◎作者 | 吳曉波
◎來源| 吳曉波頻道(wuxiaobopd)已獲授權(quán)
中國每年進(jìn)口最多的商品是什么? 很多人脫口而出:石油? 是也不是。 過去30年,中國最大的進(jìn)口商品確實(shí)是原油。 但2018年,芯片(集成電路)取代石油,成為了中國第一大進(jìn)口商品。 這一年,國家海關(guān)總署數(shù)據(jù)顯示,中國的芯片進(jìn)口額達(dá)到3120億美元。2019年微降至3055億美元,但仍牢牢占據(jù)進(jìn)口榜第一名。
2018年進(jìn)口重點(diǎn)商品量值表 數(shù)據(jù)來源:海關(guān)總署 劃線部分單位:百萬美元 凡電子產(chǎn)品,都離不開芯片。 中國用這些芯片生產(chǎn)了全世界90%的電腦、手機(jī)和家電,但這一進(jìn)口數(shù)據(jù),使得我們“世界第一IT產(chǎn)品制造國”的名頭,看上去有點(diǎn)虛。
芯片之于電子產(chǎn)品,猶如發(fā)動(dòng)機(jī)之于汽車。 芯片,以二氧化硅(沙子的主要成份)為原料,但從一盤散沙變成這個(gè)互聯(lián)網(wǎng)星球的科技之巔,需要走過漫漫的技術(shù)長路,而中國恰好在這條路上走得有些“芯”酸。 芯片主要分為設(shè)計(jì)、制作和封裝三大環(huán)節(jié)。 在芯片產(chǎn)業(yè)鏈上,有人是三位一體,三個(gè)都做,比如三星、英特爾。 有的只管設(shè)計(jì),比如高通、AMD、NVIDIA以及咱們的華為海思、紫光展銳。 有的只負(fù)責(zé)制造,這里就有我們熟悉的臺(tái)積電、中芯國際等。 有的只做封裝測(cè)試,比如日月光、安靠等。 細(xì)分到不同的部分,能力也有高下之分。 中國目前最強(qiáng)的部分是封測(cè),在2016年,全球前十封測(cè)企業(yè)里,中國大陸企業(yè)已躋身三家。 到了2020年第二季度,在緊挨著中國臺(tái)灣的日月光、美國的安靠、中國臺(tái)灣的矽品前三甲的就是中國大陸的江蘇長電,已經(jīng)靠近世界一流水平。
但在最突顯技術(shù)能力的芯片設(shè)計(jì)和制造環(huán)節(jié),我們還徘徊在中低端沒有出來。 就拿芯片制造部分來說,芯片制程是一個(gè)重要的制造能力標(biāo)準(zhǔn)。 所謂制程,指的是芯片中晶體管線寬的大小,制程越小,單個(gè)芯片上就能容納越多的電路元件,芯片的性能越強(qiáng)、功耗越低。 40nm以上制程,可供生產(chǎn)存儲(chǔ)芯片; 14nm制程實(shí)現(xiàn),就能供應(yīng)中高端AP/SoC、GPU、礦機(jī)ASIC、FPGA、汽車半導(dǎo)體等制造; 12nm制程實(shí)現(xiàn),即可入手一臺(tái)中端智能手機(jī)芯片; 7nm制程實(shí)現(xiàn),即可擁有即將絕版的華為麒麟980芯片手機(jī)。 中國企業(yè)中,目前只有中芯國際具備14nm制程制造能力。
在華為被美國卡脖子后,很多人提出了這樣的靈魂拷問:為什么中國造不出高端芯片? 原因很復(fù)雜,內(nèi)外皆有。 先說芯片技術(shù)本身。 英特爾創(chuàng)始人戈登·摩爾曾提出“摩爾定律”。即每隔24個(gè)月(后改為18個(gè)月),集成電路上可容納的晶體管數(shù)會(huì)增加一倍,性能會(huì)提升一倍。 因此,芯片的技術(shù)更迭非常迅速,每隔一兩年就會(huì)更新?lián)Q代。 這是一場(chǎng)吃力不討好的競賽,我們剛花了幾年實(shí)現(xiàn)某項(xiàng)工藝的突破,之前的領(lǐng)跑者就已經(jīng)跑到了更前面,制程工藝間的差別猶如制造自行車和鐘表之間的差距,說的殘酷點(diǎn),我們剛突破的,可能就是別人玩剩下的。 目前臺(tái)積電預(yù)計(jì)將于2022年實(shí)現(xiàn)3nm制程的量產(chǎn),而中芯國際將于2021年開始生產(chǎn)7nm制程的芯片,前提還得是這期間美國不要繼續(xù)搞事阻攔。
另外,工欲善其事必先利其器,在制造芯片的“器”上,我們?nèi)备觳采偻鹊牟糠诌€有很多。 比如制造高端芯片的光刻機(jī)。 光刻機(jī)的制造技術(shù)只掌握在世界上少數(shù)幾家廠商手中,最有名的是荷蘭的ASML(阿斯麥)。它造價(jià)高昂,一臺(tái)約在3千萬至5億美元。ASML的EUV光刻機(jī)一臺(tái)報(bào)價(jià)近10億。 這部分中國為了進(jìn)口也沒少花錢,2019年進(jìn)口相關(guān)產(chǎn)品金額高達(dá)790億元,依然杯水車薪。
2019年進(jìn)口主要商品量值表(萬元人民幣) 除了技術(shù)上的限制,中國早年在技術(shù)投入方面存在認(rèn)知誤區(qū)。 一開始,中國生產(chǎn)芯片的水平并不低。 1975年,中科院北京109廠(現(xiàn)中科院微電子研究所),生產(chǎn)了國內(nèi)第一塊1K DRAM(存儲(chǔ)芯片)只比美日晚了四、五年,卻比中國臺(tái)灣、韓國早了四、五年。 但此后中國就落下了。 國內(nèi)政策發(fā)生突變,政府不再向企業(yè)直接撥款,企業(yè)需要直接向銀行貸款。這時(shí)候,企業(yè)斷了“生活費(fèi)”,生產(chǎn)成本也相應(yīng)收縮。少了穩(wěn)定的資金投入,技術(shù)很難更新。 其次,企業(yè)內(nèi)部發(fā)展產(chǎn)生分歧,很多企業(yè)擁抱市場(chǎng),認(rèn)為生產(chǎn)和技術(shù)應(yīng)該順從市場(chǎng)需求,不應(yīng)再唯技術(shù)馬首是瞻。 導(dǎo)致的結(jié)果是,中國企業(yè)在匹配芯片的算法和軟件上下足了功夫,而最難攻克也最需要攻克的芯片技術(shù)就被放在了最不緊要的位置。 如今人們感嘆中國移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)達(dá),回頭卻發(fā)現(xiàn)自己連基本功都沒練好。 補(bǔ)課成了當(dāng)下最重要的命題。
回顧全球芯片發(fā)展史,我們或許能以史為鑒。 1958-1959年,德州儀器和飛兆(仙童)半導(dǎo)體先后發(fā)明集成電路,此后美國公司長期統(tǒng)治著半導(dǎo)體市場(chǎng)。 隨后,日本開始以“舉國體制”重點(diǎn)發(fā)展半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè),政府通過資金、政策扶持相關(guān)廠商,用了20年時(shí)間,在DRAM等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了技術(shù)水平超越,日本DRAM的全球市場(chǎng)占有率一度高達(dá)80%。 接著,美國對(duì)日本實(shí)施精準(zhǔn)打擊,強(qiáng)迫日本簽署《日美半導(dǎo)體協(xié)定》,施加了一系列限制條款。日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)從此中衰。 正當(dāng)美日兩國打得頭破血流時(shí),有一個(gè)國家漁翁得利,占據(jù)了芯片市場(chǎng)的一席之地——它就是韓國。 1974年,三星創(chuàng)始人李秉喆不顧管理層勸告,自掏腰包入股了美國Hankook半導(dǎo)體公司,并于1977年將其完全吞下,整合業(yè)務(wù)成立了三星半導(dǎo)體。
在這期間,韓國政府出臺(tái)了扶持半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的六年計(jì)劃,目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體本土生產(chǎn)。“政府+大財(cái)團(tuán)”的發(fā)展模式正式啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。 此后歷經(jīng)波折,直到1983年,三星才建起了半導(dǎo)體廠房,從遇到資金問題的美光公司(Micron)手里買來了64K DRAM的技術(shù),又從夏普公司手里買來了加工工藝授權(quán)。
1984年,三星實(shí)現(xiàn)了64K DRAM的批量生產(chǎn),但與國際先進(jìn)水平仍有不小的距離。這時(shí),三星做了兩件事。 首先是挖人,挖美日公司的墻角,高薪聘請(qǐng)半導(dǎo)體工程師,實(shí)在挖不到的,就聘請(qǐng)他們周末飛來韓國進(jìn)行指導(dǎo)。 原東芝副社長川西剛,曾講述過這樣一段往事:1986年,三星極力邀請(qǐng)他訪韓,飛機(jī)抵達(dá)首爾后,川西受到了極為隆重的接待,隨后對(duì)方提出請(qǐng)求,說我們正在建設(shè)半導(dǎo)體工廠,請(qǐng)您看看。 川西不便推辭,就參觀了三星的工廠?;貒?,三星轉(zhuǎn)而要求參觀東芝的半導(dǎo)體工廠,川西顧及禮數(shù),無奈之下又同意了。
圖源:《日本群像:東山再起的20年》 當(dāng)時(shí)東芝的半導(dǎo)體工廠,擁有全球最先進(jìn)的技術(shù)。參訪之后,三星就挖走了東芝的生產(chǎn)部長,建了一座和東芝一樣的工廠。 到了1990年代前半段,日本經(jīng)濟(jì)衰退,加上《日美半導(dǎo)體協(xié)定》的影響,三星又趁機(jī)挖走了更多的日本技術(shù)人才。 除了挖人,三星還打價(jià)格戰(zhàn)。 1984年,DRAM價(jià)格一路下滑,從4美元跌至30美分。當(dāng)時(shí),三星的生產(chǎn)成本是1.3美元一塊。這意味著,每生產(chǎn)一塊就要至少虧掉一美元。 作為一個(gè)賠錢的陪跑者,三星沒有選擇退出。 1980年代,三星在半導(dǎo)體領(lǐng)域幾乎是一路虧過來的,最終以數(shù)億美元的代價(jià),把競爭對(duì)手(比如英特爾)擠出了牌桌。 為什么后來美國沒有針對(duì)韓國,再搞一個(gè)《韓美半導(dǎo)體協(xié)定》?就是因?yàn)樵陧n國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)崛起之時(shí),美國本土企業(yè)已經(jīng)撤出DRAM生產(chǎn)了。 1990年代后期,韓國成為了存儲(chǔ)芯片領(lǐng)域的世界第一。2017年,三星電子超越英特爾,成為了全球最大的芯片制造商。 這背后不可忽視的,是三星持續(xù)的研發(fā)和資本投入。
韓國的芯片發(fā)展史,對(duì)中國有三點(diǎn)啟示: 第一,耐心。 半導(dǎo)體行業(yè)投入高,自身發(fā)展周期長,利潤回報(bào)周期更長,想看到曙光需極大的耐心。韓國芯片的崛起,大約經(jīng)歷了漫長的40年,而最初的20年幾乎看不到希望。 但韓國咬牙堅(jiān)持,并在芯片行業(yè)處于利潤低谷時(shí),進(jìn)行了堅(jiān)決的資本入局。 第二,政策和資本。 韓國政府的資金和政策全力支持三星。1982到1987年,韓國政府在半導(dǎo)體行業(yè)總共投入3.46億美元?jiǎng)蛹ぐl(fā)了民間約20億的私人投資。 20世紀(jì)90年代,韓國政府又先后為三星提供約8億美元的投資。 第三,優(yōu)秀的人才和企業(yè)。 除了三星之外,韓國的LG、SK海力士等公司都在芯片領(lǐng)域扮演著重要角色。韓國科技部下屬的電子通信研究所,也牽頭匯聚“官產(chǎn)學(xué)”力量進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)。 資本、政策、人才、企業(yè),把韓國芯片技術(shù)推向高位。 未來,中國公司想要在芯片上有所超越,可以回顧下隔壁鄰居的發(fā)展史。頂尖的人才、完善的政策、雄厚的資本和前沿的設(shè)備缺一不可。
原文標(biāo)題:韓國“流血”造芯片,能給中國哪些啟示
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