近年來(lái),美國(guó)不斷對(duì)我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)進(jìn)行制裁和打擊,一直卡脖子的芯片被推上了風(fēng)口浪尖,也讓我們意識(shí)到核心科技要掌握在自己手上。上月,美國(guó)宣稱升級(jí)對(duì)華為的管制措施,華為在微博上表示,“除了勝利,我們已經(jīng)無(wú)路可走”?,F(xiàn)在,華為已經(jīng)成了一個(gè)符號(hào)牽動(dòng)著每個(gè)國(guó)人的心。中國(guó)半導(dǎo)體科技和產(chǎn)業(yè)的未來(lái)究竟會(huì)如何發(fā)展?未來(lái)我們又將如何獲得勝利?本文從宏觀角度會(huì)帶來(lái)一些啟發(fā),在曲折的道路上,我們要奮戰(zhàn)到底!
撰文 | 姬揚(yáng) (中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所)
最近幾年,由于美國(guó)總統(tǒng)特朗普的大力宣傳,以及美國(guó)針對(duì)中興和華為的一系列制裁和打擊,越來(lái)越多的人認(rèn)識(shí)到半導(dǎo)體科技和產(chǎn)業(yè)對(duì)中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要性,同時(shí)也認(rèn)識(shí)到中國(guó)半導(dǎo)體科技和產(chǎn)業(yè)的不足。
2017年年初,在特朗普正式就任之前,美國(guó)總統(tǒng)科技顧問(wèn)委員會(huì)就發(fā)表了《確保美國(guó)在半導(dǎo)體領(lǐng)域長(zhǎng)期領(lǐng)導(dǎo)地位》報(bào)告,表示了“對(duì)中國(guó)正在打造半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈帶來(lái)的擔(dān)憂。他們使用政府主導(dǎo)的數(shù)千億美元基金在全球瘋狂并購(gòu),在國(guó)內(nèi)建設(shè),會(huì)給美國(guó)帶來(lái)重要的威脅”,建議美國(guó)總統(tǒng)對(duì)中國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)進(jìn)行更嚴(yán)密的審查,抑制中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新。所以說(shuō),美國(guó)對(duì)中國(guó)的封堵政策是一貫的,并非特朗普個(gè)人的心血來(lái)潮,只是話語(yǔ)和行動(dòng)比他的前任們更不加掩飾而已。隨后對(duì)中興通訊和華為公司的制裁,特別是借加拿大之手無(wú)理扣押華為高管孟晚舟(所謂的司法引渡事件),更是讓中國(guó)乃至全世界人民認(rèn)清了美國(guó)的心思。
關(guān)于美國(guó)封堵政策對(duì)華為乃至整個(gè)中國(guó)的半導(dǎo)體科技和產(chǎn)業(yè)的影響,近來(lái)已經(jīng)有很多文章討論,大多以“芯片的重要性不言而喻”開(kāi)頭,雖然有虛晃一槍的嫌疑,但也有確實(shí)無(wú)法用一篇短文說(shuō)清楚的苦衷:2019年中國(guó)集成電路進(jìn)口量約為4451.3億塊,攤到每人頭上是300塊,進(jìn)口總金額約為3055.5億美元,大約是2.1萬(wàn)億元人民幣,攤到每個(gè)人頭上就是1500元。2019年中國(guó)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值大約是100萬(wàn)億元,而進(jìn)口集成電路的2萬(wàn)億就占了2%。這么大的市場(chǎng),即使是專業(yè)團(tuán)隊(duì)給出的行業(yè)調(diào)查報(bào)告,也只能讓人對(duì)其有些初步的了解,何況里面充斥了各種各樣的數(shù)據(jù),即使有專業(yè)人士來(lái)解讀,我們普通人也沒(méi)有耐心甚至能力聽(tīng)懂。
那么,大家最關(guān)心的事情,中國(guó)半導(dǎo)體科技和產(chǎn)業(yè)的未來(lái),到底會(huì)怎樣呢?這又可以分解為一系列的小問(wèn)題,比如說(shuō),卡住中國(guó)企業(yè)的光刻機(jī),我們自己能生產(chǎn)嗎?中國(guó)什么樣的企業(yè)需要依賴光刻機(jī),萬(wàn)一被遏制會(huì)有怎樣的經(jīng)濟(jì)損失?對(duì)社會(huì)有什么樣的影響?什么時(shí)候能打破國(guó)外壟斷?美國(guó)真的斷供以后,我們應(yīng)該怎么辦?
這些問(wèn)題要說(shuō)難也很難,因?yàn)樯婕昂芏嗉夹g(shù)上、經(jīng)濟(jì)上的具體信息,而這種定量的信息,需要專門(mén)的團(tuán)隊(duì)去搜集和分析,最后的結(jié)果我們普通人也看不懂,甚至看不到。比如說(shuō),很多人可能聽(tīng)說(shuō)過(guò)荷蘭阿斯麥(ASML)公司生產(chǎn)的“EUV光刻機(jī)”,它的重量據(jù)說(shuō)是180噸,價(jià)格大概1.2億美元(8億元人民幣),光這個(gè)就已經(jīng)很難想象了,更別說(shuō)里面的技術(shù)細(xì)節(jié)了——如果真那么簡(jiǎn)單,美國(guó)應(yīng)該也不會(huì)卡我們的脖子了。
但是話說(shuō)回來(lái),這些問(wèn)題的答案也很簡(jiǎn)單,就一句話:人、錢(qián)和時(shí)間。技術(shù)產(chǎn)業(yè)與科學(xué)研究的最大不同就是,科學(xué)研究更多的是探索,而技術(shù)產(chǎn)業(yè)更多的是應(yīng)用。具體到中國(guó)半導(dǎo)體科技和產(chǎn)業(yè)這件事,還要更簡(jiǎn)單一些,因?yàn)橥鈬?guó)人已經(jīng)在科學(xué)、技術(shù)和市場(chǎng)上證明了這件事情的可行性,所以只要給人、給錢(qián)和給時(shí)間,就肯定能做出來(lái)。
從科學(xué)方面來(lái)說(shuō)相對(duì)簡(jiǎn)單,人家已經(jīng)把路探好了,雖然不告訴我們具體的路線,但是,知道“有條路存在”這件事本身就是一個(gè)巨大的提示,何況還可以在科學(xué)文章和技術(shù)專利里查到很多公開(kāi)的信息。別人做都做出來(lái)了,我們想還想不到嗎?
從技術(shù)上來(lái)說(shuō),要復(fù)雜一些,畢竟有許多技術(shù)訣竅是不會(huì)公開(kāi)的。但是技術(shù)的進(jìn)步在很大程度上依賴于市場(chǎng)的需求,“社會(huì)的需要比十所大學(xué)更能推動(dòng)科學(xué)的進(jìn)步”。我們國(guó)家的半導(dǎo)體科技和產(chǎn)業(yè)并不是很差,2019年中國(guó)出口的集成電路的產(chǎn)值是1015.8億美元(大約7000億元),只是相對(duì)于美國(guó)(其實(shí)是以美國(guó)為代表的整個(gè)西方世界)落后大約15-20年的樣子,不是不能用,只是不太好用。以前我們對(duì)“全球化”抱有比較大的希望,對(duì)“市場(chǎng)換技術(shù)”抱有一些現(xiàn)在看來(lái)不切實(shí)際的想法,無(wú)法下定決心完全靠自己干,現(xiàn)在逼到墻角了,“放棄幻想,準(zhǔn)備戰(zhàn)斗”。自己的技術(shù)雖然差一些,但是與市場(chǎng)的結(jié)合會(huì)更緊密一些,反饋也要更快一些,總的效果也許還更好一些——當(dāng)然,要趕上國(guó)際水平,還需要一段時(shí)間。
從市場(chǎng)方面來(lái)看,我們的優(yōu)勢(shì)其實(shí)更大一些。在過(guò)去的幾十年里,半導(dǎo)體科技和產(chǎn)業(yè)在世界范圍里的迅猛發(fā)展,其實(shí)離不開(kāi)全球經(jīng)濟(jì)一體化大趨勢(shì)下日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求。半導(dǎo)體科技和產(chǎn)業(yè)是投入巨大、收益巨大的行業(yè)。如果沒(méi)有巨大的市場(chǎng)支持,巨大的投入仍然存在,巨大的收益卻化為泡影,最終只能變成越干越賠錢(qián)。那么現(xiàn)在誰(shuí)是世界上最大的市場(chǎng)?中國(guó)!中國(guó)每年使用了大約一半甚至更多的集成電路。美國(guó)斷供,只會(huì)損害自己和跟隨他的西方國(guó)家的利益。對(duì)中國(guó)會(huì)造成傷害嗎?是的,會(huì)造成傷害,但就像剛才說(shuō)的,中國(guó)不是做不了,而是做得不太好?,F(xiàn)在,用自己做得不太好的技術(shù)與世界上最大的市場(chǎng)結(jié)合起來(lái),小步快跑,恐怕還更有利一些。
幾周以前,美國(guó)當(dāng)?shù)貢r(shí)間5月15日,美國(guó)商務(wù)部宣稱要升級(jí)對(duì)華為的管制措施,國(guó)外公司只要用美國(guó)技術(shù)、軟件、設(shè)備等給華為生產(chǎn)芯片也會(huì)受到管制,必須得到美國(guó)政府批準(zhǔn)——大有“閉關(guān)鎖國(guó)”、“片帆不得下?!敝?,一個(gè)國(guó)家針對(duì)一個(gè)公司下手如此之狠,真是讓人大開(kāi)眼界啊。
現(xiàn)在看來(lái),美國(guó)針對(duì)華為的攻擊,早已經(jīng)不是什么自由市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的問(wèn)題了,而是科技產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的戰(zhàn)爭(zhēng)。兵臨城下,退無(wú)可退,成敗在此一舉。我們就用戰(zhàn)爭(zhēng)來(lái)做比喻吧。美國(guó)可能把這場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)看成“孟良崮”了,要集中優(yōu)勢(shì)兵力,包圍并消滅武器精良、戰(zhàn)斗力很強(qiáng)的華為。但是我要說(shuō),華為可不是張靈甫,美國(guó)更不是解放軍,純粹是拿錯(cuò)劇本了!真正的劇本是“上甘嶺”啊:美軍狂轟亂炸,裹挾的是多國(guó)聯(lián)軍,華為堅(jiān)守陣地,背后是強(qiáng)大的祖國(guó)。5月15日,國(guó)家集成電路基金等多方同意分別向中芯國(guó)際注資15億美元及7.5億美元,總計(jì)大約是160億人民幣,這只是一個(gè)措施而已。
戰(zhàn)爭(zhēng)就是戰(zhàn)爭(zhēng),勝利需要天時(shí)、地利、人和?!疤鞎r(shí)不如地利,地利不如人和”,科學(xué)、技術(shù)和市場(chǎng),就是半導(dǎo)體科技和產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)爭(zhēng)的天時(shí)、地利、人和。再說(shuō),“得道多助,失道寡助”,美國(guó)一心一意地要置華為乃至整個(gè)中國(guó)的半導(dǎo)體科技和產(chǎn)業(yè)于死地,不顧自己乃至盟友的利益,其他西方各國(guó)恐怕也會(huì)暗自心驚:這一招將來(lái)用到我身上,我也要完蛋呀。
中國(guó)人都知道春秋時(shí)期“三家分晉”的故事,智伯瑤帶領(lǐng)韓康子和魏桓子圍攻趙襄子,引晉水灌晉陽(yáng)城,“圍而灌之,城不浸者三版。”但是晉陽(yáng)城里的人民堅(jiān)持斗爭(zhēng)。智伯瑤約韓康子、魏桓子一起察看水勢(shì),還得意地對(duì)他們倆說(shuō):“現(xiàn)在我才知道,大水也能滅掉一個(gè)國(guó)家呢。”韓康子和魏桓子表面順從,卻暗暗吃驚,因?yàn)樗麄冏约疫吷弦灿写蠛友?。韓康子和魏桓子越想越怕,就轉(zhuǎn)而與趙襄子合作,最后把智伯瑤給滅了。美國(guó)今天能用斷供卡華為和中國(guó)的脖子,明天也能用同樣的手段卡阿斯麥和其他國(guó)家的脖子。西方各國(guó)恐怕也要考慮退路了。如此看來(lái),美國(guó)“還是太年輕啊”。
2013年,我翻譯了一本介紹半導(dǎo)體科學(xué)技術(shù)發(fā)展史的科普書(shū)《半導(dǎo)體的故事》,重點(diǎn)描述了許多重要的半導(dǎo)體器件的誕生和發(fā)展過(guò)程的歷史(截至2000年左右)。我為這本書(shū)寫(xiě)了一篇《譯者的話》,簡(jiǎn)述了翻譯這本書(shū)的緣起、過(guò)程和感想,也談了自己對(duì)中國(guó)半導(dǎo)體科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的歷史、現(xiàn)狀及未來(lái)的一些粗淺看法。當(dāng)時(shí)我就說(shuō):
最后再談?wù)勎覈?guó)半導(dǎo)體物理學(xué)研究的前景?!铌P(guān)鍵的原因是投入不夠、規(guī)劃不足?!安恢\萬(wàn)世者,不足謀一時(shí);不謀全局者,不足謀一域。”對(duì)于半導(dǎo)體研究這種高投入的領(lǐng)域,沒(méi)有長(zhǎng)遠(yuǎn)的規(guī)劃,沒(méi)有充分的投入,當(dāng)然不會(huì)有如意的結(jié)果?!蒲械倪M(jìn)步和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展并不僅僅是投入資金和購(gòu)買(mǎi)設(shè)備,更重要的是培養(yǎng)人才。只有吸引優(yōu)秀的有志青年學(xué)習(xí)半導(dǎo)體知識(shí),投身于半導(dǎo)體行業(yè),才能進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)半導(dǎo)體事業(yè)的發(fā)展。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo),大學(xué)院系有必要更新教學(xué)內(nèi)容、重新規(guī)劃教學(xué)模式,科研和產(chǎn)業(yè)單位有必要重新設(shè)計(jì)項(xiàng)目課題的研究方式、重新協(xié)調(diào)科研與生產(chǎn)的關(guān)系。“十年生聚,十年教訓(xùn)。”20年后,無(wú)論是科研還是生產(chǎn),中國(guó)都應(yīng)該擁有世界上最先進(jìn)、最強(qiáng)大的半導(dǎo)體事業(yè)。
如今已經(jīng)是7年過(guò)去了。我們對(duì)困難的認(rèn)識(shí)更深刻了,我們的進(jìn)步也更大了。當(dāng)時(shí)我預(yù)期中國(guó)要20年才能擁有世界最先進(jìn)最強(qiáng)大的半導(dǎo)體事業(yè),其實(shí)是因?yàn)橛行┧叫亩^(guò)于樂(lè)觀的:因?yàn)槟菚r(shí)候我就要退休了,我希望在退休之前看到自己的希望實(shí)現(xiàn)。現(xiàn)在我認(rèn)為,由于國(guó)內(nèi)國(guó)際形勢(shì)的急劇變化,這個(gè)希望的實(shí)現(xiàn)不是要推遲,而是要提前了:再過(guò)10年,也就是2030年,在我退休之前,我們就能看到中國(guó)真正成為一個(gè)強(qiáng)大的半導(dǎo)體科技和產(chǎn)業(yè)大國(guó)。只要我們挺過(guò)艱苦的5年,接下來(lái)再保持5年的高速發(fā)展,就會(huì)實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)。
現(xiàn)在看來(lái),中美脫鉤的趨勢(shì)不可避免,只是中美雙方都沒(méi)有做好準(zhǔn)備。中國(guó)肯定是不會(huì)主動(dòng)脫鉤的,美國(guó)希望中國(guó)自我隔離的想法是完全脫離現(xiàn)實(shí)的。現(xiàn)在這些爭(zhēng)論,我覺(jué)得都不是給中美雙方聽(tīng)的,而是講給世界上其他國(guó)家和人民的。中美必然脫鉤,但是中國(guó)和美國(guó)都不想,也不會(huì)與世界脫鉤。現(xiàn)在雙方都是在爭(zhēng)取世界。如果誰(shuí)愿意自我隔離,那太好了,可以不爭(zhēng)論了。但這是完全不可能的,美國(guó)也是不會(huì)甘心的,所以才有斗爭(zhēng)?,F(xiàn)在的斗爭(zhēng)形式還只是中美貿(mào)易摩擦,今后肯定會(huì)有更多更新的方式。
總而言之:放棄幻想,準(zhǔn)備戰(zhàn)斗。前途是光明的,道路是曲折的。我們一定要?jiǎng)倮?,我們一定能勝利?/p>
歷史將會(huì)證明一切。
PS:《半導(dǎo)體的故事》譯者的話
題記:2004年,Oxford University Press 出版了英國(guó)諾丁漢大學(xué) John Orton 教授的 The Story of Semiconductors。2014年年底,中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社出版了該書(shū)的中譯本《半導(dǎo)體的故事》。下面這篇“譯者的話”不僅介紹了該書(shū)的內(nèi)容和特色,也提到了目前國(guó)內(nèi)常見(jiàn)的一些與半導(dǎo)體科學(xué)技術(shù)有關(guān)的課本和書(shū)籍。此外,我還簡(jiǎn)述了翻譯這本書(shū)的緣起、過(guò)程和感想,順便也談?wù)勛约簩?duì)中國(guó)半導(dǎo)體科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的歷史、現(xiàn)狀及未來(lái)的一些粗淺看法。
節(jié)選
……最后再談?wù)勎覈?guó)半導(dǎo)體物理學(xué)研究的前景。我在中國(guó)科學(xué)院從事半導(dǎo)體物理學(xué)研究工作。經(jīng)常有人問(wèn)我:“中國(guó)的半導(dǎo)體研究怎么這么落后?”不客氣的可能還會(huì)接著問(wèn):“國(guó)家給你們投了那么多錢(qián),都干什么用了?”實(shí)際上,我國(guó)的半導(dǎo)體研究并沒(méi)有一般人想象的那么落后。1956年我國(guó)制定《十二年科學(xué)技術(shù)發(fā)展規(guī)劃》的時(shí)候,就提出了要大力發(fā)展半導(dǎo)體科學(xué)技術(shù),當(dāng)年就創(chuàng)辦了五校聯(lián)合半導(dǎo)體專門(mén)化,開(kāi)始大規(guī)模培養(yǎng)半導(dǎo)體科研人才。這樣逐漸開(kāi)始建立起半導(dǎo)體研究和生產(chǎn)的體系,形成了基本的框架,服務(wù)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國(guó)防事業(yè)。在“文革”開(kāi)始前,中國(guó)半導(dǎo)體事業(yè)已經(jīng)有了相當(dāng)程度的發(fā)展。
必須承認(rèn),我國(guó)的半導(dǎo)體研究確實(shí)比較落后。原因當(dāng)然有很多:“文革”耽誤了一段時(shí)間;改革開(kāi)放和經(jīng)濟(jì)大潮又讓很多人發(fā)現(xiàn)了新天地,不愿意從事艱苦的基礎(chǔ)研究和枯燥的工藝開(kāi)發(fā);隨著教育產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展以及老一代科研人員的退休,許多學(xué)校的半導(dǎo)體專業(yè)都萎縮了;科研模式的變化也有一定的影響,除了為軍工服務(wù)的一些研究所以外,科學(xué)院和大學(xué)里的研究工作從以前的團(tuán)體作戰(zhàn)模式逐漸變化為科研個(gè)體戶模式,原先有著整體規(guī)劃的教研室和課題組都逐漸消亡或者已經(jīng)名存實(shí)亡了。但是,最關(guān)鍵的原因是投入不夠、規(guī)劃不足?!安恢\萬(wàn)世者,不足謀一時(shí);不謀全局者,不足謀一域。”對(duì)于半導(dǎo)體研究這種高投入的領(lǐng)域,沒(méi)有長(zhǎng)遠(yuǎn)的規(guī)劃,沒(méi)有充分的投入,當(dāng)然不會(huì)有如意的結(jié)果。如本書(shū)所言,晶體管在最終主宰市場(chǎng)之前,它的性能、穩(wěn)定性都比真空管差得多,全靠美國(guó)政府特別是國(guó)防部門(mén)投入的巨大資金才挺了下來(lái)、并取得了最終勝利。而當(dāng)時(shí)中國(guó)的財(cái)力、人力和物力很大部分投入到“兩彈一星”這樣保障國(guó)家根本安全的領(lǐng)域,對(duì)半導(dǎo)體的投入不足以支撐中國(guó)半導(dǎo)體事業(yè)的發(fā)展。這樣,一步慢就步步慢,差距也就越來(lái)越大了。
那么,是不是說(shuō)中國(guó)的半導(dǎo)體研究就徹底沒(méi)有希望了呢?完全不是,現(xiàn)在我國(guó)的經(jīng)濟(jì)已經(jīng)有了巨大的進(jìn)步,完全有能力而且也有必要投入半導(dǎo)體研究。2006年,國(guó)務(wù)院頒發(fā)了《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020)》,“量子調(diào)控國(guó)家重大研究計(jì)劃”對(duì)半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)研究有了一定的支持,國(guó)家科技專項(xiàng)更是重點(diǎn)支持產(chǎn)業(yè)發(fā)展,與半導(dǎo)體直接相關(guān)的就有“核心電子器件、高端通用芯片及基礎(chǔ)軟件產(chǎn)品專項(xiàng)”(簡(jiǎn)稱“核高基專項(xiàng)”)和“極大規(guī)模集成電路制造裝備與成套工藝專項(xiàng)”,其他專項(xiàng)的成功也都強(qiáng)烈依賴于半導(dǎo)體科學(xué)和技術(shù)。國(guó)內(nèi)也逐漸出現(xiàn)了一些亮點(diǎn)工作,例如清華大學(xué)和中國(guó)科學(xué)院合作發(fā)現(xiàn)的量子反?;魻栃?yīng)、復(fù)旦大學(xué)制作的半浮柵晶體管等等。今后,不僅這樣的成果會(huì)越來(lái)越多,肯定還會(huì)涌現(xiàn)出更新更好的工作。
科研的進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展并不僅僅是投入資金和購(gòu)買(mǎi)設(shè)備,更重要的是培養(yǎng)人才。只有吸引優(yōu)秀的有志青年學(xué)習(xí)半導(dǎo)體知識(shí),投身于半導(dǎo)體行業(yè),才能進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)半導(dǎo)體事業(yè)的發(fā)展。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo),大學(xué)院系有必要更新教學(xué)內(nèi)容、重新規(guī)劃教學(xué)模式,科研和產(chǎn)業(yè)單位有必要重新設(shè)計(jì)項(xiàng)目課題的研究方式、重新協(xié)調(diào)科研與生產(chǎn)的關(guān)系。“十年生聚,十年教訓(xùn)?!?0年后,無(wú)論是科研還是生產(chǎn),中國(guó)都應(yīng)該擁有世界上最先進(jìn)、最強(qiáng)大的半導(dǎo)體事業(yè)。
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