這種邏輯并不簡單，因?yàn)樾酒袠I(yè)極為特殊，相比于其他行業(yè)，國產(chǎn)芯片面臨的挑戰(zhàn)極為艱巨。
最終的勝利雖然已能看到路線圖，但需要不短的時(shí)間，也要經(jīng)歷不同的階段，需要極強(qiáng)的耐心與方向感。
這一過程不會(huì)是痛快地全面出擊，而是需要繼續(xù)耐心周旋，與外界深入合作。
深刻了解芯片行業(yè)的特殊性、國產(chǎn)芯片的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀以及未來的發(fā)展階段，對(duì)“中國芯”的信心才會(huì)有堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
打好芯片行業(yè)的發(fā)展基礎(chǔ)，需要一步一個(gè)腳印扎實(shí)進(jìn)步，不追求一鳴驚人的戲劇性突破。
一個(gè)極為特殊的行業(yè)
芯片是電腦、手機(jī)、家用電器等電子產(chǎn)品的核心元器件，是人類社會(huì)不可思議的“超級(jí)福利”，對(duì)全球經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)極大。
芯片的性能一代一代地顯著提升，摩爾定律一直在延續(xù)，是因?yàn)槎嗄陙碓谶�算正常的商業(yè)流程中，全球很多公司緊密配合，才共同創(chuàng)造了令人驚嘆的技術(shù)奇跡。以芯片為基礎(chǔ)的整個(gè)IT業(yè)，深度分工合作效率極高，是人類社會(huì)近年來進(jìn)步最快、對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)貢獻(xiàn)最大的行業(yè)之一。
中國是芯片業(yè)飛速發(fā)展的受益者，也是重要貢獻(xiàn)者。2020年全球芯片約四分之一由中國生產(chǎn)，還有超過一半進(jìn)口到中國，用于各種電子產(chǎn)品中，后者又行銷全球。全球消費(fèi)者并不直接使用芯片，但通過中國這個(gè)中心節(jié)點(diǎn)，芯片的“超級(jí)福利”才擴(kuò)散到全世界。
芯片業(yè)本來是技術(shù)飛速發(fā)展、推動(dòng)人類社會(huì)共同進(jìn)步的產(chǎn)業(yè)典范，近年來其商業(yè)流程卻遭到一些美國政客的大肆破壞。在這種背景下，公眾對(duì)芯片有了一定的認(rèn)知，同時(shí)也對(duì)光刻機(jī)和國產(chǎn)芯片抱有很高期望。然而，公眾和輿論對(duì)國產(chǎn)芯片的發(fā)展路徑快速給出結(jié)論，或套用其他行業(yè)的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析，常常與業(yè)內(nèi)人士存在認(rèn)知差異。
這種認(rèn)知差和預(yù)期差，很大程度上來源于公眾并不了解，芯片業(yè)作為當(dāng)今世界技術(shù)復(fù)雜程度最高的科技產(chǎn)業(yè)之一，具有極端特殊性。
芯片制造的特殊性在于，雖然人們清楚其復(fù)雜程度，但外界終究難以對(duì)這個(gè)行業(yè)的困難形成直觀認(rèn)識(shí)。
用常規(guī)的高科技產(chǎn)業(yè)評(píng)估流程來對(duì)待芯片制造業(yè)投資，就算理論知識(shí)再豐富、態(tài)度再謹(jǐn)慎，現(xiàn)實(shí)中也還是有可能陷入麻煩。高科技項(xiàng)目通常不會(huì)一帆風(fēng)順，總會(huì)伴隨著各種問題。一般的高科技項(xiàng)目，就算失敗，也起碼能生產(chǎn)出一些成品。但芯片制造不同，如果倉促上馬項(xiàng)目不能成功，不要說拿不出成品，甚至可能連生產(chǎn)線都湊不出來，連調(diào)試解決問題的機(jī)會(huì)都沒有，這就是芯片制造的高風(fēng)險(xiǎn)性。
對(duì)于高科技項(xiàng)目來說，成功的關(guān)鍵在于齊全的產(chǎn)業(yè)鏈。然而在芯片制造領(lǐng)域，中國缺的恰恰是齊全的產(chǎn)業(yè)鏈，芯片已成為中國科技產(chǎn)業(yè)最大的短板之一。這個(gè)行業(yè)在連續(xù)11年位居世界第一制造業(yè)大國、擁有世界各國中最齊全產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢(shì)的中國，是一個(gè)特殊的存在。
芯片制造業(yè)的特殊性還在于，即使相關(guān)技術(shù)取得突破，相關(guān)生產(chǎn)環(huán)節(jié)也多達(dá)上千個(gè)，需要的技術(shù)人才是海量的。芯片業(yè)人才培養(yǎng)的規(guī)律，也與其他高科技項(xiàng)目有所不同。
芯片制造的特殊性
2020年，中國進(jìn)口芯片超過全球產(chǎn)量的一半。海量進(jìn)口芯片，反映的是中國芯片設(shè)計(jì)、制造技術(shù)能力與產(chǎn)能的嚴(yán)重缺失。其根源是芯片制造技術(shù)與產(chǎn)業(yè)鏈的特殊性。
公眾所熟知的摩爾定律，是指芯片性能每18個(gè)月翻一倍。每18個(gè)月單位面積內(nèi)晶體管數(shù)量翻倍，意味著生產(chǎn)技術(shù)難度與需要的投資指數(shù)級(jí)上升，并產(chǎn)生了一系列“逆向效應(yīng)”。
隨著芯片制程（晶體管柵極距離）從微米級(jí)深入到納米級(jí)，一個(gè)芯片內(nèi)晶體管數(shù)量增至上百億個(gè)，“量變到質(zhì)變”發(fā)生，絕大多數(shù)芯片制造公司已經(jīng)跟不上了。高端芯片制造門檻極高，目前只剩臺(tái)積電、三星、INTEL三家還在芯片制造的最前沿。2018年芯片代工巨頭格羅方德已宣布放棄7nm技術(shù)研發(fā)。
在芯片制造設(shè)備上，最尖端的EUV光刻機(jī)只有荷蘭的ASML有，曾經(jīng)的光刻機(jī)巨頭日本的尼康和佳能則研發(fā)失敗。
有的人誤認(rèn)為中國芯片被“卡脖子”的是高端芯片制造，只要把高端光刻機(jī)搞出來，能讓華為制造手機(jī)芯片，就可以突破了。
事實(shí)上，中國的整個(gè)芯片制造體系，從低端到高端，制造設(shè)備的差距都很大，多個(gè)環(huán)節(jié)需要依賴進(jìn)口設(shè)備與服務(wù)。這并非EUV光刻機(jī)等個(gè)別設(shè)備的問題，而是整個(gè)自主生產(chǎn)線都缺乏實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。
發(fā)展國產(chǎn)芯片制造設(shè)備有雙重難度：一是挑戰(zhàn)物理極限的技術(shù)難度，二是難以進(jìn)入業(yè)界主流得不到發(fā)展機(jī)會(huì)，后一個(gè)難度更為致命。
1個(gè)原子的直徑是0.1納米，10納米只夠排100個(gè)原子，高端芯片卻要在其中安排一個(gè)晶體管。這需要原子級(jí)別的操控，微觀量子效應(yīng)都會(huì)出來搗亂，難度極高。而且還需要快速精準(zhǔn)的工業(yè)生產(chǎn)，上億塊芯片要在合理時(shí)間內(nèi)以90%以上的合格率生產(chǎn)出來，處理程序達(dá)上千道，配套工業(yè)體系精度要求極高。
全球業(yè)界緊密配合，形成了研發(fā)、生產(chǎn)、銷售的正向循環(huán)，才在實(shí)際產(chǎn)業(yè)運(yùn)行中以摩爾定律快速提升了芯片制造技術(shù)水平。然而，中國企業(yè)因歷史因素一開始就未參與到循環(huán)之中，對(duì)芯片制造產(chǎn)業(yè)鏈基本沒有影響力。這也是中國芯片制造技術(shù)落后的特殊背景。
近來國內(nèi)業(yè)界已經(jīng)形成共識(shí)，首先要打牢基礎(chǔ)，把28nm及以下的市場(chǎng)占比更高的成熟制程芯片工藝吃透，構(gòu)建一條28nm的自主生產(chǎn)線并逐步提高國產(chǎn)設(shè)備的比例，才是更為現(xiàn)實(shí)的目標(biāo)。
28nm雖然被稱為成熟制程，但對(duì)于國產(chǎn)芯片來說，也是巨大的挑戰(zhàn)。目前國產(chǎn)芯片的代表還只是中芯國際、華虹集團(tuán)等極為依賴進(jìn)口設(shè)備的公司，且產(chǎn)出以中低端芯片為主。
國產(chǎn)設(shè)備研制成功后，切入已有生產(chǎn)線并調(diào)試成功的難度也不小，甚至可能得不到調(diào)試的機(jī)會(huì)，因?yàn)闀?huì)擔(dān)心降低良率影響經(jīng)濟(jì)效益。這個(gè)特性令中國的芯片制造設(shè)備發(fā)展舉步維艱。幾乎與業(yè)界脫節(jié)，是中國芯片自主最為困難的環(huán)節(jié)。
現(xiàn)階段，國產(chǎn)設(shè)備需要與進(jìn)口設(shè)備“混搭”切入生產(chǎn)線，國產(chǎn)設(shè)備有機(jī)會(huì)進(jìn)入產(chǎn)業(yè)鏈就是進(jìn)步。這是最急需補(bǔ)齊的短板。
“補(bǔ)短板”與“兩條腿走路”
芯片制造設(shè)備現(xiàn)狀如此嚴(yán)峻，國產(chǎn)芯片還有希望嗎？
事實(shí)上，政府高層一直很清楚芯片及相關(guān)制造設(shè)備的重要性，并以越來越大的力度對(duì)芯片制造技術(shù)進(jìn)行投資，這在世界上是獨(dú)一無二的。
中國并非沒有發(fā)展芯片制造的能力，相關(guān)技術(shù)一直有國家專項(xiàng)資金重點(diǎn)支持，只是作為技術(shù)儲(chǔ)備未大規(guī)模進(jìn)入生產(chǎn)環(huán)節(jié)。過去中國企業(yè)使用美系芯片與技術(shù)體系，以保證在重要市場(chǎng)的技術(shù)競爭力，這也是全球企業(yè)通行的做法。
然而，美國的打壓導(dǎo)致芯片產(chǎn)業(yè)邏輯變了。新的邏輯是，市場(chǎng)不再是成本決策，而是開始考慮生存問題，自主技術(shù)將獲得空前的動(dòng)力，相關(guān)企業(yè)為了生存會(huì)主動(dòng)對(duì)芯片技術(shù)體系進(jìn)行調(diào)整。
當(dāng)前，政府正以前所未有的力度組織芯片業(yè)“補(bǔ)短板”。按以往經(jīng)驗(yàn)，以國有企業(yè)為核心的技術(shù)團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)技術(shù)突破，將高科技元素“白菜化”之后，地方上的投資熱潮會(huì)逐漸興起。芯片業(yè)也會(huì)遵循這一規(guī)律。
發(fā)展芯片制造業(yè)需要遵循的另一條規(guī)律是，在其他制造業(yè)領(lǐng)域，中國引進(jìn)自研兩條腿走路的路線大獲成功，國產(chǎn)替代取得很大進(jìn)展。
其他領(lǐng)域取得大面積突破的主要原因是，業(yè)界生產(chǎn)技術(shù)基本穩(wěn)定，中國各種配套技術(shù)紛紛進(jìn)步，時(shí)機(jī)成熟后就能一舉替代成功。芯片制造的特殊性在于，技術(shù)不僅沒有停滯，還在加速發(fā)展。
目前，國產(chǎn)設(shè)備已經(jīng)初步具備了自主發(fā)展的基礎(chǔ)。如華虹集團(tuán)與中芯國際未來設(shè)備國產(chǎn)化率必然逐漸提升。需要指出的是，芯片制造設(shè)備的國產(chǎn)替代雖然正在加緊進(jìn)行，但由于起點(diǎn)低，現(xiàn)在還處于早期階段，暫時(shí)還不能成為國產(chǎn)芯片提高產(chǎn)能的主要支撐。目前國內(nèi)正在規(guī)劃快速提高芯片產(chǎn)能，預(yù)計(jì)數(shù)年內(nèi)可以翻倍，但肯定是以進(jìn)口制造設(shè)備為主。
一些人將國產(chǎn)芯片落后的原因歸結(jié)為以前忽視自主制造，其實(shí)這并非真相，其他行業(yè)的經(jīng)驗(yàn)也不支持這種結(jié)論。
發(fā)展芯片制造業(yè)短期內(nèi)還是應(yīng)該堅(jiān)持“兩條腿走路”。在自主發(fā)展的同時(shí)，如果上產(chǎn)能需要引進(jìn)外國設(shè)備，那就大力引進(jìn)。由于中國芯片市場(chǎng)極其重要，全球芯片業(yè)界內(nèi)心非常渴望中國市場(chǎng)，合作的機(jī)會(huì)并不會(huì)因美國遏制而消失。例如，大批買入ASML的DUV光刻機(jī)我們很需要也可以做到，即使美國不讓買。
進(jìn)擊路線圖
根據(jù)芯片行業(yè)的特殊性、國產(chǎn)芯片的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀來分析，可能的自主芯片的發(fā)展路線圖如下：
第一階段是奠定基礎(chǔ)。2025年前，以進(jìn)口設(shè)備為主大幅提升成熟制程芯片產(chǎn)能，自主芯片制造技術(shù)快速發(fā)展補(bǔ)短板，進(jìn)口替代不斷推進(jìn)。這一階段的自給率目標(biāo)并不會(huì)太高。
由于晶圓廠建設(shè)周期長，短期內(nèi)新增產(chǎn)能還是會(huì)主要依靠成熟技術(shù)也就是進(jìn)口設(shè)備。中國企業(yè)掌握國際主流設(shè)備的生產(chǎn)工藝，意義也非常重大。擴(kuò)大晶圓產(chǎn)能具有戰(zhàn)略意義，不能等國產(chǎn)設(shè)備成熟后再推進(jìn)，這與使用進(jìn)口設(shè)備并不矛盾。
這一階段，國產(chǎn)設(shè)備將爭取切入生產(chǎn)線，獲取實(shí)質(zhì)性的設(shè)備市場(chǎng)份額。國產(chǎn)設(shè)備的技術(shù)能力得到證明后，進(jìn)口設(shè)備也能更為順利。
第二階段是國產(chǎn)芯片制造設(shè)備成熟，主要環(huán)節(jié)打通，具備主動(dòng)操作的能力，上產(chǎn)能加速。
經(jīng)過第一階段的技術(shù)積累后，在成熟制程芯片領(lǐng)域，中國爭取形成研發(fā)、制造、銷售的自主產(chǎn)業(yè)鏈閉環(huán)。2025年以后，即使芯片制造設(shè)備無法進(jìn)口，中國的產(chǎn)能擴(kuò)張也能得到保證。屆時(shí)中國芯片業(yè)將迎來歷史性轉(zhuǎn)折。
中國打通產(chǎn)業(yè)鏈以后，通常能實(shí)現(xiàn)效率的急劇提升，如建廠周期、建廠成本、設(shè)備成本大幅下降，生產(chǎn)效率大幅提升。芯片生產(chǎn)將和其他諸多行業(yè)一樣，被中國重新定義。中國將不僅是芯片應(yīng)用市場(chǎng)主體，也將成為芯片生產(chǎn)制造主體，更好地為全球提供芯片福利。
這個(gè)階段，國產(chǎn)芯片自給率會(huì)大幅提升。全球芯片產(chǎn)能分布、制造設(shè)備份額分布將發(fā)生巨大變化。一批中國芯片企業(yè)會(huì)崛起。
第三階段與前兩個(gè)階段有關(guān)聯(lián)，中國先進(jìn)制程芯片將取得重大突破，徹底解決“卡脖子”問題。
先進(jìn)制程的進(jìn)展分為兩類：一類基于進(jìn)口設(shè)備與工藝，一類基于國產(chǎn)設(shè)備與生產(chǎn)線，二者并不矛盾。
“中國芯”將分階段看到各類目標(biāo)的曙光，目前正在轉(zhuǎn)折前夜。此過程中，以芯片制造設(shè)備為核心的自主芯片研發(fā)進(jìn)展將是最關(guān)鍵因素，但并不需要完全依靠自主，進(jìn)口設(shè)備也是重要技術(shù)來源。
“芯片應(yīng)用中心”的特殊意義
芯片生產(chǎn)出來后到消費(fèi)者能用上，還需要進(jìn)一步整合到整機(jī)系統(tǒng)里，因此芯片有極為廣泛的下游應(yīng)用行業(yè)。中國目前芯片生產(chǎn)環(huán)節(jié)相對(duì)弱勢(shì)，需要大量進(jìn)口，但下游芯片應(yīng)用方面卻發(fā)展得不錯(cuò)，這非常特殊——芯片應(yīng)用行業(yè)并沒有分散于全球，卻集中到發(fā)生了工業(yè)奇跡的中國。
有些人擔(dān)心，中國芯片制造技術(shù)落后導(dǎo)致進(jìn)口太多，供應(yīng)出了問題怎么辦。實(shí)際上，在美國遏制中國產(chǎn)業(yè)升級(jí)的背景下，“芯片進(jìn)口極多”和“芯片應(yīng)用中心”的地位也發(fā)揮了特殊作用——市場(chǎng)份額的意義凸顯出來了。中國進(jìn)口芯片規(guī)模龐大，大到成為了市場(chǎng)主體，這就具有了保護(hù)作用，還可以對(duì)美國的行動(dòng)形成制約。如果中國芯片應(yīng)用規(guī)模不大，美國把這些生意攪黃或轉(zhuǎn)移到其他國家，對(duì)它的影響可能不會(huì)太大。可中國的芯片應(yīng)用產(chǎn)業(yè)占到全世界的七成，就是完全不同的邏輯了。
理論上，手機(jī)、平板電腦組裝這樣的芯片應(yīng)用產(chǎn)業(yè)，可以轉(zhuǎn)移到東南亞或印度等地，但想上規(guī)模難度非常大。產(chǎn)業(yè)規(guī)模本身就是不可逾越的難度，且相關(guān)的產(chǎn)能不是芯片一個(gè)行業(yè)的事。對(duì)于整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈來說，沒有芯片不行，但只有芯片也不行；對(duì)于中國來說，國產(chǎn)芯片水平還不太行，但其他方面實(shí)在太行了。
中國芯片下游產(chǎn)業(yè)鏈齊全、產(chǎn)能充足的戰(zhàn)略意義極大，相關(guān)行業(yè)的產(chǎn)能基本都是全球第二名的十倍以上。外國有芯片技術(shù)，但是要想把“外圍產(chǎn)能”建起來，卻需要很長時(shí)間。這種規(guī)模的投資是十萬億美元級(jí)別，且需要從基建開始搞起。
全球芯片業(yè)的必然選擇是，生產(chǎn)的芯片大部分繼續(xù)出口到中國集成應(yīng)用，中國主導(dǎo)的應(yīng)用環(huán)節(jié)是芯片業(yè)“變現(xiàn)”的最后一環(huán)，不可或缺。
雖然一些國家也在想辦法把集成應(yīng)用從中國分離出去，但進(jìn)展不快，障礙很多，形成不了規(guī)模效應(yīng)。國外不少高科技公司經(jīng)營精力有限，嫌轉(zhuǎn)移產(chǎn)業(yè)鏈太麻煩，也不想為政客不切實(shí)際的目標(biāo)下大力氣。回顧以往，2018年美國發(fā)動(dòng)貿(mào)易戰(zhàn)時(shí)，中國進(jìn)口芯片增速還加快了。
“芯片應(yīng)用中心”的特殊地位能為中國提供巨大的回旋空間。如果美國全面破壞芯片業(yè)正常的商業(yè)流程，那就等于與全球無數(shù)公司為敵。
市場(chǎng)地位，也是中國在芯片斗爭中的底氣。
