集成電路產業是信息技術產業的核心，是支撐經濟社會發展和保障國家安全的戰略性、基礎性、先導性產業。
Integrated Circuit簡稱為IC，中文翻譯為“集成電路”。顧名思義，集成電路就是將電阻、電容、晶體管等電子元件以及元件之間的連線等，通過半導體工藝集成在特定材料制成的晶圓上的電路，例如硅材料、砷化鎵材料等。集成電路與普通電路相比具有尺寸微型化、集成件數量超大規模和功能強大的特點。目前，集成電路上的元件數量可高達數十億個，線寬（特征尺寸）已達到納米級。將巨額數量的元件和連線等集成在納米級制程的材料上，還要發揮出特定的強大功能，這就是為什么要用“集成（Integrated）”一詞，而不是簡單地應用“組裝”“安裝”等詞的原因了。集成（Integrated）是指，將大量單個的元件和連線密切連接成為一個密不可分的整體，一起協同運轉。這是從技術角度對“集成（Integrated）”的狹義解釋。“集成（Integrated）”的廣義解釋是指，將不同的獨立個體以特定的方式連接為統一的整體，協同工作完成特定目標。本文的“集成能力”與“集成電路”的技術集成不同，屬于廣義的概念。對于集成電路行業而言，將高達數十億的元件和連線集成在納米級線寬的用特定材料制成的微小空間，本身就已經超越了技術范疇，需要對產業鏈資源高度集成才能生產出集成電路產品。這就是通常所講的協同創新。
評估個體發展，我國集成電路企業快速成長，有越來越多的“后起之秀”進入世界先進企業的重要供應商名單，在系統設計、封裝測試、芯片制造、應用材料等產業鏈主要環節均有分布。分析整體實力，我國集成電路行業仍然處于世界中下游水平，高端芯片、硅材料、設備和軟件等主要依賴進口。任何一代集成電路芯片的誕生和市場化應用都離不開上、中、下游的協同創新，需要依靠龍頭企業的系統集成來實現。這是由行業特點決定的，也是先進國家的普遍經驗。我國集成電路龍頭企業恰恰缺少與世界領先企業相匹敵的集成能力，制約了行業的高端升級。集成電路產業政策應將培育具有強集成能力的龍頭企業作為一項關鍵目標。
集成電路芯片產業化需要網絡化的協同創新
集成電路芯片的誕生和大規模應用是產業鏈協同創新的結果，企業競爭其實是創新網絡之間的競爭。集成電路行業的終端產品是芯片。任何一類芯片產品的產業化是由成套技術帶支撐的，都需要設備、材料、工藝和應用市場同步創新才能實現。所謂成套技術帶是指，生產一類終端芯片需要的一系列支持技術，包括設計、封裝、芯片制造技術，材料和設備制造技術，芯片設備的材料和設備制造技術，系統設計的軟件設計技術，等等。產業鏈某一個或幾個細分領域的突破可以讓現有的芯片功能更強、制造效率更高、制造成本更低，但并不足以產生新一代芯片。除了行業內部，下游應用市場的同步創新也很重要，否則先進芯片制造技術只能止步于實驗室而無法實現大規模的產業化。不同環節的企業因此共同構成了創新網絡。芯片技術的發展代代相承，從未止步。上世紀50年代末期的毫米級線寬芯片已經進階到了納米級線寬，當前的最先進方向是3納米工藝。曾經讓世界震驚的技術早已成為歷史，今天的主流技術也許很快就會成為傳統。企業掌握的技術能否支持先進芯片的制造已成為評價集成電路企業全球競爭力的關鍵要素。每一項新技術的取得是企業協同創新的結果，集成電路企業競爭也就突破了企業邊界，成為創新網絡的競爭。
集成電路企業不論采取一體化模式還是垂直分工模式，都要依托協同創新。集成電路企業的發展模式有兩種基本類型：一是一體化模式。這是一種相對傳統的模式，是指集成電路企業開展系統設計、封裝測試、芯片制造等幾項業務，典型代表有Intel、IBM、三星、華為等。二是垂直分工模式。這是在行業規模不斷擴大，創新投入持續增長，產品精細化、標準化、專業程度越來越高的基礎上出現的，是指集成電路企業分別專注于產業鏈的一個環節，逐漸形成細分行業，通過專業化分工完成終端芯片制造。以系統設計為主的企業有美國的高通和博通、中國臺灣的聯發科、中國大陸的展銳和海思等；以芯片制造為主的企業有美國的格羅方德、中國臺灣的臺積電和聯華電子、中國大陸的中芯國際和華力等，這類企業可能會成為設計企業或芯片消費企業的代工廠；以封裝測試以及材料和設備制造為主的企業非常多，我國有中微、三安光電、拓荊、安集等。垂直分工模式企業的核心競爭力在于長期專注的細分行業，開展創新活動必須與產業鏈上、中、下游協同合作。采用一體化模式的企業內部資源有限，業務不可能涵蓋全產業鏈，也要協同創新。
集成電路協同創新具有網絡化特征。集成電路行業屬于知識密集型行業，高端芯片的研發門檻非常高，新一代芯片產品的協同創新必須在大量產業鏈上、中、下游企業緊密合作基礎上才能實現。協同創新并非雜亂無章，而是在一個企業主導下開展，其他企業是合作者。主導者與合作者之間、合作者與合作者之間未必有產權關系，也不是普通交易關系，而是以知識為紐帶、以緊密商業合作為基礎的利益共同體。大家共同構成了一張創新網絡，企業與企業之間密集傳輸各類信息和知識，支撐著主導企業的創新活動。封裝測試、芯片制造企業會成為系統設計企業的創新網絡成員，芯片制造企業被稱為代工廠；材料和設備制造企業等又會成為代工廠的創新網絡成員，被稱為供應商；不同細分行業的集成電路企業還會成為一些芯片消費企業的創新網絡成員。一體化模式的IBM、Intel、三星和垂直分工模式的高通、臺積電、應用材料等世界最先進企業的背后都有一張看似無形的強大創新網絡，積聚了大量細分行業中的翹楚。以臺積電為例。臺積電是全球著名的集成電路代工企業，本身是更下游的集成電路設計企業和芯片消費企業的代工廠，同時也擁有以自身為核心的協同創新網絡。每年參加臺積電供應商大會的重要供應商就多達400多家。
龍頭企業集成能力不強是我國集成電路行業難以通過協同創新實現高端升級的一大主因
我國集成電路行業實現了中低端芯片產業化，28納米線寬技術已經成熟，14納米線寬技術將在2018-2020年間實現大規模生產。全球第一梯隊國家和地區的技術情況是，10納米技術芯片已經量產、7納米技術芯片將在2019-2020年間量產、5納米技術已經取得突破。我國集成電路行業與之相比仍有不小差距，正處在從中低端向高端升級的“爬坡”期。
1.集成電路協同創新需要在具有強集成能力的龍頭企業帶動下開展
主導創新網絡的企業是具有強集成能力的龍頭企業，也是高端芯片產業鏈協同創新的帶動者。能夠主導強大的創新網絡協同創新的企業，必然是所在細分行業的龍頭。龍頭企業建立創新網絡，并不是簡單地把供應商或代工廠的名字列進去，而是要打破單個企業的資源邊界，發揮網絡的規模效應和協同效應。只有具備強集成能力的龍頭企業才能構建一張支撐先進集成電路技術產業化的強大創新網絡。強集成能力是指，龍頭企業憑借市場影響力選擇新一代產品成套技術帶的合作研發企業，按照自身研發需求和統一標準帶領這些企業同步開展創新活動。集成電路行業的網絡化協同創新存在內部機制：龍頭設計企業基于強集成能力選擇合適的封裝測試企業、代工廠等，組成一個以知識為紐帶、以緊密的商業合作為基礎的創新網絡，集聚在網絡中的企業參與并完善設計方案，按照設計企業的需求開展領先型創新活動。網絡中封裝測試企業、代工廠都是各自細分行業內具有強集成能力的龍頭企業，其領先型創新活動也有各自的創新網絡支撐，否則無法滿足設計企業的領先創新需求。這些企業再選擇優秀的材料和設備等供應商組成強大的創新網絡，共同開發新一代高端芯片所需要的某項產品。不論是產業鏈上、中、下游哪個環節的創新網絡，都能夠在集成電路各類具有強創新能力的龍頭企業帶動下，朝著同一個方向系統研發、共享成果。新一代高端芯片產業化之日，即是成套技術帶形成之時。
需要強調的是，具有強集成能力的龍頭企業即使不屬于產業鏈設計環節，也會具有面向本領域的較強設計能力，從而滿足創新網絡的定制需求。例如集成電路代工廠的典型代表臺積電，非集成電路行業代工廠的典型代表富士康，都會根據設計企業需求設計新產品，并組織創新網絡資源協同創新。
2.我國集成電路龍頭企業還不具備與世界領先龍頭企業相匹敵的集成能力
不同國家和地區的集成電路行業水平不同，龍頭企業集成能力的強度存在差異。全球集成電路第一梯隊企業，絕大多數分布在美國、日本、韓國和中國臺灣地區。這些領先的龍頭企業擁有世界一流的技術和團隊、最優秀的供應商和代工廠、全球公認的品牌知名度和美譽度、豐富的行業經驗和隱性知識，也因此而具有最強的集成能力，吸引了全球范圍內的最強創新資源加入到創新網絡之中，有能力指導和引領網絡中的節點企業同步開展領先型創新，并因此掌握了技術制高點。
我國集成電路龍頭企業基本處于全球第二梯隊，缺少與世界領先龍頭企業相匹敵的強集成能力，對全球領先技術突破心有余而力不足。一是行業積累不夠。我國有少數集成電路企業取得了中高端突破，但幾乎所有取得中高端突破的企業目前只是處于產業化的初期階段，缺資本、少經驗，企業規模、研發體系和品牌認可度均與世界一流企業存在不小差距。二是技術創新成果形不成成套技術帶。全產業鏈的創新成果和創新能力只是碎片化地存在于產業鏈的不同環節，不均衡、不同步、不配套。系統設計企業在國內找不到能夠跟上自身創新步伐的芯片制造企業，例如華為具備了10納米線寬手機芯片的設計技術，卻只能選擇臺積電作為代工廠；制造企業找不到所需的能夠滿足高端創新需求的國內供應商，代工廠與設備制造商的設備國產化率不足10%；設計和制造所需的設計軟件和硅材料幾乎完全依賴進口；還有一些已經取得高端突破的產業鏈上、中游企業無法將成果應用于下游企業，只能成為臺積電等的供應商。
3.龍頭企業集成能力不足制約了我國集成電路行業的高端升級
我國集成電路行業與世界先進國家和地區相比仍有較大差距。我國芯片代工廠將在2019-2020年間實現14納米線寬技術的規模化生產，在2027年左右才能完成折舊。10納米線寬制造技術還沒有具體的研發計劃。但全球領先龍頭企業的10納米線寬技術已經成熟，7納米線寬技術將在2020年左右量產并在2025年左右完成折舊，5納米線寬技術已經著手研發并可能在2030年之前實現量產。目前開展5納米線寬技術研發的芯片制造企業有臺積電，還有一體化企業IBM、三星等。如果國際龍頭企業在2025年之后發動價格戰，或5納米線寬芯片量產時間大幅提前，都將對我國集成電路行業產生較大沖擊。緊密跟隨戰略未必安全，高端升級十分必要。
龍頭企業集成能力弱，形不成高端芯片成套技術帶是我國集成電路行業難以立于行業之巔的一個重要原因。我國集成電路龍頭企業都制定有創新規劃和技術路線圖，主要是根據所在環節的國際趨勢和企業情況制定而成。不同環節龍頭企業的規劃缺少緊密關聯，難以形成高端芯片的成套技術帶。弱集成能力讓龍頭企業無法在較短時間內解決這一問題。近幾年，我國集成電路行業進步迅速，已經穩居全球第二梯隊前列，并有可能在3年左右時間內較大提升產業規模。但高端技術進步的門檻遠高于中低端技術創新。如果我國集成電路行業不解決龍頭企業集成能力弱的問題，繼續依托目前的創新模式單點突破，可以實現規模的趕超，卻很難從中低端跨入高端行列。
培育我國集成電路龍頭企業強集成能力的政策建議
我國集成電路行業近幾年發展迅速，不斷實現零的突破，但底子薄弱，發揮好龍頭企業的作用構建協同創新網絡是實現高端升級的一條可能路徑。建議國家出臺相關支持政策，重點強化我國集成電路龍頭企業的集成能力，加快構建企業創新網絡，促進集成電路行業實現真正意義的高端升級。
1.支持芯片制造龍頭企業建立差別化的企業協同創新網絡，跟上國內設計環節的高端創新步伐
我國集成電路行業芯片制造環節的創新步伐滯后于下游的系統設計環節，龍頭設計企業的最高端設計都要交由中國臺灣企業代工。建議政府選擇兩家芯片制造龍頭企業，主導構建企業協同創新網絡，分別針對全球領先技術領域和重點應用技術領域開發高端芯片成套技術帶的系統性研發，通過出臺針對創新網絡的激勵、融資、土地、稅收、補貼等支持政策鞏固和增強龍頭企業的領先地位。創新網絡以芯片制造企業為核心，面向系統設計企業和重點應用企業的需求，組織主要環節的龍頭企業共同研發并促進成果產業化，逐步形成我國的集成電路高端芯片技術帶。
全球領先技術創新網絡瞄準高端芯片制造技術，首先跟上國內系統設計企業的創新步伐，再根據創新網絡的實力選擇10納米線寬以下技術標準開展協同創新；重點應用技術領域瞄準應用市場的創新趨勢，聯合智能手機、高清智能電視、物聯網、無人駕駛等應用企業，開發前沿市場需求，形成快速響應消費市場多樣化、定制化需求的成套技術帶和整套生產能力。
2.支持系統設計企業建立特色半導體工藝協同創新網絡，及早布局新興領域
從高端跟隨到高端同步，需要一個較長期過程，其中還存在經營不善、創新失敗或新興材料、新興工藝問世等各類風險。我國集成電路行業在加快趕超的同時，也要及早布局新興領域。
根據當前的技術趨勢，可選擇特色半導體領域。特色半導體工藝采用非硅材料，例如化合物半導體。這類材料具有硅材料無法實現的節能、高頻、高速、耐高溫、光電轉換率高等優良特性，適用于高頻傳輸、高速處理、無線通訊等技術的發展，產品功能主要是照明、感應、光電效應等。在5G時代的應用領域非常廣，包括通訊、航空、導航、雷達、衛星等特殊領域以及電視、可穿戴設備、物聯網、教學、醫療、種植、娛樂等消費領域。化合物半導體芯片能夠在一些領域替代高端硅材料芯片，也能夠將自身的傳輸和光電轉化等優勢與硅材料的存儲和運算優勢相結合提升未來高端智能產品的性能。建議依托我國已經建立的產業基礎，以系統設計企業為龍頭，集聚國內已經具有一定基礎的企業構建特色半導體工藝協同創新網絡，爭取在新興領域占領技術制高點。
3.支持協同創新項目，加速形成我國集成電路高端芯片技術帶
三大創新網絡集聚了我國最優秀的集成電路企業，其中：硅材料工藝的兩大創新網絡分別由芯片制造企業主導形成，特色半導體材料的創新網絡由系統設計企業主導。每個企業共享了創新網絡的創新資源，集成能力也將增強，實現技術突破還需要構建各自的創新網絡。建議政府進一步強化節點企業的集成能力，鼓勵其依托芯片制造創新網絡和系統設計創新網絡，組建各自領域的創新網絡。
調整各類支持政策，從重點支持企業項目轉變為支持產業鏈上、中、下游龍頭企業的協同創新項目，將政府資源向產業鏈上、中、下游的網絡創新傾斜，加速形成更為完善的集成電路高端芯片成套技術帶。
4.發揮國家集成電路產業投資基金作用，填補企業創新網絡空白
國家集成電路產業投資基金是國家戰略的執行者，面向集成電路全產業鏈，重點培育龍頭企業，由于選擇的是初見成效的創業型、成長型企業，因此投資風險較小。發揮好基金優勢，能夠有效增強芯片制造龍頭企業的集成能力。
創新網絡的組成，可首先考慮基金的投資企業，利用股東身份以市場化運作的方式將優勢龍頭企業集聚在創新網絡之中。基金比較了解創新網絡實際困難和網絡節點企業的創新需求，能夠為網絡提供必要支持，從而強化芯片制造企業和節點企業之間的知識合作關系，引導龍頭企業差異化發展和產業鏈優化。基金今后投資的方向也可聚焦為創新網絡的節點建設，通過產業鏈知識流動與資源整合填補創新網絡空白。
