近年來,美國不斷對我國半導體(ti) 產(chan) 業(ye) 進行製裁和打擊,一直卡脖子的芯片被推上了風口浪尖,也讓我們(men) 意識到核心科技要掌握在自己手上。上月,美國宣稱升級對華為(wei) 的管製措施,華為(wei) 在微博上表示,“除了勝利,我們(men) 已經無路可走”。現在,華為(wei) 已經成了一個(ge) 符號牽動著每個(ge) 國人的心。中國半導體(ti) 科技和產(chan) 業(ye) 的未來究竟會(hui) 如何發展?未來我們(men) 又將如何獲得勝利?本文從(cong) 宏觀角度會(hui) 帶來一些啟發,在曲折的道路上,我們(men) 要奮戰到底!

撰文 | 姬揚 (中國科學院半導體(ti) 研究所)
最近幾年,由於(yu) 美國總統特朗普的大力宣傳(chuan) ,以及美國針對中興(xing) 和華為(wei) 的一係列製裁和打擊,越來越多的人認識到半導體(ti) 科技和產(chan) 業(ye) 對中國經濟發展的重要性,同時也認識到中國半導體(ti) 科技和產(chan) 業(ye) 的不足。
2017年年初,在特朗普正式就任之前,美國總統科技顧問委員會(hui) 就發表了《確保美國在半導體(ti) 領域長期領導地位》報告,表示了“對中國正在打造半導體(ti) 產(chan) 業(ye) 鏈帶來的擔憂。他們(men) 使用政府主導的數千億(yi) 美元基金在全球瘋狂並購,在國內(nei) 建設,會(hui) 給美國帶來重要的威脅”,建議美國總統對中國芯片產(chan) 業(ye) 進行更嚴(yan) 密的審查,抑製中國半導體(ti) 產(chan) 業(ye) 的創新。所以說,美國對中國的封堵政策是一貫的,並非特朗普個(ge) 人的心血來潮,隻是話語和行動比他的前任們(men) 更不加掩飾而已。隨後對中興(xing) 通訊和華為(wei) 公司的製裁,特別是借加拿大之手無理扣押華為(wei) 高管孟晚舟(所謂的司法引渡事件),更是讓中國乃至全世界人民認清了美國的心思。
關(guan) 於(yu) 美國封堵政策對華為(wei) 乃至整個(ge) 中國的半導體(ti) 科技和產(chan) 業(ye) 的影響,近來已經有很多文章討論,大多以“芯片的重要性不言而喻”開頭,雖然有虛晃一槍的嫌疑,但也有確實無法用一篇短文說清楚的苦衷:2019年中國集成電路進口量約為(wei) 4451.3億(yi) 塊,攤到每人頭上是300塊,進口總金額約為(wei) 3055.5億(yi) 美元,大約是2.1萬(wan) 億(yi) 元人民幣,攤到每個(ge) 人頭上就是1500元。2019年中國國內(nei) 生產(chan) 總值大約是100萬(wan) 億(yi) 元,而進口集成電路的2萬(wan) 億(yi) 就占了2%。這麽(me) 大的市場,即使是專(zhuan) 業(ye) 團隊給出的行業(ye) 調查報告,也隻能讓人對其有些初步的了解,何況裏麵充斥了各種各樣的數據,即使有專(zhuan) 業(ye) 人士來解讀,我們(men) 普通人也沒有耐心甚至能力聽懂。
那麽(me) ,大家最關(guan) 心的事情,中國半導體(ti) 科技和產(chan) 業(ye) 的未來,到底會(hui) 怎樣呢?這又可以分解為(wei) 一係列的小問題,比如說,卡住中國企業(ye) 的光刻機,我們(men) 自己能生產(chan) 嗎?中國什麽(me) 樣的企業(ye) 需要依賴光刻機,萬(wan) 一被遏製會(hui) 有怎樣的經濟損失?對社會(hui) 有什麽(me) 樣的影響?什麽(me) 時候能打破國外壟斷?美國真的斷供以後,我們(men) 應該怎麽(me) 辦?
這些問題要說難也很難,因為(wei) 涉及很多技術上、經濟上的具體(ti) 信息,而這種定量的信息,需要專(zhuan) 門的團隊去搜集和分析,最後的結果我們(men) 普通人也看不懂,甚至看不到。比如說,很多人可能聽說過荷蘭(lan) 阿斯麥(ASML)公司生產(chan) 的“EUV光刻機”,它的重量據說是180噸,價(jia) 格大概1.2億(yi) 美元(8億(yi) 元人民幣),光這個(ge) 就已經很難想象了,更別說裏麵的技術細節了——如果真那麽(me) 簡單,美國應該也不會(hui) 卡我們(men) 的脖子了。
但是話說回來,這些問題的答案也很簡單,就一句話:人、錢和時間。技術產(chan) 業(ye) 與(yu) 科學研究的最大不同就是,科學研究更多的是探索,而技術產(chan) 業(ye) 更多的是應用。具體(ti) 到中國半導體(ti) 科技和產(chan) 業(ye) 這件事,還要更簡單一些,因為(wei) 外國人已經在科學、技術和市場上證明了這件事情的可行性,所以隻要給人、給錢和給時間,就肯定能做出來。
從(cong) 科學方麵來說相對簡單,人家已經把路探好了,雖然不告訴我們(men) 具體(ti) 的路線,但是,知道“有條路存在”這件事本身就是一個(ge) 巨大的提示,何況還可以在科學文章和技術專(zhuan) 利裏查到很多公開的信息。別人做都做出來了,我們(men) 想還想不到嗎?
從(cong) 技術上來說,要複雜一些,畢竟有許多技術訣竅是不會(hui) 公開的。但是技術的進步在很大程度上依賴於(yu) 市場的需求,“社會(hui) 的需要比十所大學更能推動科學的進步”。我們(men) 國家的半導體(ti) 科技和產(chan) 業(ye) 並不是很差,2019年中國出口的集成電路的產(chan) 值是1015.8億(yi) 美元(大約7000億(yi) 元),隻是相對於(yu) 美國(其實是以美國為(wei) 代表的整個(ge) 西方世界)落後大約15-20年的樣子,不是不能用,隻是不太好用。以前我們(men) 對“全球化”抱有比較大的希望,對“市場換技術”抱有一些現在看來不切實際的想法,無法下定決(jue) 心完全靠自己幹,現在逼到牆角了,“放棄幻想,準備戰鬥”。自己的技術雖然差一些,但是與(yu) 市場的結合會(hui) 更緊密一些,反饋也要更快一些,總的效果也許還更好一些——當然,要趕上國際水平,還需要一段時間。
從(cong) 市場方麵來看,我們(men) 的優(you) 勢其實更大一些。在過去的幾十年裏,半導體(ti) 科技和產(chan) 業(ye) 在世界範圍裏的迅猛發展,其實離不開全球經濟一體(ti) 化大趨勢下日益增長的市場需求。半導體(ti) 科技和產(chan) 業(ye) 是投入巨大、收益巨大的行業(ye) 。如果沒有巨大的市場支持,巨大的投入仍然存在,巨大的收益卻化為(wei) 泡影,最終隻能變成越幹越賠錢。那麽(me) 現在誰是世界上最大的市場?中國!中國每年使用了大約一半甚至更多的集成電路。美國斷供,隻會(hui) 損害自己和跟隨他的西方國家的利益。對中國會(hui) 造成傷(shang) 害嗎?是的,會(hui) 造成傷(shang) 害,但就像剛才說的,中國不是做不了,而是做得不太好。現在,用自己做得不太好的技術與(yu) 世界上最大的市場結合起來,小步快跑,恐怕還更有利一些。
幾周以前,美國當地時間5月15日,美國商務部宣稱要升級對華為(wei) 的管製措施,國外公司隻要用美國技術、軟件、設備等給華為(wei) 生產(chan) 芯片也會(hui) 受到管製,必須得到美國政府批準——大有“閉關(guan) 鎖國”、“片帆不得下海”之意,一個(ge) 國家針對一個(ge) 公司下手如此之狠,真是讓人大開眼界啊。
現在看來,美國針對華為(wei) 的攻擊,早已經不是什麽(me) 自由市場經濟的問題了,而是科技產(chan) 業(ye) 領域的戰爭(zheng) 。兵臨(lin) 城下,退無可退,成敗在此一舉(ju) 。我們(men) 就用戰爭(zheng) 來做比喻吧。美國可能把這場戰爭(zheng) 看成“孟良崮”了,要集中優(you) 勢兵力,包圍並消滅武器精良、戰鬥力很強的華為(wei) 。但是我要說,華為(wei) 可不是張靈甫,美國更不是解放軍(jun) ,純粹是拿錯劇本了!真正的劇本是“上甘嶺”啊:美軍(jun) 狂轟亂(luan) 炸,裹挾的是多國聯軍(jun) ,華為(wei) 堅守陣地,背後是強大的祖國。5月15日,國家集成電路基金等多方同意分別向中芯國際注資15億(yi) 美元及7.5億(yi) 美元,總計大約是160億(yi) 人民幣,這隻是一個(ge) 措施而已。
戰爭(zheng) 就是戰爭(zheng) ,勝利需要天時、地利、人和。“天時不如地利,地利不如人和”,科學、技術和市場,就是半導體(ti) 科技和產(chan) 業(ye) 戰爭(zheng) 的天時、地利、人和。再說,“得道多助,失道寡助”,美國一心一意地要置華為(wei) 乃至整個(ge) 中國的半導體(ti) 科技和產(chan) 業(ye) 於(yu) 死地,不顧自己乃至盟友的利益,其他西方各國恐怕也會(hui) 暗自心驚:這一招將來用到我身上,我也要完蛋呀。
中國人都知道春秋時期“三家分晉”的故事,智伯瑤帶領韓康子和魏桓子圍攻趙襄子,引晉水灌晉陽城,“圍而灌之,城不浸者三版。”但是晉陽城裏的人民堅持鬥爭(zheng) 。智伯瑤約韓康子、魏桓子一起察看水勢,還得意地對他們(men) 倆(lia) 說:“現在我才知道,大水也能滅掉一個(ge) 國家呢。”韓康子和魏桓子表麵順從(cong) ,卻暗暗吃驚,因為(wei) 他們(men) 自家邊上也有大河呀。韓康子和魏桓子越想越怕,就轉而與(yu) 趙襄子合作,最後把智伯瑤給滅了。美國今天能用斷供卡華為(wei) 和中國的脖子,明天也能用同樣的手段卡阿斯麥和其他國家的脖子。西方各國恐怕也要考慮退路了。如此看來,美國“還是太年輕啊”。
2013年,我翻譯了一本介紹半導體(ti) 科學技術發展史的科普書(shu) 《半導體(ti) 的故事》,重點描述了許多重要的半導體(ti) 器件的誕生和發展過程的曆史(截至2000年左右)。我為(wei) 這本書(shu) 寫(xie) 了一篇《譯者的話》,簡述了翻譯這本書(shu) 的緣起、過程和感想,也談了自己對中國半導體(ti) 科學技術領域的曆史、現狀及未來的一些粗淺看法。當時我就說:
最後再談談我國半導體(ti) 物理學研究的前景。……最關(guan) 鍵的原因是投入不夠、規劃不足。“不謀萬(wan) 世者,不足謀一時;不謀全局者,不足謀一域。”對於(yu) 半導體(ti) 研究這種高投入的領域,沒有長遠的規劃,沒有充分的投入,當然不會(hui) 有如意的結果。……科研的進步和產(chan) 業(ye) 的發展並不僅(jin) 僅(jin) 是投入資金和購買(mai) 設備,更重要的是培養(yang) 人才。隻有吸引優(you) 秀的有誌青年學習(xi) 半導體(ti) 知識,投身於(yu) 半導體(ti) 行業(ye) ,才能進一步推動我國半導體(ti) 事業(ye) 的發展。為(wei) 了實現這個(ge) 目標,大學院係有必要更新教學內(nei) 容、重新規劃教學模式,科研和產(chan) 業(ye) 單位有必要重新設計項目課題的研究方式、重新協調科研與(yu) 生產(chan) 的關(guan) 係。“十年生聚,十年教訓。”20年後,無論是科研還是生產(chan) ,中國都應該擁有世界上最先進、最強大的半導體(ti) 事業(ye) 。
如今已經是7年過去了。我們(men) 對困難的認識更深刻了,我們(men) 的進步也更大了。當時我預期中國要20年才能擁有世界最先進最強大的半導體(ti) 事業(ye) ,其實是因為(wei) 有些私心而過於(yu) 樂(le) 觀的:因為(wei) 那時候我就要退休了,我希望在退休之前看到自己的希望實現。現在我認為(wei) ,由於(yu) 國內(nei) 國際形勢的急劇變化,這個(ge) 希望的實現不是要推遲,而是要提前了:再過10年,也就是2030年,在我退休之前,我們(men) 就能看到中國真正成為(wei) 一個(ge) 強大的半導體(ti) 科技和產(chan) 業(ye) 大國。隻要我們(men) 挺過艱苦的5年,接下來再保持5年的高速發展,就會(hui) 實現這個(ge) 目標。
現在看來,中美脫鉤的趨勢不可避免,隻是中美雙方都沒有做好準備。中國肯定是不會(hui) 主動脫鉤的,美國希望中國自我隔離的想法是完全脫離現實的。現在這些爭(zheng) 論,我覺得都不是給中美雙方聽的,而是講給世界上其他國家和人民的。中美必然脫鉤,但是中國和美國都不想,也不會(hui) 與(yu) 世界脫鉤。現在雙方都是在爭(zheng) 取世界。如果誰願意自我隔離,那太好了,可以不爭(zheng) 論了。但這是完全不可能的,美國也是不會(hui) 甘心的,所以才有鬥爭(zheng) 。現在的鬥爭(zheng) 形式還隻是中美貿易摩擦,今後肯定會(hui) 有更多更新的方式。
總而言之:放棄幻想,準備戰鬥。前途是光明的,道路是曲折的。我們(men) 一定要勝利,我們(men) 一定能勝利。
曆史將會(hui) 證明一切。
PS:《半導體(ti) 的故事》譯者的話
題記:2004年,Oxford University Press 出版了英國諾丁漢大學 John Orton 教授的 The Story of Semiconductors。2014年年底,中國科學技術大學出版社出版了該書(shu) 的中譯本《半導體(ti) 的故事》。下麵這篇“譯者的話”不僅(jin) 介紹了該書(shu) 的內(nei) 容和特色,也提到了目前國內(nei) 常見的一些與(yu) 半導體(ti) 科學技術有關(guan) 的課本和書(shu) 籍。此外,我還簡述了翻譯這本書(shu) 的緣起、過程和感想,順便也談談自己對中國半導體(ti) 科學技術領域的曆史、現狀及未來的一些粗淺看法。
節選
……最後再談談我國半導體(ti) 物理學研究的前景。我在中國科學院從(cong) 事半導體(ti) 物理學研究工作。經常有人問我:“中國的半導體(ti) 研究怎麽(me) 這麽(me) 落後?”不客氣的可能還會(hui) 接著問:“國家給你們(men) 投了那麽(me) 多錢,都幹什麽(me) 用了?”實際上,我國的半導體(ti) 研究並沒有一般人想象的那麽(me) 落後。1956年我國製定《十二年科學技術發展規劃》的時候,就提出了要大力發展半導體(ti) 科學技術,當年就創辦了五校聯合半導體(ti) 專(zhuan) 門化,開始大規模培養(yang) 半導體(ti) 科研人才。這樣逐漸開始建立起半導體(ti) 研究和生產(chan) 的體(ti) 係,形成了基本的框架,服務於(yu) 國民經濟建設和國防事業(ye) 。在“文革”開始前,中國半導體(ti) 事業(ye) 已經有了相當程度的發展。
必須承認,我國的半導體(ti) 研究確實比較落後。原因當然有很多:“文革”耽誤了一段時間;改革開放和經濟大潮又讓很多人發現了新天地,不願意從(cong) 事艱苦的基礎研究和枯燥的工藝開發;隨著教育產(chan) 業(ye) 化的發展以及老一代科研人員的退休,許多學校的半導體(ti) 專(zhuan) 業(ye) 都萎縮了;科研模式的變化也有一定的影響,除了為(wei) 軍(jun) 工服務的一些研究所以外,科學院和大學裏的研究工作從(cong) 以前的團體(ti) 作戰模式逐漸變化為(wei) 科研個(ge) 體(ti) 戶模式,原先有著整體(ti) 規劃的教研室和課題組都逐漸消亡或者已經名存實亡了。但是,最關(guan) 鍵的原因是投入不夠、規劃不足。“不謀萬(wan) 世者,不足謀一時;不謀全局者,不足謀一域。”對於(yu) 半導體(ti) 研究這種高投入的領域,沒有長遠的規劃,沒有充分的投入,當然不會(hui) 有如意的結果。如本書(shu) 所言,晶體(ti) 管在最終主宰市場之前,它的性能、穩定性都比真空管差得多,全靠美國政府特別是國防部門投入的巨大資金才挺了下來、並取得了最終勝利。而當時中國的財力、人力和物力很大部分投入到“兩(liang) 彈一星”這樣保障國家根本安全的領域,對半導體(ti) 的投入不足以支撐中國半導體(ti) 事業(ye) 的發展。這樣,一步慢就步步慢,差距也就越來越大了。
那麽(me) ,是不是說中國的半導體(ti) 研究就徹底沒有希望了呢?完全不是,現在我國的經濟已經有了巨大的進步,完全有能力而且也有必要投入半導體(ti) 研究。2006年,國務院頒發了《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006-2020)》,“量子調控國家重大研究計劃”對半導體(ti) 物理基礎研究有了一定的支持,國家科技專(zhuan) 項更是重點支持產(chan) 業(ye) 發展,與(yu) 半導體(ti) 直接相關(guan) 的就有“核心電子器件、高端通用芯片及基礎軟件產(chan) 品專(zhuan) 項”(簡稱“核高基專(zhuan) 項”)和“極大規模集成電路製造裝備與(yu) 成套工藝專(zhuan) 項”,其他專(zhuan) 項的成功也都強烈依賴於(yu) 半導體(ti) 科學和技術。國內(nei) 也逐漸出現了一些亮點工作,例如清華大學和中國科學院合作發現的量子反常霍爾效應、複旦大學製作的半浮柵晶體(ti) 管等等。今後,不僅(jin) 這樣的成果會(hui) 越來越多,肯定還會(hui) 湧現出更新更好的工作。
科研的進步和產(chan) 業(ye) 的發展並不僅(jin) 僅(jin) 是投入資金和購買(mai) 設備,更重要的是培養(yang) 人才。隻有吸引優(you) 秀的有誌青年學習(xi) 半導體(ti) 知識,投身於(yu) 半導體(ti) 行業(ye) ,才能進一步推動我國半導體(ti) 事業(ye) 的發展。為(wei) 了實現這個(ge) 目標,大學院係有必要更新教學內(nei) 容、重新規劃教學模式,科研和產(chan) 業(ye) 單位有必要重新設計項目課題的研究方式、重新協調科研與(yu) 生產(chan) 的關(guan) 係。“十年生聚,十年教訓。”20年後,無論是科研還是生產(chan) ,中國都應該擁有世界上最先進、最強大的半導體(ti) 事業(ye) 。
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