澳门新葡亰0066

当前位置:论文网 > 论文宝库 > 信息科技类 > 微电子 > 正文

智能重构下芜湖微电子产业公共研发服务平台建设研究

来源:UC论文网2020-09-26 10:30

摘要:

  摘要:微电子技术快速发展,已成为“互联网+智能”时代的技术基石;从制造业视角看,在全球范围内,微电子产业逐渐成为创新价值链的核心,这种趋势带动了全球制造业的智能化重构。文章分析了我国微电子产业发展的现状,指出了制造业智能重构是我国制造业迭代升级、变轨超车的重要机遇。基于安徽芜湖市的区位和产业状况,认为位于长三角区域的芜湖,已初步具备了完整的智能汽车制造基础,形成了一定的产业特色,但距离形成有全...

  摘要:微电子技术快速发展,已成为“互联网+智能”时代的技术基石;从制造业视角看,在全球范围内,微电子产业逐渐成为创新价值链的核心,这种趋势带动了全球制造业的智能化重构。文章分析了我国微电子产业发展的现状,指出了制造业智能重构是我国制造业迭代升级、变轨超车的重要机遇。基于安徽芜湖市的区位和产业状况,认为位于长三角区域的芜湖,已初步具备了完整的智能汽车制造基础,形成了一定的产业特色,但距离形成有全球竞争力的智能制造创新价值链基地还有较大差距,建立微电子产业公共研发服务平台是芜湖市实现智能制造重构、微电子产业变轨超车的重要步骤,该平台的建设对于芜湖市成为中国第三代半导体研发和生产基地具有战略意义。


  关键词:智能制造;微电子产业;公共服务平台


  微电子技术诞生于20世纪50年代,它在学科和产业定义中是半导体的一个分支,是微电子学中的各项工艺技术的总和。随着微电子技术在系统电路设计、器件物理、工艺技术、材料制备、自动测试等方面的快速进步,20世纪70年代,微电子技术进入大规模集成电路时代。21世纪初,基于微电子技术发展的“摩尔定律”,集成电路特征尺寸进入纳米级,集成电路(IntegratedCircuit,IC)发展为系统芯片(SystemonChip,SOC)。随着微电子技术和产业的快速发展,通信、大数据和人工智能等信息智能产业已成为全球产业主导。从全球范围来看,微电子产业已成为支撑经济社会发展和保障国家安全的先导性、基础性、战略性产业。微电子技术与产业的发展深刻影响并改变民族兴衰和国家命运[1]。


  经过十几年发展,中国微电子产业已基本解决了从无到有的问题,但2017年开始的中美贸易摩擦和中兴芯片“卡脖子”事件,则暴露出中国在微电子技术和产业方面还比较弱,中国高端芯片还主要依赖进口,这严重影响我国制造业乃至国家安全。中国要想解决此战略安全问题,特别是要实现“中国制造2025”计划,成为智能制造强国,大力发展微电子技术和产业是必由之路。中国微电子产业要做到从小到大、从弱到强呢,关键要基于微电子产业特点,以智能制造为契机,强化和重构我国微电子产业布局,以政府宏观调控为先导,促进微电子产业在创新产业链上的正向迭代发展之路。


  1智能制造与产业链重构的时代趋势


  进入21世纪以来,信息、大数据、智能技术快速发展,在这些战略新兴技术的冲击下,全球制造业正面临着前所未有的巨大挑战。从技术视角看,信息技术和智能技术的快速迭代发展使得智能制造已成为全球制造业发展的一个主要方向,在此背景下,世界各主要经济体都先后提出了制造业智能重构计划。智能重构主要是指传统制造业在创新链、产业链、价值链方面的信息化、网络化及智能化重构,信息化产业是智能重构的基础。


  目前,发达国家信息产业的产值普遍已占国民经济总产值的50%以上,其中,65%的制造业与半导体产业有关。2018年,全球半导体行业销售收入为创纪录的4687.78亿美元,增幅达13.7%,是全球制造业中最具活力的部分。只要抓住了集成电路产业发展潮流,就能促进国民经济的高速发展。为此,美、欧、日、韩等半导体优势国家和地区先后发布相关政策,加快集成电路产业的布局,进一步强化政府对半导体产业的扶持力度,巩固其先發优势和竞争地位。


  中国经济经过多年发展,已成为世界第二大经济体,是世界最大制造业国家。近年来,中国经济进行供给侧改革,不断淘汰落后产能,改造升级传统制造业,尤其在计算机、网络通信、消费类电子、人工智能、新能源汽车等产业领域发展迅速,迎来了新一轮发展机遇。作为这些新兴产业基础的中国微电子集成电路产业,2018年的销售额达6532亿元,同比增长20.7%(见图1)。2019年上半年,中国微电子产业销售额达到3048.2亿元,创历史新高,同比增长11.8%。其中,微电子制造业同比增长11.9%,销售额为820亿元;微电子设计业同比增长18.3%,微电子销售额为1206.1亿元;微电子封装测试业销售额1022.1亿元,同比增长5.4%。


  随着我国经济发展方式进一步的转变、产业结构的加快调整,工业化和信息化的深度融合,加上政府大力推进国内的信息产业消费,预计未来5年中国微电子的市场需求将持续以每年6%的复合成长率增长,预计到2025年,中国微电子市场占全球的份额预计将从2018年的50%增加到56%。


  近年来,中国微电子产业取得了可喜的进步,但客观来讲,我国的微电子产业与发达国家还有较大差距。因为微电子产业发展的特点与其他制造业有较大区别,虽然其产业链条长、应用领域广阔,但它需要长期的大规模研发投入为基础,需要多年的生产工艺积累以及大规模的设备投资,而其产品的生命周期比较短,技术迭代却非常快。简而言之,微电子技术和产业发展的门槛比较高,著名的“摩尔定律”就是对此情况的最好概括。所以微电子产业的进入门槛高、形成产业优势的难度大。由于微电子产业具有很强的市场分割性,从上游的半导体材料到中游的设备再到下游的应用领域所涉及的范围十分广阔,很难形成一家独大的垄断格局,这些特点决定了中小企业很难进入该产业或很难生存,只有具备技术垄断能力的大型企业才有能力生存和发展下去。很多国家政府通过对微电子产业的扶持或宏观调控来解决这个问题。中国作为制造业大国,必须因势利导,顺应制造业智能化重构发展趋势,抓住全球微电子产业高速发展的历史机遇,积极发挥政府宏观调控作用,使中国制造再上台阶,成为智能制造强国。


  政府宏观调控有利于聚拢分散的资源,做到信息共享、优势互补,特别是实现微电子产业内的资源优化配置。搭建微电子创新平台就是体现政府支持的重要途径,通过微电子研发公共服务平台,形成创新价值链,在其产业和价值之间形成相互协调、相互合作,实现技术创新和价值增值。因此,微电子创新价值链可被看成是“创新与价值链”的有机组合,表现为创新活动的价值形成、增值过程及与之相应的组织结构形式[2]。通过创新价值链,促进微电子产业上下游各企业利用自身特点,形成自己的技术体系和竞争优势。


  为抓住微电子产业发展的重大机遇,中国政府从宏观调控的角度,也出台了一些重要举措。2014年9月,国家集成电路产业投资基金(大基金)正式成立,存续期为10年,大基金分为两期进行。2019年7月,大基金二期的募资工作已经完成,规模在2000亿元左右,按照1∶3的撬动比,所撬动的社会资金规模在6000亿元左右。2019年5月中国财政部为支持集成电路设计和软件产业发展,发布了集成电路设计和软件产业企业所得税政策的公告,公告规定在2018年12月31日前自获利年度起计算优惠期,第1~2年免征企业所得税,第3~5年按照25%的法定税率减半征收企业所得税,并享受至期满为止。此项减税政策的推出,无疑为我国集成电路产业的发展提供了巨大的政策支持,进一步推动半导体产业的发展。未来国家将对该行业继将续进行政策和资本的支持,推动中国微电子产业由弱变强、由小到大。


  2智能制造重构背景下芜湖微电子研发服务平台建设的必要性


  自新中国成立以来,经过几十年发展,在制造业方面,中国各大区域之间已形成了既有竞争又有协作的产业格局;但近年来,在信息技术和智能技术的冲击之下,我国已形成的制造业格局将面临新的战略重构,特别是在京津冀、长三角、粤港澳等几大最具活力的制造业区域之间,如何各自发挥其产业特点和区位优势,进一步布局制造业智能化的发展趋势,在创新价值链方面进行新的战略重构和战略布局,事关“中国制造2025”能否顺利实现。


  长三角地区是国内最重要的微电子产业集聚区,该地区微电子产业值约占全国总产值的40%,是国内最重要的集成电路研发和生产基地,目前形成了较为完整的产业创新链。长三角地区集成电路产业主要集中在上海、无锡、苏州、南京、合肥等地,在芯片设计、制造、封测以及设备、材料等环节,长三角拥有一批国内领军企业。芯片设计业规模排名国内聚集区之首;作为中国大陆地区最重要的芯片生产基地,该地区集中了国内56%的芯片制造生产线;同时还拥有一定规模的芯片封测企业50多家,占国内50%以上的份额。


  对于地处长江三角洲的安徽芜湖而言,制造业智能化重构是个巨大机遇,芜湖市是安徽省历史悠久的工商业城市,经济总量排名全省第二,地处微电子产业发展较为成熟、技术先进、产业链完整的泛长三角地区,是国家“一带一路”和“长江经济带”倡议及皖江城市带承接产业转移和连接中西部的重要节点。现已形成汽车及零部件、材料、电子电器、电线电缆4类支柱产业。近年来,以奇瑞汽车、海螺集团、美的、格力、东旭光电、三安光电、华东光电等一大批创新能力强的优秀企业加速发展。特别是在汽车智造领域,在奇瑞汽车的带动下,一大批汽车零部件企业正加速集聚,形成较为完整的汽车产业集群,具备了打造芜湖汽车电子集群的产业优势。随着芜湖市推进供给侧改革,提升研发和创新能力,加快培育战略新兴产业,芜湖市新兴产业的发展已取得了较大进步,成为安徽省政府确定的首批战略新兴产业聚集发展基地,芜湖市目前正抓住微电子产业发展的重要机遇,进行新产业布局并带动传统产业转型升级。


  但由于芜湖的微电子产业起步较晚,在芜湖落地布局的微电子企业以初创型企业为主,普遍规模较小、实力不强,创新能力不足,在产业链的关键环节方面仍有待补充和完善;人才、技术积累、资金、市场、政策等因素是微电子产业发展的主要约束条件,其中人才和技术积累更是先导条件。而芜湖市微电子高端人才严重缺乏,现有的人才政策对微电子领域人才的吸引力未能显现,人才补贴和奖励措施不足,引进高端人才仍有障碍。芜湖市政府应该因势利导,在微电子产业的发展中发挥好宏观调控的作用,利用好智能制造重构的重大历史机遇,做好芜湖微电子产业发展的战略定位和战略布局,在微电子人才、技术、资金等微电子产业链引进和落地方面发挥主导作用,以此确定芜湖市在长三角地区微电子产业创新价值链上的优势,争取中国微电子产业价值链上的高端地位,从而化解上海、南京等大城市对周边城市发展的“虹吸效应”,确立芜湖在未来“中国制造2025”中的重要支撑作用。成立并利用好芜湖市微电子产业研发和公共服务平台是达成这个战略的重要一环。


  从全球角度来看,进入21世纪以来,微电子技术显著推动了信息化社会的发展,物联网、云计算、大数据、人工智能、生物芯片等技术迅速发展,新一轮科技革命和智能制造革命对微电子产业带来的影响不断凸显,基于智能重构的需要,围绕下一代微电子技术的创新进入空前活跃期,微电子行业的新原理、新工艺、新架构、新材料的颠覆性技术层出不穷,微电子技术发展路径正逐步向多功能融合的趋势转变,由传统集成电路巨头企业所构筑的各个领域的垄断正逐步被打破。由此可见,制造业重构对出于长三角板块的芜湖而言是一次变轨超车的重大机遇。


  因此,芜湖市如何突破原有思维模式、结合创新链理念,利用本地教育、科研及产业资源,基于芜湖的产业特色,根据产业发展需要,建设微电子产业公共研发服务平台,平台通过对科技创新资源的集聚与整合,提高资源共享范围和效率,为推动产业的升级和中小企业的创新创业提供科技资源条件支撑,最终推动区域的经济和社会发展[3]。在整合政府、高校、企业、科研机构等资源的过程中,芜湖市应发挥宏观调控作用,引导微电子行业的院所、高校、企业之间深度合作,逐步建立起多方协同参与、独具特色优势,并与周边地区或城市形成错位式发展的创新型微电子研发机构和公共服务平台。这就要求芜湖市微电子产业领域各方要具备创新驱动发展思维,以科技创新为核心,以人才引进为驱动,双管齐下,从根本上解决本地微电子产业比较薄弱、没有形成体系、微电子行业人才严重不足的问题。


  3芜湖微电子产业公共研发服务平台建设的技术基础


  微电子产业公共研发服务平台作为企业和政府的连接纽带,是微电子行业创新链的关键环节,通过技术创新支持并服务于微电子产业链,不断提升本地企业的自主研发能力、降低企业研发风险,为促进区域科技研发能力做出贡献,这不仅是芜湖市微电子产业发展的需要,也是芜湖市在智能制造重构过程中如何形成產业特色、具备区域竞争力的需要。


  芜湖市微电子产业研发与转化服务平台的建设目标是在芜湖建设具有全国乃至全球影响力的微电子科创和转化中心。这个研发公共服务平台的宗旨是围绕微电子产业的创新链和产业链,以在行业内具有较强影响力的西安电子科技大学芜湖研究院为依托,建设微电子产业研发与公共服务平台,引进并培育一批高成长创新型企业、行业领军企业,联合攻克微电子共性关键技术,成为芜湖市完成智能制造重构的重要一环。通过服务平台建设,实现跨区域、跨行业、跨系统的信息整合与开发,实现研发与市场的在线对接和在线交易服务,解决供需对接不畅的问题[4]。为芜湖各类微电子产业,特别是汽车电子产业创新主体在不同产业或价值链的创新活动中提供基础性环境或支撑性条件,使之成为具有枢纽型、组织化、网络化的一种公共服务空间和技术创新载体。


  西安电子科技大学芜湖研究院是基于芜湖市微电子产业发展需要,由芜湖市政府和西安电子科技大学共建的集微电子高端科研成果转化、微电子高端产业发展、微电子高端人才培养为一体的产学研创新链实体机构,研究院为芜湖市属事业单位。该研究院也是由西安电子科技大学下属异地研究院组建专业团队运营,旨在建立、健全芜湖市微电子产业服务体系,完善微电子产业基础设施,促进芜湖市以汽车电子为主导的微电子产业发展再上新台阶。


  西电芜湖研究院也是西安电子科技大学和芜湖市政府战略合作的产物,该研究院依托西电的学科、科研和人才培养优势,特别是基于西电微电子学院,转化微电子领域科研成果,发展微电子产业、培养微电子人才。西电微电子学院是国内最早开展微电子专业人才培养和科学研究的单位,1997年成为国家重点学科,是全国首批9所国家集成电路人才培养基地,拥有国家级重点实验室,2015年成为首批国家示范性微电子学院建设单位。60年的发展历程中微电子学科实力不断增强,享誉国内外,已经成为国内外微电子学科高层次人才培养和高水平科研的重要基地。


  近年来,随着4G和5G移动通信、雷达探测、轨道交通、光伏发电、半导体照明、高压输变电等应用领域的不断发展,对微电子元器件提出了愈来愈高的要求,特别是需要大功率、高频、高速、高温以及在恶劣环境中工作的器件,国际上微电子半导体已发展到第三代。因此,能适应上述需求的宽禁带和超宽禁带第三代半导体已成为国际半导体器件和材料的研究和产业化热点,中国目前在宽禁带半导体器件方面也开始全面产业化应用。西电微电子学院把握住了微电子技术发展的主流,形成了微电子技术领域的“国家队”,该团队认为“新材料、新结构和新原理”是器件发展的主要驱动力,也是中国微电子技术实现超越的关键,他们着重从“3~5nm节点及以后的微电子器件”和“异质集成微系统”两个基础研究方向支持微电子技术发展,进而推动整个集成电路和信息产业的发展。西电芜湖研究院基于学校在微电子领域的科研成果,重点攻关转化以氮化镓和碳化硅为代表的宽禁带半导体与氧化镓和金刚石为代表的超宽禁带半导体第三代半导体材料(见图2)。


  图2按材料类型分类的第三代微电子半导体


  基于西电芜湖研究院的科研成果,结合芜湖市在汽车电子产业和家电产业的已有市场优势,通过微电子产业公共研发服务平台,选择市场前景佳、投资规模小、技术发展方向明确、国内产业具有赶超机会的微电子产业优先发展。并优先布局第三代半导体芯片制造中试线、应用、配套原材料等产业链。同时围绕第三代半导体的主要应用领域,发展目前仍为主流的传统射频器件和硅基功率器件。经过几年的发展积累,使芜湖市成为支撑未来中国智能制造的强劲中国芯基地。


  4芜湖微电子研发公共服务平台的政策设计


  当前,我国高端微电子产品核心产品高度依赖进口的局面尚未扭转,中国进口的微電子产品产值从2013年开始超过2000亿美元,其进口额相继超过了石油、钢铁、粮食的总量,成为我国第一大进口商品;2018年中国采购了全球2/3(3120亿美元)的芯片,中国本土使用了全球34%(1540亿美元)的芯片;半导体产业在世界各地已形成高度依存的全球产业链。2018年起爆发的中美贸易战又进一步揭示出微电子产品的战略性特征,中国要想解决微电子产品的原创和制造、满足快速增长的国内国际需求,只有遵从微电子产业的发展规律,通过政府支持,加大对微电子产业链的投入,增强其“内功”,逐渐扭转我国在微电子产业领域自主创新能力较低、科技成果转化率不高、处于价值链下游的局面。


  具体到长三角区域的芜湖市而言,要进一步明确对微电子产业的政府客观调控作用,通过人才政策、产业政策、财政产业等政策支持,不断增强芜湖市微电子行业科技机构与企业之间的信息对称、互通联动,建成微电子研发公共服务平台,促进科研成果转化的驱动力。研发公共服务平台是政府提升自主创新能力的强力抓手,通过平台的建设能够提升公共服务的质量,提高对企业研发的支持,降低中小企业自主研发的成本,疏通企业研发资源获取渠道。满足随着企业创新能力增强而日益增长的对创新要素的高需求[5]。以此实现芜湖在微电子产业领域的“弯道超车”,逐步确立在我国微电子产业领域的重要地位。


  4.1人才支持政策


  国内外微电子产业的发展路径表明,微电子产业是典型的知识密集型产业,该产业的发展显著依赖于微电子基础学科。在中国,微电子基础学科主要存在于大学、科研机构、重点实验室等,来自于这些微电子专业化科研机构的研究成果是本产业发展的理论基础,只有将科研成果实现从学术到技术的成功转化,才能使本行业内相关企业具有更多技术创新、创利能力。微电子产业是高端人才聚集的产业。但由于芜湖市在微电子产业起步较晚,高端人才严重缺乏。相比于上海、杭州、南京、合肥等大城市对人才的吸引力,芜湖市现有资源对本来就比较急缺的微电子人才缺乏吸引力,加之芜湖本地缺少微电子专业实力较强的高等院校,也缺乏其他相应的专业人才培养基地,本地培养的高端人才很少。


  由于人才补贴和奖励措施较为不足,在引进微电子高端人才方面有较大障碍。这就需要改革芜湖市人才发展体制机制,积极落实人才发展工程。吸引更多微电子领域优秀人才进入研发公共平台,激发自主创新能力。通过积极而又有吸引力的高端人才政策,促进高水平大学和科研机构的高素质研究人员、高技能工程师成为芜湖微电子研发公共服务平台的研究成员,成为芜湖微电子产业创新链的源泉,才能夯实本行业发展的人才和技术基础。具体而言,通过加强与在微电子学科较强的国内外大学、知名科研机构、知名企业与芜湖合作,共建高水平微电子技术研发机构,重点支持微电子产业研发创新平台建设。做到信息共享、互补有无,促进微电子公共服务平台和本地企业深度合作,支持本地企业不断提升研发能力,实施集成电路重大科技项目。


  4.2产业支持政策


  随着芜湖市布局作为战略新兴产业的微电子产业,近年来,芜湖市已聚集了一批微电子细分行业的特色企业,比如启迪新材料、天兵科技、赛腾微电子、华创光电、安徽华东光电研究所等。同时,在汽车、家用电器应用为代表的电子整机领域和以液晶面板、LED为代表的光电子产业领域,芜湖市也具有较好的优势积累,这为吸引企业积极落地创造了较好的条件。然而,如前所述,微电子产业的微电子产业门槛很高,其发展规律不同于电子整机和光电子产业,微电子产业是技术密集型产业,需要多年的技术积累,即便引进企业也需要通过长时间的消化、吸收才能营造良好的产业氛围。低廉的制造成本和市場化运作优势并不是推动微电子产业发展的充分必要条件。目前,在芜湖落地布局的微电子企业以初创型企业为主,普遍规模较小、实力不强,对于产业链上下游的掌控力较弱,多是立足于单点技术,对创新链的带动作用和产业链的联动作用并不明显,因此芜湖市在产业链的关键环节方面仍有待完善和补充。


  这就需要芜湖市政府进行战略布局,利用全球智能制造重构的契机,通过产业规划和引导政策,建设微电子产业公共研发服务平台,积极塑造微电子产业创新链体系,推动制造业与大数据、物联网、工业设计融合,培育智能工厂、数字化车间。鼓励企业扩大机器人及智能装备、新能源汽车、现代农机、通用航空产业规模实力,培育微电子、新型显示、轨道交通装备、新材料、节能环保装备、产业互联网及共享经济等产业。积极实施下一代智能工业机器人、中小型航空发动机、新能源汽车动力电池和电控系统等市级重大新兴产业工程和专项。鼓励本地企业引进智能制造的技术和装备,支持中小企业走专业化、精细化、特色化、新型化发展路径。支持奇瑞、海螺等龙头企业发展,提升电线电缆科技水平,引领带动支柱产业迈向中高端。不断推动军民融合发展,支持军民融合产业基地建设。通过宏观调控,营造现代服务业集聚发展态势。结合“互联网+”培育金融、现代物流、电商、文化旅游、共享经济、现代供应链、人力资本服务等重点现代服务业。推动互联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合,办好科博会、汽车展等会展活动。


  4.3财政支持政策


  微电子行业存在投资规模大、收益时间长、知识密集、投资风险高,但产品生命周期短、利润薄的特点。当前,芜湖市缺少针对微电子的产业扶持政策和专项引导资金。所以要发挥政府宏观调控作用,统筹市内各类产业发展专项资金,制定针对微电子产业的专项资金扶持政策。利用多渠道、多种金融手段支持产业发展,在银行贷款、企业融资、小额贷款、风险投资、融资租赁、信用保险等方面,加大对微电子企业的支持力度。重点投资事关国家战略利益的微电子产业链,有效确保在创新价值链源头领域为智能制造不断提供基础科研创新成果。微电子产业领域的投资应以财政资金为引导,发挥政府基金的放大效应,吸引社会资本、产业资本和金融资本投入,鼓励市内微电子企业、整机应用企业、金融机构等参与基金出资。在政府引导下,积极推动基金加速募资,产业基金采用市场化运作,快速形成良性自我造血能力。在此基础上,通过对微电子产业研发公共服务平台的建设,不断促进创新价值链上产、学、研的一体化。这不仅有助于提高芜湖微电子产业的自主创新能力,而且有助于促进微电子技术成果的产业化。


  芜湖市政府通过财政、金融领域的大力支持,建设面向微电子设计、制造、检测、应用,搭建“软硬结合”的安徽(芜湖)微电子产业公共服务平台,以引导行业资源进行有效配置,将科技成果成功转化为商品,在激烈竞争中实现其商业价值,进而获得经济效益[6],从而有效推动微电子产业集聚和健康发展。该平台按照政府主导建设和市场化运作的模式,由政府提供资金和场地,由专业机构承建和运营,针对微电子产业的芯片设计和应用环节,为初创企业提供解决共性问题的创新环境。平台提供集基础软硬件租赁、创业基金、品牌推广、人才培养、产品评测与展示、产业链整合于一体的完整创业生态体系,实现共性基础技术资源共享,促进芯片研发和应用的联动,提高项目与资本对接的效率,降低企业的资金和技术门槛。平台立足芜湖,面向安徽全省,为微电子技术创新和产业可持续发展提供动力。

核心期刊推荐

Baidu
sogou