专利分析视角下我国集成电路产业“卡脖子”问题研究

2021-11-30 02:46余丽盛莹婕许景龙隋秀峰
数据与计算发展前沿 2021年5期
关键词:光刻胶硅片卡脖子

余丽,盛莹婕*,许景龙,隋秀峰

1.北京理工大学,中国工程科技前沿交叉战略研究中心,北京 100081

2.中共广东省党校(广东行政学院)图书馆,广东 广州 510053

引 言

集成电路(Integrated Circuit,简称IC)是高技术产业的核心组成部分,具有技术密集、资本密集和劳务密集的特性,对支撑经济社会发展和保障国家安全具有战略性、基础性和先导性作用[1],始终是各国争夺全球产业链分工主导权的角力场,逐渐成为衡量一个国家或地区综合竞争实力的重要标 志[2]。

新一轮科技革命和产业变革加速兴起,促使全球集成电路产业进入超级周期[3]。伴随中美科技竞争不断加剧,美国出口管制持续升级,国内半导体领军企业(如华为、中兴、海康威视等)接连遭遇重创,我国集成电路产业正处于关键技术自主可控的历史窗口期[4]。面对两个大局,立足新发展阶段,攻克集成电路领域核心技术的“卡脖子”问题,探索颠覆性技术创新发展的重要方向,已成为当前我国实现高水平科技自立自强的必然选择[5]。

专利代表着一个国家或地区的研发创新能力[6]。本文将基于IncoPat 全球专利数据库,从知识产权的视角分析集成电路产业全球创新格局:首先,围绕集成电路产业的材料、设计、制造、封装与测试环节,基于文献调研整理各细分领域的关键词表,分别制定检索策略(详见文后附表1),从宏观角度把握集成电路技术创新的世界格局;然后针对集成电路领域具有“卡脖子”效应的关键技术,逐一整理关键词表并制定检索策略(详见文后附表2),综合文献调研、专利分析、主题识别多种方法,从微观角度摸清各项关键技术与世界领先水平的差距;最后,剖析我国集成电路领域关键技术发展的主要问题,提出创新发展的对策建议。

合享价值度是Incopat 系统提出的一种专利价值综合评价方法[7],它考虑了专利类型、被引证次数、同族数量、IPC 等46 个影响专利价值的参数,综合均衡计算得出,结果相对客观真实。本文基于合享价值度将专利分为三个区间:高价值专利(8-10 分),中价值专利(5-7 分),低价值专利(1-4 分)。同时考虑专利的创新性和有效性,本文仅使用专利申请人已授权的发明专利进行分析。特别说明:中国台湾地区作为全球最大的晶圆代工地区拥有先进的集成电路生产流程技术,已形成完善成熟的集成电路产业集群。为了摸清中国大陆集成电路发展的真实水平,查找与世界先进国家和地区的技术差距,同时考虑到中国大陆与中国台湾地区在集成电路技术发展的外部环境差异,本文专利分析中涉及中国的统计数据均未包含中国台湾地区。

1 总体发展形势

2000年国务院发布首个关于集成电路的政策《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》,中国集成电路产业进入起步阶段;2008年国务院批准实施集成电路装备专项,数百家企业和事业单位投入数万名科研人员开展联合攻关;2010年《关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》(32 号文)首次在国家宏观政策中提出着力发展集成电路产业;2011年《进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》(4 号文)增加对集成电路设计企业和软件企业的保税政策;2014年《国家集成电路产业发展推进纲要》首次设立国家集成电路产业投资基金;2020年《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》(8 号文)从财税、投融资、研发、进出口、人才、知识产权、市场应用和国际合作八个方面惠及集成电路全产业链。同时,国家先后两次启动国家集成电路产业投资基金(大基金一期和二期),共募集资金3428.5 亿元,公开投资的项目已有80 余个[8-9],覆盖了芯片设计、晶圆制造、封装测试、核心零部件、关键材料、生态系统等全产业链。

在一系列政策驱动和资金支持下,中国集成电路产业取得了突破性进展。图1-a 展示了两次大基金启动前后集成电路领域全球专利格局(图中的百分比表示在指定时间范围内,某国或地区专利总数占全球专利总数的比例,下图同)。公式(1)度量两国或地区之间专利数量差距。

图1-a 近20年IC 领域世界专利分布Fig.1-a The share of patents in the field of IC in last two decades

专利统计结果显示:大基金一期启动之前(阶段一,2000年1月1日至2014年8月31日),中国IC 专利总数明显落后于美日韩三国,仅占世界专利总数的6%;大基金一期启动后(阶段二,2014年9月1日至2019年9月30日),中国IC 领域奋起直追反超日韩,专利总数跃居世界第二,与美国差距从0.78 大幅缩小到0.04;大基金二期启动后(阶段三,2019年10月1日-2021年9月30日),中国IC专利总数位居世界第一,且领先美国8 个百分点,进一步扩大了领先日韩的优势。

IC 领域高价值专利占比显示(图1-b),虽然我国IC 专利总数持续大幅增加,但三个阶段高价值专利占比的增幅不明显;美国始终保持着90%以上的高价值专利比率,技术壁垒强大;日本高价值专利占比在最近三年大幅下降落后于我国,但我国在IC领域还未形成领先日本高价值专利的绝对优势。

图1-b 近20年IC 领域高价值专利分布Fig.1-b The share of high-value patents in the field of IC in last two decades

据半导体研究公司IC Insights 统计(图2-a),2019年美国IC 企业占据全球55%的市场,而中国的全球市场份额仅有5%[10]。按照材料、设计、制造、封装与测试四个环节,本文分别统计IC 细分领域的专利总数,如图2-b 所示。

图2-a 2019年IC 产业世界市场份额Fig.2-a The global market share of IC in 2019

图2-b-1 IC 材料领域的世界专利分布Fig.2-b-1 The global share of patents in the field of IC materials

图2-b-2 IC 设计领域的世界专利分布Fig.2-b-2 The global share of patents in the field of IC design

图2-b-3 IC 制造领域的世界专利分布Fig.2-b-3 The global share of patents in the field of IC manufacturing

图2-b-4 IC 封测领域的世界专利分布Fig.2-b-4 The global share of patents in the field of IC packaging and testing

近20年来,中国在IC 设计领域的专利总数始终稳居世界第二;其他细分领域均是一路追赶,经过多年技术积累,超越美日德韩等国家及中国台湾地区,逐步上升为专利总数世界第一。为了进一步分析技术创新价值,本文针对IC 四个细分领域在阶段三专利总数排名前三的国家和地区分析高价值专利占比(如图2-c-xa 所示)和高价值专利总数(如图2-c-xb 所示)。

图2-c-1a IC 材料领域高价值专利占比分布Fig.2-c-1a The share of high-value patents in the field of IC materials

图2-c-2a IC 设计领域高价值专利占比分布Fig.2-c-2a The share of high-value patents in the field of IC design

图2-c-2b IC 设计领域高价值专利数量分布Fig.2-c-2b The number of high-value patents in the field of IC design

结果显示:IC 材料领域,阶段一中国的高价值专利占比远落后于世界先进水平,但20年来始终坚持IC 材料的品质积累,在阶段二和阶段三中国的高价值专利占比节节攀升,逐步缩小了与美日的差距。图2-c-1b 反映出,IC 材料领域,三个阶段美日两国的高价值专利数量呈现下滑趋势,中国在阶段三高价值专利总数已经超越美日。

图2-c-1b IC 材料领域高价值专利数量分布Fig.2-c-1b The number of high-value patents in the field of IC materials

图2-c-3a IC 制造领域高价值专利占比分布Fig.2-c-3a The share of high-value patents in the field of IC manufacturing

图2-c-3b IC 制造领域高价值专利数量分布Fig.2-c-3b The number of high-value patents in the field of IC manufacturing

IC 设计与制造两个领域,美国凭借长期的核心技术积累始终占据鳌头;日本的高价值专利占比虽有小幅下降,但技术实力仍不可小觑;中国的高价值专利占比较为稳定,近20年无较大波动,与美国仍有较大差距。

高价值专利数量反映出,IC 设计领域,中国高价值专利数量紧跟日本;与美国差距明显,近20年的高价值专利累计数量仅占美国的24%。IC 制造领域,三个阶段美日两国高价值专利数量均呈现陡降态势,中国则是稳步前进,阶段三高价值专利数量已大幅领先美日。然而,由于前期技术积累不足,虽历经20年追赶,中国在IC 制造领域高价值专利累计数量也只占美国的59%。

IC 封装与测试领域,中国台湾地区凭借晶圆代工庞大的市场优势,超越日韩两国,跻身前三甲;中国大陆的高价值专利占比落后于美国,不及中国台湾地区。图2-c-4b 也反映出,近20年中国大陆在IC 封装与测试领域的高价值专利总数仅是美国的21%、中国台湾地区的79%,技术创新能力与世界其他国家和地区先进水平相比差距明显。

图2-c-4b IC 封装与测试领域高价值专利数量分布Fig.2-c-4b The number of high-value patents in the field of IC packing and testing

图2-c-4a 还反映出,近20年IC 封装与测试领域的Top3 国家和地区的高价值专利占比均在萎缩,尤其是近三年呈现陡降态势,高价值专利减少了30%。究其原因,半导体封装经历了三次重大革 新[11]:20 世纪80年代从引脚插入式封装到表面贴片封装;20 世纪90年代球型矩阵封装;当下的芯片级封装与系统封装[12]等;创新周期较长,技术更迭速度远不如其他细分领域。本文的专利检索时间起始于2000年,IC 封装与测试领域在20 世纪已积累了大量成熟技术,后期创新发现难度增加。同时,专利数据具有时滞性,从申请到授权平均需要3年时间,当下热点研究的封装与测试技术可能还未成为授权专利,没有计入本文统计结果。

图2-c-4a IC 封装与测试领域高价值专利占比分布Fig.2-c-4a The share of high-value patents in the field of IC packing and testing

综上,中国在IC 材料领域的专利总数小幅领先于美国,高价值专利占比持续攀升,正逐步缩小与美国的差距;IC 设计领域的核心技术积累不足,与美国存在较大差距;全球制造业萎缩引发创新动力不足,而中国IC 制造的技术创新仍稳步前行,为中国IC 制造环节实现赶超带来了新机遇;IC 封装与测试领域,全球创新速率放缓,高价值专利产出遇到瓶颈,中国专利总数位居世界第三,落后于美国与中国台湾地区。

2 “卡脖子”技术能力分析

“卡脖子”技术是指技术攻克难度大、需求方难以在短时间内突破或找到替代方案的关键技术,具有技术壁垒高、市场垄断性强、处于价值链核心地位的特点[13]。

2018年《科技日报》推出“亟待攻克的核心技术”专栏报道了35 项“卡脖子”技术,其中有6 项与集成电路相关,包括高端光刻胶[14]、极紫外光刻机[15]、EDA[16]、FPGA 芯片[16-17]、DRAM 芯片[16]和射频前端芯片[18]。文献调研发现,中国在大尺寸硅片领域仍被其他国家和地区垄断[19],存在“卡脖子”风险。

本文将针对上述7 项关键技术逐一阐述当今世界最新发展态势,基于市场份额、专利总数、高价值专利占比、企业专利占比、专利主题等分析指标(专利检索时段为2000年1月1日至2021年9月30日),从知识产权的视角对比中国与世界先进水平的差距,探究引发我国IC 领域“卡脖子”效应的短板与痛点。

2.1 12 英寸硅片

单晶硅片的尺寸决定了半导体应用中芯片的成本。硅片的尺寸越大,在单片硅上可制造的芯片数量越多,单个芯片的成本也越低[20]。目前,全球超过90%的半导体硅片都是大尺寸硅片,67%是12 英寸(300mm)硅片,已成为主流产品[21],主要用于逻辑芯片、存储芯片等高端领域,硅片质量要求更高。

据IC Insights 统计,2018年12 英寸硅片全球前五家厂商(日本信越化学、日本SUMCO、中国台湾地区环球晶圆、德国Siltronic 和韩国SK Siltron)的市场总占比高达93%,而中国大陆硅片市场份额只占全球的5%,且主要集中在8 英寸及以下半导体硅片,12英寸半导体硅片几乎全部依赖进口[22]。目前,中国已拥有12 英寸硅片量产能力;然而无论是技术还是成本或是市场,与国际成熟的企业相比,中国硅片企业仍处于弱势[23]。

图3 显示,日本信越化学(ShinEtsu)以绝对技术优势占据12 英寸硅片领域的龙头,在高中低端均有专利布局;中国的12 英寸硅片专利总数大幅落后于世界头部企业,仅有少量高价值专利,尚处在对大尺寸硅片高附加值知识产权的积累阶段。

图3 12 英寸硅片全球专利分布Fig.3 The global share of patents of 12-inch wafer

人工分析专利主题发现,12 英寸硅片的头部企业专利大多为单晶硅制造方法、工艺与设备,聚焦新工艺(如退火晶圆、柴式拉晶法、单晶硅晶圆等)的知识产权保护;中国专利涉及薄膜、外延、对位等硅片制造环节,较少涉及大尺寸硅片制造的成套工艺。

2.2 高端光刻胶

光刻胶是光刻工艺使用的重要材料,其纯度要求较高,生产工艺复杂,技术壁垒高[24]。目前,国际上使用量最高的半导体光刻胶为KrF 光刻胶和ArF 光刻胶。KrF 光刻胶应用于8 英寸硅片,主要制造3D NAND 产品;ArF 光刻胶应用于12 英寸硅片,制造逻辑芯片、AI 芯片、5G 芯片等高端产品[25]。

全球光刻胶市场排名前三的厂商均是日系企业,分别是日本合成橡胶(JSR)、日本东京应化(TOK)和日本信越化学(ShinEtsu)[26]。目前,我国已经实现G/I 线光刻胶的量产(广泛应用于6 英寸硅片),正开始小批量生产KrF 光刻胶,但自给率不足5%[27],ArF 光刻胶还处于技术突破阶段,尚未实现大规模量产[28]。由于我国尚不具备极紫外光刻(EUV)和电子束光刻胶的研发与生产能力,在折射率、光敏度、分辨率、线边缘粗糙度等光刻性能参数上与国际差距明显[29]。

图4 显示,我国在KrF 与ArF 光刻胶领域仅有几个专利申请人,其专利总数只占头部6 家企业的8%,高端光刻胶核心技术被日系企业垄断。

图4 高端光刻胶全球专利分布Fig.4 The global share of patents of high-level photoresist

人工分析专利主题发现,ArF 与KrF 光刻胶的头部企业专利涉足各类化合物(如膜、抗蚀剂、光阻等)研制,还包括适用于精密细加工的图案成形方法;我国专利则停留在光刻胶制备方法的创新阶段。

2.3 极紫外光刻机

光刻技术的不断升级推动了集成电路不断升 级[30]。光刻机是实现光刻工艺的关键设备,其性能直接决定了芯片的制程。光刻机涉及精密光学、精密运动、高精度环境控制等多项先进技术,对技术指标提出了非常高的要求[31]。

第五代光刻机——极紫外光刻(EUV)是目前最先机的光刻机,主要用于10nm 及以下先进制程的芯片制造,研发周期长达十余年,是光刻机皇冠上的明珠[32]。目前,全球只有荷兰ASML(阿斯麦)公司能生产EUV 光刻机,彻底垄断了EUV 国际市场。我国生产的最先进光刻机为90nm 浸没式光刻机,与国外先进水平至少存在15-20年差距[33],短时间内还难以实现国产替代。

图5 显示,荷兰阿斯麦公司在极紫外光刻机(EUV)领域的专利数量遥遥领先于我国。我国EUV专利总数已超越日系头部两家企业,但由于日系企业在高端光刻胶领域构筑了高不可攀的技术壁垒,我国光刻材料与设备的技术水平仍远落后于世界巨头。

图5 EUV 光刻机全球专利分布Fig.5 The global share of patents of EUV

人工分析专利主题发现,头部企业在光刻引擎与组件、光显示装置与设备等技术上拥有大量高价值专利;我国EUV 专利主要包括仿真系统、计算方法和加工技术,属于点的突破,尚未掌握整机制造技术。

2.4 EDA

EDA(电子设计自动化,Electronic Design Auto- mation),涵盖了IC 设计、布线、验证和仿真各个方面,被喻为“芯片之母”[34]。

全球EDA 产业头部三家供应商分别为Synopsys、Cadence 和Mentor Graphic,其市场总占有率接近八成,垄断着我国芯片设计市场95%以上的份额[35]。不仅如此,三家龙头企业均可提供完整的前后端技术解决方案,其技术链条完整性和技术水平成熟度无可匹敌。我国企业研发的EDA 工具大多还无法支持28nm 以下的先进制程[36],尚未实现全工具链覆盖,缺乏平台式的产品服务,与国际领先梯队差距明显。

图6 显示,根据申请人专利总数排名,EDA 领域我国机构排名前500 的高价值专利仅有607 件,不敌美国前6 名企业;我国专利布局兼顾各价值层次;美系企业则聚焦核心技术知识产权保护,头部6家企业高价值专利平均占比高达95%。

图6 EDA 全球专利分布Fig.6 The global share of patents of EDA

人工分析专利主题发现,我国EDA 专利涵盖芯片设计、封装、测试等环节,还有新兴技术融合(如集成电路协同设计云平台)。头部企业更倾向于技术创新,如可定制的芯片设计方案、软件安全性、适用于FinFET 工艺等。高端芯片设计的核心技术仍被美系企业垄断。

2.5 FPGA 芯片

FPGA(现场可编程门阵列,Field Programmable Gate Array)芯片被称为数字芯片领域的“万能芯片”,在物理运算逻辑持续更迭的领域具有应用优势,如工业控制、网络通信、数据中心、汽车电子等[37]。由于技术壁垒高、更新换代速度快,全球FPGA 市场长期被Xilinx、Altera、Lattice、Microsemi 四家美国企业垄断,总市场占有率高达97%,而国产FPGA 市场份额不足1%[38]。此外,国际巨头Xilinx 和Altera早在2011年就推出了28nm 制程FPGA 产品,而我国直到2019年才实现量产,失去先发优势[39]。

图7 显示,FPGA 领域三家头部公司专利总数量超过1000 项,形成了抵御同行竞争对手的技术壁垒;虽然我国在FPGA 领域的专利申请机构超过500家,但专利总数仍不敌世界三巨头。

图7 FPGA 全球专利分布Fig.7 The global share of patents of FPGA

2.6 DRAM 芯片

存储芯片是大数据时代的基石。DRAM(动态随机存取存储,Dynamic Random Access Memory)芯片长期被国外垄断[40],头部公司三星电子(Samsung Tech)、SK 海力士(SK Hynix)和美光科技(Micron Tech)总市场占有率高达95%[41]。三家企业均为IDM(Integrated Device Manufacture)厂商[42],芯片设计与制造工艺同步发展,具有率先推进和验证新技术的优势。中国大陆企业在DRAM 全球市场占有率几乎为零。

目前,中国大陆企业已经实现1Xnm 芯片量产(19nm 制程),但相比国际最先进的1anm(采用EUV 技术实现10nm 制程)落后4年[43]。加上美国对高端光刻机EUV 的出口限制,中国短期难以有效填补在高端存储器领域的空白。

图8 显示,美系公司IBM 和Micron Tech 凭借多年的技术积累引领DRAM 世界先进水平;两大企业的DRAM 专利数量均超越中国总数;尤其是Micron Tech 的高价值专利占比高达96%。韩国Samsung Tech 和SK Hynix 的DRAM 专利布局均衡,兼顾高中低各个层次。

图8 DRAM 全球专利分布Fig.8 The global share of patents of DRAM

2.7 RFFE 芯片

RFFE(射频前端,Radio Frequency Front End)芯片是实现手机及各类移动终端通信功能的核心元器件。无线通讯网络每升级一代,就带来了更多的频段和制式,对应需要更多的射频芯片[44]。

全球射频前端芯片市场长期被Skyworks、Broadcom、Qorvo 等美国企业占据,全球市场总占有率高达93%,甚至没有一家亚洲厂商能够进入产业顶尖行列[45]。三大领军企业全部采用了IDM 经营模式,拥有设计、制造和封测的全产业链能力,综合实力令人难以望其项背[46]。在国产化浪潮以及5G 强劲需求带动下,我国射频前端芯片厂商正在突破各个细分领域,如射频开关、射频PA(PowerAmplifier,功率放大器)和滤波器等,逐步实现了中低端机型射频前端进口替代[18]。然而,中国大陆企业主要集中在无晶圆设计领域,受到芯片集成化发展趋势的影响,中国整体技术水平与国际领军企业仍有巨大差距。

图9 显示,中国射频前端芯片专利申请人有172 家,其专利总数已超越美国头部四家企业,在高中低区间均有专利布局。日本Murata 凭借自身雄厚的技术实力占据射频前端芯片专利申请人榜首。

图9 RFFE 全球专利分布Fig.9 The global share of patents of FRFE

3 问题与对策

统计上述7 项“卡脖子”专利的我国企业专利占比、我国高价值专利占比、领域内专利数量第一的企业高价值专利占比三项指标,如表1 所示,表现出三类特征:

表1 “卡脖子”技术的专利质量分析Table 1 The patent quality analysis of “Bottlenecks of Technology”

(1)专利总数偏少,原始创新能力不足。如12英寸硅片和高端光刻胶领域,我国专利申请机构总数和专利总数均为个位数,导致企业专利占比和高价值专利占比虚高。图1 和图2 已反映出,上述两个领域的专利布局与世界头部企业差距明显,技术创新活跃度不高。同时,我国EUV 领域的专利申请人多达137 个,但专利总数不敌阿斯麦一家公司;且企业专利占比最低,高价值专利比率偏小。说明我国在EUV 领域研究投入仍显不足,科研成果尚不能实现高价值转化。

关键材料和前道设备的专利布局薄弱,为我国集成电路整个产业链的良性发展带来巨大隐患。其他国家和地区头部企业依靠长期的技术积累和链式布局形成了强大壁垒,而我国专利大多是点技术的突破,尚未形成支撑细分领域的链式专利保护机制,短时间内难以实现一个细分领域全产业链的覆盖。如硅片生产需要的涂层来自日本、设备来自德国,2020年我国集成电路进口数量高达5435 亿个[47],EUV 更是缺乏购入渠道。

集成电路的行业性质决定了其高度全球化的特点,从材料、制造、封装到应用,每一个环节都不是孤立存在的。需要具有开放式创新思维,引导行业组织、产业联盟和领军企业利用全球的市场、技术、资本和人才资源,推进产业链各环节开放式创新,加强国际交流与深层次合作,积极引进海外高端人才,形成合力推动实现技术水平和市场规模的同步提升。

(2)高价值专利占比偏低,核心技术积累匮乏。如EDA 与FPGA 芯片领域,专利申请人均已超过500,专利总数也已超越世界头部企业,但是高价值专利占比远落后于国际先进水平。说明我国在EDA 与FPGA 领域,虽然科技创新密集活跃,但仍未掌握关键核心技术,受制于人的局面没有得到根本改变。

EDA 与FPGA 领域低附加值科技创新产能过剩,无法有效解决“卡脖子”问题。颠覆性技术有可能改变传统技术路线和产业壁垒[48],为产业绝地反击带来新的机遇。如超越硅基的先进材料正在为打造速度更快、体积更小的元器件创造机遇[49],系统级封装(System in Package, SiP)可实现一颗芯片兼具多种功能[50],光子计算为实现超高速率、超低功耗的AI 芯片提供了新的技术路径,半导体量子点技术是实现大规模实用化量子计算的最佳候选体系之 一[51]。

后摩尔时代,突破潜在颠覆性技术将极有可能为我国集成电路行业实现关键技术自主可控带来新的发展机遇[52]。需要瞄准 5G、工业互联网、智能网联汽车等现实应用需求,开拓一系列颠覆性技术研究领域,抢占集成电路技术创新竞争高地。

(3)专利布局均衡的细分领域尚未形成规模效应。如DRAM 与RFFE 领域,我国高价值专利占比最接近世界头部企业,在低中高三个价值区间均有专利分布。虽然我国在DRAM 芯片领域的企业专利占比最高,在RFFE 芯片领域的专利总数已超越头部公司,但是企业之间的专利数量相差不大,尚未形成绝对的领导企业,还不具备与世界巨头竞争国际市场份额的能力。

DRAM 与RFFE 领域由于缺乏市场份额,产品得不到大规模的应用,技术无法实现迭代更新,核心竞争能力仍被巨头公司牢牢控制。日益复杂的宏观政治环境与技术“脱钩”导致全球市场逐步萎缩,进一步加大了我国集成电路产业进军国际高端市场的阻力。

随着5G 逐步普及,汽车智能化进程有序推进,AI、云计算等新技术日趋成熟,集成电路需求迅速扩张,为我国IC 产业发展提供了广阔的市场空间[53]。需要构建“以国内大循环为主体的新国际国内双循环”格局,通过政策支持取得市场突破,依托中国大陆海量数据和丰富的应用场景,利用好中国大陆超大规模市场优势,形成持续的市场拉动,通过市场实时反馈指导技术的迭代更新并维持创新的连续性,从而促进中国集成电路产业优势细分领域进入到全球主流供应链体系。

4 总结与展望

本文从知识产权的视角,首先宏观统计了集成电路领域全球专利分布情况,我国通过实施大基金一期与二期,极大激发了集成电路产业的整体技术创新活跃度,专利数量实现了从大幅落后到缩小差距再到局部领先的大迈进,尤其是集成电路材料领域高质量专利占比逐步缩小了与世界先进水平的差距。

接着,本文逐一分析了我国集成电路领域7 项“卡脖子”技术的全球专利布局情况,对比头部企业知识产权保护内容,查找各项技术与世界先进水平的差距,总结了我国集成电路产业存在的三方面问题:一是大尺寸硅片、高端光刻胶和EUV 领域的专利总数偏少,原始创新能力不足;二是EDA 和FPGA 领域的高价值专利占比偏低,核心技术积累匮乏;三是DRAM 和RFFE 领域的专利分散,市场集中度不高。

面对百年未有之大变局,我国集成电路需要以开放式创新思维拥抱产业变革带来的新机遇,在大尺寸硅片、高端光刻胶和EUV 领域积极融入国际创新网络中,全方位加强国际科技合作;紧抓新一轮世界科技革命的重大机遇,突破潜在的颠覆性技术,在EDA 和FPGA 领域实现关键技术自主可控;扭住扩大内需的战略基点,借助5G、数据中心、智慧物联、智能家居等新兴产业蓬勃发展的契机,培育壮大DRAM 与RFFE 领域的国内市场,走出一条适合中国国情的集成电路创新发展路径。

利益冲突声明

所有作者声明不存在利益冲突关系。

附表1:

续表

附表2:

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