微纳电子产业格局与欧盟的战略动向    

一、微纳电子产业的重要性

　　微纳电子不仅对数字产品和服务极其重要，而且为所有重要经济部门的创新和竞争力提供支撑，也是应对能源、医疗、交通、环境等社会挑战的关键技术。随着未来产品和服务日益数字化，微纳电子将发挥更大作用。2012年，全球微纳电子产业产值高达2300亿欧元，全球装有微纳电子器件和系统的产品价值约为1.6万亿欧元。尽管近年来世界经济持续不景气，全球微纳电子产业自2000年以来仍以年均5%的速度增长。这种增长趋势在当前十年仍将持续。目前全球数字产业产值已达3万亿欧元，而微纳电子领域的创新步伐是整个数字产业发展的重要驱动因素之一。另外，微纳电子对全球经济的影响预计占全球GDP的10%。目前，欧盟微纳电子产业的直接就业人数超过20万人，间接就业人数超过100万人，并且人才需求呈继续上升趋势。

二、微纳电子产业的格局

1．技术发展开启新机遇。
        目前，微纳电子技术发展存在两条驱动产业变革的主要路径。第一条路径是电子器件在纳米尺度上的小型化。这种称为“延续摩尔定律”（more Moore）的路径旨在提高性能、降低成本及能耗。第二条路径是“扩展摩尔定律”（more than Moore），即通过集成功率晶体管和电机开关等微型器件，使芯片功能多样化，这是节能建筑、智慧城市、智能交通系统等重要应用领域创新的基础。此外，研究人员还正在研究全新的颠覆性技术，走一条称为“超越CMOS器件”的路径。为降低生产成本，产业界还逐步提高微纳电子生产材料——晶圆的尺寸，向直径达450毫米的下一代晶圆技术过渡，这将需要大量的研发创新投资和资本支出。
2．研发创新成本上升，竞争环境更激烈。
        微纳电子产业的研发创新强度（研发创新支出占销售收入的比重）已由2000年的11%增加到2009年的17%。这种趋势似乎还将继续。要维持这样的高额投资，必须实现大批量生产。与此同时，行业整合正在继续，这将导致全球只有少数半导体企业存在。据估计，半导体企业需占领10%的全球市场份额，才能维持跟上技术发展步伐所需的投资。因此，一些企业之间形成了全球联盟，例如，采用300毫米晶圆技术的IBM联盟，以及重点向450毫米晶圆技术过渡的“全球450联盟”。此外，随着亚洲的兴起，微纳电子研究正日益全球化。
3．新的商业和生产模式应运而生。
        过去15年生产活动显著转向亚洲，微纳电子产业格局发生巨大变化。2011年欧洲产量已降至不到全球的10%。尽管美国公司在这一领域具有优势，但产于美国本土的仅占16%。由于建厂成本上升，外国政府提供的财政激励措施已经成为新建产能选址的一个重要决策因素。税收减免、土地优惠、低价能源和其他激励措施以及熟练工人的可获得性在选址决策中也发挥着重要作用。“代工模式”是另一种趋势，在亚洲得到稳固发展，已经占全球电子元器件生产的10%。与之相对应，无生产线的公司数量不断增加，它们通过出售芯片设计获得收入。有一些芯片设计公司为了尽可能降低风险，采用“轻生产线模式”，保留了有限的自有生产线。
4．设备制造商占有价值链上的关键要素。
        没有生产设备的进步，就不可能在芯片微型化和功能多样化上取得进展。生产设备制造商已经成为价值链的一个关键组成部分，这体现于它们在国际技术联盟中所扮演的重要角色。

三、欧洲微纳电子产业现状

1．产业组织以卓越中心为核心，供应链广泛分布于整个欧洲。
        一些最成功的产业集群是持续实施长期战略所取得的成果。欧洲的微纳电子产业集中于几个主要地区。德国德累斯顿市、法国格勒诺布尔市和荷兰艾恩德霍芬市-比利时鲁汶市是欧洲三个主要的研究和生产中心。此外，爱尔兰都柏林地区有微处理器大型生产厂，英国剑桥市有领先的低功耗处理器设计公司。这样的集群和区域专业化还依赖广泛分布在欧洲的一些相对更小、但却高度创新的专业化集群，如奥地利的格拉茨和维也纳、意大利的米兰和卡塔尼亚、芬兰的赫尔辛基。
２．欧洲在一些重要的垂直市场领先，但在一些大的细分市场落后。
        与电脑和消费者相关的微纳电子元器件在整个微纳电子市场中占很大一部分，欧洲在这一生产领域几乎缺席。但是在汽车电子领域，欧洲占全球产量的50%；在能源应用和工业自动化应用领域，欧洲分别约占全球产量的40%和35%。在移动通信电子设计方面，欧洲仍有很强实力。在医学植入物、传感器等智能微系统领域，欧洲公司处于世界领先地位。这些虽为较小的利基市场，却是高增长领域，通常每年增长10%以上。欧洲的另一项有利条件是，它在高增长的低功耗消费电子元器件市场处于领先地位。
３．欧洲在材料和设备领域的领先地位无可争论。
        欧洲拥有一些最重要的设备和材料供应商，包括荷兰ASML公司和法国SOITEC公司，它们在相关全球市场占据很大份额，并依赖众多欧洲供应商。这些欧洲材料和设备供应商独家掌握了尖端技术，包括从光学、激光到精密机械和化学技术。它们在微纳电子产业发展中具有显著作用。
4．欧盟研发创新投入不断增加，但企业投资水平不显著。
        从2011年起，欧盟对微纳电子领域的研发创新投入每年增加20%，2013年预算超过2亿欧元。为使研发创新聚焦，形成质变，欧盟委员会、欧盟成员国和私营部门于2008年共同成立了ENIAC纳米电子联合执行体。截至2013年底，除欧盟第七框架计划向微纳电子领域投入的10亿欧元之外，ENIAC纳米电子联合执行体的研发创新投入将超过20亿欧元。欧洲企业的投资从绝对值来看很高，但与其他地区的投资相比并不显著。欧洲消费市场占全球的20%以上，很有商业吸引力，但欧洲电子制造业的未来投资并不能得到保证，并且与世界其他地区存在激烈竞争。
5．欧盟取得技术突破，但创新链条还存在缺口。
        欧盟在微纳电子领域的研发创新投入专注于为下两代技术做准备，支持创新过程的早期阶段，把与最终产品更接近的后续阶段交给产业界，这造成创新链上存在明显的缺口。为跨跃“死亡之谷”微纳电子领域的研究创新日益需要解决整个创新链上的问题。

四、欧盟微纳电子产业战略

1．以扭转颓势、提高欧盟的全球供应份额为目标。
        欧盟在产业战略中提出，欧洲不能失去微纳电子设计和生产能力，否则一些主要产业部门的大部分价值链将面临风险，并且欧盟将丧失应对社会挑战所需的关键技术。考虑到这一产业所面临的重大机遇和挑战，欧洲目前迫切需要加强并协调所有相关的公共努力。新的微纳电子产业战略将确保恢复增长，并在10年内使欧盟的生产水平接近其GDP占全球的比重。具体目标包括：（1）确保微纳电子可用于增强欧洲关键产业的竞争力；（2）吸引更多的欧洲先进制造投资，加强整个价值链上从设计到制造的产业竞争力；（3）在设备和材料供应、“延续摩尔定律”和高效节能元器件等领域保持领先地位；（4）在高增长市场的芯片设计特别是复杂元器件设计方面建立领先地位。
2．专注欧洲优势，建立和加强欧洲的领先集群。
        欧洲在微纳米电子领域拥有优秀的学术研究团体，在垂直市场居于行业领先地位，在设备、材料、制造、设计和最终用户行业等整个价值链上具有产业和技术实力。欧盟委员会希望，在这些优势的基础上，调动所需资源，协调地区、国家和整个欧洲层面的行动，使欧洲成为微纳电子领域的主角。其重点是加强和依赖科研技术机构的卓越设施和人才。这些机构应聚集有才能的工程师和研究人员，应吸引制造和设计领域的私人投资。
3．抓住非传统领域中的机遇，支持中小企业成长。
        欧洲中小企业在塑料和有机电子、智能集成系统、设计等新兴领域发挥了关键作用。因此，在价值链中更好地整合中小企业，并为它们提供最先进的技术和研发创新设施成为重要目标。欧盟委员会认为，支持卓越中心，并促进微纳电子嵌入各种产品和服务中，这对于促进整个经济中的创新都至关重要，而欧盟范围内最终用户、公共部门和微纳电子供应商之间的合作将有助于开拓电动汽车、节能建筑、智能城市、各种移动网络服务等新的高增长领域。
 

五、欧盟微纳电子产业战略的主要行动

1．制定欧洲战略路线图，引导领域内投资。
        为建立产业领先地位，欧盟委员会计划使欧盟、欧盟成员国和地区层面的公共和私营部门的研发创新投资总额每年超过15亿欧元，即今后7年的总预算将超过100亿欧元。欧盟委员会将与相关参与者开展对话，并建立“电子领导小组”，以制定并帮助实施欧洲产业战略路线图。该路线图将涵盖“扩展摩尔定律”、“延续摩尔定律”和新的450毫米晶圆制造技术三条互补的路线。该路线图最迟将于2013年底前确立，将有一整套具体行动加强欧洲的卓越集群尤其在制造和设计方面的能力。
2．发起联合技术行动，采取大型项目的三方模式。
        欧盟委员会将提出一项联合技术行动，以整合项目资源，支持跨境产学研合作。为此，将设立一个联合执行体，取代在欧盟第七框架计划下针对嵌入式计算系统和纳米电子设立的联合执行体。新的联合技术行动将主要支持中试生产线和大规模示范等技术成熟度高的资本密集型活动，采取欧盟委员会、成员国和产业界的三方资助模式，将协调整个欧洲的相关投资战略。欧盟用于技术研发和中小企业创新行动的资金将对联合技术行动起到补充作用。
3．依靠并支持具有远景的竞争力措施。
        高水平的工程师和技术人员以及高素质的毕业生对于吸引私营机构对电子产业的投资至关重要。微纳电子产业正在受到人才短缺和供需错配的影响。欧盟委员会将通过“电子技能倡议”继续推进数字化能力，并且最近已经推出了“信息通信技术人才与就业大联盟”。欧盟委员会将继续支持“地平线2020”科研规划下的最新微纳电子技术培训传播及青年创业意识宣传项目。欧盟委员会还将与科研技术机构、高校、国家和地方政府一起，争取微纳电子测试、早期试验设施和服务向初创企业、中小企业和整个欧洲用户开放共享。
4．加强国际合作。
        欧盟委员会将促进微纳电子领域的国际合作，尤其是在国际技术路线图、标准化、与纳米材料相关的健康安全事务等具有共同利益的领域。欧盟委员会还将继续致力于创造更加透明和全球公平竞争的国际多边和双边环境。
        (作者：刘润生，中国科学技术信息研究所助理研究员，科技参考研究室负责人，主要从事科技战略与政策研究。)