這個領域是中美技術鬥爭的主戰場_風聞

風雲學會陳經 原創 08-01 10:54 投訴

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芯片製造對中國的技術體系有終極意義，這一關打過去了，中國人的技術信心會得到根本性提升。

陳經

2020年7月30日

（發在功夫財經：最大威脅來了！美國在這個領域，正式宣戰……）

台積電在2020年9月後將不再為華為代工芯片，中芯國際也發公告稱不能代工。傳華為自建芯片產線應對，中國最頂尖的技術公司與美國的鬥爭進入高潮。

華為是不是在自建芯片生產線、能不能搞出光刻機、芯片產線什麼時候能用上，這方面的信息目前不多，還在很早的階段。除了華為與相關公司的消息，還需要去了解芯片生產各個環節，要有深入的研究。這正説明，美國對中國發起的技術戰爭，雙方的鬥爭進入了深層次的實操階段。

另一方面，**美國會不會在其它領域也發起攻擊，同樣值得關注。**即使不深入細節，起碼要對美國攻擊的總體態勢有個把握。芯片是一個顯然的鬥爭領域，那其它行業又是什麼情況？

一. 芯片之外的領域威脅小得多

我們發現，美國的主力部隊，其實就是在情況很特殊的芯片領域，其它領域的威脅明顯要小得多。可以認為，芯片就是中美技術戰爭的主戰場。

以《科技日報》2018年總結的35項卡脖子技術為例，這35項技術分別是：

科技日報的信息來源不太可能覆蓋所有產業，各類技術層級也很不相同，但是也算是盡力去尋找各種技術短板。

芯片相關的技術在其中最為突出。**芯片產業影響大、技術難度高、美國主導，目前在中美技術鬥爭中處於核心地位。**35個技術中，光刻機、光刻膠、射頻芯片、超精密拋光工藝、工業軟件，都是與芯片製造相關的，加上芯片本身，一共佔了六項。如果往下細分，還能加幾十上百項進來。

另一個突出的領域是飛機制造相關的，航空發動機艙室、適航標準、航空設計軟件、航空鋼材，佔了四項。這也是美國可能動手的領域，會拖慢中國大飛機研發進度。飛機制造領域很大很重要，但不象芯片還要供應其它行業，影響擴散沒那麼大。這個領域也同樣能加進多項技術。

操作系統、數據庫管理系統，這些是美國主導的軟件核心技術，但威脅就不像芯片斷供這麼直接。中國覺得卡脖子，是覺得這些軟件被美國壟斷，希望自己能有市場份額。這些公開發售的軟件，能複製多份，組成共生的技術系統，是軟件生態環境的範疇，不是單純的技術問題，和硬件相關的技術邏輯很不相同。個人認為不適宜用“卡脖子”的概念，更多是信息安全、行業生態的範疇。

其它基本都是單個領域裏的單項技術。觸覺傳感器、真空蒸鍍機、iCLIP技術、重型燃氣輪機、激光雷達、ITO靶材、機器人核心算法、特種銑刀、高壓柱塞泵、高壓共軌系統、透射式電鏡、掘進機主軸承、微球、水下連接器、燃料電池關鍵材料、高端焊接電源、鋰電池隔膜、醫學影像設備元器件、環氧樹脂、高強度不鏽鋼、掃描電鏡，這20項如果被卡了，相關領域就有麻煩。但是這些技術，美國技術與產品佔優的不多，只有激光雷達、醫學影像設備等少數領域。不知為何，科技日報列了不少日本的單項技術，可能有“日吹”宣傳的影響，也列了一些德國、瑞典的技術，歐洲英國、法國的卻幾乎沒有。

還有兩項是高端電阻電容、高端軸承鋼，算是能用在多個領域的部件。高端軸承鋼其實中國已經攻克，高鐵軸承是“洛陽造”了，國產高端軸承鋼還出口到日本、歐洲。

高端電阻電容也是日本佔優的領域，這很難説是一個卡脖子技術，中國也能造。中國生產工藝還有問題，批次質量不整齊，在大批量供應的消費電子領域競爭力不足，手機製造商採購日本質量整齊的產品方便做品控。但如果日本斷供了，國產的供應沒有問題。

肯定還有不少單項卡脖子技術科技日報由於信息來源不足沒列，但列進來的也有一些沒兩年就被國產化突破了。

如2020年5月10日，國產掘進機主軸承通過驗收測試，取得了重大突破。2019年蘇州納微生產的微球打破了日本技術壟斷，每年節省上百億。鋰電池隔膜領域，上市公司恩捷股份佔全球市場份額50%，成為寧德時代的供應商，並不是被卡脖子的狀態。水下連接器領域，2019年4月藍梭科技研發的水密橡塑千兆傳輸組件通過驗收，填補了技術空白。2019年5月，富士康深圳子公司ST刀具領導看到國產高鐵銑刀不堪重任的新聞，佈置任務5個月突擊生產出了國產鋼軌智能修復銑刀，成為“大潮起珠江-廣東改革開放40週年展覽”的展品。碳纖維環氧樹脂領域，上市公司光威復材取得巨大突破，從做釣魚竿發展到做軍用碳纖維，創造了不可思議的技術發展奇蹟。高壓共軌系統方面，濰柴動力做的國產系統2012年就研發出來上市了，雖然説還不是太強，但也沒到卡脖子的程度。

總體而言，像科技日報這樣列單項技術，是能列出不少卡脖子的，值得重視。**但對中國的威脅沒那麼大，一是隨時被突破，二是單項技術影響的領域小，三是主要的單項技術掌握在日本、德國等國企業手中，和美國無關。**即使找出更多細分領域的卡脖子技術，性質上也差不多，不會忽然發現一個讓人冒冷汗的東西。

這些單項技術，中國產業鏈齊全，基本沒有空白，都有對標的中低端技術。有實際在運作的生產線，有研發基礎，隨時取得突破是符合規律的。單項技術有時就是攻關一下，找到生產工藝竅門就突破了。如果大面積突破，各種配套齊全了，後面突破就更容易了，現在已經到了厚積薄發的階段了。中國各種單項生產技術，可以説每天都有突破，一年年下來成果已經非常可觀。

有時中國單項技術沒有突破，是沒注意去搞，因為相關企業既沒有被卡脖子，研發出來經濟價值也不大。直到新聞報導出來了，領導重視，才去突擊搞出來。這類“圓珠筆頭”式的任務研發不時發生，輿論也慢慢有感覺了，對技術的觀察更為客觀。

美國為什麼單項技術感覺還不如日本、德國？並不是美國技術不行，而是和美國選擇的產業技術發展路徑有關。美國可以説是系統級控制的大師，對單項技術就沒那麼在意。美國會注意核心領域的控制力，一些單項技術由日本德國這些盟國來搞，只要美國控制力足夠，不怕日德等國和美國對着幹。

事實説明，用單項技術來控制產業很不現實，產品做得好受到市場歡迎，但要想控制產業，那還差遠了。

美國對全球的控制有政治、軍事、金融層面的，但是技術層面的控制也很重要。美國的技術控制路線主要有兩個，一個是以軟件為代表的應用生態控制，一個是以芯片業為代表的產業鏈控制。二者結合在一起，體現為美國對IT業的控制。

IT業正是美國相對日本歐洲最大的技術優勢，也代表了國際產業技術潮流的先進方向，從美國60-70年代黃金髮展時期一直延續到現在，仍然在蓬勃發展，是美國國力最大的技術支撐。

所以，科技日報去找卡脖子的項目，關於美國的就是系統級別的，芯片業、軟件業、航空業，這種控制是真正厲害的，比日本德國那些單項技術對中國的威脅要大得多。

二. 美國通過芯片業進行產業控制的技術背景

為何美國選擇芯片業與軟件業來進行產業控制？這是有深刻技術背景的。可以用摩爾定律來解釋。

▲摩爾定律：芯片上的晶體管數量每隔18-24個月增加一倍

**摩爾定律好的方面是，芯片的元器件數量與性能不斷翻倍提升，價格還越來越便宜。**從消費者角度看，芯片產業的技術進步好到和做夢一樣，性價比的提升簡直逆天，和其它行業完全不一樣。幾乎沒有消費者直接買芯片來用，使用芯片開發要一定技術。但是芯片的間接消費者迅速擴展到所有地球人，人均芯片數量還在急劇上升。

**芯片的直接消費者，是海量的電子產品商家。**產品設計者將通用或專屬芯片加入產品設計中，就能實現種類繁多的各種功能。如一度火爆的測温槍，其實能生產的廠家很多，核心器件就是測温芯片，行情好的時候能採購到芯片就發財了。

華為在90年代早期也在這個層面，將程控交換機的功能做進板子，把芯片用起來。當時沒多少公司在琢磨這事，但現在已經成了白菜化的技術了，光深圳能做這類開發的公司就不計其數。絕大多數中國消費電子公司都在這個層面，也足夠了，能把芯片用起來水平不低了。

這個層面的通用技術可能是PCB（printed circuit board）制板，把芯片、電阻等各種元器件在板上實現電氣互連。雖然在中國是白菜化了，但能搞PCB設計的，就能算是高科技企業了，發展中國家不一定玩得起來。在這個層面搞開發，已經是潛力無窮，是中國科技主要的競爭力表現形式之一。

▲PCB板

大多數中國搞技術的，搞來搞去就是在這個框架裏。要麼就是軟件，要麼就是這個軟硬件架構。很多不是學計算機的，最後也轉來這個框架裏，變成搞IT或者軟硬件開發的。

這個架構的意義非常大。日本以前就是靠一套架構發財的，電子產品橫掃天下。但是後來芯片性能快速進步，軟件越來越強大，開發技術大規模擴散。本來以為是大公司才能搞的，山寨小廠也能玩起來了，這事就變味了。

中國廠家隨手能開發出來的東西，日本公司再拿出來主打就沒有格調了，得去開發一些獨家的核心器件與功能。有時日本公司會搞些奇奇怪怪的產品功能，算是技術上有難度，但就走歪了。

這涉及到計算機行業與其它產業的關係。比如汽車，在傳統汽車裏面加入一些計算機元素，搞搞汽車電子，是一個自然的思路。如果是在計算機體系架構裏，加入汽車元素，就是另一種更激進的發展方向。**總體來説，**計算機體系架構有強大的擴展能力，標準化做得最好，軟硬件天然就是全球分工合作，又能自由開發，技術擴散速度極快。

中國軟硬件應用的開發人員數量世界最多，水平也不錯。和各行業齊全的產業鏈結合，中國芯片應用持續火爆高增長。中國的主力出口產品就是機電產品，佔了一半以上，佔比還越來越高。

這個技術體系是美國主導搞出來的，一半的芯片，主要的系統軟件、工具軟件，是美國公司開發的。美國是通過芯片和軟件，實現對這個技術體系的控制。美國人更大的興趣是做芯片、做系統軟件、工具軟件，關注整個技術生態。

對於具體的計算機應用，美國人也做得很厲害，但就有些挑。例如美國公司對計算機特效應用到電影行業非常狂熱，軟硬件算法技術進步非常厲害，從90年代起依靠技術優勢，一舉將好萊塢推到了全球超級壟斷的霸權地位，將美國文化推廣到全球。

另一個美國非常熱衷的應用是互聯網，美國成為全球互聯網霸主。這兩個應用收益極大，中國日本德國在那辛苦搞軟硬件開發的“小行業”，美國人不一定看得上，丟掉也不是太關鍵。但是有一個行業美國人認為丟得很可惜，就是移動通信，走錯了技術路線，敗給了中國與歐洲。

如果排除互聯網這個贏家通吃的行業，在IT計算機應用這個領域，美國公司並沒有特別佔優，中國電子消費品之類的應用更為活躍。

三. 芯片設計能力的全球分佈

在IT與計算機應用的下一個層級，是芯片設計，也是受摩爾定律的支配的。芯片複雜度越來越高，芯片製程卻越來越短，會受微觀世界的一些特殊規律影響，芯片設計的難度是在上升的。

IT應用，寫完代碼經過不多幾步就可以跑出結果進行調試，代價不大。芯片設計就難多了，整個流程高度依賴工具軟件，要經過很多步才能出結果，複雜芯片的設計開發成本越來越高。有的公司只能賭博式開發一款芯片，失敗了錢就燒完了。

在芯片設計這個層面，美國公司的優勢就要大多了，2018年全球市場份額52%超過一半。這是因為芯片設計門檻高多了，美國芯片設計公司的先發優勢很大。

芯片設計公司分兩類，一類是自己設計自己生產的IDM模式，一類是設計出來讓別人代工的Fabless模式。美國這兩類都厲害，英特爾、德州儀器、美光是自己有工廠生產芯片，而且是從芯片產業發展之初就是如此，市場份額46%。美國Fabless模式的芯片設計大公司更多，蘋果、高通、博通、AMD、英偉達等都是業界巨頭，市場份額更是高達68%。

韓國公司佔到了27%，但主要靠存儲芯片單一類別產量大，三星、海力士自有芯片工廠，純芯片設計公司份額不到1%。日本類似韓國，市場份額7%。歐洲也是有意法半島體等芯片工廠支持，市場份額6%。台灣比較獨特，有台積電聯電這種芯片工廠，也有聯發科這種純設計公司，但沒有統一到一個IDM公司，而是分成代工與設計。所以台灣是靠16%的純設計份額實現6%的全球份額。

中國大陸雖然全球份額只有3%排第六，但其實已經算是值得一提的玩家，在純設計領域13%的市場分額不算小能排第三，海思已經是全球排名靠前的芯片設計巨頭。可以預計中國的純設計市場份額會不斷上升，已經有不少小有名氣的芯片設計公司冒頭。

▲國科大“一生一芯”CPU項目的開發時間表

**從設計角度來看，芯片越來越複雜，對從業人員的要求在提升。**但是有自動處理仿真軟件，也有ARM這樣的架構服務簡化開發難度，同等性能芯片上手的難度其實降低了。國科大的五個本科生在幾位指導老師帶領下，四個月就設計出了基於RISC-V架構的CPU芯片，110nm製程，在中芯國際流片，成功跑起了linux操作系統。

中國芯片設計公司的數量近年來在快速增長，在高投入和人才數量積累到一定程度後，芯片設計能力可以跟上甚至超過全球行業的發展。

四. 芯片製造的噩夢難度

但是，中國短板是芯片製造，自有工廠的芯片設計公司幾乎沒有，在前六里這個短板最嚴重。

芯片設計再向下的層級就是芯片製造。芯片設計受摩爾定律影響，難度越來越高，但還可以接受或者克服困難，對中國問題不算特別難。芯片製造的難度就象噩夢一般，正好與芯片消費者的美夢對應，摩爾定律的壞處集中體現在製造這一端。

芯片元器件越做越小，製程小到幾十納米，甚至幾納米，相當於頭髮絲的千分之一到萬分之一的寬度。不僅容易出錯，有時還會碰到舊路線繞不過去的障礙，需要新的技術原理。對研發人力、資金、時間的要求都越來越高，失敗了就得重來。

▲貼片電阻

花了極高的研發成本搞出來的設備，需要多生產芯片平攤成本。所以，晶圓要往大里做，8寸升12寸，一片做上千個晶圓，一爐子加工一堆晶圓，並行處理，單個芯片的成本才能降下去。這樣，就需要擴大芯片廠規模，初始設備投資也非常高。

每一次升級，耗資就上一個台階，搞到後來一個工廠需要上百億美元。各種設備都有專屬的公司來研發，光刻機、刻蝕機，工序上百道，非常講究配合，光自己努力不行。

在針尖上玩花活的加工環節難度如同噩夢，是芯片製造的核心技術難點。在微觀世界搞完了，回到宏觀世界搞封裝、測試，這也需要海量的自動機器，但難度一下就回到傳統水平，可以忽略不計了。

**總體來説，芯片製造是研發花錢多、技術路線越來越難、建產線花錢更多、花了錢也未必能成。**這裏沒有一關是輕鬆的，都需要砸錢砸人花時間去克服。而且就算一關打過去了，下一關更深的地獄級別難度還在前面等着，如果要升級，這個苦難就一直沒完沒了。

芯片設計雖然難，但還是開放性的，只要努力就能加入，投錢有信心，越來越多的玩家會進入。芯片製造就不是了，製程越來越小以後，已經是個極端封閉的領域。從描述就能看出，這就是要求最高的製造業領域了。新玩家幾乎不可能來加入，舊玩家都會受不了退出。

**確實不斷有芯片製造公司宣佈“不玩了”。**美國格羅方德是全球第二大代工廠商，2018年宣佈7nm放棄了。台灣第二大代工廠商聯電，在稍早就宣佈放棄了。IBM為了扔包袱，2013年將芯片工廠倒貼15億美元賣給了格羅方德。

英特爾近年來也在芯片製造上卡住了，7nm產線良率遲遲未能提升，被稱為“牙膏廠”，芯片技術進步象擠牙膏一樣。2020年7月下旬業界震動，英特爾讓台積電代工18萬片晶圓的6nm芯片，後面還可能有5nm、3nm等更短製程CPU芯片代工的需求。

只有台積電像開了掛一樣，多次選對了技術發展方向，7nm、5nm量產，3nm、2nm也有消息了。

當然芯片製造廠不是説破產不幹了，其實還是會有營運利潤，只是用現有的製程能力來接單。大多數芯片邏輯芯片並不需要太高的製程能力，28nm就足夠應付需求了。14nm就算是高精尖了，更高的只有高端手機芯片等少數需求了。

發展中國家作為芯片的間接消費者，沒有問題。如果能作為廠商把芯片加入產品裏，這就算是過得去的有些技術的國家了，也不算罕見，時間一長多少總能搞一點。芯片設計難度就更高些，需要特別的努力，但如果有決心還是有機會。可以斷定，芯片製造是發展中國家絕對不會去做的，只會做一些封裝測試的非核心環節。

在IT計算機產業鏈上，中國作為芯片消費者情況很不錯，芯片設計也是上升勢頭。但是從技術原理就能看出，芯片製造會是最後最難的大關卡。

不僅如此，在整個全球技術體系裏，芯片製造對中國的技術體系都有終極意義。可以説，**再沒有一個技術短板能與芯片製造有同等的戰略意義。**如果把芯片製造這關也打過去了，那麼就再沒有任何技術能夠阻擋住中國技術體系了，中國人的技術信心會得到根本性的提升。

因此，中國將會不計代價地投入芯片製造體系的攻關，克服任何可能出現的困難。而且，中國並不是從零開始，也有多年的持續投入和積累。

中芯國際14nm已經良率95%量產出貨，進入了先進製程行列，10nm取得了突破，標準較低的7nm也有了進展。其實僅從單一的製程表現來看，差距並不很大。但是主要問題在於技術受制於美國，中芯國際也不能給華為代工。

**中國發展芯片製造的任務已經升級，不僅要做出先進製程，還需要實現去美化。**芯片製造是中國面對的最高難度的製造業任務，也成為了中美技術戰爭的核心環節。雖然極其困難，但中國仍然有條件有信心逐步完成這個終極任務。

中國發展芯片製造的有利條件是，資金實力雄厚，業界公司面對的最大難題對中國不是問題。中國發展芯片路線是明確的，業界已經走過來了，並不需要去試別的道路，路線確定就是對研發最大的幫助。

另外，芯片製造也不需要一次成功，可以逐步上難度，先完成一個去美化的芯片製造產業鏈就是極大的階段性成功。全球芯片製造業進步速度也慢下來了，中國總體是追趕而不是被甩開。

最大的懸念只是時間，這麼困難的製造業難題，中國各方一起發力，進展會有多快。也不需要最終勝利，見到勝利的曙光就可以了。到那時，我們就可以宣稱，中美的鬥爭迎來了轉折點。