芯片制造，真难于原子弹？

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前不久，在《和文化录·中国和力》第二季的节目中，主持人杨澜与南开大学新闻与传播学院院长刘亚东教授，一起回顾中国科学技术发展的历程。在谈到芯片制造的时候，刘亚东教授提出“芯片制造之难，难过原子弹”的观点，并对近些年我国一些地方政府和企业蜂拥而上，投入芯片半导体行业的做法进行了评说。

                               
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图片来源：网易科技

  芯片制造，果真如原子弹制造之难么？近几年国内掀起的芯片潮，是盲目跟风么？面对发展的重重挑战，我国正在产业升级和全球产业链分工定位的道路不断探索，并且已经取得了重重硕果。
  如果说，曾经“上亿件衬衣换回一架飞机”是过去的产业事实，我国只能处于相对附加值比较低的产业链条中进行积累，那么今天我国已经在通信、光伏、新能源汽车等多个产业取得了巨大突破。以前，我国的知识分子在筚路蓝缕、啃着窝窝头中创造了原子弹等科技奇迹，如今我们已经拥有了更加完善的科研创新和产学研协同机制，不可过于悲观主义！事实上，我国只有进行产业升级，才能战胜复杂环境中面临的挑战和风险，战胜中等收入陷阱并拥有更多国际产业的话语权，才有更多高质量的工作岗位可以容纳更多的硕士博士而不是限于“内卷”和“躺平”。
  对于芯片和原子弹这两个不同的事物，似乎不能一概而论，面对我国独特的百年发展变局，只有秉持长期主义不断深入探索和实践，不断的试错和升级，或许才是我们在重重关锁下的应走之路，才能牢握数字经济发展的命门。



不同环境下的产物

  芯片和原子弹，两者本是不同的科技领域，逻辑不一样，也是不同政治经济社会环境下的产物。
  从产生时间看，原子弹产生时间远早于芯片，制造芯片的技术高于原子弹。原子弹产生的年代只有电子管，而芯片产生的前提是晶体管出现之后逐渐取代电子管。
  从时空相对论看，最开始的原子弹制造难度，与最初的芯片制造难度，从相对的科技条件而言，两者是很难相较高下的，都是科技发展到一定程度和阶段，才能制造出来的。
  从技术路线看，原子弹制造所涉及的关键科技数量相对比较少，而芯片制造则是由一系列的上下游产业链组合而成，特别是用于现在高端芯片生产的光刻机，则是号称人类现代工业上的明珠，是很难像原子弹一样仅靠一个国家生产的。
  从政治角度看，技术是有国界的，不管是原子弹还是芯片，都是国与国之间的核心利益竞争，尤其是原子弹这种大杀伤性武器，其生产和制造还应该受到全球人道主义的严格控制，否则将会对人类安全带来不可逆的毁灭性后果，因此原子弹制造的难度主要在政治而不在技术，而芯片制造的难度既取决于技术、也取决于政治。
  从现实角度看，我国原子弹制造在一穷二白的新中国就解决了，而现在要成功建设与高端芯片相关的全产业链，实际难度远超原子弹制造。
  芯片看似非常小，但是它却属于精密制造，一个硬币大小的芯片可以囊括一个中等城市的信息。而一个国家能不能制造出核武器，很大程度上取决于核材料的生产以及是否能自主供给。要衡量一个国家能否制造出原子弹，要看这个国家有多少离心机，而制造芯片需要的客观条件远比这个要苛刻。
  很多人总以为中国一直都无法制造芯片，事实上中国早在2000年左右的时候就可以在实验室小批量制造芯片了，像国内军用武器装备上使用的各种高端芯片，基本上都是由国内自行生产制造的。芯片制造涉及的范围广，到目前为止，我国的普通芯片基本上都能制造，只有高端芯片,特别是大规模集成高端芯片才难造。
  此外，原子弹这类核武器就像军用芯片一样，不用一直研究。如今各国都停止了核试验，即便有国家从未停止核试验，但其他国家凭借以前技术制造的核武器的威力和威慑力依然足够，并不像芯片那样一步跟不上就步步跟不上不断迭代的特点。
  简单地用“两弹一星”制造与芯片制造这两个不同的工业门类相比，来说明芯片制造的难度，是有失偏颇的。两者一个是军用，一个是民用；一个是国之利器，一个是广泛使用的商品，无法混为一谈同日而语。当然，芯片制造既然是技术问题，也存在很多困难，不能一蹴而就，但我们一定会攻坚克难、逐一突破。



长期主义的芯片制造

  2013年左右，台积电刚刚进入20nm制程，而Intel则马上进入14nm，Intel 声称领先台积电将近3年半。当时整个产业界判断，到了7nm时代，全世界的需求也只够一座工厂的产能，而只有Intel能负担得起。
  但不到十年，借助手机的大繁荣与苹果的大采购时期，台积电不但填平了3 年半的差距，而且率先进入5nm制程量产，3nm、2nm也在路上。
  现在看我国的芯片制造能力与美国的差距，就是10年前台积电与Intel的差距。而且美国重返芯片制造业，是一场由奢入俭的倒退，对于中国却是制造业升级必然要走的路线。
  芯片制造是一个长期主义的事情。高智力投入，高资金投入，在我国繁荣的市场催化下，必然是一个长期的高回报行业。
  这其中，困难是一定有的，但我们更应看到它积极的一面，正因为落后于人、受制于人，我们所有的行业才清醒了。我们的软件和高科技行业有很多企业进入世界500强，但这样的“枝繁叶茂”也可以瞬间被推倒。因为我们没有“根”。所以，我们必须长期发展芯片产业，在腹背受敌的情况下，没有选择就是最正确的选择。
  董明珠曾在采访中被问到“芯片研发的投资上，对错的标准是什么？”，她表示只要满足自身对产品的需要，那就是对的。在谈及成本时，董明珠表示，“成本当然要计算，但我觉得我的成本是能够控制的。如果20亿没有了，我觉得也是值得的。培养了一个队伍出来，为未来做准备。”
  “曾经，我们在很多方面，希望能够用更省事的办法解决问题，所谓‘造不如买，买不如租’。实践证明，核心技术是买不来的。中国芯片技术和产业的‘短板’最终还是需要中国人踏实创新来解决。”中国工程院院士、中国科学院计算技术研究所研究员倪光南表示。
  在倪光南看来，目前中国的短板主要是芯片、操作系统、工业软件以及大型基础软件方面。如果能够整合国内资源，利用好人才和市场优势，突破这些短板并不会需要很长时间。
  对于目前中国的芯片困境，中国工程院院士邬贺铨则表示：“我国芯片受制于人，其中最大的原因是我们的工业基础——包括精密制造、精细化工、精密材料等方面的落后。”
  “我们不必为此否定过去，因为这是我国经济社会发展的历史阶段所决定的。” 上海市科学学研究所所长石谦研究员解释道，过去很长一段时间，我国处于全球产业链的中下游，在科技领域以跟跑为主，所以在创新链的上游投入较少。如今，我国一些前沿领域开始进入并跑、领跑阶段，市场也具有了相应的需求，为了在国际竞争合作中占据主动地位，我们必须把原始创新能力提升摆在更加突出的位置。
  在过去两年里，我国半导体产业持续加码，资本投入数倍增长，整个产业链正在迅速发展，呈现出一片繁荣景象。2019年我国半导体行业投资金额约300亿元人民币，2020年提升到了1400亿元，而到2021年，我国半导体公司在生产线的投资总金额已高达1900亿元。
  资本的疯狂涌入，让我国大陆半导体产业得以快速发展，据半导体行业协会公布的数据显示，截至2021年12月1日，我国大陆芯片设计企业数量达到了2810家，同比增长26.7%。具体到销售数据上，我国大陆芯片设计企业的总销售额为4586.9亿元，其中规模较大的设计企业有豪威集团、中兴微电子、紫光展锐、汇顶科技、兆易创新、比特大陆等。在各界的共同努力下，中国集成电路产业正迅速发展。

                               
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图片来源：腾讯网

  在复旦大学中国研究院院长张维为教授看来，中国与美国的芯片生产的确有一定差距，但并非所有领域。他指出，在国防安全领域里，中国使用的几乎都是国产芯片，例如北斗三号卫星导航系统、太湖之光超算计算机、歼-20高性能飞机、嫦娥四号的芯片和系统等。“相对而言，中国芯片弱在商业应用的芯片，例如手机芯片等。”张维为说。
  而现在，得益于中国广阔的市场和应用领域，中国商业芯片行业正展现出很强的发展动能和潜力。最为关键的是，在外部环境倒逼和内部技术提升的共同作用下，国产芯片加速试错、改造、提升，已经从“不可用”向“基本可用”、再到“好用”转变。
  过去，只有航空航天、超级计算机、高铁、卫星导航系统等使用“中国芯”；现在，手机、笔记本电脑、智能穿戴设备等，也已经部分使用国产芯片。
  实践证明，关键核心技术是买不来、讨不来的。无论面对何种挑战，只有把关键核心技术掌握在自己手中，才能从根本上保障国家经济安全、国防安全和其他安全。
  眼下，中国芯片产业正在进行一场没有硝烟的战争。这一仗的胜负，要放在十年乃至更长时间来评估。我们不能低估中国科学家的能力和韧劲，也不要怀疑国家突围发展的决心，坚信中国芯片产业会“涅槃重生”。
  总的来说，发展集成电路和芯片产业，要有长期的思想准备和投入，不能指望短短几年就获得回报，真正把集成电路产业发展起来，恐怕还要一二十年的时间，我们要有决心，也要有定力，要肯投入，肯试错，把行业“短板”补齐，踏踏实实坚持做下去。



牢握数字经济发展命门

  当前，全球进入数字技术大变革、大发展的关键时刻。美国虽依旧处于领先地位，但中国的快速崛起乃至部分领域“换道超车”，使美国感受到了技术领导力弱化和经济利益受挤压的双重威胁。为维护全球技术领导力的核心地位，美
  国借力“中国威胁论”，增加政府研发开支，通过半导体等关键供应链管理和强化标准制定的国际领导力，与中国展开全面技术博弈。为保障全球经营利益，美国在数字贸易规则建设上“攻”、“防”结合。
      2021年1月，美国信息技术与创新基金会发布的《美国全球数字经济大战略》报告指出，过去20年来，数字经济的兴起进一步深化和扩大了全球一体化。面对中国的竞争，美国需要一个宏大、全面的战略指导，保持美国在全球科技领域的领导地位。“如果没有这样的战略，美国落后于中国的风险就会大大增加。”
  美国也正在构建围堵中国数字经济发展的全球计划。比如，2021年6月，美国和欧盟成立“贸易和技术委员会”，旨在推进数字化转型和新兴技术合作，主导全球数字经济和技术标准，推动美欧数字领域协调从战略构想走向实践。
  芯片产业是数字经济发展的基础和先导性产业，属于高端制造业。从总量和增速来看，我国制造业近年来均领跑全球。2012年至2021年，我国制造业增加值由16.98万亿元增长到31.4万亿元；制造业增加值已经连续12年位列全球首位。我国工业拥有41个大类、207个中类、666个小类，是全世界唯一拥有联合国产业分类中所列全部工业门类的国家，有220多种工业产品产量居世界第一位，一批竞争力强的企业脱颖而出。2021年，我国有143家企业进入世界500强榜单，比2012年增加64家，其中，工业企业入围73家。高铁、核电、4G/5G等成体系走出国门，“中国制造”在全球产业链供应链中的影响力持续攀升。

                               
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图片来源：人民日报

  这与几个主要发达国家相比具有优势。相关统计数据显示，截至2020年末，美国工业GDP增加值仅2.27万亿美元，在全球制造业总额中占比不足11%。日本制造业GDP增加值大约1万亿美元，其GDP占比不足20%，在全球制造业中占比约5%。德国制造业GDP增加值为6795亿美元，其GDP占比约18.13%，在全球制造业占比约3%。
  经过多年的努力，特别是在核高基国家科技重大专项的支持下，我国的集成电路产品体系不断丰富和完善，是全球最为完整的芯片产品体系之一。不仅在中低端芯片领域具备较强的竞争力，在高端芯片领域也摆脱了全面依赖国外产品的被动局面。国产集成电路产品涵盖了数字、模拟、数模混合、射频、功率、计算、存储、接品等所有领域。中国集成电路产品的发展已经走过了从无到有的阶段，正行进在从有到好和从好到优的大道上，在未来万物智能的趋势下，有力支持了我国制造业的高质量发展和产业融合。
  但我国传统产业自主创新能力和技术研发能力不足，关键核心技术对国外依存度较高，尤其是制造业多以代工和组装为主，处于全球价值链的低端。以半导体为例，全球咨询机构Gartner发布的《2021年全球半导体前十大供应商》显示，2021年全球十大半导体企业，美国拥有7家并且在各自领域具有不可撼动的市场地位。中国大陆无一家企业进入该名单（中国台湾联发科在其中）。

                               
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图片来源：IC Insights

  以芯片为核心的信息技术扮演了过去20年全球经济发展的推手，未来也将推进全球经济的快速发展。半导体芯片行业是全球经济增长的重要驱动力。半导体芯片产业不仅自身存在巨大的增长前景，更为重要的是，芯片是以人工智能、量子计算、5G、物联网、大数据、云计算、区块链核心等新兴产业发展的基础构件，对这些未来产业的发展有重要影响，因此，未来半导体芯片产业将在全球和国家经济增长中发挥更大的作用，成为国家和全球经济增长的核心驱动力。
  面对我国制造业的崛起和芯片半导体领域的薄弱环节，处于全球领先地位的美国，正在积极通过增加政府研发投入和半导体芯片立法支持美国芯片研发和生产，以加强美国领导地位，抢占未来产业发展制高点，并借机实施长臂管辖，限制我国核心数字技术发展。
  正因为如此，我们更应该不遗余力地发展芯片制造业，哪怕真的难过于原子弹。芯片领域受制于人，等于未来的数字经济发展被外力限制。必须认识到，以芯片为代表的基础硬件和以操作系统为代表的关键软件，是数字经济的“大国重器”。当前“缺芯少魂”是数字经济最大的“命门”，是制约发展的最大隐患。直面严峻形势，必须深刻认识关键核心技术是要不来、买不来、讨不来的，要牢牢牵住自主创新这个“牛鼻子”，发挥我国社会主义制度优势、新型举国体制优势、超大规模市场优势，提高数字技术基础研发能力，打好关键核心技术攻坚战。
  “雄关漫道真如铁，而今迈步从头越”，面对艰巨的挑战，我国也要认识到发展高端产业的必要性和客观可能性，在认识到困难的同时也不能有悲观主义思想，需要客观理性地布局，“喜看麦田千重浪，遍地英雄下夕烟”，在芯片产业实践的道路上，我国已经取得了很多成绩，这得益于大量知识分子真正行胜于言的耕耘和汗水，而不是畏难不前。


——本文来源芯查查

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