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自主创新是我国半导体产业的唯一出路
作者:段瑞飞 谢海忠 彭效冉 发表时间:2018年06月12日

 

  半导体产业——信息产业的明珠半导体产业具备技术密集和资本密集特性,是信息产业的根基。根据世界半导体贸易协会(WSTS)统计,2016年全球半导体市场规模达3389亿美元。2017年全球半导体市场规模有望超4200亿美元。从2015年全球半导体行业市占份额来看,欧美日韩分别占9%、50%、11%、17%,而中国大陆仅占4%。以硅片为例,硅片是半导体最核心、成本占比最高的材料,由于对纯度要求超高,因此行业壁垒极高、呈现高度垄断格局。目前以日本信越半导体、胜高科技,台湾地区的环球晶圆,德国siltronic,韩国SK siltron为代表的五家公司掌握90%以上的市场份额。

  半导体产业具有技术密集、资本密集和产业集群三大属性。这是因为半导体产业属于材料工业、精密工艺、自动化、精密控制、智能电路、软件编程等各领域交叉的高科技产业,具有非常高的技术壁垒。同时半导体产业又是资本密集型产业,在半导体产业链中的晶圆代工、封测业务需要投入高额资金购买高端精密自动化设备,并且技术进步迭代周期短,需持续投入研发和购买新设备,需要非常大的资本。还有半导体产业要想做强做大,必须有产业集群优势:半导体产业链的材料、设备、IC设计、晶圆代工、封测5个环节联系非常紧密,常常需要一起配套研发和合作,以及售后服务,决定了完整的产业集群的重要性。

  美国单边贸易战带来的影响

  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、中方迫使外资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》。美国将对中国企业主动发起贸易战。什么是贸易战?一方对对方进口产品采取多重制裁措施,包括加征高额关税、反倾销、反补贴、实施贸易保障措施、增加非关税贸易壁垒,并以此要求对方国家开放市场、调整汇率、改变其他经济贸易政策,对方国家随即展开类似的或其他的反制及报复措施。当然我们国家和企业也不会坐以待毙,也会采取相应的措施来反制美国对中国企业的贸易战,减轻国内企业的出口压力和负担。如果双方真正大打贸易战,对国内企业将会导致:一是美国的中低端制造业迅速被其他发展中国家接手,中国失去美国巨大的市场,倒逼中国中低端制造业升级;二是中国企业,尤其是像半导体产业类的高科技企业完全被美国拒之门外;三是中国企业和市场失去重要的进口高科技技术和产品的来源。中国只有走自主创新之路,才能打赢贸易战。

  对半导体产业来说,美国比较具有优势,半导体产品是美国出口中国产品中销售额最大的产品,每年接近万亿人民币。根据海关统计,2016年集成电路进口数为3425.5亿块,进口金额达2270.7亿美元;而同期中国的原油进口仅为6078亿人民币。中国在半导体芯片进口上的花费已经接近原油的两倍。当然这两千多亿美元的集成电路贸易量,并不是全部来自于美国,但是全世界半导体集成电路的出口一半来自于美国。如果贸易战开打,现在这种情况就会改变。中国企业继续从美国购买半导体芯片的花费会更高,那么中国企业可能会寻找代替国日本或者韩国,同时也会逼迫中国企业走自主创新的研发之路。

  贸易战对国产半导体产业的机遇和挑战

  按照大卫·李嘉图的贸易理论,美国半导体企业为了追求利润最大化,在半导体产品开发的前几年,会仅仅进行半导体产品输出。因为在此期间,还没有替代产品出现,他们的产品在市场上能够形成垄断地位。随着时间推移,逐渐有国外模仿者开始仿制美国产品。这时,为了降低成本和提高竞争力,美国半导体企业将会在国外进行直接投资。因为他比竞争对手有更大的技术优势,又能够利用国外廉价的原材料和劳动力,所以在这段期间,他们又能比对手多赚取额外利润。随着竞争的白热化,这代技术逐渐成熟,美国半导体制造商会直接输出技术,以技术股入主其他国家的设备制造企业,而美国的半导体制造商又开始新一轮的技术创新。正因如此,美国半导体企业一直保持着高额利润水平。企业作为市场经济主体,处于不同的生命周期,所选择的创新模式也有所差异,比如新企业热衷于模仿创新,而随着企业“年龄”的增大,更倾向于选择自主创新和合作创新的方式。

  贸易战给中国半导体产业带来的挑战是:中国半导体企业将失去美国半导体企业生产的元器件,同时中国的高新技术企业将失去美国市场。贸易战也给中国半导体产业带来机遇:美国半导体企业失去中国市场,留下市场真空,为中国半导体企业代替美国芯片提供了机会;买不到美国半导体元器件将逼迫中国企业加大研发、加大自主芯片的创新,使得国产芯片代替进口芯片成为可能。

  技术创新、模式创新、制度创新

  半导体产业从出生那天起,就遵循摩尔定律的发展。摩尔定律是由英特尔创始人之一戈登·摩尔所提出来的,其内容为:集成电路上可容纳的晶体管数目,约每隔18~24个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。当价格不变时,每一美元所能买到的电脑性能,将每隔18~24个月翻两倍以上。这一定律揭示了信息技术进步的速度。摩尔定律不仅影响了半导体产业,同时对整个经济都有重要影响。摩尔定律其实是技术创新的真实写照,为了保证产品的市场认可度,企业只有不断地投入研发,加大创新,才能有一代接着一代的新产品满足消费者日益更新的需求,保持住在整个行业内的竞争性地位。创新会带来技术突破,某项技术发生突变后,后沿技术会在多学科领域产生重大技术创新,形成关联创新族,转向应用后出现产品创新族,经商业化模式创新,激发消费者潜在高层次需求;这吸引更多企业使用同源技术,围绕供应、设计、制造、分销等产生新分工,形成领先产业。在当前贸易战的背景下,政府和企业应激励技术突变,推动产业结构升级;保护知识产权,完善法规;推进国家创新系统,以优惠政策和经济杠杆整合资源,提高各方创新积极性。半导体行业有其自身特殊性,是多学科的交融,与许多行业息息相关,而且技术更新明显,更新换代更快,产业起伏和整个国民经济波动具有非常强的相关性。个人和企业对电子产品的需求变化是导致半导体产业周期性波动的重要因素之一,这和经济增长速度和经济发展前景密切相关。从历史上看,每4—5年一个周期,其中景气周期为2—3年而非景气周期为1—2年。经济波动、技术进步导致需求和供给不平衡是硅周期的主要驱动因素。近年来由于技术进步趋缓和新应用不足,半导体产业周期有缩短迹象,波动幅度也趋于收窄。另外值得重视的是,半导体产业创新能力下降和增长速度放缓有可能加速行业整合,从而改变目前的产业格局。半导体产业链可分为核心产业链与支撑产业链,核心产业链是完成半导体产品的设计、制造和封装测试;支撑产业链提供设计环节所需的软件、IP以及制造封测环节所需的材料、设备。

  半导体技术密集的行业属性决定行业大部分时候是“强者恒强”的格局,马太效应显著,只有当全球半导体行业发展出现新的机遇时,行业追赶者才有机会崛起。半导体新的行业机遇往往来自新需求、新工艺、新模式以及技术放缓,在新需求(产品、市场)、新工艺、新模式的背景下,市场格局还没有定型,给新进入者和追赶者提供了较好的发展契机。技术壁垒一直是半导体落后者追赶领先者的障碍,行业技术进步放缓意味着追赶者与领先者的差距在缩小。半导体需要大量资金、人才以及相对完整和成熟的产业集群来支持,因此它的发展离不开政府在资金补贴、技术转让、人才获取等方面的大力支持。

  任何一项先进的产品和技术都有其生命周期。这个周期在不同技术水平的国家里,发生的时间和过程是不完全一样的,其间存在较大的时差。推动产品升级换代的核心是技术,技术在进入市场的过程中也有其生命周期特征。技术生命周期一般分为6个阶段。在技术开发阶段和技术应用阶段,新技术还没有真正进入市场,因而技术的市场渗透率几乎等于零。在技术的应用开发阶段,技术的未来用途得到开发,技术的市场渗透率慢慢提高;在技术应用迅速增长阶段,技术的应用得到迅速推广,其市场渗透率也迅速提高;在技术成熟阶段,技术已得到多次改进,技术的市场渗透率达到最高点;在技术过时阶段,由于原有的技术已逐渐被新技术所替代,因而其市场渗透率逐渐下降。如果想要技术一直保持领先,唯有保持创新的持久。半导体产业市场特点与半导体技术的生命周期密不可分,了解和把握产品和技术的生命周期,才有机会超越发达国家。

  对产品生命周期影响最大的是技术创新。在一定时期,出现某种新的产品或新的生产流程的国家将处于一种理所当然的领先地位,也就是说,这个国家由于技术创新而获得先进技术垄断地位,成为技术领先国。别的国家对这种产品的需求和拥有这种产品的生产能力将有一种时间上的迟延,即模仿滞后(imitationlag)。该国因此大量出口技术领先产品。但是,通过贸易产生的示范效应、专利转让以及直接投资,这些技术将被其他国家模仿,技术领先国和技术追随国间的技术差距将会逐步缩小甚至消失,它们之间的贸易由于技术追随国的生产扩大而逐渐减少,直至追随国的生产能够满足国内需求为止。占有新技术的企业在利用自己的新技术谋取最大利益时,基本上是按商品输出、直接投资和技术输出这样的先后次序循环进行的。

  创新一般指的是技术创新,通常有三种类型:第一种是“跟随创新”,是在现有研究成果的基础上,进行变动或少许改进而发展出来相对新的一些事物,比如韩国在手机领域引进了美国的CDMA技术,并在此基础上设置了外围性的一些专利,从而形成它自身特色的竞争优势;第二类创新叫“集成创新”,简单地讲就是把现有不同的几种或很多技术集成起来,而形成新的独特的产品,比如复印机的诞生。在这之前虽然复印机所用到的各种技术已经成熟,但没有相关人员的集成,仍然形不成为人所用的复印机;第三类创新是“原始创新”,此项创新具有发明性、原创性、前期尚未出现等特点,也是最为困难的,但也是价值最大的。进行原始创新肯定能够拥有自己的自主知识产权,站在技术的最前沿,其他人很难超越或模仿,比如家喻户晓的乔布斯发明的苹果手机,虽然手机市场很大,产品相对丰富,但苹果手机能独树一帜,是因为它的硬件和软件服务的最大化融洽,其他品牌手机很难与之匹敌。

  除了技术方面的创新,在商业运营中,还存在着其他方面的创新,比如商业模式的创新、经营理念的创新、管理方式的创新等,都能或大或小地推动经济发展,企业自身实现价值最大化。随着互联网的发展,很多概念都在更新甚至被颠覆,比如百度是互联网公司吗?它其实是一家广告公司。腾讯是开发软件的吗?而它的主营业务是通讯等。观念性创新最典型的说法是360董事长周鸿祎先生对于“互联网思维”的解读:“用户至上,体验为王,免费的商业模式,颠覆式创新”。

  对策

  不管有没有贸易战,针对半导体这种具有技术密集、资本密集和产业集群三大属性的行业,国家和企业一定要有整体战略布局,战术明确,政府要大力鼓励和支持原始创新,注重知识产权的保护,培养有益创新的环境。

  同时产业特性决定了需要由政府主导,形成政、产、学、研的联盟组织,共同应对可能的贸易战和由于贸易战而对企业和国家政治经济安全带来的挑战。

  企业作为市场主体,不仅要积极应对由贸易战带来的负面影响,同时要加强创新意识,提前布局,要有全局意识,为人所不为,强化社会责任和赢利目的的平衡,在困难面前要积极团结各方面的力量,争取变不利为有利。

  半导体产业对于信息产业至关重要,同时又是技术创新最快的领域,半导体产业关乎国防、产业的命运,我们必须走自主创新之路,才能不受制于人。同时技术革新和生产方法的变革不是独立、均匀分布的,而是集群式出现的。半导体产业的创新又能带动整个信息产业的创新,比如技术的创新会带来人工智能、5G、物联网、虚拟现实产业的蓬勃发展。如果半导体产业缺乏创新,会导致其他相关行业的萧条,只有创新,才能突破现有技术的低谷,催生下一波的繁荣。只要政府从宏观政策方面加大和鼓励创新,企业和个人积极参与创新,中国半导体产业一定会越来越强。

  作者单位:

  段瑞飞   北京中科优唯科技有限公司

  谢海忠   江苏明德之星激光显示科技有限公司

  彭效冉   天津师范大学

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