推動湖北存儲器產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的若干思考

魏長仙

摘 要：集成電路是現(xiàn)代工業(yè)的糧食，發(fā)展存儲器是后發(fā)國家在集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面趕超發(fā)達國家的有效途徑，也是湖北轉(zhuǎn)型升級的重要抓手。當前，存儲器產(chǎn)業(yè)面臨“四個并存”的機遇和挑戰(zhàn)，借鑒先發(fā)國家的發(fā)展經(jīng)驗，湖北應進一步以龍頭企業(yè)為核心，重點支持長江存儲和武漢新芯做大做強做優(yōu);以源頭創(chuàng)新為支撐，通過重大主題專項牽引加速關鍵技術專利布局;以產(chǎn)業(yè)協(xié)同為聯(lián)動，通過制造環(huán)節(jié)優(yōu)勢加強產(chǎn)業(yè)鏈上下游對接;以產(chǎn)業(yè)集群為推進，構建特色鮮明的“光電聯(lián)動”“芯屏端網(wǎng)”產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系。

關鍵詞：存儲器產(chǎn)業(yè);高質(zhì)量發(fā)展;產(chǎn)業(yè)突圍

中圖分類號：F260? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? 文章編號：1673-291X（2021）03-0031-03

集成電路是現(xiàn)代工業(yè)的糧食，是解決國家關鍵技術“卡脖子”的重點領域。存儲器是應用面最廣、市場占有率最高的集成電路基礎性產(chǎn)品。湖北自2000年確定發(fā)展集成電路產(chǎn)業(yè)以來，經(jīng)過多年的發(fā)展和布局，目前已經(jīng)形成了涵蓋設計、制造、封裝測試、終端應用等較為完整的集成電路產(chǎn)業(yè)鏈。2014年，《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進綱要》明確湖北武漢為國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)聚集區(qū);2016年，國家存儲器基地落戶武漢;2018年，習近平總書記視察武漢時囑托：“勇攀世界半導體存儲科技高峰。”這是重要機遇，更是艱巨任務。克服一切困難突圍存儲器產(chǎn)業(yè)，努力打造世界級的集成電路產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心，形成具有全球影響力、競爭力和控制力的信息技術產(chǎn)業(yè)集群，把國家重大戰(zhàn)略變?yōu)楝F(xiàn)實，是湖北必須堅決扛起的政治責任，也是理應擔當?shù)臍v史使命。

一、對標世界領先，明確五個“一流”的發(fā)展目標

2019年，全球半導體市場總額約為4 183億美元，從地域分布上，主要集中在美國、韓國、歐洲、日本和中國臺灣這五大國家和地區(qū)。其中，美國是集成電路技術的發(fā)源地，從誕生到現(xiàn)在一直處于世界領先地位，主導著全球半導體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，硅谷擁有全球最大的集成電路產(chǎn)業(yè)集群;韓國是繼美日之后的世界集成電路新強國，尤其是在存儲器領域，韓國占據(jù)了全球市場的多數(shù)份額，已經(jīng)形成壟斷局面;歐洲布局相對分散，日本集成電路產(chǎn)業(yè)由盛轉(zhuǎn)衰，但在一些關鍵環(huán)節(jié)和領域仍具有領先優(yōu)勢;中國臺灣地區(qū)集成電路制造代工業(yè)領跑全球。對標世界一流的集成電路高地，推動存儲器產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展必須在五個要素上走在前列。

1.世界一流的核心技術體系。美、韓、日等集成電路強國通過壟斷最基礎的前沿工藝、核心器件和關鍵的裝備、系統(tǒng)與架構等方面的技術體系，建立龐大的專利群，并且不斷加強知識產(chǎn)權的保護和提高技術標準來實現(xiàn)技術壟斷和最終的市場壟斷。根據(jù)中國半導體行業(yè)協(xié)會2019年6月發(fā)布的《中國集成電路行業(yè)知識產(chǎn)權年度報告》，集成電路領域全球?qū)＠暾埧偭康墓谲娛侨牵S后分別是 NEC、高通、日立、富士通、松下、東芝、三菱化學、IBM 和索尼。可以看到，在前十名中有一家韓國企業(yè)、兩家美國企業(yè)和七家日本企業(yè)。

2.世界一流的核心龍頭企業(yè)。集成電路產(chǎn)業(yè)高投入、長周期、技術密集的特點導致各細分行業(yè)產(chǎn)業(yè)壁壘高，基本都形成了跨國企業(yè)集團的寡頭壟斷。2019年，美國英特爾半導體銷售額657億美元，韓國三星半導體銷售額522億美元，數(shù)值甚至超過許多國家的集成電路產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值。核心企業(yè)憑借著其在市場份額、尖端技術、產(chǎn)業(yè)集群中的核心壟斷地位，基本主導著整個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向，集成電路產(chǎn)業(yè)的成功關鍵在于骨干企業(yè)的成功。

3.世界一流的核心環(huán)節(jié)優(yōu)勢。集成電路產(chǎn)業(yè)鏈長，包含了設備、材料、設計、制造、封測、應用等多個環(huán)節(jié)。側重某一個或幾個長項地帶，建立絕對優(yōu)勢，是現(xiàn)有集成電路強國的通行做法。比如，美國重點聚焦芯片的核心零部件研發(fā)，日本關注的是芯片專用工具和硅晶圓材料，歐洲在高端光刻機領域一騎絕塵，韓國則以存儲器和顯示器芯片見長。目前，存儲器領域DRAM行業(yè)基本被三星、海力士、美光三家壟斷了90%以上的市場，NAND Flash也被幾家巨頭壟斷了95%。

4.世界一流的商業(yè)組織模式。縱觀集成電路發(fā)展史，集成電路產(chǎn)業(yè)的商業(yè)模式從最早的系統(tǒng)廠商，到20世紀60年代出現(xiàn)了垂直分工的集成電路制造商（IDM模式），80年代獨立的晶圓加工企業(yè)（Foundry）和無晶圓設計公司（Fabless）開始盛行，90年代許多IP銷售公司開始嶄露頭角。當前，IDM模式正在重新開始受到重視，蘋果、華為等系統(tǒng)公司開始開發(fā)自己的芯片產(chǎn)品，全球存儲器龍頭企業(yè)幾乎都是IDM廠商。集中力量打造強大的IDM龍頭企業(yè)，或以資本為紐帶的產(chǎn)業(yè)鏈合作形成虛擬IDM正在成為業(yè)界的主流模式。

5.世界一流的產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系。集成電路對生態(tài)體系依賴度增大，需要軟硬件協(xié)同發(fā)展才有競爭力，否則芯片將成為無水之源。一個芯片生態(tài)系統(tǒng)的培育與發(fā)展需要時間積淀，也需要此生態(tài)鏈中各方的協(xié)同。因此，集成電路對綜合科技工業(yè)基礎和產(chǎn)業(yè)生態(tài)環(huán)境提出很高的要求。

二、認識產(chǎn)業(yè)規(guī)律，把握四個“并存”的挑戰(zhàn)與機遇

集成電路產(chǎn)業(yè)是全球競爭的高科技產(chǎn)業(yè)，具有資金密集、人才密集、技術密集和產(chǎn)業(yè)密集的固有特點。中國作為后發(fā)國家融入全球產(chǎn)業(yè)鏈，一定要把握全球微電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)律及其帶來的機遇與挑戰(zhàn)。

1.先發(fā)國家技術領先與技術演進速度放緩并存。芯片起源于美國，遵循摩爾定律這一經(jīng)驗法則，芯片技術沿著不斷縮小芯片特征尺寸和不斷擴大晶圓尺寸雙向突破，當價格不變時，硅芯片的性能每隔18—24個月便會提升1倍。這種極短的技術周期意味著技術知識和生產(chǎn)能力的不斷過時，技術演進表現(xiàn)出極強的“累積性”和“漸進性”，贏家通吃。目前，臺積電7nm芯片已量產(chǎn)商用，5nm芯片已經(jīng)投入試生產(chǎn)，三星和英特爾也緊隨其后公布5nm芯片制程路線圖。然而隨著傳統(tǒng)芯片制造工藝接近物理極限，當今摩爾定律推進速度已大幅放緩，技術演進方向更加多元。未來，隨著物理、數(shù)學、化學、生物學等領域新的發(fā)現(xiàn)和技術突破，有可能建立全新形態(tài)的信息科學技術及其產(chǎn)業(yè)。這就意味著包括中國在內(nèi)的后發(fā)國家獲得了一次同發(fā)達國家差距不大的技術范式切換機會，從而使跨越式發(fā)展成為可能。

2.國際硅周期下行與國內(nèi)投資熱度不減并存。在國際貿(mào)易環(huán)境不明朗、全球經(jīng)濟預期下滑、集成電路市場面臨調(diào)整的大背景下，資本市場對集成電路產(chǎn)業(yè)的關注度將進一步降低。2020年2月，美國半導體行業(yè)協(xié)會（SIA）公布2019年全球半導體行業(yè)營收為4 121億美元，與2018年相比大跌12.1%，這是自2001年以來的最大降幅。半導體存儲器減速明顯，DRAM和NAND Flash價格雙雙轉(zhuǎn)升為跌，本輪硅周期進入下行階段。雖然外圍環(huán)境對我國集成電路制造企業(yè)帶來一些壓力，但是在國家政策的支持下，我國集成電路產(chǎn)業(yè)投融資仍有望保持景氣。2018 年，國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金（一期）（簡稱“大基金一期”）募資1 387億元，帶動地方產(chǎn)業(yè)基金規(guī)模5 000億元，按照基金實際出資額計算放大比例為1∶5;2019年，大基金二期募資2 000億元左右，撬動資金有望超過萬億元，為我國集成電路資本市場帶來更多的“活水”。

3.產(chǎn)業(yè)高度集中與產(chǎn)業(yè)鏈分工日趨專業(yè)化并存。集成電路誕生60多年來，美國將芯片置于國家安全的戰(zhàn)略高度，憑借著技術上的先發(fā)優(yōu)勢，通過《瓦森納協(xié)定》形成技術聯(lián)盟，對非成員國之外的國家進行技術封鎖;通過建立生態(tài)體系，始終主導著相關產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向，基本形成以美國為主導，以日本、韓國、歐洲、中國臺灣為主要聚集區(qū)的產(chǎn)業(yè)格局。但是隨著全球化的發(fā)展和集成電路產(chǎn)業(yè)的成長和擴展，集成電路產(chǎn)業(yè)也在世界范圍內(nèi)不斷進行著產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)移，資本、產(chǎn)品乃至于生產(chǎn)工序日益全球化。到目前為止，沒有任何一個單一國家擁有完整的半導體產(chǎn)業(yè)供應鏈。半導體產(chǎn)業(yè)有高度的專業(yè)分工，但在各個子系統(tǒng)卻又具有高度集中的特性。以美國為例，盡管美國已是世界上最接近擁有半導體全產(chǎn)業(yè)鏈的國家，但在光刻機領域美國企業(yè)依然缺席，主要的 DRAM（動態(tài)隨機存取存儲器）生產(chǎn)工廠也不在美國。企業(yè)間的技術合作和交叉授權越來越普遍，這可能意味著企業(yè)的技術競爭格局的重大演變：傳統(tǒng)格局是在不同技術路徑之間的競爭，而現(xiàn)在則是多維度、網(wǎng)絡狀的技術格局，企業(yè)有更多機會獲取技術優(yōu)勢。

4.市場份額高度壟斷與中國成為最大消費市場并存。芯片產(chǎn)業(yè)是技術導向和市場導向十分明顯的產(chǎn)業(yè)，芯片企業(yè)必須有龐大的市場支撐。目前，全球存儲器被三星、SK海力士、東芝、美光四家公司壟斷，占據(jù)了全球92%的存儲器市場。中國半導體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起步較晚，但憑借著巨大的市場容量和生產(chǎn)群體，目前中國已成為全球最大的半導體消費國。根據(jù)中國半導體協(xié)會統(tǒng)計，2019年中國集成電路產(chǎn)業(yè)銷售額為7 562.3億元，占了全球的1/3的份額，相當于美國、歐盟及日本的總和。市場在何處，產(chǎn)業(yè)就應該在何處，中國既是全球最大的消費電子產(chǎn)品生產(chǎn)國，又是全球最大的消費電子產(chǎn)品使用國，具備全球最強的消費電子產(chǎn)業(yè)配套能力，在觸摸屏、面板等多個領域躋身全球領先行列，已形成了全產(chǎn)業(yè)鏈布局優(yōu)勢，有希望成為集成電路產(chǎn)業(yè)的研發(fā)中心、制造中心、應用中心。當下，中國已經(jīng)成為第三次半導體產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的核心陣地，各跨國集團紛紛在中國布局代工廠和無晶圓企業(yè)，中國務必抓住布局這輪產(chǎn)業(yè)黃金發(fā)展時期的時機。

三、構建“四個圈層”，加速湖北存儲器產(chǎn)業(yè)突圍

湖北武漢是國家存儲器基地所在地，擁有一條中西部地區(qū)僅有的12英寸晶圓生產(chǎn)線，在制造環(huán)節(jié)積累了豐富經(jīng)驗;東湖高新區(qū)已組建具備國際水平的集成電路工業(yè)技術研究院、集成電路IP交易中心、集成電路共享服務平臺，搭建產(chǎn)學研鏈條;擁有自主知識產(chǎn)權，同時又打造了完整的產(chǎn)業(yè)鏈，自主技術可控、時間窗口適宜，是發(fā)展的絕佳時機。但目前的短板在于還缺乏可與跨國公司抗衡的公司、技術和環(huán)節(jié)，因此也無法在復雜的芯片生態(tài)鏈上占有獨特的利基，只能依靠龐大的下游市場需求規(guī)模和由跨國公司主導的利益鏈產(chǎn)生協(xié)作關系。要實現(xiàn)存儲器產(chǎn)業(yè)突圍，打造世界級產(chǎn)業(yè)集群，必須在核心企業(yè)、核心技術、核心環(huán)節(jié)、生態(tài)體系上集中力量，重點突破。

1.核心層：打造IDM存儲器龍頭企業(yè)，做大做強產(chǎn)業(yè)。在芯片半導體產(chǎn)業(yè)鏈中，居于核心地位的IDM廠至關重要，縱觀全球存儲器龍頭，三星、SK海力士、美光等毫無例外都是IDM廠商。IDM模式的優(yōu)勢在于能夠完全掌控一個IC產(chǎn)品產(chǎn)出的全部過程，包括那些專有技術，不易被競爭對手竊取，尤其是采用IDM模式的企業(yè)容易成為產(chǎn)業(yè)龍頭，強力帶動地方和國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展。湖北是國內(nèi)較早確定集成電路發(fā)展方向的省份之一，武漢新芯有超過10年的12英寸先進集成電路技術研發(fā)與生產(chǎn)制造經(jīng)驗。2016年，長江存儲在武漢新芯的基礎上組建，作為國家存儲器基地項目的實施主體，是中國目前最大的單體投資項目。2019年9月，搭載長江存儲自主創(chuàng)新Xtacking架構的64層TLC 3D NAND閃存正式量產(chǎn)。湖北應以打造國家存儲器基地為契機，做大做強長江存儲（武漢新芯），保證其在2020年底達成10萬片/月總產(chǎn)能，并盡快啟動項目二期投資建設，以龍頭企業(yè)帶動整個產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。

2.支撐層：重大主題專項牽引，深耕核心關鍵技術研發(fā)。摩爾定律推進速度已大幅放緩，技術演進方向沿著延續(xù)摩爾、拓展摩爾、超越摩爾、豐富摩爾等多元方向復合發(fā)展。湖北要通過國家存儲器基地建設，倒逼源頭創(chuàng)新，積極爭取微電子國家實驗室存儲分部布局武漢，與北京、上海微電子國家實驗室同步建設，發(fā)揮創(chuàng)新集群的集聚與輻射效應，支撐存儲器芯片產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。通過實施集成電路重大主題專項，圍繞新材料、新體系結構、軟硬件設計三大重點研究領域開展技術攻關，協(xié)同發(fā)展相互制約的技術方向，加速現(xiàn)有集成電路技術的升級進程，形成高端芯片專利布局。在東湖知識產(chǎn)權示范區(qū)基礎上，探索建立集成電路專利申請集中審查的綠色通道，形成更好地推動企業(yè)發(fā)展的知識產(chǎn)權服務機制。在國內(nèi)外差距相對較小的阻變存儲器、相變存儲器等新型存儲器領域和國家當前急需的DRAM領域，搶占關鍵技術專利布局，增強產(chǎn)業(yè)控制力。

3.聯(lián)動層：聚焦芯片制造，以制造環(huán)節(jié)優(yōu)勢輻射產(chǎn)業(yè)協(xié)同。當前集成電路產(chǎn)業(yè)進入“全產(chǎn)業(yè)鏈競爭”時代，提升全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展能力是湖北提升集成電路產(chǎn)業(yè)整體實力的必然選擇。要集中突破高端芯片制造瓶頸，長江存儲自主研發(fā)了Xtacking堆棧架構，已經(jīng)可以保證可靠性問題，但一期產(chǎn)能10萬片/月存在很大市場風險，面臨國際巨頭的價格戰(zhàn)絞殺壓力，只有盡早達到30萬片/月，進入存儲芯片產(chǎn)能世界第一梯隊，才可以參與全球競爭，實現(xiàn)國產(chǎn)芯片的產(chǎn)業(yè)突圍。若要實現(xiàn)“超越”甚至“壟斷”至少需要做到60—100萬片/月甚至更多。要加強產(chǎn)業(yè)鏈對接合作，加快集成電路設計業(yè)、制造業(yè)、封裝測試業(yè)及終端應用商等多環(huán)節(jié)協(xié)同合作發(fā)展，通過芯片制造與設計廠商結盟，探索上下游環(huán)節(jié)一體化模式，開展聯(lián)合技術創(chuàng)新和品牌推廣，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈上下游良性互動。

4.推進層：以用促產(chǎn)，以產(chǎn)帶人，培育產(chǎn)業(yè)生態(tài)。從芯片行業(yè)本身的特點看，芯片的生態(tài)鏈條既涉及芯片內(nèi)部環(huán)節(jié)上的上下游廠商，更涉及芯片成品與終端芯片用戶，終端用戶提供需求拉動，構成生態(tài)依賴關系。湖北汽車電子、醫(yī)療電子、消費電子（含智能終端）產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，必須面向物聯(lián)網(wǎng)、穿戴式設備、車載電子等熱門應用領域，圍繞華為武研所、烽火通信、天喻信息等相關領域龍頭企業(yè)，構建特色鮮明的“光電聯(lián)動”“芯屏端網(wǎng)”集成電路發(fā)展格局。將集成電路產(chǎn)業(yè)融入電子信息產(chǎn)業(yè)中，以電子信息產(chǎn)業(yè)鏈的軟硬件結合為目標，帶動集成電路設計、制造、封裝等小生態(tài)系統(tǒng)的良性互動。應通過轉(zhuǎn)變政府角色、發(fā)揮政府職能，協(xié)調(diào)攻關核心技術、營造良好創(chuàng)新文化和營商環(huán)境及創(chuàng)新金融服務體系等途徑完善芯片產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈，實現(xiàn)各主體間的開放式協(xié)同創(chuàng)新，提升芯片產(chǎn)業(yè)技術水平，縮小與國際先進水平之間的差距，實現(xiàn)在全球價值鏈地位上的高端轉(zhuǎn)移。

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