來(lái)源：俠客島
關(guān)鍵字 : 晶體管，芯片，集成電路，俠客島，倪光南
[俠客島按]
由于中美貿(mào)易戰(zhàn)的緣故，國(guó)人對(duì)芯片的關(guān)注度急劇上升。
芯片，又稱微電路，是指內(nèi)部含有集成電路的硅片。制成這樣的硅片，要將上億個(gè)晶體管在指甲蓋大小的硅晶片上精確排布，前后要經(jīng)過(guò)近5000道工序。芯片的設(shè)計(jì)和制造技藝總在不斷迭代，每次迭代總能深刻影響半導(dǎo)體領(lǐng)域的行業(yè)格局。
自上世紀(jì)50年代起，中國(guó)大陸的集成電路產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了六十余年的發(fā)展歷程，“缺芯少魂”卻一直是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一大困境。去年以來(lái)，中興、華為兩家企業(yè)遭遇的芯片、操作系統(tǒng)“斷供”事件，再次將這一困境凸顯出來(lái)。
為此我們不禁要問(wèn)：我國(guó)發(fā)展現(xiàn)狀和水平如何？當(dāng)前面臨的最大瓶頸是什么？實(shí)現(xiàn)突圍、自立自強(qiáng)，還有多遠(yuǎn)的路要走？
就這些問(wèn)題，我們與中國(guó)工程院院士、中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所研究員倪光南老先生展開了一番對(duì)話。
警醒
俠客島：有人說(shuō)，多少有關(guān)提倡創(chuàng)新的宣傳報(bào)道，都抵不上“中興事件”“華為事件”的警示來(lái)得深刻、有效。您如何看待這兩個(gè)事件？
倪光南：“中興事件”“華為事件”沒有發(fā)生之前，很多人覺得芯片就是很普通的電子元器件，直接從市場(chǎng)上買來(lái)用就是了。但實(shí)際上，芯片技術(shù)是現(xiàn)代信息技術(shù)的制高點(diǎn)，關(guān)系到國(guó)家的競(jìng)爭(zhēng)力和信息安全。
中興、華為事件的發(fā)生，讓我們意識(shí)到芯片技術(shù)和芯片產(chǎn)業(yè)的極其重大的價(jià)值，形成了全民自發(fā)地關(guān)心中國(guó)芯片技術(shù)發(fā)展和芯片產(chǎn)業(yè)進(jìn)步的局面。從這個(gè)意義上來(lái)說(shuō)，上述事件像“警醒針”一般，有積極的一面。
短板
俠客島：經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，我國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平如何？與美國(guó)相比，還有多大差距？具體體現(xiàn)在哪些方面？
倪光南：在芯片設(shè)計(jì)方面，中國(guó)做得不錯(cuò)。中國(guó)擁有全球數(shù)量最多的芯片設(shè)計(jì)公司，芯片設(shè)計(jì)水平也位列全球第二，僅次于美國(guó)。我們?cè)O(shè)計(jì)出了一批優(yōu)秀產(chǎn)品，連續(xù)幾年登上世界第一寶座的“神威·太湖之光”超級(jí)計(jì)算機(jī)用的CPU（中央處理器）芯片，就是典型代表。國(guó)產(chǎn)手機(jī)、電腦和服務(wù)器用的CPU芯片性能也基本上達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。
即便如此，中國(guó)在芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域還存在設(shè)計(jì)工具方面的“短板”。芯片設(shè)計(jì)需要依賴電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化工具（EDA），這一工具使設(shè)計(jì)者能用計(jì)算機(jī)進(jìn)行邏輯編譯、化簡(jiǎn)、分割、綜合、優(yōu)化、布局、布線和仿真等工作，最終完成芯片設(shè)計(jì)。不過(guò)，提供該軟件服務(wù)的主要是3家美國(guó)公司。
在芯片制造領(lǐng)域，包括制造工藝和制造裝備方面，中國(guó)能力尚弱。芯片制造聽上去像是傳統(tǒng)制造，實(shí)際上其制造工藝和裝備的精密、繁雜程度遠(yuǎn)超后者。具體來(lái)說(shuō)，其工藝包括光刻、刻蝕、離子注入、薄膜生長(zhǎng)、拋光、金屬化、擴(kuò)散、氧化……不一而足。
與上述制造工藝相對(duì)應(yīng)的，是200多種關(guān)鍵制造裝備，包括光刻機(jī)、刻蝕機(jī)、清洗機(jī)、切割減薄設(shè)備、分選機(jī)以及其他工序所需的擴(kuò)散、氧化、清洗設(shè)備等。每種裝備的制造技術(shù)要求都很高，制造難度極大且造價(jià)十分高昂。
目前，在芯片制造領(lǐng)域，占有領(lǐng)軍地位的企業(yè)大多來(lái)自美國(guó)、日本等國(guó)家，中國(guó)芯片制造廠80%的裝備需要從國(guó)外進(jìn)口。
有了這些先進(jìn)裝備是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還要開設(shè)生產(chǎn)線、制定經(jīng)營(yíng)計(jì)劃。建廠、設(shè)備安裝及調(diào)試往往需要2-3年時(shí)間，這意味著芯片制造企業(yè)要預(yù)先對(duì)市場(chǎng)需求做出判斷。芯片制造技術(shù)不斷迭代更新，之前的設(shè)備及生產(chǎn)線到真正投產(chǎn)時(shí)是否能滿足市場(chǎng)需求，猶未可知。如果新建成的生產(chǎn)線不能充分實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，之前的投入將面臨重大風(fēng)險(xiǎn)。
此外，芯片制造所需的材料也大量依賴進(jìn)口，有的材料如光刻膠需全部進(jìn)口。國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)總體規(guī)模偏小、技術(shù)水平偏低，國(guó)產(chǎn)材料的銷售規(guī)模占全球比重不到5%，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍存在較大差距。
后發(fā)
俠客島：很多工業(yè)領(lǐng)域，我們成功實(shí)現(xiàn)了跨越和趕超，比如高速鐵路、家用電器領(lǐng)域，但在集成電路領(lǐng)域，這種景象沒能出現(xiàn)。原因何在？
倪光南：從歷史原因來(lái)看，我們起步晚。1947年，美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了半導(dǎo)體點(diǎn)接觸式晶體管。直到1956年，中國(guó)才成功制成第一根硅單晶。鑒于早期的計(jì)算機(jī)是用分立元件（電子管、晶體管等）做的，彼時(shí)中國(guó)還可以跟隨國(guó)外的計(jì)算機(jī)技術(shù)。
隨著集成電路發(fā)展到大規(guī)模集成電路時(shí)代，中國(guó)由于沒有集成電路產(chǎn)業(yè)的支撐，就明顯追趕乏力了。而，世界上的芯片技術(shù)卻突飛猛進(jìn)。到目前為止，雖然我們有華為海思、中芯國(guó)際等國(guó)際知名的芯片設(shè)計(jì)和芯片制造企業(yè)，但就整體產(chǎn)業(yè)發(fā)展而言，相較國(guó)際先進(jìn)水平，我們可能需要一二十年才能追趕上。
起步晚是重要的歷史原因，主導(dǎo)理念的偏差導(dǎo)致創(chuàng)新推進(jìn)不夠是現(xiàn)實(shí)原因。曾經(jīng)，我們?cè)诤芏喾矫妫Ｍ軌蛴酶∈碌霓k法解決問(wèn)題，所謂“造不如買，買不如租”。實(shí)踐證明，核心技術(shù)是買不來(lái)的。中國(guó)芯片行業(yè)的“短板”最終還是需要中國(guó)人自己通過(guò)努力奮斗不斷推進(jìn)創(chuàng)新，一步一步踏實(shí)追趕。
突破
俠客島：面對(duì)內(nèi)部“短板”、外部封鎖等難題，中國(guó)芯片技術(shù)和產(chǎn)業(yè)要怎么做才能實(shí)現(xiàn)突破？
倪光南：從供應(yīng)鏈安全的角度來(lái)看，一旦供應(yīng)鏈的某個(gè)環(huán)節(jié)“斷供”，就會(huì)使整個(gè)行業(yè)陷入被動(dòng)。這種情況下，需要集中力量去突破供應(yīng)鏈中薄弱環(huán)節(jié)的關(guān)鍵核心技術(shù)。
而關(guān)鍵核心技術(shù)的發(fā)展，往往是從無(wú)到有、從小到大的過(guò)程，要有“板凳要坐十年冷”的思想準(zhǔn)備。
核心技術(shù)的發(fā)展成熟也離不開市場(chǎng)的支持，新研發(fā)出來(lái)的核心技術(shù)和產(chǎn)品如果沒機(jī)會(huì)到市場(chǎng)去試錯(cuò)，沒有進(jìn)入市場(chǎng)的良性循環(huán)，不管是軟件還是硬件，都很難達(dá)到用戶滿意的水平。
正是在這個(gè)意義上，習(xí)近平總書記要求做好市場(chǎng)化引導(dǎo)。我們強(qiáng)調(diào)，政府采購(gòu)應(yīng)當(dāng)支持國(guó)產(chǎn)自主研發(fā)芯片和軟件，應(yīng)當(dāng)突出網(wǎng)絡(luò)安全要求，使國(guó)產(chǎn)自主研發(fā)芯片和軟件有進(jìn)入市場(chǎng)應(yīng)用的機(jī)會(huì)，接受檢驗(yàn)和磨礪，只有這樣，才能不斷走向成熟。
從產(chǎn)業(yè)集群的角度來(lái)看，可以參考硅谷的產(chǎn)業(yè)集群模式。在硅谷，有一流的研究機(jī)構(gòu)和大學(xué)、諸多創(chuàng)業(yè)者、充裕的風(fēng)險(xiǎn)投資資本，它們之間形成了緊密的合作網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了人才、技術(shù)、資本、經(jīng)營(yíng)方面的強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合。
北京的中關(guān)村有潛力打造成芯片技術(shù)和產(chǎn)業(yè)集群的高地。不妨充分利用周圍的科研院所及人才資源，加之國(guó)家政策和資本的支持，統(tǒng)籌資金和研發(fā)資源，加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作，做出有中國(guó)特色的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)集群項(xiàng)目。
發(fā)展大型軟件或芯片產(chǎn)業(yè)的投入周期，往往以一二十年來(lái)計(jì)，資金投入非常大，單純靠市場(chǎng)和企業(yè)是難以實(shí)現(xiàn)快速突破的。因?yàn)�，一般的企業(yè)會(huì)有壓力，比如說(shuō)上市公司要出報(bào)表，要做厚利潤(rùn)，要向股東證明自己的業(yè)績(jī)。
因此，要發(fā)揚(yáng)舉國(guó)體制和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)相結(jié)合的優(yōu)勢(shì)，比如，國(guó)家層面制定一些長(zhǎng)期規(guī)劃綱要和發(fā)展計(jì)劃。與此同時(shí)，積極引入金融市場(chǎng)的配套支持，比如風(fēng)險(xiǎn)投資在資金方面的支撐，要鼓勵(lì)企業(yè)在研發(fā)生產(chǎn)方面的投入，注意平衡企業(yè)在研發(fā)過(guò)程中可能出現(xiàn)的短視行為。
總的來(lái)說(shuō)，發(fā)展集成電路產(chǎn)業(yè)，要有長(zhǎng)期的思想準(zhǔn)備和投入，不能指望短短幾年就獲得回報(bào)，真正把集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展起來(lái)，恐怕還要一二十年的時(shí)間，我們要有決心，也要有定力，要把行業(yè)“短板”補(bǔ)齊，踏踏實(shí)實(shí)堅(jiān)持做下去。
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許家印造車的20個(gè)月 