文/好人長安君

圖/網(wǎng)絡(luò)

大概從去年九月開始，半年來看了很多美國經(jīng)濟(jì)發(fā)展歷史的資料，時(shí)間跨度大概是從20世紀(jì)初之后的一百年間。同時(shí)也對比了中國近代經(jīng)濟(jì)、科技等領(lǐng)域的變動和發(fā)展，尤其對比了兩個(gè)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的黃金時(shí)期，還有日本發(fā)展黃金期的政策推動、科技進(jìn)步以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式。

看這些是想寫寫中美科技競爭的未來態(tài)勢——我認(rèn)為中美科技競爭將是很長時(shí)間內(nèi)的一種常態(tài)，它的結(jié)果也非常重要，甚至決定著地球的下一個(gè)時(shí)代。

起初我看的資料少，對于半導(dǎo)體競爭的局面有個(gè)稍顯保守的判斷——我們至少需要30年才能夠在技術(shù)上完全超越西方國家。這個(gè)判斷基于我國在半導(dǎo)體所涉及的多個(gè)工業(yè)領(lǐng)域的落后，以及民眾對于這件事的態(tài)度過于樂觀——我認(rèn)為這種態(tài)度甚至?xí)娱L我們趕超的時(shí)間。

但最近這段時(shí)間，因?yàn)橄肷钊肓私鈬a(chǎn)半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r，就多了解了一些近些年的事情。了解后我覺得此前的判斷確實(shí)過于保守，甚至顯得有些悲觀，因?yàn)槲野l(fā)現(xiàn)自己忽略了一樣?xùn)|西，而這是西方國家不具備的、可以加速我們科技進(jìn)步的東西。

今天就簡單聊聊，為什么我現(xiàn)在會認(rèn)為，中國至多十五年就能實(shí)現(xiàn)在半導(dǎo)體技術(shù)上對西方國家的趕超。

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈全景圖，圖片來自半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)研究院

第一：技術(shù)差距參差不齊，但真正需要從理論開始研究的并不多

先講講國內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)的基本情況，我們可以把半導(dǎo)體核心環(huán)節(jié)簡單分成四塊——設(shè)計(jì)、設(shè)備、材料、制造。

先說半導(dǎo)體設(shè)計(jì)。

這里主要涉及的是EDA軟件，也叫做電子設(shè)計(jì)自動化軟件，它的作用就是在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行超大規(guī)模集成電路的電子設(shè)計(jì)（包括功能設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)）、綜合、驗(yàn)證等功能，就相當(dāng)于能使用它在電腦上制造一個(gè)“電子芯片”。EDA軟件就是由眾多功能模塊構(gòu)成的一個(gè)軟件平臺，功能模塊越豐富，理論上來說設(shè)計(jì)工作就更高效。

EDA軟件界面

國內(nèi)外技術(shù)差距體現(xiàn)在兩個(gè)方面：第一，國外巨頭開發(fā)出來的功能模塊更豐富完整，國內(nèi)能做的功能模塊就比較少；第二，同一類型不同功能模塊的設(shè)計(jì)，以及軟件操作體驗(yàn)，國外巨頭的產(chǎn)品都要比國產(chǎn)表現(xiàn)得更有深度，存在著技術(shù)上的代際差距。

綜合來講，就是廣度和深度上均相差大概兩個(gè)代際（或數(shù)量級）。

同時(shí)因?yàn)槊绹?022年正式宣布其EDA軟件對中國企業(yè)斷供，短時(shí)間國內(nèi)企業(yè)很難從海外獲得技術(shù)上的“養(yǎng)分”，他們的前路會更艱難。

根據(jù)保守估計(jì)，這個(gè)差距在五到十年之間。

光刻機(jī)設(shè)備的一部分

其次是半導(dǎo)體設(shè)備。

這個(gè)大家了解的比較多，主要涉及六類設(shè)備：光刻機(jī)、刻蝕設(shè)備、鍍膜設(shè)備、量測設(shè)備、清洗設(shè)備、離子注入設(shè)備。著重說說光刻機(jī)。

光刻機(jī)涉及的細(xì)分領(lǐng)域非常多，包括系統(tǒng)集成、精密光學(xué)、精密運(yùn)動、精密物料傳輸、高精度微環(huán)境控制等多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)。而且一臺光刻機(jī)的制造需要約八萬個(gè)精密零件，而最為先進(jìn)的極紫外EUV光刻機(jī)更是需要十余萬精密零件，這就涉及到材料學(xué)、精密加工等領(lǐng)域。

光刻機(jī)的核心是其光科技部分，包含了曝光系統(tǒng)、自動對準(zhǔn)系統(tǒng)等等，在所有光科技相關(guān)精密部件中，光學(xué)鏡頭、光源、雙工作臺又算是“核心中的核心”。

目前在國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈的幫助下，已經(jīng)逐漸解決了雙工作臺和激光光源等相關(guān)關(guān)鍵部件，但現(xiàn)有這些大概率只能滿足14nm乃至于28nm以上制程的需求，與ASML等相比，差距依然巨大。

根據(jù)現(xiàn)在的一個(gè)保守估計(jì)，最理想狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)全面趕超也需要十年。

余下的刻蝕設(shè)備、鍍膜設(shè)備、清洗設(shè)備領(lǐng)域，國內(nèi)企業(yè)在技術(shù)差距上已經(jīng)拉近到三年以內(nèi)，與國外企業(yè)的差距主要體現(xiàn)在商業(yè)指標(biāo)上，而非技術(shù)指標(biāo)；在量測設(shè)備和離子注入設(shè)備上也都已經(jīng)進(jìn)入高端領(lǐng)域，在技術(shù)上的差距同樣在拉近，這個(gè)差距最多應(yīng)不超過五年。

硅晶圓細(xì)節(jié)

再次是半導(dǎo)體材料。

因?yàn)樯婕暗礁鱾€(gè)環(huán)節(jié)，所以這個(gè)領(lǐng)域所涉及的細(xì)分行業(yè)比較多，最主要原材料包括硅片、電子氣體、掩模板、光刻膠等。

這個(gè)領(lǐng)域國內(nèi)的情況比較復(fù)雜，大概可以分成三個(gè)等級。

第一個(gè)等級是技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)能夠?qū)崿F(xiàn)全球一流水平且能實(shí)現(xiàn)中大批量供貨的（技術(shù)成熟，完全量產(chǎn)），包括靶材、封裝基板、CMP拋光材料、濕電子化學(xué)品，部分封裝材料等；第二個(gè)等級是達(dá)到一流水平但只能小批量供貨的（技術(shù)不夠完善，小批量生產(chǎn)），包括硅片、電子氣體、化合物半導(dǎo)體、掩模；第三個(gè)等級是與一流技術(shù)水平存在較大差距完全無法量產(chǎn)的，比如說光刻膠。

保守估計(jì)，要實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體材料領(lǐng)域的全面技術(shù)突破，最多也就是五年的時(shí)間。

臺積電創(chuàng)始人張忠謀

最后是半導(dǎo)體制造，也就是晶圓代工行業(yè)。

這個(gè)怎么說呢，中芯國際雖然在技術(shù)水平和規(guī)模上跟三星、英特爾、臺積電完全無法相比，但是它目前主要受困于光刻機(jī)供應(yīng)問題。制程工藝之間的差距并不像大眾所想象的那樣小，并不是說有了EUV中芯國際就能搞出5nm芯片，但如果中芯國際能夠買到EUV，那么幾乎可以肯定的一點(diǎn)是，它從7nm推進(jìn)到5nm的周期大概率比臺積電這幾家要快得多。

所以晶圓代工行業(yè)的發(fā)展邏輯還是取決于光刻機(jī)的先進(jìn)程度。從這個(gè)角度來講，晶圓代工國內(nèi)外的差距大概在五年左右。

對于以上內(nèi)容我有必要再強(qiáng)調(diào)兩點(diǎn)：

第一，上邊估計(jì)的年限幾乎全都低于或等于十年，但這個(gè)年限代表的是單個(gè)技術(shù)的突破，它們距離組成產(chǎn)業(yè)鏈還有至少兩個(gè)階段——技術(shù)融合階段、商業(yè)化階段。其中技術(shù)融合階段指的是單個(gè)技術(shù)要達(dá)到能融合進(jìn)整個(gè)設(shè)備或者產(chǎn)業(yè)鏈細(xì)分行業(yè)中去，在此之前的磨合、調(diào)整、驗(yàn)證及定型階段，商業(yè)化階段則是指滿足商業(yè)化經(jīng)營指標(biāo)的過程。

這兩個(gè)階段所需要的時(shí)間不一定，綜合來講，五年時(shí)間磨合成型，讓芯片產(chǎn)線落地是一個(gè)比較合理甚至偏謹(jǐn)慎的日期。

第二，對技術(shù)攻關(guān)的時(shí)間為什么普遍設(shè)定在十年以內(nèi)呢？有一部分人可能會覺得過于悲觀，對此我只能說，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的建設(shè)從難度系數(shù)來看是要比原子彈的研發(fā)與攻關(guān)多出一個(gè)數(shù)量級的（甚至更多）。

而應(yīng)該也有一部分人會認(rèn)為我說的這個(gè)時(shí)間過短，對此我的答案是——我們都低估了我們的制度優(yōu)勢，對于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈這種具備知識密集型特點(diǎn)的“大工程”，也許只有我們可以創(chuàng)造一個(gè)技術(shù)奇跡。

這就是我接下來要說的第二點(diǎn)。

第三次工業(yè)革命象征之一，航天飛機(jī)

第二：經(jīng)濟(jì)、科技后發(fā)劣勢，由我們的制度優(yōu)勢來對沖

從發(fā)展歷史來看，西方國家的工業(yè)體系在第二次工業(yè)革命前就已經(jīng)發(fā)展成熟，與此配套的科研、商業(yè)化運(yùn)作、金融等領(lǐng)域也都比較活躍與完善，對制度的探討與完善也早就已經(jīng)完成。兩次世界大戰(zhàn)的發(fā)生，近乎摧毀了歐洲國家在前兩次工業(yè)革命中所建立的工業(yè)體系，但是軟實(shí)力上受損不大，這也是二戰(zhàn)后它們得以迅速恢復(fù)實(shí)力的重要原因之一。

這里邊最大的例外就是美國。

自美國內(nèi)戰(zhàn)結(jié)束到今天為止的一個(gè)半世紀(jì)內(nèi)，美國經(jīng)歷三次工業(yè)革命中的后兩次——電氣時(shí)代和電子信息時(shí)代，并成為這兩次工業(yè)革命最大的獲益者。

美國在電氣時(shí)代中后期崛起為世界第一大經(jīng)濟(jì)體，有內(nèi)部資本主義蓬勃發(fā)展的原因，但更重要的是外部原因——隨著歐洲戰(zhàn)火的燃起，世界科技中心及金融中心逐漸從歐洲轉(zhuǎn)移到北美洲，這些都幫助美國建立起一個(gè)更加健全的科技發(fā)展支撐體系。

而二戰(zhàn)后世界新秩序的建立，讓美國建立起對人才巨大的虹吸效應(yīng)，加上當(dāng)時(shí)美國在科技發(fā)展方面所具備的制度優(yōu)勢——人才引進(jìn)、激勵政策，對社會晉升制度的提升……這些成為了第三次工業(yè)革命在美國誕生并壯大的根本所在。

改革開放帶來的巨大變化

與美國相比，我國近代史長期處于戰(zhàn)亂時(shí)期，加上封建歷史時(shí)期過長，封建守舊思想過于頑固，這些就造成了我國現(xiàn)代制度建設(shè)起步晚，經(jīng)濟(jì)、科技落后，與之相配套的發(fā)展理念普遍落后的特點(diǎn)。

我國真正開始進(jìn)行經(jīng)濟(jì)、科技、金融等現(xiàn)代化建設(shè)，其實(shí)是從改革開放開始的，市場經(jīng)濟(jì)體制的出現(xiàn)是一個(gè)標(biāo)志。

在改革開放初期，我國的工業(yè)與科技現(xiàn)狀與國外相比存在著非常大的差距。我們在經(jīng)濟(jì)、科技、金融等領(lǐng)域后發(fā)劣勢與先進(jìn)國家相比甚至可以落后半個(gè)世紀(jì)，很多領(lǐng)域幾乎處于一窮二白的地步。

在這個(gè)基礎(chǔ)上，國家為了彌補(bǔ)這之間的巨大差距，進(jìn)行了長達(dá)二十年的艱難摸索，在市場制度、教育制度、科研制度、金融制度、財(cái)政制度等多個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行了一場結(jié)合中國國情的現(xiàn)代化改革。

這種制度上的“移風(fēng)易俗”，推動了九年義務(wù)教育的實(shí)施，推動了工業(yè)強(qiáng)國基本國策，推動了“數(shù)理化”及理工科教育成為整個(gè)教育體系中的核心，推動了民營企業(yè)發(fā)展大潮，推動了社會資源對科研領(lǐng)域的大舉進(jìn)入……客觀上說，改革開放正是在前二十年制度摸索與建設(shè)的基礎(chǔ)上，才有了后二十年的騰飛。

并且制度的更新依然在不斷進(jìn)行著，時(shí)至今日，這個(gè)龐大的制度體系已經(jīng)成為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的獨(dú)特優(yōu)勢，它可以對社會資本資源進(jìn)行宏觀調(diào)控，也能通過對制度的微調(diào)釋放巨大的創(chuàng)新動力。

這里邊例子很多，比如說鼎鼎大名的“863計(jì)劃”，這個(gè)計(jì)劃于1986年3月提出，經(jīng)廣泛論證后形成實(shí)施規(guī)劃，并于1987年正式實(shí)施，共有一萬余名科學(xué)家參與其中，極大拉近了在重點(diǎn)科技領(lǐng)域我國與西方國家的差距。

在半導(dǎo)體領(lǐng)域，國家曾在90年代先后推出過“908工程”“909工程”。但第一次限于沒有市場主體的參與，僅有軍工單位的支持，很難保持延續(xù)性而被迫停下；第二次還是太過于依賴政府決策，市場側(cè)所起的作用很小，企業(yè)也不具備完善的科研制度等，以及開放程度的問題，最終夭折。

在加入WTO二十年后的現(xiàn)在，我們的各項(xiàng)制度建設(shè)已經(jīng)逐漸細(xì)化完善，同時(shí)也越來越意識到半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的重要性，如今【半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的“863計(jì)劃”】實(shí)際上也已經(jīng)展開。

國家從頂層設(shè)計(jì)、教育科研制度改革、金融引導(dǎo)、社會宣傳等多個(gè)領(lǐng)域，提升半導(dǎo)體行業(yè)在科技領(lǐng)域的地位，為其發(fā)展提供全面的支持。

說個(gè)很簡單的例子，現(xiàn)在很多高中生都已然將進(jìn)入半導(dǎo)體行業(yè)視為未來發(fā)展方向，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈核心企業(yè)的社會融資規(guī)模與進(jìn)度都提升很多，大政策領(lǐng)域提倡“脫虛向?qū)崱?，“十四五?guī)劃”將半導(dǎo)體發(fā)展列入“前排”進(jìn)行強(qiáng)調(diào)……諸如此類，不勝枚舉。

也許三兩年內(nèi)我們還很難看到這些改變所呈現(xiàn)的效果，但是十年以后，相關(guān)行業(yè)人才的井噴、研發(fā)成果的大量涌現(xiàn)以及在應(yīng)用端取得大量成果——這幾乎是必然結(jié)果。

寫在最后

真實(shí)的半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r肯定比文中所寫更為復(fù)雜，因?yàn)楫?dāng)前的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈，是一個(gè)被固化太久、分工很細(xì)的全球化體系。所以我們自建產(chǎn)業(yè)鏈面臨的不僅僅是技術(shù)方面的障礙，還有專利、市場準(zhǔn)入、商業(yè)變現(xiàn)等等很現(xiàn)實(shí)也很復(fù)雜的問題。

但是我們需要堅(jiān)定一個(gè)認(rèn)知——中美科技競爭不可避免，中國未來科技發(fā)展與經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型離不開半導(dǎo)體技術(shù)，而美國只會加大封鎖力度。

在這個(gè)認(rèn)知基礎(chǔ)上，我們需要知道建設(shè)國產(chǎn)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈勢在必行且迫在眉睫。

所以除了商業(yè)上的權(quán)衡，或者對于高端制造領(lǐng)域技術(shù)整體提升的考慮之外，更重要的是考慮到國家的戰(zhàn)略需要——半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展關(guān)系到中國的未來發(fā)展與國際地位。

這也是國家全力推動這個(gè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最主要原因，在這個(gè)理由之下，資源資本大量投入，各方配合，集中力量實(shí)現(xiàn)技術(shù)攻關(guān)……所以我才會忽略技術(shù)之外的其他因素，來推斷出這個(gè)時(shí)間。

最后還想說，十五年很長也很短，希望我們一起努力，共同成為中國重回世界之巔的見證者與參與者。

共勉！