文｜孟照伟1 杨黎2
摘要：本文主要对美国违反公平竞争原则出台针对中国半导体限制措施进行介绍，并对当前半导体相关产业进行说明，分析当前国内半导体产业发展现状和人才需求现状，并对未来国内半导体产业发展进行展望。
关键词：半导体；集成电路；芯片
一、美国违反公平竞争原则出台针对中国半导体限制措施
2022年8月9日，美国总统拜登签署了《芯片与科学法案》，法案分为A、B、C三部分，分别为《芯片法案》《研发与创新法案》以及《解决针对美国最高法院的威胁的补充拨款》，在总额为2800亿美元的法案里，527亿美元在2022-2026年间将用于补贴建设和更新晶圆厂，以促进半导体制造回流美国，并支持半导体研究和国防创新等相关领域。该法案在以税务优惠补贴等措施帮助晶圆制造研发与建厂的同时，也提出附加限制条款，拟针对获美国国家补贴的公司，规定获补助期间不得在中国投资28纳米以下制程技术，以确保该法案对美国半导体产业竞争力的保护。在该法案中明确写著要促进美国芯片制造和科技创新，并且限制与中国相关的公司涉及的产业范围。
美国这一计划严重针对中国。近期，佩洛西窜台时与台积电领导层沟通美国这一立法，并寻求台积电在芯片领域的支持。美国不仅干预中国购买欧洲光刻机，还力图组建“芯片联盟”将中国排斥在先进半导体产业外。权衡之后，拜登政府计划禁止向中国出售用于芯片设计的特定类型的电子设计自动化（Electronics Design Automation, EDA）软件。美国商务部即将出台新的禁令，扩大了对中国的限制范围。在此之前，美方已经禁止相关业者向中国出售10纳米及以下制程的EDA软件。现在，它被扩展至14纳米制程以下。这里，美国力图预阻中国获得外部技术实现产业升级的途径。
美国的此项半导体限制措施严重背离半导体行业公平竞争原则，违反国际经贸规则，影响世界半导体产业链、供应链稳定，并且加重破坏了疫情下世界经济的复苏。美国本次半导体限制措施，正是美国霸权主义、强权政治的体现，其把本国的利益凌驾于一切规则之上，凭藉经济军事实力对其他国家进行控制、干涉和侵略，造成世界动荡不安，威胁世界和平与稳定。
二、半导体产业介绍
半导体是常温下导电性能介于导体和绝缘体之间的材料，主要以四价化学元素矽为主，广泛应用在半导体元器件的制作和集成电路领域中，半导体产业是电子信息产业的一部分，主要包括半导体材料产业、半导体元器件产业、半导体集成电路设计产业、半导体集成电路工艺制造产业和半导体集成电路封装与测试产业。
半导体材料主要以四价元素矽锗、三五族化合物砷化镓为主，此外还包括最近研究比较热门的第三代半导体材料碳化矽和砷化镓，半导体材料的发展有利于改善半导体器件和集成电路芯片设计性能的极限，比如随著集成电路规模不断增大的功耗问题、半导体元器件在强压高温环境下工作的极限电学参数问题。
半导体元器件产业主要包含常见的PN结二极管、 双极型晶体管、金属氧化物半导体场效应管和J型场效应管，其中双极型晶体管由于其工作速度快、可靠性强等特点广泛应用在各种各样的模拟电子领域中，比如生活中常见的电源、各种传感器等电路都离不开双极型晶体管的参与；金属氧化物半导体场效应管是集成电路芯片领域用到最多的半导体元器件，它具有管子尺寸小和功耗低等优点，也正是由于它的这些优点，促进了集成电路的快速发展，让当今的世界进入到了集成电路芯片时代。
半导体集成电路设计产业主要包括数字集成电路设计、模拟集成电路设计和集成电路版图设计，集成电路设计领域在我们的日常生活中随处可见，比如家用电脑、手机、智能电视机、投影仪以及IC卡等等都离不开集成电路设计产业方向。集成电路设计产业也是集成电路产业链技术含量最高的产业，它对国民经济的贡献远远超过其它半导体产业，几乎所有的传统产业都可以与半导体集成电路设计技术结合，用数字集成电路芯片进行智能改造，都可以使传统产业重新焕发青春，比如全国各行业的风机、水泵的总耗电量约占了全国发电量的30%，仅仅对风机、水泵采用变频调速等电子技术进行改造，每年即可节电500亿度以上，相当于三个葛洲坝电站的发电量（157亿度/年），对白炽灯进行高效节能改造，并假设推广应用30%，所节省的电能相当于三座大亚湾核电站的发电量（139亿度/年）。
半导体集成电路工艺制造产业指的是利用各种半导体制造工艺将半导体元器件按照一定的电路规则做到半导体材料上。半导体工艺主要包含外延、热氧化、扩散、离子注入、化学气相淀积、物理气相淀积、光刻和刻蚀等工艺，其中最重要的是光刻工艺，它是利用紫外线对矽材料表面的光刻胶进行精确照射，把所需要制作的电子电路映射到光刻胶上，在利用后续的刻蚀工艺将光刻胶上的电路转移到半导体衬底上。光刻对设备的要求特别高，必须有足够精密的光刻机才能完成此工艺，由于半导体集成电路所需要的芯片是金属氧化物半导体场效应管，它具有按比例缩小原则，所以只要光刻精度足够先进，在没有进入到量子领域之前，理论上可以在一块同等规模的芯片上集成更多的半导体元器件，以便提高集成电路芯片性能。
半导体封装与测试行业是将工艺制作完成的集成电路包裹上一个外壳，根据封装工艺要求的不同、分为塑料封装、陶瓷封装和金属封装等封装工艺，封装完成时在对半导体集成电路进行可靠性能测试。
三、半导体行业产业现状
半导体材料产业主要以矽材料为主，并且百分之九十以上的半导体器件和半导体集成电路芯片都是以矽材料进行制备，所以我们今天看到的各种电子信息产品，智能信息设备都离不开矽材料的支持，随著我们国家经济快速发展，矽材料的需求量也越来越高，近年来，我国多晶矽产量持续扩大。多晶矽产量由2017年的24.2万吨增至2020年的39.2万吨。 2022年上半年，我国多晶矽产量约36.5万吨，同比增长53.4%。但是由于设备昂贵，建厂成本较高，所以整个多晶矽制备产业还是以老厂为主，新增工厂数量较少。单晶矽材料以及矽片产业发展迅速，2021年全球半导体矽片出货面积达到141.6亿平方英寸，矽片市场规模达到126.2亿美元，创历史新高。预计全球半导体矽片出货面积有望在2022年攀升至更高水平，将达152.8亿平方英寸。在矽片尺寸中，主要以8英寸和12英寸为主，在2021年，两种尺寸共占据了93%的出货量。相比于国外，中国大陆工厂市场占用率比较滞后，目前世界前五的厂商分别是日本信越化学、日本胜高、中国台湾环球晶圆、德国世创、韩国鲜京矽特隆。
半导体元器件产业方向随著全球经济的回暖增长迅速，以功率半导体元器件为例，目前的市场规模为455亿美元，预计到2024年规模将达到553亿美元，但是相比欧美、日本等发达国家，我国半导体元器件产业起步较晚，并且技术方面长期被国外垄断，而且随著我国经济和社会的不断发展，对半导体元器件的需求越来越大，以功率半导体元器件中的IGBT为例，IGBT以其优良的特性，被广泛应用于高铁、地铁和新能源汽车等领域，以上这些领域都是我们国家重点发展的项目方向，所以半导体元器件产业的落后严重影响我们国家经济和社会的发展。
半导体集成电路设计产业，是高技术、高投资、高风险的产业，也是最具科技含量的产业，其发展离不开国家政策长期支持。在国家政策扶持带动下，我国集成电路行业呈现快速增长的势头，国内集成电路产业规模从2017年的5411亿元上升至2021年的10458亿元，复合增长率达到18%。国内庞大的消费市场是我国集成电路行业持续发展的另一重要驱动力，预计2022年我国集成电路行业市场规模将达到12331亿元。虽然我们国家集成电路产业发展迅速，但是毕竟起步较晚，仍落后于国外发达国家，所以集成电路产品仍需要大量进口，到今天，集成电路对于我国已经成为了超过原油的第一大进口产品，而且以美国为首的发达国家，为了抑制我国的发展，尤其是美国利用科技的霸权主义，滥用国家力量，利用自身科技优势对我国进行打压，破坏公平竞争原则，以不合理的政策和甚至莫须有的理由打压中国相关企业的发展，以华为事件为例，美国商务部在毫无实据的情况下，宣布将中国华为公司及其70家关联企业列入出口管制“实体名单”，禁止华为从美国企业购买技术或配件,禁止美国的所有企业与华为进行业务往来，更不许卖给华为芯片和技术。华为是值得我们骄傲的民族企业，但它在美国的发展却异常崎岖坎坷，从多个并购项目受阻，到遭到所谓“危害美国国家安全调查”，华为始终被排除在美国主流运营商的网络基础设施门外，此外，美国还通过恶意扣押孟晚舟女士，来达到抑制华为等相关中国企业快速发展的目的。
半导体集成电路的发展离不开半导体工艺的发展，决定半导体工艺的发展主要是光刻技术的发展，从半导体芯片诞生以来，工艺特征尺寸不断缩小，近二十年内集成电路工艺的发展一直遵循摩尔定律的发展，每一年半到二年集成电路的集成电路都会随著工艺特征尺寸的不断缩小集成电路规模翻一倍，随著集成电路电路的集成度进入到了百亿时代，光刻特征尺寸也由微米级进入到纳米级，当今世界先进的工艺已经达到了2nm。虽然国外光刻技术发展迅速，但是国内的光刻技术仍然落后很多，主要原因是光刻技术主要受到光刻机的制约，目前世界上光刻机制造最先进的公司是荷兰ASML公司，但是美国为了抑制中国半导体相关产业的发展，美国除了禁止自己的企业与向中国出口芯片和半导体设备外，还禁止其他国家的企业向中国出口高端设备。 ASML公司的高端光刻机是生产高制程集成电路芯片不可缺少的设备，美国政府不断向荷兰施加压力，要求荷兰停止向中国销售光刻机。ASML的高端科技拥有垄断性的地位，美国禁止该企业的产品出售给中国，就是想要限制中国集成电路芯片产业的发展。
四、国内半导体产业人才情况
综上，相比于半导体产业的快速发展，国内半导体产业人才严重缺失，根据《中国集成电路产业人才白皮书（2019年-2020年）》指出，按照当前产业发展态势及对应人均产业推算来看，到2022年前后全行业人才需求达到74.45万人左右，但领军和高端人才紧缺，另有数据显示，我国芯片人才缺口已经达到24万。造成缺口的原因是，半导体行业我国起步较晚，导致高校毕业相关专业人才的缺失，从事半导体产业的专业主要是微电子学专业，但是微电子学专业成为一级学科的时间不长，并且全国高校专业506个，与微电子相关专业仅5个，另外微电子专业知名度低，普及度不高导致报考不够积极，而且我国共有2879所高校，但是能够开设微电子专业的高校仅100多所，并且我国示范性微电子学院的高校共26所，9所支持建设，17所支持筹建，专业数量少并且师资力量不足，导致了培养的专业人才数量远远达不到行业所需人才的培养需要，此外，有很多企业人才中途转行，没有一直从事该专业方向也造成了人才的不足。
五、半导体产业未来展望
随著近几年国家大力发展半导体产业，出台相关政策促进国内半导体产业的发展，近些年已经看到了国内很多优秀的公司已经在世界舞台上占据了很重要的地位，很多优秀企业开始不断自主研发芯片，我国与国外的差距不断缩小，相信不久后，中国自主研制芯片将覆盖各个领域，摆脱美国破坏公平竞争、恶意打压的霸权手段。
文章仅代表作者个人观点
1.（成都理工大学工程技术学院）
2.（成都信息工程大学）
