除了光刻機、芯片，還有哪些技術要發展？_風聞

以下文章來源於科創中國 ，作者汪濤

本文為作者應中國科協約稿所作，原發於科協公眾號“科創中國”

近來，美國對華為等中國科技企業的限制和制裁，越來越升級。簡單來説，就是從半導體行業尤其是芯片製造上對中國企業進行各種限制。今天，我們就來説説芯片、半導體和其他行業的技術發展情況。

國家很早就重視半導體，為什麼現在我們還被限制？

中國早就在大力推動半導體行業的發展，為什麼現在還被美國限制，且受影響面如此大呢？回顧歷史，中國半導體行業的起步並不算太晚。1953年，中國第一個五年計劃期間，蘇聯援建的北京電子管廠（774廠）一度是亞洲最大的半導體晶體管廠。它也是京東方的前身。

改革開放後又先後進行了發展集成電路的“908”和“909”工程。雖然，我們在相當長時期與世界先進水平一直有差距，但在美國開始全面在半導體領域對中國限制之前，這個差距已經大大縮小了。但是，因為多方面的原因，這個領域中國追趕世界先進水平的困難遠大於其他領域，原因如下：

技術發展太快

可以説，半導體芯片是當今世界科技發展速度最快的領域。

根據摩爾定律，芯片的集成度、運算能力等每18個月提升一倍。並且，這個定律從半導體集成電路技術出現的一開始，一直到2010年之後都與實際發展過程高度吻合。2010年之後雖然摩爾定律的速度有所放慢，但只是倍增的週期有所拉長，芯片行業仍在以指數規律發展。

**這樣的發展速度在人類科技史上是空前的。**它也帶動了整個IT業以指數的速度迅猛發展。正因為這個領域的技術發展太快，使得學習模仿的後發優勢難以得到發揮——學習的速度跟不上領先者進步的速度。

雖然表面看來芯片集成度以規律性的速度在提升，但並不意味着只是單純的技術指標進步，而是每過一段時間，基本技術架構、生產技術工藝體系等都可能發生顛覆性的變化，並不是原來技術體系改進性的進步就可以長期滿足需要的。一旦在相應顛覆性技術進步時方向判斷失誤，會使原來的芯片巨頭很快陷入衰落。

現在中國在芯片領域呈現了超越的勢頭，一方面是中國技術全面的進步和積累，另一方面也是芯片技術進步的速度在放慢，這給了趕超者更好的條件。

涉及領域太廣

芯片上游產業涉及的領域太廣，使得單純某些領域的進步甚至突破，遠遠不足以跟上整個芯片行業的發展。例如，現在中國刻蝕設備已經世界領先，可以做到5納米了，芯片設計能力也不錯，封裝能力也很高。

但芯片生產涉及的設備、材料太多，上下游產業鏈太長。因此，如果不能全面突破，只要有一個關鍵點上存在薄弱點，理論上就存在被限制的可能。又因為技術發展太快，帶動整個產業鏈所有環節都跟着一起在技術上高度變化，這使後發者要進行追趕的確困難重重。

美國領先並最為重視

從半導體技術出現，直到現在的芯片，主要技術發明和驅動者都是美國。芯片是信息產業的基石，而信息產業又是今天信息社會的基石，是大量其他領域技術進步的核心驅動力，因此具有重大的戰略價值。包括軍事技術的進步等，主要都體現在芯片和信息技術的進步上。

因此，美國從政府到產業界、金融界對芯片技術都極為重視，並且大力推動其技術進步。其他國家或地區發展部分芯片產業是可以的，一旦呈現全面發展的態勢，美國就會全力打壓。例如，光刻機現在是荷蘭ASML居領先地位，芯片生產台積電最領先，日本和韓國都在芯片部分領域領先，這些美國可以接受。

但當年美日貿易戰時，也配合進行了科技戰，其中半導體芯片就是美國重點打擊日本的領域之一，就是因為日本在芯片領域呈現出了全面超越的趨勢。現在美國對中國芯片業全面進行打壓，也是因為中國開始在芯片領域呈現出了全面超越的跡象。

芯片技術的趕超，為啥特別難？

正如前面所介紹的，中國在芯片技術上趕超的過程特別艱難，是有其特殊產業原因的。作為對比，其他技術領域中國趕超起來要容易很多。在國防、軍事等尖端科技領域，從我們建國到現在，始終受到“巴統”——“瓦森納協議”等限制的，例如2013年美國推動日本對中國高模量的碳纖維進行禁運。

**尖端技術不僅無法通過引進學習，甚至產品都難以買到。**中國在長期的受限制甚至禁運的環境中，不斷完成了絕大多數科技領域接近甚至趕超世界先進水平的歷史積累。芯片是剩下的美國可以有效對中國進行限制的幾乎唯一領域。

我們有哪些技術世界領先？

從總體上説，中國科技已經處於越來越跟緊美國，並開始甩開第二梯隊的歐洲與日本的地位。有部分領域的超越，如在大型的工程機械、高鐵、5G系統、導彈、量子技術、太陽能、風能等。

客觀地説，現在中國超越美歐的領域，一部分是通過改進性的提升（功能更多更適用），量上的擴大（如把機械設備做得更大），產能更大，成本更低等獲得的，真正原創性的超越還是比較少的。

我們自身該如何發展？

如此説來，似乎中國的科技很快就會領先世界了。是否如此呢？可以説有這個潛力，但很多人也會感覺差距還非常遠，可以説兩種判斷都正確，原因何在？如果單純從一個又一個技術領域來分析，可以説中國與世界最領先的水平差距都不遠了。只要再努力一下，超上或超過距離都不太遠。但另一方面，就是這“最後一百米”，卻又是難如登天的。關鍵原因在於：

追趕與超越是完全不同的兩個概念

追趕時既有後發劣勢，也有後發優勢。後發劣勢有很多，它換句話説就是領先者優勢。如，領先者會吸引更多人才，使落後者更加落後。領先者有更多資金，可進行更多投入。會率先建立專利保護帶，有利於自己的行業規則。擁有進一步技術發展的話語權。率先研究清楚並控制相應的產業鏈。率先建立各種行業保護帶。無人攔阻，反過來可以對追趕者進行各種遏制、專利打壓等。

當然，追趕者也有後發優勢。學習優勢，這是追趕者最大的後發優勢。學習有充分的可參考的知識信息，避免各種領先者探索的風險，避免領先者已經犯過的錯誤。

產業化優勢，新的產業開創需要新開拓很多產業鏈，一個企業往往難以去建立所有的產業環節。因此，領先戰略的長期執行往往並不是單一企業可以完成的，它需要大量產業鏈條上各個環節的共同創新和進步。這對領先者是一個巨大的挑戰。對於追趕者來説，整個產業鏈已經成熟了，因此可以直接利用整個產業鏈的成熟資源，自己只要做一個最有優勢的環節就可以了。

中國在從追趕瞬間轉向領先者戰略時，需要從學習和模仿國外具體的先進技術，轉向學習和模仿其原創能力。原創能力它是有規律的，我們現在最需要的就是研究和掌握其內在規律，使中國的科技戰略從跟隨型儘快轉向原創型。

未來幾年最大的風口

對於未來的科技原創一個最重要的方面，是判斷出主要的科技發展方向在哪裏。我們今天經常用“風口”一詞來表達，原因在於**全社會的科技推動力往往存在於科技發展最為迅速的領域。**因為其發展最為迅猛，它的技術能力進步會進而帶動其他領域的技術進步。

信息技術的進步速度在摩爾定律的作用下帶動了整個社會的技術跟着一起進步。未來是否還會出現新的這類風口技術，或者是否就只是一個領域具備這樣的能力，我們很難去下結論。但有一些基本的判斷是可以初步分析一下的。

芯片領域雖然越來越遇到發展的極限約束，但離真正的不可能再提升的物理極限還有一定空間。如從7納米發展到2納米。另外各類固體存儲技術的發展，如新型閃存、相變存儲、磁存儲等很可能會引發另一場IT領域的革命性改變。

**新能源領域正面臨一場革命性突破的前夜。**太陽能和風能的成本在2020年已經低於火電，並且未來有很大的成本下降空間。這樣也會使新能源替代化石能源的進程大大加快。純電動車離平價進入市場也不遠，並且其改進潛力巨大。

這些都會使能源領域和汽車領域發生革命性的變化，並使這些變革漫延到其他領域。能源和交通是全社會的基礎性產業，因此其影響極為深遠。