为什么中国造不出高端芯片？

◎作者|吴晓波

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中国每年进口最多的商品是什么？很多人脱口而出：石油？是也不是。过去30年，中国最大的进口商品确实是原油。但2018年，芯片（集成电路）取代石油，成为了中国第一大进口商品。这一年，国家海关总署数据显示，中国的芯片进口额达到3120亿美元。2019年微降至3055亿美元，但仍牢牢占据进口榜第一名。

2018年进口重点商品量值表数据来源：海关总署划线部分单位：百万美元凡电子产品，都离不开芯片。中国用这些芯片生产了全世界90%的电脑、手机和家电，但这一进口数据，使得我们“世界第一IT产品制造国”的名头，看上去有点虚。

芯片之于电子产品，犹如发动机之于汽车。芯片，以二氧化硅（沙子的主要成份）为原料，但从一盘散沙变成这个互联网星球的科技之巅，需要走过漫漫的技术长路，而中国恰好在这条路上走得有些“芯”酸。芯片主要分为设计、制作和封装三大环节。在芯片产业链上，有人是三位一体，三个都做，比如三星、英特尔。有的只管设计，比如高通、AMD、NVIDIA以及咱们的华为海思、紫光展锐。有的只负责制造，这里就有我们熟悉的台积电、中芯国际等。有的只做封装测试，比如日月光、安靠等。细分到不同的部分，能力也有高下之分。中国目前最强的部分是封测，在2016年，全球前十封测企业里，中国大陆企业已跻身三家。到了2020年第二季度，在紧挨着中国台湾的日月光、美国的安靠、中国台湾的矽品前三甲的就是中国大陆的江苏长电，已经靠近世界一流水平。

但在最突显技术能力的芯片设计和制造环节，我们还徘徊在中低端没有出来。就拿芯片制造部分来说，芯片制程是一个重要的制造能力标准。所谓制程，指的是芯片中晶体管线宽的大小，制程越小，单个芯片上就能容纳越多的电路元件，芯片的性能越强、功耗越低。40nm以上制程，可供生产存储芯片；14nm制程实现，就能供应中高端AP/SoC、GPU、矿机ASIC、FPGA、汽车半导体等制造；12nm制程实现，即可入手一台中端智能手机芯片；7nm制程实现，即可拥有即将绝版的华为麒麟980芯片手机。中国企业中，目前只有中芯国际具备14nm制程制造能力。

在华为被美国卡脖子后，很多人提出了这样的灵魂拷问：为什么中国造不出高端芯片？原因很复杂，内外皆有。先说芯片技术本身。英特尔创始人戈登·摩尔曾提出“摩尔定律”。即每隔24个月（后改为18个月），集成电路上可容纳的晶体管数会增加一倍，性能会提升一倍。因此，芯片的技术更迭非常迅速，每隔一两年就会更新换代。这是一场吃力不讨好的竞赛，我们刚花了几年实现某项工艺的突破，之前的领跑者就已经跑到了更前面，制程工艺间的差别犹如制造自行车和钟表之间的差距，说的残酷点，我们刚突破的，可能就是别人玩剩下的。目前台积电预计将于2022年实现3nm制程的量产，而中芯国际将于2021年开始生产7nm制程的芯片，前提还得是这期间美国不要继续搞事阻拦。

另外，工欲善其事必先利其器，在制造芯片的“器”上，我们缺胳膊少腿的部分还有很多。比如制造高端芯片的光刻机。光刻机的制造技术只掌握在世界上少数几家厂商手中，最有名的是荷兰的ASML（阿斯麦）。它造价高昂，一台约在3千万至5亿美元。ASML的EUV光刻机一台报价近10亿。这部分中国为了进口也没少花钱，2019年进口相关产品金额高达790亿元，依然杯水车薪。

2019年进口主要商品量值表（万元人民币）除了技术上的限制，中国早年在技术投入方面存在认知误区。一开始，中国生产芯片的水平并不低。1975年，中科院北京109厂（现中科院微电子研究所），生产了国内第一块1KDRAM（存储芯片）只比美日晚了四、五年，却比中国台湾、韩国早了四、五年。但此后中国就落下了。国内政策发生突变，政府不再向企业直接拨款，企业需要直接向银行贷款。这时候，企业断了“生活费”，生产成本也相应收缩。少了稳定的资金投入，技术很难更新。其次，企业内部发展产生分歧，很多企业拥抱市场，认为生产和技术应该顺从市场需求，不应再唯技术马首是瞻。导致的结果是，中国企业在匹配芯片的算法和软件上下足了功夫，而最难攻克也最需要攻克的芯片技术就被放在了最不紧要的位置。如今人们感叹中国移动互联网的发达，回头却发现自己连基本功都没练好。补课成了当下最重要的命题。

回顾全球芯片发展史，我们或许能以史为鉴。1958-1959年，德州仪器和飞兆（仙童）半导体先后发明集成电路，此后美国公司长期统治着半导体市场。随后，日本开始以“举国体制”重点发展半导体产业，政府通过资金、政策扶持相关厂商，用了20年时间，在DRAM等领域实现了技术水平超越，日本DRAM的全球市场占有率一度高达80%。接着，美国对日本实施精准打击，强迫日本签署《日美半导体协定》，施加了一系列限制条款。日本半导体产业从此中衰。正当美日两国打得头破血流时，有一个国家渔翁得利，占据了芯片市场的一席之地——它就是韩国。1974年，三星创始人李秉喆不顾管理层劝告，自掏腰包入股了美国Hankook半导体公司，并于1977年将其完全吞下，整合业务成立了三星半导体。

在这期间，韩国政府出台了扶持半导体产业的六年计划，目标是实现半导体本土生产。“政府+大财团”的发展模式正式启动运转。此后历经波折，直到1983年，三星才建起了半导体厂房，从遇到资金问题的美光公司（Micron）手里买来了64KDRAM的技术，又从夏普公司手里买来了加工工艺授权。

1984年，三星实现了64KDRAM的批量生产，但与国际先进水平仍有不小的距离。这时，三星做了两件事。首先是挖人，挖美日公司的墙角，高薪聘请半导体工程师，实在挖不到的，就聘请他们周末飞来韩国进行指导。原东芝副社长川西刚，曾讲述过这样一段往事：1986年，三星极力邀请他访韩，飞机抵达首尔后，川西受到了极为隆重的接待，随后对方提出请求，说我们正在建设半导体工厂，请您看看。川西不便推辞，就参观了三星的工厂。回国后，三星转而要求参观东芝的半导体工厂，川西顾及礼数，无奈之下又同意了。

图源：《日本群像：东山再起的20年》当时东芝的半导体工厂，拥有全球最先进的技术。参访之后，三星就挖走了东芝的生产部长，建了一座和东芝一样的工厂。到了1990年代前半段，日本经济衰退，加上《日美半导体协定》的影响，三星又趁机挖走了更多的日本技术人才。除了挖人，三星还打价格战。1984年，DRAM价格一路下滑，从4美元跌至30美分。当时，三星的生产成本是1.3美元一块。这意味着，每生产一块就要至少亏掉一美元。作为一个赔钱的陪跑者，三星没有选择退出。1980年代，三星在半导体领域几乎是一路亏过来的，最终以数亿美元的代价，把竞争对手（比如英特尔）挤出了牌桌。为什么后来美国没有针对韩国，再搞一个《韩美半导体协定》？就是因为在韩国半导体产业崛起之时，美国本土企业已经撤出DRAM生产了。1990年代后期，韩国成为了存储芯片领域的世界第一。2017年，三星电子超越英特尔，成为了全球最大的芯片制造商。这背后不可忽视的，是三星持续的研发和资本投入。

韩国的芯片发展史，对中国有三点启示：第一，耐心。半导体行业投入高，自身发展周期长，利润回报周期更长，想看到曙光需极大的耐心。韩国芯片的崛起，大约经历了漫长的40年，而最初的20年几乎看不到希望。但韩国咬牙坚持，并在芯片行业处于利润低谷时，进行了坚决的资本入局。第二，政策和资本。韩国政府的资金和政策全力支持三星。1982到1987年，韩国政府在半导体行业总共投入3.46亿美元动激发了民间约20亿的私人投资。20世纪90年代，韩国政府又先后为三星提供约8亿美元的投资。第三，优秀的人才和企业。除了三星之外，韩国的LG、SK海力士等公司都在芯片领域扮演着重要角色。韩国科技部下属的电子通信研究所，也牵头汇聚“官产学”力量进行技术攻关。资本、政策、人才、企业，把韩国芯片技术推向高位。未来，中国公司想要在芯片上有所超越，可以回顾下隔壁邻居的发展史。顶尖的人才、完善的政策、雄厚的资本和前沿的设备缺一不可。

原文标题：韩国“流血”造芯片，能给中国哪些启示

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