連載(三)：芯片人才培養書籍《“芯”火燎原》

周祖成|Zhou Zucheng|

2024-09-06 16:22:03 574

*篇納浮浮沉沉的中國芯

1.1 上個世紀50年代，中國芯的開門紅

1.2 “市場換技術”行不通，產業陷入躊躇期

1.3千禧之年，18號文的召喚

1.4需求導致芯片進口額超石油，建立完整產業鏈成燃眉之急

1.5 芯片“卡脖子”卡在科學創新，人才是關鍵因素

附：中國半導體事業的開拓者們

1.2“市場換技術”行不通，產業陷入躊躇期

上個世紀60-70代，國內10年封閉，半導體產業發展被踩了急剎車，與國際半導體的距離逐步拉開。

從技術層面的差距來看，當時國內還處在硅平面工藝，而且只有北京和長三角的極少數企業能生產，如北京市878廠、科學院109廠、上海華虹和無錫華晶等，并且還仃在中、小規模電路集成。而這十年間，國外已經開始發展到MOS工藝，尤其是支持超大規模集成電路的CMOS工藝，在工藝上已經遠遠拉開了還只是硅平面工藝為主的國內的集成電路制造業！

1977年，王守武指出，全國共有600多家半導體生產工廠，其一年生產的集成電路總量，只等于日本一家大型工廠月產量的1/10。

圖1.6 863計劃倡議人

1986年3月3日，王大珩、王淦昌、楊嘉墀、陳芳允四位科學家向*提出要跟進*先進水平，發展中國高技術的建議，如圖1.6所示。后來，中共中央、*批準了《高技術研究發展計劃（“863”計劃）綱要》。

上世紀80年代，我國開始向國外開放市場，“以市場換技術”的確使企業實現了技術的更新換代，但市場換來的技術沒有“知識產權(IP)”。中國半導體業，再次受到沖擊。

以當前卡脖子的光刻機為例，中國光刻機的研發起初緊追*步伐。

1965年中科院研制出65型接觸式光刻機。1970年代中科院開始研制計算機輔助光刻掩模工藝。1972年，武漢無線電元件三廠編寫《光刻掩模版的制造》。70年代末，我國成功研發GK-3和GK-4，把加工圓片直徑從50毫米提高到75毫米。1980年，清華大學研制第四代分步式投影光刻機獲得成功，光刻精度達到3μm，接近國際主流水平。

1985年，機電部45所研制出采用436nmG線光源光刻機，通過電子部技術鑒定，認為達到美國4800DSW的水平。

美國是在1978年達到這個技術水平，相比之下，中國處在緊緊追隨的狀態。而那時，光刻機巨頭荷蘭的ASML公司還沒有成立（在1984年成立）。

再以當前卡脖子的EDA為例，上世紀80年代，當時歐美在EDA軟件上限制對中國出口。為了擺脫受制于人的局面，1986年前后，*動員全國17個單位，200多名專家、老師、在校學生聚集北京集成電路設計中心，開發EDA系統。1993年，我國自研的EDA熊貓系統問世?！靶茇埾到y”價格僅為同類產品的1/10，美國芯片廠商也一度選擇“熊貓系統”，在市場中引起較大反響；到1997年的時候，國內已經安裝140套系統，有來自美國、日本和歐洲的國外用戶，EDA從實用化、商品化上邁出一大步，這是中國EDA舉國科技攻關的重大成果。因我國成功開發出熊貓系統，美國對中國EDA系統的禁令也隨之解封。

然而，后來“市場換技術”出現后，國外廠商蜂擁而至。“以市場換技術”的確使企業實現了技術的更新換代，但市場換來的技術沒有“知識產權(IP)”。此后，國內EDA以及光刻機等技術研發和應用陷入低谷，幾乎停滯不前，造成巨大斷檔。

與此同時，國內開始積極向國外引進購買半導體設備和技術，以為“有設備就能生產”，70年代從日本、美國引進了大量二手、淘汰設備建立了30多條生產線，由于缺乏芯片技術和設計能力以及運營管理能力，最后這些生產線未能發揮價值。80年代改革開放后，國內半導體產業受到來自市場的猛烈沖擊，加上“撥改貸”轉型，幾乎斷絕了半導體企業技術研發升級的路徑，大部分行業企業出現持續虧損，陸續倒閉。

錢學森曾經這樣感慨道：“60年代，我們全力投入‘兩彈一星’，我們得到很多，70年代我們沒有搞半導體，我們為此失去很多?！?/span>

能搞出兩彈一星，為何搞不好芯片？

一個原因是，對芯片的規律認識不到位。兩彈一星的關鍵是從無到有，只要能做出來，實現從0到1，那么兩彈一星就意味著成功了。然而，芯片的關鍵是面向市場的產業化，市場上的競爭需要產品在技術上不斷地進行升級迭代，進而在產業應用中不斷突破創新。即不僅從0到1，還需要不斷從1到10、從10到100的不斷推進。

另一個重要原因是我們把產業發展的重心放在了芯片制造上。市場是遵循“物以稀為貴”的原則，“稀”可以是“稀少”（薄弱），也可以是稀缺（空白）。改革開放前后近二十年，我國主要從解決“稀少”在數量上滿足市場需求，習慣于以“制造”的優勢去滿足市場需求！直到上世紀末，也還沒有認識到我國集成電路產業的發展應該把“稀缺”放在“稀少”之上，而光是用“大會戰”的方式引進技術(生產線)，為此觧決不了自主研發集成電路來滿足市場需求的問題！

解決集成電路產品“稀缺”的途徑，不是“制造”，而是“創業”！美國半導體，正是在個人計算機這一新興業態出現后得以快速發展。個人計算機為芯片產業的發展提供了無限廣闊的市場空間，并帶動著芯片的設計、制造、封測、設備、材料等產業鏈各個環節的發展。個人計算機推動美國半導體產業開始進入黃金發展期，先后涌現出諸多明星企業，如英特爾、AMD、英偉達等。

中國芯片業躊躇的70-90年代，全球半導體產業的重心從晶體管制造向芯片研發轉變，沿著摩爾定律高速發展。從技術工藝來看，1987年到1997年，十年間制程迭代從3μm、1.5μm、1.2μm、1.0μm、0.8μm、0.6μm、0.5μm、0.3μm到0.25μm，1999年推出0.18μm。這都是基于光刻技術能夠突破的前提。

半導體技術推進的同時，全球的產業格局也在逐步演變。

先看美國，1965年，摩爾定律在美國誕生，1971年英特爾推出DRAM動態存儲器，標志著大規模集成電路誕生開始。1973年，*款商業個人電腦Micral問世，這款電腦基于英特爾8008微處理器設計。1976 年，蘋果公司并推出了*電腦產品。個人電腦這一新興應用，帶動美國半導體業的快速發展。20世紀70-80年代，美國半導體業進入高速發展階段，并成為全球半導體的霸主。

日本半導體的發展源于美國的有意扶持。美國為了對抗蘇聯，在1962年向日本開放當時最為先進的集成電路技術，日本NEC公司獲得技術授權，日本政府推動NEC又將技術開放給了三菱、京都電氣等企業。由此，日本半導體產業雛形形成。70年代，日本政府牽頭成立VLSI聯合研發體，推動“超大規模集成電路計劃”，這是*層面的半導體發展計劃；日本政府將產業界、高校和研究機構人才匯聚在一起，共同進行先進技術的研發創新，通過4年的時間，共獲得1000多項專利，一些技術還*了美國。80年代，日本芯片在全球的市場占有率達到53%，超過了美國的37%，全球10大半導體廠商中日本企業獨占6席，日本成為了當時全球半導體的霸主。

為了奪回霸主地位，90年代，美國半導體對日本半導體發起進攻，通過知識產權保護、反傾銷、反壟斷等一系列措施，用微處理器的個人電腦技術將以半導體存儲器為主的日本集成電路的強勁勢頭打壓下來，美國集成電路產業再次回到霸主地位。

韓國和臺灣地區的半導體發展，與美國有意識平衡日本半導體的發展勢頭有關。韓國半導體起步于上個世紀60-70年代，主要以美、日半導體廠商投資的組裝產業為主，利用廉價勞動力的來料加工模式；通過這種方式，韓國陸續從美國和日本獲得半導體工業所需技術。80年代，韓國政府推出*級扶持半導體產業的十年規劃，加大對半導體產業的投入，這個階段的韓國半導體開始進入飛速發展期。90年代，韓國憑借三星、海力士兩大支柱性企業，韓國在存儲市場的份額超過日本，不僅穩住全球存儲器產業的霸主位置，也成為全球半導體版圖上的重要一極。

臺灣地區的半導體，起步于上個世紀70年代。1973年，臺灣地區成立工業技術研究院（以下簡稱“工研院”），工研院是開創臺灣半導體產業的先鋒。臺灣地區引入美國半導體技術，并安排工程師赴美進行半導體相關的培訓。1977年，工研院建立臺灣首座4英寸晶圓的集成電路示范工廠。80年代，臺灣地區半導體進入起飛階段，相繼成立聯華電子（簡稱“聯電”）和臺灣積體電路（簡稱“臺積電”）、臺灣光罩、*先進等半導體企業。臺灣地區半導體關鍵性人物張忠謀從美國回到臺灣地區時，先后擔任臺灣工研院的院長、聯電的董事長，1987年創辦臺積電。至今，臺灣地區擁有全球半導體制造龍頭的臺積電、半導體封測龍頭日月光，同時也有芯片設計巨頭聯發科、聯詠、瑞喅等。在半導體制造環節，臺灣地區的產業地位無人能撼動。

回顧這個階段，我們曾經追趕的美國，與我們的差距越來越大；比我們落后和起步晚的日本、韓國、中國臺灣，也遠遠地超越了我們。這個時期的中國大陸半導體，只留下一聲嘆息，“豪邁的熱情煮出一鍋夾生飯”。

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