中美芯片產業差距多大？中國工程院院士倪光南給出答案

由於中美貿易戰的緣故，國人對芯片的關注度急劇上升。

芯片，又稱微電路，是指內部含有集成電路的硅片。製成這樣的硅片，要將上億個晶體管在指甲蓋大小的硅晶片上精確排布，前後要經過近5000道工序。芯片的設計和製造技藝總在不斷迭代，每次迭代總能深刻影響半導體領域的行業格局。

自上世紀50年代起，中國大陸的集成電路產業經歷了六十餘年的發展歷程，“缺芯少魂”卻一直是產業發展的一大困境。去年以來，中興、華為兩家企業遭遇的芯片、操作系統“斷供”事件，再次將這一困境凸顯出來。

為此我們不禁要問：我國發展現狀和水平如何？當前面臨的最大瓶頸是什麼？實現突圍、自立自強，還有多遠的路要走？

就這些問題，我們與中國工程院院士、中國科學院計算技術研究所研究員倪光南老先生展開了一番對話。文字、視頻總有一款適合你。

警醒

俠客島：有人説，多少有關提倡創新的宣傳報道，都抵不上“中興事件”“華為事件”的警示來得深刻、有效。您如何看待這兩個事件？

倪光南：“中興事件”“華為事件”沒有發生之前，很多人覺得芯片就是很普通的電子元器件，直接從市場上買來用就是了。但實際上，芯片技術是現代信息技術的制高點，關係到國家的競爭力和信息安全。

中興、華為事件的發生，讓我們意識到芯片技術和芯片產業的極其重大的價值，形成了全民自發地關心中國芯片技術發展和芯片產業進步的局面。從這個意義上來説，上述事件像“警醒針”一般，有積極的一面。

短板

俠客島：經過多年發展，我國芯片產業的發展水平如何？與美國相比，還有多大差距？具體體現在哪些方面？

倪光南：在芯片設計方面，中國做得不錯。中國擁有全球數量最多的芯片設計公司，芯片設計水平也位列全球第二，僅次於美國。我們設計出了一批優秀產品，連續幾年登上世界第一寶座的“神威·太湖之光”超級計算機用的CPU（中央處理器）芯片，就是典型代表。國產手機、電腦和服務器用的CPU芯片性能也基本上達到了國際先進水平。

即便如此，中國在芯片設計領域還存在設計工具方面的“短板”。芯片設計需要依賴電子設計自動化工具（EDA），這一工具使設計者能用計算機進行邏輯編譯、化簡、分割、綜合、優化、佈局、佈線和仿真等工作，最終完成芯片設計。不過，提供該軟件服務的主要是3家美國公司。

在芯片製造領域，包括製造工藝和製造裝備方面，中國能力尚弱。芯片製造聽上去像是傳統制造，實際上其製造工藝和裝備的精密、繁雜程度遠超後者。具體來説，其工藝包括光刻、刻蝕、離子注入、薄膜生長、拋光、金屬化、擴散、氧化……不一而足。

與上述製造工藝相對應的，是200多種關鍵製造裝備，包括光刻機、刻蝕機、清洗機、切割減薄設備、分選機以及其他工序所需的擴散、氧化、清洗設備等。每種裝備的製造技術要求都很高，製造難度極大且造價十分高昂。

目前，在芯片製造領域，佔有領軍地位的企業大多來自美國、日本等國家，中國芯片製造廠80%的裝備需要從國外進口。

有了這些先進裝備是遠遠不夠的，還要開設生產線、制定經營計劃。建廠、設備安裝及調試往往需要2-3年時間，這意味着芯片製造企業要預先對市場需求做出判斷。芯片製造技術不斷迭代更新，之前的設備及生產線到真正投產時是否能滿足市場需求，猶未可知。如果新建成的生產線不能充分實現量產，之前的投入將面臨重大風險。

此外，芯片製造所需的材料也大量依賴進口，有的材料如光刻膠需全部進口。國內半導體材料產業總體規模偏小、技術水平偏低，國產材料的銷售規模佔全球比重不到5%，與發達國家相比仍存在較大差距。

後發

俠客島：很多工業領域，我們成功實現了跨越和趕超，比如高速鐵路、家用電器領域，但在集成電路領域，這種景象沒能出現。原因何在？

倪光南：從歷史原因來看，我們起步晚。1947年，美國貝爾實驗室發明了半導體點接觸式晶體管。直到1956年，中國才成功製成第一根硅單晶。鑑於早期的計算機是用分立元件（電子管、晶體管等）做的，彼時中國還可以跟隨國外的計算機技術。

隨着集成電路發展到大規模集成電路時代，中國由於沒有集成電路產業的支撐，就明顯追趕乏力了。而，世界上的芯片技術卻突飛猛進。到目前為止，雖然我們有華為海思、中芯國際等國際知名的芯片設計和芯片製造企業，但就整體產業發展而言，相較國際先進水平，我們可能需要一二十年才能追趕上。

起步晚是重要的歷史原因，主導理念的偏差導致創新推進不夠是現實原因。曾經，我們在很多方面，希望能夠用更省事的辦法解決問題，所謂“造不如買，買不如租”。實踐證明，核心技術是買不來的。中國芯片行業的“短板”最終還是需要中國人自己通過努力奮鬥不斷推進創新，一步一步踏實追趕。

突破

俠客島：面對內部“短板”、外部封鎖等難題，中國芯片技術和產業要怎麼做才能實現突破？

倪光南：從供應鏈安全的角度來看，一旦供應鏈的某個環節“斷供”，就會使整個行業陷入被動。這種情況下，需要集中力量去突破供應鏈中薄弱環節的關鍵核心技術。

而關鍵核心技術的發展，往往是從無到有、從小到大的過程，要有“板凳要坐十年冷”的思想準備。

核心技術的發展成熟也離不開市場的支持，新研發出來的核心技術和產品如果沒機會到市場去試錯，沒有進入市場的良性循環，不管是軟件還是硬件，都很難達到用户滿意的水平。

正是在這個意義上，習近平總書記要求做好市場化引導。我們強調，政府採購應當支持國產自主研發芯片和軟件，應當突出網絡安全要求，使國產自主研發芯片和軟件有進入市場應用的機會，接受檢驗和磨礪，只有這樣，才能不斷走向成熟。

從產業集羣的角度來看，可以參考硅谷的產業集羣模式。在硅谷，有一流的研究機構和大學、諸多創業者、充裕的風險投資資本，它們之間形成了緊密的合作網絡，實現了人才、技術、資本、經營方面的強強聯合。

北京的中關村有潛力打造成芯片技術和產業集羣的高地。不妨充分利用周圍的科研院所及人才資源，加之國家政策和資本的支持，統籌資金和研發資源，加強產學研合作，做出有中國特色的高新技術產業集羣項目。

發展大型軟件或芯片產業的投入週期，往往以一二十年來計，資金投入非常大，單純靠市場和企業是難以實現快速突破的。因為，一般的企業會有壓力，比如説上市公司要出報表，要做厚利潤，要向股東證明自己的業績。

因此，要發揚舉國體制和市場經濟相結合的優勢，比如，國家層面制定一些長期規劃綱要和發展計劃。與此同時，積極引入金融市場的配套支持，比如風險投資在資金方面的支撐，要鼓勵企業在研發生產方面的投入，注意平衡企業在研發過程中可能出現的短視行為。

總的來説，發展集成電路產業，要有長期的思想準備和投入，不能指望短短几年就獲得回報，真正把集成電路產業發展起來，恐怕還要一二十年的時間，我們要有決心，也要有定力，要把行業“短板”補齊，踏踏實實堅持做下去。