北京億歐網盟科技有限公司華為技術有限公司西安市硬科技產業發展服務中心前言改革開放40年里，中國科學技術實現了巨大飛躍，現已經成為具有全球影響力科技大國，諸多領域從無到有、從有到優，重大科技成果競相涌現，這既得益于我國經濟的快速增長，又得益于政府的戰略布局。政策層面，黨的十八大以來，我國針對科技創新的各個方面提出了一系列要求，黨的十九大把“加快建設創新型國家”作為貫徹新發展理念、建設現代化經濟體系的具體內容之一。2019年10月，習近平強調“中國愿同世界各國一道加強科學研究，密切科研合作，推動科技進步”。2020年7月，我國對國家高新技術產業開發區提出著力提升自主創新能力、推進產業邁向中高端、加大開放創新力度、營造高質量發展環境等意見，進一步促進國家科技創新的發展。在投入方面，2019年中國研發投入占國內生產總值2.19%，科技進步貢獻率達到59.5%，整體創新能力大幅提升。聚焦當下，世界各國紛紛加大先進科技的研究投入，搶占核心技術的制高點。2020年全球在量子計算、機器人、人工智能、生物科技等領域取得突破性進展。新一輪技術革命蓄勢待發，全球科技創新進入密集活躍期。顛覆性、突破性的硬科技正在創造新的產業形態，信息技術、新能源、新材料、生物技術逐漸應用于各個領域，人工智能、大數據、云計算、機器人加速與傳統行業相互融合，硬科技成果推動全球經濟進一步向前發展，全球科技發展格局正在重塑。大國之間競爭的核心在于科技創新，只有將核心技術掌握在自己手中，才能把握經濟發展的主動權。目前美國仍然在關鍵科技領域有著領先優勢，但我國正以更快的速度追趕。隨著我國經濟發展進入新常態，硬科技的成果逐步應用落地，以新產業、新業態、新模式為核心的新動能不斷增強，成為推動我國經濟平穩增長和經濟結構轉型升級的重要力量。當前中國經濟正處于雙循環的發展格局，硬科技進一步發展是支撐國內大循環關鍵因素，只有科技驅動的產業升級才能有效激發國內消費市場，擺脫對國外市場的依賴，因此硬科技對我國突破技術封鎖、實現自主創新、提高全球地位具有更重要的戰略意義。中國已經站在下一輪科技革命的最前沿，在基礎的海量數據儲備和可得性方面領先全球，在新一代信息技術、信息通信設備、新能源等領域的優勢已經開始顯現。未來，硬科技不僅會改變人們的生活方式，也將帶來強勁的經濟增長，是國際競爭力的重要體現。因此，中國需進一步推進硬科技產業鏈和創新鏈的雙鏈循環，以此為依托向全產業鏈環節逐步拓展，加快形成先進生產力，實現從“并跑”到“領跑”的飛躍，用硬科技展示中國發展新實力。CONTENTS一、硬科技發展現狀二、硬科技發展態勢1.1中國硬科技發展概況1.2硬科技發展驅動因素1.3硬科技產業現狀三、中國城市硬科技發展四、硬科技應用與發展協同3.1中國城市硬科技發展指標4.1硬3.2中國城市硬科技創新排名4.2新基建3.3城市硬科技創新能力解析4.3硬科技協同促進社會智五、硬科技發展前景展望六、附錄城市硬科技評價指標4硬科技發展現狀硬科技發展現狀52020中國硬科技創新白皮書China'sKey&CoreTechnologyInnovation不斷迭代，重大科研成果不斷改變著人們的生活與工作。如今新一輪科技革命悄然而至，為中二十世紀四五十年代，原子能、電子計算機、微電子技術、航天技術、分子生物學和遺傳工程等領域取得重大突破，標志著當時新科學技術革命的到來。在第三次科技革命中，美國順勢確立了“世界霸主”地位。其中最具劃時代意義的是電子計算機的迅速發展和廣泛運用，它開辟了信息時代，也帶來了一種新型經濟——知識經濟，知識經濟發達程度的高低已成為影響各國在綜合國力競爭中成敗的關鍵因素。如今，人類社會已經進入到第四次工業革命階段，為了在未來競爭格局中搶占有世界各國均非常注重科技創新。科技創新是復雜的過程，會受諸多因素共同影響，其中“研發HowM的數據展示了2019年全球研發經費投入最高的15個國家，其中美國位于美國 美國 中國 德國 韓國 法國 印度 英國 俄羅斯意大利加拿大澳大利亞西班牙荷蘭4,7653,7063,7061,7051,098732608481442421398296276231數據來源：HowM62020中國硬科技創新白皮書China'sKey&CoreTechnologyInnovat在15個國家中，亞太地區的國家表現較為突出：中國和日本的研發經費規模超過千億美元由于全球科技創新中心呈現由西向東演變的趨勢，全球高端生產要素和創新要素也開始向亞太地區轉移。2020年，上海市經濟信息中心發布《2020全球科技創新中心評估報告》。報告顯示，中國共有10個城市入圍全球科技創新中心100強，其中北京排名第7，上海排名12、香港排名15、深圳排名27，中國城市排名總體呈明顯上升趨勢。作為亞洲第一大國和世界第二大經濟國，中國具備孕育科技創新中心所需的資源豐度和市場深度。哈佛商學院教授邁克爾?波特把國家之間競爭所推動的經濟發展分為4個階段：要素驅動、投資驅動、創新驅動和財富驅動。前3個階段都處于國家經濟發展的成長階段，而財富驅動階段意味著國家已經走到經濟衰退階段。在“投資導向”階段，國家應注重投資和長期經濟增長。近年來，中國憑借著“人口紅利”平均水平1.13萬美元僅有一步之遙。此外，中國人均GDP即將沖破“中等收入陷阱”上限1.2））高收入國家人均值0.1364新加坡挪威加拿大加拿大。澳大利亞。。法法國。新西蘭高收入國家人均值4.4583高收入門檻1.23750.000.020.040.060.080.100.11960年人均收入水平（單位：萬美元）72020中國硬科技創新白皮書China'sKey&CoreTechnologyInnovat均收入仍有較大差距；與東南亞等國家相比，中國勞動力成本逐步攀升。因此，未來幾年將是中國經濟發展的關鍵階段，一旦中國跨過這道門檻，中國經濟將會發生根本性改變。隨著“人硬科技是指能夠改進社會物質產品生產效率、創造社會全新價值的關鍵性技術，是通過大量研發投入積累形成的知識密集型產業，依托核心專利技術積累，轉化形成的“硬”產品或“硬”服務。硬科技在生產要素創新、產業結構轉變、場景模式創造方面，具有重要決定性和回顧前三次工業革命發現，每一個時期都有屬于自己的“硬科技”顛覆性：“硬科技”可以是經過長期研發、持續積累形成的高精尖原創技術，也可指某細微領域形成的突破性、顛覆性技術。因此，當代“硬科技”需能夠推動世致領域可以明確：如區塊鏈、新材料、基因工程、人工智能、量子技術、核聚變等。超前性：“硬科技”是超前部署世界級水平的基礎性技術。而且，“硬科技”可以在多個產業廣泛應用，在產業技術發展中起著基礎支撐的關鍵作用。如5G、腦機接口、新型火箭技術等。經濟性：從科技發展的原動力以及科技應用的現實需求看，“硬科技”不僅體現為技術本身的過硬，還表現為能夠對經濟發展提供實質性的支撐。唯有如此，“硬科技”才能促進某些產業或領域的變革和發展，成為推動社會進步的動力和源泉。社會性：一方面，“硬科技”對社會發展和民生進步有帶動作用；另一方面，“硬科技”需要國家與社會的支持，如國家選擇對部分科技資源豐富、創新主體集聚、產業發展質量較總而言之，硬科技是事關國家發展的關鍵技術、國家經濟建設的基石，會推動著中國進入到“強國”階段。因此，中國必須將“硬科技”涉及的核心技術、知識產權牢牢掌握在自己手如今，全球貿易及產業競爭日趨激烈，主要競爭核心是支撐重點核心技術，這正是硬科技的集中體現。因此，在時代發展規律和國家發展需求的雙輪驅動下，82020中國硬科技創新白皮書China'sKey&CoreTechnologyInnovat作為“硬科技”概念的發源地，西安成立了硬科技發展聯盟，自2015年《促進科技成果轉化法》修訂以來，西安便積極調動研發人員轉化成果和創新創業的熱情。截至2020年8月17日，中科院西安光機所的孵化平臺已先后孵化培育了348家企業，基金規模53億元，累計實現投資34億元；西北工業大學的衍生孵化企業“鉑力特”作為陜西首家科技企業在“科創板”上市。在西安如火如荼推動“硬科技”建設的同時，北京、上海、深圳、合肥等城市紛紛加強自身對“硬科技”的發展布局。2017年，成電路、診療技術等領域作為未來硬科技發展的重要方向；中關村示范區重點建設22家硬科技孵化器，首發100余項新技術新產品，著力加強科技型企業培育，企業研發投入增長16%左右。其他城市根據各自優勢，規劃布局硬科技產業。深圳和上海基于本地優勢產業和資源，積極布局第三代半導體、生物醫藥、人工智能等硬科技產業。其中，深圳為了引進相關領域高端人才，成立了第三代半導體研究院，搶先布局第三代半導體和量子計算產業；上海依托科教資源、應用場景、海量數據、基礎設施等優勢，聚焦創新策源、應用示范、制度供給和人才集聚，加快建設全球人工智能發展“高地”；合肥依托基礎研究的優勢，布局量子信息、聚變新能源、同步輻射光源、穩態強磁場等一系列硬科技產業。2）硬科技上升至“國家話語”隨著“硬科技”概念逐步推廣到全國各地，從政府到企業再到金融機構都加大了對“硬科技”的關注與研究，科創板的提出更是直接將“硬科技”推到了國家話語體系。2019年11月3日習近平總書記在上海考察時強調，設立科創板并試點注冊制要堅守定位，提高上市公司質量，支持和鼓勵“硬科技”企業上市。從“硬科技”的底層邏輯來看，硬科技主要是由科學研究支撐、具有較高技術門檻和技術壁壘的關鍵核心技術，是高新技術產業的典型代表，而高新技術產業最明顯的劃分界定則是由研發投入強度決定。經合組織對全球不同研發強度的行業進行了歸類，并從制造業和服務業兩種產業形態進行區分。制造類產業方面，高研發行業集中在航空航天、醫藥品及電子產品和光學產品制造上，研發投入強度分別為31.7%、28.0%和24.1%；中高研發行業以軍工、機動車輛、醫療和牙科儀器、機器及設備、化工及化工產品為主，研發投入強度在5.7%~18.9%之間；中研發行業多分布在傳統制造領域，以橡膠和塑料制品、船舶建造、金屬和礦物產品為代表，研發投入強度在1.9%~3.6%之間。服務類產業方面，科學研究與發展、軟件出版、IT和其他信息服務是研發投入強度最高的行業，研發強度分別為30.4%、28.9%和5.9%。其中，科學研究與發展主要為理論創新和技術92020中國硬科技創新白皮書China'sKey&CoreTechnologyInnovat24.1%31.7%28.0%24.1%31.7%28.0%高研發9.3%7.9%6.5%6.2%5.7%18.9%15.4%中高研發3.6%3.0%2.9%2.2%2.1%1.9%中研發5.9%30.4%28.9%高研發航空航天器及相關機械機動車輛，拖車和半拖車機器及設備化工及化工產品其他鐵路，軍用車輛和運輸橡膠和塑料制品船舶建造其他非金屬礦物產品基本金屬修理和安裝機械設備科學研究與發展軟件出版制造類服務類制造類數據來源：OECD《麻省理工科技評論》每年都會評選出當年的“十大突破性技術”，并曾精準預測了腦機接口、癌癥基因療法、深度學習等諸多熱門技術的崛起。《麻省理工科技評論》預測2020年“全球十大突破性技術”，分別是防黑互聯網、人工智能篩選分子、數字貨幣、超個性化藥物、人工智能發現分子、超級星座衛星、量子優越性、微型人工智能、差分隱私、氣候變化歸因。通過整理發現，2011-2020十年間，全球“雖然前沿科技層出不窮，但萬變不離其宗。從科研到產業，從技術到商業，新時期科技”主要集中在以下十大方向：新一代信息技術、新一代半導體技術、信息通信設備、生物技術、交通運輸工程機械及制造裝備、醫藥制造、新材料、航空航天、新能源、節能環保。2020中國硬科技創新白皮書China'sKey&CoreTechnologyInnovat硬科技十大方向硬科技十大方向硬科技十大方向硬科技十大方向22?子行業：光電芯片，新一代晶體管等1?子行業：光電芯片，新一代晶體管等?子行業：腦機接口、細胞免疫、基因測序等?子行業：腦機接口、細胞免疫、基因測序等?子行業：創新藥、醫療器械和診斷設備、醫藥服務等?子行業：火箭、衛星、空間站、航天飛機等345678?子行業：5G、量子通信等?子行業：高檔數控機床、機器人、先進軌道交通裝備、海洋工程裝備及船舶等?子行業：節能環保材料、電子信息材料、生物材料、高端裝備材料等99?子行業：廢物處理、資源循環利用等??子行業：廢物處理、資源循環利用等這十大方向大致涵蓋了未來硬科技的發展方向，并且對未來經濟活動有著重大推動作用。以節能環保行業為例，節能環保產業是一個應時代需求而生的新興產業，幾乎滲透于經濟活動的所有領域，它以有效緩解我國經濟社會發展所面臨的資源、環境瓶頸制約為目標，力促產業發揮出引領經濟社會發展變革的重要作用。近幾年，中國科技取得了舉世矚目的進步。與此同時，中國科技體制也走出一條清晰的軌跡。科技體制作為科技事業的有機組成部分，歷經體系初建、全面規劃、體制改革、構建國家2013年，中科院研究制定了《中國科學院“率先行動”計劃暨全面深化改革綱要》；2015年，中科院調整確立了“三個面向”和“四個率先”的新時期辦院方針。同期，中共中央辦公廳、國務院辦公廳發布《深化科技體制改革實施方案》，旨在形成系統、全面、可持續的改革部署和工作格局，激發科技第一生產力、創新第一動力的巨大潛能。的綱領性文件，是建設創新型國家的行動指南，緊緊圍繞產業技術體系創新和經濟競爭力提升2020中國硬科技創新白皮書China'sKey&CoreTechnologyInnovat2020年1月，全國科技工作會議在京召開，并部署了2020年的工作。2020年，中國科技深入推進國家戰略性新興產業集群發展工程，加強創新和公共服務綜合體建設。創新戰略性新興產業金融產品和服務供給。深入推進“上云用數賦智”，實施數字化轉型伙伴行動、中小企業數字化賦能專項行動和數字經濟新業態培育行動，深入推進數字經濟創新發展試驗區建設，推動制造2020年3月25日，科技部公布《關于推進國家技術創新中心建設的總體方案（暫行）》，頸。其發展目標包括：培育壯大一批具有核心創新能力的一流企業，催生若干以技術創新為引領、經濟附加值高、帶動作用強的重要產業，形成若干具有廣泛輻射帶動作用的區域創新高地，為構建現代化產業體系、實現高質量發展、加快建設創新型國家與世界科技強國提供強有力支國家政策加持和地方政策持續加碼成為當下硬科技發展的重大背景特征，未來，科技領域的政策細化和地方層面的規劃出臺將會更有針對性的促進硬科技產2020中國硬科技創新白皮書China'sKey&CoreTechnologyInnovat自從改革開放以來，中國憑借著勞動力數量和原材料成本優勢，完成出口產業鏈的初步建高科技出口產品是指具有高研發強度的產品，多來自航空航天、計算機、醫藥、科學儀器、電氣機械等領域。2010年，中國高科技出口額為4745億美元，截至2018年，中國高科技出口10,0009,0008,0007,0006,0005,0004,0003,0002,0001,00007,4796,5426,5226,5606,5396,5426,5225,9465,4025,9395,9465,4024,745201020112012201320142015201620172018中國德國法國日本韓國新加坡美國數據來源：聯合國商品貿易統計(Comtrade)數據庫中國高科技出口額大幅領先是由于在“全球化”經濟模式下，中國承擔了大量勞動密集型產業和部分資本密集型產業分工，在中低端制造行業具有一定優勢，如電子產品、電氣機械設備等。但是從全球產業價值鏈來看，中國產業鏈并不完善，在芯片、半導體、軟件服務等高附加值產品方面存在較大的技術壁壘。中國制造業仍位于價值鏈的中低端地位，附加值率較低，利潤空間大韓、歐洲數字化利潤空間大韓、歐洲數字化利潤空間小度、越南等發展中國家利潤空間大韓、歐洲參考資料：億歐智庫《燈塔工廠白皮書》●●2020中國硬科技創新白皮書China'sKey&CoreTechnologyInnovat近年來，國際政治經濟充滿不確定性。在“逆全球化”浪潮的環境下，中國提出“經濟內循環”是應對當前形勢的重要改變，也是應對外界環境的有利武器，“內循環”的提出是在疫情影響疊加、國際政治和經濟形勢不確定性加大下的必然選擇。2020年7月30日，中央政治局召開會議，對下半年政策以及工作目標定調。會快形成以國內大循環為主體、國內國際雙循環相互促進的新發展格局”，布局“內循環”是會議的重要亮點之一，引發市場廣泛關注。當前正處于“十三五”收官和“十四五”計劃制定時食品飲料等產業加大布局，面對外需不足或出口過剩等情況，通過“造”方向提升轉變，最終實現技術自主可控和全產業鏈布局的長期目標，使航空航天、半導人口老齡化問題已成為全球中高等收入國家經濟發展的重要制約因素之一。日本曾是世界上最具活力的經濟體之一，從1950年到1980年，日本GDP的年平均增長企業在汽車、電子、機械設備等行業迅速興起，超越美國企業成為世界技術創新的先鋒。但情428.0%11.5%22.5%11.5%17.0%11.9%8.9%6.9%●8.1%6.8%5.6%4.7%5.6%3.7% +15.3%+1.7%1960197019801990200020102019日本人口老齡化（%）中國人口老齡化（%）日本GDP（萬億美元）數據來源：聯合國經濟和社會事務部2020中國硬科技創新白皮書China'sKey&CoreTechnologyInnovat如今，中國老齡化問題日益嚴重。2019年，中國人口老齡化率已接近日本1990年水平，且未來發展勢頭更為迅猛。但由于城市化和經濟發展水平相對較低，低生育率帶給中國的人口危機也要稍晚一些，可能會在5到10年之后才逐步顯現。屆時，隨著養老負擔增加，經濟產出中可用于撫養之外的消費將減少。在扣除城市化和技術進步的影響外，消費和生產同步縮減，整體經濟規模隨人口減少而相對萎縮，將成為國家經濟持續創新發展的重大問題。但從老年化時間較久的發達國家來看，老齡化并未阻礙科技進步和經濟發展，如比較典型的法國、瑞典、德國、意大利、英國等，都找不到因老齡化而阻礙科技進步的例證。核心原因在于發達國家在人口轉型與國際分工中所做的調整轉變。發達國家早期借助人口紅利及國家資源，形成原始資本積累，隨后在產業升級轉型中，逐步將勞動密集型產業轉移至新興發展國家，大力發展技術密集型產業，形成國際價值鏈分工體系，如上世紀歐美國家將汽車、家電等資本和勞動密集型產業向亞洲發展中國家轉移，自身大力發展高附加值的計算機、信息技術等技術密集型產業；而到了21世紀，發達國家重新調整產業結構，進一步進行產業升級優化，重點發展軟件和系統集成服務、生物醫藥、高端材料及關鍵電子設備等。當下，中國人口紅利優勢的逐漸消退，使原有勞動密集型產業難以長久持續；同時，發達國家正加快中高端技術和資本密集型產業回流，以提升本國“再工業化”能力水平，從而對抗中國持續崛起的制造業；在新興產業高端價值鏈環節，發達國家加大技術出口管控和制裁，使局是面對國內經濟壓力和國際經濟形勢變化的重要突破手段。大力發展硬科技產業，變人口紅利為人才紅利，促進生產結構轉型，提升國際產業分工地位，在研發、設計、生產方面向中上游高附加值環節滲透，從而使勞動密集型產業向技術密集型和資本密集型產業過渡發展，擴大數、美國科學與工程指標和PCT專利三項指標可以看出，中國的研發投入、科研產出數量和質量都在不斷提升。自2006年中國頒布實施《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006—2020年）》以來，中國持續加大科技創新投入，大力營造有利于創新的制度文化環境，以科技論文和專利為代表以自然指數為例，中國已成為高質量科研成果產出的強國。2020年4月30日，NatureIndex公布了2020年自然指數年度榜單，該榜單展示了不同國家和科研機構在自然科學領域高2020中國硬科技創新白皮書China'sKey&CoreTechnologyInnovat的貢獻份額自2015到2019年下降了10%，而中國則增加了約64%，是增長最快的國家。其他機構2019年得分2019年發表數量中國科學院1805.225480哈佛大學925.152577馬克思普朗克學會764.832613法國國家科學研究中心協會723.454433斯坦福大學646.441656麻省理工學院560.071863亥姆霍茲德國研究中心協會485.752200中國科學技術大學455.821231牛津大學453.651367北京大學437.621616東京大學429.971185清華大學428.611392南京大學422.311034劍橋大學416.031320中國科學院大學407.882336瑞士蘇黎世聯邦理工學院404.001051美國國立衛生研究院394.09981加州大學伯克利分校388.861262密西根大學343.45939加州大學圣地亞哥分校340.851048數據來源：NatureIndex在大學和研究機構排名中，中國科學院排名第1，參與排名的兩項數據均遠高于哈佛大學。專利成果也是國家創新投入的有力證據。2019年10月16日，世界知識產權組織（WIPO）續第九年實現增長，漲幅為5.2%。其中，2018年中國國家知識產權局受理的專利申請數量最多，達到創紀錄的154萬件，占全球總量的46.4%。排在中國之后的是美國、日本、韓國和歐洲專利局。2007544375443中國美國日本韓國歐洲德國印度俄羅斯加拿大澳大利亞數據來源：世界知識產權組織2020中國硬科技創新白皮書China'sKey&CoreTechnologyInnovat學術論文方面，基本科學指標數據庫（ESI）是基于學術信息出版機構美國科技信息所被引用次數、引用率等指標衡量各個國家地區的科研及學術水平。從ESI論成為僅次于美國的第二大論文產出國，由于數量支撐，在被引用次數上同樣位列第二；但從論美國美國中國英國德國日本論文數量（十萬篇）被引用次數（百萬次）論文引用率（次/篇）數據來源：中國科技統計年鑒中國硬科技實力不斷提升，為中國引領下一次工業革命奠定了基礎。未來15-20年，新一輪技術革命將加快全球技術進步與創新速度，并將引發全球產業變革。當前已經基本成熟具有良好應用前景的新興技術包括云計算、大數據、物聯網、人工智能、移動互聯、區塊鏈等，它們形成了數字技術主導的新興技術群落，并在全球前沿技術體系中占主體地位。還有一些基于數字技術衍生的具有良好發展前景的新技術，如3D打印、虛擬現實/增強現實等正處于孕育之數字時代，技術進步將不再以線性方式發展而是以指數方式發展，這在國際上被稱為技術工業時代，電、電話、收音機、電視機在美國的普及應用分別用了46年、35年、31年和26年。數字時代，個人電腦（PC）、移動電話、互聯網、社會化媒體的普及僅用了16年、13借助數字技術的快速滲透力，呈現指數級增長、改變傳統規則的獨角獸企業成為引領前沿科技創新的重要力量。在互聯網和現代金融的支撐下，一個科技型企業從誕生到成為獨角獸企據胡潤研究院2020年全球獨角獸榜單顯示，中國獨角獸企業已達到227家，其中人工智能企業22家，軟件服務13家，大數據企業7家，另外還有機器人、生物科技、云計算、區塊鏈等領域多家高技術企業上榜，整體硬科技類相關獨角獸企業合計89家，硬科技獨角獸企業在創新技術投入和產品產出方面，具有獨到的前瞻性和持續成長性，在技術賦能傳統產業升級轉型方2020中國硬科技創新白皮書China'sKey&CoreTechnologyInnovat隨著我國經濟發展進入新常態，硬科技的成果逐步應用落地，以新產業、新業態、新模式為核心的新動能不斷增強，成為推動我國經濟平穩增長和經濟結構轉型升級的重要力量。2018年，中國規模以上高新技術企業3.31萬個，高新技術主營業務收入15.34萬億元，高新技術產業持續平穩發展，企業創新能力和技術水平不斷提高，云計算、大數據、人工智能與實體經濟的融合持續深入。產業結構方面，通信設備及電子制造業是高新技術領域規模最大的子行業，營收占比及企業數量占比分別為64.3%和53.5%。億歐智庫：2018年中國高新技術產業生產情況通信設備及電子制造業計算機及辦公設備制造業及儀器儀表制造業信息化學品制造業7.423.97.498.6 33.1153.433.1營收（千億元）企業數（千個）通信設備及電子制造業計算機及辦公設備制造業及儀器儀表制造業信息化學品制造業數據來源：中國科技統計年鑒2018年，中國高新技術產品進出口額達到了1.4萬億美元。進口方面，主要進口產品集中品進口品類；出口方面，中國高新技術主要出口產品依然域，其中計算機與通信技術居于絕對主導地位，出口占比達到了68.0%。億歐智庫：2018年中國高技術產品進出口貿易分類占比18.7% 18.7% 6.1%5.5%進口53.7% 6.1%8.8%4.4% 19.0%出口68.0%計算機與通訊技術電子技術生命科學技術計算機集成制造技術航空航天技術光電技術生物技術材料技術其他技術數據來源：中國科技統計年鑒2020中國硬科技創新白皮書China'sKey&CoreTechnologyInnovat自從以信息技術為先導的知識經濟開始興起，世界各國便掀起了爭奪高科技人才的浪潮。在高科技人才的吸引措施方面，美國走在世界前列。根據國際移民組織（IOM）與全球化智庫（CCG）聯合發布《世界移民報告2018》，截至2015年，美美國之所以能夠吸引眾多的優秀人才，除了自身強悍的國力之外，與其搭配得當的人才引進政策密不可分。曾有資料顯示，僅在美國硅谷地區供職的中國科技人才就數以萬計，在美國硅谷中從事科學研究的中國青年科學家占20％。但是，隨著國外環境的動蕩，中國科技人才紛紛選擇回國。與此同時，中國也相繼出臺人2020年4月7日，科技部辦公廳發布《關于開展科技人員服務企業專項行動的通知》，從“搭建企業技術需求與科技人才精準對接的平臺、引導科研院所和高校組織科技人員服務企業、積極推動科技人員服務企業”三個層面作出部署。科技創新成果保護。2020年5月18日，科技部、發展改革委、教育部、工信部等聯合印發《關于新時代加快完善社會主義市場經濟體制的意見》，探索建立賦予科研人員職務科技成果所有權或長期使用權持國家高新區面向全球招才引智。支持園區內骨干企業等與高等學校共建共管現代產業學院，培養高端人才。從上述科技人才政策信息來看，國家在人才引進、專利保護、科研成果轉化、科研環境治理等方面均做了巨大努力。科技人才是國家人才資源的重要組成部分，是科技創新的關鍵因素，是推動國家經濟社會發展的重要力量，中國已逐步提升人才引進政策和環境，打造中國的科技人才重地。近幾年，我國R&D人員總量平穩增長。國家統計局數據顯示，2018年R&D研究人員總數更重要的是，我國科研人力方面的投入強度與發達國家的差距繼續縮小。一直以來，我國R&D人力投入強度指標在國際上仍處于落后水平，多數發達國家這一指標值約為中國的4倍。近幾年，中國R&D人力投入強度穩步增長萬人上升到2018年的56.5人年/萬人，年均增長6.7%。萬名就業人員中R&D研究人員數從2010年的15.9人年/萬人上升到2018年的24.1人年/2020中國硬科技創新白皮書China'sKey&CoreTechnologyInnovation億歐智庫：2018年全球R&D人員水平情況國家R&D人員每萬名就業人員的R&D人員數R&D研究人員（萬人年）每萬名就業人員的R&D研究人員數（人年/萬人）中國438.156.5186.624.189.7130.267.898.4俄羅斯75.8104.840.656.1德國70.7157.643.396.6韓國50.1188.140.8153.3英國47.0144.830.995.3法國45.1160.330.6108.8意大利31.2123.170.4西班牙22.6113.470.4數據來源：OECD未來10年是我國經濟社會發展的戰略機遇期，是創新型國家建設的關鍵人才隊伍建設是未來十年的重要工作。2019年8月，科技部印發《關于新時期支持科技型中小企業加快創新發展的若干政策措施》，旨在加快推動民營企業特別是各類中小企業走創新驅動發展道路，強化對科技型中小企業的政策引導與精準支持。措施中提出了7條重要舉措，其中有三條措施為財政與資本方面的支持，分別是加大對科技型中小企業研發活動的財政支持、擴大面向科技型中小企業的創新服務供給和加強金融資本市場對科技型中小企業的支持。撥款達到9518億元，其中科學技術支出達到8326億元，占比87.5%。科學技術支出對重點實驗室及相關設施、重大科學工程、高技術研究有著重要推動支撐作用，為中國硬科技創新突破打下了夯實基礎。7.03.83.353.30201020112012201320142015201620172018國家財政科技撥款科學技術支出數據來源：中國科技統計年鑒2020中國硬科技創新白皮書China'sKey&CoreTechnologyInnovation基礎研發的提升同時對高新技術產業投資發展有著重要促進作用。2019年業投資同比增長17.3%，快于全部投資11.9個百分點，其中高技術制造業和高技術服務業投資現了科技市場的成長性與彈性。億歐智庫：2013-2020H1中國硬科技領域投資額及數量14,25913,1659,05010,8127,40920,00014,25913,1659,05010,8127,4094,94115,00010,0005,00001,5744,94115,00010,0005,00001,5749,3097,5513,3493,6083,6085,3353,3128551,4046,78020132014201520162017201820192020H1--案例數（起）金額（億元）注：統計領域包括高端制造、智能硬件、人工智能、醫療服務、醫療設備、生物科技、新材料、新能源等22個子行業數據來源：私募通硬科技領域具有高風險、長周期的發展特點，科技創新類企業在發展崛起過程當中，極易出現研發卡殼及商業落地變現難的實際問題，如中小企業的持續投入能力和抗風險能力具有明顯短板，重點引導私募股權與創業投資基金對優勢企業發展提供支持幫助，能夠有效緩解科技類中小企業資本匱乏、風險承擔能力不足的問題。除了風險投資外，中國在金融市場的變革也正逐漸為科技類企業提供便利，降低優質科技企業的準入門檻，為其進入創業板、科創板上市融資提供便捷通道，加快社會資本向重點科技中在高端裝備、計算機和生物醫藥領域；7月上市的中芯國際以18天過會速度創下A股最快IPO自從改革開放以來，中國科學技術事業發展迅速，科技人才隊科技投入已經超過歐盟，國際科技論文的總數躍居世界第二，引用總數升至世界第五位，發明專利申請量居世界第一，我國正向創新型國家大步邁進。但是，中國尚未成為“科技強國”，科技發展水平尚且無法滿足“創新驅動發展”的需求。未來，中國在建設創新型國家的過程中仍會面臨諸多挑戰。2020中國硬科技創新白皮書China'sKey&CoreTechnologyInnovation首先，“市場環境”將是中國科技發展的第一難關。創新驅動要求科技和經濟緊密的結合。而科技和經濟結合過程本身就是一個創新過程，不僅包括研究開發的創新，也包括產品的設計創新、制造創新、管理創新以及市場模式和市場開拓的創新。所有這些環節構成一個完整的產品技術創新全過程。國內外成功的實踐表明，市場機制作為經濟和社會系統配置資源的一種有當前我國市場化創新環境仍不完善。科技與經濟的結合需要對科學技術的規律有一個正確認識，科技發展的不確定性、顛覆性和積累性的特點，以及市場需求多樣化的特點決定了這兩者有機結合的關鍵因素是市場。技術創新的過程本質上是一個經濟活動的過程，是技術、管理、金融、市場各個方面創新的有機的結合。市場對技術創新的要求是多樣的，成本也一定是最低作為科技創新主體，企業發展情況影響著中國科技創新的發展。在市場經濟的推動下，企業從事科技研究與開發的主要動機是為了獲得收益，并在最短時間內收回成本。因此，企業科在國內，企業早已成為科技創新投入的主體，各類企業研發經費的投入占到全國的七成以上。但是，科技對企業發展的支撐作用卻很弱，企業仍然不能算是真正的科技創新主體。我國企業科技創新能力低的很大原因在于企業的科研投入更多地集中在產品的實驗開發層面，屬于較低層次，對于較高層次的基礎研究層面投入較少。長此以往，中國企業便很難掌握核心技術，對外部新興技術的吸收能力也將受到影響。億歐智庫：2018年研發支出按研究類型實驗發展研究應用研究基礎研究其他16.6%16.6%19.8%63.4%12.6%19.0%64.3%44.8%35.4%14.2%22.0%10.4%10.2% 5.5%11.1%41.9%83.3%63.8%79.4%22.7%31.4%23.8%美國日本中國韓國法國新加坡以色列注：聯合國教科文組織（UNESCO）統計研究所暫無2018年法國更新數據，因此采用數據來源：聯合國教科文組織（UNESCO）統計研究所從以上因素來看，中國在基礎科學領域關注度整體不足。中國的研究支出主要集中在實驗發展方面，基礎研究占R&D支出比例僅為5.5%，而世界主要創新因而我國容易出現核心技術“卡脖子”的現實問題。在高鐵、太陽能、家電等領域，中國處于世界領先水平；但在半導體制造、新材料、生物醫藥等領域，中國與國際先進水平有著較大差硬科技發展態勢硬科技發展態勢2020中國硬科技創新白皮書China'sKey&CoreTechnologyInnovation當前，新一輪的科技革命和產業變革正在蓬勃興起，全球科技創新進入密集活躍期。各類技術創新層出不窮，其中不少都是屬于硬科技范疇的新技術、新發明、新成果，它們對社會生產力和生產關系帶來了重大調整，深刻影響著全球產業和經濟發展，對人類社會進步產生深遠如今，“硬科技”概念已經上升到國家戰略，我國高新技術產業也在向價值鏈更高端的環節努力。因此，我國對硬科技的需求十分迫切，對硬科技的發展現狀十分關注。科技部火炬中心主任賈敬敦認為，硬科技是指那些能夠培育高新技術產業、支撐現代化經濟體系建設、促進實現經濟高質量發展的關鍵行業領域內的原創性核心技術。“硬”字的特殊內涵就在于它的支撐性，硬科技一定要對產業創新和經濟發展起到關鍵性的支撐作用。總體來看，硬科技應具備一是原創性，是基于基礎研究的前沿性、原創性的技術成果，經歷了較長的研發周期和較強的研發投入，具備較高的技術競爭門檻；二是物理性，區別于單純的商業模式創新，能夠運用新技術、新產品支撐實體經濟發展，推動產業轉型升級和培育新產業、新業態；三是決定性，在產業發展中起著基礎支撐和保障作用，決定了產業的發展質量和在創新價值鏈中的高低端位置，例如通信產業中的芯片技術、航空產業中多數出現萎縮或下降，反觀科技創新領域，在疫情影響下依舊活躍蓬勃，尤其是針對疫情的生物科技領域，無論從學術產出和企業投入方面，都呈現出爆發式增長，表現出“硬科技”在外部環境挑戰和經濟放緩下的韌性與突出作用。我們通過公開資料分析和專家遴選，對2020年1-8月份的334項科技事件進行了梳理總結，從中甄選出2020年硬科技十大進展。1）計算機：中國公布全球神經元規模最大的類腦浙江大學聯合之江實驗室共同研制成功了我國首臺基于自主知識產權類腦芯片的類腦計算1.2億脈沖神經元、近千億神經突觸，與小鼠大腦神經元數量規模相當，典型運行功耗只需要350-500瓦，同時它也是目前國際上神經元規模最大的類腦計算機。此外，團隊還研制了專門面向類腦計算機的操作系統——達爾文類腦操作系統（DarwinOS實現對類腦計算機硬件2020中國硬科技創新白皮書China'sKey&CoreTechnologyInnovation2）量子計算：谷歌量子計算機模擬最大規模的化學反應利用計算機模擬化學反應、從而進行精確預測，將為化學研究提供巨大幫助。但經典計算機難以應對指數級增長的統計數據，好在量子計算機的發展使其成為可能。在發表于《科學》雜志的最新研究中，谷歌的人工智能量子團隊利用量子計算機進行了迄今最大規模的化學反應模擬。研究團隊模擬的是真實化學系統的Hartree-Fock近似，為此他們使用了曾在去年實現“量子優越性”的Sycamore量子處理器，模擬二氮烯分子與氫原子反應，形成其他構形的過程。這項研究為未來進行更加復雜的計算與模擬奠定了基礎。將電子器件微型化以生產細胞大小的機器人一直是人們追求的目標，但由于缺乏合適的微米級致動器系統，該技術一直受到限制。《自然》的一項新研究開發了一類新型電化學致動器，克服了這個問題。這些致動器構成了機器人的腿，其尺寸小于0.1毫），萬個行走機器人，這些機器人由板載硅太陽能電池驅動。研究者認為，這些是已知的第一個尺寸小于0.1毫米的機器人。而且它們很堅固，能在高酸性環境和超過200開爾文的溫度變化中生4）能源：高效將二氧化碳清潔轉化為燃料通過太陽能將二氧化碳轉化為有機燃料，不僅能減少碳排放，還能替代一部分化石能源。模擬自然光合作用，開發了一款無需電力或其他組件的無線設備。它可通過光催化板利用太陽能將二氧化碳和水轉化為氧氣和甲酸，幾乎不產生副產物。其產生的甲酸能二次轉化成不同類型的有機燃料。催化板能通過在半導體薄片中鑲入光催化劑的生產，具有大規模生產的潛力。現有的AI疾病癥狀檢查器都是僅根據相關性來提供醫療信息，而醫生進行診斷時則需要考察因果關系。最新發表在《自然·通訊》上的論文中，研究者首次將因果推斷機器學習用于AI疾病診斷，使得AI能夠梳理出致病的潛在原因。在實際測試中，研究讓AI和醫生同時根據癥狀分析病例，結果AI疾病診斷結果優于70%以上的醫生。此外，在診斷復雜的罕見病時，該AI的準由生物相容性材料制成的支架可供組織修復，已經常用于再生醫學等領域。不過，這類支架難以適用于一些特定尺寸。受樂高積木啟發，科學家3D打印出了可使組織附著在其上生長的2020中國硬科技創新白皮書China'sKey&CoreTechnologyInnovation支架，這為植入人體不同部位提供了極大靈活性。此外，它們內部還可填充含生長因子的水凝膠，定點促進組織再生。這為更精確和快速地修復組織（如骨折康復）提供了可能。該研究發表于《先進材料》。7）材料科學：非硅基的二維金屬芯片僅3個原子可代替硅芯片存儲數據。他們對二碲化鎢薄層結構施加微小電流，使奇數層相對于偶數層發生穩定的偏移，并利用奇偶層的排列存儲二進制數據。寫入數據后，他們通過一存儲器，這種材料耗能更小，且儲存速度提高了一百多倍，為新一代數據存儲材料的開發奠定了基礎。8）量子物理：超冷原子量子計算與模擬獲突破最新一期《科學》雜志報道了中國科學技術大學潘建偉團隊在超冷原子量子計算和模擬研究中的進展。研究團隊在理論上提出并實驗實現原子深度冷卻新機制的基礎上，在光晶格中首次實現了1250對原子高保真度糾纏態的同步制備，為基于超冷原子光晶格的規模化量子計算與模擬奠定了基礎。為了獲得糾纏保真度足夠高的大量糾纏原子，研究人員用全新的制冷過程，使系統的熵降低了65倍，達到了創紀錄的低熵，使得晶格中原子填充率大幅提高到99該研究成果將推動量子計算和模擬領域的發展。9）生物技術：首個基因編輯的瘧疾疫苗臨床試驗完成瘧疾是因蚊蟲叮咬而感染瘧原蟲，繼而導致的血液傳染病。瘧原蟲感染人體后，首先在肝臟中生存，隨后進入血液（即第二階段）。由于肝臟階段不會引發癥狀，因此一支來自荷蘭的研究團隊敲除了瘧原蟲的兩個基因，制造出毒性減弱的瘧疾疫苗。這時瘧原蟲進入人體后，停I期臨床試驗。荷蘭的67名志愿者接種了疫苗，試驗證明了疫據一項發表于《細胞》上的研究，一名脊髓受傷的男子通過腦機接口恢復了手部觸覺。此前的研究中，男子雖然能夠通過植入大腦的芯片繞過受傷的脊髓，直接將運動信號傳輸至肌肉來控制手臂運動，但這樣缺乏觸覺反饋信息，仍然對其操作造成了困難。新的進展中，科學家將刺激他皮膚時產生的微弱亞觸覺轉換為放大的觸覺信號反饋回大腦，使其能夠有意識地感知物體，控制拿握的壓力。這是首個通過腦機接口同時恢復運動和觸覺的系統，具有極大的應用潛力。2020中國硬科技創新白皮書China'sKey&CoreTechnologyInnovation新一代信息技術是最具代表性的硬科技，也是國務院確定的七個戰略性新興產業之一。作為通用性技術，新一代信息技術可以賦能各行各業，拉動經濟大幅增長。而且新一代信息技術是工業革命的核心技術與重要引擎，銜接了第三次工業革命和第四次智能變革，新一代信息技新一代信息技術，不單是指信息領域的一些分支技術如集成電路、計算機、無線通信等的縱向升級，更主要的是指信息技術的整體平臺和產業的代際變遷。新一代信息技術的范圍大致劃分為：人工智能、物聯網、大數據、區塊鏈和以云計算為代表的高端軟件。在這些細分領域在人工智能科學誕生至今60多年的發展歷史進程中，各行業的專家學者們做了大量的探索與實踐。近幾年，隨著人工智能基礎研究的不斷補足，該領域的產業規模逐步擴大。人工智能發展經歷了三次發展高潮，分別是1956-1970年代，1980-1990年代和2000年代至今。當前人工智能正處于第三階段，算法、數據和算力三方面共同推動著人工智能技術進化。2006年加拿大Hinton教授提出了深度學習的概念，極大地發展了人工神經的能力。隨后，以深度學習、強化學習為代表的算法研究得以突破，算法模型持續優化，極大隨著互聯網和移動互聯網的深度普及，全球網絡數據量急劇增加，海量數據為人工智能發展提供了良好的土壤；大數據、云計算等信息技術的快速發展，GPU、NPU、FPGA等各種人工智能專用計算芯片的應用，極大地提升了機器處理海量視頻、圖像等的計算能力；在算法、投資出現以后，全球AI加速發展。在短短的18年內，人工智能領域投融資快速增長，尤其中國美國200200892013201420152016201720182008383201320142015201620172018數據來源：ScienceandEngineeringIndicators2020中國硬科技創新白皮書China'sKey&CoreTechnologyInnovation是智能無人機和計算機視覺與圖像，高成熟度的技術吸引了不少投資者。由此也可看出，美國在基礎研究方向更具優勢，中國在應用層更有發展前景，而中美差距的產生與其自身優勢差距有著極大關系。人工智能主要分為技術層、應用層和基礎層。美國AI產業在基礎層、技術層和應用層，尤其是在算法、芯片和數據等產業核心領域，積累了強大的技術創新優勢，各層級企業數量全面領先中國。與美國不同，中國人工智能領域更注重應用層的發展，主要源于中國在數據積累方面的核心優勢。中國的數據優勢將是美國無法比擬的，中國龐大的人口規模，為中國人工智能產業的發展提供了巨大的源動力。截至2020年3月，我國網民規模達9.04億，較2018年底增長7508萬，互聯網普及率達64.5%，較2018年底提升4.9個百分點；我國手機網民規模達8.97億，較201864.5%64.5%61.2%59.6%61.2%55.8%53.2%55.8%53.2%50.3%9047.9%9045.8%859045.8%85838020132014201520162017201820192020.3數據來源：CNNIC截至2020年3月，中國有7.31億用戶上網看視頻，7.10億用戶在線購物，7.68億用戶在線支付，8.50億用戶在線觀看視頻，6.94億用戶享受在線政務服務，如此海量的數據讓中國人工智能公司擁有巨大的市場。與此同時，海量數據資源會推動著人工智能產業快速發展。據《新一代人工智能發展規劃》顯示，2025年，人工智能核心產業規模超過4000億元，帶動相關產業規模超過5萬億元；2030年，人工智能核心產業規模超過1萬億元，帶動相關產業規模超過10萬億元。2020中國硬科技創新白皮書China'sKey&CoreTechnologyInnovationIBM、HPE、戴爾等國際巨頭穩居全球服務器市場前三位，浪潮、聯想、新華三、華為等國內企業市場份額有限；國內人工智能芯片廠商需大量依靠高通、英偉達、AMD、賽靈思、美滿電在人工智能算法方面，主流框架與數據集領域龍頭企業包括谷歌、臉書、亞馬遜、微軟等，深度學習主流框架TensorFlow、Caffe等技術均為美國企業或機構掌握。百度、第四范式、曠視科技等國內企業的算法框架和數據集尚未得到廣泛認可和應用。因此，中國的人工智能產業在發揮數據優勢的同時，也需進一步加強人工智能基礎設施建設，并重視國內人工智能算法框架的創新推廣。信息通信設備是信息技術業的重要基礎，屬于資金、技術密集型行業，代表著一個國家或新通道和新平臺，也是信息通信設備領域的重要組成部分，已成為各國數字經濟戰略的優先發展產業。持續多年的中美5G標準之爭，不單單是萬億規模的5G網絡建設市場之爭，更為關鍵的是掌握未來數字化轉型的關鍵核心，背后是大國在技術實力、凝聚力、話語權等綜合實力的較量。自從2019年開始，5G商用便拉開了多國競爭的帷幕，從標準制定、技術研發、推進應截至2019年12月，全球共有超過100個國家/地區的200余家運營商完成或正在開展5G實驗，其中34個國家/地區的62家運營商已經實現商業應用；通信設備市場方面，根據Dell'OroGroup的數據，2019年全球電信設備市場收入份額排名前五的供應商分別為：華為、諾基亞、愛立信、中興通訊和思科；在5G商用合同數量上，華為已獲得91個5G商用合同，中興通訊則獲得了46份5G商用協議。億歐智庫：2019年全球電信設備市場占比及企業5G標準必要專利25.0%市場25.0%市場7.0%10.0%14.0%28.0%16.0%諾基亞愛立信中興15.1%15.1%25.2%13.8%專利9.2%12.7%11.7%12.3%諾基亞數據來源：Dell‘OroGroup，賽迪咨詢2020中國硬科技創新白皮書China'sKey&CoreTechnologyInnovation5G商業化進程的加快顯著帶動了5G產業的發展，目前全球5G終端已達200余款，其中消費端智能手機約占三分之一，其余為車載和工業終端。預計到2020年底，全球5G商用網絡將從2019年的60個增至170個，基站會從2019年的50萬個增長到150萬個，全球5G用戶預計將會增至2.5億，而中國5G基站數量將占全球5G基站建設的50%以上，在用戶的發展數量上占世界的70%以上。中國的移動通信經歷了1G空白、2G跟隨、3G突破、4G同步的歷程，在5G時代，中國借助華為、中興等本土公司強大的技術實力和制造能力，成為5G領跑者。短期來看，5G中上游當前，5G網絡正處于建設時期，中上游產業將進入紅利期。5G通信行業的上游產業主要包括芯片市場、光器件市場、射頻器件市場。在射頻器件、光器件市場，中國基本上可以實現的推動下，華為、中興在芯片研發上已顯現出一定的優勢，未來有望緩解當前局面。現階段，中游產業主要包括基站市場、傳輸設備市場、基站天線市場；這是各國正在努力實現的環尤其是在基站市場投入建設上。從長期來看，5G對制造業的價值更大。根據咨詢機構OMDIA的測算，全球范圍5G行業應用的經濟貢獻將達到13.2萬億美元。其中對制造業的貢獻最為明顯，5G將帶動全球制造業新增產出4.7萬億美元。部署5G專網是垂直行業推動5G應用創新應用、拓展生產效能、提速數字化轉型不可或缺的必要手段。未來，5G下游產業將是各國需要著力發展的環節，尤其是5G與人工智能、大數據、云計算等的結合，帶來更加豐富的應用場景，比如：無人駕駛、智慧城市、物聯網、智能醫療等，場景將是AR\VR、高清視頻、無人機等應用；第二波浪潮將在2020年-2022年，主要應用在智不管是近在眼前的手機電腦，還是遠在天外的衛星火箭；不管是小巧別致的電子手表，還以人工智能為例，芯片需要強大的計算能力進行深度學習，因此需要開發更加強大的處理器。而且人工智能芯片還需要大量不易失性存儲器來積累數據，進而推升了存儲器的需求。與個人電腦和智能手機所需的小型芯片不同，人工智能芯片的尺寸更大，這可能推動資本支出，并為半導體制造設備供應商創造機會。2020中國硬科技創新白皮書China'sKey&CoreTechnologyInnovation半導體產業上游包括半導體材料、生產設備、EDA、IP核：其中，EDA即電子設計自動化（ElectronicsDesignAutomation包括電路設計與仿真工具、PCB設計軟件、IC設計軟的芯片功能模塊，通過授權允許客戶將其集成在其芯片設計中，通過流片形成最終的芯片產下游主要為半導體應用，例如PC及平板電腦、醫療、電子、通信、物聯網、信息安全、工億歐智庫：半導體產業鏈半導體材料：硅晶圓、光刻膠、濺射靶材、封裝材料半導體材料：硅晶圓、光刻膠、濺射靶材、封裝材料光電子分立器件：二極管、三極管、晶體管等光電子分立器件：二極管、三極管、晶體管等集成電路：數字集成電路、模擬集成電路集成電路：數字集成電路、模擬集成電路數據來源：公開資料整理半導體設備處于產業鏈上游，貫穿半導體生產的各個環節。按照工藝流程可以分為四大板塊——晶圓制造設備、測試設備、封裝設備、前端相關設備。再具體來說，晶圓制造設備根據制程可以主要分為8大類，其中光刻機、刻蝕機和薄膜沉積設備這三大類設備占據大部分的半導體設備市場。同時設備市場高度集中，光刻機、CVD設備、刻蝕機、PVD設備的產出均集中于日本、歐洲、美國、韓國四個地區。Gartner數據顯示，列入統計的、規模以上全球晶圓制造設備商共計58家，其中，日企最多，達到21家，占36%。隨后是歐洲的13家、北美10家以及韓國7家。中國有4家晶圓制造設7%。更重要是，半導體領域必備的26種設備中，日本企業在10種設備所占的市場份額超過50%，在電子束描畫設備、涂布/顯影設備、清洗設備、氧化爐、減壓CVD設備等重要前端半導體設備幾乎壟斷市場，在后端半導體設備，日本的劃片機和成型器也是世界第一，此外日本還是三款重要后端檢測設備的霸主。2020中國硬科技創新白皮書China'sKey&CoreTechnologyInnovation整體來看，中國半導體設備國產化率低，本土半導體設備廠商市場份額僅占全球份額的1-刻設備為例，荷蘭公司ASML處于絕對壟斷地位，而英特爾、三星和臺積電是ASML的股東，擁有芯片先進制程設備的優先供貨權，它們壟斷了全球先進芯片制程，占據全球80%的市場份額，以及全部的高端市場份額。這意味著，半導體領域最重要的先進芯片制程的主動權仍在海同處于半導體產業鏈上游的EDA也面臨著同樣的尷尬境遇。EDA是芯片設計最上游、最高雖然EDA軟件的市場規模最小，年產值僅為100億美元，但它卻支撐起整個半導體產業。在IC設計中，邏輯合成這個步驟是將確定無誤的HDLcade放在電子設計自動化工具（EDA該邏輯閘設計圖是否符合規格并修改，直到功能正確為止。隨著芯片越來越復雜，EDA技術的重要性便越來越高。由于芯片制程越先進，制造和研發的經費便越昂貴，如果芯片多次流片失敗會直接導致企業倒閉。因此，芯片設計環節不允許有絲毫差錯，EDA軟件便是芯片設計環節中不可或缺的一部分。鑒于EDA技術的重要性，中國重視該領域更是無可厚非。在20nm以上技術節點的EDA技術賽道上，中國技術與國際先進水平仍有較大差距。技術落后導致中國EDA產業也落后于國際。從區域發展來看，北美是EDA發展最為成熟的地區，占據著42.7%的市場份額；其次是亞太地區，近年來需求上升較快，占據著34.6%的市場份額；EMEA地區和日本地區分別占據13.3%和9.4%的市場份額。而且，全球EDA軟件市場早被國際三巨頭Synopsys、C但是中國仍有機會補足短板，自動IP生成將是中國EDA軟件行業崛起的機會。隨著半導體行業逐步分工，芯片設計公司無需設計每個芯片中的細節，只需購買成熟可靠的IP方案，便可實現某個特定功能。加之，EDA設計軟件領域集中度過高，Synopsys、Cadence等公司便將自家的軟IP集成在設計軟件中，進一步增加用戶粘性，從而達到知識IP和EDA工具鎖定在一家企業的目的。在自動IP生成領域，中國與國際先進制程的差距并不大，如果中國企業得到足夠新材料是指新出現的或正在發展中的、具有傳統材料所不具備的優異性能和特殊功能的材料，如石墨烯、氣凝膠；采用新的技術工藝、使傳統材料性能有明顯提高或產生新功能的材料，如特鋼、特種玻璃。新材料產業的發展是衡量國家科技進步以及國防實力的重要標志，是支撐國民經濟發展的2020中國硬科技創新白皮書China'sKey&CoreTechnologyInnovation目前，新材料行業的發展呈現出“三高”特征，即技術密集度高、研發投入高、產品附加根據《中國經濟報告》，2010年全球新材料市場規模超過4000億美元，到2016年已經接近2.15萬億美元，平均每年以10％以上的速度增長。根據新材料在線數據顯示，我國新材料產業基本保持20%的較快增長速度，高于世界平均水平，2019年新材料市場規模已達到4.5萬億6.06.05.55.04.54.03.53.02.52.01.51.00.50.00.8201120122013201420152016201720182019+24.1%數據來源：新材料在線在新材料的原材料方面，中國有著顯著優勢，根據美國智庫蘭德公司發布的有關中美新材料產業研究報告，中國是許多重要原材料的生產國，銻、鋁、鉍、螢石、鎵、鍺、鎂、稀土、硅、碲、鎢、釩這12種關鍵材料的產量均超全球總產量的一半以上，同時，中國也是唯一一個在18種非燃料礦物上讓美國進口依賴度達到50%以上的國家。但在新材料加工和開發應用方面，中國仍然與發達國家有較大的差距。美國全面領跑，日本在納米材料、電子信息材料等領域具有領先優勢，歐洲在結構材料、光學與光電材料等方面有明顯優勢。而中國新材料產業的研發水平大致比發達國家落后5年，根據賽瑞產業研究資料，我國新材料產業僅有10%左右的領域處于國際領先水平，60%-70%領域處于追趕狀態，還有20%-30%的領域與國際水平存在相當大的差距。研發和技術上的差距造成了產業規模的差距。目前，世界發達國家占據了全球新材料產業的領先地位。日本、美國、德國的六家企業壟斷了全球碳纖維產能的70%以上，日本、美國的五家企業壟斷了全球12寸晶圓產量的90%以上，日本的三家企業壟斷了全球液晶背光源發光材料產量的90%以上。以小絲束碳纖維為例，日本的東麗、東邦、三菱和美國的赫氏為壟斷者，而大絲束碳纖維基本上被美國的福塔菲爾公司、卓爾泰克公司、阿爾迪拉公司和德國的SGL等四家公司占據。2020中國硬科技創新白皮書China'sKey&CoreTechnologyInnovation中國在新材料領域暫時落后世界的主要原因仍是技術力量不足。無論是小絲束碳纖維還是大絲束碳纖維都離不開碳纖維技術。由于碳纖維技術具有優異的導電性、抗磁化、耐高溫和耐化學侵蝕的性能。因此，碳纖維被譽為綜合性能最好的先進材料，在各個領域應用廣泛，尤其在航空航天領域有著十分重要的作用。2017年我國碳纖維需求達2.35萬噸，同比增長達20.06%，遠超全球增速（約10%整體上延續了近期年碳纖維需求快速增長趨勢進口碳纖維總量（1.61萬噸）仍然明顯高于國產量，進口替代空間巨大。未來隨著國內碳纖維日本是碳纖維技術最發達的國家，東麗、東邦和三菱麗陽三家公司的碳纖維產量約占全球70-80%的市場份額。而美國繼日本之后突破了原絲制備技術，彈性模量提升了30%。自此以后，美國成為世界上第二個掌握第三代碳纖維技術的國家。一直以來，中國因技術封鎖而不得石墨烯擁有優良性能，也是一種有著廣闊發展前景的新材料。石墨烯是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成的六角型呈蜂巢晶格的二維碳子信息等諸多領域。世界各國紛紛布局石墨烯的研發和應用，目前石墨烯已經應用于電池、屏幕、可穿戴設備等等，未來石墨烯產業將處于高速發展階段。根據研究機構MarketsandMarkets發布的《全球石墨烯產品、應用及區域市場：2020年趨勢和展望》報告顯示，2020年全球石墨烯材料市場將達到2.78億美元，2015年到2020石墨烯既是一種二維材料，又是一種碳納米材料，而碳納米材料石墨烯未來有可能代替硅碳納米管是由石墨烯片卷成的無縫、中空的管體，在同樣集成度下，碳納米管芯片比硅芯片更小；同時，碳納米管有著良好2017年IBM最早實現了碳納米管器件制備，將晶體管尺寸縮小到40nm；同年，北京大學也研制了120nm的碳納米管晶體管，0.8伏特電壓下的跨導，為已發表的碳納米管器件中的最高值。雖然，目前硅仍然是芯片的主要材料，中國自主研發的傳統芯片與國際前沿水平還有著較大差距，但在碳納米管器件研究領域，中國與國際先進水平差距并不大。如果未來碳材料能不過，目前我國的石墨烯產業剛剛實現初步應用，大部分產品還處于樣品和實驗室階段。核心技術還沒有實現突破。同時，石墨烯應用于芯片制造領域也面臨很大的難題。首先，應用2020中國硬科技創新白皮書China'sKey&CoreTechnologyInnovation目前的制造工藝仍然容易出現褶皺、點缺陷和污染的情況；此外，要將石墨烯作為芯片的原料，當下，智能手機屏向著更輕薄、更清晰的方向不斷更新，OLED顯示屏成為新材料的潮流。OLED面板由一顆顆微小單元組成，猶如成千上萬個“小燈泡”，通電即可自發光。由于不需要背光源，OLED顯示面板可以做到很輕薄，并且亮度高、能耗低。此外，它還可以彎曲，因而被廣泛應用于智能手機和曲屏電視。中國OLED行業有著較大的市場規模，根OLED面板出貨量達到1.05億片，較2018年的3200萬片提高了228%；其全球市場份額已超過28%，而這一數字在2017年幾乎為零。三年間中國的OLED顯示屏產量飛躍式增長，已經實現規模化生產。從OLED產業鏈上看，上游材料市場需求持續擴大，但由于技術壁壘高，全球市場被國外企業掌握，目前，國際