AI專家劉玉書:我國半導體早期發展與908和909工程_風聞
人大重阳-人大重阳官方账号-关注现实、建言国家、服务人民2021-12-16 14:16
我國半導體早期探索階段發展並不落後(上世紀50-80年代初)。在上世紀80年代之前,我國對半導體的態度主要是側重於科研,並沒有規模化生產的能力。上世紀50年代,北京大學、復旦大學、吉林大學、廈門大學和南京大學開辦了第一批半導體物理專業,培養了第一批新中國的半導體人才。

我國半導體早期探索階段發展並不落後(上世紀50-80年代初)。在上世紀80年代之前,我國對半導體的態度主要是側重於科研,並沒有規模化生產的能力。上世紀50年代,北京大學、復旦大學、吉林大學、廈門大學和南京大學開辦了第一批半導體物理專業,培養了第一批新中國的半導體人才。
但是我國半導體產業起步並不算晚,1957年北京電子管廠製造出了鍺晶體和二極管,這是我國第一批半導體產品。而美國貝爾實驗室的威廉肖克利(William Shockley)是在1947年發明鍺晶體管器件的。在起步階段,我國只比美國晚十年。1960年我國成立了兩個半導體研發機構,分別是中國科學院半導體所和第四機械工業部(電子工業部前身)的第十三研究所。
第十三研究所在1965年研發出了中國的第一塊集成電路DTL(二極管晶體邏輯),只比美國晚了7年。上海無線電五廠在1966年開發出TTL logic(晶體管邏輯)約只比西方落後3年。但是隨後的十年由於種種原因,這一個發展過程受到了較大影響,直到上世紀七十年代末才恢復正常。中國科學院的半導體研究所於1979年試製成功了4K DRAM,1980年研製成功了16K的DRAM。
另外,雖然上世紀六十年代末至七十年代初對我國半導體產業發展有很大的影響,但核心的科研能力依然頑強生存下來。1979年上海元件五廠和上海無線電十四廠,聯合仿製(逆向工程)成功8080八位微處理器(編號5G8080)。8080為美國英特爾公司在1974年推出的第二款CPU處理器,集成6000只晶體管,每秒運算29萬次。自1975年第一台個人電腦誕生以後,8080芯片幫助英特爾在幾年後佔據了電腦芯片的霸主地位。德國西門子仿製出8080芯片是在1980年10月(Siemens SAB 8080A-C),比中國還晚一年。可以説,到上世紀七十年代末,我國半導體發展依然維持了比較完整的科研和獨立發展體系,且與全球的差距也並不存在不可逾越的鴻溝。
改革開放之初我國即開始了半導體產業鏈的基礎戰略佈局(上世紀80年代至90年代中期)。我國第一座具備規模化生產的晶圓廠是1980年開始建設的第四機械工業部無錫742廠,獲當時國務院投資2.8億人民幣。該廠1980年從日本東芝引進全套三英寸半導體晶圓廠(5微米技術),並於1982年起投產,被認為是中國第一個具規模半導體晶圓廠。無錫742廠主要產品是搭配陝西彩色電視機生產線所使用的集成電路。
從1984年開始,地方政府,國有企業和大學也開始紛紛從國外引入半導體晶圓廠。1984年到1990年,先後共引進建設了33個半導體晶圓廠。由於時代的侷限性和其他諸多原因,當時大多數半導體晶圓廠沒有形成規模生產和商業運轉能力。這其中一個比較明顯的原因是,當時晶圓廠在全國開花。地方政府、高校和國有企業重複建設。
1982年,國務院成立了“電子計算機和大型集成電路領導小組辦公室”(本文簡稱電辦),主要負責協調半導體等相關產業的發展。電辦主要做了兩方面的工作,一是統籌協調當時存在的多頭領導、重複建設的問題,如上述高校等所屬的33條晶圓廠等,重點治理散、亂、差等問題,形成南北兩個微電子基地的佈局;二是大力發展集成電路。1986年,電子工業部在廈門舉辦“集成電路發展戰略研討會”,提出了集成電路技術《531 發展戰略》,即普及推廣5微米技術,開發3微米技術,進行1微米技術科技攻關。
1989年電子工業部在無錫舉辦的《集成電路戰略發展研討會》,進一步落實了“南北兩個微電子基地”的政策,並進行定向基金扶持。在1988年至1995年間,產生了五傢俱有相當規模的微電子企業。分別是江蘇無錫華晶電子(原無錫742廠)、浙江紹興的華越微電子(1988年設全國第一座四英寸廠)、上海貝嶺微電子、上海飛利浦半導體(於1991年設第一座五英寸廠)和北京的首鋼NEC(1995年設第一座六英寸廠)。
1990年8月,國務院決定在在“八五”(1990-1995)期間推動半導體產業升級,促成中國半導體產業進入1微米下工藝製造時代。這就是當時著名的“908工程”。908工程總投資約20億人民幣,主要分為兩個主要部分:其中15億人民幣用於投資建設華晶電子的六英寸晶圓廠12000片產能,其餘投資用於成立了數家集成電路產品設計中心。其中華晶電子在1990年8月被確定為中國半導體產業戰略性發展工程。
但908工程在執行過程中葉產生了一些問題。主要體現在兩個方面, 一是缺乏統一有效的協調機構。國務院電子計算機和大型集成電路領導小組辦公室於1988年取消後,我國政府缺乏協調各行政部門間政策的組織,這使得908工程的執行過程效率受到了影響。例如經費審批花耗時達2年,在是否引入AT&T的0.9微米集成電路製造技術問題上耗時三年等。對於集成電路發展而言,在摩爾定律的支配下,這種延時導致908工程最後的產品與國際同等產品的差距逐步拉大,對產品競爭力造成了很大的衝擊。
除以上提及的原因外,總的來看,“908工程”執行期間,涉及的問題是多方面的,主要有以下四點:一是體制的限制,1996年以前,我國仍然處於改革開放的探索初期,半導體作為具有國家戰略地位的產業,前期主要依靠國家投資,市場開放有限,因此早期具有比較濃厚的計劃經濟色彩。二是早期探索存在一定程度上的政策試錯。當時我國半導體政策重點是技術和製造工藝的先進程度,相對而言並沒有考慮過多市場因素。三是計劃執行存在一定的搖擺。我國908工程執行期間,正直“市場換技術”思潮的討論期。因此在資金支持、政策配套方面存在波動。四是國際政治因素,如美國對中國早期的封鎖等。
上世紀九十年代中期至21世紀初的發展與“909工程”。在吸取了“908工程”的經驗之後,於1995年底,我國啓動了推動半導體產業發展的“909工程”。主要涉及的內容包括兩大項目:
一是中央與上海共同投資建立了八英寸晶圓廠——華虹微電子(後更名為華虹集團)。同時與日本NEC在1997年合資組建上海華虹NEC 電子有限公司,由NEC 提供八英寸廠整廠0.35微米技術轉移,且主產品隨後調整為當時主流產品(64MB DRAM)。中央充分認識到了摩爾定律的巨大影響,此次決策迅速。華虹NEC在2年內就實現了量產,並於2000年開始盈利。
二是積極推動面向市場經濟的集成電路企業發展。908工程有一個重要的教訓就是在追求製造工藝先進的同時,也要兼顧市場需求,不能只依靠軍工支持,更需要形成民用市場的競爭力。909工程選定了七家集成電路設計企業,其中5家是以商用集成電路為主要產品的,包括中興、南京熊貓電子、成都華微電子、中國華大等。除了資金的支持,政府在909工程實施過程中也通過政府採購等對相關企業進行了扶持。如我國在1996年開始制定啓動的“金卡工程”(身分證、電子貨幣IC卡和手機sim卡)等,對我國這一段時期內部分集成電路上游廠家產能發展起到了至關重要的作用。
909工程的推進總體來看為我國進入21世紀後半導體產業發展,半導體市場的擴張起到了非常重要的作用。這其中有四條經驗比較突出,一是我國這一時期對韓國和新加坡等半導體產業政策進行了充分借鑑,採用了大量的税收優惠政策;二是鼓勵民間和外資投資晶圓廠建設,在自身產能不足、創新體系不足的前提下,採用了折中的方式,以晶圓代工企業推動集成電路設計企業發展,同時積極引起多種所有制企業,如台積電;新加坡政府投資半導體企業等;三是我國政府逐步認識到了在半導體產業模式的發展中,政府更應該扮演風險投資者的角色而非經營者。但是這一過程中,也存在是否過於依賴外資的異議。
我們要走向什麼樣的未來,取決於我們選擇面對怎樣的過去。回看我國半導體的早期發展,我們國家的半導體建設並非“一窮二白”,而是有較為紮實的基礎的。相信隨着對半導體自主創新需求的增加,這個“掐脖子”問題最終被中國人做成“白菜價”的時刻指日可待。
作者劉玉書系中國人民大學重陽金融研究院院務委員、宏觀研究部主任、研究員,AI專家