美国ITIF发布中国半导体领域创新能力研究报告

学术   2024-09-02 15:35   上海  


来源:中国科学院知识产权信息

作者:casipr




2024年8月19日,美国信息技术与创新基金会(ITIF)发布中国在半导体领域的创新能力研究报告。研究发现,尽管中国企业在半导体设计和传统半导体芯片生产方面取得了进展,但在大批量生产尖端逻辑半导体芯片方面相对于全球领先企业落后约5年,在存储芯片和半导体制造设备方面同样落后。该报告首先对中国半导体企业进行案例研究;其次,组织全球专家对中国半导体行业进行了圆桌会议;第三,评估半导体创新的全球数据(论文和专利)。要点如下。


 主要观点

1

中国力求在半导体行业的各个方面实现自给自足,同时减少对国外竞争对手的依赖,努力打造具有竞争力的企业。

2

中国在半导体各个细分行业[1]的“赶超”并不均衡:在逻辑芯片设计领域,如移动设备或人工智能(AI)应用领域,中国企业落后于全球领先企业两年。在半导体行业的其他细分领域,特别是存储芯片、半导体制造设备(SME)以及组装、测试和包装(ATP)方面,中国企业虽在持续创新,但仍落后于全球领先企业好几年。

3

2021—2022年,全球55%的半导体专利申请来自中国(中国的申请量是美国的两倍),且中国企业在2022年的半导体专利授权量也超过了美国和日本。然而,就半导体产业研发(R&D)支出占销售额的百分比而言,中国的研发强度为7.6%,仅为美国(18.8%)的40%,低于欧盟企业的研发强度(15%)。

4

中国正在大力发展本土化的、成熟的半导体产业链“闭环”,这促进了大量的创新,但在半导体这样一个极其复杂的技术生态系统中,“单打独斗”的战略将非常困难。


ITIF对中国半导体行业概况的认识

中国正在努力缩小半导体生产过程中各个方面的差距,并正在全面开发真正的知识产权(IP)和创新能力。华为海思(HiSilicon)和壁仞(Biren)等中国企业研发出了越来越有竞争力的逻辑芯片,尤其是那些赋能移动设备和AI应用服务的图形处理器(GPU)芯片。中国还展示出了以低成本制造复杂度较低的成熟节点逻辑芯片的能力。中国存储芯片制造商扬子江存储科技股份有限公司(YMTC)和长信存储科技股份有限公司(CXMT)在2020年前似乎取得了长足进步,但此后相对于全球领先企业来说,创新步伐似乎有所下降。因此,美国ITIF认为至少在尖端逻辑芯片的设计和制造方面,中国与全球半导体行业的真正差距可能有五年。


中国半导体创新投入分析

本部分研究了评估中国半导体在行业层面竞争力的指标,本节重点介绍科学出版物和专利申请等因素。


(1)科学出版物


中国研究人员在半导体领域发表的论文数量和质量取得了显著的进步。根据该领域发文机构的H指数统计发现,中国有7家机构进入全球科研机构前20。其中,中国科学院排名最靠前(第6),其后依次是北京大学(第8)、华中科技大学(第9)、浙江大学(第11)、上海交通大学(第12)、香港科技大学(第16)和华东师范大学(第20)。此外,在先进集成电路设计与制造方面,中国有6所科研机构在论文数量加权后仍居前20,有5所机构论文数量加权后位居高被引论文的前10%。


(2)专利


科学出版物是可转化为专利申请的知识基础,中国在提高半导体专利申请和授权方面取得了巨大进展。2021—2022年,全球半导体专利申请总量的55%来自中国(37,865件),是美国申请人提交数量(18,223件)的两倍多。


2010—2020年,中国企业授权的半导体PCT专利数量增长近30倍(从122项增至3,474项),2020年超过日本,而美国申请者授权的专利数量则下降了22%。


图1  全球主要国家半导体PCT专利申请数量


在过去十年中,中国企业的专利组合总体规模大幅增长。中芯国际的专利组合规模从2014年的不足1,000项增至2023年的5,000多项,北京紫光国芯控股有限公司持有的专利数量也从7项增至4,632项,华为的半导体专利数量则从几乎为零增至近1,500项。


对美国下一步动向的建议

报道指出在研究方面,美国芯片法案的多项举措与巨额投资成功与否,取决于未来的有效实施和执行。因此,美国智库对国会的建议是取消5~7年的联邦项目资助固定周期,以五年为期基于指标绩效进行审查,评估的最低标准侧重于技术进步和制造工艺的成熟度。


在国际规则制定方面,建议美国与志同道合的国家合作、更新世界贸易组织(WTO)规则,对激进的工业补贴实施更严格的条件和惩罚;例如,“公共机构”的范围应扩展至“包括国有企业、私营公司等受国家影响的实体”。


另外,报告还指出美国需大幅扩大和加强国内科学技术工程和数学(STEM)人才梯队。根据半导体产业协会(SIA)的观察,美国半导体行业到2030年将面临6.7万的熟练人才缺口,整个美国经济将面临140万此类熟练人才缺口。


美国对华半导体出口管制必须非常谨慎、目标明确:

1

严格控制“小院高强”式的少数产品,或集中于真正卡脖子的技术,如SME。

2

应避免实施单边出口管制,更有效的方式是联合拥有本土半导体生产能力的德日韩荷英等国家/地区实施出口管制,并推进其在瓦森纳协定之外建立工作组,实施共同的许可政策。

3

继续利用实体清单。

4

开发新的贸易工具,应对中国阻止美国科技公司在中国市场销售,允许美国对等排除中国科技公司在美国的市场竞争。


注释:


[1] 半导体细分行业包括电子设计自动化,半导体芯片设计与制造(半导体设计;高级节点逻辑芯片;大型节点芯片;内存芯片),半导体制造设备,半导体组装、测试和封装,先进半导体研究。


(本文仅代表作者观点,不代表隆天知识产权立场)


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责任编辑:刘雅婷 


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