二代芯片：結(jié)束“中國芯痛”的出路

　　當(dāng)前，廣泛應(yīng)用于全球眾多領(lǐng)域的芯片，長期由美國為首的少數(shù)西方國家壟斷和控制，美國不僅擁有全球一流的研制和設(shè)計(jì)人才，而且，壟斷了研發(fā)芯片材料的核心技術(shù)及生產(chǎn)設(shè)備，即使允許向國外出口低端生產(chǎn)和加工設(shè)備，其價(jià)格也十分昂貴。因此，作為像中國一樣的發(fā)展中國家，雖然花大價(jià)錢進(jìn)口生產(chǎn)加工低端芯片的生產(chǎn)設(shè)備，但是，由于不掌握芯片材料的核心技術(shù)，只能長期步其后塵。

　　結(jié)束“中國芯痛”現(xiàn)狀唯一出路是：由國家協(xié)調(diào)聚集現(xiàn)有的經(jīng)驗(yàn)和國際一流人才，整合國內(nèi)研發(fā)力量，加快研發(fā)第二代芯片材料和應(yīng)用步伐，各級政府在政策上給予必要的政策扶持和資金投入。

　　芯片材料國產(chǎn)化道路艱難

　　據(jù)業(yè)內(nèi)人士介紹，作為廣泛應(yīng)用的半導(dǎo)體材料——硅芯片為單元素材料，屬于第一代芯片材料；而砷化鎵、磷化銦為合成元素材料，屬于第二代芯片材料。第二代芯片材料與第一代芯片材料相比，物理性能優(yōu)越，具有禁帶寬度大、電子遷移率高的特點(diǎn)。隨著高溫大功率電子器件和高頻微波器件材料迅速發(fā)展，第二代芯片材料需求量大增，戰(zhàn)略意義越來越重大。

　　目前，居全球壟斷地位發(fā)展成熟的芯片，均出自第一代芯片材料。但是同時(shí)，美國、德國、以色列、日本等國家也相當(dāng)重視第二代芯片材料的研發(fā)，并將其作為戰(zhàn)略性儲(chǔ)備技術(shù)，多用于軍事領(lǐng)域，對包括中國在內(nèi)的國家嚴(yán)格禁運(yùn)。美國商務(wù)部 2015年4月決定對中國4家機(jī)構(gòu)限售“至強(qiáng)”芯片，就是其長期對中國禁運(yùn)高端芯片材料政策的體現(xiàn)。

　　近年來，中國出臺(tái)一系列措施大力推動(dòng)芯片材料國產(chǎn)化，特別是第二代化合物芯片技術(shù)的出現(xiàn)，為打破美歐在芯片材料領(lǐng)域的壟斷提供了契機(jī)。一些科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)合作，從第二代芯片材料研發(fā)起步，開始取得突破和進(jìn)展，有的不僅研制出基于第二代芯片材料的芯片設(shè)計(jì)和生產(chǎn)技術(shù)，而且，開發(fā)出第二代芯片材料生產(chǎn)設(shè)備，擁有了自己的知識產(chǎn)權(quán)專利。

　　但是，技術(shù)方面的突破不等于產(chǎn)業(yè)方面的突破。信息產(chǎn)業(yè)人士周知，當(dāng)前國內(nèi)外集成電路產(chǎn)業(yè)的一大嚴(yán)峻現(xiàn)狀是：“國際產(chǎn)能飽和，本土產(chǎn)能缺乏”。近幾年來，中國政府出臺(tái)眾多扶持政策，大力發(fā)展信息產(chǎn)業(yè)，但芯片材料國產(chǎn)化道路依然艱難緩慢。

　　中國的有利因素在于，中國擁有全球最大、增長最快的集成電路市場，2013年規(guī)模達(dá)9166億元，占全球市場份額的50％。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的加快調(diào)整，以及新型工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化同步發(fā)展，對集成電路需求將大幅增長。但劣勢也很明顯，多年來，中國芯片材料產(chǎn)業(yè)投資規(guī)模不足，2008年至2013年，中國集成電路行業(yè)固定資產(chǎn)投資總量僅400億美元（1美元約合 6.32元人民幣）左右，而美國英特爾公司一家2013年投資就達(dá)130億美元。隨著中央和地方集成電路投資基金的成立，本土產(chǎn)業(yè)有望獲得重金支持，但是，由于實(shí)際情況并不樂觀，芯片材料國產(chǎn)化，特別是高端芯片材料國產(chǎn)化仍步履艱難和徘徊不前。對此，業(yè)內(nèi)人士不斷發(fā)出“中國芯痛”的感慨。

　　長期“沉淪”于第一代芯片

　　資料顯示，2013年，居全球芯片材料研發(fā)領(lǐng)域首位的美國高通公司營收益近250億美元，其中，近一半來自龐大的中國市場。中國雖然有號稱600家芯片設(shè)計(jì)公司，但是，芯片材料嚴(yán)重依賴進(jìn)口，所有產(chǎn)品均屬于中低端產(chǎn)品，國內(nèi)年?duì)I收益超過10億美元的廠家寥寥無幾。據(jù)資料顯示，2013年，中國集成電路進(jìn)口金額高達(dá)2313億美元，多年來與石油一起位列最大兩宗進(jìn)口商品。2013年，中國生產(chǎn)了14.6億部手機(jī)、3.4億臺(tái)計(jì)算機(jī)、1.3億臺(tái)彩電，但是，由于主要以整機(jī)制造為主，以集成電路和軟件為核心的價(jià)值鏈核心環(huán)節(jié)缺失，致使行業(yè)平均利潤僅為4.5％，低于工業(yè)平均水平1.6個(gè)百分點(diǎn)。

　　2015 年2月10日，中國國家發(fā)改委決定對美國高通公司進(jìn)行反壟斷處罰，其罰款高達(dá)人民幣60.88億元，約合9.75億美元，同時(shí)，還公布了高通公司在中國實(shí)行壟斷的證據(jù)。美國高通公司之所以明目張膽地違反世貿(mào)規(guī)定，在中國實(shí)行行業(yè)壟斷措施，問題就在于中國沒有實(shí)現(xiàn)高端芯片材料國產(chǎn)化。

　　國家出于信息安全的考慮，將芯片材料國產(chǎn)化作為一項(xiàng)事關(guān)國計(jì)民生的重大戰(zhàn)略，建立了上千億元的基金資助，但是，發(fā)展國產(chǎn)芯片材料至今步履維艱，其中，根本原因在于，由于第一代芯片材料生產(chǎn)加工投資十分巨大，一條生產(chǎn)線就需要十億、幾十億、上百億美元，而且，只能引進(jìn)發(fā)達(dá)國家的淘汰設(shè)備，因此，芯片材料國產(chǎn)化仍遙遙無期。此外，對生產(chǎn)企業(yè)來說，研發(fā)第二代芯片材料前期投入是天文數(shù)字，況且，有可能血本無回。因此，寧可高價(jià)進(jìn)口第一代芯片材料，也不愿投入第二代芯片材料研發(fā)。而這狀況只能造成中國步發(fā)達(dá)國家后塵，難以找到新的出路。

　　有專家撰文說，在過去政策中，有關(guān)部門對集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，強(qiáng)調(diào)空白技術(shù)突破、國際專利申請，以及學(xué)術(shù)文章的發(fā)表，好像只要答辯一過、專利一申、文章一發(fā)，中國的集成電路產(chǎn)業(yè)就可打破外國的技術(shù)壟斷；其實(shí)恰恰相反，這些年來，中國的集成電路產(chǎn)業(yè)和國際先進(jìn)水平的差距在不斷擴(kuò)大。

　　美國不推新一代產(chǎn)品為暴利壟斷

　　長期以來，芯片材料研制和生產(chǎn)，不僅是衡量一個(gè)國家產(chǎn)業(yè)競爭力和綜合國力的重要標(biāo)志，而且是掌握國家信息安全門戶的“鑰匙”。美國不僅壟斷了第一代芯片材料的研制和相關(guān)裝備制造技術(shù)，而且，早在5年前，便大力開發(fā)第二代芯片材料。然而，美國遲遲不推出新一代產(chǎn)品，利益考量有很多。

　　一是出于暴利壟斷需要。一片直徑八英寸的硅芯片材料，成本僅有100多美元，然而，一條硅芯片材料的生產(chǎn)線，卻要價(jià)10億美元以上，甚至100億美元天價(jià)，而一條第二代芯片材料生產(chǎn)線僅需要數(shù)億美元，顯然，美國普及新一代芯片材料技術(shù)將失去暴利壟斷地位。

　　二是出于成本回報(bào)需要。美國在國內(nèi)外建立了眾多生產(chǎn)廠家，不僅投入了眾多的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)設(shè)備，而且，為培養(yǎng)相關(guān)的技術(shù)人才注入大量資金。如果推出新一代芯片材料，必須在設(shè)備和人才方面有新的投入，因此，美國延遲更新?lián)Q代為的是獲取更多利潤。

　　三是出于銷售淘汰落后設(shè)備需要。美國對生產(chǎn)高端芯片材料的設(shè)備采取壟斷措施，對于生產(chǎn)高端芯片材料的設(shè)備嚴(yán)格控制；但是，對中低端設(shè)備，特別是對進(jìn)入淘汰期的設(shè)備則允許出口，包括中國在內(nèi)的發(fā)展中國家，不得不引進(jìn)美國的芯片生產(chǎn)線，為此付出巨大代價(jià)。

　　四是出于對軍用級芯片材料禁運(yùn)需要。以美國為首的西方國家，一直對一些國家實(shí)行嚴(yán)格的軍用級芯片材料禁運(yùn)措施，絕不允許高端芯片材料技術(shù)流失。

　　2015 年4月9日，美國商務(wù)部決定對以中國超級計(jì)算機(jī)“天河”為業(yè)務(wù)主機(jī)的三家超級計(jì)算中心和“天河”的研制者國防科大采取限售措施，限售的產(chǎn)品則直指已在“天河二號”上裝配近10萬的英特爾“至強(qiáng)”ＣＰＵ。據(jù)悉，中國超級計(jì)算機(jī)“天河二號”連續(xù)多年蟬聯(lián)世界第一超級計(jì)算機(jī)的桂冠。

　　業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，超級計(jì)算機(jī)芯片由于長時(shí)間高負(fù)荷工作，每隔一段時(shí)間需要更換，因此美國的制裁對中國現(xiàn)有的“天河”系列超級計(jì)算機(jī)的正常運(yùn)行可能會(huì)產(chǎn)生一定的影響。雖然這個(gè)制裁不難繞過（“天河二號”主任設(shè)計(jì)師盧宇彤曾透露，“限售令”的確會(huì)給“天河二號”升級計(jì)劃帶來一定的負(fù)面影響，但升級是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，不可能將成敗完全系于ＣＰＵ——編注），但是，至少會(huì)增加中國維護(hù)現(xiàn)有超算系統(tǒng)的麻煩和成本。然而，美國發(fā)起的這場“貿(mào)易戰(zhàn)”并非只對中國產(chǎn)生影響，對生產(chǎn)“至強(qiáng)”芯片材料的英特爾公司而言，這意味著減少大量芯片材料的銷售額。同時(shí)，美國媒體有報(bào)道認(rèn)為，今后令人關(guān)注的是，這一禁運(yùn)只會(huì)刺激中國更多使用國產(chǎn)芯片來構(gòu)建新型的超級計(jì)算機(jī)，屆時(shí)，這家美國企業(yè)將會(huì)被排除出中國這一領(lǐng)域的市場。美國政府指責(zé)中國采用“非市場”手段，將美國軟硬件巨頭排擠出中國核心領(lǐng)域市場，而他們現(xiàn)在此舉恰恰會(huì)加速這個(gè)進(jìn)程。

　　二代芯片材料研制期待國家更多扶持

　　實(shí)踐證明，第二代芯片材料研發(fā)和生產(chǎn)需要資金雖然相當(dāng)巨大，但是低于長期以來進(jìn)口第一代芯片材料及生產(chǎn)設(shè)備所需的巨額資金，而聚集和造就一支具有國際先進(jìn)水平的技術(shù)人才和研發(fā)隊(duì)伍與擴(kuò)大第二代芯片的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒊蔀殛P(guān)鍵，其中，研發(fā)軍民兩用的芯片材料可以成為突破口。

　　鮮為人知的是，中國相關(guān)機(jī)構(gòu)研發(fā)第二代芯片并非沒有進(jìn)展，近幾年來，有關(guān)科研部門和信息產(chǎn)業(yè)集團(tuán)在第二代芯片材料研發(fā)上取得了歷史性突破。試驗(yàn)結(jié)果表明，中國自行研發(fā)的第二代芯片材料，其性能和技術(shù)指標(biāo)達(dá)到當(dāng)今國際先進(jìn)水平。之所以取得如此成績，是因?yàn)樗麄冊诳偨Y(jié)芯片材料研發(fā)發(fā)展現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上，將目標(biāo)直接定在第二代芯片材料的研發(fā)上，即：在硅元素芯片材料的基礎(chǔ)上，從第二代的芯片材料設(shè)計(jì)和生產(chǎn)起步。如今，他們不僅掌握了屬于第二代芯片材料的芯片設(shè)計(jì)和生產(chǎn)技術(shù)，而且，成功開發(fā)出可以批量生產(chǎn)第二代芯片材料的先進(jìn)設(shè)備。

　　據(jù)了解，中國研發(fā)的第二代芯片材料具有重大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，可廣泛應(yīng)用于無線通信、無線互聯(lián)網(wǎng)、手機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)、智能電網(wǎng)、智能機(jī)器人等，幾乎涉及人類現(xiàn)代生活的各個(gè)領(lǐng)域，市場規(guī)模相當(dāng)巨大。

　　業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，打破以美國為首的西方國家芯片材料的壟斷，是一項(xiàng)事關(guān)一個(gè)國家國計(jì)民生的戰(zhàn)略舉措，希望國家對此制訂相應(yīng)的長期發(fā)展計(jì)劃，整合全國所有研發(fā)第二代芯片材料的技術(shù)隊(duì)伍，以優(yōu)惠政策聚集世界一流的科技人才。

　　同時(shí)，他們希望，此前已經(jīng)建立的國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金和國家金融部門，對第二代芯片材料研發(fā)和批量生產(chǎn)給予政策的支持，如：合理改善進(jìn)口芯片材料及生產(chǎn)加工設(shè)備已經(jīng)形成的利益鏈，重視對研發(fā)第二代芯片材料的投入等。建議國家將研發(fā)和生產(chǎn)第二代芯片材料列入“十三五”重大項(xiàng)目予以重點(diǎn)扶持，統(tǒng)籌全國科研力量，組建研發(fā)第二代芯片材料的國家團(tuán)隊(duì)，其重要戰(zhàn)略意義絕不亞于當(dāng)年的“兩彈一星”工程。