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中美贸易摩擦背景下我国存储器产业发展的机遇与挑战

日期:2020年12月21日 11:04    浏览:

作者简介:杨道州,男,湖北随州人,文学博士,湖北经济学院新闻与传播学院讲师;张梦,女,湖北武汉 人,化学博士,湖北省半导体行业协会政策研究部副主任。

基金项目:2019年国家自然科学基金应急管理项目“‘卡脖子’关键核心技术领域的创新能力与形势研判分析”(71941028)

本文载于《陕西师范大学学报(哲学社会科学版)》2020年第6期专题“学术前沿:‘卡脖子’关键技术破解路径研究”


摘 要:存储器是集成电路产业中量大面广的基础产品,是国家信息安全的基石之一,也是我国攻克集成电路“卡脖子”问题的关键核心领域。中美贸易摩擦对于我国快速发展的存储器产业而言,既是挑战,更是机遇。在当前贸易摩擦加剧的形势下,必须积极采取应对措施:一是进一步加强产业发展组织和领导;二是加快国产化替代进程;三是扩大对外开放合作;四是完善产业人才支撑体系,共同推进我国存储器产业高质量发展,并为我国解决集成电路产业“卡脖子”问题提供实践性和方向性参考。

关键词:贸易摩擦;存储器产业;卡脖子技术


    近年来,以集成电路产业为核心领域的中美贸易摩擦愈演愈烈。美国对华科技封锁手段不断升级,尤其对以华为为代表的中国科技公司的步步紧逼,显示了美国对中国科技进步的恐慌和“去中国化”的极端化,也引发了全球科技领域的不安。美国对华科技领域“卡脖子”的焦点集中在高端芯片产业链上,破解“卡脖子”成为当前我国科技创新最为紧迫的关键任务之一。

   2018年4月,习近平总书记视察湖北调研国家存储器基地项目时强调:“要加快在芯片技术上实现重大突破,勇攀世界半导体存储科技高峰。”2018年5月,习近平总书记在中国科学院第十九次院士大会、中国工程院第十四次院士大会上指出:“实践反复告诉我们,关键核心技术是要不来、买不来、讨不来的。只有把关键核心技术掌握在自己手中,才能从根本上保障国家经济安全、国防安全和其他安全。”存储器是集成电路产业中量最大、面最广的基础产品,是国家信息安全的基石,也是我国攻克集成电路“卡脖子”问题的关键核心领域。全球超过50%的存储器市场在中国,但是我国存储器的自给率只有4%。存储器是我国集成电路领域第一大进口产品,中美贸易摩擦对我国存储器产业发展而言,既是挑战,更是机遇。在中美贸易摩擦的冲击下,高速发展的我国存储器产业发展的不确定性因素增多,风险增大。因此,加强中美贸易摩擦背景下的我国存储器产业发展风险分析与对策研究,做好风险预判与防范,有利于按照既定目标落实《国家集成电路产业发展推进纲要》,加快抢占存储器产业发展制高点,实现我国存储器产业高质量发展,并为我国解决集成电路产业“卡脖子”问题提供实践性和方向性参考。

一、中美贸易摩擦的历程与实质

   (一) 中美贸易摩擦历程

   20世纪以来,美国基本主导了世界经济中规模较大的主要国际贸易战。有违世贸组织规则的单边主义行为“337调查”“301调查”成为美国打压他国贸易的重要手段。“337调查”源于美国《1930年关税法》第337条,该条款规定,任何向美国出口的产品若涉及侵犯美国的在先知识产权,美国国际贸易委员会(ITC)将根据美国的专利及商标所有人的申请对他国相关企业发起调查。“301调查”源自美国《1974年贸易法》第301条,该条款授权美国贸易代表可对他国的“不合理或不公正贸易做法”发起调查,并可在调查结束后建议美国总统实施单边制裁,包括撤销贸易优惠、征收报复性关税等。1990年起,美国取消中国无条件最惠国待遇,在技术方面进行管制;2001年至2017年,美国不断对中国展开“反补贴与反倾销调查”,2005年美国重新将中国列为“重点观察国家”首位,中美贸易摩擦不断。1986年以来,美国已对我国企业发起了233起“337调查”;从1991年以来,美国对我国进行了6次“ 301调查”。我国已成为美国“337调查”“301调查”的最大目标国,也是这两项条款的最大受害国。

   2017年8月,美国贸易代表办公室发起针对中国的第6次“301调查”,重点涉及以半导体产业为代表的中国战略新兴产业对美国利益损害情况分析。调查分析主要有3点:中国通过政府推行的鼓励政策完成对于国外知识产权和技术的引进、吸收和再创造;中国以市场进入条件为要挟,要求外资企业转让知识产权;中国在国家主导的产业基金支持下进行跨境收购。结论认为中国的政策正在通 过减弱创新的方式扭曲整个市场,削减美国的市场份额,进而给美国的国家安全带来威胁。我国集成电路产业成为此次“301调查”的重中之重,随即2018年3月,美国对中国加征25%关税,之后美国又着手限制中国企业对美国高科技和敏感技术领域的相关投资并购,制约我国高科技产业的发展。2020年1月15日,中美两国正式签署《中美第一阶段经贸协议》,虽然中美贸易摩擦有所暂缓,但是美国试图遏制中国集成电路产业发展的态度没有发生根本变化,对华为的定点打压手段仍不断升级。

   (二) 中美贸易摩擦实质

   一般而言,贸易战是对发展机会和生存空间的争夺,是国家间贸易利益的冲突。自中国成为世界第二大经济体以来,出台一系列政策鼓励创新,经济由高速发展逐渐转变为高质量发展。中国在互联网、通讯、卫星、人工智能等高科技产业领域不断加大投入,开始出现世界一流企业,一部分高科技产品开始在国际市场占据优势,与美国高科技产品形成竞争关系,也促进了中国的产业升级。同时随着 “一带一路”的发展,中国积极倡导“人类命运共同体”和“全球综合治理”理念,客观上提高了中国的国际地位。近年来愈演愈烈的中美贸易摩擦聚焦于高新技术产业,尤其对集成电路产业而言,芯片是先进武器系统的中枢,是美国军事霸权的根基,认为芯片产业不能诉诸国际分工,不能基于商业逻辑决策。美国强行以“美国至上”的贸易政策对中国加征关税和长臂管辖的做法,名义为平衡中美贸易逆差,实质则是通过阻止中国的产业升级进一步遏制中国的崛起,从而维护美国的国际地位以及现有国际秩序。因此,中美贸易摩擦的实质不仅是两国经济发展的较量、科技创新的较量,也是两国国际政治理念的较量。

二、中国存储器产业发展现状

   一) 存储器是我国集成电路产业“卡脖子”的重要突破口


   NAND Flash闪存芯片和DRAM内存芯片是当前国际市场中最为重要的存储器产品,中国是全球最大的存储器市场。从长远来看,存储器对全球半导体产业格局的塑造更为直接。随着5G、AI、大数 据、物联网、云计算等技术的发展,存储器市场需求将呈现指数级增长。在下一代信息产业和数字经济发展中,存储器的基础性功能作用更加凸显,谁掌握了存储器研发和生产的核心技术,谁将在新一轮的信息产业和数字经济竞争中掌握主导权。

   我国在存储器领域布局三大龙头企业:福建晋华、合肥长鑫、长江存储。因涉及与美国企业镁光知识产权纠纷,2018年美国狙击了福建晋华,导致其产线遭受重创。合肥长鑫也因与海外企业有复杂的知识产权关系尚未明晰,导致前景具有不确定性。长江存储坚持以自主创新牵引,研发紧跟市场应用前沿,2019年3季度量产国际领先的基于XtackingTM 架构64层3D NAND闪存,2020年4月成功推出两款128层3D NAND芯片产品(分别为容量1.33Tb的128层QLC 3D NAND闪存和512Gb的 128层TLC 3D NAND闪存),创造单位面积存储密度、I/O传输速度、单颗芯片容量3个世界第一。长江存储是继三星、美光和海力士2019年推出128层3D NAND闪存之后的国际上第4家拥有这一技术 的企业,通过4年的艰辛追赶,长江存储成功迈进全球闪存行业第一梯队,将逐步站稳国际市场。未来5—10年内,长江存储将引领我国存储器产业技术创新与产业规模同步提升,确保我国在NAND DRAM方面实现自给自足,并带动上下游产业链大幅度提升国产化替代,顺利实现从根本上形成突破口解决集成电路产业“卡脖子”问题。

   (二) 我国存储器产业政策环境

   近年来我国存储器产业快速发展,在中美贸易摩擦中有底气、有信心应对“卡脖子”,得益于前期国家和地方政府的政策支持。宏观性的顶层设计与微观性的落地细则实施,共同为我国存储器产业营造了良好的产业政策环境。

   在国家层面,相继出台了一系列相关支持政策文件,包括《国务院关于印发鼓励软件产业和集成电路产业发展若干政策的通知》(国发[2000] 18号)、《国务院关于印发进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展若干政策的通知》(国发[2011 ]4号)和《国家集成电路产业发展推进纲要》(2014年)以及《国务院关于印发新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展若干政策的通知》(国发[2020 ] 8号)4份国家级的集成电路产业政策文件;《国务院关于改进加强中央财政科研项目和资金管理的若干意见》(国发[2014]11号)涉及集成电路产业领域研发资金支持政策;财政部、国家税务总局、国家发改委、工信部联合出台《关于集成电路生产企业有关企业所得税政策问题的通知》(财税[2018 ] 27号)专项支持集成电路企业税收优惠。这些文件为集成电路产业包括存储器产业的发展方向、技术创新、金融支持、税收优惠等方面进行了顶层设计。

   在地方政府层面,北京、上海、天津、深圳、南京、合肥、武汉、杭州、重庆、成都、厦门、芜湖、晋江、无锡、绍兴、泉州等地在国家相关政策的指导下,进一步结合地方集成电路产业发展实际出台具体的支持政策,从园区建设、融资平台、服务平台、人才引进等方面细化落地标准,这些标准可操作性强。同时,全国近30个省市成立了集成电路产业引导基金,带动社会资本共同推动地方集成电路产业发展。

   由于集成电路产业属于技术、资金、人才密集型产业,遍地开花式发展集成电路产业给经济发展带来极大风险。加之中美贸易摩擦的加剧,我国集成电路产业包括存储器产业发展的不确定性因素增多,风险增大。在各种背景因素的推动下,国内集成电路产业目前已呈现相当程度的资源分散、重复投入与无序竞争。2018年国家发改委出台《国家集成电路重大项目窗口指导意见》,要求按照“主体相对集中、区域合理布局”的原则,有效遏制地方政府盲目跟风投资上马重大项目,避免资源浪费及产生新的经济风险,推进我国集成电路产业健康发展。

   (三)我国存储器产业创新生态

   当前中美贸易摩擦加剧,我国存储器产业不仅要全国一盘棋加快努力实现产业布局合理,产业规模上具有国际竞争力,更要在产业创新上依托创新生态建设通过科技创新实现高质量、高效益、可持续发展。存储器产业创新生态建设的关键是以企业为核心,以市场价值为导向,以政府战略规划为引导,整合上下游资源,打通产业链,搭建专业支撑平台,建立完整、良好的创新生态环境,实现“科技——经济——科技”循环发展。

   近年来,围绕集成电路产业的国家战略,在国家发改委、科技部、工信部等部委的指导下和集成电路产业相对集聚的省市政府的支持下,我国集成电路产业领域由行业龙头企业联合产业链上下游企业及相关高校成立了一系列的产业创新中心、行业联盟及协会。产业创新中心包括国家集成电路创新中心、国家先进存储产业创新中心、国家光电子创新中心等;产业创新联盟包括集成电路产业技术创新联盟、中国存储器产业联盟、中国半导体三维集成制造联盟、集成电路设计产业技术创新战略联盟、集成电路零部件产业技术创新联盟等;中国半导体行业协会指导和支持相关省市成立了区域性的半导体行业协会。这些产业创新中心、产业创新联盟及协会,以集成电路产业国家重大科技专项为技术驱动平台和纽带,整合产业上下游相关领域创新资源,依托中心、联盟、协会各成员单位的人才、技术和市场资源,进行前瞻布局、促进交流合作,实现优势互补、信息互通、成果共享,汇聚行业发展合力。在人才培养、知识产权、产业孵化等方面开展全方位合作,加速技术的协同创新发展,推动存储器产业整体进步。

三、我国存储器产业发展的机遇与挑战

   (一)我国存储器产业发展的机遇

   1.市场需求持续扩大

   随着移动互联网的持续发展,智能手机成为存储器产业的强有力的增长动力。近年来,物联网产业 不断发展,大数据、云存储市场需求不断提升,来自服务器领域的存储需求成为了主要动力。未来人工智能、VR/AR5G等新兴领域的快速发展,必将再次带动存储器市场需求的进一步发展,成为存储器市场新的增长蓝海。据市场调研机构国际数据公司(IDC)的首份《全球存贮界》(Global Storage Sphere)报告预测,从2018到2023年,全球存储装机容量将翻一番,增长到11.7ZBZettabyte泽字节)。存储市场需求持续扩大必将引发全球新一轮的存储产业洗牌也为我国带来前所未有的发展契机。

   2.我国正在承接第三次大规模的集成电路产业转移

   在区域方面,从全球范围来看,集成电路产业正在发生着第3次大转移,即从韩国、台湾向中国大陆转移。近几年,在下游通讯、消费电子、汽车电子等电子产品需求拉动下,我国集成电路市场需求持续快速增加,已经成为全球最具影响力的市场之一。我国集成电路行业的发展为存储器芯片的研发制造提供基础,为存储器行业发展带来发展机遇。除了研发生产传统型的DRAM3D NAND存储器以外,大数据、云计算和人工智能等战略新兴产业对大容量快速存储器的需求,催生出相变存储器、磁阻存储器、阻变存储器等新型存储器。我国企业在新型存储器的研发生产上已进入全球第一方阵,为未来技术升级与产业升级打下基础。

   3.发展存储器产业已成为国家战略

   存储器作为信息的核心载体,其自主化程度与自给率严重关乎国家安全。目前,我国存储器几乎全部依赖进口,存储器已成为“卡脖子”的核心产品之一。2016年,国务院批复同意国家存储器基地落户湖北武汉。这一世界级存储器基地,将为我国打破主流存储器领域空白,实现产业和经济跨越发展提供重要支撑。同时国家存储器基地依托长江存储、武汉新芯等龙头企业的牵引作用,带动存储器产业链资源聚集,激活产业投资的乘数效应以促进国内相关产业经济的发展。通过存储器产业链资源聚集,进一步将武汉打造为世界存储之都,促进与国际存储产业互联互通、共生共荣。

   (二)我国存储器产业面临的挑战

   1.行业高度垄断,进入壁垒高

   存储器行业高度垄断,寡头占全球市场份额90%以上。存储器产业的技术、专利、人才几乎都被几家寡头企业掌握。以DRAM产业为例,在全球发展了几十年,制程技术持续进步,在架构、制程、设计、接口、测试、系统等方面存在很多专利,且绝大部分控制在三星、海力士和美光手中。新进者是否拥有合规的技术来源以及自主创新能力成为立足发展的关键。

   存储器制造业是个重资产行业,前期研发需要耗费大量的资金,设备折旧快,需要持续性投入、长远稳定的政策和大量的技术积累,往往也需要经历多年的亏损才能盈利。而且既得利益的寡头企业可以通过操纵市场价格、胁迫客户签署排他性条款等手段来阻止行业的新进入者。

   2.产业链缺口大,专利布局少

   我国存储器产业链缺口大,对外依赖度高。在设备领域,90%以上的生产设备需要从国外采购;材料领域,硅晶圆等多种材料被日本垄断;EDA设计工具领域,美国SynopsysCadenceMentor三大公司占95%以上市场份额。我们在集成电路领域投入了庞大资金,建起了一批晶圆厂、封装厂,扶植起了一批集成电路设计企业、装备企业、材料企业,但是我们的“脖子”还是被美国人抓在手里,关键的EDA产业被美国人牢牢把控。在日韩贸易战中,日本通过氟化氢等3种材料直接卡住了韩国半导体的脖子。产业链的缺口无疑限制了我国存储器产业的进一步发展。

   在知识产权布局方面,国外存储寡头企业在全球拥有超过万件专利,已构筑起DRAM以及3D NAND等存储器专利壁垒,专利早已成为打击竞争对手的重要武器。我国企业在专利申请量上明显处于劣势,而且由于中美贸易摩擦的持续升级,通过获得许可或者收购的方式解决知识产权风险,存在巨大的阻碍。在未来的市场竞争中,我国存储企业将面临较大的知识产权风险。

   3.基础人才不足,高端人才较少

   中国电子信息产业研究院发布的《中国集成电路产业人才白皮书(2018—2020)》指出,到2022年前后,我国集成电路产业人才需求规模约为74.45万人左右,至2019年底,我国集成电路产业人才存量仅为51. 19万左右,缺口超过23万。年均人才需求数为7.67万左右,而进入到本行业就业的集成电路领域毕业生不足4万人,远远不能满足国家集成电路产业快速增长的需求。由于集成电路行业 工资水平较金融、互联网领域还有一定差距,导致部分专业人才流失,如2019年我国仅有12.92%集成电路行业人才、集成电路专业的毕业生进入该领域工作。在存储器领域,有产业经验的高端人才基本都集中在国外几家寡头企业,三星的存储芯片研发人员就有6 500人。寡头企业通常会用技术隔离、高薪挖人等手段限制新进入者。在当前全国各省市加大集成电路产业投入,重大项目持续集中投产、扩产的关口,各省人才需求强烈。

   4.起步时间较晚,资金投入不足

   我国正式启动存储器产业的时间晚于美国、日本、韩国,对于集成电路产业的投资也严重不足。2004—2013年(大基金设立前10年),全球集成电路投资总额5 270亿美元,同期我国约86亿美元,占全球总投入1.6%。2016年,中国集成电路总投资100亿美元,而英特尔一家的研发支出就达127 亿美元。国内企业的研发投入也严重不足。2017年,全球18家研发投入超10亿美元的芯片企业都在国外。2019年台湾台积电研发支出达150亿美元,比上年增加40亿美元,而仅仅增加的用于7nm 和5nm的40亿美元投资,已经超过中芯国际2018年全年的营业收入。研发投入的巨大差距,将进一步拉开我国同国外的产业差距。

四、我国存储器产业发展对策建议

   (一) 充分发挥新型体制优势,加强产业发展组织和领导

   国际集成电路发展历史经验表明,集成电路产业从来都不是完全的市场行为,必须在很大程度上依靠政府力量推动产业发展,美国、欧洲、日本、韩国、新加坡等集成电路产业先进国家及中国台湾地区都是如此。集成电路产业是一个资金密集、技术密集和人才密集的产业,从我国目前现状来看,在这三方面与先进国家均存在巨大差距,而且在各种背景因素的推动下,国内集成电路产业目前已呈现 相当程度的资源分散、重复投入与无序竞争。全球存储器产业总是呈现周期性起伏,通常只有国家意志才有坚持下去的可能性。不惧怕暂时的亏损,才有可能成功。回在新一轮的国际集成电路产业竞争中,我国要从发展半导体产业的战略目标出发,充分发挥国家集成电路产业发展领导小组的统筹协调作用,以及国家有关部委的“窗口指导”作用,进一步明确产业的突破口,固化布局,集中主体,充分发挥新型举国体制的优势,整合国家、地方和社会资本的力量对关键领域和龙头企业的技术创新与产能提升实施聚焦突破。发挥国家大基金投资导向作用,通过政策激励,引导地方集成电路产业基金和社会资本,对存储器重大项目和龙头企业加大投资力度。采用“揭榜制”方式鼓励存储器相关科研平台、行业联盟及协会协同创新,对产业链细分领域创新实施分头攻关,避免重复投入。

   (二) 制定国产化替代的行动方案和时间进度表

   中美贸易摩擦使我们深刻认识到国产化替代的必要性、紧迫性与不可逆性,在当前形势下加强存储产业国产化替代不仅是促进我国存储器产业规模发展的需要,更是我国信息产业安全可控的需要。加快推进存储器产业国产化替代进程,制定具有可行性与可操作性的国产化替代行动方案和时间进度表,加强统筹协调,明确实施主体,压实责任,并出台相应的国产化替代鼓励性政策激发研发端、生产端和应用端的积极性。通过应用牵引、用户导向,从材料、设备、EDA工具等产业链等关键节点分类梳理国产化替代的基础性和可行性,分别实施聚焦突破。支持技术成熟、性能良好的产品进入国家安可工程、政府采购目录,形成国产化替代应用示范。通过示范性应用经验推广带动存储器全产业链加快自主创新,加强研发端、生产端和使用端的深度交流,不断提升技术水平和产品性能,加快产业创新生态内生动力循环,以产品性能提升和产业生态完善来为我国存储器产业的发展提供广阔的战略性空间,进一步增强我国存储器产业的国际竞争力。

   (三) 进一步扩大开放合作,构建存储器产业发展共同体

   存储器产业是高度国际化分工合作的产业,任何一个国家都不可能独立完成从原材料、设备、技术到应用端全产业链的业务。在当前贸易摩擦加剧的形势下,我们既要在关键性材料、设备、技术积极进行攻关突破“卡脖子”,同时也要有积极心态努力引导国际社会消除贸易历史积怨,进一步扩大开放合作,通过加强与其他国家的合作降低对美国出口的依赖程度。特别是通过“一带一路”倡议拓展 新兴国家市场,调整销售区域结构,促进出口市场多元化。另一方面,创造良好的投资环境,加大招商力度,吸引外资来华投资,与海外存储器领军企业进行技术合作,通过联合研发、知识产权互换、交叉许可、捆绑等多种方式,做到你中有我、我中有你,形成存储器产业技术创新国际化深度合作格局,将海外企业与我国企业进行技术与效益双重捆绑,形成命运共同体。在中美贸易摩擦全面升级背景下, 这些海外企业在华利益能增加我们谈判筹码。此外,要聚焦那些不利于在国内构建开放型全球产业生态体系的瓶颈,充分发挥政策创新优势,创造性解决企业高度关注的痛点,推动国内企业加快融入全球范围内的分工协作共享。

   (四) 加快存储器人才支撑体系建设

   制定存储器产业人才的中长期规划,加快存储器产业人才“外引内育”,形成多层次人才培养体系。以国家示范性微电子学院创建为引领,鼓励基础条件较好的学校设立微电子学院或芯片产业学院,根据实际基础条件进行博士、硕士、本科不同层次的培养,密切结合存储器产业一线需求分类培养工程师和技师。鼓励龙头企业牵头,联合高校、科研院所建设实训平台,由政府、企业、高校、科研院所联合出资,建章立制,确定开放对象、开放时间,建立定期升级制度和年度考核机制,提高实训平台效益,通过实训平台解决人才培养从高校到企业中间衔接缺失问题。规范存储器重大项目人才流动机制,保障重大项目人才队伍稳定;加大本土人才培养力度,大胆使用本土人才承担重任,在实战中锻炼人才快速成长。着力引进海外高层次人才和高端创业创新团队,制定并实施针对存储器产业从业人员的个人所得税优惠减免政策。

   当前美国一系列的贸易保护主义、单边主义行为给世界经济增长以及国际秩序稳定带来深远的不良影响,中美贸易摩擦将在较长一段时间内持续呈现出复杂性和常态性。我国存储器产业将继续保持定力,充分发挥国内庞大应用市场资源优势和社会投资热情,加快提升自主创新能力,完善全产业链发展。通过聚焦技术创新和产能爬坡,以用户需求为导向,以国产化替代为抓手,练好内功,提升国际竞争力,实现我国存储器产业高质量发展。


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