这是通俗语言真正全面说清楚关于芯片的文章

关于芯片的文章，这是用通俗语言真正全面说清楚了的一篇作者 | 新望（中制智库研究院院长）本文为中制智库（ID:CMThinkTank）原创文章，如需转载请在文前注明来源及作者信息。本文约6859字，大约阅读时间为12分钟内循环为主体，内外循环互促，这是中国发展新格局。之所以内循环为主体，就是因为外部环境发生了变化。决定外部环境变化的一个关键因素是中美关系，中美关系可以说是发生了质变。外部环境变化的一个直接后果就是关键核心技术被卡脖子。 9月11日，中央主要领导同志在科学家座谈会上列举了工业、农业、能源等等几个受制于人的方面。工业当中最为典型的就是芯片，这是最依赖别人，也是最容易受制于人的。中国制造业和信息产业要打通内循环，必须攻下芯片这一关。一、中国芯片先天不足这一轮信息技术革命发源于美国。 1947年，美国人发明了晶体管，九年之后，一位美国工程师杰克·基尔比和另一位美国物理学家共同发明了集成电路，把众多缩小的晶体管集中布置到一个半导体硅片上，叫大型集成电路，也叫芯片。硅介于导体和绝缘体之间，所以叫半导体，硅经过提纯成为高性能半导体材料，是芯片的母体。以研究生产硅为半导体母体芯片的地方，也叫硅谷。所以芯片也叫半导体产业，也叫大型集成电路产业。发明芯片的基尔比于2000年获诺贝尔物理学奖。作为运算处理中枢，芯片奠定了现代工业文明的基础，也揭开了二十世纪信息革命的序幕。可能当时人们并没意识到这些，因为芯片还比较初级，直到现在，芯片越做越小，性能越来越强大。芯片二字的中文翻译真是神来之笔，寓意心脏、引擎。未来，即使进入云时代，进入量子时代，芯片还是少不了。芯片之后，美国又有进一步的相关发明，如电脑、因特网、移动电话、智能手机等等，这些共同构成了信息技术革命。所以，这一轮信息技术革命，美国是先驱者，是领导者，如今美国处处主动，处处在上游，因为是技术源发地。在这条纵向产业链上，处在下游，必然受制于人。1958年芯片出现之后的第五年，也就是1963年，日本人从美国引进了集成电路。那时日本是二战后恢复时期，美国对日本采取扶持政策，技术援助。结果，做精微芯片，日本的工匠精神，青出于蓝。由此，日本半导体产业后来居上，而且大规模推向了民用消费领域。所以六七十年代，日本是半导体产业的领头羊。1965年，日韩实现了邦交正常化，日本开始在韩国设厂，日本和韩国的心态也因为日本有历史欠账，睁一只眼闭只眼，结果韩国把日本从美国引进的技术全盘掌握，某些方面还优于日本。美日韩三国在六七十年代，像浪潮一样，你追我赶，形成了国际性的芯片产业链。1965年，中国就意识到发展大型集成电路是非常重要的一件事，但在冷战时期，中国尽管以研究两弹一星的体制搞芯片，但直到80年代初，闭关锁国，高新技术与发达国家处在断绝状态，芯片产业没有大的进展。改革开放以后， 1982年在国务院层面成立了电子计算机及大型集成电路领导工作小组办公室。这个办公室从1982年到现在已经将近40年，现在还在，简称“大办” 。应该说，近40年来，对芯片不可谓不重视。但国产芯片仍然在全球处在相对落后的状态，尤其是高性能芯片，缺口巨大，全世界四分之三的芯片市场在中国，但百分八十左右还得依赖进口。芯片进口额花费外汇超过了石油一倍多。石油进口一千四百亿美金，芯片进口三千多亿美金。也有一些低端芯片在出口，大概一千多亿，但是逆差还有两千多亿美金。在全球芯片产业链上，我们处在中下游。上游的高端技术、核心技术，关键零部件，关键专利都不在我们手里。全球芯片产业链条上的龙头企业，目前我们还没有一个。芯片里面最典型的内存芯片，目前美国占全球市场一半，韩国占24%左右，日本占10% ，欧洲占8% ，中国占3% 。市场地位非常边缘化。回头看， 60年来中国芯片的发展，错过了两次机遇。第一次是在芯片发明和发展的黄金阶段，美日韩欧基本同步，形成全球产业链，而我们那时候闭关锁国；第二次是90年代后，市场换技术的路线遇到了1996年瓦森纳协议阻碍，耽误了我们的追赶步伐。 1996年，西方42个发达国家签署瓦森纳协议，向中国封锁先进技术，重点就是半导体芯片。最近十年中国芯片产业增长迅速。已有超过两千家芯片厂商，可以量产14纳米的芯片，产业链逐步从中下游向中上游移动，国家对芯片的产业政策更加密集，力度也在加大。目前，中国和第一阵营美日韩芯片技术迭代，相差两到三代，目标是2025年与第一阵营缩小到两代或者一代半。什么意思呢？从现在的14纳米量产，到2025年可以量产7纳米、5纳米。最近有报道，台积电未来一年将开始3纳米量产。当然，芯片不会无限小下去，按科学家推算，芯片的极限是2纳米，这是由硅的分子直径决定的。二、芯片为什么这么难芯片产业有其独特的内部结构和产业特性。芯片产业链分为五个子链，或者说芯片产业分为五大行业。第一，设计。数亿的线路如何集成在一起，首先需要设计。芯片设计全球最大的公司是英国ARM ，而设计软件，美国EDA居于垄断地位。最近芯片产业最大的新闻是美国英伟达要从英国手里收购ARM ，届时美国在芯片产业上将更加强势垄断。华为的海思，设计能力可以达到7纳米。我曾经问华为的副总董明，中国为什么不收购？回答：美欧此类公司，中国永远都不会有收购机会。第二，制造，包括成品制作和半成品制作。半成品是晶圆，高纯度晶圆基本由日本人垄断，硅的冶炼，日本人可以冶炼到百分之九十点九后面十一个九，然后做成的晶圆是最好的。在晶圆的基础上再做芯片，大家知道这个行业台积电最大，中国的中芯国际目前是全球第五。当然只是产量全球第五，芯片等级较低，利润率也不高，因为许多专利技术不在自己手里，还受到美国严厉监管。第三，封装测试。将芯片压缩到一个板子上，进行合格测试。因为芯片的线路和触点太多，一个地方有万分之零点几的差错，最终结果也是相当大的差错，所以必须逐个测试。封装测试基本属于劳动密集型，在这个行业，中国与国际差距不大，甚至处于领先地位。第四，设备。生产芯片的设备大家都知道，最精密的EUV光刻机是荷兰ASML 。生产晶圆的设备，在日本，主要是三菱、索尼等企业占优势。 7纳米工艺光刻机目前只有荷兰ASML能够提供，售价1亿美元以上，有钱还不一定能买到。上海微电子已经能够生产制作28纳米芯片的设备。第五，辅助材料。包括光刻胶、掩膜版、靶材、封装基板等等，这些材料目前国内仍是瓶颈。芯片制造是如此之难，却又如此重要。它的特点就是在整个国民经济中的基础性、战略性地位，不管是民生、国防、工业、装备、航天等等，芯片出问题，就等于人的心脏出问题。芯片又是一个全球充分竞争的行业，但进入的门槛高，周期长，资金密集、技术密集、人才密集。投资动辄数百亿美元，研发人员成千上万，基本是全球有限寡头间的竞争，是跨越国界的国际市场竞争。但芯片的竞争，由于其重要的战略价值，不仅是市场竞争，它还是国家竞争，乃至成为国际贸易战的有力武器，成为竞争对手之间限制和制裁的重点产业。国家竞争与市场竞争有着不一样的竞争规则。
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三、中美竞争背景下的芯片中美贸易战以来，芯片成为热词，成为焦点。 9月15日，迫于美国技术垄断压力，台积电正式停止为华为麒麟芯片代工。华为花了六百万人民币从台湾包机拉回了最后一批芯片，据说是全体华为高管们集资的钱，台积电也算照顾同胞，把能给的货都给了华为。但华为储存的芯片也只够支撑2021年半年的手机出货量。最近美国商务部放话，中芯国际要上美国的实体名单。中芯国际在中国刚刚上市，募了二百多亿。如果说中芯国际在上游的设备和技术上出问题，高性能芯片生产将再生变数，前景不妙。在芯片领域，中国基本上没法反制美方制裁，供求和技术极端非对称，英特尔、高通、苹果、微软，我们都是强依赖，而其对中国则是弱依赖。就和现在的抖音微信一样，美国要遏制，我们也是没法反制，因为谷歌早已离开中国，脸书压根就没到过中国。美国国家安全战略和美国对华战略，都将中国作为头号竞争对手，全面遏制中国已是国策。芯片，非对称精准打击，对美机会成本最低，对我伤害最大。以关税为标的的贸易战，上升为以芯片为武器的科技战、产业战，华为成为牺牲品。接班人被羁押，芯片断供，操作程序年底到期，美国商务部对华300多家实体清单，华为独占60余家。当然，美国对华为恐惧也是有原因的，信息技术革命，主要是由美国的通信企业发起。华为是有通信产业基因的公司，不光是有移动终端，还有领先世界的5G技术。如同当年美苏之间的太空竞争，争夺太空主动权，即将到来的数字时代、智能时代，如何能争夺到主导权？芯片成为关键产业的关键环节。美国并不是简单的反全球化，美国要在全球化中“去中化” 。美国鹰派鼓动与中国全面脱钩虽是痴人说梦，但科技脱钩已经开始实施。怎么办？第一个想到的办法就是抢人，数倍的工资挖人。台积电的保安对来自中国大陆的猎头严防死守，据说最后把保安都挖来了。任正非7月底在东南沿海一些高校去发现人才，因为华为需要增加三万名工程师充实研发队伍。现在最缺的就是人才,芯片之战，成为人才之战。高端制造业的一个特性就是与科学和教育连在一起，其竞争也是国家间教育和科学力量的角逐。中国教育系统至今一个诺奖都没有，也就是说, 缺少从0到1的颠覆式创新。华为的5G是哪儿来的？是土耳其的一位科学家的假设，最后被华为发现并变成了产品。先进技术先由科学家假设、实验室发明，最后由企业家和科学家共同将其产业化。中国工业化快速追赶西方，中间势必缺失了很多东西，少了很多环节。由于基础研究差，导致了底层的硬件、软件都要依赖别人，这是根本差距。应该说，我们还在追赶当中。只是国际环境变化，我们才提出内循环为主体，这是无奈之举和底线思维。提出发展新格局，并不意味者问题已经解决，而是为了应对复杂严峻的国际环境，做出必要的思想准备和工作准备。内循环为主体，内外循环互促，说起来容易，做起来难！林毅夫先生一直强调发挥比较优势，但现在已经没有比较优势了。如果还继续坚持比较优势，那永远是低质低价的“made in China” ，永远是产业链的中下游，高端的东西永远在别人手里，一卡脖子就卡死。后发优势也不灵了，市场换技术、模仿式创新，总想跟随在别人后面，现在别人不让你跟了，跟不住了。但高科技和高端制造领域，与美国的脱钩已不可避免。在别人“去中化”的同时，自己必须要有“去美化”的思想准备。芯片等高端制造业，国内有巨大市场，自己不发展却受制于人，不是长久之计。一个产业的发展，除了资金、技术、人才等，首先市场要大，市场需求能拉动足够投入。华为已有鸿蒙，下一步可以把海思做大。华为一年芯片需求量八百亿，这就是撬动产业的支点。据说华为已有“南泥湾计划” 。没有比面对死亡更难的事，背水一战，别无选择。新冠疫情导致全球产业链重构，重构的趋势就是产业链从长变短，由细变粗，变成区域化、本土化。原来的产业链是跟着成本走，哪里成本低往哪里布置。现在不是，现在是哪里安全往哪里走。当然，效率和利润原则仍然在起作用。美国政府倡导脱钩，在企业巨大的经济利益面前，也可能妥协。所谓的实体清单就是要美国企业报批，经过审批之后仍然可以做生意。现在，美国大批企业已经开始向美国商务部申请，脱钩不可能一刀两断。但反复博弈，逐步脱钩应是大趋势。中国科技界、企业界对此一前景应做出最坏打算。

四、中国芯片还有戏吗中国1982年即成立计算机和大型集成电路领导小组办公室，简称“大办” 。 “大办”上一届主任是马凯，现在是刘鹤。国家层面设立一个产业的领导组织，政策力度已经够大了。针对芯片发展， 1990年有908工程， 1999年又有909工程， 2000年国务院专门发了关于芯片发展的18号文件。863计划向芯片重点倾斜。十大专项基金设立之后， 01号、02号项目都给了芯片。 2014年，几十个院士又向国家领导人写信，成立了专门扶持半导体产业的“大基金” ，即大型集成电路发展基金，基金第一期募了一千三百亿，当时的工信部财务司王占甫司长做董事长，今年又开始第二期，两千一百亿，股份制，包括财政部、烟草总公司等二十几家股东，工信部办公厅主任楼宇光担任董事长。无疑，正在起草的十四五规划，芯片仍将是重中之重，许多地方，也把芯片列为重点发展产业。产业政策很重要，但政策不是万能的。问题有三。其一，政策自上而下，全面撒网，没有专注于细分领域突破。而细分领域由谁来突破？只能是离市场最近的企业家。所谓细分领域，实际上是由企业来定义的，企业做大了，一个细分领域就成立了，但做规划的人并不知道哪一个细分领域可以做大；其二，基金到了企业，尤其大型国企、央企，很可能都搞了基建，因为企业领导人都是一届、两届，能看到的效果就是盖房子。如果搞基础研发，搞人才投入，任期内很难看到效果，宁愿买技术赚快钱；其三，所有相关政策和项目的制定者以及评审专家，大都是从央企、大学抽调，委员专家不可能完全中立，既是裁判员，又是运动员，无人为项目负最终责任。比如说1982年时， “大办”确立了两基一点的芯片产业选址布局，两基是江浙沪和京津沈，一点就是西安，哪里能想到却是深圳、成都异军突起。举国体制有其优势，但技术创新的主体，永远是企业。举国体制和市场主体之间是一对难以协调的矛盾。事实上，中国政府在芯片产业上投的钱是全世界最多的，甚于美日韩，也甚于欧洲，至于效果怎样，别人一制裁就知道了。我对政府主导的“新基建” ，也不看好。道理是， “新基建”主要是数字基建、数字经济，这些都是风险投资干的，是投资家企业家干的活，政府主导必然出问题。请问，拼多多、抖音、微信、钉钉、美团、顺丰、滴滴，这些改变我们社会经济生活底层基础的新建构，是政府砸钱能投资出来的吗？各地引进投资，芯片已成香饽饽。芯片项目满天飞，但很可能又是一地鸡毛。据有关统计， 2020年前8个月中国有近万家企业转投芯片行业，包括广西、甘肃都有近百家企业投产芯片。堪称芯片大跃进。资本市场上， VC/PE都在找芯片项目，芯片投资咨询机构遍地开花，专家、企业家、投资家、中介，相互利用、相互壮胆，又相互带偏。砸钱、讲故事、套现、撤退，中小投资者见芯片如韭菜之见镰刀。做芯片是与时间交朋友，但市场上募资的全是新公司， PPT个个漂亮，但没有产品，有的弄出一个样品就说开始量产。多数企业没有上下游产业链，销售额低，没有利润，甚至没有真正做芯片的研究团队。前些年某大学微电子学院院长，从美国买回芯片，然后让临时工把上面的商标锉掉，又刻上汉芯二字，骗了十一个亿，最为糟糕是是耽误许多国家项目，败坏了产业生态。前些天又爆出，武汉弘芯，一千三百多亿投资，项目暂停，破产在即，国内唯一的七纳米光刻机已被银行抵押。政府和企业，无视芯片企业的研究基础、团队基础，好大喜功，惨烈翻车，令人唏嘘。分页标题

五、打通内循环的卡点中国必须发展自己的芯片产业，这一点毋庸置疑。最坏的情形是，未来全球存在两条芯片供应链，中国独一链，美国等西方国家另一链。至于能不能成功？在多大程度上成功？先干起来再说。自2010年，中国成为世界第一制造大国，但十年后，小小芯片仍是第一制造大国不可承受之重。必须承认，中国是制造大国，但远不是制造强国。世界制造强国分三大阵营，美国第一，德国、日本居第二，中国处在第三阵营。世界制造业巨人，美国是头脑，日本、德国是心脏，中国是四肢，是干粗活、干力气活的。中美贸易战和新冠疫情使我们发现，我们处在全球价值链的中低端，世界对我们的依赖不可以替代，但我们对世界的依赖也无法替代。中国制造，有品种优势，无品质优势；有成本优势，无技术优势；有速度优势，无质量优势；有产品优势，无品牌优势。十四五开局之前，全国开始排查各行业卡脖子技术，制造业最为集中。芯片制造，操作系统，新材料系统，精密设备系统，三大系统均受制于人。与芯片类似的受制于人关键技术和核心零部件，还有航空发动机，传感器，离子隔膜，高压柱塞泵，环氧树脂，等等，《中国制造2025》提出未来要追赶的十大领域，多数都受制于人。所以，如果真的要把外循环断了，中国的内循环也可能将是一句空话。内循环为主体，外循环仍然必不可少。而且，即使内循环为主体，也要防止国外出现的新兴产业，因外循环不畅，而再次形成新的差距。尤其，一旦美国形成世界性联盟，国内高新技术制造、先进制造、高端制造的卡点将会越来越多。还须提防，经济长时段下行，财政越来越困难，举国体制的政策效应会逐步递减，也会受到国际市场质疑。尤其要提防，类似芯片这样的竞争陷阱，成为中国国力的消耗战。什么是竞争陷阱？就是当我们利用举国之力不惜代价把产业水平和西方追赶差不多的时候，西方突然放开市场，那么所有不惜代价的投资岂不打了水漂。芯片是这样，上面列举的所有卡脖子的行业都如法泡制一遍，整个中国国力将是巨大的消耗。当年美苏竞赛就是这样将苏联国力耗干耗尽，油尽灯枯，国家解体。竞争陷阱，不可不防。外部循环仍然至关重要。对外开放的大门永远不能关上，只能越开越大。没有一个国家自力更生造光刻机，也没有必要。中央主要领导同志9月11号科学家座谈会，讲了六条加快科技创新的意见，其中一条“加强国际科技合作” 。当前，需要的仍然是“加强” ，而不是“减弱” 。加入，而不是脱离全球分工协作系统，仍然非常重要。芯片产业，两条供应链可以，但千万不能脱离全球创新链。内循环所有卡脖子的关键技术，本质上都是基础科学问题，这些问题，没有十年以上时间解决不了。结论两条：继续加大开放力度；内省科教体制机制。信息来源：2020-09-28 微信公号中制智库