集成电路产业军民融合深度发展路径探索

2017-03-21刘从,马亭

中国电子科学研究院学报 2017年5期

刘从,马亭

(1.中国电子科学研究院，北京 100041；2.中国电科发展战略研究中心，北京 100041)

0 引言

集成电路是信息技术产业的基础和战略制高点，对提升国民经济与社会信息化水平、保障信息安全意义重大。目前我国集成电路产业自主设计能力偏弱，对国外专家、技术团队和知识产权(IP)核等不稳定资源有较强的依赖性，高水平集成电路制造设备攻关尚未成体系，基础材料和成套工艺开发技术水平相对落后，高端示波器、逻辑分析仪等测试仪器受制于人，对国民经济发展和国家安全尚未形成有力支撑。发达国家的实践经验表明，军民融合深度发展是振兴集成电路产业的唯一路径，本文在充分论证我国集成电路产业发展机遇的基础上，借鉴以美国为主的发达国家集成电路产业军民融合发展模式，梳理我国在该领域存在的现实问题与瓶颈，提出推动我国集成电路产业军民深度融合发展的对策建议，为全面提升我国集成电路技术水平，促进我国集成电路产业快速、可持续发展提供决策支撑。

1 我国集成电路产业军民融合深度发展的历史机遇

世界半导体技术发展趋势、全球产能转移和政府的高度关注为我国集成电路产业“弯道超车”提供了前所未有的历史机遇。

1.1 世界半导体技术发展进入新的转折期

一方面，摩尔定律发展接近极限，推动以美国为首的全球集成电路企业和研究机构不断寻找多样性的替代方案解决日益繁杂的应用问题，发展路线难以聚焦，仅用于延伸和替代互补金属氧化物半导体(CMOS)器件的可能方案就有隧道场效应管、石墨烯、III-V族半导体等十余种[1]之多，导致技术投资趋于碎片化，无法形成合力取得集中突破。另一方面，用于建造先进代工线的资金投入需求不断扩大，迫使世界范围内的集成电路企业通过兼并重组的方式“抱团取暖”，我国资本也顺势进入全球半导体厂商的并购大潮中，这为我国集成电路产业吸收全球优势资源、赶超世界先进水平创造了契机。

1.2 我国对集成电路供应链的掌控力增强

迫于成本压力，国外半导体企业倾向在全球范围分散布局价值链的各个环节，在本土仅保留了相对轻资产的设计机构。特别是近年来集成电路产能有持续向亚太地区转移的趋势，这使我国拥有更多可用的集成电路制造资源。近期英特尔、三星、台积电等行业领军企业纷纷投入巨资在南京、合肥、成都、西安、大连等城市合资构建多条12英寸工艺线，为我国集成电路产业军民融合深度发展提供了更好平台和更多可能性。

1.3 集成电路产业发展受到空前重视

在我国政府和军方的高度关注下，不仅先后安排了“核心电子器件、高端通用芯片及基础软件产品”(简称“核高基”专项)和“极大规模集成电路制造技术及成套工艺”(简称“02专项”)两个重大专项，更是在2014年6月发布了《国家集成电路产业发展推进纲要》，成立了千亿级别的集成电路产业投资基金。目前我国已经通过合资的方式建成了中芯国际、上海华力、长江存储等三家拥有12英寸生产线的芯片生产企业，中芯国际目前位列全球第五大芯片制造企业[2]，量产工艺水平已达到28nm，海思半导体进入世界前十半导体设计企业，长电科技位列全球第六大封装企业，这些初具规模的行业领军企业为我国集成电路产品寓军于民提供了良好土壤。

站在新的起点上，集成电路产业的军民融合发展已经成为推动集成电路技术进步的普遍共识，对其模式与路径的研究也成为军民融合向纵深发展过程中的热点问题[3]。

2 国外集成电路产业军民融合发展模式及启示

集成电路产业具有资金密集、技术密集、人才密集的特点，仅靠民品产业自身力量发展存在困难。例如，建设一座下一代18英寸芯片制造厂需要投入的费用高达百亿美元，考虑到诸多风险因素，几乎不可能由民营企业独立承担。因此，世界各国均采用了不同的军民融合模式促进本国集成电路产业发展，包括俄罗斯的“先军后民”模式、日本的“以军掩民”模式和以色列的“以军带民”模式等[4]，其中以美国的“军民一体化”模式最具代表性。

2.1 战略能力共建

冷战后，美国国内外形势发生根本变化，推动美国政府出台了一系列经济振兴计划，其中的基本战略之一即为实施军民融合，旨在打破冷战期间军民分离的工业体制，确立以军民两用技术为核心的国家技术体系，强调军民融合是国民经济与国防科技工业建设的关键。在政策上，美国制定了《国防部国内技术转让条例》，鼓励将国防部开发的或其委托开发的科学技术按国家保密要求分发给地方政府和民用企业，以立法的形式开展研制军民两用技术，保障了军民融合在国家科技和国防科技中的核心地位。在行动上，美国政府将一部分国立实验室委托给私人和企业管理，并积极推行军转民技术投资计划，为民用研究提供经费。

2.2 产业能力共享

2004年起，美国国防部以《国防可信集成电路战略》为顶层指导，与国家安全局联合实施“可信代工项目”，每年投资约6000多万美元，开展军用集成电路可信供应商认证工作[5]。其目的在于形成服务于武器装备建设的先进军用集成电路工业基础，使国防项目能够采用不断进步的先进商用工艺线，确保先进工艺“可信赖”和老旧工艺“可获得”。项目管理机构分为三级，如图1所示。可信使用项目办公室是“可信代工项目”的具体管理部门，其职责一方面是委托以IBM为代表的行业领军企业为国防部建设专用的可信代工线，另一方面是委托国防微电子处对BAE电子系统等优势半导体公司的通用代工线进行可信认证，并直接接管其老旧的军队专用代工线。截至目前，包括安森美半导体(On-Semi)、Novati科技公司等在内的众多知名半导体厂商均已通过了此项认证，相关配套法规详见表1。

图1 可信代工线管理机构

序号发布年份政策名称12012年《保护任务关键功能以实现可信系统与网络(TSN)》22011年《2011年国防授权法》32010年实施《尖端使用权项目》42009年《国防工业基础评估:美国集成电路设计与制造能力》52008年《国防部重要项目信息保护》62007年启动《可信集成电路供应商认证项目》72005年《高性能集成电路供应》报告82004年《专用集成电路(ASIC)可信供应商临时指南》92003年《国防可信集成电路战略》102003年《美国半导体工业全球迁移对国家安全的影响》

2.3 产品技术共用

针对投资额巨大的集成电路产业，美国提出利用国家科技工业基础维护国防科技工业能力，在民用集成电路完善的货架产品体系基础上，通过推行“国防采办政策[6]”，将先进民用集成电路产品纳入采购范围，并进行了一系列工业标准和军用标准的归一化工作。以建立军民一体化的“国家科技工业基础”为导向，尽可能将工业标准纳入《国防部规范与标准目录》指导采办，大大降低了民用集成电路企业参与军品市场的竞争门槛。此外，美国国防部还坚持在采购过程中引入竞争机制，确保在项目研制的全周期都存在相互竞争的承包商，甚至引入符合资格的海外厂商参与竞争，激发创新活力。

2.4 对我国的启示

从推动集成电路产业军民融合深度发展角度，美国的“军民一体化”模式为我国提供了一些值得借鉴的成功经验。一是坚持以发展军民两用技术为核心，并建立集成电路军民融合管理的专门机构、完善政策法规，将对集成电路产业发展形成巨大推进作用；二是推行可信代工线项目，积极参与先进代工线的建设和可信认证，可使军用集成电路工艺水平得到跃升；三是推行国防采办政策，完善标准体系，降低民用集成电路企业准入军品市场的门槛，有助于军用集成电路货架产品体系的形成。

3 我国集成电路产业军民融合发展面临的现实问题

由于各种原因，优势民用集成电路企业的技术、产品、资源还没有充分得到军方的引入和应用，市场力量也没有得到充分发挥，尚未形成“依托产业发展、突出军用特色”的军民深度融合发展格局。

3.1 价值观念有障碍

一方面，军工集成电路企业始终以“战场”需求为导向，以保证国家利益为根本，对市场关注度不够，缺乏市场融入意识、合作竞争意识、资源优化意识和成本效益意识，军品技术转化民用存在思想障碍[7]。另一方面，民用集成电路企业长期以“市场”需求为导向，以获得利润最大化为目标，对品种多、批量小、投入大、周期长、收益低的军用集成电路项目缺乏积极性，思想上认为军用集成电路市场规模有限，为民用技术转化军用带来思想障碍。

3.2 顶层设计有差距

我国现行的管理体制军民分割、行业分割、条块分割，缺乏有效的协调与合作，缺乏总体规划、整体协同和顶层设计，利益藩篱禁锢、标准体系分离、知识产权归属等一系列问题使我国集成电路企业始终不能将军民通用技术开发作为工作核心，以市场经济为基础的企业研发主体尚未形成。西方国家的通用技术可以依托军事联盟，以多种国际合作形式开展，而我国不但难以享有这种优势，还经常要面临西方的出口管控和技术封锁[8]。

3.3 军民产能难共享

单独建设一条军用专线，一次性投资动辄数十亿，硬件建设加成套工艺开发的周期至少五年，建成后的运维成本同样极高。军用集成电路的应用规模又难以占满工艺线的产能，使军用专线变成“资金黑洞”，无法维持正常运转。而我国先进民用工艺线依赖境外设备、境外技术和境外订单，大多受到美国商务部监管，不能从事军品加工。军用与民用工艺线的性能与产能无法形成有效互补，成为制约我国集成电路产业军民融合发展的最大因素。

3.4 安全保密风险高

我国的先进工艺线以外资、合资为主，并且缺乏可信认证，在掩膜版制备、封装和测试过程中暗藏巨大安全隐患。例如，在掩模制版过程中存在通过篡改电路设计在掩模版中加入硬件木马电路结构的风险[9]，电路设计思想和方法也存在泄露的可能性。在高端封装环节，有可能通过篡改电路结构或叠加其他电路芯片从而实现对信息的获取或者实现其他恶意功能。测试环节的主要的风险来自于电路功能与电路逻辑有可能泄露。

4 集成电路军民深度融合发展措施建议

综合考虑国外先进经验和我国面临的现状，可以看出制约我国集成电路产业军民融合发展的核心是“安全和利益”的问题，关键要从“机制”上找出路。本文从强化顶层设计、军民优势互补、营造竞合环境等方面提出了适合我国国情的集成电路产业军民深度融合发展的措施建议，如图2所示。

图2 集成电路产业军民融合发展模式

4.1 强化顶层管理体制机制

在中央军民融合发展委员会领导下，设立统管推动集成电路产业军民融合发展及保障应用的专门管理机构，完善设立军地共同参与的技术、产业、应用、管理等多元结构专家委员会，推动集成电路产业军民融合进程。建立完善沟通交流机制，搭建适合军民融合的信息交流和共享平台，颁布自主核心技术装备需求发布制度。建立完善成果转化机制，深入推进军民技术辐射、嫁接和转化，拓宽渠道，建设军民通用标准体系和国防知识产权转化体系。建立完善评价监督机制，依托现有试验环境和检测鉴定机构，建立独立、稳定的评价机构，完善许可证制度和质量认证体系，强化风险管理和项目管理，加强保密措施监督，不能通过认证的产品坚决不予采用。建立完善有关准入退出机制，需要国家机关、军队有关部门进一步完善军民深度融合发展的法律和配套法规，坚持权利平等、机会平等、规则平等，奖优罚劣。

4.2 促进军民资源优势互补

对军民企业的产业结构、技术特征、资本力量等进行综合分析，促使各方优势互补，建立开放有序的产业发展格局和协调的产品结构，促进集成电路产业结构调整、布局优化和产业链完善，让每个参与者都能从中获益。一方面，依托集成电路产业投资基金，支持优势民企开展军民两用共性技术的开发，特别是进一步加大对于CPU、DSP、FPGA和大容量存储器等高通用性产品的研发投入，这样既能充分调动优势民企参与通用性产品研制的积极性，又可使大量专用功能的军用集成电路产品归一化为几类通用功能的集成电路产品，从而合理规避使用合资民用先进工艺线，乃至海外领先工艺线时产生的安全和法律风险。另一方面，军工企业要履行“大国重器”使命担当，重点突破集成电路关键装备、材料和成套工艺等基础技术，并利用这些成果优先解决军用集成电路自主发展问题，同时，在民用成熟货架产品的基础上加强“可追溯性”与“可检验性”设计，使民品“量”的优势与军品“质”的需求交叉互补，建成科学合理、品种齐全、精干优化的集成电路货架产品体系。

4.3 营造适度有序竞合环境

落实国家相关政策法规，培育军地双方合作竞争环境，强化市场意识和竞争意识，以竞争促发展，逐步完善军品配套体系，鼓励横向联合和适度竞争。发挥政府宏观调控作用和市场决定性作用，建立公平、公正、适度竞争的市场采购制度。加大对集成电路支持力度，建立参与集成电路研发的风险补偿和扶持机制，制定完善相关技术和产品的财税和进出口管制政策。推行“采办制”，发展“货架商品”，根据不同的应用范围进行相对集中采购，广泛吸纳民用集成电路企业参与竞标，充分利用资本的逐利性及市场的正反馈作用，加速军民集成电路产业发展。