2030年全球半导体市场规模有望达1万亿美元【专家观点】全球未来产业发展的技术预见、实践探索与经验总结

　　纵观历史，历次未来产业发展进程深刻改变了国家力量与国际竞争格局。英国通过蒸汽机的颠覆性创新培育壮大了发动机、钢铁、造船等一批18世纪的未来产业，成为第一次工业革命的先行者与领导者；美国通过电力技术的颠覆性创新培育壮大了电动机、化学、汽车、航空等一批19世纪的未来产业，进而抓住了互联网、计算机、集成电路、软件等一批20世纪的未来产业，成为全球经济超级大国。进入21世纪，为了再次抢抓全球经济发展主导权，全球主要国家竞相开展新一轮未来产业布局。 　　一、引言 　　未来产业是新一轮大国经济竞争的重头戏，事关中长期全球经济主导权的兴衰、国家竞争新优势的更替。对未来产业的战略预见受到各国政府与相关机构的高度重视。美国科技政策办公室(OSTP)提出，未来产业包括人工智能(AI)、量子信息科学(QIS)、先进通信/5G、先进制造和生物技术等前沿技术和新兴领域，这些技术及其产业化应用将给教育、医疗、交通通信等诸多领域带来革命性变化，并为解决科技、经济和社会难题提供新技术新工具，同时还可以确保美国能够在快速变化的全球环境中竞争和获胜。美国学者、白宫创新科技顾问亚历克·罗斯在《未来产业》中提出未来产业是推动未来二十年全球经济社会变迁的关键产业，包括机器人、尖端生命科技、金融程式编码化、网络安全、大数据等。这些产业是下一轮产业革命中最重要、最有前景、最有代表性，并且彼此密不可分的产业。此外，一些学者对未来产业的细分赛道开展研判研究。陈劲等（2021）指出，美国、日本、德国等发达国家高度重视战略、科技、产业、政策“四位一体”和“软硬”融合发展，纷纷加强对人工智能、大数据、量子技术、虚拟现实、区块链、航空航天、能源、材料、生命、医药等领域的未来产业布局。 　　未来产业的发展方向与细分赛道一经战略预见，影响未来产业发展的重要因素就是相关支持政策的推动。周波，冷伏海等（2021）通过梳理分析美国、日本、英国、法国、德国、韩国、俄罗斯共7个国家22个未来产业发展规划，对未来产业的概念、特征、战略意义和趋势进行分析，总结了各国发展未来产业的总体部署、政策工具与推进经验。中国社会科学院工业经济研究所课题组（2023）通过对美国、欧盟、德国、英国、日本等主要经济体的未来产业政策进行梳理，提出主要经济体普遍重视加大突破性技术和硬科技领域的研发投入、培育和吸引多层次人才、完善科技基础设施、强化科技政策和产业政策的作用。近年来，美国、欧盟、英国、日本、韩国、俄罗斯等国家和地区纷纷抢先布局下一个5年、10年甚至20年可能迸发的未来产业，积极推进前沿技术与未来产业的战略预见，出台实施一系列战略规划、法规法案、投资计划及政策举措，对我国前瞻布局未来产业发展具有重要借鉴。 　　二、全球未来产业发展的技术预见 　　前沿技术是未来产业的先导。世界各国都高度重视未来产业的技术预见，或成立专门机构预判未来产业技术方向，或组织政府部门、科研机构、行业协会、企业等研判未来产业技术路径。基于全球主要国家未来产业政策文件、专家学者与机构的研判预测、企业专利数据等，提炼未来产业的全球技术预见，提出若干具有重大战略意义的未来产业细分赛道。 　　从近期看，在信息技术、新能源、半导体、生物科技、传感器、通信、新材料等领域已出现一批突破性创新技术产品，未来面临从创新产品向大规模商业化的蜕变，是未来产业近期发展的重要领域。比如在新能源领域，液态太阳能燃料合成、钠离子电池、固态锂电池等最新进展喜人。这些技术成熟度较高，市场潜力巨大，在企业、科研机构孵化良好，正面临向大规模市场化商品的关键跳跃，是近期未来产业的重要技术方向。 表1 从突破性创新产品战略预见近期未来产业重点 　　从中期看，在信息技术、新能源、新材料、生物科技、智能制造等领域已出现一批引领性工程技术，未来面临从工程技术向创新产品转化的突破，是未来产业中期发展的重要领域。新材料领域，磁性材料、柔性材料、发光材料、半导体材料等研究热点均有所突破，为新能源、半导体等产业的跨越式发展提供了全新可能，比较有潜力的新材料有全超导磁体材料、立方砷化硼半导体材料、发光柔性纤维等。通信领域，雷达通信一体化技术潜在进展巨大。新能源领域，新型热光伏电池、纤维电池技术前景广阔。 表2 从引领性工程技术战略预见中期未来产业方向 　　从远期看，在物理、化学、生物科学等领域出现一批前沿性基础研究成果，面临从基础研究、工程技术再到创新产品的转化，是远期前瞻布局未来产业、打造非对称优势的战略方向，关键是发挥新型举国体制优势，坚定战略耐心推动从0到1的颠覆性创新，“久久为功”推动从1到10的工程技术突破与从10到100的技术熟化。比如超冷多原子分子制备，中国科学技术大学已制备出接近绝对零度的三原子分子，基于超冷多原子分子平台将使冷化学反应、新形式量子模拟和基础科学检验成为可能；比如计算化学与虚拟现实结合，通过虚拟现实技术实现交互式计算化学和分子动力学研究，对化工、医药生物、新材料、航空航天等领域将带来系列变革性影响。 表3 从前沿性基础研究战略预见远期未来产业方向 　　三、主要国家发展未来产业的实践探索 　　1、美国以“多元投资+组织创新”塑造未来产业全球竞争力 　　近年来，美国抢先布局未来产业发展，全力谋取全球未来产业领导权，相继出台了《加强美国未来产业领导地位》《无尽前沿法案》《未来产业法案》等，重点支持人工智能与机器学习、半导体、量子计算科学与技术、先进通信技术与沉浸技术、基因组学与合成生物学、分布式账本技术与网络安全、先进能源技术、先进材料科学等，构建了美国发展未来产业的总体战略框架，其“多元投资+组织创新”双轮驱动的未来产业发展路径日益明朗。 　　美国充分发挥政府投资作用，积极引导社会资本投入未来产业。一方面，美国重视通过大规模、长周期的政府投资支持未来产业。《美国就业计划》（2021年）安排投资1800亿美元支持研发未来技术，美国芯片科学法案分别拨款810亿美元、679亿美元支持美国国家科学基金会、能源部在5年内组织未来产业基础研究、制造业发展。另一方面，美国积极引导社会资本、企业投资未来产业。美国以公私合作（PPP模式）设立国家生物制药创新研究所（NIIMBL），引导非政府投资加速生物制药创新。此外，美国着力创新未来产业的研究组织架构，比如创设以未来产业研究所为代表的跨学科、跨机构的新型研发机构，创设以国家半导体技术中心为代表的贯穿研发-生产全链条的新技术转化机构。 　　2、日本以“社会需求+应用场景”为导向牵引未来产业发展 　　日本以“社会5.0”愿景牵引未来产业发展，重视依托社会需求创造应用场景，进而带动未来产业发展。日本政府在2016年第五期《科学技术与创新基本计划》中提出“社会5.0”概念，明确要最大限度地应用现代通信技术，打造为人类带来更美好生活的“超智慧社会”。围绕“社会5.0”愿景，日本先后出台《未来投资战略2017：为实现“社会5.0”的改革》《科学技术创新综合战略2016》《科学技术创新综合战略2017》《科学技术创新综合战略2020》。2021年，日本发布第六期《科学技术与创新基本计划》，进一步强调以数字技术推动产业转型，强化5G、超级计算机、量子技术等重点领域研发。 　　日本未来产业发展既重视以打造韧性社会的需求导向引领未来产业发展，也强调为未来产业发展提供创新环境。一方面，在发挥韧性社会需求导向方面，强调将网络空间与物理空间相结合，推动低碳排放，发展循环经济，构建良性循环、舒适宜居、韧性的社会，以社会需求为导向催生一批初创企业，加强初创企业与大学、科研机构合作，夯实新兴产业基础，并积极发展“社会5.0”所需的系统和数据库，打造综合知识系统。另一方面，在打造创新环境方面，积极优化科研环境，构建新型研发体系，完善“日本研究数据基础系统”，推动科研数据共享，围绕大学改革拓展科研成果转化能力，鼓励企业聘用博士等创新人才。 　　3、欧盟以“龙头企业+初创企业”为主体推动发展未来产业 　　欧盟积极推进战略部署，谋求未来产业全球竞争优势。欧盟相继发布《促进繁荣的未来技术》《欧洲新工业战略》等，支持发展对欧盟未来工业有重要战略意义的关键技术，如机器人技术、微电子技术、量子技术、工业生物技术、纳米技术等，增强欧盟在全球产业竞赛中的竞争力和地缘政治角逐中的战略自主性。 　　作为欧盟的双引擎之一，德国2019年出台实施《国家工业战略2030》，突出强调发挥企业在未来产业发展中的主体作用，重点扶持光学、3D打印等十大重点工业，以保持其先进工业制造的全球核心竞争力。一方面，充分发挥龙头企业带动作用。德国《国家工业战略2030》提出，为重点领域的相关企业提供更廉价的能源和更有竞争力的税收制度，并放宽垄断法，允许形成“德国冠军”甚至“欧洲冠军”企业，以提高德国工业全球竞争力，在外国企业收购德国敏感行业和关键技术时，国家可以以入股的方式直接干预交易。德国政府出面协调建立跨企业的联合体共同进行电动汽车电池的开发、人工智能研究等工作。另一方面，培育未来产业的初创企业。通过设立德国“未来基金”，为初创企业提供风险投资，提高企业研发投入的免税额度。 　　四、主要国家发展未来产业的经验总结与借鉴启示 　　综合来看，全球主要国家支持未来产业发展的具体措施各有差异，其围绕未来产业的投融资支持、创新研发载体、企业孵化服务等创新政策值得借鉴。 　　1、强化未来产业投融资支持 　　未来产业创新成本高、技术转移孵化周期长，因此相应的投融资支持十分必要。一是要注重大规模投入。美国芯片科学法案分别拨款810亿美元、679亿美元支持美国国家科学基金会、能源部用于创新研究。二是要坚持长周期投入。法国分别于2010、2014、2017、2021年启动4期“未来投资计划”，支持未来产业发展。欧盟于2021年设立欧洲创新理事会，计划7年内连续以超100亿欧元预算支持未来产业发展，成立未来基金对欧盟具有战略性意义的重点企业进行长期投资。三是要探索多模式投入。英国设立产业战略挑战基金，鼓励养老基金投资新兴高科技企业。法国以政府公共投资、企业投资、国有银行投资、免税等形式支持未来产业关键技术研发。 　　主要国家投资未来产业的实践对我国具有重要启示借鉴。针对未来产业孵化培育长周期、高风险、战略性特征，未来产业的资金支持更需要“耐心资本”，加快形成未来产业从基础研发、小试中试到产业化不同阶段的差异化资金支持机制。一方面，要强化政府资金耐心投，引导各类政府产业投资基金以一定比例支持未来产业，建立健全政府科技研发资金、政府产业引导资金与市场化投资基金的联动机制。另一方面，要引导社会资金放心投，鼓励金融机构创新适应未来产业特征的金融产品与服务，引导社保基金、保险资金等长期资金加大对未来产业投入。 　　2、打造未来产业的研发创新载体 　　交叉学科、交叉领域是未来产业的一大特点，因此也需要相应的创新载体。第一是建立跨学科、跨机构的综合性新型研发机构，比如IBM和英国科学技术设施委员会合作建设的英国哈特里国家数字创新中心。第二是建立贯通研发到生产的新技术转化机构，比如美国布局建设半导体先进制造研究院，从技能培训、研发到制造全链条支持美国芯片产业发展；英国工程和物理科学研究委员会成立靶向医疗、化合物半导体等13个未来制造业研究中心，重点支持早期研究的商业化以推动未来制造业更快地采用新技术和新商业模式。第三是建设汇聚产学研主体的创新集群与园区，比如覆盖从技能培训、基础研究到产业应用的德国巴伐利亚“马丁斯里德生命科学园区” “慕尼黑量子谷”以及法国巴黎数字健康科技园等。 　　主要国家推动未来产业技术策源的实践对我国具有重要启示借鉴。我国需要充分发挥新型举国体制、超大规模市场两大优势，充分发挥科学家、企业家两个主体积极性，探索“科学家+企业家”的科技协同创新机制，推进“企业家出题、科学家答题”、“科学家给技术、企业家用技术”的联动模式，强化未来产业发展的技术策源能力。技术策源既要“顶天”——仰望星空，面向科技源头问题、基础问题做好探索性研究，充分发挥国家实验室等国家战略科技力量，重点加强前沿技术多路径探索、交叉融合和颠覆性技术源头供给；也要“立地”——面向落地，围绕我国经济社会发展、民生改善、国家安全等面临的现实问题，以需求为导向研究技术方案，加快对行业转型升级的共性关键核心技术的集中攻关、创新应用与迭代升级。 　　3、创新未来产业的孵化培育模式 　　科技初创企业、中小企业是未来产业最有活力的主体，如何孵化培育好未来产业企业十分关键。全球范围来看，欧盟通过新兴技术研发、加速器计划和专项股权基金的组合式资助措施，支持创新型初创企业和中小企业。俄罗斯通过风险融资、技术转让、公共采购、知识产权注册、加速器等综合服务为未来产业领域的初创企业提供各类支持。英国创建“国家生产力中心”，打造以算法为核心的技术创新优势和基于算法优势的创业生态系统，为大量有数据有应用场景的初创企业提供支持。总体看来，风险投资体系、技术转让咨询、公共采购倾斜、营商环境优化、创新生态汇聚都必不可少。 　　主要国家推动未来产业孵化培育的实践对我国具有重要启示借鉴。我国要打破传统给项目、给优惠的支持政策，转向给场景、育主体的支持政策，抓住谁来孵化培育、怎样孵化培育两个关键做文章。在谁来孵化培育上既要龙头企业“顶天立地”，更需要中小企业“铺天盖地”，形成各类初创企业不断涌现的“热带雨林”，发挥“头雁”引领带动能力，支持龙头企业平台化发展，通过创新技术、数字平台、生产资源、资金人才等开放共享，主动发掘和培育高技术、高成长、高价值企业，打造未来产业各个细分领域中的“专精特新”“小巨人”企业。在怎样孵化培育上要突出应用场景，发挥政府扶持作用，推动前沿技术与生产、生活、生态、治理各领域全环节融合，构建多维度、可持续的场景体系。重点扶持行业级、场景级系统解决方案供应商，鼓励优势企业围绕场景拓展行业应用领域，孵化未来产业。 　　（来源：《中国物价》2024年第1期；作者：胡拥军 国家信息中心未来产业和平台经济研究中心秘书长）