美智庫報告：中國晶元創新緩慢，想突圍太難

新智元報道

作者：James A. Lewis

編輯：肖琴

【新智元導讀】美國兩大智庫之一的 CSIS 發表最新報告《中國對半導體獨立的追求》，從美國角度論述了他們對中國發展半導體的看法。

日前，美國兩大智庫之一的 CSIS（戰略與國際研究中心）發表題為「Learning the Superior Techniques of the Barbarians：China』s Pursuit of Semiconductor Independence」的報告，從美國角度論述了他們對中國發展半導體的看法。

撰寫該報告的作者 James Andrew Lewis 是 CSIS 的高級副總裁。在加入 CSIS 之前，他曾在美國國務院和商務部擔任外交事務官員和高級行政人員。

報告認為：

中國在半導體方面投入了巨資，這些投入正在取得成果，但目前仍然依賴西方技術。

中國是一個技術凈進口過，晶元和技術進口仍將是未來許多年的常態。

中國創新增長的趨勢面臨風險。

雖然中國在科學和技術上進行了巨大的投資，並且這些投入正在取得成果，但它仍然依賴於西方技術。

半導體領域尤其如此。幾十年來，中國對外國半導體的依賴令國家層面感到擔憂。中國打算結束這種依賴，重塑全球半導體市場，使其企業處於領先地位。

但儘管進行了 40 年的投資，中國無法製造出先進的半導體。在此過程中，出現了代價高昂的失敗。

自 1979 年以來，中國利用國家在基礎設施、教育和研究方面的巨額投資，以及技術收購和支持性商業政策，實現了令人難以置信的經濟增長。西方企業樂於進入中國市場，對許多企業來說，中國市場已經變得至關重要。

中國是一個技術凈進口國

中國仍然是一個技術凈進口國。中國希望 「向價值鏈上游」 轉移，從將進口零部件組裝成最終產品，轉換到在中國國內創造先進技術，但晶元和技術進口仍將是未來許多年的常態。

如今，中國使用的半導體只有16%是在國內生產的，其中只有一半是由中國企業生產的。中國依賴外國供應商提供先進的晶元。中國的目標是到 2020 年生產 40% 的半導體，到 2025 年生產 70%。

中國半導體計劃在五年內的總投資為 1180 億美元，其中 600 億美元來自省級和市級政府。相比之下，領先的西方公司每年在研發方面的投入是數十億美元。英特爾的研發投入超過 130 億美元，三星和高通各投入超過 30 億美元。而中國的華為和中興分別投入約 150 億美元和 19 億美元。

將半導體視為基礎技術

中國將半導體視為一個關鍵的戰略產業。半導體是數字經濟的支柱。不管是消費者應用還是工業應用，都依賴半導體。

半導體的生產是建立在一個複雜的全球供應鏈的基礎上的，這個供應鏈既包括大公司，也包括許多小公司。

這個行業本身已經有 60 年的歷史，源於美國實驗室的發現，他們發現蝕刻在硅晶片上的銅線可以取代笨重的晶體管(就像晶體管曾經取代體積更大的真空管)。該行業的趨勢是在單個晶元上塞進更多的線路，為特定的功能 (如遊戲或人工智慧) 專門設計晶元，並擴大晶元可以執行的操作的數量和速度。

半導體生產處於物理科學和材料科學的前沿，因為晶元製造商將更多的計算能力、內存或功能集成到單個晶元上。許多人都熟悉 「摩爾定律」。摩爾定律準確地預言了半導體處理器的發展速度 (或者說整體處理能力) 將會每兩年翻一番。幾年來一直有猜測說，我們正在接近摩爾定律的終點。一些人預計，該行業將更多計算能力集成到單個晶元上的能力將會放緩，甚至終結。

上表描述了半導體生產的步驟。製造一個半導體需要 400 多個步驟，超過 2 個月的時間。製造過程可分為 6 個階段：研究、設計、晶圓生產、加工、封裝、測試。

無論我們最終是否達到目標，每一代新的晶元都會帶來更困難的技術生產挑戰，和更高的成本。半導體行業在研發上的大量投資使得它的快速升級能夠一直持續到現在。摩爾定律的終結增加了私營部門研發的重要性 (半導體是美國領先的研發投入行業之一，大型公司通常每年花費數十億美元) 以及政府對物理科學和材料科學基礎研究的投資，這有助於推動晶元性能的改善。

半導體行業又一輪大規模投資

研發在保持半導體行業競爭力方面發揮著至關重要的作用，考慮到中國在科學、技術、工程和數學 (STEM) 領域長達數十年的投資，這是中國最終可能獲得優勢的領域之一。

但目前，沒有中國內地公司在半導體研發支出 Top 10 列表中，儘管有兩家中國台灣公司入榜。四家美國公司的研發支出占整個行業研發支出的 57%(英特爾自己的研發支出就超過了整個行業研發支出的三分之一)。

全球研發支出top 10晶元企業

中國私營部門研發獲得政府的支持是一個潛在的優勢，但是美國也有類似的項目，如美國國防部高級研究計劃局 (DARPA) 的一項多年投入 15 億美元的計劃 (被稱為電子復興計劃)，以及其他旨在開發新技術、徹底改變晶元生產和性能的項目。關鍵的區別在於DARPA 資助的是研究，而不是公司。

2014 年，中國制定了到 2030 年成為半導體行業各領域全球領導者的目標。但晶元並不是一個容易進入的市場，這阻礙了中國此前的努力。早在幾十年前，中國就已投入數十億美元打造國內半導體產業，但收效甚微。中國企業面臨的主要困難不是獲得設備，而是缺乏經驗和 「技術訣竅」。這在今天仍然是很大的問題。中國對本土產業的追求也與全球一體化供應鏈的趨勢背道而馳，後者在生產和創新方面是效率最高的。在全球一體化的創新體系中，本土產業即使得到資金補貼的支持，仍將是第二位。

儘管西方國家對技術轉讓有所限制，但中國仍可以通過各種方式獲得半導體獨立。首先是通過借鑒中國台灣的技術。其次，中國可以利用 「無晶圓廠」 的半導體生產，即由中國企業設計晶元，但製造流程由台積電 (TSMC) 等專業公司負責。最後，中國可以再次嘗試建立一個國家資助的本土產業。中國企業更喜歡無晶圓廠晶元生產，而政府青睞的建設國內半導體製造工廠 (晶圓廠) 的解決方案既昂貴又有風險。

中國創新面臨風險

關於中國能否成為創新大國的長期爭論似乎已經結束，但有兩點需要注意。首先，成功的中國創新仍然受到國家相對技術落後的限制。第二，伴隨著更大的國家經濟導向，中國創新增長的趨勢有可能放緩或逆轉。

中美兩國在治理、投資和研究競爭中各有優勢和劣勢。研究和創新的跨國性質使任何國家爭奪技術領導地位的競爭複雜化了，並將產生兩國都難以控制的力量。以全球為導向的美國工業可能比以國家為中心的中國有優勢。

政府的支持意味著中國企業即使在無利可圖的情況下也可以繼續經營，這將對中國經濟和其他國家的經濟造成損害。中國政府補貼的擴張將擠壓其他國家的半導體企業，縮減它們的收入和數量，降低半導體生產商投資研發的能力。中國投資的總體影響將是削弱全球產業，減緩半導體創新的步伐。

美國如何回應 ?

半導體是數字經濟的支柱。報告認為，要應對中國在半導體領域的努力，沒有簡單的解決方案。半導體產業與國家安全息息相關，美國可以通過加大對基礎科學和政府研究的投資保障其技術實力。

關於作者：

James Andrew Lewis 是 CSIS 的高級副總裁。在加入 CSIS 之前，他曾在美國國務院和商務部擔任外交事務官員和高級行政人員。

報告全文PDF下載：

https://csis-prod.s3.amazonaws.com/s3fs-public/publication/190115_Lewis_Semiconductor_v6.pdf

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