中國半導體科技和產業的未來_風聞

近年來，美國不斷對我國半導體產業進行制裁和打擊，一直卡脖子的芯片被推上了風口浪尖，也讓我們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的管制措施，華為在微博上表示，“除了勝利，我們已經無路可走”。現在，華為已經成了一個符號牽動着每個國人的心。中國半導體科技和產業的未來究竟會如何發展？未來我們又將如何獲得勝利？本文從宏觀角度會帶來一些啓發，在曲折的道路上，我們要奮戰到底！

撰文 | 姬揚 （中國科學院半導體研究所）

最近幾年，由於美國總統特朗普的大力宣傳，以及美國針對中興和華為的一系列制裁和打擊，越來越多的人認識到半導體科技和產業對中國經濟發展的重要性，同時也認識到中國半導體科技和產業的不足。

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就發表了《確保美國在半導體領域長期領導地位》報告，表示了“對中國正在打造半導體產業鏈帶來的擔憂。他們使用政府主導的數千億美元基金在全球瘋狂併購，在國內建設，會給美國帶來重要的威脅”，建議美國總統對中國芯片產業進行更嚴密的審查，抑制中國半導體產業的創新。所以説，美國對中國的封堵政策是一貫的，並非特朗普個人的心血來潮，只是話語和行動比他的前任們更不加掩飾而已。隨後對中興通訊和華為公司的制裁，特別是借加拿大之手無理扣押華為高管孟晚舟（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。

關於美國封堵政策對華為乃至整個中國的半導體科技和產業的影響，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説清楚的苦衷：2019年中國集成電路進口量約為4451.3億塊，攤到每人頭上是300塊，進口總金額約為3055.5億美元，大約是2.1萬億元人民幣，攤到每個人頭上就是1500元。2019年中國國內生產總值大約是100萬億元，而進口集成電路的2萬億就佔了2%。這麼大的市場，即使是專業團隊給出的行業調查報告，也只能讓人對其有些初步的瞭解，何況裏面充斥了各種各樣的數據，即使有專業人士來解讀，我們普通人也沒有耐心甚至能力聽懂。

那麼，大家最關心的事情，中國半導體科技和產業的未來，到底會怎樣呢？這又可以分解為一系列的小問題，比如説，卡住中國企業的光刻機，我們自己能生產嗎？中國什麼樣的企業需要依賴光刻機，萬一被遏制會有怎樣的經濟損失？對社會有什麼樣的影響？什麼時候能打破國外壟斷？美國真的斷供以後，我們應該怎麼辦？

這些問題要説難也很難，因為涉及很多技術上、經濟上的具體信息，而這種定量的信息，需要專門的團隊去搜集和分析，最後的結果我們普通人也看不懂，甚至看不到。比如説，很多人可能聽説過荷蘭阿斯麥（ASML）公司生產的“EUV光刻機”，它的重量據説是180噸，價格大概1.2億美元（8億元人民幣），光這個就已經很難想象了，更別説裏面的技術細節了——如果真那麼簡單，美國應該也不會卡我們的脖子了。

但是話説回來，這些問題的答案也很簡單，就一句話：人、錢和時間。技術產業與科學研究的最大不同就是，科學研究更多的是探索，而技術產業更多的是應用。具體到中國半導體科技和產業這件事，還要更簡單一些，因為外國人已經在科學、技術和市場上證明了這件事情的可行性，所以只要給人、給錢和給時間，就肯定能做出來。

從科學方面來説相對簡單，人家已經把路探好了，雖然不告訴我們具體的路線，但是，知道“有條路存在”這件事本身就是一個巨大的提示，何況還可以在科學文章和技術專利裏查到很多公開的信息。別人做都做出來了，我們想還想不到嗎？

從技術上來説，要複雜一些，畢竟有許多技術訣竅是不會公開的。但是技術的進步在很大程度上依賴於市場的需求，“社會的需要比十所大學更能推動科學的進步”。我們國家的半導體科技和產業並不是很差，2019年中國出口的集成電路的產值是1015.8億美元（大約7000億元），只是相對於美國（其實是以美國為代表的整個西方世界）落後大約15-20年的樣子，不是不能用，只是不太好用。以前我們對“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，但是與市場的結合會更緊密一些，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。

從市場方面來看，我們的優勢其實更大一些。在過去的幾十年裏，半導體科技和產業在世界範圍裏的迅猛發展，其實離不開全球經濟一體化大趨勢下日益增長的市場需求。半導體科技和產業是投入巨大、收益巨大的行業。如果沒有巨大的市場支持，巨大的投入仍然存在，巨大的收益卻化為泡影，最終只能變成越幹越賠錢。那麼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，只會損害自己和跟隨他的西方國家的利益。對中國會造成傷害嗎？是的，會造成傷害，但就像剛才説的，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的管制措施，國外公司只要用美國技術、軟件、設備等給華為生產芯片也會受到管制，必須得到美國政府批准——大有“閉關鎖國”、“片帆不得下海”之意，一個國家針對一個公司下手如此之狠，真是讓人大開眼界啊。

現在看來，美國針對華為的攻擊，早已經不是什麼自由市場經濟的問題了，而是科技產業領域的戰爭。兵臨城下，退無可退，成敗在此一舉。我們就用戰爭來做比喻吧。美國可能把這場戰爭看成“孟良崮”了，要集中優勢兵力，包圍並消滅武器精良、戰鬥力很強的華為。但是我要説，華為可不是張靈甫，美國更不是解放軍，純粹是拿錯劇本了！真正的劇本是“上甘嶺”啊：美軍狂轟亂炸，裹挾的是多國聯軍，華為堅守陣地，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15億美元及7.5億美元，總計大約是160億人民幣，這只是一個措施而已。

戰爭就是戰爭，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，就是半導體科技和產業戰爭的天時、地利、人和。再説，“得道多助，失道寡助”，美國一心一意地要置華為乃至整個中國的半導體科技和產業於死地，不顧自己乃至盟友的利益，其他西方各國恐怕也會暗自心驚：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。智伯瑤約韓康子、魏桓子一起察看水勢，還得意地對他們倆説：“現在我才知道，大水也能滅掉一個國家呢。”韓康子和魏桓子表面順從，卻暗暗吃驚，因為他們自家邊上也有大河呀。韓康子和魏桓子越想越怕，就轉而與趙襄子合作，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科學技術發展史的科普書《半導體的故事》，重點描述了許多重要的半導體器件的誕生和發展過程的歷史（截至2000年左右）。我為這本書寫了一篇《譯者的話》，簡述了翻譯這本書的緣起、過程和感想，也談了自己對中國半導體科學技術領域的歷史、現狀及未來的一些粗淺看法。當時我就説：

最後再談談我國半導體物理學研究的前景。……最關鍵的原因是投入不夠、規劃不足。“不謀萬世者，不足謀一時；不謀全局者，不足謀一域。”對於半導體研究這種高投入的領域，沒有長遠的規劃，沒有充分的投入，當然不會有如意的結果。……科研的進步和產業的發展並不僅僅是投入資金和購買設備，更重要的是培養人才。只有吸引優秀的有志青年學習半導體知識，投身於半導體行業，才能進一步推動我國半導體事業的發展。為了實現這個目標，大學院系有必要更新教學內容、重新規劃教學模式，科研和產業單位有必要重新設計項目課題的研究方式、重新協調科研與生產的關係。“十年生聚，十年教訓。”20年後，無論是科研還是生產，中國都應該擁有世界上最先進、最強大的半導體事業。

如今已經是7年過去了。我們對困難的認識更深刻了，我們的進步也更大了。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事業，其實是因為有些私心而過於樂觀的：因為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，由於國內國際形勢的急劇變化，這個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，我們就能看到中國真正成為一個強大的半導體科技和產業大國。只要我們挺過艱苦的5年，接下來再保持5年的高速發展，就會實現這個目標。

現在看來，中美脱鈎的趨勢不可避免，只是中美雙方都沒有做好準備。中國肯定是不會主動脱鈎的，美國希望中國自我隔離的想法是完全脱離現實的。現在這些爭論，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。中美必然脱鈎，但是中國和美國都不想，也不會與世界脱鈎。現在雙方都是在爭取世界。如果誰願意自我隔離，那太好了，可以不爭論了。但這是完全不可能的，美國也是不會甘心的，所以才有鬥爭。現在的鬥爭形式還只是中美貿易摩擦，今後肯定會有更多更新的方式。

總而言之：放棄幻想，準備戰鬥。前途是光明的，道路是曲折的。我們一定要勝利，我們一定能勝利。

歷史將會證明一切。

PS：《半導體的故事》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的中譯本《半導體的故事》。下面這篇“譯者的話”不僅介紹了該書的內容和特色，也提到了目前國內常見的一些與半導體科學技術有關的課本和書籍。此外，我還簡述了翻譯這本書的緣起、過程和感想，順便也談談自己對中國半導體科學技術領域的歷史、現狀及未來的一些粗淺看法。

節選

……最後再談談我國半導體物理學研究的前景。我在中國科學院從事半導體物理學研究工作。經常有人問我：“中國的半導體研究怎麼這麼落後？”不客氣的可能還會接着問：“國家給你們投了那麼多錢，都幹什麼用了？”實際上，我國的半導體研究並沒有一般人想象的那麼落後。1956年我國制定《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科學技術，當年就創辦了五校聯合半導體專門化，開始大規模培養半導體科研人才。這樣逐漸開始建立起半導體研究和生產的體系，形成了基本的框架，服務於國民經濟建設和國防事業。在“文革”開始前，中國半導體事業已經有了相當程度的發展。

必須承認，我國的半導體研究確實比較落後。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，不願意從事艱苦的基礎研究和枯燥的工藝開發；隨着教育產業化的發展以及老一代科研人員的退休，許多學校的半導體專業都萎縮了；科研模式的變化也有一定的影響，除了為軍工服務的一些研究所以外，科學院和大學裏的研究工作從以前的團體作戰模式逐漸變化為科研個體户模式，原先有着整體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，最關鍵的原因是投入不夠、規劃不足。“不謀萬世者，不足謀一時；不謀全局者，不足謀一域。”對於半導體研究這種高投入的領域，沒有長遠的規劃，沒有充分的投入，當然不會有如意的結果。如本書所言，晶體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“兩彈一星”這樣保障國家根本安全的領域，對半導體的投入不足以支撐中國半導體事業的發展。這樣，一步慢就步步慢，差距也就越來越大了。

那麼，是不是説中國的半導體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”對半導體物理基礎研究有了一定的支持，國家科技專項更是重點支持產業發展，與半導體直接相關的就有“核心電子器件、高端通用芯片及基礎軟件產品專項”(簡稱“核高基專項”)和“極大規模集成電路製造裝備與成套工藝專項”，其他專項的成功也都強烈依賴於半導體科學和技術。國內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、復旦大學製作的半浮柵晶體管等等。今後，不僅這樣的成果會越來越多，肯定還會湧現出更新更好的工作。

科研的進步和產業的發展並不僅僅是投入資金和購買設備，更重要的是培養人才。只有吸引優秀的有志青年學習半導體知識，投身於半導體行業，才能進一步推動我國半導體事業的發展。為了實現這個目標，大學院系有必要更新教學內容、重新規劃教學模式，科研和產業單位有必要重新設計項目課題的研究方式、重新協調科研與生產的關係。“十年生聚，十年教訓。”20年後，無論是科研還是生產，中國都應該擁有世界上最先進、最強大的半導體事業。

來源：http://blog.sciencenet.cn/blog-1319915-843450.html