本文转载自:何处击(ID:tiequanhe)
9月25日21时50分左右,孟晚舟乘坐的包机落地深圳宝安机场。孟晚舟在机场哽咽着说:“祖国,我回来了!”获得祖国同胞一片喝彩。
理性而言,孟晚舟的回国并没有改变华为被美国制裁,无芯可用的局面。
不过在一些证券分析师眼里,似乎美国一封锁,我国芯片产业便能一下子站起来了。
在某微信群里,对于业内人士的行业看法,某券商分析师直言你算老几,惊呆众人。
中国半导体产业到底还有多久才能真正独立自主,摆脱被掐脖子的局面呢?今天老何就来给读者们好好解析下这个问题。
1、中国曾是一线梯队
实际上,可能让大家意外的是,中国在芯片产业并不是一直落后,反而还一度是国际先进水平。
1964年,中国在一穷二白的情况下试爆第一颗原子弹,可谓家喻户晓。
不过很少有人知道的是,1956年,中国电子工业被列为重点发展目标,中国科学院借机成立了计算技术研究所。
1965年,中国就研制成功了第一块硅基数字集成电路,也就是我们现在俗称的芯片,比现在的芯片制造最大产能国韩国,早了整整10年。
那么问题来了,如今的光刻机巨头ASML甚至都还没有诞生,我国在国际社会上也被欧美技术封锁,芯片是怎么造出来的呢?
答案其实很简单,不仅芯片是纯自主研发,造芯片的65型光刻机也是中科院自主研发的。
中国不仅能造出来芯片,和当时的国际先进水平差距也没有如今那么大,在随后的20年时间,中国在芯片领域也一直保持追赶的步伐。
1976年,中科院109厂,也就是现在的中科院微电子研究所,研究出了1000万次计算大型电子计算机。
1980年,清华大学研制成功第四代分步式投影光刻机,光刻精度达到3微米。
这台光刻机先进到什么程度呢?
1978年,美国GCA公司推出世界第一台商品化的分步式投影光刻机——DSW4800,光刻精度3微米左右。
和如今韩国引领半导体行业不同,当时欧美依然处在半导体行业第一梯队,也就是说中国凭借自己的力量第一次赶上了世界的技术水平。
那么问题来了,明明我们到达过第一梯队,怎么如今就被人卡脖子了呢?
这里主要由三个原因:
在改革开放后,因为一些原因,国家下马了大量军工和非军工项目,例如航母项目在当年也曾被下马,差点胎死腹中。
如今在大力发展的大飞机,光刻机等自主研发项目当年也被下马。
既然国家不再投入,芯片产业又非常烧钱,那么自然要从市场化解决。
这时候造不如买,买不如租的想法开始占据了主流,在芯片领域,国家也开始支持和日本合资,走市场换技术的路线。
1982年,无锡742厂从东芝引进电视机集成电路生产线;
1991年,首都钢铁公司和日本NEC公司成立合资公司——首钢NEC电子有限公司;
1997年,上海华虹集团与日本NEC合资组建上海华虹NEC电子有限公司;
然而这几次的合资并不如预想的那么顺利,由于立项审批,建设流程的原因,加上韩国半导体产业的崛起,中日合资的公司很多都经历了刚建成,产品便已落后市场的窘境,被韩国三星杀得片甲不留。
2、汉芯改变了行业发展
21世纪初期,欧美日的半导体产业已经相当成熟,韩国,中国台湾的发展也欣欣向荣,这时候中国又获得了一次追赶的好机会。
半导体行业鼎鼎大名的张汝京决定来大陆开厂,受到了国家及上海政府的大力支持,中芯国际在2000年成立,国家也加大了对半导体行业的资金投入,我国似乎又有重新崛起的机会。
不过这个时候,一个人的出现改变了行业的发展格局,他就是陈进。
陈进,1991年毕业于同济大学,1992年赴美留学,1994年、1997年先后获德州大学奥斯汀分校计算机工程硕士与博士学位,1998年1月获美国德州大学博士学位。专门从事超大规模集成电路设计和检测方面的研究,他曾在美国IBM、摩托罗拉等公司担任高级主任工程师、芯片设计经理等职,主持系统芯片开发等工作。
2001年,陈进被国内半导体产业的政策吸引,回到了祖国。
在21世纪初,大学刚刚扩招的时代,本土名校的大学生都非常的金贵。
陈进这样有学历,有经验的海归人才,国家奉若至宝,一归国便让其赴上海交通大学任教,同时担任芯片研发部主任和汉芯总设计师,对其寄予厚望。
陈进也没有让大家失望,原定4年的研发计划,只花了16个月便完成了汉芯一号,一鸣惊人。
2003年2月16日,“汉芯一号”发布会场面可以说是非常宏大,上海市政府新闻办公室亲自主持,信产部科技司司长、上海市副市长、上海科委、教委负责人悉数到场。
在现场多位院士、专家的评定下,认定汉芯一号不仅达到了国际先进水平,性能更是超过了同期的英特尔产品。
陈进瞬间成为了“民族英雄”,被上海交大聘为长江学者,担任微电子学院院长,成立汉芯公司,拿着国家的高额经费,继续进行科研活动。
尽管业界内部也有质疑之声,认为别人英特尔四十年的发展路径,我们一年半就搞定,难道芯片产业真就可以轻易弯道超车?
但是随着汉芯二号,三号,四号的陆续发布,质疑之声逐渐消失,国人开始逐步相信我们也可以造出世界一流的芯片,屹立于行业之巅。
然而这一切的美好景象都在2006年1月17日戛然而止。
当年春节前夕,一位神秘举报人在清华大学BBS上发布的一则神秘帖子——《汉芯黑幕》,揭露了汉芯的造假实锤。
根据爆料,陈进虽然履历不假,一开始也真的想做出自主芯片,但是实际上手才发现,巨大的技术差距下,自主芯片根本不是自己和交大那几十个博士就能做出来的东西。
面对着国家的巨额经费和潜在的巨大荣誉,陈进决定铤而走险,让自己在美国的弟弟,帮他购买了一批摩托罗拉的芯片,让工人用砂纸将芯片表面的原有标志磨掉,然后加上“汉芯”标志“研制”而成,一套狸猫换太子的操作,就这样顺利完成了。
事发后,陈进被撤销了所有荣誉,但是无论是上海交大,还是国家都没有提及对当事人的法律责任。
陈进本人最终携带大量经费前往海外,如今甚至还成为了多家美国上市公司股东,日进斗金。
汉芯事件严重打击了本来就不先进的中国芯片产业,受到汉芯牵连,大量项目下马,很多想投身芯片制造业,还有已经身处芯片制造业的年轻人也惨遭连累,纷纷转入其他的行业,致使我国芯片行业一度陷入了停滞状态。
直到10多年后,随着中兴、华为被美国制裁,大家发现原来芯片行业居然被卡脖子到这个程度,国家才再次决定加大投入,可是这时候,最大的问题已经不是资金,而是整个行业生态了。
影响国产芯片发展的最大问题不是芯片太贵,而是太便宜了。
随着芯片行业多年的发展和规模化,芯片的单价已经可以做到非常便宜,这直接堵死了后来者的生存空间。
我们用通俗的比喻来解释一下,在有可口可乐和百事可乐的情况下,我们要搞出一款国人的老何可乐,如果要做成和巨头一样的味道,那么老何的成本根本拼不过会亏到死,如果把成本降低到和它们一样便宜,那味道就堪忧。即使好不容易把可乐造到同样便宜还好喝,那么消费者为什么不喝可口可乐改喝老何可乐呢,听起来是不是一个死局?
3、目前是的最好时机
那么是不是中国的芯片产业就没办法了呢?
其实并不是,或者说目前反而是中国芯片发展最大的机遇期。集聚了天时、地利和人和,且听老何一一说来。
中国芯片发展最大的天时便是摩尔定律可能逐渐走向极限。
数十年来,电子产业一直循“摩尔定律”(Moore’s law)所设定的开发蓝图——晶片上可容纳的电晶体数量大约每隔两年增加1倍。
然而,英特尔近年来一直停留在14纳米,直到近两年11代和12代CPU才采取10纳米工艺,除了竞争对手给的竞争压力不够外,客观而言,摩尔定律开始放缓也有部分因素。
不仅如此,权威的国际半导体机构已经不认为摩尔定律的缩小可以继续下去了,国际半导体技术蓝图(ITRS)已经宣布不再制定新的技术路线图。
尽管芯片制程工艺的升级从90nm起步,经历了14nm时代,到现在的7nm、3nm,一直在突破进步,三星最近更是宣布了2025年量产2nm芯片。
但是在业界人士看来,2nm很可能是一段时间来行业最后的突破。
硅原子的直径也就是0.12纳米,如果再继续极限下去,对于光刻机的要求已经不是在刀尖上跳舞,而是针尖上跳舞,难度系数将会指数级增长。
换句话来说,行业的发展存在一种可能,在颠覆性技术出现前,目前行业终点已经确定,只有先到后到的差异,到了终点的人已经不太有可能继续出发大幅甩开差距,这给目前还在28nm,14nm的国产厂家们一个绝佳的追赶窗口期。
而在地利角度,目前国内厂家也有条件开始追赶了。
还记得之前的光伏吗?
同样使用硅作为原料,光伏产业所使用的多晶硅纯度只需要99.9999%,也就是6个9行了,俗称太阳能多晶硅。
而半导体产业所使用的多晶硅纯度则需要11个9,俗称电子级多晶硅。
这是人类目前能够达到的提纯程度最高的水平。
在2019年之前,我国在这方面领域还是空白。虽然我们有大量可以提纯6个9纯度的多晶硅企业。但却没有能够提纯11个9纯度的多晶硅企业。
这还是只芯片产业上游的第一步,芯片产业难度可想而知。
这也间接解释了,为什么我国光伏行业能够打遍世界,芯片产业却长期受制于人。
而如今,在上下游各个领域,我国企业都开始实现了0的突破。
华鑫半导体目前已经实现了电子级多晶硅量产,产量基本能够满足国内半导体产业的需求,并开始出口海外,填补了我国这方面的空白。
上海新昇半导体和天津中环股份这两年则填补了我国12寸大硅片的技术空白,彻底解决了上游的瓶颈。
到了中游的IC设计和制造环节,在设计领域,华为海思的拳头产品麒麟芯片取得的成就成绩我们有目共睹。
IC制造的过程,就是通过IC设计图纸,然后用光刻机来在大硅片上做极细微的雕刻。
我国目前最大的瓶颈便是卡在光刻机这里。
我们没有最先进的ASML光刻机,麒麟芯片被迫断货便是基于此原因。
但是这不代表我们就没有光刻机企业。这里就要提到上海微电子了。
上海微电子从2002年成立以来只做一件事,做光刻机,经过多年以来的研发,今年终于即将开花结果,交付今年交付28nm国产光刻机,填补业内空白。
听上去28nm似乎和5nm的华为麒麟芯片相去甚远,其实并没有想的那么糟糕,大概也就是2012年的手机水平,如果只玩玩王者荣耀应该还是能胜任的。
换一句话来说,中国已经度过了一旦断货就彻底无芯可用的危机。
然后就是最大的人和,无论是2018年开始的贸易战,还是孟晚舟被扣事件,从国家到个人层面,自力更生的呼声空前高涨,从业人士在扶持力度和士气上都有了空前的提升。
我们之前提过,目前我国发展半导体最大的瓶颈之一就是现有的成熟方案价廉物美,国内不成熟的产品根本无法匹敌,导致越不成熟越没使用的机会,更加得不到发展,从而默默被市场淘汰。
但是目前芯片国产化已经成为了重大的国家战略,华为鸿蒙生态用户破2亿也证明了在国家利益面前,哪怕它依然在襁褓之中,还是有很多人民群众愿意支持国产。
只要有了用户基数,在中国的巨大市场面前,不断地经过市场迭代升级,芯片产业走出互联网企业那样Copy to China到Copy from China的逆向输出也并非镜花水月。
4、不要迷信弯道超车
在有了汉芯的前车之鉴后,有不少人认为既然传统的芯片拼不过,那么就搞弯道超车,换一个技术路线,类似新能源一样大家从0起步。
有的选择从材料下手,搞不定硅就换一个元素。
去年,北京元芯碳基集成电路研究院宣布,解决了长期困扰碳基半导体材料制备的瓶颈。
乍听之下,有点道理,因为碳基半导体的成本更低、功耗更小、效率更高。它是一种有别于现在芯片的硅材料,似乎我们弯道超车有望,资本市场也一度热潮碳基概念股。
实际上这个仅仅只是碳基材料上的一个突破而已。距离在碳基材料上去制造芯片,特别是我们平常说的通用芯片,还有十万八千里。硅基芯片在未来的数十年内都讲持续占据行业主流的地位。
也有的企业觉得,既然CPU拼不过国外企业,那么我们就去做GPU、TPU、NPU,这也是弯道超车嘛。
可是我们仔细想想,虽然人工智能,深度学习是未来的发展方向,这些芯片也的确大有可为,但是如果基础都没有打好,基础技术累计不够到位,就想要直接跨越式发展,无异于空中楼阁。
因此想要发展好半导体行业,还是需要下功夫在传统领域一步一个脚印,该走的路一步都不能少。
对于半导体产业,我们当前的确存在的诸多问题需要正视。
但是我们不能一看到问题就极度悲观,也不能看到一些进展就妄自菲薄。
老何就是希望,通过客观的介绍,让从业者们也好,读者也好,用积极乐观的态度迎难而上,唯有如此,中国的半导体产业才能真正的自力更生!
1、本文只代表作者个人观点,不代表星火智库立场,仅供大家学习参考; 2、如若转载,请注明出处:https://www.xinghuozhiku.com/88994.html