“十四五”北京集成电路产业发展定位和建议

“十四五”时期是北京落实首都城市战略定位、推进以科技创新为核心的全面创新,加快建设全球数字经济标杆城市的关键时期。北京集成电路产业在对国家科技创新服务,以及北京数字经济建设的战略承载和基础支撑上,应责无旁贷地发挥急先锋和排头兵的作用。但“十四五”时期北京集成电路产业也面临着宏观环境日趋复杂,产业下行压力加大,协同创新动力不足等诸多挑战和问题。本文将从产业特点、产业定位、重点举措等多个角度对“十四五”时期北京集成电路产业的发展提出相关建议和展望:1)战略聚焦,实施重点集成电路产品攻关工程;2)出台政策,加大对人才和企业研发的支持力度;3)强化协同,加速推进央地合作和京津冀联动发展;4)营造环境,进一步提升北京集成电路产业发展质量。

文︱朱晶、卓鸿俊、张志宏

图︱网络

1、引言

集成电路产业是支撑经济社会发展的战略性、基础性、先导性产业,也是引领数字经济和新基建发展的新动能。当前,中美经贸摩擦和科技博弈加剧了全球局势的不确定性,集成电路产业的战略地位逐步提升,已经成为国际竞争的主战场和全球关注的核心焦点[1]。在《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》中,集成电路被写入其中,并与人工智能、量子信息等一起作为“十四五”时期需要“强化国家战略科技力量”的重点领域[2]。北京一直是我国集成电路技术创新、科技资源集聚、产业发展枢纽的中心城市,当前更是北京落实首都城市战略定位、加快建设国际科技创新中心,打造全球原始创新策源地的关键时期,理应要发挥集成电路产业的引领作用,推进以科技创新为核心的全面创新。但近年来北京集成电路产业仍存在产业发展动力不强、中小企业创新不活跃、机制创新乏力、区域协同进展不力等多方面问题。因此,深刻认识和分析近年来北京集成电路产业发展的现实情况,认清当前北京集成电路产业面临的形势与挑战,做好“十四五”时期的产业发展定位,具有重要意义。本文根据北京半导体行业协会的相关数据统计,重点对北京集成电路产业近年来发展现状和问题进行研究,并基于区域发展的差异化定位,对“十四五”时期北京集成电路产业的发展重点和举措提出建议。

2、“十三五”时期北京集成电路产业的主要进展

(1)产业发展增速放缓,国内占比大幅下滑。“十三五”时期北京集成电路产业总量和增长率经历了先涨后跌的动荡发展局面,但整体规模依然从2015年的606．4亿元增加到2020年超过900亿元,年均复合增长率为8．4%。如果不考虑设备、材料等支撑业,北京集成电路产业年均复合增长率为5．7%。对比全国集成电路产业的同期数据[3],从总量上看,北京集成电路产业“十三五”时期占全国的比重从16%下降到8%,从增速上看,北京增速5．7%不到全国增速19．4%的1/3,具体参见表1。因此无论是产业规模还是增速,北京集成电路产业的发展情况都不容乐观,与北京科创中心的定位和长期以来国内领先的集成电路产业地位极不相符。

(2)产业结构不够均衡,支柱环节下滑严重。集成电路设计业一直是北京集成电路产业的支柱环节,长期以来在全行业的占比超过50%。“十三五”时期尽管集成电路设计业对北京集成电路全产业的贡献度仍然超过50%,但是发展增速却严重放缓,年均复合增长率仅为2．6%,对比全国集成电路产业的同期数据[3],国内设计业增速则为22．7%,相差10倍。同时,北京和深圳、上海在国内集成电路设计领域三分天下的格局也被打破,北京在国内设计业的规模占有率从32%下降到13%。而得益于中芯国际(北京)、中芯北方的产能放量和快速发展,北京集成电路制造业在五年内保持了年均复合增长率28．1%快速增长,高于全国同期平均水平。在封测领域,由于该领域对中低端劳动力需求大并且成本控制较设计、制造业而言更为敏感,因此受限于北京的劳动力和成本条件约束,封测企业近年来产值快速下降,在五年内平均复合增长率仅为-2．6%。

(3)对大企业依赖严重,中小企业增长乏力。“十三五”时期,北京集成电路产业极度依赖几家重点大型企业的发展情况,如2017年-2018年年均增速超过50%是由于比特币价格高涨导致比特大陆当年营收快速增加;2020年设计业快速下滑主要缘于紫光展锐、豪威科技两家规模超百亿的头部企业总部迁到上海;制造业和设备材料业的增长也主要依托于中芯国际及北方华创等上市公司的表现。北京集成电路产业收入对大企业的依赖也反映出目前百余家中小企业的增长乏力,接近50%的北京集成电路中小企业2015-2020年增速在10%以下,五年来登录科创板、创业板的北京市集成电路企业不超过5家,而上海则超过15家以上[4]。北京集成电路中小企业创新不活跃的缘由,一方面有大企业较多,造成对产业链上下游中小微企业在政策和融资上或存在挤出效应;另一方面也有北京集成电路创业环境受商务成本、人才落户等现实条件约束较大,加之有力度的政策较少,影响中小企业在京发展的积极性。

(4)积极服务国家战略,工艺装备国产担当。“十三五”时期北京积极推进国家自主可控发展战略,在集成电路关键产品、集成电路工艺设备等方面的自主自研能力不断提升。龙芯高性能处理器产品全面服务于党政军用市场,兆易创新的存储器和32位控制器产品进入到和国际巨头厂商同台竞争的阶段。在02专项的实施带动下,中芯国际(北京)、中芯北方将面向主流工艺节点的关键集成电路设备国产化验证效率提升四倍,北方华创、屹唐半导体的介质刻蚀设备、清洗机、退火/RTP等主要设备进入到先进工艺节点验证阶段,北京目前已经实现除光刻机整机以外的其余所有关键集成电路设备国产化布局,为“十四五”时期继续增强集成电路产业链供应链自主可控能力打下坚实基础。

(5)重大前沿创新活跃,本地转化效率不高。“十三五”时期北京集成电路产业在前沿技术创新上不断出现新成果和新突破。在架构方面,清华大学在可重构计算架构、类脑计算架构和存算一体的创新研究上都位居全球领先水平[5],并正在快速进行产业化探索。在存储器方面,清华大学、北航、中科院微电子所在RRAM、SOT-MRAM器件与集成技术方面不断取得突破,瞄准国家重大战略需求与国际科技前沿,为我国存储器行业征战新的技术革命提供了新方法与新思路。此外、脑机接口芯片、碳基集成电路、量子芯片等原始创新与颠覆性前沿技术的重大成果也不断涌现。尽管科研创新活跃,但这些成果在京转化效率却不高,一方面是科研主体和市场主体结合度低,另一方面随着北京各高校与外省市逐步开展“校地共建”,一些高校创新成果倾向在政策条件更为优厚的外地进行转化。

(6)区域协同阻力较大,应用协同逐渐强化。京津冀协同发展是一项国家重大区域发展战略,“十三五”时期在交通一体化、生态环境协同治理等重点领域取得明显的阶段成效,但在集成电路产业区域协同上进展相对缓慢。主要由于京津冀三地在集成电路产业方面存在明显的发展水平差距,包括政策、基础设施、配套条件、公共服务等多方面的差异和障碍而导致京津冀三地集成电路人才流动和产业转移也因此遇到较大的阻力。在产业链协同方面,由于北京具有大量央企国企以及小米、联想、百度等总部企业,具备场景输出能力的同时也对集成电路有巨大的需求,具备推进集成电路产业上下游联动合作的基础。北京市出台了《加快应用场景建设推进首都高质量发展的工作方案》,统筹推进全市应用场景建设工作,积极引导推动大量央企国企、总部企业与北京集成电路企业合作,加大本市集成电路技术和产品在企业供应链中应用替代。

3、“十四五”时期北京集成电路产业发展的主要挑战

(1)区域竞争。新一轮的区域竞争、城市竞争,越来越体现在高精尖产业的竞争中。在《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》把“科技自立自强”作为国家发展的战略支撑摆在各项规划任务的首位后,各地政府纷纷把集成电路产业作为高质量发展和弯道超车的最佳选择,开始积极争抢企业资源与高素质人才。从2017年开始,北京重点集成电路企业向外省市外迁的趋势愈加明显,其中有三家迁出企业位于全国前十大设计企业。因此在国家打造战略科技力量的攻坚期,北京面临外埠对集成电路产业资源的争夺将愈加激烈。

(2)人才供给。由于落户难、生活成本高、薪酬没有竞争力等因素,越来越多的集成电路产业人才不选择在北京发展。根据《中国集成电路产业人才白皮书》对从业者的择业城市统计,仅有17．3%的从业人员将北京作为首选城市,远低于上海的39%[6]。而在集成电路应届生供给方面,北京也面临着储备不足的局面。由于产教融合不到位,学生在高校里缺乏工程实践导致对产业认识不深,毕业后很容易因高薪诱惑流向其他行业。据北京半导体行业协会统计,北京集成电路相关专业毕业生毕业后从事集成电路相关工作的比例不到20%,并且有连年下滑的趋势,由此可见北京已经面临产业人才和智力资源供给与产业发展需求严重不匹配的挑战。

(3)机制创新。当今世界正经历百年未有之大变局,新冠肺炎疫情全球蔓延为集成电路产业的全球化合作带来诸多不确定性。同时我国正推动形成以国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进的新发展格局,集成电路作为国内科技创新的基础产业,要突破关键核心技术瓶颈制约,提供足以支撑我国新基建和数字经济建设的创新供给,推动新技术快速大规模应用和迭代升级,迫切需要建立与此相适应的创新体制机制[7]。目前北京集成电路产业还面临着整体创新效率需要提高,政产学研用一体化的有效机制还不明确,亟待加快形成适应新时代集成电路产业发展需要的实践载体、制度安排和良好环境,力求在新一轮全球科技竞争中为国家承载担当,赢得优势。

(4)资本融通。设立科创板是我国推进金融供给侧结构性改革、促进科技与资本深度融合、引领经济发展向创新驱动转型的重大举措。尤其对于集成电路产业而言,具有极强的带动作用和示范效应。根据集微网统计,截止2020年12月底,33家科创板已上市集成电路企业首发募集资金合计970．52亿元,占科创板上市企业总募资规模的35．34%,这些企业中超过50%取得了2020年前三季度营收增速超过20%的高成长业绩[8]。而上海也充分抓住科创板设立契机,加速推动形成“政府性基金引导撬动-股权投资基金市场化投资运作-推进知识产权质押融资等金融创新业务-科创板上市”这样一个比较完整的金融支持体系[9],真正打通集成电路初创企业起步阶段融资的“最初一公里”,也借此集聚了一大批优质的集成电路精英创业团队。相比之下,北京在金融服务与集成电路产业融通方面的创新性手段不多,难以支撑产业在未来进一步发展壮大。

4、“十四五”时期北京集成电路产业定位的思考

(1)北京集成电路产业要服务国家自主创新和科技自立自强重大战略。当今世界正经历百年未有之大变局,中华民族伟大复兴正处于关键时期,首都北京与党和国家的历史使命联系更加紧密,应该服务好国家自主创新战略,加强国家战略科技力量,加快形成一批具有全球影响力的原创成果,打造全球原始创新策源地,努力实现关键核心技术自主可控。目前集成电路领域少数“卡脖子”的核心技术很难通过各区域分散的科技创新来实现,而是要举全国之力,探索建立新型举国体制,政产学研用一体化,在社会主义市场经济条件下开展“卡脖子”领域攻关提供有力保障,而北京在政产学研用各方面要素齐全,具备发展基础,最有能力也最应该担负起如此重任。

(2)北京集成电路产业要符合北京“国际科技创新中心”的要求。北京、上海以及粤港澳大湾区是近年来由国务院发文明确发展方案或规划的三大科技创新中心,在定位上充分考虑了各自资源禀赋优势,体现了科创中心差异化协同发展的特征[10]。其中,北京是“国际科技创新中心”,主要的定位是“原始创新”、“推动科技和经济结合”、“引领京津冀协同”和“加强全球开放合作”,重点任务是“在基础研究、原始创新和国家急需的领域取得突破”、“协同央地科技”、“实施军民融合”。而相比之下,上海、深圳的科技创新中心定位则和北京有比较大的区分度,例如上海更加强调“推进全面创新改革试验,开展以企业为主体、市场为导向的体制机制创新系统性探索”,粤港澳大湾区更加注重“深化粤港澳创新合作,构建开放型区域协同创新共同体”。因此“十四五”时期北京发展集成电路产业的定位也应该符合国务院对北京建设“国际科技创新中心”的基本要求,即北京应该在集成电路产业的原始创新上下足功夫,超前部署集成电路应用基础技术及国际前沿技术研究,加强集成电路领域基础研究人才队伍培养,加快形成一批具有全球影响力的原创成果,形成领跑世界的原始创新策源地。同时北京还应该将集成电路产业充分和民生经济、军民融合应用相结合,充分做好央地协同,积极服务好国家重大战略需求和民生经济需求。

(3)北京集成电路产业要发挥北京创新资源和产业协同优势。集成电路产业链长,细分领域众多,如果面面俱到的发展是不现实的。因此要坚持“有所为,有所不为”。要充分思考在新一轮科技革命和产业变革的重大机遇面前,北京的资源禀赋与特色优势如何更好的与产业相结合,如何面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康去找准北京的着力点和突破点,如何在国家应对全球性挑战中贡献更多“北京智慧”。北京智力资源众多,具备科研优势,就要前瞻布局下一代可能改变“竞争赛道”和“游戏规则”的颠覆性前沿领域,去抢抓制高点和话语权;北京是全球新经济企业最多的城市,具备场景优势,可以充分发挥“场景定义芯片”的作用,积极推动集成电路与场景创新的结合,将创新的集成电路技术率先在冬奥会筹备、通州副中心的建设中广泛应用;北京央企国企集中,具备“集中力量办大事”的制度优势,就要在构建新型举国体制突破集成电路“卡脖子”技术方面做出积极表率,突破更多国家重大技术短板,为保障产业链供应链安全稳定提供有力支撑。

5、“十四五”时期北京集成电路产业发展的主要方向和建议

(1)战略聚焦,实施重点集成电路产品攻关工程。

一是充分结合北京现有产业基础和资源,选择能调动或协调相关领域的国家和北京优势力量,梳理制约当前集成电路产业发展的难点,面向半导体装备、关键零部件、存储器、EDA、先进封装五大“卡脖子”领域组织实施关键核心技术攻关重点项目,进行集中支持。并通过加快推进国家实验室的建设培育、实施重大科技项目和开展关键核心技术攻关带动相关科学基础理论探索,实现基础研究和技术创新的双向促进。

二是围绕汽车、工业、超高清视频、5G等改善民生和促进可持续发展的迫切需求培育和发展战略性新兴产业,采取“赛马”和“揭榜”机制,做强做优汽车半导体、工业芯片、功率半导体、新型显示芯片、5G核心芯片五大场景类“新基建”产品,充分运用北京的场景资源,创造有利于新技术快速大规模应用和迭代升级的独特优势,释放潜在的市场需求,提升北京集成电路产业高端化突破和对基础工业的支撑保障能力和产业链协同能力。

三是敏锐把握世界科技创新发展趋势,更高效整合和利用北京市集成电路领域智力科教资源聚集优势,抢先加强布局量子芯片、类脑及神经形态计算、区块链芯片、脑机接口芯片、碳基芯片五大前沿类“颠覆性”领域,推动一批在京高校院所积极承担国家科技创新重大项目,探索长效稳定的产学研结合机制,使更多集成电路前沿创新成果转化为现实生产力。

(2)出台政策,加大对人才和企业研发的支持力度。

一是筹划制定北京市集成电路人才专项支持政策。对北京集成电路产业每年给予其一定数额的进京指标,用于集成电路企业急需紧缺人才和优秀毕业生的引进。研究在北京市特定区域实施境外高端和紧缺集成电路人才个人所得税优惠政策。加快推动在京高校集成电路一级学科建设,会同北京市教委对北京市六所国家级示范性微电子学院提供经费支持和专项研究生名额支持,鼓励高校联合企业开展集成电路人才培养专项资源库建设。

二是加大对企业及重大创新平台在关键研发性支出方面的补贴。重点支持北京集成电路设计企业流片和掩膜版制作,对具有重大战略意义、拥有自主知识产权、处于国际先进水平的重大产业化项目,优先给予资金支持。支持在京领军企业联合高校院所、新型研发机构等创新主体开展重大集成电路技术创新平台和共性技术服务平台建设,构建核心技术攻关体系,集中攻克国内集成电路关键“卡脖子”产品及重大短板领域,建议通过政府股权投资、贷款贴息、政府补贴等多种方式予以支持。

(3)强化协同,加速推进央地合作和京津冀联动发展。

一是推动央企应用场景与在京集成电路企业合作。深入对接在京央企,围绕能源、电力、通信、高铁、航空等领域的技术需求,共同组织凝练一批具有较大量级和较强示范带动作用的国产芯片应用示范项目,推动北京集成电路企业积极参与央企应用场景建设,打造完善的国产化产业链条以及生态链条。

二是加速推进京津冀三地在重点集成电路领域的联动合作。探索在第三代半导体产业领域推动北京顺义与河北、天津产业链的多方位合作,建立三地化合物半导体产业支持政策联动机制,优先支持协同合作的重点项目,共同培育扶植区域龙头企业和配套产业链,促进区域化合物半导体产业链上下游协同和产业布局优化[2,11]。

(4)营造环境,进一步提升北京集成电路产业发展质量。

一是探索金融创新助力北京集成电路产业发展。扩大北京市集成电路产业发展股权投资基金规模,加大对集成电路领域重大科研成果转化、创新创业、并购重组等方面的金融支持。支持通过给予风险补偿等方式,推进融资方式创新,支持企业通过融资租赁、信用贷款、股权质押贷款等多元化方式融资。深化与上海证券交易所、上海股权托管交易中心、深圳证券交易所等合作,加大对集成电路类科创企业挂牌、上市的培育辅导和财政奖励,加快培育一批新兴集成电路企业登陆境内外资本市场。

二是全力打造国际一流营商环境。发挥北京半导体行业协会等行业组织作用,聚焦产业发展的痛点、堵点、关键点,提升产业服务的便利性、标准性,为产业发展创造良好的产业环境,增强企业获得感和满意度,充分激发市场主体活力,构建具有全球竞争优势的集成电路产业生态高地,为北京高质量建设国际科技创新中心提供强大的软环境竞争力。

(本文原刊发于《中国集成电路》2021年4月刊)

作者介绍

朱晶:北京国际工程咨询有限公司,高级经济师,兼任北京半导体行业协会副秘书长

卓鸿俊:北京半导体行业协会 秘书长

张志宏:北京半导体行业协会 理事长