[洞见 第 4 篇] 
本文作者贺阳晨，系世青峰智库青年研究员，威斯康星大学博士在读。文章内容只用于学术讨论，如有不足之处，请大家指正，我们将积极改正。
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见微知著：特殊气体引发的担忧
疫情席卷的两年间，各国企业因防疫政策处于停工停产状态，物流产业也遭遇着前所未有的冲击。这些特殊的状况使得各行各业进入了一个停滞期，掀起了一波停工潮、缺货潮、 涨价潮。2022年初，俄乌局势动荡。乌克兰作为欧洲的粮仓和世界小麦玉米第二大出口国，其局势的动荡推动了国际粮价继续上涨，严重影响了世界粮食安全。
这些“黑天鹅”事件对于各行各业都是一次巨大的挑战，半导体行业也不例外。乌克兰不仅输出着世界玉米小麦出口总量的10%，同时输出着全球半导体产业所需70%的半导体级氖气，最高推涨氖气价格至战前50倍。断供危机警报随着战事推进拉响，进一步加剧了消费电子、汽车、通信等下游行业的“芯片荒”。
无论是自然风险，还是地缘政治风险，这些黑天鹅事件时刻警醒着政府机构和企业在经济发展（公司盈利）的压力下，要坚持战略定力，保持发展耐心；在外部环境飞速变化下，要洞悉形势，注重国家产业安全（公司供应链安全）。本文将从中国国家利益与产业发展的角度出发，结合外部环境与历史事件，讨论半导体制造领域的中国道路，前瞻发展过程中的机遇与挑战。
卡脖子事件：高端设备及器件禁运
对中国而言，半导体产业的发展起始于1965年中科院研制出的65型接触式光刻机，稍晚于美国，同步日本，早于韩国及中国台湾地区，并在后期的三十年在技术层面上与世界保持同步水平。
但由于八十年代“造不如买”， “拿来主义”的观念盛行，在市场化的竞争中，民族企业因商品化与产品化成熟度不足败北，进而丧失投资信心。另外，当时投资渠道闭塞，行业缺乏资金注入，产业发展动力不足。改革开放后，1996年伊始的《瓦森纳协定》对中国的禁运也使得与国际先进技术的交流闭塞，在“拿来主义”之风盛行后却又不得不闭门造车，使得中国半导体行业从黄金发展期掉队。
近三十年，自从苏联解体，美苏两极化的局势瓦解，世界局势变为一超（美）多强。在多个强国之中，中国自改革开放以来政策稳定推进，经济保持高增速，正成为近百年来最接近美国ＧＤＰ的国家，在世界经济中是比重巨大的生产者，消费者。以芯片行业为例。因下游新能源车，智能电子设备，高速通信设备等新兴产业的飞速发展，对芯片的需求量也与日俱增。中国芯片需求（市场）占全球５０％以上，年进口金额４４００亿美元。
然而在该过程中，一超多强的局势也在悄然改变，中国的和平崛起在美国视角下成为了昔日“美苏争霸”的影子，遭遇着持续的技术封锁，贸易打压。以芯片制造业为例，由于《瓦森纳协定》以及美国施压影响，高新科技设备难以进口，使得中国芯片无法自主生产，超过７０％的芯片依赖于进口。对市场而言，这造成了巨大的贸易逆差，对国家而言，更是严重影响到国家战略安全。特朗普政府及拜登政府发动的贸易战及后续制裁就是一个很好的例证：中国电信产业巨头中兴被禁止从美国采购任何产品；科技巨头华为被列入贸易黑名单。这些事件不仅是对当事企业来讲是沉重的商业打击，也是对中国半导体产业链快速发展的遏制。
卡脖子事件：历史事件对比
从另外一个角度而言，上述的“卡脖子事件”也是中国发展过程中的“必经道路”。百年以来，美国一直占据着世界头号强国的宝座。曾经的竞争者有英国、德国、苏联、日本及如今的中国，皆遭到强力的经济，贸易，科技，军事的组合拳打压。以历史上最近的日本半导体产业为例。二次世界大战后的日本在美国的扶持下重振经济，并在１９８０年代实现了半导体全产业链发展，拥有着先进的技术与成熟的产品。日本半导体行业曾占据全球市场份额之４６％，超越美国，并在与美国的贸易中保持长期顺差。
不可调和的贸易冲突使得美国使用贸易战、国家安全、301 调查、半导体禁令等中国正在经历的方式对３０年前的日本进行打击，并拆分整个行业为设计，设备，制造，封测，融入到受其控制的全球产业链中，也就构成了如今美国设计，ASML光刻设备，中国台湾地区、韩国，日本制造，中国大陆封测的产业链。
世界芯与中国芯
截止目前，半导体产业呈现全球化产业链分布。设计工具及芯片设计等上游产业居于美国，拥有极高的系统性壁垒；材料设备方面，各细项分布较广。其中我们常知的“光刻机”，最先进的设备则出自荷兰AMSL，年出货量小且与现存晶片代工企业绑定订单，并对中国禁运；芯片制造方面，中国台湾的TSMC是代工厂商的代表，具有成熟先进的制程及稳定的管理体系。拥有自主IP的厂商代表为韩国SAMSUNG，美国Intel，打通从设计到终端产品的全产业链。测试封装行业是我国在半导体产业链中切入最早，发展最成熟，增长最稳定的一环。在世界前十大封测业中，我国长电科技，华天科技和通富微电三个企业进入。封装测试属于劳动密集型产业，中国拥有着巨量的优质劳动力，是快速发展的重要条件。
*上图内容来自云蛋ittstore
技术方面，以光刻设备为例。光刻行业的关键定律-瑞利公式：CD=k1*( λ /NA) 定义了未来突破摩尔定律的可能路径：1. 降低光刻波长。2. 提高镜头数值孔径NA。3.降低综合因素k1。目前可实现的7nm在逻辑领域使用, 为ASML出产的EUV光刻系统。光刻机集成了顶级的13.5nm极紫外光源，高精度Zeiss光学镜头以及精密的控制仪器。向上游进行供应链整合，联合顶级核心部件生产企业，向下游与客户绑定订单，与顶级晶圆代工企业合作，筑成极高护城河。中国国内半导体装备制造企业以上海上海微电子装备集团股份有限公司为代表，于2018年交付90nm光刻机项目，可满足大规模工业化生产需求。另外，上海微于近日宣布了28nm DUV光刻机研发成功，并有望在技术突破后实现14nm及7nm制程。
90 nm制程是半导体制造行业2005年达成的，28nm制程是成熟工艺与先进工艺的分水岭，成熟于2012年。那么巨量资源，资金投资在半导体产业中，于2018年实现了2005年达成的技术，2022年实现了2012年的技术，是否有重复造轮子的问题呢？商业上是有价值吗？相信这是很多人的疑问。在成熟的市场中，发展成10年前的技术，单从自由市场的角度是无法解读这样的行为的。只有结合商业价值，产业发展，与国家安全几个层面，才能回答好需不需要，为什么坚持国产化与自主创新，如何参与半导体产业的竞争与合作这几个问题。
笔者认为，构建半导体产业的本土化供应链是必要的，将对上下游产业产生深远的影响。以光刻机等装备为例，自主创新与国产化的必要性应从以下几个方面考虑。
1、商业价值: 
从市场层面分析，我国半导体市场需求巨大，行业发展迅速，但本土企业规模较小且未形成系统，国产自给率低，装备原料等价格昂贵且依赖进口。半导体相关进口占年进口总额1/6，国产替代前景广阔。半导体作为蓬勃发展的能源车，电子设备，通信设备等产业的上游产业，拥有巨大的存未来增量市场。
从产品层面分析，国产光刻机实现14nm量产有望解决国内70%的生产需求。最先进的7nm制程只有韩国Samsung与中国台湾地区TSMC可以实现量产，服务于苹果，华为，AMD等顶级电子设备厂商高性能GPU，CPU产品。14nm制程芯片服务于中高端GPU，汽车级半导体制造。国内代工厂以中芯，华虹为代表，正在研发制程技能，中国国产14nm芯片有望于2022量产。28 nm芯片应用于物联网设备，基带等性能要求普通，能耗比要求高的产品，例如我国的北斗GPS芯片已经使用２８ｎｍ芯片。５５ｎｍ工艺常用于性能要求不高的工业产品中，例如工控机，主板芯片，驱动IC，汽车电控单元等。疫情期间全球车企停产，新车生产受阻，甚至需要高达三个月的排期，正是因为这类 “落后”芯片的产能不足而导致。以世界顶级代工厂TSMC为例，21年第四季度营收占比中50%为14nm+工艺。考虑到TSMC承接了绝大多数7nm -工艺芯片制造订单，其他代工厂主要业务还是以7nm+为主。因此，从产品看，国产技术开发有着广泛的市场。
2、产业发展
产业发展规划是国家及政府层面的行为，同时为本土高科技企业提供了发展的土壤。面对百年未有之大变局与新一轮科技革命，产业革新，深入发展的机遇期，各国积极出台相应产业扶持政策。以半导体产业为例，欧盟《A Chip Act for Europe》计划生产2nm以下工艺，加强供应链本土化，投资总计超3125亿人民币；美国《America COMPETES Act of 2022》将大力推进芯片投资，保证更多产品实现美国本土生产，涉及金额3308亿人民币。韩国《半导体特别法》更是涉及金额28676亿人民币，目标主导全球供应链，引领全球芯片市场。
在全球贸易保护主义抬头的新形势下，对单一国家或技术的过度依赖将存在巨大风险。近年我国对应半导体的政策逐步出台，包含十三五，十四五国家战略新兴产业发展规划，IC软件财税优惠及大基金投资等。大基金一期撬动地方及社会资金5145亿元人民币，二期有望突破万亿。拥有大量的投资基金，也就为半导体行业的发展提供了源源不断的动力，将有望在先进制程，装备材料，IC设计封装及新一代半导体等方面实现全产业链突破，形成良好的产业覆盖。形成完整的半导体产业供应链，也有利于为中国智能电子设备，通信基站设备，新能源车等下游优势行业提供基础，避免因制裁或全球供应链动荡导致的发展停滞。
3、国家安全
全球各国出台法案，致力于增强本土供应链基础，在新一轮科技革命中抢占先机，积累科技的原始资本从而收割全球市场。从国家安全的层面讲，完整的本土供应链避免了对其他单一国家或集团的过度依赖，降低了因政治结盟，科技贸易冷战等产生的系统性危机。
以头号强国美国的国家利益考虑为例，美国拥有着半导体产业最上游的IP及设计专利，但如苹果等高科技企业严重依赖台企代工厂生产。一旦台海危机爆发，先进制程产能停摆，将对美国本土科技产业造成毁灭性打击。在此背景下，前谷歌首席执行官Eric Schmidt认为美国高阶半导体完全依赖中国台湾，将置美国国家安全于险境。即使是“昂贵浪费、徒劳无功之举”，美国国会仍审议500亿美元扶植本土晶圆工厂发展。
对于中国而言，国家安全问题更是值得考虑。当前的半导体产业链分布主要在美国，欧洲，日本，韩国，台湾地区。美国视中国崛起为威胁，从拜登政府对华政策出发，美国对中国进行结盟对抗，在政治上以西方价值观构建同盟，在经济上以依附关系构建供应链同盟，着手打造在美国主导下的“无中国”供应链。以芯片为基础的民用电子设备产业受到威胁，将造成巨大的经济动荡；以芯片为基础的军工信息产业收到威胁，将严重印象军事安全。
深处百年未遇之大变局，中国需要坚持半导体产业的国产化供应链构建与关键技术的自主创新。着眼于个体层面的商业利益，社会层面的经济发展与政府层面的国家安全，笔者认为：
第一，中国应发挥中国特色社会主义道路的巨大优势，发挥政府政策，资金的支持引导作用，使市场机制在资源配置中发挥作用；半导体产业投资周期长，投资风险大，国家财政兜底模式难以维持科技发展需求。应以政府基金引导，吸收社会多元资金力量，辅以政策导向，以新时代的“举国体制”模式发展半导体产业。
第二，应构建政府－产业－大学－研究所－金融机构－用户一体化的协同创新模式。半导体行业发展重资本，重人才，重专利。政府与金融机构为创新提供资金与政策的支持；从大学到研究所，完善人才教育培养体系，为光学工程，材料科学，半导体物理器件，集成电路等学科输送创新型人才；从研究所到产业，深化科技制度改革，加强知识产权保护，为创新提供保障。
第三，应构建科技内外双循环新格局。对内满足下游产业需求，实现国产替代；对外保持开放，拥抱全球创新，加入全球产业链，融入全球分工。在掌握核心技术的前提下实现相互制约，利益互换，解除对单边贸易及技术的依赖，消除利用科技贸易打压中国的威胁。
参考文献
[1]刍议新型举国体制　刘亚东　水木清华2021第四期
[2]中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035 年远景目标纲要
[3]全面竞争下的半导体竞争　 国际问题研究报告　2021第七期
[4]国产 14nm 芯片将于明年量产，可满足 70% 生产需求　ＩｎｆｏＱ
[5]突破芯片产业"卡脖子"技术瓶颈，夯实国家安全基础 专家观点　中国人民大学长江经济带研究院
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作者｜贺阳晨
排版｜张楚卿 戴楠
审核｜智库编审委员会
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