半導體集成電路是計算機、通信、電子產(chǎn)品等高新技術(shù)領(lǐng)域的核心，將其比喻為未來科技的“新石油”毫不為過，目前各國都在該領(lǐng)域發(fā)力。而半導體設(shè)備又是集成電路的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，集成電路和半導體設(shè)備直接反映了國家的科技水平。
目前，中國已經(jīng)在盡最大的努力去自研和生產(chǎn)芯片，部分設(shè)計技術(shù)雖然已經(jīng)達到全球頂尖狀態(tài)了，但整體行業(yè)水平與國際先進水平仍有相當?shù)牟罹�，�?jīng)常出現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈上某個環(huán)節(jié)被“卡脖子”的情況。這主要是因為國內(nèi)沒有能匹配得上最先進芯片的同等制造工藝，導致了尖端技術(shù)的價值被無限縮小，華為麒麟高端處理器“絕唱”就是一個活生生的例子。
解決這些問題的兩大關(guān)鍵點，一是資金，二是人才。如今中國各路資本已經(jīng)蜂擁而至，只要能招攬更多優(yōu)秀半導體人才并留住他們， “中國集成電路產(chǎn)業(yè)再有5-10年，就一定會達到世界領(lǐng)先水平。”， 中微半導體設(shè)備(上海)股份有限公司董事長兼總經(jīng)理尹志堯博士認為。
60歲回國創(chuàng)業(yè)，幫助中國突破“卡脖子”領(lǐng)域
尹志堯博士是中微公司創(chuàng)始團隊的領(lǐng)頭人、致力于物理化學反應器開發(fā)和工業(yè)化50年。1944年，他出生于北京，1967年畢業(yè)于中國科技大學化學物理系。1984年獲美國加州大學洛杉磯分校物理化學博士后，在硅谷從事半導體行業(yè)二十年，參與并領(lǐng)導了國際幾代等離子體刻蝕機的研發(fā)，成為微觀設(shè)備領(lǐng)域的“最強大腦”之一。
雖然早年間一直在美國工作，但在2004年他60歲退休之際卻發(fā)現(xiàn)，自己努力了一輩子似乎沒有任何東西是屬于自己的，也沒給國家?guī)砣魏蔚呢暙I。他毅然決定和一批資深的行業(yè)專家歸國創(chuàng)業(yè)，創(chuàng)辦的中微半導體在他所帶領(lǐng)團隊的努力下，幫助中國在短時間突破了國際刻蝕機的技術(shù)壟斷，如今中微的等離子體刻蝕設(shè)備已應用于國際先進的14 納米、7 納米和 5 納米生產(chǎn)線。
在日前的《楊瀾訪談錄》中，主持人楊瀾與他進行了一番對話——政策推動下，我國半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀如何?與國際領(lǐng)先水平的距離有否縮減?缺乏頂級芯片人才等一些大家關(guān)心的問題都在談話中提到。
尹志堯博士表示，芯片已經(jīng)遍布我們的生活中。一臺車里面大概有一百多個芯片，一臺計算機里面也幾十到上百個芯片，而手機里大概有二十個左右的芯片。相較于60年前的電子管計算機，集成電路產(chǎn)業(yè)已經(jīng)把微觀器件面積縮小了一萬億倍，我們現(xiàn)在256G存儲量的智能手機要退回到60年前，體積相當于兩百萬棟五層的大樓，里面充滿了電子管。
這個以集成電路為核心的數(shù)碼時代，是人類社會本質(zhì)上的革命，它從根本上改變了人們的生產(chǎn)方式和生活方式。這個革命也帶來了技術(shù)上的壟斷，就目前來看，在全世界能做芯片的只有幾百家公司，而芯片制造設(shè)備的公司又縮減到了幾十家，所以半導體芯片領(lǐng)域?qū)夹g(shù)的先進性非常依賴。
一條大的芯片生產(chǎn)線要上百億美元的投資，其中70-80%用來買微觀加工的設(shè)備，大類有十多類，細分設(shè)備達到170多種。在芯片領(lǐng)域，每一個具體設(shè)備在國際上只有兩三家能夠做，是一個高度壟斷的行業(yè)，也是我們被“卡脖子”的主要原因。
本土可控的55nm，比完全進口的7nm更有意義
尹博士認為，我們國家的芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展其實速度很快。在中端和低端的芯片上已經(jīng)具有相當實力，但是在高端芯片上還有相當?shù)牟罹�，主要原因是受制于國外的先進設(shè)備。以中芯國際為例，一條產(chǎn)線上的設(shè)備超6成是美國，超9成是進口的，對國外技術(shù)依賴程度太強。
《電子工程專輯》曾經(jīng)分析過，是否有可能打造一條不帶美國設(shè)備或技術(shù)的芯片生產(chǎn)線?答案是今時今日還做不到。
根據(jù)SEMI的數(shù)據(jù)，目前全球前五大半導體設(shè)備廠商由于起步較早，憑借資金、技術(shù)、客戶資源、品牌等方面的優(yōu)勢，占據(jù)了全球半導體設(shè)備市場65%的市場份額。其中美國應用材料(AMAT)公司以17.72%市場份額排名第一，美國泛林集團(Lam Research，又稱拉姆研究)以13.4%的市場份額排名第四，美國科磊(KLA-Tencor)以5.19%的份額排名第五，三家合計占了全球36.31%的市場份額。
在上述的國際一流公司中，ASML在光刻機設(shè)備方面形成寡頭壟斷。應用材料、東京電子和泛林集團是提供等離子體刻蝕和薄膜沉積等工藝設(shè)備的三強，科磊半導體是檢測設(shè)備的龍頭企業(yè)。要在復雜冗長的半導體制造工藝中“百花叢中過，片葉不沾身”幾乎不可能，而且越往先進工藝，巨頭們的壟斷程度越高。
在先進工藝研發(fā)不占優(yōu)的情況下，中國唯有集中力量先實現(xiàn)某個成熟工藝節(jié)點的設(shè)備全國產(chǎn)化，才能步步為營。
正如中國工程院院士、浙江大學微納電子學院院長吳漢明日前在中國工程院信息與電子工程前沿論壇上演講時說的，特色工藝、先進系統(tǒng)與先進封裝技術(shù)的結(jié)合運用，可以使我國在芯片制造領(lǐng)域大有可為——“本土可控的55nm芯片制造，比完全進口的7nm更有意義。”
這不僅僅是針對制造設(shè)備而言，還包括光刻膠、掩模版、大硅片等基礎(chǔ)材料，以及EDA工具軟件等。
在設(shè)備上被卡脖子，有再好的工藝技術(shù)也發(fā)揮不出來，現(xiàn)在我們與工藝最先進的臺積電“邏輯器件大概工藝水平上差三代左右。國際上最先進的晶圓廠5納米已經(jīng)量產(chǎn)，而且3納米很快就要進入量產(chǎn)了。” 但是國內(nèi)最為先進的中芯國際也只是剛量產(chǎn)14nm工藝，其中起步晚是一個原因，另外缺少EUV(極紫外光)光刻機和頂級工藝人才是更直接的原因。雖然中芯曾經(jīng)做過研究，結(jié)論是用DUV(深紫外光)光刻機也可以上7nm，但良率和成本之間也是難以妥協(xié)。
近40年來，從美國起源的芯片技術(shù)不斷向亞洲轉(zhuǎn)移�，F(xiàn)在國際上百分之八十以上的生產(chǎn)線都建在亞洲，美國的芯片制造技術(shù)和產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢都已不是世界最強，甚至美國市場65%的需求都是由臺積電來代工完成。
在國際上，半導體行業(yè)是在各國不斷競爭，但又相互依存的情況下發(fā)展起來的，沒有任何一個國家可以獨攬所有技術(shù)和設(shè)備。美國本土能夠制造的芯片或設(shè)備也是有限的，有將近一半的設(shè)備和材料要從日本、歐洲和亞洲進口。
尹博士認為，我國在芯片產(chǎn)業(yè)鏈上雖然還落后，但也有自己的優(yōu)勢。首先，我們從芯片的設(shè)計到芯片的制造、設(shè)備、材料，等產(chǎn)業(yè)鏈的各方面都有布局，各環(huán)節(jié)比較完備。我們正在不斷的推動技術(shù)上的進步，縮短與發(fā)達國家的差距。
頂尖半導體人才流失嚴重
其次，在專業(yè)的人才上，華人在集成電路的歷史上起到了非常關(guān)鍵的作用。尹博士1984年曾在英特爾中心研究開發(fā)部工作，當時他就注意到，很多研發(fā)題目組的組長和技術(shù)領(lǐng)頭人都是華人。
再次，在理論研究和基礎(chǔ)開發(fā)上，華人對美國集成電路歷史的發(fā)展作出了非常大的貢獻。目前最先進的5納米、3納米的三極管結(jié)構(gòu)，其實是華人教授胡正明最早提出來的。“因為中國人注重數(shù)理化和工程技術(shù)，又有耐心，最適合搞集成電路。”
尹博士表示，華人在美國的集成電路的各個方面都起了非常大的作用，只要我們有一定的耐心，各方面的劣勢只需要5-10年來挽回，屆時中國一定會成為在芯片領(lǐng)域的先進國家，因為“中國人足夠優(yōu)秀，肯定能應付這一切。”
除了設(shè)備，芯片制造涉及的專業(yè)領(lǐng)域還有很多，比如計算機科學與技術(shù)、電子電氣工程、通信工程以及材料科學。之前湯森路透集團公布的全球頂尖材料專家TOP100排行中，前六名都是華人，而這些人大都來自中國科學技術(shù)大學，榜單的主要評判依據(jù)是10年間科學家發(fā)表的研究論文被他人引用率來確定的。。
同時，這些專家都是上雙榜的人，在化學家的榜單上，有楊培東(化學家榜排名第10)，夏幼南(化學家榜排名第35)，殷亞東(化學家榜排名第55)，孫玉剛(化學家榜排名第61)。
不去美國學不到，去了又回不來
這也從側(cè)面說明了，為什么中國大學這么牛，能培養(yǎng)出這么厲害的人，還在芯片制造環(huán)節(jié)上處處被卡脖子。原因就是人才外流，而人才外流的主要原因是“科研氛圍”以及“待遇”。
科研氛圍上，雖然這些專家的基礎(chǔ)知識是在中國國內(nèi)大學打下的，但他們是去到美國以后接觸的頂級科研環(huán)境，無論是資金、設(shè)備還是導師，與國內(nèi)相比還是有很大的領(lǐng)先。換句話說，如果留在國內(nèi)，可能做不到這么牛。
待遇上，相比西方國家，我國科研人員、科學家的收入確實偏低。雖然近年來解決了科學家的住房、子女教育、生活基本消費等問題，但整體收入改善不大。
2018年，《電子工程專輯》曾報道過西安航天動力研究所一名叫張小平的研究員跳槽民企，導致在研四種型號火箭發(fā)動機受影響的新聞。當時這篇《離職能直接影響中國登月的人才，只配呆在國企底層》的文章刷爆航天業(yè)內(nèi)人士的朋友圈，劍指研究所、國企的人才機制和低效。人民日報還特地發(fā)表了評論文章《什么比留住“張小平”更重要》，從三個角度談了企業(yè)用人的大忌。
再近一點，2020年7月，中科院合肥核能安全技術(shù)研究所曾有90多人集體離職事件大家可能還記憶猶新。在引發(fā)軒然大波后，中科院黨組派出專項工作組開展調(diào)查工作，但并未對外公開調(diào)查結(jié)果。不難猜的是，這90人敢提出離職就已經(jīng)找好了退路，至于是待遇太低還是如傳言中的被體制外企業(yè)高薪挖走，離職的兩大原因馬云此前已經(jīng)分析過了——一是錢沒給到位，二是心里委屈了。
另一點，留美的優(yōu)秀華人學者，在美國工作期間的科研成果、專利等等都會被美國所控制，回國的每一步都被監(jiān)控和各種阻撓，稍有不慎就會招來牢獄之災，比如當年“兩彈一星”元勛錢學森先生在新中國成立的消息傳出不久就計劃著回國效力，但遭到了美國各種阻撓迫害比如說非法監(jiān)禁，后來才艱難回國做出了巨大的貢獻。
近些年受中美科技戰(zhàn)和貿(mào)易戰(zhàn)的影響，美國對華人科學家的秘密調(diào)查、誘捕也越來越多。前文提到的尹志堯博士也是一位美國不想放走的中國人，他的研究生涯中獲得過86項的美國專利和200多項的各國專利。為了阻攔他回國，美國將其團隊的600多萬份文件全部沒收，所有個人電腦被徹底清查，所有工藝過程、設(shè)計圖紙被全被清查攔截。在歸國后，他還是帶回來了60多項芯片專利。
結(jié)語
當前國內(nèi)許多地方政府都在興辦集成電路大學，高校也紛紛設(shè)置集成電路一級學科并成立學院，足見國家對于人才培養(yǎng)的重視。例如南京集成電路大學，以及前幾天剛成立的清華大學集成電路學院，起首任院長吳華強教授就是清華畢業(yè)，留美獲得博士學位后，又在美國工作幾年后回國加入清華大學微電子學研究所的。
但另一方面，中科院一位院士曾說過，“我們現(xiàn)在最大的問題不是培養(yǎng)人才，而是如何留住人才，吸引人才。”2020年清華大學發(fā)布的一則關(guān)于學生未來就業(yè)發(fā)展報告中顯示，從清華走出的留學生中，有81%的人在去往美國或者是其他發(fā)達國家之后，便選擇留在了那里不再回來。
為什么美國能夠留住人才？原因重視得夠早，1946年他們就提出"富布萊特（Fulbright Program）"人才計劃，吸收了全球的頂尖人才，并用高薪留住，以此打造出屬于自己的科技帝國。從80年代開始的富布賴特交流項目(Fulbright exchange program)，是中美建立教育交流后幾十年間唯一的政府級學者學生交流項目，幾十年里無數(shù)學生學者直接間接受益于該項目。不過在去年7月，美國前總統(tǒng)特朗普叫停了與中國內(nèi)地以及中國香港特別行政區(qū)有關(guān)的所有富布賴特交流項目。
此前韓國三星也曾以高薪將日本技術(shù)人員招聘至公司，提升了整體的技術(shù)水平；大陸近些年也有樣學樣，重金廣納四方人才，尤其是中國臺灣地區(qū)因為語言上共通的優(yōu)勢，格外受青睞。
在中國半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展中， EDA工具、IP、半導體設(shè)備和材料可以算是一些硬性的“卡脖子”條件。它們大部分依賴進口，我們一朝不能實現(xiàn)自主可控，就會擔心被打壓。這些短期無解的問題也是長期人才流失造成的，無論哪一塊的技術(shù)研發(fā)突破，都需要有高端人才加持。國內(nèi)人才培養(yǎng)剛開始，出國深造的人才也難回來，或許才是中國造芯之路當前最大的困境。
