為什么中國造不出高端芯片？

◎作者 | 吳曉波

◎來源| 吳曉波頻道（wuxiaobopd）已獲授權(quán)

中國每年進口最多的商品是什么？ 很多人脫口而出：石油？ 是也不是。 過去30年，中國最大的進口商品確實是原油。 但2018年，芯片（集成電路）取代石油，成為了中國第一大進口商品。 這一年，國家海關總署數(shù)據(jù)顯示，中國的芯片進口額達到3120億美元。2019年微降至3055億美元，但仍牢牢占據(jù)進口榜第一名。

2018年進口重點商品量值表 數(shù)據(jù)來源：海關總署 劃線部分單位：百萬美元 凡電子產(chǎn)品，都離不開芯片。 中國用這些芯片生產(chǎn)了全世界90%的電腦、手機和家電，但這一進口數(shù)據(jù)，使得我們“世界第一IT產(chǎn)品制造國”的名頭，看上去有點虛。

芯片之于電子產(chǎn)品，猶如發(fā)動機之于汽車。 芯片，以二氧化硅（沙子的主要成份）為原料，但從一盤散沙變成這個互聯(lián)網(wǎng)星球的科技之巔，需要走過漫漫的技術長路，而中國恰好在這條路上走得有些“芯”酸。 芯片主要分為設計、制作和封裝三大環(huán)節(jié)。 在芯片產(chǎn)業(yè)鏈上，有人是三位一體，三個都做，比如三星、英特爾。 有的只管設計，比如高通、AMD、NVIDIA以及咱們的華為海思、紫光展銳。 有的只負責制造，這里就有我們熟悉的臺積電、中芯國際等。 有的只做封裝測試，比如日月光、安靠等。 細分到不同的部分，能力也有高下之分。 中國目前最強的部分是封測，在2016年，全球前十封測企業(yè)里，中國大陸企業(yè)已躋身三家。 到了2020年第二季度，在緊挨著中國臺灣的日月光、美國的安靠、中國臺灣的矽品前三甲的就是中國大陸的江蘇長電，已經(jīng)靠近世界一流水平。

但在最突顯技術能力的芯片設計和制造環(huán)節(jié)，我們還徘徊在中低端沒有出來。 就拿芯片制造部分來說，芯片制程是一個重要的制造能力標準。 所謂制程，指的是芯片中晶體管線寬的大小，制程越小，單個芯片上就能容納越多的電路元件，芯片的性能越強、功耗越低。 40nm以上制程，可供生產(chǎn)存儲芯片； 14nm制程實現(xiàn)，就能供應中高端AP/SoC、GPU、礦機ASIC、FPGA、汽車半導體等制造； 12nm制程實現(xiàn)，即可入手一臺中端智能手機芯片； 7nm制程實現(xiàn)，即可擁有即將絕版的華為麒麟980芯片手機。 中國企業(yè)中，目前只有中芯國際具備14nm制程制造能力。

在華為被美國卡脖子后，很多人提出了這樣的靈魂拷問：為什么中國造不出高端芯片？ 原因很復雜，內(nèi)外皆有。 先說芯片技術本身。 英特爾創(chuàng)始人戈登·摩爾曾提出“摩爾定律”。即每隔24個月（后改為18個月），集成電路上可容納的晶體管數(shù)會增加一倍，性能會提升一倍。 因此，芯片的技術更迭非常迅速，每隔一兩年就會更新?lián)Q代。 這是一場吃力不討好的競賽，我們剛花了幾年實現(xiàn)某項工藝的突破，之前的領跑者就已經(jīng)跑到了更前面，制程工藝間的差別猶如制造自行車和鐘表之間的差距，說的殘酷點，我們剛突破的，可能就是別人玩剩下的。 目前臺積電預計將于2022年實現(xiàn)3nm制程的量產(chǎn)，而中芯國際將于2021年開始生產(chǎn)7nm制程的芯片，前提還得是這期間美國不要繼續(xù)搞事阻攔。

另外，工欲善其事必先利其器，在制造芯片的“器”上，我們?nèi)备觳采偻鹊牟糠诌€有很多。 比如制造高端芯片的光刻機。 光刻機的制造技術只掌握在世界上少數(shù)幾家廠商手中，最有名的是荷蘭的ASML（阿斯麥）。它造價高昂，一臺約在3千萬至5億美元。ASML的EUV光刻機一臺報價近10億。 這部分中國為了進口也沒少花錢，2019年進口相關產(chǎn)品金額高達790億元，依然杯水車薪。

2019年進口主要商品量值表（萬元人民幣） 除了技術上的限制，中國早年在技術投入方面存在認知誤區(qū)。 一開始，中國生產(chǎn)芯片的水平并不低。 1975年，中科院北京109廠（現(xiàn)中科院微電子研究所），生產(chǎn)了國內(nèi)第一塊1K DRAM（存儲芯片）只比美日晚了四、五年，卻比中國臺灣、韓國早了四、五年。 但此后中國就落下了。 國內(nèi)政策發(fā)生突變，政府不再向企業(yè)直接撥款，企業(yè)需要直接向銀行貸款。這時候，企業(yè)斷了“生活費”，生產(chǎn)成本也相應收縮。少了穩(wěn)定的資金投入，技術很難更新。 其次，企業(yè)內(nèi)部發(fā)展產(chǎn)生分歧，很多企業(yè)擁抱市場，認為生產(chǎn)和技術應該順從市場需求，不應再唯技術馬首是瞻。 導致的結(jié)果是，中國企業(yè)在匹配芯片的算法和軟件上下足了功夫，而最難攻克也最需要攻克的芯片技術就被放在了最不緊要的位置。 如今人們感嘆中國移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)達，回頭卻發(fā)現(xiàn)自己連基本功都沒練好。 補課成了當下最重要的命題。

回顧全球芯片發(fā)展史，我們或許能以史為鑒。 1958-1959年，德州儀器和飛兆（仙童）半導體先后發(fā)明集成電路，此后美國公司長期統(tǒng)治著半導體市場。 隨后，日本開始以“舉國體制”重點發(fā)展半導體產(chǎn)業(yè)，政府通過資金、政策扶持相關廠商，用了20年時間，在DRAM等領域?qū)崿F(xiàn)了技術水平超越，日本DRAM的全球市場占有率一度高達80%。 接著，美國對日本實施精準打擊，強迫日本簽署《日美半導體協(xié)定》，施加了一系列限制條款。日本半導體產(chǎn)業(yè)從此中衰。 正當美日兩國打得頭破血流時，有一個國家漁翁得利，占據(jù)了芯片市場的一席之地——它就是韓國。 1974年，三星創(chuàng)始人李秉喆不顧管理層勸告，自掏腰包入股了美國Hankook半導體公司，并于1977年將其完全吞下，整合業(yè)務成立了三星半導體。

在這期間，韓國政府出臺了扶持半導體產(chǎn)業(yè)的六年計劃，目標是實現(xiàn)半導體本土生產(chǎn)?！罢?大財團”的發(fā)展模式正式啟動運轉(zhuǎn)。 此后歷經(jīng)波折，直到1983年，三星才建起了半導體廠房，從遇到資金問題的美光公司（Micron）手里買來了64K DRAM的技術，又從夏普公司手里買來了加工工藝授權(quán)。

1984年，三星實現(xiàn)了64K DRAM的批量生產(chǎn)，但與國際先進水平仍有不小的距離。這時，三星做了兩件事。 首先是挖人，挖美日公司的墻角，高薪聘請半導體工程師，實在挖不到的，就聘請他們周末飛來韓國進行指導。 原東芝副社長川西剛，曾講述過這樣一段往事：1986年，三星極力邀請他訪韓，飛機抵達首爾后，川西受到了極為隆重的接待，隨后對方提出請求，說我們正在建設半導體工廠，請您看看。 川西不便推辭，就參觀了三星的工廠?；貒螅寝D(zhuǎn)而要求參觀東芝的半導體工廠，川西顧及禮數(shù)，無奈之下又同意了。

圖源：《日本群像：東山再起的20年》 當時東芝的半導體工廠，擁有全球最先進的技術。參訪之后，三星就挖走了東芝的生產(chǎn)部長，建了一座和東芝一樣的工廠。 到了1990年代前半段，日本經(jīng)濟衰退，加上《日美半導體協(xié)定》的影響，三星又趁機挖走了更多的日本技術人才。 除了挖人，三星還打價格戰(zhàn)。 1984年，DRAM價格一路下滑，從4美元跌至30美分。當時，三星的生產(chǎn)成本是1.3美元一塊。這意味著，每生產(chǎn)一塊就要至少虧掉一美元。 作為一個賠錢的陪跑者，三星沒有選擇退出。 1980年代，三星在半導體領域幾乎是一路虧過來的，最終以數(shù)億美元的代價，把競爭對手（比如英特爾）擠出了牌桌。 為什么后來美國沒有針對韓國，再搞一個《韓美半導體協(xié)定》？就是因為在韓國半導體產(chǎn)業(yè)崛起之時，美國本土企業(yè)已經(jīng)撤出DRAM生產(chǎn)了。 1990年代后期，韓國成為了存儲芯片領域的世界第一。2017年，三星電子超越英特爾，成為了全球最大的芯片制造商。 這背后不可忽視的，是三星持續(xù)的研發(fā)和資本投入。

韓國的芯片發(fā)展史，對中國有三點啟示： 第一，耐心。 半導體行業(yè)投入高，自身發(fā)展周期長，利潤回報周期更長，想看到曙光需極大的耐心。韓國芯片的崛起，大約經(jīng)歷了漫長的40年，而最初的20年幾乎看不到希望。 但韓國咬牙堅持，并在芯片行業(yè)處于利潤低谷時，進行了堅決的資本入局。 第二，政策和資本。 韓國政府的資金和政策全力支持三星。1982到1987年，韓國政府在半導體行業(yè)總共投入3.46億美元動激發(fā)了民間約20億的私人投資。 20世紀90年代，韓國政府又先后為三星提供約8億美元的投資。 第三，優(yōu)秀的人才和企業(yè)。 除了三星之外，韓國的LG、SK海力士等公司都在芯片領域扮演著重要角色。韓國科技部下屬的電子通信研究所，也牽頭匯聚“官產(chǎn)學”力量進行技術攻關。 資本、政策、人才、企業(yè)，把韓國芯片技術推向高位。 未來，中國公司想要在芯片上有所超越，可以回顧下隔壁鄰居的發(fā)展史。頂尖的人才、完善的政策、雄厚的資本和前沿的設備缺一不可。

原文標題：韓國“流血”造芯片，能給中國哪些啟示

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