深度洞察
产业链洞察⑭ | 小芯片撬动大产业:广州发展集成电路产业的思考与建议
发布时间:2023-09-22 16:41:49| 浏览次数:

以下文章来源于广州市规划院 ,作者GZPI

产业链洞察⑭ | 小芯片撬动大产业:广州发展集成电路产业的思考与建议广州市规划院.

广州市城市规划勘测设计研究院创建于1953年,具备城市规划、测绘地理信息、建筑设计、市政景观、岩土工程、工程咨询与管理6大专业,拥有34项甲级资质,兼具规划、国土、测绘三大甲级,是产学研一体的规划设计咨询机构。

半导体和集成电路被称为现代工业的“粮食”,在牵引国家或地区科技进步、经济发展中具有举足轻重的作用。相关研究显示,每1元集成电路产值能带动10元左右电子信息产业产值,进而带动增加100元左右的GDP。广州市21条产业链中,半导体与集成电路体量虽小,但对广州实现产业转型意义重大。GZPI课题组结合近一年来的调研,就广州打造集成电路千亿级集群形成如下思考。


image.png

图1:集成电路对现代经济的“撬动”作用

(以我国2021年为例[1]

图片来源:课题组自绘



01


小与大:小芯片背后的科技大图谱



根据定义,集成电路是指采用一定工艺将晶体管、电阻、电容、电感等原件及布线连在一起的微型结构,其成品即为芯片。自20世纪50年代第一代半导体材料出现以来,集成电路产业在70余年里经历了飞速的迭代和发展,其应用领域目前已覆盖几乎所有的电子设备。该产业具有如下特征。




链条长且环环相扣,高端环节由国外垄断

集成电路产业链谱系总体上可分为上、中、下游三个部分,链条长且环环相扣。

image.png



图2:集成电路产业链图谱

图片来源:课题组自绘


上游环节(EDA软件、IP核、设备、原材料)全球市场规模约1000亿美元,占集成电路总市场规模10%左右[2],产值虽小但战略价值重大,是整个集成电路产业发展升级的先导与核心,核心技术为美国、日本、荷兰等发达国家高度垄断,也是当前国外技术封锁的主要领域。

中游环节(设计、制造、封测)市场规模达万亿级别,是上游的十倍。其中芯片设计是当前国内集成电路发展最具活力的领域,2020年全国市场份额已接近4000亿元,集中在通信、消费、计算机领域,形成了以华为海思为代表的一批龙头企业,但与美国整体差距仍然巨大。晶圆制造环节伴随产品技术节点不断提升,行业垄断效应愈发明显,全球前五大厂商占据了90%的市场份额[3]

下游产业覆盖面广,在人工智能、智能网联汽车、云计算、物联网、生物、工烧钱业控制等新兴市场领域价值占比不断攀升。

image.png



图3:集成电路各环节全球市场占比

图片来源:网络公开信息



行业竞争本质上为专利、人才、资本的竞争

近年来,我国半导体发展迅猛,已成为全球第三大专利目标市场,但真正掌握在我国创新主体手中的专利技术仅占5%[4],大部分仍然为美日欧韩所垄断,直接制约和影响集成电路产业的发展。同时,作为技术驱动型行业,以高级工程师为代表的技术人才是半导体产业的基石,并且需要一定年限的技能培训才能真正“上岗”。2020年我国直接从事集成电路产业的人员约54万,现阶段仍存在约20万的人才缺口[5]。此外,集成电路产业“烧钱”的特性决定了它对资本的依赖。以国内最先进的14nm制程芯片为例,研发需投入超1亿美元,而投资建设月量产5万晶圆的生产线则高达100亿美元,仅有龙头厂商有足够的资金实力投入研发生产。因此,回顾美日韩及国内集成电路产业发展,其背后一般都有大量国家政策和产业资本的支持。





02

0到1:广州集成电路发展基础




我国半导体产业发展始于1956年北大成立第一个半导体物理专业,经过60多年的探索,建立起相对完整的产业链体系。在中美贸易摩擦和全球保护主义兴起的背景下,我国半导体产业发展面临着巨大挑战。2014年,《国家集成电路产业发展纲要》出台,提出到2030年我国集成电路产业链主要环节要达到国际先进水平

现阶段,我国集成电路发展呈“三级多点”格局京津冀长三角珠三角形成了我国集成电路产业发展的主要承载区。其中,长三角作为起步最早的地区,链条最完整技术最先进,全国50%的设计制造、80%的封测都集中在该地区。京津冀则依托丰富的高校和科研资源,形成了人才专利的集聚优势珠三角起步晚,主要是依托电子信息特别是消费电子领域发展形成了设计为主产业集群

广州半导体产业起步于2000年左右,早期以市场自发形式为主,政府介入程度不高,产品类型上集中于分立器件与光电子元件版块。2017年粤芯半导体落户知识城,实现了广州集成电路制造从0到1的重大突破,是大湾区目前唯一进入量产的12寸芯片制造企业,一期与二期已正式建成投产。在国家“芯片自主”战略和“制造业立市”背景下,广州近年来不断加大政府侧支持引导力度,先后于2020年、2022年出台《广州市加快发展集成电路产业的若干措施》《广州市半导体与集成电路产业发展行动计划(2022—2024年)》,对全市集成电路产业发展提出长远系统谋划布局,2023年2月更是成立了总规模2000亿元的广州产业投资母基金、广州创新投资母基金,进一步加大对集成电路、新能源等领域的投资

image.png

图4:知识城湾区半导体产业园总平面图

图片来源:课题组自绘



目前,广州以粤芯为龙头,以科学城和知识城为主要空间,集成电路“设计-制造-封测”的产业格局已具备雏形,2021年营业收入达154亿元[6]。此外,广州还拥有广东省集成电路人才培养规模最大的重点院校——广东工业大学集成电路设计现代产业学院。但总体来说,由于起步较晚,广州集成电路产业发展水平与北京、上海、深圳、无锡等先发城市仍有较大差距,与合肥、成都等后发城市相比在政策、资金、企业等方面也存在短板。





03

1到10:广州集成电路发展策略




广州集成电路产业的发展,既要放在全国“芯片自主”战略一盘棋来寻找定位,也需立足于自身条件及市场客观需求,即综合“国家希望广州做什么、市场需要什么、自己能做什么”三方面来理性选择赛道和路径。围绕赛道选取发展模式空间布局三个方面,我们提出如下建议。




聚焦车规级芯片(成熟制程)赛道,实现集成电路百亿级至千亿级跃升目标

软件、设备等上游环节广州不具备介入的条件,千亿级集群只能从中游寻找机遇。设计与制造领域,工艺制程角度,芯片可分为成熟制程(28~90nm)和先进制程(28nm以下),工艺质量角度,又可分为消费级、工业级、车规级和军用级等,制程越先进,质量越高,芯片研发生产的难度和投入成本也越大。

由于广州集成电路产业起步较晚,考虑到技术累积、产业生态方面对比先发城市的劣势,发展先进制程不具备可行性。而就广州自身而言,“缺芯”阵痛主要集中在汽车产业领域(2020年的“缺芯潮”直接影响广汽集团30万辆车的产量,占全国减产量约1/6。[7]),未来进一步向新能源、智能网联转型升级,汽车芯片仍是绕不过的一道坎。发展车规级汽车电子更贴合广州长远产业发展战略,保障本土汽车产业整体供应链的安全。




构建“国企+国资+院校”主导的产业发展模式

集成电路产业作为资金、技术双密集型产业,从国内几大城市发展历程来看,主要有三种典型模式一是以上海为代表的产业生态型,依托长期积累和先发优势,逐步实现全产业链进口替代。二是以北京为代表的研发驱动型,依托人才密度和综合科研能力优势,实现关键领域突破。三是以深圳(龙头企业)、合肥(国有资本)为代表的的市场驱动型,核心是结合已有优势产业的配套需求,推动相应领域集成电路关键技术的配套完善。

广州可重点借鉴“合肥经验”,以“国资+国企+高校”模式推动集成电路产业定向发展。如由广汽集团主导,结合2000亿产投基金,设立车规级芯片联合攻关专项,向粤芯等企业提供研发和产线投资补贴,同时围绕产业链关键环节激励相关芯片设计、制造、封测链条企业入驻广州,推动整车企业和系统供应商协同解决车规级芯片国产化问题。




优化产业发展布局,构建“一核两极多点”的产业发展格局

以黄埔区为核心, 建设综合性半导体与集成电路产业聚集区,围绕集成电路制造,引入和培育一批高端芯片设计、关键材料设备、先进封装测试企业和重点创新平台。

以增城区南沙区为两极,增城区主要聚焦智能传感器和芯片制造等领域,充分发挥高校、新型研发机构的作用,加快大湾区智能传感器产业园项目落地建设;南沙区重点打造宽禁带半导体设计、制造和封装测试全产业链基地。

鼓励越秀、荔湾、海珠、天河、白云、番禺、花都等区结合自身产业发展基础和特色,加快半导体与集成电路相关产品的研发和产业化,推进半导体与集成电路产业创新应用。

image.png


图5:广州集成电路产业发展格局示意图

图片来源:课题组自绘




 相关注释:

[1] 数据来源:国家统计局_《中国统计年鉴2022》

[2] 资料来源:芯语论坛_《EDA行业深度报告》

https://www.eet-china.com/mp/a77944.html

[3] 资料来源:艾瑞咨询_《中国半导体IC产业研究报告》

https://report.iresearch.cn/report_pdf.aspx?id=4055

[4] 资料来源:爱集微_《半导体行业知识产权白皮书(2021版)》
https://new.qq.com/rain/a/20211227A02UG100

[5] 资料来源:《中国集成电路产业人才发展报告(2020-2021年版)》

[6] 数据来源:广州市半导体协会公开数据

[7] 资料来源:2021广州国际车展上对广汽集团董事长曾庆洪的采访

https://www.cs.com.cn/qc/202111/t20211119_6221371.html




来源:广州市规划院




 
 
 上一篇:深圳三部门联合印发《深圳市关于推动新材料产业集群高质量发展的若干措施》
 下一篇:中国制造业200强榜单发布!广东22家企业入围,总数位居全国第三