中國科學院科技戰略諮詢研究院
晶片專題課題組
晶片是指內含集成電路的矽片，是採用半導體工藝把多種元件以及元件之間的連線製作在半導體晶圓上的具有特定功能的電路，是電子產品的基礎構件。晶片廣泛應用於從手機到超級計算機，從普通家用電器到大型工程機械和設備上，幾乎無處不在。因此晶片扮演著現代工業基石的角色，成為信息科技邁上新臺階的關鍵命門。晶片製造技術是當今世界最高水平微細加工技術，是全球高科技國力競爭的戰略必爭制高點。
▲ 半導體產業及其上下遊
晶片產業鏈包括設計、製造、封裝測試等主要環節，也涉及上遊的半導體設備和材料產業，以及下遊的應用行業。
全球晶片產業技術發展態勢
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經過多年發展，晶片產業成為高度國際化、高度研發導向的產業。晶片產業發展面臨著來自技術和產業的雙重挑戰。
從技術角度而言，縮小電晶體尺寸越來越難並將最終達到極限，先進位程工藝的推進越來越慢。摩爾定律長期被認為是半導體行業的發展藍圖，而近年來摩爾定律被認為或已趨於發展極限，業界提出了「摩爾定律牽引」（More Moore）、「超越摩爾定律」（More than Moore）、「超越互補金屬氧化物半導體（CMOS）」（Beyond CMOS）三大發展方向。《國際元件及系統技術路線圖》提出不再以繼續提升運算速度與效能為重點，而是關注如何讓晶片發展更能符合應用需要。路線圖預測非矽CMOS 尺寸微細化將止於2024 年的3 納米工藝節點，提出通過管芯三維堆疊、層間緻密互聯、異質異構集成、器件低功率化等方案，變相實現微細化，藉以延續晶片性能增長。IC Insights 提出集成電路設計和製造將向以下方向發展：縮小特徵尺寸、引入新的材料和電晶體結構、採用更大直徑矽晶圓、提高製造設備的生產能力、提高工廠自動化程度、電路和晶片的三維集成，先進的集成電路封裝和整體系統驅動的設計方法等。
▲ 集成電路產業鏈及相關主要廠商
過去20年間，美國半導體企業的銷售額約佔全球的一半，韓國、日本、歐洲和我國的臺灣地區也有表現優異的企業。
從產業角度而言，晶片產業創新的重心正在轉移和擴張，產業高度集中導致競爭減少、市場壟斷等風險不斷加大。當前，晶片產業應用從傳統的計算擴展到行動裝置、汽車、雲數據中心等領域，企業涉及的技術領域和目標進一步拓展。領先一步，「贏者通吃」，落後一招，「全盤皆輸」，是晶片產業生態的「叢林法則」，因此預先布局、掌握領先的核心技術是晶片企業市場制勝的關鍵砝碼。此外，通過併購來擴展市場規模、佔有先進技術、布局未來關鍵領域是晶片企業強化市場競爭力的重要途徑。近年來，國內外集成電路企業兼併重組風起雲湧，產業併購呈現聚焦戰略整合和布局新興領域的趨勢。一方面，龍頭企業為實現規模經濟和降低成本，持續開展出於戰略整合目的的國際併購，呈現出規模大、交易金額高、強強聯合的特徵。另一方面，隨著產業技術進入後摩爾時代，企業加快布局新興市場，圍繞物聯網、汽車電子、數據中心、人工智慧等領域的併購日趨活躍。上遊企業讓下遊客戶入股，以提升研發能力、分擔研發風險也是鞏固市場競爭力的一種手段。ASML 公司即採用這一模式。英特爾、三星、臺積電是ASML 公司的股東，以購買股票以及投資ASML 公司科研的方式，成為ASML 公司高端設備的優先供貨對象。
全球晶片技術創新步伐加快。QUESTEL 公司發布的《晶片行業專利分析及專利組合質量評估》報告顯示（2016 年檢索數據），全球晶片專利申請數量在1995～2013 年實現了6 倍的驚人增長，特別是2010 年以來專利申請節奏顯著加速。
我國晶片產業和技術發展分析
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從產業鏈視角分析，我國集成電路封測業與國際先進水平技術差距最小，接近「並跑」。集成電路設計企業已經湧現若干在細分領域具有相當國際競爭力的企業，但是無論從基礎技術平臺、市場體量還是到戰略產品領域等方面與國際領先企業仍然有不小的差距。集成電路製造業在技術研發上取得系列重大進步的同時，在核心量產工藝上與國際領先製造企業有1.5 代以上的差距。國內晶片製造設備和關鍵材料，除了已經取得的若干裝備和產品研發及生產線應用的突破以外，與國際先進水平的整體差距是最大的。
▌ （一）我國半導體晶片市場需求和供給能力總體評價
我國是世界第一大信息電子生產大國和消費大國，我國的家電、手機、臺式機、筆記本電腦、信息通信設備、伺服器乃至各類交通工具和醫療設備等產業需要大量晶片產品。根據中國海關統計數據，2017 年中國進口集成電路金額2601.4 億美元，同比增長14.6%。
我國進口最大宗的是「處理器及控制器」類（佔全部晶片進口總值接近一半），其次是存儲器，再次是邏輯晶片。隨著中國產業的升級轉型，在工業應用、汽車應用、移動網際網路、數位電視、數字娛樂、人工智慧和醫療應用等新興行業，形成集成電路產品多元化的增長態勢。
Gartner 公司數據顯示，近年來全球接近80%的手機是中國生產的，95%的電腦在中國組裝生產（近兩年部分開始向越南等國轉移），但是需要注意中國的晶片進口額其中大部分是以蘋果、三星和惠普等為代表的跨國IT 公司在華裝配企業的進口額。可以說中國對晶片的巨額消費很大部分是由跨國公司在中國組裝電子設備和產品造成的。
2017 年中國出口集成電路2043.5 億塊，同比增長13.1%，出口金額668.8億美元，同比增長9.8%。這裡面也有大量跨國公司在華企業的貢獻。
我國國內晶片供給能力較強的為移動處理和基帶晶片、邏輯晶片和分立器件等，在移動智能終端和網絡通信領域應用較廣，已經形成有效供應。但在國內市場和全球市場需求量很大的存儲器、中央處理器（CPU）、圖形處理器（GPU）、微處理器單元（MPU）、傳感器、模擬射頻晶片和現場可編程邏輯門陣列（FPGA）等晶片產品方面，尚處於攻關、試產、小批量開發階段，基本沒有形成規模供應能力，整體上看所需的關鍵集成電路產品大量依賴美國等進口，難以對經濟發展和信息安全等形成全面有力支撐。
▌ （二）我國晶片產業技術現狀分析
2008 年以來，在重大科技專項（01）—核心電子器件、高端通用晶片及基礎軟體產品（核高基）和重大科技專項（02）—極大規模集成電路製造裝備與成套工藝的支持下，在晶片、軟體和電子器件領域，以及集成電路製程和成套工藝上取得了較大突破。2014 年6 月，國務院印發《國家集成電路產業發展推進綱要》，設立集成電路產業基金，以大力度部署帶動產業鏈協同持續發展，加快追趕和超越的步伐，努力實現集成電路產業跨越式發展。
1. 集成電路設計業
中國集成電路設計業增速為26.1%，銷售額為2073.5 億元。根據工業和信息化部的數據，境內設計業規模從2014 年的1047 億元增長到2017 年的1980 億元，位居全球第二。代表性企業為進入全球前10 名的華為海思和紫光展銳。例如華為海思半導體、紫光展銳等開發的移動處理晶片全球市場佔有率超過20%。而兆芯和龍芯等公司在CPU、GPU、晶片組（Chipset）等核心技術方面取得了突破。同時國內在金融集成電路卡晶片、北鬥導航晶片上取得了突破。但是國內晶片設計企業對第三方IP 核的依賴程度非常高；對設計方法學的重視程度不夠，需要設計企業提供更完善的方案方可完成製造流程。我國在需求量很大的數位訊號處理（DSP）晶片、FPGA、模擬晶片等方面尚未形成強有力的設計能力。
2. 集成電路製造業
根據中國半導體行業協會提供的數據，我國集成電路製造業2017 年同比增長28.5%，銷售額達到1448.1 億元，領軍企業為中芯國際、華力、華虹等，整體上12 英寸生產線的產能只有15 萬片左右（2016 年），亟待加強；國內代工製造企業完整的設計服務和支持體系仍然有待加強，大多數企業尚未建成有競爭力的設計服務和支持體系，獨立工藝研發能力有待加強。
中國晶片製造業現有先進工藝產能與市場需求方面存在的差距仍然較大。例如，中芯國際2016 年的營收為29.21 億美元，位列全球代工企業第4名，並宣布實現28 納米成套工藝量產，在02 專項的支持下，22 納米和14納米先導技術研發取得突破，當前在國家集成電路大基金的全力支持下，正在推進14 納米工藝研究和量產開發。國際上領先的代工製造企業為中國臺灣的臺積電、美國的格羅方德、韓國的三星和中國臺灣的臺聯電。全球領先的臺積電目前的主流工藝正在試圖從10 納米向7 納米轉換，採用極紫外光刻（EUV）前沿技術，同時在南京部署16 納米生產線。
3. 集成電路封測業
根據中國半導體行業協會數據，集成電路封測業繼續保持快速增長，增速為20.8%，2017 年達到1889.7 億元。目前國內集成電路封裝已經形成了四大領軍企業，即長電科技、通富微電、華天科技和晶方科技；其中長電科技名列全球第三，位列全球第一是中國臺灣的日月光。在02 專項支持下，中國大陸封裝企業圍繞三維高密度集成技術研發，接近國際先進水平。中國大陸和中國臺灣企業在技術上已經不存在代差。
4. 晶片製造設備和關鍵材料
在國家02 專項的支持下，研製成功靶材、拋光液等多種關鍵材料產品，性能達到國際先進水平。國產刻蝕機、離子注入機等多種關鍵設備研製成功並通過了大生產線考核，實現了海內外批量銷售，總體技術水平達到28 納米，部分14 納米設備開始進入客戶生產線驗證。
國內代表性企業為中微（刻蝕機）和北方華創（等離子刻蝕、氣相沉積設備和清洗設備）等。值得注意的是，我國優勢企業主要集中在後道工藝設備部分。在前端工藝方面，如核心光刻工藝方面，國內目前推出了90 納米光刻機裝備，這與國際頂尖裝備企業[如得到國際集成電路製造巨頭全力支持的荷蘭ASML 公司（正在研發推出10 納米及以下節點工藝裝備）]的差距較大，而國內企業在提供尖端生產工藝、高效服務和先進軟體產品方面的差距較大。
光刻膠是半導體工藝中最核心的材料，直接決定晶片製程。現階段，日、美企業壟斷國內半導體光刻膠市場，我國光刻膠產業和國外先進產品相差三四代，極易被國外企業「卡脖子」。但國內企業在資金和技術上奮起直追，如蘇州瑞紅、北京科華等，它們有望持續引領半導體光刻膠國產化進程，逐漸降低我國對半導體光刻膠的進口依賴程度。
▌ （三）我國晶片產業和技術發展趨勢
我國集成電路領域近幾年取得了長足發展。國產手機晶片大量進入市場，晶片製造和封裝技術快速進步，晶片製造裝備和材料實現了從無到有的突破。紫光展銳、華為等企業研發的晶片的設計能力快速提升。「龍芯」CPU已形成3 個產品系列，部分國產晶片開始大力推廣。
2017 年，美國總統科技顧問委員會發布的報告評估了中國半導體產業的發展優勢和短板，包括：中國在先進邏輯晶片製造技術方面明顯落後於世界先進水平，雖然製造企業數量很多，但比當前先進的量產工藝至少落後1.5代，缺少可商業量產的本土存儲器企業，缺少半導體設備廠商等。中國半導體產業中表現最突出的是設計企業，並且發展勢頭良好，但與國外先進企業之間還存在技術差距，而且大部分設計企業主要瞄準低端和中端市場。此外，中國企業在國際上的收併購活動日益活躍。
我國未來集成電路發展趨勢應按照「摩爾定律牽引」和「超越摩爾定律」抓住技術變革的有利時機，以「摩爾定律牽引」戰略，持續推動國際先進12 寸前沿工藝研發，下決心突破處理器、存儲器等全球產業技術制高點，迅速形成國際前沿水平的規模生產能力，爭奪全球主流應用市場。同時要按照「超越摩爾定律」戰略，基於我國巨大的市場潛力和戰略需求，大力發展模擬及數模混合電路、微機電系統（MEMS）、高壓電路、射頻電路等特色8 寸專用工藝生產線。以製造工藝能力的提升帶動國內晶片設計水平提升，以國際高水平生產線建設戰略性帶動我國關鍵裝備和材料配套突破發展。
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白春禮：牢記使命 服務決策
新時代我國科技創新發展戰略思考和建議
如何做好科技戰略諮詢工作
END
本文摘編自《中國創新戰略與政策研究2019》（潘教峰主編. 北京：科學出版社，2019.6）一書中國科學院科技戰略諮詢研究院晶片專題課題組報告「國內外晶片產業發展態勢分析研判」，有刪減，標題為編者所加。
ISBN 978-7-03-061644-9
責任編輯：侯俊琳 牛 玲
本書為中國科學院和國務院研究室聯合共建中國創新戰略和政策研究中心的研究成果。這些研究聚焦黨中央、國務院關注的重大科技問題，從全局和戰略的高度把握世界科技發展態勢，從科學技術影響和作用的視角研究國際國內經濟社會發展中的問題，形成了一批科技前沿動態、科技決策參考和科技智庫報告。本書所集結的文章中，既有科技創新戰略與政策方面的研究與建議，也有對經濟社會發展與變革的調研與思考，還有對全球科技創新進展、主要國家科技戰略部署的掃描與分析。其中有些成果獲得國家領導人重要批示，有些成果直接推動了相關政策制定，為國家創新戰略和政策的宏觀決策提供了科學依據和智力支撐。
序言 牢記使命 服務決策（白春禮）
緒論
3丨世界科技中心轉移的鑽石模型——基於經濟繁榮、思想解放、教育興盛、政府支持、科技革命的歷史分析與前瞻
19丨科技戰略諮詢研究肩負國家使命
第一篇丨科技創新戰略與政策
41丨新時代我國科技創新發展戰略思考和建議
49丨中國科技創新走過的道路
66丨關於加快建設創新型國家的思考和建議
83丨我國臨床醫學學位制度亟待改革
87丨不以「出身」論英雄讓本土科技人才在實踐報國中砥礪成鋒——中國科學院神經科學研究所人才工作成效及啟示案例
93丨建立基礎研究人才的分級同行評價機制
97丨中國科學院上海有機化學研究所精準引才用才效果好
第二篇丨經濟社會發展與變革
105丨戰略競爭領域國有科研院所轉型發展路徑與建議
109丨打造世界一流高端醫療設備民族品牌——上海聯影醫療科技有限公司創新發展調研報告
114丨新松公司發展的經驗與啟示
119丨有研科技集團有限公司改革創新發展經驗與啟示
124丨培育新動能的主要努力方向
128丨著力提升勞動生產率，培育實現經濟高質量發展的新動能
138丨關於樹立新時期糧食安全觀的認識與建議
143丨關於促進小農戶與規模戶兩類糧食種植主體健康發展的對策建議
149丨國內外智能網聯汽車產業發展動向分析
157丨關於支持國產高端醫療設備創新發展的政策建議
161丨關於我國醫藥製造業創新發展的思考和建議
165丨發展秸稈產業 提高農民收益
169丨中國生豬產業與飼料工業發展建議
173丨關於「渤海糧倉」工程從示範到推廣的建議
178丨電商扶貧的有效模式
183丨關於「一帶一路」建設實踐中的思考與建議
191丨先進移動式核能供電裝置「核電寶」研發及產業化建議
196丨開展植被清查與重構 支撐「美麗中國」建設
200丨關於我國低碳複合能源發展戰略的建議
205丨關於推動國家公園體制配套改革的建議
第三篇丨科技研發布局與進展
213丨世界科技前沿與中國科技突破
227丨2017年農業科技發展與啟示
232丨2017年材料與製造科技發展與啟示
237丨2017年環境科學發展與啟示
242丨2017年地球科學發展與啟示
247丨2017年能源科技發展與啟示
253丨2017年海洋科技發展與啟示
258丨2017年人口健康科技發展與啟示
263丨2017年生物科技發展與啟示
268丨2017年信息科技發展與啟示
274丨2017年空間科學發展與啟示
279丨國內外晶片產業發展態勢分析研判
288丨智慧機器人產業源頭技術研究
292丨智慧機器人發展現狀、趨勢分析與建議
299丨智慧機器人產業源頭技術分析與建議
307丨全球智能傳感器產業發展動向分析
313丨「關口前移」：應對老齡健康問題新戰略——中國科學院啟動「大健康背景下延緩阿爾茨海默病策略研究」
317丨國內外阿爾茨海默病防控現狀分析與建議
323丨發達國家阿爾茨海默病防控策略及啟示——以美國為例
331丨綜合幹預：早期防治研究為阿爾茨海默病延緩策略尋求突破口
338丨重心下沉：我國阿爾茨海默病防控策略建議
344丨抓住現代生命科學第三次革命機遇 建設國家生物醫學大數據基礎設施
348丨關於建立國家級科技預印本平臺的建議
352丨關於建立國際數字科技文獻在我國長期保存機制的建議
356丨關於實現科研論文全面開放獲取的建議
第四篇丨前沿動態掃描與預測
363丨WIPO發布《2017年全球創新指數報告》中國排名第22位創新表現趨好
368丨中國科學院再度入選「全球最具創新力政府研究機構25強」
371丨美國陸軍報告揭示未來30年可能改變世界的科學技術趨勢
374丨美國陸軍報告揭示未來30年可能改變世界的科學技術趨勢——機器人與自主系統
376丨美國陸軍報告揭示未來30年可能改變世界的科學技術趨勢——人類增強技術
378丨美國陸軍報告揭示未來30年可能改變世界的科學技術趨勢——網絡安全
381丨美國陸軍報告揭示未來30年可能改變世界的科學技術趨勢——混合現實
384丨美國陸軍報告揭示未來30年可能改變世界的科學技術趨勢——合成生物學
386丨美國陸軍報告揭示未來30年可能改變世界的科學技術趨勢——增材製造
388丨麥肯錫報告分析中國人工智慧的未來之路
391丨英國STFC發布信息化基礎設施新戰略
395丨英國醫學研究理事會聚焦終身精神健康研究
397丨歐盟針對未來新興技術旗艦計劃遴選三大主題領域
401丨美國NSF公布科學與工程前沿十大發展設想
405丨ARPA-E支持變革性能源技術開發
408丨英國學者篩選2018年全球15個環境挑戰和趨勢
412丨「創新英國」支持企業技術創新及商業轉化
第五篇丨國際科技戰略與態勢
417丨美國科技戰略、政策與管理新舉措
424丨法國科技戰略、政策與管理新舉措
428丨英國科技戰略、政策與管理新舉措
432丨德國科技戰略、政策與管理新舉措
437丨日本科技戰略、政策與管理新舉措
442丨俄羅斯科技戰略、政策與管理新舉措
446丨加拿大科技戰略、政策與管理新舉措
450丨巴西科技戰略、政策與管理新舉措
453丨《川普白宮的科學建議》一文的啟示
455丨OECD提出國際科研基礎設施面臨的挑戰和應對舉措
459丨國際能源署展望和深度分析世界能源發展趨勢
463丨國際能源署展望全球能源轉型發展方向
469丨聯合國環境規劃署發布《邁向零汙染地球》報告
473丨法國支持中小企業發展創新技術與綠色技術
476丨美智庫發布《美國機器智能國家戰略》報告
485丨美國發布《國家人工智慧研發戰略規劃》
487丨英國首相講話承諾增加對研發和創業的支持
488丨韓國發布科技應對霧霾戰略
493丨日本智庫專家評述對華直接投資新動向
495丨英國發布未來25年環境計劃
501丨生命健康領域
512丨信息科技領域
517丨空間科技領域
524丨農業科技領域
528丨能源科技領域
534丨地球科學領域
539丨納米科技領域
544丨基礎交叉前沿
557丨能源領域
574丨材料領域
587丨裝備製造領域
604丨電子信息領域
621丨生物醫藥領域
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智庫DIIS理論方法
潘教峰等著. 北京 : 科學出版社, 2019.6
ISBN 978-7-03-061076-8
責任編輯：李 敏
本書立足智庫研究的全局，總結智庫問題特徵，揭示智庫研究的一般規律和內在邏輯，針對國內外智庫研究工作中存在的問題，運用系統、辯證的觀點和運籌學、系統論、控制論，從問題導向、證據導向和科學導向出發，對智庫研究方法論進行系統思考，提出智庫研究的DIIS理論方法體系，界定智庫研究的規範化流程和智庫DIIS的質量標準，針對實際智庫研究問題給出相應的DIIS方法，旨在提高智庫研究成果的科學性、有效性和可靠性，為智庫研究提供體系化理論分析，促進智庫的專業化發展，更好地服務國家治理體系和治理能力現代化。本書可為宏觀決策部門、管理部門、科研院所、高校和企業等的智庫研究相關部門提供理論與研究方法支持和參考，供戰略決策人員、智庫管理人員、智庫研究人員以及對智庫感興趣的廣大讀者閱讀和使用。
（本文編輯：劉四旦）