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2020-07-31 14:34
占领台积电就完事儿?本土芯片的发展哪有这么简单

本文作者:老局长,头图来自:unsplash


上一篇我们聊“中芯国际”和半导体行业国产替代的文章,看来已经引起了各位不小的兴趣。在后台,也有不少朋友给局长讲了很多对国产芯片行业发展的看法。


 ▲你的台积电很好,可惜下一秒就是我的了


根据局长我的粗略目测,有一种观点是最普遍的,那就是:


占领台积电!!!


看到这五个大字,我的眼前似乎出现了这样一幅景象:



有朝一日,我们占领了台积电在新竹的本部工厂,“缴获”了几十台我们现在渴望而不可及的光刻机。


“台积电”也改名了,变成了“中集电”(中华集成电路制造股份有限公司)


从那以后,我们就掌握了世界上最先进的芯片制造设备,也就有了生产世界上最尖端芯片的能力。


这种想法很大胆,很狂野,但很遗憾,这种想法也很不现实。局长觉得,大家“占领台积电”的初心是好的,我们需要更多关心国家、民族未来发展的人。但这种想法的潜台词就好像是在说“我们就缺个台积电了”,类似的想法我们都听过——“就缺一个程序员了。”


有一说一,ASML光刻机之类的设备当然是我们现在得不到的好东西,


但我们缺少的,远远不是这些。


我们缺少什么?


说实话,人才、技术我们都缺,并且两者不能割裂来看。


人才研究了技术,技术形成了设备,设备训练了人才。这是一个封闭的循环。我们现在没有先进的技术,是因为我们的半导体人才培养断了,我们失去了培养芯片专家的最好时期。划重点,我们的半导体人才培养是“断了”,而不是没有。


1956年,我们做出了第一支晶体三极管,落后美国9年。


1962年,我们造出了第一代硅平面晶体管,


1965年,北京、石家庄和上海的研究所都制造出了各自的集成电路产品。


同年,清华大学造出了65式接触式光刻机。


1977年,JGK-3半自动光刻机在上海诞生,


1982年,中科院109厂的KHA-75-1光刻机诞生,性能仅落后业内最先进的日本佳能4年。


......

▲那些年,我们的光刻机并不落后别人太多


虽然那时候一穷二白,但那时候的中国半导体产业,已经有了一个梦幻般的开局。从国际上来看,我们仅落后于美国,基本和日本同步,遥遥领先韩国和欧洲。而台积电,还要再等5年才诞生。


更重要的是,在那个“冷战”最紧张的时候,我们拥有了一条从单晶硅片制造到设备生产,再到集成电路加工的完整的产业链。这说明,以一国的内部产业链去追赶整个西方的产业链,并非不可能。


要技术有技术,要人才有人才,然后,就没有然后了,别问,问就是中国集成电路沉默的三十年。


局长所知道的,就是后来的事情。21世纪初,当台积电、IBM和英特尔开始琢磨把干式光刻机升级成为现在主流的浸润式光刻机的时候,我们的干式光刻机才刚刚立项。


我们并不是不知道半导体有多么重要,也不是没有培养过半导体人才,只是断了。


好端端地,怎么就断了呢?


无奈的断代


1980年代,大陆的经济,落后得让人心疼。


当美国人坐着喷气式客机、日本人坐着“新干线”旅行的时候,我们甚至还在用蒸汽机车。人穷志短,穷,成了科研最大的难题,也成了阻碍眼界的那一片树叶。


▲1980年代,美国人有波音747,日本人有新干线,

我们只有绿皮火车


台湾能成功,一是靠外部的有利条件,二是靠自己的努力拼搏。1980年代,台湾抓住了世界半导体市场发展浪潮和西方技术转移的尾巴,在最后时刻登上了列车。


而由于大家都懂的原因,台湾比起大陆能够更好地获得欧美的技术,也更容易得到欧美市场的认可,对于早期的台积电来说,正是美国英特尔的认可让它在业内站稳脚跟。当时的台湾内部,对于这个机会也具有清醒的认识,大把大把的资金投向了半导体产业,就连学校的教育政策也随之转向,重点培养半导体人才。手握欧美先进技术,又能自由出入市场,而且自身也非常重视人才培养和资本支持,台湾半导体的崛起就只是时间问题。


我们的情况就不同了。


首先我们要承认一个事实:


芯片毕竟不是原子弹。


原子弹是架在脖子上的刀片,搞不出原子弹,就要时刻面临核讹诈,腰杆子就直不起来,这是生死存亡的问题。芯片,则像是银行的催款单,虽然迟早有一天要来,但在银行上门之前,日子都是太平的。


典型的例子就是俄罗斯,尽管没有什么拿的出手的高科技产业,只能靠卖天然气度日,但凭着从苏联手上继承的核弹头,就足够让俄罗斯在很多事情上可以给欧美甩脸色。


▲俄罗斯阅兵式上的洲际弹道导弹


80年代的我们,不仅要面对“瓦森纳尔协定”、“巴统”的花式封锁禁运,还要解决国内的经济、民生和国防问题。


一边是十几年后才到来的芯片时代,一边是迫在眉睫的经济问题,一边是未来的高科技产业,一边是生活拮据的十亿国民......


任何一个理性的决策者都知道应该如何取舍。


这也就是为什么我们不能像搞原子弹那样,当掉裤子也要搞芯片的原因——我们有更迫切的问题要解决,麻烦事情太多了,根本轮不到芯片。


“贸工技”VS“技工贸”:技术发展路线的抉择


“贸工技”和“技工贸”,是两种发展路线优先级的简称。


前者的优先级是“贸易-加工-技术”,也就是先通过代理和经销来进行原始积累,然后再进行产品的研发和销售。后者则相反,“技术-加工-贸易”,先进行技术研发,然后生产出产品后组织销售。


现在的我们有了足够的财力,但心痛于技术的落后和外国的垄断,迫切地希望获得技术。可如果我们站在80年代的历史背景里,最需要的却是资金。所以,当年我们选择的是“贸工技”的发展路线。


很多人都认为正是因为“贸工技”不重视技术,过度重视利润,让中国的先进技术遭遇了寒冬,但这其实是有失偏颇的。两种路线,其实殊途同归。技术是“贸工技”的最终目的,技术也是“技工贸”的最初动力,没有任何一个路线忽视了技术的重要性的。


其实,历史已经给出了解答,因为,今天在世界手机市场上叱咤风云的华为,就是“贸工技”的代表。华为最初只是做交换机的转手贸易和销售工作,是100%的贸易公司,但是任正非有远见,从2001年开始就着手做技术、研发芯片,于是在通信器材领域获得了巨大成功,并且很及时地挺进手机市场。于是才有了今天的华为。


这是一条非常清晰的“贸易-加工-技术”的路线。


事实上,直到1985年,我们的半导体技术都和欧、美、日相差无几,但80年代末,一大批按照“贸工技”发展的中国企业走偏了。“贸工技”的终极目标是实现技术上的领先,贸易只是获取原始资本的手段。然而,那时候的不少企业却沉迷在“贸易”和“加工”带来的“快钱”里不可自拔。


是啊,既然靠经销和代理就可以赚的盆满钵满,为什么还要搞研发呢?


这种抛弃了“自力更生,艰苦创业”的态度再加上当时一些政策的不合理,要求科研院所和工厂“自负盈亏”,于是我们看到的就是那个年代独有的各种“多种经营”现象:雷达厂开始造电视,核工厂做冰淇淋,研究员白天搞科研,下班之后卖烧饼,原本能够制造光刻机的武汉无线电三厂,改行卖零食,可最终还是破产了......


人在为生活奔波的时候,是没工夫仰望星空的。


▲核工业504工厂的雪糕


于是,我们和别人的差距,从4年变成了20年。


人才断代:禁不住的“糖衣炮弹”


比起那些在“贸工技”上走偏了的企业,更残酷的打击则是国外先进产品的“糖衣炮弹”。


讲一个简单的故事。


我们都知道,芯片的设计最开始是手绘的。但是随着芯片里的电路越来越复杂,人们纷纷开始使用计算机辅助设计。让计算机代替人们来检查设计中的那些不合理的地方,设计师只需要在关键节点上操作即可,这种技术,就是电子设计自动化 Electronic design automation,缩写:EDA。

 ▲“巴统”,缩写COCOM,

图为国外学者对巴统的研究课题


国外研究EDA的历史很久了,甚至可以追溯到60年代,“巴统”,全称是“巴黎统筹委员会”,这个专门负责管理技术禁运的组织很长一段时间以来都对EDA技术管控甚严,禁止我国获得这种技术。


1991年,国产熊猫EDA系统问世,不仅性能强大,而且还在国际评比中得了奖。好嘛,好巧不巧,“巴统”突然在这时候就把EDA从禁运名单里删除了。随后,美国的EDA产品便杀入了中国市场,于是“熊猫”就真的变成了珍稀动物,从业界主流里消失了,取而代之的则是各种欧美软件。


欧美软件大行其道,带来的影响,远不止一个国产品牌消失那么简单。企业里都在使用欧美的软件,学校里教的自然也是欧美的那套东西。于是,我们就被捆绑在了西方的标准上,在西方制定的游戏规则里和西方竞争。


与此同时,国内企业的逐渐凋零,半导体产业急萎缩,学校里的研究成果转化成为生产力的机会也越来越少。渐渐地,学术是学术,工程是工程,SCI发布了很多,但最终落地的技术却没有多少。


幸运的是,我们还有宝岛台湾。2000年后,随着张汝京、梁孟松等业内大佬来到大陆报效祖国,大陆的地方政府自然也“闻弦歌而知雅意”,开出了非常丰厚的条件,吸引了一大批台湾半导体人才来到大陆。在那以后,中国的半导体研究人员才渐渐地多了起来。


▲帮助三星实现突破的粱孟松,

现已加入中芯国际豪华套餐


根据《中国集成电路产业发展白皮书2018-2019》,到今年,我国需要72万名集成电路相关的人才,而现在我国的从业者不过40万,缺口达到了32万。


十年树木,百年树人。人才的培养,是最忌讳“大干快上”的。由于我们已经错过了最好的发展时期,现在我们别无选择,只能静下心来,踏踏实实地“补课”了。美国的打压,反而警醒了我们,让我们从上到下,都认识到了芯片的重要性。对于人才的培养,从某个角度来说,这也是一个幸运。


局长之前就说过,凡是西方封锁、限制我们的东西,比如导弹、飞机和导航系统,我们自己反而能搞得不错。凡是西方主动向我们开放的,比如汽车,却往往一塌糊涂。我们往往不会死于艰难的环境,却总是在温柔乡中停止了呼吸,这大概就是人性吧。


毕竟,搞科研不是赚快钱。


外面的芯片行业和我们的芯片行业的对比,就像是一个学霸和一个学渣。学霸生活优渥,从小学的加减乘除就开始努力,一路努力到上高中。而学渣家境贫寒,从中学才开始认真学习,白天补加减乘除,晚上还要学习微积分和有机化学,时不时还要被学霸和学霸的小伙伴们毒打一番。最关键的是,学渣在这种情况下还想和学霸一起考名牌大学。


贫穷,是中国没有赶上芯片列车的原罪


在我眼里,我们之所以没能赶上车,最根本的原因,就是我们当年太穷。


半导体行业发展的第一波浪潮,是家用电脑驱动的。最显著的指标就是90年代和00年代大家都在谈论电脑芯片,满嘴都是“奔腾”,“酷睿”和“双核”,倒还真没几个人在90年代和00年代初就大谈“海思麒麟”和“高通骁龙”的,因为你不能讨论一个当时还不存在的东西。


由此可见,推动半导体行业发展的最大动力是市场,没了市场上的亿万消费者的贡献,谁来摊平动辄高达数十亿美元的研发成本呢?ASML崛起的背后,是台积电、英特尔、IBM和三星的巨量投资,而当时的大陆半导体企业,根本没钱去资助ASML的研发活动。


80年代和90年代,我们穷,没钱消费,家用电脑一直到2000年都是个稀罕玩意儿。1995年,台积电的市值145亿美元,而当时我国的外汇储备也才不到800亿美元。


以当时我们的消费力,不可能撑起那些需要每年投入数十亿美元的巨兽。就算我们当时也上了车,诞生了许许多多的芯片企业,谁来为他们的研发买单呢?


▲1995年初,我国的外汇储备只有547亿美元,

大约相当于三个台积电...


也许有人会说,国内市场买不起,我们可以靠出口芯片赚钱嘛。但问题是,90年代芯片领域的最强王者英特尔,走的是自己设计、自己制造、自己封测的IDM路线,别说大陆的厂家,就算是台积电也打不过啊。


占领台积电也无济于事


到这里,我们就可以回到文章开头的话题了——占领台积电,真的有用吗?


占领台积电,就能有成熟的工程师团队吗?


不能,因为台积电不少员工都有外籍身份,它本身也是一家国际化背景很浓的公司,有着来自世界各地的员工。占领台积电的工厂并不困难,得到那些光刻机也很容易,但要怎么留下那些来自世界各地的员工呢?难道要靠武力吗?


占领台积电,就能获得业内最先进的技术吗?


不能,芯片的生产包括了数百道工序,上千种设备,无数种专利。


台积电只是一个Foundry,是一家晶圆代工厂。在它的上游,是分散在世界各地的,负责制造单晶硅片的企业,以及负责研发各种设备的公司,在它的下游,则是同样散布在世界各地的负责封装测试的厂商。我们能够占领台积电,我们能获得现在得不到的光刻机,但我们得不到上游的装备制造技术。


话又说回来,就算拿到了台积电,就算台积电上下数万员工都志愿支持中国的半导体发展,但美国的“长臂管辖”禁令如果还在起效,那么使用了大量美国技术的台积电依旧不能“正大光明”地为华为生产芯片。其实,就算是在上海的中芯国际,由于使用了美国的技术,在招股书里也明确表示“暂时无法为某些用户提供服务”。


按照现在的局势,想要拯救华为,拯救国产芯片行业,只有两种情况:


第一,美国取消禁令或者台积电获得了美国的许可证。

第二,中国企业打通整个产业链,从硅矿山到光刻机,整条线我们都打包了。


前者取决于美国的态度,

总有些仰人鼻息的意思。

后者难如登天,

但却有着革命英雄主义的硬核。

更何况,我们现在有巨大的市场,

这是最大的动力。


尾声


写到这里,局长突然想起了以前看过的故事。


二战结束之后,美国和苏联开始瓜分纳粹德国的“科技遗产”,美国拥有的是德国科学家,除了战前就来到美国的爱因斯坦、玻尔、冯卡门,还有被美军“俘虏”的冯布劳恩。苏联人则缴获了纳粹的各种机床设备。


▲从左到右:爱因斯坦、冯卡门、玻尔、冯布劳恩


这个故事的重点,在于人的重要性。工具只是工具,真正决定性的还是人。


“开放和包容”是我们这个时代的主旋律,以中国供应链追赶世界水平绝不是要“闭关锁国”,而是要在开放的环境下,仍然时刻坚持“自力更生”,把整个产业链都做大做强,就像我们曾经在航天、高铁上面做过的一样。


今天为中国芯片担忧的我们,会气愤,会失望,会想着“占领台积电”,


但请大家不要忘记,在50多年前,

在我们还一穷二白的时候,

中国半导体的先驱们,

就已经做出了以中国本土的供应链

追赶世界先进水平的壮举了。

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