產業差距構成情況管理論文
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1980年前,我國半導體產業已經形成較完整的包括設備、原料、制造、工藝等方面的科研和生產體系,主要分布于原電子部(信息產業部)、中國科學院和航天部系統。
改革開放以來,經過大規模引進消化和90年代的重點建設,目前我國半導體產業已具備了一定的規模和基礎,包括已穩定生產的7個芯片生產骨干廠、20多個封裝企業,幾十家具有規模的設計企業以及若干個關鍵材料及專用設備儀器制造廠組成的產業群體,大體集中于京津、滬蘇浙、粵閩三地。
我國歷年對半導體產業的總投入約260億元人民幣(含126億元外資)。現有集成電路生產技術主要來源于國外技術轉讓,其中相當部分集成電路前道工序和封裝廠是與美、日、韓公司合資設立。其中三資企業的銷售額約占總銷售額的88%(1998年)。民營的集成電路企業開始萌芽。
設計:集成電路的設計匯集電路、器件、物理、工藝、算法、系統等不同技術領域的背景,是最尖端的技術之一。我國目前以各種形態存在的集成電路設計公司、設計中心等約80個,工程師隊伍還不足3000人。2000年,集成電路設計業銷售額超過300萬元的企業有20多家,其中超過1000萬的約10家。超過1億的4家(華大、矽科、大唐微電子和士蘭公司)。總銷售額10億元左右。年平均設計300種左右(其中不到200種形成批量)。
現主要利用外商提供的EDA工具,運用門陣列、標準單元,全定制等多種方法進行設計。并開始采用基于機構級的高層次設計技術、VHDL,和可測性設計技術等先進設計方法。設計最高水平為0.25微米,700萬元件,3層金屬布線,主線設計線寬0.8-1.5微米,雙層布線。[1]目前,我國在通信類集成電路設計有一定的突破。自行設計開發的熊貓2000系列CAD軟件系統已開發成功并正在推廣。這個系統的開發成功,使我國繼美國、歐共體、日本之后,第四個成為能夠開發大型的集成電路設計軟件系統的國家。目前邏輯電路、數字電路100萬門左右的產品已可以用此設計。
前工序制造:1990年代以來,國家通過投資實施“908”、“909”工程,形成了國家控股的骨干生產企業。其中,中日合資、中方控股的華虹NEC(8英寸硅片,0.35-0.25微米,月投片2萬片),總投資10億美元,以18個月的國際標準速度建成,99年9月試投片,現已達產。該工程使我國芯片制造進入世界主流技術水平,增強了國內外產業界對我國半導體產業能力的信心。
在前8家生產企業中,三資企業占6家,總投資7.15億美元,外方4.69億美元,占66%.目前芯片生產技術多為6英寸硅片、0.8-1.5微米特征尺寸。7個主干企業生產線的月投片量已超過17萬片,其中6~8英寸圓片的產量占33%以上。
目前這些企業生產經營情況良好。2000年,七個骨干企業總銷售額達到56億元人民幣,利潤7.5億元,利潤率達到13%.同年全國電子信息產業總銷售額5800億元人民幣,利潤380億,利潤率6.5%.
封裝:由于中國是目前集成電路消費大國,同時國內勞動力、土地資源價格相對便宜,許多國外大型集成電路生產企業在中國建立了合資或獨資集成電路封裝廠。
國內現有封裝企業規模都不大,而且所用芯片、框架、模塑料等也主要靠進口,因此大量的集成電路封裝產品也只是簡單加工,技術上與國際封裝水平相差較遠。主要以DIP為主,SOP、SOT、BGA、PPGA等封裝方式國內基本屬于空白。
集成電路封裝業在整個產業鏈中技術含量最低,投入也相對較少(與芯片制造之比一般為10:1)。我國目前集成電路年封裝量,僅占世界當年產量的1.8%~2.5%,封裝的集成電路僅占年進口或消耗量的13%~14.4%,即中國所用85%以上的集成電路都是成品進口。
2000年,我國集成電路封裝業的銷售收入超過130億元,其中銷售收入超過1億元的14家,全年封裝電路近45億塊,其中年封裝量超過5億塊的5家。
材料、設備、儀器:圍繞6英寸芯片生產線使用的主要材料(硅單晶、塑封料、金絲、化學試劑、特種氣體等)、部分設備(單晶爐、外延爐、擴散爐、CVD、蒸發臺、勻膠顯影設備、注塑機等)、儀器(40MHz以下的數字測試設備、模擬測試設備及數模混合測試設備)、部分儀器(40MHz以下的數字測試設備、模擬測試設備及數模混合測試設備)國內已能提供。
芯片制造設備,我國只具備部分淺層次設計制造能力,如電子45所已有能力制造0.5微米光刻機等。
半導體分立器件:2000年,全年分立器件的銷售額60億,產量341億只。
供需情況和近期發展形勢
20世紀90年代,我國集成電路產業呈加速發展趨勢,年均增長率在30%以上。2000年,我國集成電路產量達到58.8億塊,總產值約200億人民幣(其中設計業10億,芯片制造56億,封裝130億)。如果加上半導體分立器件,總產值達到260億元。預計2001年,集成電路產量可達70億塊。
2000年,全球半導體銷售額達到1950億美元,我國半導體生產從價值量上看,占世界半導體生產的1.6%(含封裝、設計產值),從加工數量看占全世界份額不足1%(美國占32%,日本占23%)。
從需求方面看,據信息產業部有關人員介紹,2000年,國內集成電路總銷售量240億塊,1200億人民幣。業內普遍估計,今后10年,半導體的國內需求仍將以20%的速率遞增,估計2005年,我國集成電路國內市場的需求約為300億塊、800億元人民幣;2010年,達到700億塊、2100億元人民幣。
從近幾年統計數字分析看,國內生產芯片(包括外商獨資企業的生產和在國內封裝的進口芯片)占國內需求量的20%~25%,但國內生產部分的80%為出口,按此計算,我國集成電路產業的自給率僅4%~5%.但是,有兩個因素影響了對芯片生產自給率的準確估計。首先是我國集成電路的產品銷售有很大一部分通過外貿渠道出口轉內銷,據信息產業部估計,出口轉內銷約占出口量的一半。如此推算,國內半導體生產滿足國內市場的實際比重在12%~15%.實際上,國內生產的芯片質量已過關,主要是缺乏市場信任度,而銷售渠道又往往掌握在三資企業外方手中。
但芯片走私的因素,可能又使自給率12%~15%的估計過分夸大。臺灣合晶科技公司蔡南雄指出:官方統計,1997年中國大陸進口集成電路和分立器件約50億美元,但當年集成電路進口實際用匯達95.5億美元。[2]近幾年大力打擊走私,這一因素的作用可能有所減弱。但無論如何,我國現有半導體產業遠遠落后于國內需求的迅速增長則是不爭的事實。
由于核心部件自給能力低,我國的電子信息產業成了高級組裝業。著名的聯想集團,計算機國內市場占有率是老大,利潤率僅3%.我國電子信息制造業連年高速增長,真正發財的卻是外國芯片廠商。
由此,進入1990年代以來,我國集成電路進口迅速增長。1994~1997年,集成電路進口金額年均遞增22.6%;97年進口金額為36.48億美元,96.06億塊。[3]1999年,我國集成電路進口75.34億美元,出口(含進料、來料加工)18.89億美元。
2000年6月,國家《軟件產業和集成電路產業的發展的若干政策》(國發18號文件)。在國家發展規劃和產業政策的鼓舞下,各地政府紛紛出臺微電子產業規劃,其中上海和北京為中心的兩個半導體產業集中區,優惠力度較大,投資形勢也最令人鼓舞。目前累計已開工建設待投產的項目,投資總額達50億美元,超過我國累計投資額的1.5倍,未來2-3年這幾條線都將投入量產。
·天津摩托羅拉:外商獨資企業,總投資18億美元,在建。2001年5月試投產,計劃11月量產。
·上海中芯:1/3國內資金,2/3臺資(第三國注冊)。投資14億美元。2001年11月將在上海試投產。
·上海宏立:預計2002年一季度投入試運行,16億美元。
·北京訊創:6寸線,投資2億美元。
·友旺:在杭州投資一條6寸線,10億人民幣左右,已打樁。
目前我國半導體產業和國際水平的差距
總體上說,我國微電子技術力量薄弱,創新能力差,半導體產業規模小,市場占有率低,處于國際產業體系的中下端。
從芯片制造技術看,和國際先進水平的差距至少是2代。[4]盡管華虹現已能生產0.25微米SDRAM,接近國際先進水平(技術的主導權目前基本上還在外方手中),國內主流產品仍以0.8-1.5微米中低端低價值產品為主。其中80%~90%為專用集成電路,其余為中小規模通用電路。占IC市場總份額66%的CPU和存儲器芯片,我國無力自給。
我國微電子科技水平與國外的差距,至少是10年。[5]現有科技力量分散,科技與產業界聯系不緊密。產業內各重要環節(基礎行業、設計、制造工藝、封裝),尚未掌握足以跨國公司對等合作的關鍵技術專利。
半導體基礎(支撐)行業落后:目前硅材料已有能力自給,各項原料在不同程度上可以滿足國內要求(材料半數國產化,關鍵材料仍需進口)。
但如上所述,幾乎所有尖端設備,我們自己都不能設計制造,基本依賴進口。業內認為我國半導體基礎行業和國際水平差距約20年。
一般地說,西方對我引進設備放松的程度和時機,取決于我國自身的技術進展,所以我國半導體設備技術的進步,成為爭取引進先進設備的籌碼(盡管代價高昂)。如沒有這方面的工作,設備引進受到限制,連參與設備工藝的國際聯合研制的資格也沒有(韓臺可以參與)。
已引進的先進生產線,經營控制權不在我手中,妨礙電路設計和工藝自主研發現有較先進的集成電路生產線(包括華虹NEC、首鋼NEC),其技術、市場和管理尚未掌握在中國人手中。其原因是“自己人”管理,虧損面太大。現有骨干企業不是合資就是將生產線承包給外人,技術和經營的重大決策權多在外方代表手中。經營模式還沒有跳出“兩頭在外”模式。
這也說明,我國現有國有企業經濟管理機制,盡管有了很大進步,但還沒有真正適應高科技產業對管理的苛刻要求,高級技術人才和營銷人才更是缺乏。
“某廠…最賠錢的×號廠房,包出去了。這也怪了。臺灣人也沒有帶多少資金技術,還是原來的設備和技術,就贏利。
“我問承包人,人還是我們的人,廠房技術還是我們的,為什么你們一來就行了?他說”體制改變了“。我問體制改了什么,是工資高了?也不是。他們幾個人就是搞市場。咱們中國市場之大,是虛的。讓人家占領的。
“10多年前我在美國參觀,他們的工廠成品率是90%多,我們研究室4K最高時成品率50%多,當時這個成績,全國轟動。我參觀時問,你們有什么訣竅做到90%多?美國人說沒有什么訣竅,就是經常換主管,新主管要超過上一任,又提高一步。主管到了線里,就是general,…說炒就炒。咱們國家行嗎?我們這些領導都是孫子…半導體的生產求非常嚴格的紀律。沒有這個東西絕對不行。你想100多道工藝,每一道差1%,成品率就是零。所以這個體制,說了半天沒有說出來,一是市場,一是管理。”[6]但無論如何,我們半導體產業的“管理”和“市場”這兩大門坎,是必須跨過去的。深化國企改革、發揮非國有經濟的競爭優勢,在半導體領域同樣適用。
由于沒有技術和經營控制權,導致我們的半導體產業遇到兩方面困難。首先,國內單位自行設計的專用電路上線生產,必須取得生產廠家的外方同意,有的被迫轉向海外代工,又多一道海關的麻煩;關系國家機密的芯片更無法在現有先進生產線加工(或者是外方以“軍品”為名拒絕加工,或者是我方不放心)。
其次,妨礙了產學研結合、自主設計和研發工藝設備。例如中國科學院微電子中心已達到0.25微米工藝的中試水平,但因先進工廠的經營權不在自己手中,無法將自有工藝研究成果應用于大線試生產。
工藝技術是集成電路制造的關鍵技術。如果我方沒有自主設計工藝的技術能力,即使買了先進生產線也無法控制。目前合資企業中,中方職工可以掌握在線的若干產品的工藝技術,但無法自主開展工藝技術研究。5年后我方將接管華虹NEC,也面臨自己的工藝技術能否頂上去的問題。工藝科研領域目前所處的困境如不能及時擺脫,則僅有的研究力量也會逐漸萎縮,如果不重視工藝技術能力的成長,我們就無法掌握芯片自主設計生產能力。
設計行業處于幼稚階段由于專業電路市場廣闊,目前國內各種類型的設計公司逐漸增加。但企業普遍規模偏小、技術水平較低,缺乏自主開發能力。
由于缺乏技術的積累,我國還遠沒有形成具有自主知識產權的IP庫,與國外超大規模IC的模塊化設計和S0C技術差距甚遠。設計軟件基本用外國軟件,即使設計出來,也往往因加工企業IP庫的不兼容而遭拒絕。
集成電路的設計與加工技術是相互依存的。因為我國微細加工工藝水平落后,人才缺乏,目前不具備設計先進電路的水平,更沒有具備設計CPU及大容量存儲器的水平。也有的客戶眼睛向外,不愿意在國內加工,但到國外加工還要受欺負。盡管我們花了100%的制版費,板圖也拿不回來。
超大規模集成電路的設計,難度最大的是系統設計和系統集成的能力,最需要的人才是系統設計的領頭人,這是我國最缺的人力資源。國內現有人才多數是設計后道的能力,做系統的能力差。國內現有環境,培養這樣的人才比較難。
國內的設計制造行業,就單個企業來說很難開發需要高技術含量的超前性、引導性產品。多數民營中小企業只能跟在別人后面走仿制道路(所謂反向設計)。反向設計只能適應萬門以下電路的設計開發。故目前還無法與國外先進設計公司競爭。
缺乏市場信任度由于總體技術水平低,市場多年被外國產品占領,自己的供給能力還沒有贏得國內市場的信任,以致出現外商一手向國內IC廠定貨,再轉手賣給國內用戶的現象。這是當前外(臺)商大舉在國內投資集成電路生產線的客觀背景。
國內設計、制造的產品往往受到比國外產品更嚴格的挑剔,要打開市場需要更多的時間和精力,這就難免被國外同行搶先。半導體市場瞬息萬變,競爭十分殘酷,而我國對自己的半導體產業,似取過分自由放任態度,幾乎完全暴露在國際競爭中。有必要對有關政策上給以重新評估。
我國電子整機廠多為組裝廠,自己設計開發芯片的極少,由于多頭引進,整機品種繁多,規格不一,批量較小,成本高。另外,象汽車電子、新一代“信息家電”等產品市場很大,但需要高水平且配套的芯片產品,而我國單個電路設計企業無力完成,設計和生產能力還尚待磨合。如欲進軍這方面的市場,需要高層有明確的市場戰略和行業級的協調。我國微電子行業目前因技術能力所限,可適應市場領域還比較狹窄,又面臨著國際市場的巨大壓力。要爭得技術和資本的積累期和機會,必須有政府的組織作用。
還沒有形成完整的產業體系從整體看,我國半導體產業還沒有形成有機聯系的生態群,或剛剛處于萌芽狀態,產業內各環節上下游間互補性薄弱。目前少數先進生產能力,置于跨國公司的全球制造~營銷體系內,外(臺)商做OEM接單,來大陸工廠生產,國內芯片廠商被動打工。國家體制內的科研力量和現有生產體系的結合渠道不順暢,國內科技型中小型民營(設計)企業和大型制造企業的互補關系正在建立中。
“集成電路設計與生產都需要有很強的隊伍,能夠根據國內整機的需要設計出產品,按照我們的工藝規則來生產。他的設計拿過來我們能做,做好了能夠測試,測試以后能夠用到整機單位去應用。這條路要把它走通。另外還有一批人能夠打開市場。其他的暫時可以慢一點。”[7]所以,目前我國微電子領域與國際水平的差距,并非單項技術的差距,而是包括各環節在內的系統性的差距。單從技術和資金要素來看,“908”“909”工程的實踐,可以說是試圖以類似韓國的大規模投資來實現生產技術的“跨越”。但實踐證明,單項發展,不足以帶動一個科技-產業系統的整體進步。不僅要克服資金、人才、市場的瓶頸,也要克服體制、政策的瓶頸,非此不能吸引人才,不能調動各方面的積極性。
我國半導體產業發展的現有條件
經過20年的發展和積累,特別是近年來我國電子信息產業的高速發展,半導體產業在我國經濟、國防建設中的重要地位,以及加快發展的必要性,已基本形成共識。應該說,我國已經在多方面具備了微電子大發展所必須的條件。
首先是經過多年的引進和國家大規模投資,已形成一定產業基礎,初步形成從設計、前工序到后封裝的產業輪廓。廣義電子產業布局呈現向京津地區、華東地區和深穗地區集中的態勢,已經形成了幾個區域性半導體產業群落。這對信息知識的交流,技術的擴散,新機會的創造,以及吸引海外高級人才、都十分重要。
技術引進和國內科研工作的長期積累,也具備了自主研發的基礎。“909”工程初步成功,說明投資機制有了巨大進步,直接鼓勵了外商投資中國大陸的熱情。尤其在通訊領域,國內以企業為主導的研發機制取得了可喜發展。
其次,國內投資環境大幅度改善。尤其是沿海經濟發達地區,市場經濟初見輪廓,法制和政策環境日益改善,人才和資金集中,信息基礎設施完備,各種類型的民營企業已開始顯現其經營管理能力,已有問鼎高效益高風險的微電子領域的苗頭,各種類型的設計公司正在興起。
近兩年來,海外半導體產業界已經對我國大陸的半導體業投資環境表示了極大興趣。外(臺)商對大陸的半導體投資熱,雖然并不能使我們在短期內掌握技術市場控制權(甚至可能對我人才產生逆向吸附作用),但有助于形成、壯大產業群,有助于沖破西方設備、技術封鎖。長遠看是利大于弊。
人才優勢。國內軟件人才潛力巨大,而軟件設計和芯片設計是相通的。這是集成電路設計業的有力后盾。
再次是隨著國內電子產品制造業的飛速發展,半導體產業市場潛力巨大。1990年代,我國電子產品制造業產值年均增長速度約27%,1999年為4300億元人民幣,2000年達5800億(總產值1萬億)。其中,PC機和外部設備年增率平均40%以上,某些產品的產量已名列世界前茅;互聯網用戶和網絡業務的年增率超過300%;公用固定通訊交換設備平均每年新增2000萬線,預計2005年總量將超過3億線;手機用戶數每年增長1500-2000萬戶,2001年已突破1億戶。各類IC卡的需求量也猛增。據信息產業部預計,我國電子產品制造業未來5年平均增長率將超過15%(一般電子工業增長率比GDP增長率高1倍)。預計2005年,信息制造業的市場總規模達到2萬億。
最后是國家對半導體產業十分重視。官方人士多次表示:要想根本改變我國的電子信息產業目前落后狀況,需要“十五”計劃中,把推進超大規模集成電路的產業化作為加速發展信息產業的第一位的重點領域。并相應制定了產業優惠政策。這些政策將隨著產業的發展逐步落實并進一步完善。[8]
注釋:
[1]陳文華,1998年。
[2]《產業論壇》1998年第18期。
[3]陳文華,1998年。
[4]《關于加快我國微電子產業發展的建議》,工程科技與發展戰略報告集,2000年。
[5]葉甜春,2000年。
[6]吳德馨院士訪談錄,2001年3月。
[7]鄒世昌院士訪談,2001年3月。
[8]2000年國務院的《鼓勵軟件產業和集成電路產業發展的若干政策》,規定對軟件產品、集成電路產品在按17%的法定稅率征收增值稅后,對其增值稅實際稅負超過3%、6%的部分實行即征即退政策;所得稅五年內減免、縮短設備折舊年限、進口原材料、消耗品免征關稅和進口增值稅等等。北京上海等地更對微電子產業實行十分優惠的鼓勵政策。
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