突破芯片製造瓶頸需極大耐心_風聞

短缺、斷供，中美各自投資興建芯片廠，最近一段時間，圍繞芯片業的新聞頻出。有外媒近日報道稱，中國正斥巨資用於研發第三代半導體，應對美國製裁導致的半導體斷供危機。

從產業意義上來説，芯片是中國科技最大的短板，是美國針對中國“卡脖子”最多的領域，也是中國發展自主產業鏈的必然方向。第三代半導體芯片研發目前剛剛起步，中國與世界先進水平差距不大，的確存在追趕或者超越的可能。

第三代半導體芯片並非指當前更為高級的芯片，而是以氮化鎵和碳化硅等新材料為基礎發展半導體功放芯片，特性是耐高温、高壓、大電流，用於新能源汽車等特定領域。人們更熟悉的邏輯運算與存儲芯片，還是以硅片晶圓為材料，硅純度越高越好。

基於硅基的芯片發展歷史很長，圍繞它的一系列指標以摩爾定律指數增長。指甲蓋大小的芯片裏有上百億個晶體管，功能強大到能讓手機流暢運轉，讓小小的U盤裏可以有幾百G的存儲空間。硅基芯片製造已深入到10納米的原子級別，難度極大，設計、設備、生產技術、投資要求極高。硅基芯片是國產自主芯片發展的主戰場，涉及利益最大，面臨的挑戰也最為艱鉅。

實際上，以砷化鎵和銻化銦等材料為基礎的第二代半導體，在光纖和移動通信領域作用很大，中國發展得也不錯，但依然無法解決芯片主戰場上的問題。各代際之間是並列關係，不能形成替代。在可以預見的將來，硅基都將是芯片發展的主要領域。對於急需補上芯片短板的中國更是如此，必須強攻主流芯片製造技術，很難如汽車領域般靠電動車對傳統汽油車實現彎道超越。

芯片的“製程”由晶體管兩個柵極的距離（納米）定義，可以劃分為“成熟”和“先進”兩個階段，隨着時間推移，先進的會轉為成熟，更先進的又會出現。現階段的中國正好處於劃分相對清晰的節點：28納米及以上是成熟製程，14納米及以下的是先進製程，需要用到FinFET（晶體管的兩極象魚鰭豎起，向立體發展）等先進製造工藝。如果從是否需要最先進的EUV光刻機來看，14納米也可歸入成熟製程。

因為華為7納米、5納米芯片受美國製裁導致手機無法出貨，一般社會輿論容易認為中國目前最需要追趕的是先進製程，高度關注我們需要多長時間才能自主製造出先進芯片，解決斷供問題。有樂觀的聲音認為兩三年即可實現，有悲觀的聲音認為需要十年時間，而光刻機就成為芯片自主的任務核心與技術圖騰。相當多的人以為，中芯國際2019年就實現了14納米先進製程量產，成熟芯片製造更不應該成為問題。

雖然人們普遍認識到中國在芯片製造領域與國際先進水平的差距，但中國在其他領域技術追趕的高速度容易給人們的認識上帶來一種樂觀，從而難以真正理解我們在芯片領域面對的技術困境。實際從產業安全和技術基礎來看，當前我們最需要大力投入的其實是成熟製程產業鏈技術。

芯片製造是當今製造業中罕見的技術水平還在持續指數增長領域。除刻蝕機等極少數設備外，中國在芯片製造設備上沒有參與產業大發展，從開始的落後，到差距越來越大，追趕的難度不斷增加。即使在“成熟”的芯片製造領域，中國設備的份額也不高。表現在統計數字上，就是芯片製造產能佔比太低。即使把英特爾、台積電、海力士等外企在華產能都算上，中國大陸也只佔世界芯片產能的13.9%，需要進口世界一半的芯片。

中國政府對芯片的重要性並不缺乏認知，在上世紀90年代實施了“908”“909”工程，進入21世紀後有“01”“02”專項，以最優先順序大力攻關芯片製造技術。但因未加入全球領先企業互商配合快速進步的發展“路線圖”，難以跟上產業前沿。一旦在生產環節中引入國產設備會降低良品率，嚴重影響企業收益。因此主要問題不是能不能跟上先進製程，而是能不能彌補成熟製程差距。

實踐説明，依靠個別專項突擊不足以解決芯片製造技術問題。數百億元人民幣的投資看似巨大，實際也只相當於芯片業界巨頭一年的投資。2010年以後，中國又推出了集成電路產業大基金，投資力度加到上千億元人民幣，更多地從市場角度培育國產芯片企業。這些專項與基金投資很重要，給後續追趕打下了基礎，但不足以完全解決問題，需要在新形勢下重新做戰略選擇。

美國的制裁令給中國芯片行業帶來很大困難，卻又提供了難得的市場機會。國產芯片產業迫切需要抓住機會發展自主產業鏈，形成研發、人才培養、生產、市場應用的商業閉環，擺脱與市場脱節的不利情況，走上發展快車道。目前，在得到應用機會後，芯片製造國產替代成果不斷湧現，人才待遇大幅提升，良性循環的態勢已經出現。也許目前還不具備突破先進製程的條件，但如果能在成熟芯片製程打牢基礎，戰略意義更大。約70%的芯片是成熟製程，能基本覆蓋國計民生重大領域的需求。

需要指出的是，國產芯片製造業近年來所取得的進步，是相對過去的困境而言，與國際巨頭相比差距仍然很大。不能盲目樂觀地以為國產芯片製造技術已經強到發發力就能解決問題，需要耐心、理性。芯片人才培養、技術積累、產線調試、產能形成的週期比一般產業要長。中國需要與全球芯片企業加深合作，哪怕先進製程受限，也要盡力增加成熟芯片的市場份額。光刻機最重要的製造商ASML以及在芯片製造領域經驗最豐富的台積電，都是重要合作伙伴，不能因為美國使壞，我們就放棄與之合作。