为例，该公司在近三年的毛利率整体下滑。虽然营业利润率和净利润率在2019年有较大的改善，但各项费用尤其是研发费用在近三年逐年上升，不难发现，收入的增长速度远远低于研发费用的增长速度，利润已经难以支撑起高昂的研发成本了。
图：中芯国际最近三年净利润及增长率
图：中芯国际过往三年费用率的变化
04
芯片国产替代过程艰难，路在何方
综合考虑我国芯片产业的发展过程和优劣势，国家和企业可以从以下几个方面提升芯片的竞争力：
政策倾斜，加大相关领域投资
国内政策向半导体产业倾斜。确定支持经费使用自主权，建立符合政策要求，结果导向，激励与约束并重的政策经费投入管理机制和方式。实行优惠的投融资鼓励政策。出台投资抵税政策，吸引民间及其他行业(如资金充足的房地产公司)企业跟进配投;实行金融支持政策，工业银行，专门对电子衍生提供各种金融支持(过程贷款、中长期贷款、债券等)。
以市场为导向，减少无效投资，整合资源
该行业的发展除了扶持之外，也应当让相关企业互相形成良性竞争的关系，进一步推动技术发展。我们必须向国际上成功的企业学习，借鉴其发展模式，改造现有体制模式，建立符合市场经济规律的商业模式，管理体系，生产流程，规章制度和理念。
重视人才培养，扩大相关学科招生规模
关于人才培养问题。一是要扩大专业人才的数量，二是要提高专业人才的质量。除了引进专业人才之外，面对美国的人才封锁，更需要创新国内高校芯片相关专业的招生与培养模式，国内高校应扩大芯片产业相关专业的招生名额、重视微电子学科、重视基础科学。
紧抓5G、AI等领域，努力实现“弯道超车”
从市场研发和设计环节突破，在产品推广早期占领市场份额，同时保持技术领先占据这个领域。鼓励芯片企业加大技术研发力度和兼并重组进度，增强自身的技术水平和企业实力，提高芯片企业的核心能力。
05
总结
当今世界，芯片逐渐成为了科技企业核心竞争力的主要来源。对于国家来说，谁掌握了芯片技术，谁就掌控了发展的优势。我国的芯片市场规模很大，近几年在国家政策的扶持和相关企业的努力之下，也有了进一步发展，销售额逐年攀升。
但不可否认，由于人才缺口，寡头垄断，技术封锁等因素，我国的芯片还是以进口为主，国产化率很低。国产替代，路在何方？政策的扶持只是其中一方面，更重要的还是要重视人才培养以及向市场要效率，在吸取发达国家优秀经验的同时也不要忘记我们在曾经失败的教训，相信在不久的将来，我们可以拥有出强大的“中国芯”。