基于钻石模型的我国半导体产业转型升级路径研究

蒋明琳, 詹丽珍

(闽南师范大学 商学院, 福建 漳州 363000)

半导体产业是国家的命脉产业,在国家制造产业链中有着举足轻重的地位,其不仅应用领域广泛,涉及通讯、航空、航天和工业制造等,而且技术革新速度较快,市场体量与需求量都十分庞大。但是我国半导体产业在发展中存在着许多问题和短板,学者们对其也十分关注。如郑向杰从产业链角度出发,提出在半导体产业中,位于产业链中上游的设计、制造业发展水平比较低下,而下游的封装测试产业较为发达,表现出“头轻脚重”的产业结构,从而影响了产业链的完善和半导体产业的健康发展[1]。张倩提出从我国半导体设备及材料业来看,半导体产业是重资金投入发展的产业,需要政府、企业及相关的金融、科研等诸多领域的共同努力[2]。还有专家学者认为,我国同国际整体相比存在差距,如邓云等提出半导体行业具有技术密集、资本密集和发展迅速等特点,具有较高的壁垒,而国内企业产品国际竞争力不强,多为处于边缘位置的产业[3]。

面对我国半导体产业发展存在的困境,实现转型升级是必然之路。刘雯在对国际及国内半导体产业现状研究的基础上,提出我国半导体产业应构建芯片设计、加工和测试等各环节协同发展的产业链,以及加强芯片企业与下游整机企业联动两个方面的改革[4]。陈思雨以提高产业创新为着力点,认为应该合理配置各地创新资源,健全区域创新网络以提高创新活力[5]。综合而言,这些路径方法是针对半导体产业的具体困境展开的,还未从市场、政府等层面进行相关论述。因此,本文在对我国半导体产业现状分析及钻石模型要素分析的基础上,进一步探讨了充分发挥政府职能作用的政府主导路径和以市场自主调节为主的市场主导路径的具体方案。

一、转型升级与钻石模型

传统的钻石模型多用于分析企业竞争理论,最先由美国著名学者迈克尔·波特提出,对于分析我国半导体产业发展竞争力有一定的借鉴作用(本文作者译)[6]。因此,本文在传统钻石模型基础上,扩展性使用国际产业竞争层面的波特钻石理论,从生产和需求要素、相关和支持产业要素、产业战略和结构要素等内部因素以及政府和机遇两个外部要素出发(如图1所示),阐述我国半导体产业实现转型升级的基础条件(本文作者译)[7],以揭示我国半导体产业所具备的实际竞争能力。

图1 半导体产业实现转型升级基础条件的钻石模型分析

二、产业转型升级分析

1. 生产和需求条件与产业转型升级

处于供给端的生产要素和需求端的需求条件是钻石模型的两大关键要素条件,对我国半导体产业市场起着重要作用,更是探析半导体产业转型升级路径的重要依据。

(1) 生产要素条件。

① 资金资本要素。半导体产业是对技术创新有较高要求的资本密集型产业。从微观经济学的角度看,资本是资本密集型高新技术产业最为关键的因素,机器设备的高度精密化是其完成生产创新的一大基本条件。即资本投入是决定半导体行业强势发展的一大重要因素。近几年在政府、企业及相关的金融、科研等诸多领域的齐心支持下,半导体产业研发资金来源呈多元化且研发投入力度大等特点[8]。自我国改革开放以来,在半导体资本开支方面,全球都呈现出不断上涨的趋势[9]。至2017年末,全球半导体生产商的资本开支达到699亿美元,同2016年相比,增长了2.9%。这说明全球市场竞争势头强劲,半导体应用领域在持续拓宽。

对于资本支出,中国于2014年成立了国家集成电路产业投资基金,以扶持半导体产业供应链的上下游企业发展。据IC Insights对我国与欧美及日本等发达国家在资本支出方面的数据分析,2014年以来,我国在半导体行业的支出呈递增状态,2017年支出增加额为7.9亿美元,是2014年总支出额的5倍,占全球总资本支出的11.3%。IC Insights预测2019年中国半导体产业资本支出将达110亿美元,约占全球预计736亿美元的14.9%,比2014年增长7倍,倘若达到预期,将超过日本和欧洲等国的半导体行业资本支出总和。

② 引进先进技术。随着对外开放与国际化进程的不断深化,半导体内资企业的飞速发展得益于引进国外先进技术和与国外企业合资获得其外溢技术[10]。一方面,我国半导体产业在起步阶段产业基础十分薄弱,基本以购买国外废旧生产线及高价聘请外国专家学者的方式引进技术,进而逐渐形成了较大规模的产业体量。另一方面,随着半导体产业市场开放程度的提高及我国具有的人口红利,较多国外企业开始与国有企业合资,其中包括美、日、韩等国家的大跨国集团和实力型企业,使我国半导体产业在产业市场体量与产品制造技术方面有了很大的提高。

③ 原材料供应。近年来我国半导体原材料供应市场有了显著的发展,在逐步实现突破。半导体有许多原材料构成,其中,硅片是最主要的材料。据《2018年中国硅片行业分析报告》,我国在硅片供应上,出货量屡创新高,2017年达到了118.1亿平方英寸(MSI),相较于2016年的107.4亿平方英寸增长了近10%。

原材料供应市场的逐步向好,必然带动材料应用市场的发展。以硅片为代表的原材料主要运用于晶圆制造与芯片封装环节。根据SEMI报告显示,2015年晶圆制造材料市场的销售额为240亿美元,封装材料市场为193亿美元,而2016年晶圆制造材料市场达到247亿美元,封装材料市场为196亿美元,共计443亿美元,与2015年相比,晶圆制造材料市场增长了3.1%,封装材料市场增长了1.4%[11]。

(2) 需求条件。

在政府鼓励发展半导体产业的态势下,随着综合国力的不断提升,我国半导体产业发展成效显著。前瞻产业研究院发布的《半导体产业战略规划和企业战略咨询报告》统计数据显示,2017年中国半导体销售额达1 315亿美元,占全球市场销售额的30%,已然成为全世界最大的半导体下游市场。

随着半导体行业应用领域的逐渐广泛(已延伸至航天、航空和3C等领域),自2010年,我国半导体市场需求呈逐年上升的趋势,截至2017年,市场需求规模已达到2 130亿美元,其中国内供给占比为11.1%,其余大多依赖国外市场输入。且有统计数据估计,到2020年我国的市场需求仍是增大的。庞大的市场需求预示着我国半导体行业发展存在有力的需求条件。

有利的市场需求条件将激发我国国内厂商不断扩大生产规模,这又利于吸引财政资金、外资乃至人才技术的注入,从而充分激发市场竞争力。这要求半导体产业转型升级,产品达到自主创新的高新技术水平,降低进口依赖程度,实现国内半导体生产、消费和出口的良性循环。

2. 相关和支持产业与产业转型升级

保持产业竞争优势的关键因素是相关和支持产业。产业理论表明,一个优势产业的发展离不开产业链上各个环节相关产业的强力支撑[12]。半导体产业链主要由设计、制造、封装三大环节构成。改革开放后,我国凭借劳动力成本优势,吸引部分发达国家的封装、测试业务走进国门。得益于此,我国抓住机遇,以封装测试环节作为切入口大势发展封装、测试等下游业务,最终使其成为我国集成电路产业链中最具国际竞争力的环节,产业产值位列世界首位。

此外,促进半导体产业成功转型升级的支撑条件还包括半导体材料、设备及软件服务等产业的不断发展。尤其是半导体设备业的不断创新加快了整个半导体制造产业的前进步伐。半导体设备业主要为IC(集成电路)设计和封装测试提供生产设备,是半导体产业发展的重要基础。按照摩尔定律,设备厂商应在每18～24个月就生产出更加先进的半导体制造设备,以满足IC制造的技术需求,从而进一步增加相关支持产业之间的联动性,以提升半导体产业制造水平和产业创新能力,支撑半导体产业实现转型升级。

3. 产业战略、结构与产业转型升级

随着经济全球化的不断发展,国家间贸易日益频繁的同时,也加大了国内外同行业的竞争程度[13]。健全的产业战略和结构是促进产业进一步发展的重要推动力,也有助于大中小企业形成差序竞争格局,推进同业之间持续联盟协同合作,突破竞争瓶颈。一方面,我国半导体封装测试业较发达,且拥有相对低的生产成本、庞大的市场容量及消费潜力,这使得我国不断成为国外企业进行产业转移的目的地。而跨国企业的进入,活跃了我国市场,增加了半导体企业间的竞争,促进了企业不断研发新技术,以抢夺市场容量,这为营造良好的市场环境奠定了基础,从而推进产业间战略与结构的不断完善。另一方面,跨国公司和民营企业的进入,从根本上改变了我国相对单一的所有制结构,健全和完善了以公有制为主体、多种混合所有制相结合的基本经济制度,使得市场竞争更加激烈,激发市场活力,彰显产业战略与管理结构的优越性,为产业转型升级奠定良基[14]。

4. 机遇、政府与产业转型升级

2000年,我国便开始制定扶持政策以鼓励半导体及相关产业的发展。之后源源不断的政府政策扶持,为我国半导体行业的自主创新奠定了很好的基础,引领行业一路顺利向前。

(1) 低价竞争迎来机遇。根据半导体产业发展特征,国外的公司因为成本高昂,一般毛利低于50%就很难盈利,而我国因为劳动力等原因往往毛利在30%左右还能盈利。低价竞争的结果使我国半导体产业占有更大的市场份额。截止到2017年,我国半导体市场份额占世界总份额的一半以上,特别是我国的封测业在全球具有强劲的竞争力,为IC设计与制造等上游产业提供了良好的供应链环境,吸引了更多的国外高端产业向我国转移。此外,高新技术与专业人才的流入,也使得半导体产业创新能力不断提升,形成新的竞争优势以实现转型升级的跨越[15]。

(2) 产业基建迎来机遇。目前,从全产业链的角度,我国正力求推动半导体产业内部企业实现设计、制造、封装各环节的协同发展,进而带动一批本土设备企业共同成长。其中,尤为明显的是晶圆制造。我国在产业发展初期,由于技术、资金和人才等条件的制约,此方面尤为依赖国外市场。但经近几年的追赶,我国已迎来了晶圆厂的建造高潮,建造设备投资金额预计超过630亿美元。在国际半导体市场上,中国正在成为世界半导体的代工厂。此前,中芯国际和其他中国代工厂在持续扩张,UMC、Tower Jazz和台积电等也正陆续在中国建设新晶圆工厂[16]。晶圆厂的广建又将为全球半导体企业向我国转移创造条件,进而使我国成为半导体生产中心。因此,我国政府在产业政策上的大力支持,必将使全球半导体产业加速向我国转移,巨大的需求为国产设备带来机遇和挑战。

综合钻石模型所述的基础条件分析,可以认为:半导体产业是创新性要求较高的产业,前期的投资是整体产业发展的驱动因素,庞大的市场需求量必将吸引我国国内厂商扩大生产规模,使市场竞争更加充分。此外,新经济下的同业竞争、相关扶持产业及政府的大力扶持政策,都将成为半导体产业实现跨越式发展的新机遇。可见,充分把握国际国内的发展机遇,使产业在创新能力和产品制造水平上得以提升,可以实现产业的转型升级,进而摆脱产业对固有创新模式的依赖。

三、实现半导体产业转型升级的路径

基于对钻石模型的分析可知,只要能充分把握住发展机遇,使转型升级所需的国内国外各要素充分对接互补,我国定可加快迈向半导体产业大国的步伐,步入创新型国家前列。因此,本文立足于钻石模型,结合我国半导体产业发展现状,进一步提出了实现半导体产业转型升级的两条路径,分别是充分发挥政府职能作用的政府主导路径和以市场自主调节为主的市场主导路径。

1. 政府主导路径

半导体产业是国家科技产业的核心,但目前存在着严重进口依赖、产业供应链不完善及产品制造与国际先进水平存在差距等问题。施行进口替代战略将有利于降低我国集成电路产品严重的进口依赖,能进一步实现半导体产业从进口依赖型升级为出口导向型。再加上产业服务化创新,并辅之以法律手段,就更能体现政府主导的优越性,从而弥补市场功能性缺陷和制度供给缺失,加速产业转型升级的步伐,最终巩固我国半导体产业的发展地位。

(1) 推行进口替代战略。进口替代战略是一国通过建立和发展本国工业,以本国生产的产品替代国内市场上的进口商品,并以这些产业的优先发展来带动整体经济和其他产业发展的一种战略模式[17]。我国进口替代战略并不是片面限制进口,而是对某方面进口实行计划性限制,以扶持本国企业的成长。因此,实行进口替代战略是发挥政府职能的一大途径,是为了提高我国半导体产业的国际竞争力,以在贸易博弈中更有话语权。

从全局发展模式看,我国半导体产业属于进口替代型而非出口导向型。施行进口替代战略将进一步解决我国半导体产业存在的技术短板及缺乏竞争力、依赖进口等问题,实现半导体产业从进口依赖型升级为国际化出口导向型。因此,政府应进一步根据具体产业发展现状来制定相应的合理化战略,对半导体产业链的中下游实施计划性进口限制,以扶持相关企业成长为兼顾发展与稳定的龙头企业,而对于产业链上游创新性相对高的产业应加大人才培养和引进,以实现上中游齐力协调发展。

(2) 推进半导体产业服务化创新。随着全球制造业分工的日益精细化,顺应趋势已由“生产型制造”转变成为“服务型制造”[18]。半导体产业虽已向“服务型制造”迈进,却仍未突破传统的技术创新模式,仍旧依赖国外先进技术团队的研发成果。实现半导体产业服务化创新需要政府依据产业发展特点,施行科教兴国、人才强国的产业发展战略,培育创新型人才队伍,促进产业内先进技术的应用,推进产业战略结构协调发展,构建具有特色的服务化创新模式,以提高产业创新能力。

半导体产业服务化创新离不开高素质人才队伍的建设。一方面,我国在IC设计端存在技术短板,其原因主要是人才培养跟不上产业发展需求的步伐。政府应加强对人力资源开发的重视,推行人才强国战略,实行以创新驱动半导体产业转型升级。另一方面,培养自主创新人才队伍,营造良好的产业服务创新发展环境,需要政府不断加强产业产品创新与大学教育的互动,努力提高高等教育质量和创新人才培养的实践能力,适时建立半导体产业人才学会,进行专项培训。半导体行业技术门槛高,有些技术的突破往往需要时间的沉淀。政府可采取国外人才引进策略,出台激励国外人才进驻我国半导体行业的政策,以尽快实现进口替代,摆脱进口依赖的局面[19]。

(3) 规制半导体产业链式整合。追随新时代的步伐,半导体产业的转型升级迫切需要形成一个全面而完整的产业链。从国内价值链构建而言,要想摆脱半导体产业发达国家贸易“制裁”和“压榨”的现实,需要政府对产业链整合发展进行进一步规制[20]。法律规制手段的实施具有强制性,对于市场自行运行失效的情况有弥补的作用,是政府保护重点产业的一大法宝。可以从制定相应的税收政策入手,对我国半导体产业链中相对薄弱的设计、制造环节产出品加高关税,同时鼓励高端技术与人才的流入,以配合进口替代战略的实施,早日摆脱产业转型升级的“瓶颈”。

政府可配套制定以创新驱动产业发展为宗旨的制度。首先,顺应市场运行规律,发掘有潜力的创新创业企业,为其承担的高金融风险提供资金支持;其次,政府可创立产业组织和专业组织,甚至可协助或资助有意向的企业创立相关专业组织;最后,制定相关激励政策,鼓励有志之士在半导体制造方面进行创新。

2. 市场主导路径

市场经济能发挥资源配置的最佳效率,市场化取向的体制机制改革是半导体产业转型升级的又一必不可少的驱动力。就市场导向而言,半导体企业自主研发技术和创新领先的实现能很大程度激发其市场竞争活力;就发展环境而言,市场主导作用需要通过加快企业体制创新、提升企业竞争力来实现,使企业在国际化道路上迈出强健有力的步伐,进而领跑我国整体制造业发展水平。

(1) 构建创新化企业体制,全面协调市场供需。我国半导体产业起步较晚,前期的发展主要依靠引进国外生产线,实行“以资金换技术”的策略。但随着生产规模、人才技术及封测业的不断成熟,这样的发展战略需要改变。半导体产业的发展不仅仅与技术创新水平息息相关,还涉及各企业发展模式的转型和体制的整体改革,是全局性、战略性的系统工程。

企业应认识到,目前我国半导体产业供需与产能的巨大差距是造成贸易逆差的关键因素。在产能方面,最为重要的是企业对体制的不断改革,即企业建立自己的科研团队,加快自主研发的能力,实行以创新驱动发展的战略,进而完成“做大做强”的目标,使产能跟上庞大市场需求的步调,做到以自产品替代进口产品,真正摆脱我国半导体市场被外国企业挤占和遭受发达国家贸易制裁的现状。

(2) 增加企业竞争力,推进企业迈向国际化。当今世界的格局正在发生着巨大的变化,新兴市场国家和发展中国家不断崛起,霸权主义和保护主义不断抬头,经济全球化已成为不可逆转的趋势。半导体产业内众多企业在迎接新时代机遇的同时,也面临着巨大的挑战。这就要求半导体企业坚持“引进来”和“走出去”并举的发展战略[21]。一方面,半导体企业可以通过产业创新构建核心竞争能力,在加快自身技术创新的基础上,在国际分工中不断提升生产和制造高附加值产品的能力,有效降低对固有创新模式的依赖,改善自身对低成本劳动力的依靠。另一方面,企业还应制定长远的战略目标,加快对外出口和国际化步伐。为配合实施政府制定的进口替代战略,应注重与政府之间的互动,同步调协定完成绩效目标。优先形成半导体产业链中设计和制造优势,进一步稳固以制造业为基础,以设计业为主导,设计、芯片制造、封装测试三业并举的产业内企业间的发展战略模式,以企业强大的竞争力逐渐填补贸易逆差缺口,实现“引进来-走出去-实现超越”。

四、结 语

作为全球性的高新技术产业,半导体产业的发展已经历了漫长的岁月。目前我国半导体产业市场份额占国际总份额近乎一半,市场需求的规模也在逐年扩大。然而,在庞大的市场需求面前,我国半导体设备自给率却微乎其微,严重依赖进口,在产业链整体制造水平上,与国际发达国家相比仍有较大的差距。究其根本,主要是由于产业创新能力贫乏,对国外先进技术惯性依赖,导致半导体产业长期被锁定在国际价值链低端环节。因此,只有明确政府协助扶持产业发展和市场自主优化配置资源之间的关系,沿着构建半导体产业创新共同体的路径,才能尽快实现半导体产业的转型升级。

基于钻石模型的分析视角,本文认为实现半导体产业转型升级的路径主要包括政府主导路径和市场主导路径。其中,政府主导路径主要在于结合中国特色社会主义道路特点,针对半导体产业供需市场中出现的产能不足问题而实施进口替代战略,推动“服务化制造”进程,实现半导体产业服务化创新,以法律手段规制并加快产业优化整合。市场主导主要在于强化市场配置资源的最优效率,从事半导体生产制造的企业需构建创新化企业体制,以配合供需市场的均衡,进而增加企业自身竞争力,走向国际半导体制造强国前列,最终巩固我国半导体产业的发展地位。