利益嵌入視角下的半導體產(chǎn)業(yè)培育路徑研究

謝泓材，周志中

(上海交通大學安泰經(jīng)管學院，上海 200030)

以集成電路為核心的半導體產(chǎn)業(yè)是制造強國的重要支柱。2018 年3 月5 日，集成電路被寫入政府工作報告并位列實體經(jīng)濟發(fā)展第1 位。2018 年4 月17 日，美國商務部宣布對中興通訊進行芯片停售和全面封殺，時長7 年，使之當即休克。經(jīng)過一系列斡旋和付出沉痛代價后，中興通訊得以在2018 年6月恢復運營。2018 年10 月29 日，美國商務部限制福建晉華集成電路公司出口并列入禁售清單。中興事件和晉華事件直擊我國半導體產(chǎn)業(yè)軟肋，教訓慘痛，引發(fā)各界深思。加快半導體產(chǎn)業(yè)國產(chǎn)化配套進程，是從制造大國邁向制造強國的必由之路；探索半導體產(chǎn)業(yè)國產(chǎn)化的有效培育路徑，是確保國家信息安全自主可控的當務之急。

中國大陸半導體企業(yè)的國產(chǎn)化進程或者說進口替代之路是無數(shù)廠商從小規(guī)模試探性采購驗證起步，逐步擴大采購進而實現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈配套的緩慢漸進的學習行為，故采用演化博弈的分析方法是行之有效的。基于演化博弈的視角，本文提出一個半導體產(chǎn)業(yè)國產(chǎn)化培育路徑的分析框架并據(jù)此建模分析：（1）長期演化博弈下，國產(chǎn)產(chǎn)品能否在禁運封鎖情況下起到替代用途或達到商用標準？視本土廠商的采購意愿和國產(chǎn)產(chǎn)品的綜合性能而定。這是國產(chǎn)產(chǎn)品實現(xiàn)進口替代的前提，是國產(chǎn)化路徑的合理性所在。（2）如何有效動用政府力量扶持產(chǎn)業(yè)？重要的工具是補貼。為防止騙補，實現(xiàn)精準補貼扶持，使國家用于發(fā)展半導體產(chǎn)業(yè)的大量資金有效地投入運轉(zhuǎn)，這是企業(yè)創(chuàng)新研發(fā)和政府監(jiān)督評估之間的利益博弈行為，是國產(chǎn)化路徑中政府力量的有效性所在。（3）通過產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同聯(lián)盟，是否有助于推進產(chǎn)業(yè)國產(chǎn)化配套？引入上下游合作機制，發(fā)揮協(xié)同效應，達成合作共贏，這將使產(chǎn)業(yè)鏈內(nèi)部協(xié)調(diào)形成合力，這是國產(chǎn)化路徑的有效抓手和加速器。本文以我國半導體產(chǎn)業(yè)國產(chǎn)化培育為現(xiàn)實基礎，運用演化博弈模型對國產(chǎn)化采購的可行性、帶監(jiān)督的政企博弈的合理性和產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同結盟的有效性進行探討，并根據(jù)博弈分析結果設計了“整合產(chǎn)業(yè)群、升級技術層、融合工藝鏈”三位一體的半導體產(chǎn)業(yè)國產(chǎn)化培育路徑。

1 產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀和文獻回顧

1.1 產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

半導體是當今科技信息時代的基礎原材料，被譽為“工業(yè)的糧食”，是電子工業(yè)和信息產(chǎn)業(yè)的命脈［1］。按產(chǎn)品歸類，半導體產(chǎn)品包括集成電路、光電元件、傳感器、分類器件四大類，其中核心部分集成電路的產(chǎn)業(yè)價值占比達82%。集成電路具備可靠性高、輕薄微型等優(yōu)點，且產(chǎn)業(yè)具備規(guī)模效應，使得電子元件得以實現(xiàn)了微型化、高可靠性、低功耗以及智能化的飛躍。芯片作為集成電路的載體，由硅晶圓切割而成，是半導體元件的統(tǒng)稱。

作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，半導體產(chǎn)業(yè)是具備附加價值高、技術密集、競爭力強以及產(chǎn)值巨大［2］等特點的先導性、基礎性的高科技產(chǎn)業(yè)。發(fā)展半導體產(chǎn)業(yè)，提升國產(chǎn)化水平，實現(xiàn)巨額產(chǎn)品進口替代，兼具多重戰(zhàn)略意義。一方面，實現(xiàn)半導體核心環(huán)節(jié)的國產(chǎn)化，是確保包括產(chǎn)業(yè)安全在內(nèi)的國家安全自主可控的必然需要。擁有國產(chǎn)化能力或自主知識產(chǎn)權的半導體產(chǎn)業(yè)已日益成為經(jīng)濟發(fā)展的命脈、社會進步的基礎、國際競爭的籌碼甚至國家安全的保障。另一方面，提升半導體產(chǎn)業(yè)國產(chǎn)化率，進口替代空間巨大，且助力產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，具備經(jīng)濟意義。長期以來，我國通過附加值低、技術含量低的勞動密集型產(chǎn)業(yè)切入全球分工，處于微笑曲線低端，但隨著用工成本攀升、人口老齡化等全生產(chǎn)要素原料成本上升，區(qū)位比較優(yōu)勢逐漸消失，容易陷入“比較優(yōu)勢陷阱”［3］，亟需經(jīng)濟結構轉(zhuǎn)型升級，實現(xiàn)向制造強國的轉(zhuǎn)變。在頂層設計上，半導體產(chǎn)業(yè)等基礎先導產(chǎn)業(yè)被列為優(yōu)先發(fā)展方向，戰(zhàn)略發(fā)展意義非凡。

目前我國集成電路供需嚴重錯配，尤其高端半導體產(chǎn)品嚴重依賴進口。我國既是全球最大的集成電路應用市場，更是全世界最大的集成電路產(chǎn)品進口國。根據(jù)海關總署的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，自2013 年起，我國進口集成電路價值超2 000 億美元；2017 年中國集成電路進口高達2 601 億美元，占高新技術產(chǎn)品進口額的44.5%，遠超原油（1 623 億美元）、農(nóng)產(chǎn)品（1 247 億美元）、鐵礦石（763 億美元）等進口額。自給率低，特別是許多高端核心產(chǎn)品完全無法國產(chǎn)，是我國集成電路的致命軟肋所在。截至2017年，包括計算機系統(tǒng)中的MPU、通用電子系統(tǒng)中的FPGA/EPLD 和DSP、通信裝備中的 Embedded MPU和DSP、存儲設備中的DRAM 和 NAND Flash、顯示及視頻系統(tǒng)中的 Display Driver 在內(nèi)的多項國產(chǎn)芯片占有率都是零［4］。核心半導體或高端半導體產(chǎn)品長期被國外壟斷，不僅直接制約中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展，而且使我國隨時面臨停產(chǎn)斷檔、禁運或限制進口等直接威脅國家安全的局面。

具體到產(chǎn)業(yè)鏈視角，我國半導體軟肋更加凸顯。當前，我國半導體產(chǎn)業(yè)雖然進步明顯但產(chǎn)業(yè)鏈整體實力依然薄弱，尤其上游關鍵設備和材料嚴重依賴進口。從產(chǎn)業(yè)鏈角度看，半導體產(chǎn)業(yè)鏈包括由IC 設計、晶圓制造、封裝測試等環(huán)節(jié)構成的核心制造鏈，以及由材料、設備、潔凈室等構成的支撐產(chǎn)業(yè)鏈。知識產(chǎn)權（IP，Intellectual Property）、關鍵設備及材料、先進制程/封測技術、技術人才是半導體產(chǎn)業(yè)最重要的競爭壁壘所在。近年來，我國芯片設計、制造和封測業(yè)快速發(fā)展，進步明顯。設計方面，據(jù)中國半導體行業(yè)協(xié)會的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2016 年集成電路設計業(yè)銷售額為1 644 億元，同比增長24%，躍居全球第2 位，華為海思、紫光展銳分列全球設計業(yè)第6、第10 位。制造方面，中芯國際現(xiàn)為大陸技術最先進的晶圓代工企業(yè)，在全球排名第5，但2017 年收入?yún)s不到臺積電的10%。

另一層面，半導體設備和材料位于產(chǎn)業(yè)鏈最上游，其興衰沉浮直接牽動著產(chǎn)業(yè)的進程［5］。而半導體上游設備和材料的國產(chǎn)化之路則荊棘密布。目前，研發(fā)成本指數(shù)增長且技術密集的半導體設備市場主要被美日荷壟斷［6］，市場集中度高：2016 年全球前十名半導體設備供應商市占率超80%。上游材料業(yè)細分行業(yè)眾多、技術門檻高、產(chǎn)業(yè)規(guī)模大。以硅片為例，硅晶片對材料純度、清潔度、表明平坦度要求嚴苛，進入壁壘極高，目前全球90%的硅晶片市場被日本的信越和SUMCO、德國的SIltronic、臺灣的環(huán)球晶圓以及韓國的SK Siltron 占據(jù)。設備和材料是晶圓制造廠的支撐基石。根據(jù)國際半導體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(SEMI)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2017—2020 年間全球?qū)⑼懂a(chǎn)62 座半導體晶圓廠，其中26 座位于中國大陸，占全球投產(chǎn)總數(shù)的42%，是全球新建最積極、投資最大的地區(qū)；而我國半導體設備和材料自給率按金額計算不足10%，而在建立半導體生產(chǎn)線時則隨時面臨設備和材料短缺的風險。

綜合看，技術和資金是半導體產(chǎn)業(yè)最核心的要素，持續(xù)的研發(fā)投入、完善的產(chǎn)業(yè)生態(tài)和國家強力支持，缺一不可。縱觀世界半導體強國崛起之路，由于半導體產(chǎn)業(yè)投資龐大、回報期長的特點，國家力量是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基石和關鍵。換言之，探索我國半導體產(chǎn)業(yè)國產(chǎn)化水平的提升路徑，必須統(tǒng)籌考慮企業(yè)技術研發(fā)、產(chǎn)業(yè)鏈配套意愿、國家力量等眾多維度。基于此視角，推進半導體產(chǎn)業(yè)國產(chǎn)化進程，實質(zhì)是各方利益的協(xié)調(diào)與博弈。

1.2 文獻回顧

國產(chǎn)化，意指當?shù)厣a(chǎn)的配套供應，即當?shù)鼗华M義層面則是本國所屬企業(yè)的配套供應［7］，是一個自20 世紀50 年代起伴隨國際貿(mào)易的發(fā)展而出現(xiàn)的現(xiàn)象。所謂國產(chǎn)化政策，又稱國產(chǎn)化率保護(domestic content protection，DCP)，也叫本地含量要求(local content requirement)，是指政府對企業(yè)中間投入品的本地化供應比例設定一定要求，不符合要求的廠商進口中間投入品則被征收高昂的懲罰性關稅［8］。國產(chǎn)化率用以評價產(chǎn)品或行業(yè)的國產(chǎn)化水平，是衡量一國科技創(chuàng)新能力的重要指標，當前的計算方法是：國產(chǎn)零部件替代進口部分占該產(chǎn)品全部散件的比例［7］。國產(chǎn)化率保護政策是發(fā)展中國家在促進自主創(chuàng)新、保護本土不成熟產(chǎn)業(yè)的普遍做法。葉靜怡等［9］研究指出，依市場結構的不同，國產(chǎn)化率對東道國福利、本土中間品產(chǎn)出、租金分配等均有不同程度的影響。黃煥山［10］提出，國產(chǎn)化的核心包括品牌和商標的民族所有、核心技術自主化兩個層面。在全球化浪潮和經(jīng)濟一體化大背景下，帶有本土保護色彩的國產(chǎn)化等概念逐漸被淡化甚至弱化，而隨著中美貿(mào)易摩擦連帶的中興通訊事件，讓缺芯之痛和半導體產(chǎn)業(yè)國產(chǎn)化等議題重回公眾視野，引發(fā)產(chǎn)學研界熱議。

演化博弈是分析人類社會經(jīng)濟行為有效的工具。Kandori 等［11］指出人類社會經(jīng)濟行為是無數(shù)社會經(jīng)濟主體動態(tài)博弈和適應性進化的過程。演化博弈模型更注重群體規(guī)模，更能充分反映現(xiàn)實議題的復雜性和長期性，在包括企業(yè)間信任關系研究［12］、上下游庫存管理模式研究［13］、分布式制造研究［14］、知識產(chǎn)權電子商務交易研究［15］等諸多方面均有應用。

我國半導體國產(chǎn)化的進程是無數(shù)廠商從小規(guī)模試探性采購驗證起步，逐步擴大采購，進而實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈國產(chǎn)化配套的緩慢漸進的學習行為，采用演化博弈的分析方法是行之有效的。郭本海等［16］基于演化博弈研究了我國自主品牌轎車機制重構問題，在政府、企業(yè)和消費者間建立博弈模型；而本文在半導體產(chǎn)業(yè)中建立的是產(chǎn)業(yè)鏈上下游合作博弈模型，將政府因素視為外生變量剝離，以研究政府力量可逐步退出的長效機制。崔雅雯等［17］運用演化博弈分析研究了供給側(cè)改革下的企業(yè)標準化生產(chǎn)，得出政府行為具有無可取代的作用；而本文的研究則著眼于產(chǎn)業(yè)鏈安全建言產(chǎn)業(yè)發(fā)展，給出發(fā)揮政府扶持力量的依據(jù)和路徑，理論與實踐意義兼?zhèn)洹?/p>

此外，目前國內(nèi)關于半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的文獻聚焦于外國經(jīng)驗的研究：周建軍［18］通過對日本、韓國、美國半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的案例分析，提出產(chǎn)業(yè)政策推動并購重組的模式以實現(xiàn)趕超的建議。張茉楠［19］通過剖析日美半導體戰(zhàn)爭，提出加快實施創(chuàng)新立國的建議。楊娟［20］聚焦美國半導體行業(yè)的發(fā)展歷程，提出應建立多樣化的貿(mào)易伙伴關系的建議。以上政策建言是在詳實的史料研究基礎上提出的，但是沒有通過建模分析對半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展建言進行論證，本文將通過演化博弈建模結果來評估和建言產(chǎn)業(yè)發(fā)展，從國產(chǎn)化商用的可行性、政府補貼扶持的合理性、產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同結盟的有效性三個維度從短期到中長期逐層建言，目前還鮮見這方面的研究，這是本文的創(chuàng)新貢獻所在。

2 中斷情景下晶圓制造商國產(chǎn)化采購的演化博弈模型

2.1 問題描述及模型假設

基于晶圓制造在半導體產(chǎn)業(yè)鏈中的核心地位，選取晶圓制造為建模情境具備典型意義。按照生產(chǎn)流程，半導體產(chǎn)業(yè)鏈可分為支撐鏈和核心制造鏈。支撐鏈即半導體上游的設備和材料，是中游晶圓制造的支撐原料，也是國內(nèi)半導體產(chǎn)業(yè)的薄弱環(huán)節(jié)。根據(jù)國際半導體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(SEMI)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2017—2020 年間全球?qū)⑼懂a(chǎn)62 座半導體晶圓廠，其中26 座位于中國大陸，占全球投產(chǎn)總數(shù)的42%。晶圓制造在產(chǎn)業(yè)鏈中占據(jù)重要位置，工藝需求向上驅(qū)動設備材料業(yè)研發(fā)，制造規(guī)模向下決定后段封測業(yè)的發(fā)展空間，所以芯片制造技術及規(guī)模強弱決定整個半導體產(chǎn)業(yè)鏈的強弱。大陸優(yōu)先發(fā)展中游晶圓制造，以期快速獲得足夠市場空間，通過垂直傳導驅(qū)動全產(chǎn)業(yè)鏈的良性聯(lián)動，有效提升產(chǎn)業(yè)競爭力。

本部分選擇晶圓制造商對上游廠商原料（包括半導體設備、材料等）的采購選擇行為進行博弈分析。博弈雙方為晶圓制造商和提供晶圓制造原料的供應商。為模擬最真實的類似中興事件的供應鏈中斷事件，假設供應環(huán)節(jié)遭到海外先進廠商的禁運封鎖，長期不能恢復進口，國內(nèi)晶圓廠商開始考慮向國內(nèi)發(fā)展較為滯后、技術較為落后的原料供應商采購以實現(xiàn)進口替代，如此便可建立一個隨時間變化的較為長期的動態(tài)博弈系統(tǒng)。

為便于演繹推理，對演化模型可作出三條合理假設：（1）兩兩博弈。盡管采購商在決策時面對國內(nèi)群體中所有其他企業(yè)，仍可假設為兩兩企業(yè)隨機配對反復博弈進行。（2）對稱博弈。假定得益對雙方為無差異的對稱分布，即博弈方獲得不同收益僅僅取決于不同方案策略。（3）不完全理性假設。假設博弈雙方均為不完全理性，無法完全預測對方行動而采取最優(yōu)策略。由非完全理性假設，可忽略博弈雙方的行動次序，博弈雙方依據(jù)上一階段得益和策略調(diào)整現(xiàn)階段的策略，經(jīng)過反復的試錯、更新，最終達成演化博弈均衡，獲取各自策略的最優(yōu)收益。

2.2 構建演化博弈模型

根據(jù)演化博弈的理論知識和上述模型假定，可得晶圓制造商進行原料國產(chǎn)化采購的隨機配對博弈的收益矩陣如下：其中，博弈方1、博弈方2 即為2.1兩兩博弈假設中的采購商。

圖1 晶圓制造商采購國產(chǎn)原料供應商的收益矩陣

選用復制動態(tài)方程分析該模型可確保演化穩(wěn)定策略為演化均衡。記晶圓制造商選擇采購國產(chǎn)原料策略的期望收益為 ，選擇不采購國產(chǎn)原料策略的期望收益為 ，制造商的平均期望收益為。

2.3 復制動態(tài)方程求解及演化穩(wěn)定均衡分析

下面分情形討論相應的演化穩(wěn)定策略：

圖2 制造商國產(chǎn)化采購的復制動態(tài)相位圖（R＜Q+M）

圖3 制造商國產(chǎn)化采購的復制動態(tài)相位圖（R＞Q+2M）

圖4 制造商國產(chǎn)化采購的復制動態(tài)相位圖 （）

2.4 相關結論及證明

在上述討論的基礎上，逐個分析影響博弈得益的參數(shù)，將得到一些指導加速產(chǎn)業(yè)國產(chǎn)化的定性結論。

結論1：通過在國內(nèi)新建晶圓廠房等方式提升市場規(guī)模，有利于產(chǎn)業(yè)配套國產(chǎn)化提速，提升產(chǎn)業(yè)國產(chǎn)化程度。

證明：由上述分析易知，R 越大，廠商選擇國產(chǎn)替代的可能性越大。而廠商生產(chǎn)總收益R 與產(chǎn)品所面向的市場規(guī)模大小密切相關。通過新建晶圓廠房，抬升產(chǎn)品的動態(tài)市場空間，將直接促進產(chǎn)業(yè)國產(chǎn)配套程度的提升。事實上，半導體產(chǎn)業(yè)第三次產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移浪潮正在進行，根據(jù)國際半導體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(SEMI)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)， 2017—2020 年間全球?qū)⑼懂a(chǎn)62座半導體晶圓廠，其中26 座位于中國大陸，占全球投產(chǎn)總數(shù)的42%，大規(guī)模半導體晶圓的建廠潮為原材料供應商帶來了廣闊的市場空間。

結論2：技術和產(chǎn)品質(zhì)量的提升是國產(chǎn)產(chǎn)品逐步實現(xiàn)進口替代的關鍵。

證明：由上述分析易知，Q 越小，廠商選擇國產(chǎn)替代的意愿更強。而損失Q 源于產(chǎn)品技術不成熟，導致產(chǎn)出品良率不高；同時技術落后反映的工藝代差將降低生產(chǎn)效率和減少產(chǎn)品附加值。提升技術和產(chǎn)品質(zhì)量，能使Q 降低；另外隨著下游市場規(guī)模在新建廠房拉動提升下，產(chǎn)品能得到更多的售后反饋優(yōu)化，彌補設計和生產(chǎn)的經(jīng)驗不足，也能降低Q 值。

結論3：研發(fā)人員和售后團隊等人力資源能力的提升，將促進產(chǎn)品實現(xiàn)進口替代。

證明：由上述分析易知，M 越小，廠商更傾向于采購國產(chǎn)產(chǎn)品。運轉(zhuǎn)維護費用M 值大小與設備發(fā)生故障停產(chǎn)的概率以及售后服務的運維費均相關，進一步地，如果研發(fā)環(huán)節(jié)專業(yè)技術人員業(yè)務水平、文化素質(zhì)等人力資源要素提升，疊加國內(nèi)廠商在售后服務方面具備響應及時、快速機動的地理區(qū)位優(yōu)勢，將利于降低運維費用M，加速產(chǎn)品國產(chǎn)化的進程。

2.5 驗證政府補貼的促進機制

以上模型構建僅考慮企業(yè)在有限理性假設下，進行緩慢博弈學習，并運用復制動態(tài)方程的刻畫方式對采購國產(chǎn)產(chǎn)品的行為進行建模與分析，但尚未包含國家政府行為的影響，考慮到涉及國家安全的半導體產(chǎn)業(yè)是國家堅定優(yōu)先發(fā)展的重要戰(zhàn)略方向，政府通過制定戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展規(guī)劃主要扮演引導者的角色，并一系列財稅政策以及產(chǎn)業(yè)基金投資等組合拳鼓勵、支持和培育國產(chǎn)半導體產(chǎn)業(yè)，簡化不改變實質(zhì)，我們可將政府支持的行為抽象成政府通過補貼等行為支持產(chǎn)業(yè)的國產(chǎn)化，從而構成原模型的外生激勵。下面分析該行為是否改變企業(yè)的決策。

引入政府補貼支持采購國產(chǎn)化，加速全產(chǎn)業(yè)鏈國產(chǎn)化進程（同時也是恢復產(chǎn)業(yè)中斷的有效途徑）。在上述博弈模型基礎上引入變量S 表示政府對采購國產(chǎn)原材料行為的補貼。則采購博弈的收益矩陣如圖5 所示。

圖5 政府補貼下的國產(chǎn)化采購博弈的收益矩陣

仍然采用復制動態(tài)方程分析和求解該模型。

下面分情形討論相應的演化穩(wěn)定策略：

圖6 政府補貼行為下制造商國產(chǎn)化采購的復制動態(tài)相位圖（）

結論4：政府對國產(chǎn)采購行為給予補貼等獎勵，將提升產(chǎn)品的國產(chǎn)化水平。

證明：由圖4，易知：引入補貼因素后，政府對國產(chǎn)采購行為給予補貼S 后，演化博弈結果趨向于采購國產(chǎn)設備的概率提升。

3 政府扶持下半導體廠商國產(chǎn)化研發(fā)的政企博弈分析

3.1 政企博弈建模及基本假設

國家政府大力發(fā)展半導體產(chǎn)業(yè)，而半導體本土廠商是否大力投入研發(fā)和國產(chǎn)化可視為政府與企業(yè)博弈之結果。考慮到博弈雙反的有限理性及涉及商業(yè)機密的信息不完全對稱，政府將不定期評估本土半導體廠商的研發(fā)效果和國產(chǎn)化進程（以下簡稱“評估”），但由于涉及高新技術的評估需要專家團隊以及配套實驗，如考慮到評估所需成本，政府也可能采取不評估策略（以下簡稱“不評估”）。對企業(yè)而言，具備研發(fā)基礎、進展順利且對政府給予的扶持舉措滿意的情況下可能為國產(chǎn)化專門投入研發(fā)力量（以下簡稱“研發(fā)”），而對企業(yè)運作不佳或?qū)φo予的扶持舉措不夠滿意時可能不會專門投入國產(chǎn)化研發(fā)（以下簡稱“不研發(fā)”）。不改變實質(zhì)，可對所建模型做如下假設：

(1)政府組織力量進行專項評估，需要付出組建專家團隊等評估的成本，如對所評估企業(yè)的研發(fā)投入、研發(fā)進程等滿意，將給予財稅支持，包括優(yōu)惠貸款、稅收減免、直接補貼、納入優(yōu)先采購鏈等支持；反之，如不滿意，將削減原先給予的優(yōu)惠政策。

(2)企業(yè)大力投入國產(chǎn)化研發(fā)并積極運作，一方面加大研發(fā)支持增加企業(yè)費用，另一方面也將提升包括價格、高端產(chǎn)品市占率、品牌在內(nèi)的產(chǎn)品競爭力。

依據(jù)上述假定，可建立涉及博弈收益的主要變量如下：

根據(jù)上述假定和指標描述，可得政企博弈雙方的收益矩陣如圖7 所示。

圖7 政府-企業(yè)博弈的收益矩陣

3.2 政企博弈模型求解

政府方的復制動態(tài)方程為：

可繪制該非對稱復制動態(tài)進化博弈的動態(tài)演化過程如圖8所示。

圖8 政企演化博弈的博弈相位

3.3 演化穩(wěn)定均衡分析及結論

記區(qū)域 的面積為 ，區(qū)域 的面積為 。根據(jù)上述分析，政府和企業(yè)的演化博弈的穩(wěn)定策略為（不評估，不投入），（評估，投入），且該博弈的帕累托最優(yōu)結果應該是（評估，投入）。但由于上述兩策略組合均穩(wěn)定，最終結果往哪一個方向發(fā)展，由 和 的大小決定：（1）當 時，結果為（評估，投入）的概率大于結果為（不評估，不投入）的概率；（2）當 時，結果為（評估，投入）的概率小于結果為（不評估，不投入）的概率；（3）當 時，結果為（評估，投入）的概率與結果為（不評估，不投入）的概率相等。

結合圖形，易得 的計算公式如下：

由此出發(fā)，可對各參數(shù)對ESS 穩(wěn)定均衡狀態(tài)的影響進行逐一分析并得出推論。

結論5：政府評估滿意后對企業(yè)追加支持力度越大，企業(yè)投入國產(chǎn)化研發(fā)的概率越大。

圖9 政企演化博弈的博弈相位（ 變大，其他參數(shù)固定不變時）

結論6：企業(yè)投入國產(chǎn)化研發(fā)預期獲取的收益越大，進行研發(fā)的概率越大。

結論7：政府開展評估的成本費用越大，企業(yè)進行國產(chǎn)化研發(fā)的概率越大。

結論8：企業(yè)投入研發(fā)的專項費用越高，企業(yè)選擇國產(chǎn)化研發(fā)的概率將降低。

4 產(chǎn)業(yè)鏈上下游合作國產(chǎn)研發(fā)的演化博弈模型分析

4.1 上下游合作博弈建模及基本假設

產(chǎn)業(yè)鏈閉環(huán)可控是自主可控的必要條件，加強產(chǎn)業(yè)鏈上下游合作將有效促進國產(chǎn)進程。考慮上下游合作博弈，國產(chǎn)半導體產(chǎn)業(yè)鏈上下游公司聯(lián)動，以合資設立公司（等效于互相入股）的方式開展合作研發(fā)，一方面，研發(fā)收益根據(jù)入股比協(xié)商后按比例分配，另一方面，研發(fā)費用也按比例承擔，達成減輕單獨研發(fā)負擔和共享合作果實的收效。按照半導體生產(chǎn)流程，可考慮供應商和制造商合作博弈模型來推演上下游合作的情形，由于先進生產(chǎn)工藝不僅需要制造端突破摩爾定律演進的新技術制程，還需要上游供應商成功研發(fā)與制程配套的設備或材料，故雙方有合作研發(fā)動力。定期按照合資雙方約定的路線時間表，進行階段驗收，完成既定的目標研發(fā)技術可視為研發(fā)順利（以下簡稱“順利”），未能成功研發(fā)則視為研發(fā)不順利（以下簡稱“不順利”）。結合實際情形，可對所建模型涉及的主要變量定義如下：

圖10 上下游合作博弈的收益矩陣

其中：

4.2 上下游合作博弈模型求解

供應商的復制動態(tài)方程為：

4.3 演化穩(wěn)定均衡分析及結論

結論10：半導體產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)開展合作研發(fā)，長期演化的結果是雙方的國產(chǎn)化研發(fā)進展均順利，共同促進了產(chǎn)業(yè)的國產(chǎn)化程度。

證明：由前文可得，上下游合作博弈系統(tǒng)的雅克比矩陣為：

圖11 上下游合作博弈的博弈相位

5 結論及展望

5.1 研究結論及政策建言

本文從剖析我國半導體產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀切入，基于半導體產(chǎn)業(yè)國產(chǎn)化的現(xiàn)實基礎，開創(chuàng)性提出了一個半導體產(chǎn)業(yè)國產(chǎn)化培育路徑的分析框架，基于有限理性決策和緩慢演化假設，分別構建演化博弈模型對國產(chǎn)化采購的合理性、帶監(jiān)督的政企博弈的有效性和產(chǎn)業(yè)鏈上下游合作研發(fā)的協(xié)調(diào)性給予探討。基于演化博弈模型及其協(xié)調(diào)分析結果（結論1 ～10），為了推動我國半導體產(chǎn)業(yè)國產(chǎn)化進程，本文嘗試綜合上述結論，設計了“整合產(chǎn)業(yè)群、升級技術層、融合工藝鏈”三位一體的半導體國產(chǎn)化培育路徑作為研究結論。

（1）以政府力量為后盾大力整合半導體產(chǎn)業(yè)群，強力構建國產(chǎn)配套集群的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。基于半導體產(chǎn)業(yè)重資產(chǎn)屬性，結合日韓半導體崛起之經(jīng)驗，動用國家力量大規(guī)模投入扶持是各國爭奪先進技術戰(zhàn)略制高點的必要之舉。

國家在半導體國產(chǎn)化中的職責在于統(tǒng)籌兼顧，扮演整合產(chǎn)業(yè)群各方資源的角色。首先是出臺政策組合拳。當前，我國政府已出臺多種針對國產(chǎn)集成電路的財稅優(yōu)惠政策、組建推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展的大基金（二期計劃正在募集）并撬動各類地方基金、民間資本介入國內(nèi)半導體產(chǎn)業(yè)，有效解決了國內(nèi)半導體企業(yè)啟動資金龐大的融資問題。以市場為導向，改變傳統(tǒng)投入科研機構的模式，組建母基金并引導社會資源通過資本市場參股、控股等多種形式支持國內(nèi)半導體公司發(fā)展，最大限度給予企業(yè)自主發(fā)展自由度。但同時政府還需要做好有效監(jiān)督，形成帶有獎懲機制優(yōu)化的反饋閉環(huán)。其次是統(tǒng)籌頂層設計。通過組織專家開發(fā)半導體各子行業(yè)的發(fā)展路線圖，著力推動重點環(huán)節(jié)的專項突破，統(tǒng)攬半導體國產(chǎn)化的進程。最后是充當本土半導體企業(yè)國產(chǎn)化的堅實后盾。在貿(mào)易摩擦和技術封鎖背景下，堅定扶持國內(nèi)半導體廠商逐步國產(chǎn)化。利用好背靠全球半導體產(chǎn)業(yè)最大市場的地緣優(yōu)勢，承接第三次半導體產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移浪潮，有效運用補貼等手段引導產(chǎn)業(yè)鏈內(nèi)企業(yè)實現(xiàn)國產(chǎn)配套。

（2）集中投入技術層的升級，突破國產(chǎn)空白，大力鼓勵技術自主研發(fā)和吸收轉(zhuǎn)化。半導體是復合多學科的知識密集型產(chǎn)業(yè)，知識產(chǎn)權、先進制造/封裝技術、關鍵設備/原料、高級技術人才是主要的競爭壁壘，技術、人才是研發(fā)的關鍵要素。

國家應加大對關鍵技術的自主研發(fā)支持力度，比如，出臺專項計劃，以攻克核心技術問題為導向，利用好工程師紅利，集中力量進行重點攻關。如有條件，應動用力量并購吸收國外前列公司的先進技術，實現(xiàn)彎道超車。令人欣慰的是，近年來國內(nèi)半導體企業(yè)加大了人才引進力度，晶圓制造龍頭中芯國際成功獲得曾帶領臺積電和三星取得技術突破的梁孟松加盟、半導體設備龍頭北方華創(chuàng)手擁千人計劃專家10 人，為技術研發(fā)奠定堅實基礎。

此外，為防止研發(fā)和市場脫節(jié)，打通研發(fā)和應用的鴻溝也是必需之舉。通常，研發(fā)成功的首臺設備因成熟度和經(jīng)驗不足等詬病并不能得到廠商的有效認可，經(jīng)過一系列驗證后，隨著摩爾定律演進，新技術制程又出現(xiàn)，進口替代之路艱巨。為此，可鼓勵本土廠商優(yōu)先小批量采購國內(nèi)研發(fā)成果，在研發(fā)到商用環(huán)節(jié)幫扶達成從0 到1 的突破。

（3）促進工藝鏈融合，鼓勵產(chǎn)業(yè)上下游協(xié)同開展合作研發(fā)，打造利益共同體。龐大的投入使得半導體產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)外包和協(xié)作分工體系，而服務外包等經(jīng)濟全球化分工協(xié)作使得供應鏈中斷風險日益暴露。目前，我國半導體企業(yè)長期在全球分工體系中承接獨立代工任務，上下游關聯(lián)互動機制匱乏，對外依賴嚴重。為此，應在垂直分工的產(chǎn)業(yè)鏈格局中，強化上下游的協(xié)同關聯(lián)，使研發(fā)與商用形成良性互動，打造利益共享的價值生態(tài)鏈，是加快推進我國半導體產(chǎn)業(yè)的多環(huán)節(jié)同步進化的首選。

此外，還應扶持本土IDM（一體化）廠商，或在產(chǎn)業(yè)集群的聯(lián)盟中以具備資源整合能力的企業(yè)為核心構建虛擬IDM 企業(yè)群，打造子行業(yè)龍頭，促進各環(huán)節(jié)間的信息交流、研發(fā)合作、技術融合和利益共享，進一步提升半導體產(chǎn)業(yè)自主可控程度。以臺灣地區(qū)半導體發(fā)展為例，臺灣半導體以形成“臺積電+日月光”、“聯(lián)電+矽品”等虛擬IDM 合作模式，產(chǎn)業(yè)競爭力和風險抵御力大大增強。國內(nèi)方面，設立于2014 年8 月的中芯長電是我國晶圓制造龍頭中芯國際和我國封測龍頭長電科技的合資公司，為全球首個專注于先進凸塊制造技術的專業(yè)中段硅片加工企業(yè)，是半導體產(chǎn)業(yè)上下游達成商業(yè)共生聯(lián)盟的典范。當前，我國半導體產(chǎn)業(yè)在國家支持下初步形成以紫光集團為首的“展訊科技+中芯國際+長電科技”虛擬IDM，由中國電子CEC 集團統(tǒng)合的“聯(lián)發(fā)科+華虹宏力+通富微電”虛擬IDM 以及“武漢新芯+中芯國際+華天科技”的虛擬IDM，為我國半導體產(chǎn)業(yè)自主可控和產(chǎn)業(yè)價值鏈的優(yōu)化做出了有益的嘗試。

5.2 研究展望

確保半導體產(chǎn)業(yè)自主可控，是國家安全和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心訴求。探究提升半導體產(chǎn)業(yè)國產(chǎn)化水平的路徑，迫在眉睫。鑒于目前國內(nèi)對半導體產(chǎn)業(yè)研究的文獻較少，本文基于半導體產(chǎn)業(yè)國產(chǎn)化的現(xiàn)實基礎，開創(chuàng)性提出了一個半導體產(chǎn)業(yè)國產(chǎn)化培育路徑的分析框架，首次對半導體產(chǎn)業(yè)國產(chǎn)化進行建模分析，以中興通訊事件為背景考慮中斷風險下廠商進行國產(chǎn)化產(chǎn)業(yè)配套的意愿入手；并引入國家支持，構建帶有獎懲監(jiān)督的政府扶持下廠商研發(fā)的政企博弈模型；最后建模分析了半導體產(chǎn)業(yè)鏈上下游合作研發(fā)促進國產(chǎn)化程度提升的有效性。創(chuàng)新之處包括：不同于已有文獻僅對半導體產(chǎn)業(yè)進行定性描述，本文首次建模分析產(chǎn)業(yè)內(nèi)廠商行為，并設計和分析了培育半導體產(chǎn)業(yè)國產(chǎn)化的激勵機制，據(jù)此給出產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策建言。不過，如何基于我國半導體產(chǎn)業(yè)成長特征而制定動態(tài)化的支持政策、如何根據(jù)多方參與主體利益訴求的不同構建協(xié)調(diào)機制、如何實證分析產(chǎn)業(yè)外部影響因素的中介作用等議題仍有待進一步研究。