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中国半导体往事:不甘、无奈,与华为断芯

中国半导体往事:不甘、无奈,与华为断芯


2020年9月15日,中国科技史上的至暗时刻。

从昨天起,美国对华为的新禁令正式生效。此后,任何使用美国技术为华为生产产品的行为都被禁止,不让你造也不让你买的目的达成了。


中国半导体往事:不甘、无奈,与华为断芯


目前,台湾台积电,美国高通、美光,韩国三星、SK海力士等主要元器件厂商已宣布不再供货给华为,这意味着,华为或许再也买不到涉及美国技术生产的芯片、存储器。树欲静而风不止,麒麟绝唱已成定数。


站在历史关键分水岭,“华为手机生态将走向何方,中国半导体将如何破局”牵动着亿万国人的心。就客观事实而言,华为缺芯并非不会设计,而是因为设计出来高端芯片中国产业链不会制造。

那么,中国芯片到底差在哪里,我们为啥造不出高端芯片?

毫无疑问,中国今天的芯片产业是暂时落后的。我们有全球最大的芯片市场,但每年80%以上的芯片要靠进口,2019年进口额已超过2万亿元,典型的卡脖子领域。

论及落后原因,大家或许以为是像汽车一样起步晚,其实并不是。中国在芯片领域起步不算晚,技术也不算落后。

1947年,美国贝尔实验室的肖克利等人研发出世界上第一个晶体管;1955年,肖克利跑回故乡加州圣克拉拉搞起半导体实验,并催生了全球最伟大的科技盛地——硅谷。

后来,全美无数仰慕“晶体管之父”盛名的年轻科学家跑到硅谷求职,其中八人加盟了肖克利的实验室。1957年,八人离开实验室创立了大名鼎鼎的仙童半导体,史称“八叛逆”。


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就在1958年,中科院就已造出中国第一根硅单晶,几乎和仙童半导体同频。1960年,又成立中国科学院半导体研究所,开启半导体发展之路。

不过起步之后,中美就不同频了。美国那边,从军用半导体到民用半导体,皆成燎原之势,当年从仙童走出的英特尔、AMD,都成长为睥睨全球的芯片设计、制造巨头。

对硅谷而言,仙童就像成熟了的蒲公英,你一吹,这种创业精神的种子就随风四处飘扬,最终缔造了美国半导体的全面盛世。


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而我们这边,半导体产业发展至今主要强在国防安全领域,比如北斗三号卫星导航系统、太湖之光超算计算机、歼-20战斗机、嫦娥四号航天探测器这些国之重器,用的全是国产芯片。

真正被卡脖子的,是商用芯片,就是美国称霸的PC处理器、智能手机芯片、服务器这些。恰恰就是这些芯片,驱动着大家手中的电脑、手机、平板,所以芯片也被称为信息时代的石油。

当然,10几亿中华儿女,那么多有识之士不是吃干饭的。当年我们也拼命发展商用芯片来着,不过难度太大,决心、资金投入又远远不够,导致好几次战略攻坚都失败了。

上世纪80年代,美国玩命打击日本半导体时,我国就曾发起轰轰烈烈的半导体“三大战役”:1986年的“531战略”、1990年的“908工程”和1995年的“909工程”,试图走一条引进、吸收、再创新的半导体技术发展模式。


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但当时西方对东方还在搞技术封锁,为了保险起见,欧美向我们出口的高科技产品一般都比最先进的技术晚两代,再加上中间审批故意拖延,我们引进的技术和设备比欧美落后3代以上,就更别谈吸收、创新了,三大战役也就被迫搁浅。

即便面对技术封锁,我们还是没放弃自主创新的历史使命,半导体三大战役后国家初心依旧,往芯片领域砸钱、砸人,没想到后来出了震惊全国的汉芯事件:

2003年,上海交通大学微电子学院院长陈进教授研制出的“汉芯一号”造假,用美国买来的芯片充当自主研发的高性能芯片,前后骗取上亿元科研经费。可谓“我本将心向明月,奈何明月照沟渠”!


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因为汉芯的恶劣影响,我国商用半导体产业变得小心翼翼,长期攻而不破,以及外界的不理解,让从业者信心造受重创,慢慢的就认了“造不如买”的宿命。


比起常年巨资投入还不见效果的自主创新,买国外现成的芯片,来的太容易了。结果就是,20年来从PC到智能手机,中国每个都是全球最大的消费市场,最关键的芯片、操作系统却都是欧美的。


国产阵营里,也就华为海思刚突破了芯片设计,但制造还没学会,就被老美血洗了。回首中国商用半导体来路,满是不甘、无奈....

这几年特朗普制裁中兴、华为后,国产替代的呼声一浪盖过一浪,与当年半导体三大战役时的劲头如出一辙。

但在科技领域,口号喊得震天响是没用的,有时候甚至是帮倒忙。我们需要了解的,是如今中国芯片技术的真正水平,以及欠缺在哪。


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总体来看,中国商用芯片目前是“首尾相连,中端缺失”的格局。芯片分设计、制造、封装测试三大环节,对应的世界巨头分别是设计领域的高通、苹果、AMD,制造领域的台积电,以及三大环节一条龙包揽的英特尔、三星。

我们在设计领域的代表公司是华为海思、清华紫光集团,已挤进全球前10。海思虽然自主设计出了麒麟高端芯片,但底层架构用的是英国ARM的,最近ARM不是被英伟达400亿美元启动收购了嘛,如果成功海思连设计也不能搞了。


所以设计方面虽有所突破,但算不上真正的自给自足。

制造领域,台积电是全球最强的芯片代工厂没有之一,昨晚苹果发布的最新一代A14芯片就是基于其5nm工艺打造的。

这方面,国内最大的希望是中芯国际,但目前最高只达到14nm工艺,因为高端芯片制造最关键的EUV光刻机被荷兰阿斯麦垄断,美国又不让荷兰卖给中芯国际,没光刻机这事至今无解,所以制造是我们最为薄弱的一环。


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而封装测试领域中国是最强的,因为这玩意处于产业链下游,也就是芯片领域的劳动密集型产业。

这些年全球半导体厂商纷纷将封测厂转移到中国,让我们的封测产业初具规模,大陆封测三巨头长电科技、华天科技、通富微电已挤进全球前20,而且深度绑定国际芯片巨头,比如通富微电就是AMD的御用封测商。

可以看出,我们率先突破的是芯片领域相对低端的环节,这点并不意外,因为美国之外的国际巨头们当年也是这么过来的。

当年英特尔称霸天下,全球的电脑处理器都指着它供货,这么大的需求英特尔又得设计、又得制造、封测,肯定忙不过来。台积电张忠谋就是瞅准了这个机会,通过私人关系求到了英特尔的制造订单。

没想到台积电凶猛异常,10几年功夫从英特尔的代工小弟,一路崛起为最强制造巨头,也算是日本人常说的工匠精神了。


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我们现在刚入局,制造、设计还在攻坚,又逢美国刻意打压,连光刻机都不让买,很难公平竞争,那怎么破局?历史经验来看,除了拼尽全力一条路走到黑,别无他法。

为啥说是历史经验,因为多年前日本曾与美国半导体正面交锋,而且差点干死老美。上世纪70年代,日本举国之力发展半导体行业,并以赶超美国为目标。

当时日本政府联手日立、富士通、东芝等公司组建了最强半导体军团,一路攻坚克难把日本半导体推向辉煌。


1980年开始,日本迅速攻下全球30%的半导体内存市场,巅峰时达到80%的垄断地位,英特尔和硅谷天团差点被排挤到破产。


美国这才回过味来,全面封杀日本半导体,最终彻底打残日本,逼其退居上游材料领域。


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我们和当年的日本不同,还没正面交锋就被美国打压上了,所以发展起来更难。


但从日本的下场可以看出,美国人是不可能允许谁超越它的,别有啥幻想,除了自主创新突破封锁我们别无出路。

结语:

过去,我们在科技领域有很多欠缺,缺背水一战的决心。

台积电在芯片代工领域一条路走到黑,最后制造工艺竟然超越了英特尔、三星。当年如果我们拿出这样的决心,今天的中国半导体或许是另一种格局。

也缺一种星火燎原的科研环境,搞科研是要坐冷板凳的,攻克一个关键领域,可能要5年,10年,20年不断往里砸钱,还不知道何时见效。这种时候,就需要整个社会对科研人员的包容,支持他们所做的事业,让其有相应的成就感。

这方面我们一直有所欠缺,开放40年来,上半场总体还是以艰苦奋斗为荣的,后来就变味了,先有暴力掘金的煤老板、后有炒房炒股,哪来钱快大家就削尖了脑袋往里钻。这些年又加速了,互联网+、共享经济、网红直播一茬又一茬的造福神话。


在这个往马路上放个单车3年就能套现10几亿的时代,让那些埋头搞科研的“工匠”情何以堪。而且科研人员收入普遍不高,造芯片的不如搞组装的,谁又愿意死守基础科学?


过去10几年,芯片从业人员没有得到相应的尊严,换来了受制于人的恶果。所幸,一切正在纠正。


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目前国家接连出台扶持芯片行业的重磅政策,华为、中芯国际等企业也得到国内外顶尖的人力、财力支持,从上到下举国之力都在攻坚芯片,这次只要坚持不放手,剩下的就由时间给出答案了。

国务院曾定下目标,中国芯片自给率要在2025年达到70%,而去年我国芯片自给率仅为30%左右。以此来看,华为芯片断供是至暗时刻,或许也是中国芯片产业涅槃之开端!