微納電子產(chǎn)業(yè)格局與歐盟的戰(zhàn)略動向

鑒于微納電子產(chǎn)業(yè)對于提高產(chǎn)業(yè)競爭力、促進經(jīng)濟增長、創(chuàng)造就業(yè)機會至關(guān)重要，歐盟在分析產(chǎn)業(yè)發(fā)展形勢和自身優(yōu)劣的基礎(chǔ)上，于2013年公布微納電子產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略，以增強歐洲的微納電子產(chǎn)業(yè)競爭力，并在未來十年內(nèi)大幅提高歐洲的市場占有率。根據(jù)該戰(zhàn)略，今后7年歐盟、歐盟成員國和地區(qū)層面的研發(fā)創(chuàng)新總投入將超過100億歐元。

一、微納電子產(chǎn)業(yè)的重要性

微納電子不僅對數(shù)字產(chǎn)品和服務(wù)極其重要，而且為所有重要經(jīng)濟部門的創(chuàng)新和競爭力提供支撐，也是應(yīng)對能源、醫(yī)療、交通、環(huán)境等社會挑戰(zhàn)的關(guān)鍵技術(shù)。隨著未來產(chǎn)品和服務(wù)日益數(shù)字化，微納電子將發(fā)揮更大作用。2012年，全球微納電子產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值高達2300億歐元，全球裝有微納電子器件和系統(tǒng)的產(chǎn)品價值約為1.6萬億歐元。盡管近年來世界經(jīng)濟持續(xù)不景氣，全球微納電子產(chǎn)業(yè)自2000年以來仍以年均5%的速度增長。這種增長趨勢在當(dāng)前十年仍將持續(xù)。目前全球數(shù)字產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值已達3萬億歐元，而微納電子領(lǐng)域的創(chuàng)新步伐是整個數(shù)字產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要驅(qū)動因素之一。另外，微納電子對全球經(jīng)濟的影響預(yù)計占全球GDP的10%。目前，歐盟微納電子產(chǎn)業(yè)的直接就業(yè)人數(shù)超過20萬人，間接就業(yè)人數(shù)超過100萬人，并且人才需求呈繼續(xù)上升趨勢。

二、微納電子產(chǎn)業(yè)的格局

1.技術(shù)發(fā)展開啟新機遇。

目前，微納電子技術(shù)發(fā)展存在兩條驅(qū)動產(chǎn)業(yè)變革的主要路徑。第一條路徑是電子器件在納米尺度上的小型化。這種稱為“延續(xù)摩爾定律”（more Moore）的路徑旨在提高性能、降低成本及能耗。第二條路徑是“擴展摩爾定律”（more than Moore），即通過集成功率晶體管和電機開關(guān)等微型器件，使芯片功能多樣化，這是節(jié)能建筑、智慧城市、智能交通系統(tǒng)等重要應(yīng)用領(lǐng)域創(chuàng)新的基礎(chǔ)。此外，研究人員還正在研究全新的顛覆性技術(shù)，走一條稱為“超越CMOS器件”的路徑。為降低生產(chǎn)成本，產(chǎn)業(yè)界還逐步提高微納電子生產(chǎn)材料——晶圓的尺寸，向直徑達450毫米的下一代晶圓技術(shù)過渡，這將需要大量的研發(fā)創(chuàng)新投資和資本支出。

2.研發(fā)創(chuàng)新成本上升，競爭環(huán)境更激烈。

微納電子產(chǎn)業(yè)的研發(fā)創(chuàng)新強度（研發(fā)創(chuàng)新支出占銷售收入的比重）已由

2000年的11%增加到2009年的17%。這種趨勢似乎還將繼續(xù)。要維持這樣的高額投資，必須實現(xiàn)大批量生產(chǎn)。與此同時，行業(yè)整合正在繼續(xù)，這將導(dǎo)致全球只有少數(shù)半導(dǎo)體企業(yè)存在。據(jù)估計，半導(dǎo)體企業(yè)需占領(lǐng)10%的全球市場份額，才能維持跟上技術(shù)發(fā)展步伐所需的投資。因此，一些企業(yè)之間形成了全球聯(lián)盟，例如，采用300毫米晶圓技術(shù)的IBM聯(lián)盟，以及重點向450毫米晶圓技術(shù)過渡的“全球450聯(lián)盟”。此外，隨著亞洲的興起，微納電子研究正日益全球化。

3.新的商業(yè)和生產(chǎn)模式應(yīng)運而生。

過去15年生產(chǎn)活動顯著轉(zhuǎn)向亞洲，微納電子產(chǎn)業(yè)格局發(fā)生巨大變化。2011年歐洲產(chǎn)量已降至不到全球的10%。盡管美國公司在這一領(lǐng)域具有優(yōu)勢，但產(chǎn)于美國本土的僅占16%。由于建廠成本上升，外國政府提供的財政激勵措施已經(jīng)成為新建產(chǎn)能選址的一個重要決策因素。稅收減免、土地優(yōu)惠、低價能源和其他激勵措施以及熟練工人的可獲得性在選址決策中也發(fā)揮著重要作用?！按つＪ健笔橇硪环N趨勢，在亞洲得到穩(wěn)固發(fā)展，已經(jīng)占全球電子元器件生產(chǎn)的10%。與之相對應(yīng)，無生產(chǎn)線的公司數(shù)量不斷增加，它們通過出售芯片設(shè)計獲得收入。有一些芯片設(shè)計公司為了盡可能降低風(fēng)險，采用“輕生產(chǎn)線模式”，保留了有限的自有生產(chǎn)線。

4.設(shè)備制造商占有價值鏈上的關(guān)鍵要素。

沒有生產(chǎn)設(shè)備的進步，就不可能在芯片微型化和功能多樣化上取得進展。生產(chǎn)設(shè)備制造商已經(jīng)成為價值鏈的一個關(guān)鍵組成部分，這體現(xiàn)于它們在國際技術(shù)聯(lián)盟中所扮演的重要角色。

三、歐洲微納電子產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

1.產(chǎn)業(yè)組織以卓越中心為核心，供應(yīng)鏈廣泛分布于整個歐洲。

一些最成功的產(chǎn)業(yè)集群是持續(xù)實施長期戰(zhàn)略所取得的成果。歐洲的微納電子產(chǎn)業(yè)集中于幾個主要地區(qū)。德國德累斯頓市、法國格勒諾布爾市和荷蘭艾恩德霍芬市-比利時魯汶市是歐洲三個主要的研究和生產(chǎn)中心。此外，愛爾蘭都柏林地區(qū)有微處理器大型生產(chǎn)廠，英國劍橋市有領(lǐng)先的低功耗處理器設(shè)計公司。這樣的集群和區(qū)域?qū)I(yè)化還依賴廣泛分布在歐洲的一些相對更小、但卻高度創(chuàng)新的專業(yè)化集群，如奧地利的格拉茨和維也納、意大利的米蘭和卡塔尼亞、芬蘭的赫爾辛基。

2.歐洲在一些重要的垂直市場領(lǐng)先，但在一些大的細分市場落后。

與電腦和消費者相關(guān)的微納電子元器件在整個微納電子市場中占很大一部分，歐洲在這一生產(chǎn)領(lǐng)域幾乎缺席。但是在汽車電子領(lǐng)域，歐洲占全球產(chǎn)量的50%；在能源應(yīng)用和工業(yè)自動化應(yīng)用領(lǐng)域，歐洲分別約占全球產(chǎn)量的40%和35%。在移動通信電子設(shè)計方面，歐洲仍有很強實力。在醫(yī)學(xué)植入物、傳感器等智能微系統(tǒng)領(lǐng)域，歐洲公司處于世界領(lǐng)先地位。這些雖為較小的利基市場，卻是高增長領(lǐng)域，通常每年增長10%以上。歐洲的另一項有利條件是，它在高增長的低功耗消費電子元器件市場處于領(lǐng)先地位。

3.歐洲在材料和設(shè)備領(lǐng)域的領(lǐng)先地位無可爭論。

歐洲擁有一些最重要的設(shè)備和材料供應(yīng)商，包括荷蘭ASML公司和法國SOITEC公司，它們在相關(guān)全球市場占據(jù)很大份額，并依賴眾多歐洲供應(yīng)商。這些歐洲材料和設(shè)備供應(yīng)商獨家掌握了尖端技術(shù)，包括從光學(xué)、激光到精密機械和化學(xué)技術(shù)。它們在微納電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展中具有顯著作用。

4.歐盟研發(fā)創(chuàng)新投入不斷增加，但企業(yè)投資水平不顯著。

從2011年起，歐盟對微納電子領(lǐng)域的研發(fā)創(chuàng)新投入每年增加20%，2013年預(yù)算超過2億歐元。為使研發(fā)創(chuàng)新聚焦，形成質(zhì)變，歐盟委員會、歐盟成員國和私營部門于2008年共同成立了ENIAC納米電子聯(lián)合執(zhí)行體。截至2013年底，除歐盟第七框架計劃向微納電子領(lǐng)域投入的10億歐元之外，ENIAC納米電子聯(lián)合執(zhí)行體的研發(fā)創(chuàng)新投入將超過20億歐元。歐洲企業(yè)的投資從絕對值來看很高，但與其他地區(qū)的投資相比并不顯著。歐洲消費市場占全球的20%以上，很有商業(yè)吸引力，但歐洲電子制造業(yè)的未來投資并不能得到保證，并且與世界其他地區(qū)存在激烈競爭。

5.歐盟取得技術(shù)突破，但創(chuàng)新鏈條還存在缺口。

歐盟在微納電子領(lǐng)域的研發(fā)創(chuàng)新投入專注于為下兩代技術(shù)做準(zhǔn)備，支持創(chuàng)新過程的早期階段，把與最終產(chǎn)品更接近的后續(xù)階段交給產(chǎn)業(yè)界，這造成創(chuàng)新鏈上存在明顯的缺口。為跨躍“死亡之谷”微納電子領(lǐng)域的研究創(chuàng)新日益需要解決整個創(chuàng)新鏈上的問題。

四、歐盟微納電子產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略

1.以扭轉(zhuǎn)頹勢、提高歐盟的全球供應(yīng)份額為目標(biāo)。

歐盟在產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略中提出，歐洲不能失去微納電子設(shè)計和生產(chǎn)能力，否則一些主要產(chǎn)業(yè)部門的大部分價值鏈將面臨風(fēng)險，并且歐盟將喪失應(yīng)對社會挑戰(zhàn)所需的關(guān)鍵技術(shù)?？紤]到這一產(chǎn)業(yè)所面臨的重大機遇和挑戰(zhàn)，歐洲目前迫切需要加強并協(xié)調(diào)所有相關(guān)的公共努力。新的微納電子產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略將確?；謴?fù)增長，并在10年內(nèi)使歐盟的生產(chǎn)水平接近其GDP占全球的比重。具體目標(biāo)包括：（1）確保微納電子可用于增強歐洲關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)的競爭力；（2）吸引更多的歐洲先進制造投資，加強整個價值鏈上從設(shè)計到制造的產(chǎn)業(yè)競爭力；（3）在設(shè)備和材料供應(yīng)、“延續(xù)摩爾定律”和高效節(jié)能元器件等領(lǐng)域保持領(lǐng)先地位；（4）在高增長市場的芯片設(shè)計特別是復(fù)雜元器件設(shè)計方面建立領(lǐng)先地位。

2.專注歐洲優(yōu)勢，建立和加強歐洲的領(lǐng)先集群。

歐洲在微納米電子領(lǐng)域擁有優(yōu)秀的學(xué)術(shù)研究團體，在垂直市場居于行業(yè)領(lǐng)先地位，在設(shè)備、材料、制造、設(shè)計和最終用戶行業(yè)等整個價值鏈上具有產(chǎn)業(yè)和技術(shù)實力。歐盟委員會希望，在這些優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，調(diào)動所需資源，協(xié)調(diào)地區(qū)、國家和整個歐洲層面的行動，使歐洲成為微納電子領(lǐng)域的主角。其重點是加強和依賴科研技術(shù)機構(gòu)的卓越設(shè)施和人才。這些機構(gòu)應(yīng)聚集有才能的工程師和研究人員，應(yīng)吸引制造和設(shè)計領(lǐng)域的私人投資。

3.抓住非傳統(tǒng)領(lǐng)域中的機遇，支持中小企業(yè)成長。

歐洲中小企業(yè)在塑料和有機電子、智能集成系統(tǒng)、設(shè)計等新興領(lǐng)域發(fā)揮了關(guān)鍵作用。因此，在價值鏈中更好地整合中小企業(yè)，并為它們提供最先進的技術(shù)和研發(fā)創(chuàng)新設(shè)施成為重要目標(biāo)。歐盟委員會認為，支持卓越中心，并促進微納電子嵌入各種產(chǎn)品和服務(wù)中，這對于促進整個經(jīng)濟中的創(chuàng)新都至關(guān)重要，而歐盟范圍內(nèi)最終用戶、公共部門和微納電子供應(yīng)商之間的合作將有助于開拓電動汽車、節(jié)能建筑、智能城市、各種移動網(wǎng)絡(luò)服務(wù)等新的高增長領(lǐng)域。

五、歐盟微納電子產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略的主要行動

1.制定歐洲戰(zhàn)略路線圖，引導(dǎo)領(lǐng)域內(nèi)投資。

為建立產(chǎn)業(yè)領(lǐng)先地位，歐盟委員會計劃使歐盟、歐盟成員國和地區(qū)層面的公共和私營部門的研發(fā)創(chuàng)新投資總額每年超過15億歐元，即今后7年的總預(yù)算將超過100億歐元。歐盟委員會將與相關(guān)參與者開展對話，并建立“電子領(lǐng)導(dǎo)小組”，以制定并幫助實施歐洲產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略路線圖。該路線圖將涵蓋“擴展摩爾定律”、“延續(xù)摩爾定律”和新的450毫米晶圓制造技術(shù)三條互補的路線。該路線圖最遲將于2013年底前確立，將有一整套具體行動加強歐洲的卓越集群尤其在制造和設(shè)計方面的能力。

2.發(fā)起聯(lián)合技術(shù)行動，采取大型項目的三方模式。

歐盟委員會將提出一項聯(lián)合技術(shù)行動，以整合項目資源，支持跨境產(chǎn)學(xué)研合作。為此，將設(shè)立一個聯(lián)合執(zhí)行體，取代在歐盟第七框架計劃下針對嵌入式計算系統(tǒng)和納米電子設(shè)立的聯(lián)合執(zhí)行體。新的聯(lián)合技術(shù)行動將主要支持中試生產(chǎn)線和大規(guī)模示范等技術(shù)成熟度高的資本密集型活動，采取歐盟委員會、成員國和產(chǎn)業(yè)界的三方資助模式，將協(xié)調(diào)整個歐洲的相關(guān)投資戰(zhàn)略。歐盟用于技術(shù)研發(fā)和中小企業(yè)創(chuàng)新行動的資金將對聯(lián)合技術(shù)行動起到補充作用。

3.依靠并支持具有遠景的競爭力措施。

高水平的工程師和技術(shù)人員以及高素質(zhì)的畢業(yè)生對于吸引私營機構(gòu)對電子產(chǎn)業(yè)的投資至關(guān)重要。微納電子產(chǎn)業(yè)正在受到人才短缺和供需錯配的影響。歐盟委員會將通過“電子技能倡議”繼續(xù)推進數(shù)字化能力，并且最近已經(jīng)推出了“信息通信技術(shù)人才與就業(yè)大聯(lián)盟”。歐盟委員會將繼續(xù)支持“地平線2020”科研規(guī)劃下的最新微納電子技術(shù)培訓(xùn)傳播及青年創(chuàng)業(yè)意識宣傳項目。歐盟委員會還將與科研技術(shù)機構(gòu)、高校、國家和地方政府一起，爭取微納電子測試、早期試驗設(shè)施和服務(wù)向初創(chuàng)企業(yè)、中小企業(yè)和整個歐洲用戶開放共享。

4.加強國際合作。

歐盟委員會將促進微納電子領(lǐng)域的國際合作，尤其是在國際技術(shù)路線圖、標(biāo)準(zhǔn)化、與納米材料相關(guān)的健康安全事務(wù)等具有共同利益的領(lǐng)域。歐盟委員會還將繼續(xù)致力于創(chuàng)造更加透明和全球公平競爭的國際多邊和雙邊環(huán)境。

（作者：劉潤生，中國科學(xué)技術(shù)信息研究所助理研究員，科技參考研究室負責(zé)人，主要從事科技戰(zhàn)略與政策研究。）