中國運用「新型舉國體制」推動半導體研發創新的觀察

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字數 3769
頁數 5
出版作者 鍾富國
出版單位 中華經濟研究院
出版日期 2021/09/08
出版類型 產業評析
所屬領域 半導體
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一、新型舉國體制的背景與意義

「新型舉國體制」源自中國共產黨的十九屆四中全會通過《中共中央關於堅持和完善中國特色社會主義制度、推進國家治理體系和治理能力現代化若干重大問題的決定》,內容提出:「要加快建設創新型國家,強化國家戰略科技力量,構建社會主義市場經濟條件下關鍵核心技術攻關新型舉國體制」,意涵即為以國家最高利益或主導性利益為目標,基於全國資源的集中配置實現統一管理的國家體制;核心是發揮社會主義「集中力量辦大事」的特色與能量,基於國家目標配置、優化各領域的資源,最終實現既定的國家戰略目標的管理結構與治理體制。

中國以往的重大科技成就,例如兩彈一星(核彈、飛彈、人造衛星)、探月工程、高速鐵路,均顯現中國政府運用「集中力量辦大事」的「舉國體制」挹注資源,從事核心技術攻關的作法。近年,也可觀察到中國的基礎研發支出已由2015年716億人民幣提高至2020年1,504億人民幣,年複合成長率達16.9%、基礎研究投入占全社會研發投入比率則首次達到6.0%的歷史高點。2021年,中國政府進一步於《十四五規劃綱要》內首次設立基礎研究經費指標,希望基礎研究經費占總研發經費投入到2025年達到8%以上,強調將在未來持續加強在基礎研究的投入。
 

二、以新型舉國體制促進半導體技術突破的案例

目前,中國政府嘗試運用新型舉國體制達成「卡脖子」技術突破的領域,當屬半導體產業。尤其是在美中貿易與科技戰之後,中國在半導體的核心技術能力缺失與弱點暴露無疑,CPU、記憶體、FPGA等高階晶片幾乎高度依賴進口,而先進製程也落後國際水準。因此,半導體領域遂成為中國運用「新型舉國體制」推動核心器件、技術與設備國產化的典範案例。例如,2014年6月頒布的《國家積體電路產業發展推進綱要》提出運用「國家產業投資基金」、「稅收支持」、「補助」等相應配套政策工具,確保產業發展目標如期實現,另外也設定晶圓製造業於2020年實現16/14奈米技術節點的規模量產,大致符合目前對岸晶圓代工龍頭「中芯國際公司」14奈米製程的量產現狀。

此外,中國政府也以強化跨部門、跨領域治理的方式推動資源整合,特別是透過「國家重大科技專項」協助產業突破技術瓶頸。例如,2019年公布的「極大型積體電路製造技術及成套工藝」國家重大科技專項,因次序排在16個重大專項第二位,亦被稱為「02專項」。該專項研發內容涵蓋刻蝕設備研發及產業化、MOCVD研發及產業化、刻蝕核心零組件的驗證與應用等。而藉由參與中國政府的重大科研專項,對岸半導體設備企業如中微半導體公司、上海微電子、瀋陽芯源、瀋陽拓荊和睿勵科學等公司的所生產的設備,適用的技術節點也由90nm~65nm逐步提升至14~7nm(表1)。

在半導體材料方面,目前中國可自行生產的光阻劑主要為適用KrF光源的微縮影製程,且國產化率僅5%,ArF光源的光阻劑則完全依賴進口,且受日本及歐美企業壟斷。因此「02專項」也著手協助進行「光阻劑」的開發研究,例如南大光電公司即獲得「193nm光阻劑及配套材料關鍵技術研究項目」和「ArF光阻劑開發和產業化項目」的立項,可能有利於加速光阻劑國產替代進程。

表1  中國「02專項」的半導體設備國產化研發布局


資料來源:國海證券(2020年),國內半導體設備龍頭,引領設備國產化大浪潮,本研究整理。
 

2021年5月頒布的「新型顯示與戰略性電子材料」國家重點研發計畫則進一步支援第三代半導體的研發,設定整體目標為:以國家產業安全和重大工程建設需求為導向,突破新型顯示產業應用關鍵核心技術,打通創新鏈,突破戰略性電子材料製備與應用各環節的共性關鍵技術,提高在資訊、能源、交通、高階裝備等領域核心電子材料和器件的自主可控能力。

中國在第三代半導體的研發議題特別鎖定於大尺寸基板的研發。例如「大尺寸SiC單晶襯底製備產業化技術」項目,目標即是希望推動6吋碳化矽基板的規模化量產,並突破8吋基板關鍵技術,以降低成本、提高自給率;「GaN單晶新生長技術研究」也是希望改善目前中國商業化的氮化鎵基板尺寸以2吋為主、4吋小批量出貨的現況,並希望在2025年前完成6吋氮化鎵基板的批量生產研發。此外,「新型顯示與戰略性電子材料」國家重點研發計畫還涉及「新型舉國體制」的專案管理改革,例如:

1.運用「揭榜掛帥」機制徵求項目負責人,以強化創新成果的實用性。「新型顯示與戰略性電子材料」國家重點研發計畫下設的「揭榜掛帥」研究議題,主要聚焦手機、平板電腦、電視、可穿戴、新能源汽車電機系統、5G行動通訊基地臺、高功率雷射器和和半導體晶片缺陷檢測等應用情境,希望解決顯示材料及製造裝備技術、新能源汽車和5G核心器件工程化技術、高階加工用工程化雷射產品等限制產業發展的實際問題。「揭榜掛帥」機制的創新特色有:

(1)申請,「不設門檻」,牽頭申報和參與單位無註冊時間要求;專案、課題負責人無年齡、學歷和職稱要求;仍依照程序進行評審與立項;簡化預算編制,以「負面清單」作為探索經費管理的新模式。

(2)立項後,揭榜團隊須簽署「軍令狀」,對「里程碑」考核要求、經費撥付方式、獎懲措施和成果歸屬等進行約定,以便凸顯研發任務目標,集中資源從事限時攻關。專案、課題負責人在揭榜攻關期間,原則上不得調離或辭去工作職位。

(3)實施過程中,將最終用戶意見作為重要考量,運用實地勘察、模擬評測、應用環境檢測等方式進行「里程碑」考核,並視考核情況分階段撥付經費,實施不力則及時暫停。

(4)驗收,在真實應用情境下開展現場驗收、用戶和協力廠商測評等方式,並充分發揮最終用戶的作用,以「成敗論英雄」;若由於主觀不努力等因素導致攻關失敗,將按照有關規定嚴肅追責,並依規納入誠信記錄。

2.以「部省聯動」結合國家重大戰略部署和區域產業發展重大需求。「部省聯動」由中央部會和地方聚焦共同需求、聯合投入、協同管理,地方政府協助以應用示範等方式延續、擴散研發成果,實施一體化推動重大科技成果產出和落地產業化。「新型顯示與戰略性電子材料」重點研發計畫由科技部搭配廣東省、廣州市進行「部省聯動」,而地方財政出資6億人民幣。廣東省、廣州市可藉「部省聯動」提升當地具有優勢的新型顯示與戰略性電子材料領域的自主創新能力和國際競爭力,強化共性關鍵技術研發與應用示範能量。

3.設立「青年科學家」(項目負責人男性需為1983年1月1日、女性為1981年1月1日後出生)專案。著眼提供青年科研人員提供更多機會參與國家目標導向的重大研發任務,設立「青年科學家專案」、「青年科學家課題」等,鼓勵青年科學家大膽探索更具創新性和顛覆性的新研究方法、新技術路徑。

另外,2021年4月,著眼長三角和珠三角既有的半導體產業基礎、技術優勢與下游應用,在科技部支持下,深圳市政府、江蘇省政府也共同支持成立「國家第三代半導體技術創新中心」,並在兩地設立分支機構,規劃建立6大平臺:(1)材料生長創新、(2)測試分析與服役評價、(3)器件工藝與封裝、(4)模組設計與整合應用的「硬平臺」,以及(5)智慧財產權、(6)科技成果轉移轉化的「軟平臺」。希望以「關鍵技術研發」為核心使命,提供區域和產業發展的源頭技術,建立國際一流、體制機制創新的開放式、國際化、涵蓋全產業鏈的創新平臺 。
 

三、中國運用「新型舉國體制」促進半導體產業發展對臺灣的意涵

由前述討論可知,半導體向來是中國運用「新型舉國體制」扶持的焦點,《十四五規劃》更將眼光延伸至第三代半導體領域,訴求對應國家戰略亟需、應用導向鮮明,將投注更多資源引導研發、製造布局。特別是在電動車、5G通訊、再生能源、快速充電等下游應用市場的帶動下,對岸在第三代半導體的投資可望持續增加,進而帶動原材料、設備的需求。事實上,中國大陸2020年僅與第三代半導體有關的投資擴產計畫即有24個(2019年為17項),投資總額約694億人民幣,較2019年成長161%。顯見中國運用其全球最大的半導體市場,搭配「新型舉國體制」的「集中力量辦大事」能量,積極發展第三代半導體。

目前臺灣雖然在第一代半導體的晶圓製造領域取得全球的業界標竿地位,但原材料、設備和電子設計自動化軟體也仍需要歐美日企業供應;美國白宮《供應鏈百日審查報告》(Building Resilient Supply Chains, Revitalizing American Manufacturing, and Fostering Broad-Based Growth)釋出「願意與盟友及夥伴就增強供應鏈進行彈性合作」之意向;行政院經貿辦副總談判代表楊珍妮於「台美TIFA及經貿合作產業溝通」網路說明會,明確指出美國認為臺灣的半導體產業是其可信賴的供應鏈夥伴。

美國在第三代半導體產業擁有國際領先企業,如科銳(Cree)、貳陸公司(II-VI Incorporated)與研究機構,如電力美國(Power America)。而臺灣目前包含台積電、世界先進、聯電、中美晶、漢磊、太極能源等公司均搶先布局第三代半導體,工研院也透過「南方雨林計畫」試圖在南臺灣打造化合物半導體的整合元件製造公司。未來我國可運用既有半導體產業的優勢基礎,疊加美國重塑半導體供應鏈的需求,聚焦臺美在第三代半導體的加強合作,以因應中國試圖「彎道超車」的作為。

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