CFIC導(dǎo)讀

科技是第一生產(chǎn)力，是綜合國力的最重要組成部分，科技競爭是當(dāng)代綜合國力競爭的核心和前沿。二戰(zhàn)結(jié)束以來，振興科技日益成為世界各國強(qiáng)大的國家意志。二戰(zhàn)后美國經(jīng)濟(jì)增長的四分之三來自技術(shù)創(chuàng)新；國土面積相當(dāng)于中國1/400、周邊環(huán)境除了沙漠就是沖突的以色列居然憑借科技先進(jìn)而躋身發(fā)達(dá)國家行列。

摘要：半導(dǎo)體芯片的重要性對于我們國家而言就如同“兩彈一星”；對于個人而言就如同身份證。20世紀(jì)60—70年代以來，我國芯片制造行業(yè)經(jīng)歷重重曲折，克服種種困難，取得了巨大發(fā)展和成績，中國大陸本土廠商的芯片產(chǎn)能占全球總芯片產(chǎn)能的比例不斷提高，2021年已上升至8%，但在不可缺少的高端芯片、光刻機(jī)等核心技術(shù)和裝備方面仍然受制于人。如同日本的芯片產(chǎn)業(yè)在20世紀(jì)80—90年代受美國無情打壓一樣，如今中國芯片產(chǎn)業(yè)正在受到美國更加嚴(yán)厲的打壓、限制和“斷供”，美國還在積極拉攏其重要伙伴打造“孤立”中國的體系?？疾焱瑯邮艿竭^美國打壓的鄰國日本芯片技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和問題，比較中日兩國芯片技術(shù)和產(chǎn)業(yè)經(jīng)過的不同道路，有助于激發(fā)我們繼續(xù)披荊斬棘推進(jìn)我國芯片制造技術(shù)和產(chǎn)業(yè)不斷向前發(fā)展的政策思考。由于《瓦森納協(xié)定》，長期以來我國與日本之間的高科技合作受到嚴(yán)重阻礙。但日本眾多芯片技術(shù)相關(guān)企業(yè)為自身發(fā)展不會放棄中國這個巨大市場，道理同樣適合于韓國、中國臺灣地區(qū)乃至美國。芯片產(chǎn)業(yè)是全球化的產(chǎn)業(yè)，民間企業(yè)常常是全球化的重要推動力量，中國與芯片技術(shù)先進(jìn)國家之間的民間交流與合作仍然大有可為。

關(guān)鍵詞：半導(dǎo)體;芯片技術(shù);日美半導(dǎo)體摩擦;芯片四方同盟

作者簡介：馮昭奎，男，中國社會科學(xué)院榮譽(yù)學(xué)部委員、日本研究所研究員（北京100007）。

文章來源：《日本研究》2022年第3期

科技是第一生產(chǎn)力，是綜合國力的最重要組成部分，科技競爭是當(dāng)代綜合國力競爭的核心和前沿。二戰(zhàn)結(jié)束以來，振興科技日益成為世界各國強(qiáng)大的國家意志。二戰(zhàn)后美國經(jīng)濟(jì)增長的四分之三來自技術(shù)創(chuàng)新；國土面積相當(dāng)于中國1/400、周邊環(huán)境除了沙漠就是沖突的以色列居然憑借科技先進(jìn)而躋身發(fā)達(dá)國家行列。

如今，高科技發(fā)展正在給世界帶來日新月異的改變，既改變“和平”的形態(tài)（如智能化生活日益進(jìn)入尋常百姓家），又改變“戰(zhàn)爭”的形態(tài)，如戰(zhàn)爭“無人化”“智能化”“空天一體化”及“無形化”（網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)、電磁戰(zhàn)）。(1)

與此同時，當(dāng)今高科技競爭本身也日趨激烈，以致在20世紀(jì)70—80年代日美半導(dǎo)體貿(mào)易摩擦被稱之為“日美半導(dǎo)體戰(zhàn)爭”，近年來超級大國美國居然對中國民營企業(yè)華為公司開打“科技戰(zhàn)爭”和圍追堵截。

2022年8月，美國與日本、韓國和中國臺灣結(jié)成“芯片四方聯(lián)盟”，[1]

本文以芯片制造技術(shù)和產(chǎn)業(yè)為案例，(2)

一、從芯片的用途看芯片的重要性

晶體管和集成電路是美國分別在20世紀(jì)40年代末和50年代末研制成功的，20世紀(jì)50年代中期日本使用晶體管取代真空管制造便攜式半導(dǎo)體收音機(jī)（比如五管半導(dǎo)體收音機(jī)使用了5顆晶體管）。50年代末美國為了實(shí)現(xiàn)軍事裝備小型化，又開發(fā)了集成電路，集成電路就是將晶體管等電子器件高度縮小，集成到如指甲大小的半導(dǎo)體芯片上，從最初在小芯片上刻制數(shù)十個，發(fā)展到刻制直至數(shù)十億個晶體管等電子器件，形成含有適應(yīng)各種需要的極為復(fù)雜的芯片，因芯片以半導(dǎo)體為主要原材料，集成電路為實(shí)現(xiàn)功能的核心，因此常以半導(dǎo)體或集成電路代稱。

隨著芯片技術(shù)的發(fā)展，其用途越來越顯示出三大特點(diǎn)：其一是日益成為高精度導(dǎo)彈等武器裝備不可或缺的器件；其二是被廣泛用于航空航天、星際飛行、醫(yī)療衛(wèi)生、交通運(yùn)輸乃至計算機(jī)、機(jī)器人、汽車電子設(shè)備等各行各業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈，被認(rèn)為是取代鋼鐵的“產(chǎn)業(yè)之糧”；其三是芯片的應(yīng)用又非常貼近人們的生活，被廣泛用于手機(jī)、電視機(jī)、取款機(jī)等人們家中或身邊用品，比如手機(jī)含有一百多塊芯片，新能源汽車含有一千多塊，尤其是我國的第二代身份證采用射頻識別芯片，身份證內(nèi)的射頻芯片使持有者都能擁有一個微型短波無線電通信收發(fā)機(jī)，它雖然沒有電池（身份證沒有充電器），卻能借用身份證讀卡裝置的微弱能量為自己充電。(3)

芯片是國之重器，相關(guān)制造業(yè)是關(guān)系國家安全和國民經(jīng)濟(jì)命脈的戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性和先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè)。鑒于芯片的這種特點(diǎn)，它日益成為世界各大國高度重視的戰(zhàn)略技術(shù)之一。美國所有的尖端武器裝備都建立在極其先進(jìn)的芯片技術(shù)基礎(chǔ)之上。從2022年開始，美國眾參兩院通過議案，決定將在五年內(nèi)為半導(dǎo)體研發(fā)、傳統(tǒng)芯片制造、封裝研究和微電子開發(fā)提供520億美元的緊急資金，其理由是，雖然美國在芯片設(shè)計方面處于領(lǐng)先地位，但全球近90%的芯片制造能力位于其他地方——主要是中國臺灣和韓國，這使美國在發(fā)生貿(mào)易爭端、軍事沖突時面臨供應(yīng)鏈中斷的重大風(fēng)險。與此同時，日本執(zhí)政黨國會議員也成立了半導(dǎo)體專項(xiàng)課題小組（2022年7月去世的日本前首相安倍晉三曾擔(dān)任該小組的資深顧問）。該小組認(rèn)為，半導(dǎo)體對日本經(jīng)濟(jì)安全而言，是不可或缺的，希望將來通過與美國和其他伙伴國家的合作，建立強(qiáng)大的半導(dǎo)體供應(yīng)鏈。當(dāng)然，我國歷來高度重視發(fā)展芯片技術(shù)。筆者認(rèn)為，對于我國來說，發(fā)展芯片技術(shù)就如同當(dāng)年研制“兩彈一星”一樣，是關(guān)系到我國國運(yùn)的大事。

二、日本芯片制造技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展問題

20世紀(jì)40—50年代，半導(dǎo)體晶體管和集成電路相繼在美國誕生。如果說20世紀(jì)50年代日本的晶體管工業(yè)在很大程度上是以生產(chǎn)具有海量市場需求的大眾化消費(fèi)品——晶體管收音機(jī)作為“跳板”而起飛的，那么，60年代日本的集成電路產(chǎn)業(yè)在很大程度上是以生產(chǎn)同樣具有海量市場需求的大眾化消費(fèi)品——計算器作為“跳板”而起飛的。(4)

日本從美國引進(jìn)軍事目的開發(fā)的集成電路技術(shù)用于民用產(chǎn)品的開發(fā)與生產(chǎn)，相當(dāng)于一次“跨國軍轉(zhuǎn)民（即軍用技術(shù)在民用領(lǐng)域的拓展）”。[2]

20世紀(jì)70年代，日本芯片產(chǎn)業(yè)通過從美國引進(jìn)技術(shù)完成了初步的技術(shù)積累，富士通、三菱電機(jī)、東芝、日立、NEC等電子企業(yè)迅速發(fā)展。1976—1980年，通產(chǎn)省電子技術(shù)綜合研究所遴選出對芯片技術(shù)具備深厚知識功底和較強(qiáng)協(xié)調(diào)能力的專家，并令其牽頭，組織富士通、NEC、日立、東芝和三菱電機(jī)五家計算機(jī)大公司組成了“超大規(guī)模集成電路技術(shù)研究組合”（簡稱“組合”），(5)[3](6)

在上述“組合”開始活動時，日本芯片業(yè)主要依靠從美國、西歐進(jìn)口制造設(shè)備，隨著研究活動的鋪開，“組合”日益轉(zhuǎn)向使用國產(chǎn)設(shè)備和材料，(7)[4]

隨著美國等發(fā)達(dá)國家計算機(jī)行業(yè)的發(fā)展，對DRAM的需求快速增長，DRAM成為芯片業(yè)的主流產(chǎn)品，計算機(jī)對芯片的需求增長導(dǎo)致20世紀(jì)80年代日制DRAM在全球市場中所占份額不斷上升。1980至1986年，美國的芯片占全球芯片市場的比重從61%下降到43%，而日本則由26%上升至44%，超越美國成為全球第一芯片生產(chǎn)大國。[5]

日本通過引進(jìn)美國為軍事目的開發(fā)、用于軍事用途的晶體管和集成電路等軍用技術(shù)，將其轉(zhuǎn)用于大眾化民用產(chǎn)品制造?；诒溶娦枋袌龃蟮煤芏嗟拿裆袌龈偁幱辛Φ赝苿恿巳毡拘酒雀呒夹g(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，產(chǎn)生了一系列“青出于藍(lán)而勝于藍(lán)”的軍民兩用高技術(shù)，日本芯片業(yè)引起了美國軍方的高度關(guān)注。1983年作為軍事技術(shù)大國的美國居然要作為民用技術(shù)大國的日本提供包括芯片技術(shù)在內(nèi)的16項(xiàng)軍民兩用技術(shù)清單，[6]

與此同時，隨著日本高技術(shù)的迅速發(fā)展，日美貿(mào)易摩擦愈演愈烈，以致被稱為日美“半導(dǎo)體戰(zhàn)爭”，美國力圖通過貿(mào)易戰(zhàn)迫使日本開放市場和讓渡經(jīng)濟(jì)利益，從戰(zhàn)略上遏制日本對美國的技術(shù)追趕。到了80年代末至90年代，遭到美國打壓而嚴(yán)重削弱的日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)又遇到集成電路產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和集成電路產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的兩大變化，并因?yàn)樽约旱哪爻梢?guī)而在兩大變化的潮流中大大落伍。

（一）芯片產(chǎn)品結(jié)構(gòu)變化

日本芯片產(chǎn)業(yè)的崛起是以主要用于大型計算機(jī)內(nèi)存的DRAM為切入口的，進(jìn)入20世紀(jì)90年代，個人計算機(jī)取代大型計算機(jī)成為計算機(jī)市場上的主流，DRAM的主要消費(fèi)需求也從大型計算機(jī)轉(zhuǎn)向了個人計算機(jī)。個人計算機(jī)對DRAM的要求與大型機(jī)有所不同，重點(diǎn)是價格低，對質(zhì)量和可靠性要求不太高，而日本半導(dǎo)體企業(yè)卻仍然執(zhí)著于高質(zhì)量和價格較高的DRAM產(chǎn)品，這導(dǎo)致日本生產(chǎn)的DRAM在成本方面逐漸喪失優(yōu)勢，日益被韓國、中國臺灣地區(qū)生產(chǎn)的低價DRAM奪走了市場（韓國還從日本半導(dǎo)體企業(yè)挖走了很多技術(shù)人才），1998年韓國取代日本成為DRAM第一生產(chǎn)大國。(8)

（二）芯片產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化

1987年創(chuàng)立的臺灣積體電路公司（簡稱“臺積電”）開創(chuàng)了晶圓“代工”（Foundry）新業(yè)態(tài)，促使芯片產(chǎn)業(yè)從“垂直統(tǒng)合”模式（從芯片設(shè)計、制造到封裝測試的各個環(huán)節(jié)都在本企業(yè)內(nèi)部完成）逐漸轉(zhuǎn)向“垂直分工”模式（即半導(dǎo)體公司只搞芯片設(shè)計而將芯片制造外包給“代工廠”）。(9)

將芯片設(shè)計和芯片制造分開的“垂直分工”模式提高了需要巨額設(shè)備投資的代工廠的運(yùn)營效率，降低了“輕設(shè)備投資”的芯片設(shè)計企業(yè)等企業(yè)的準(zhǔn)入門檻，很多沒有巨額資本去從事芯片制造的企業(yè)都可以通過委托代工廠制造的方式來入局集成電路產(chǎn)業(yè)（比如設(shè)計業(yè)等），從而有力地促進(jìn)集成電路產(chǎn)業(yè)的良性競爭發(fā)展。然而，正是在集成電路產(chǎn)業(yè)模式發(fā)生重大變化的潮流中，固守“垂直統(tǒng)合”的日本集成電路產(chǎn)業(yè)落伍了?？傊?，集成電路產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的兩大變化使得長期以來在產(chǎn)品上以DRAM取勝，在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)上以“垂直統(tǒng)合”模式為主的日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)疲于應(yīng)對，輸?shù)袅藗€人電腦芯片、手機(jī)芯片等具有海量市場的通用芯片的國際競爭，導(dǎo)致日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在世界市場的占有率一路下滑。美國、韓國以及來自中國臺灣的企業(yè)開始逐漸成為主角，2021年日本在全球半導(dǎo)體(10)[7]

面對前所未有的困境，日本半導(dǎo)體企業(yè)與政府相關(guān)部門配合，努力推進(jìn)大規(guī)模結(jié)構(gòu)性改革，力圖挽回頹勢。2001年，日本政府開啟了三個大型“產(chǎn)官學(xué)”項(xiàng)目——“MIRAI”“ASUKA”和“HALCA”，其中“MIRAI”項(xiàng)目由日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省投資300億日元，由25家企業(yè)的研究所和20所大學(xué)的研究室共同參與研究；“ASUKA”項(xiàng)目由NEC、日立、東芝等13家半導(dǎo)體企業(yè)共同出資700億日元，主要研制電路線寬為65納米的IC芯片。日本半導(dǎo)體企業(yè)注意著眼于未來的發(fā)展方向，大力發(fā)展專用集成電路，例如作為僅次于中國的全球第二大汽車生產(chǎn)國，日本瑞薩、東芝、索尼、索喜等企業(yè)自2015年加緊發(fā)展用于自動駕駛系統(tǒng)和自動駕駛汽車的芯片；物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)芯片可能是今后5—10年增長最快的芯片之一，其中單芯片MCU、集成MCU、無線的單芯系統(tǒng)級芯片（SOC）等是長年致力于開發(fā)系統(tǒng)級芯片的日本半導(dǎo)體企業(yè)所擅長的技術(shù)領(lǐng)域；材料技術(shù)需要經(jīng)過漫長年月的反復(fù)研究與煉制，半導(dǎo)體材料更是如此，硅晶圓是制造各種芯片的基礎(chǔ)，日本信越半導(dǎo)體、勝高科技生產(chǎn)的200—300毫米的大尺寸硅片，占全球市場的70%以上。包括硅晶圓在內(nèi)，日本在14種半導(dǎo)體重要材料方面在全球市場均占有50%以上份額，例如日本企業(yè)提供了全球約九成的光阻劑和九成的高純度氟化氫。(11)[8]

2022年日本宣布將迅速采取行動進(jìn)行下一代半導(dǎo)體研究，日美政府已同意聯(lián)合成立一個新的研發(fā)中心，研發(fā)中心從美國“國家半導(dǎo)體科技中心”引進(jìn)設(shè)備和人才，研發(fā)2納米線寬(12)[9]

三、中國芯片制造技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及其問題

筆者作為出身半導(dǎo)體專業(yè)的科技人員，曾在1968年參加過從日本引進(jìn)集成電路生產(chǎn)線的工作，親身經(jīng)歷過中國芯片技術(shù)發(fā)展的一段歷程，之后也長期關(guān)注該領(lǐng)域發(fā)展。中國芯片制造技術(shù)可以分為以下幾個階段：

（一）自力更生初創(chuàng)期

1956年在北京成立中國電子科技集團(tuán)公司第十三研究所（1963年遷至石家莊市，亦稱石家莊第13研究所）。1960年中國科學(xué)院成立半導(dǎo)體研究所，于1962年組建全國半導(dǎo)體測試中心。1963年中央政府組建第四機(jī)械工業(yè)部，主管全國電子工業(yè)。1965年石家莊第13研究所成功自主研發(fā)集成電路樣品。上海元件五廠在生產(chǎn)晶體管的基礎(chǔ)上也自行研制集成電路，標(biāo)志著中國已經(jīng)制成了自己的小規(guī)模集成電路。

1968年，四川永川1412所首次研制成功PMOS大規(guī)模集成電路，北京組建國營東光電工廠（878廠，現(xiàn)中國電子科技集團(tuán)24所），主要生產(chǎn)TTU電路、CMOS鐘表電路等，這是中國唯一的模擬集成電路研究所。同年上海無線電14廠首次研制成功PMOS集成電路，上海組建的無線電19廠成為中國最早生產(chǎn)雙極型數(shù)字集成電路的專業(yè)工廠。878廠和上無19廠形成當(dāng)時中國集成電路產(chǎn)業(yè)中的“南北兩霸”。此外，天津、江蘇、貴州、甘肅等省市紛紛建起一批集成電路廠，自力更生地生產(chǎn)小規(guī)模集成電路，供國內(nèi)的計算機(jī)和軍工單位使用，但所采用的硅圓片尺寸都較小，月產(chǎn)量只有幾百片，最多上千片。

1975年，就在臺灣地區(qū)剛剛向美國購買3英寸晶圓廠時，中國大陸已經(jīng)完成了DRAM核心技術(shù)的研發(fā)工作。中科院北京109廠（現(xiàn)為中科院微電子研究所）生產(chǎn)出中國第一塊1K DRAM（存儲器芯片）。這一成果盡管比美國、日本晚了四至五年，但比韓國、中國臺灣地區(qū)要早四至五年。1979年10月中國科學(xué)院109廠開始批量生產(chǎn)4K DRAM（比美國晚六年）。

然而，直至1980年前后，發(fā)展起點(diǎn)幾乎與日本同步并早于韓國和中國臺灣地區(qū)的中國大陸芯片產(chǎn)業(yè)，卻被韓國和中國臺灣地區(qū)反超。在美國技術(shù)轉(zhuǎn)移的支持下，韓國直接從16K DRAM起步，實(shí)現(xiàn)了DRAM技術(shù)突破，1981年韓國的16K DRAM已經(jīng)比我們領(lǐng)先兩年，臺灣地區(qū)從64K DRAM起步，其后發(fā)展步伐越來越大。

在自力更生初創(chuàng)期，中國芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展主要依靠國家投資，雖然發(fā)展比較順利，但國內(nèi)企業(yè)芯片產(chǎn)量小、水平低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足市場需要。隨著海外性能和可靠性更好、價格更低廉的芯片大量流入國內(nèi)，給國內(nèi)技術(shù)進(jìn)步緩慢的芯片工業(yè)帶來了嚴(yán)重的打擊，國內(nèi)企業(yè)自20世紀(jì)80年代中后期陸續(xù)虧損，于90年代紛紛倒閉，國內(nèi)芯片產(chǎn)業(yè)逐步變?yōu)橐匀Y企業(yè)為主的局面。[10]

（二）技術(shù)引進(jìn)與大規(guī)模集成電路

1972年中美關(guān)系緩和，中國抓住這個戰(zhàn)略機(jī)遇，開始從歐美日大量引進(jìn)技術(shù)。全國建成投產(chǎn)的晶園廠(13)(14)

1980年江南無線電器材廠與日本東芝公司合作，引進(jìn)日本的彩色和黑白電視機(jī)集成電路5微米全套生產(chǎn)線。這是中國芯片業(yè)內(nèi)第一次從國外全面引進(jìn)技術(shù)的項(xiàng)目，1984年投產(chǎn)，月產(chǎn)10000片3英寸片，成品年產(chǎn)量達(dá)3000萬塊，成為當(dāng)時中國技術(shù)最先進(jìn)、規(guī)模最大、配套最全的專業(yè)化工廠。1982年無錫742廠耗資6600萬美元，從日本東芝引進(jìn)3英寸晶圓生產(chǎn)線，生產(chǎn)為電視機(jī)配套用的芯片。1985年該廠制造出中國第一塊64K DRAM大規(guī)模集成電路（比韓國晚一年）。到20世紀(jì)80年代末742廠改為華晶公司后，又從德國西門子公司和日本東芝公司引進(jìn)2微米—3微米CMOS型數(shù)字電路工藝4英寸和5英寸晶圓廠。紹興華越工廠從日本富士通公司引進(jìn)一條完整的5英寸芯片生產(chǎn)線，為5微米雙極型數(shù)字電路工藝技術(shù)。1993年，已經(jīng)改組的無錫華晶電子公司（原無錫742廠），制造出中國第一塊256K DRAM（比韓國晚七年）。

改革開放初期我國從國外引進(jìn)集成電路生產(chǎn)線的熱潮中，存在嚴(yán)重的重復(fù)引進(jìn)，且引進(jìn)之后未能消化、吸收，缺乏管理和運(yùn)作的能力和經(jīng)驗(yàn)。一個重要原因是大多數(shù)國有電子企業(yè)的管理權(quán)被轉(zhuǎn)給各個地方政府，出現(xiàn)了各地方政府、國有企業(yè)和大學(xué)紛紛從國外引進(jìn)落后的芯片生產(chǎn)線，總計達(dá)到33條，最終建成投入使用、具有一定規(guī)模的僅有從日本東芝、富士通、德國西門子公司引進(jìn)的少數(shù)幾條。為此，時任電子工業(yè)部部長的胡啟立感嘆說：“豪邁的熱情煮出了一鍋夾生飯?！?/p>為了治理散亂差問題，1986年電子工業(yè)部提出“531戰(zhàn)略，即“普及5微米技術(shù)、研發(fā)3微米技術(shù)，攻關(guān)1微米技術(shù)”，并落實(shí)南北兩個微電子基地。南方集中在江浙滬，北方集中在北京。1988年至1995年，在政策扶持下，中國誕生了五家具有規(guī)模的國有半導(dǎo)體企業(yè)：江蘇無錫華晶電子（原無錫742廠與永川半導(dǎo)體研究所合并）、浙江紹興華越微電子（1988年設(shè)立中國第一座4英寸晶圓廠）、上海貝嶺微電子、上海飛利浦半導(dǎo)體（1991年設(shè)立中國第一座5英寸晶圓廠）、北京首鋼NEC(1995年設(shè)立中國第一座6英寸晶圓廠）。

（三）從合資到獨(dú)資

引進(jìn)外資的意義在于既引進(jìn)國外的先進(jìn)技術(shù)，同時引進(jìn)國外先進(jìn)的管理。管理與技術(shù)同等重要。1988年上海無線電14廠與美國貝爾電話正式成立貝嶺微電子公司，建設(shè)了中國大陸第一條4英寸芯片生產(chǎn)線，為程控交換機(jī)配套專用大規(guī)模集成電路做出了貢獻(xiàn)。該生產(chǎn)線雖然用的是發(fā)達(dá)國家的二手淘汰設(shè)備，但終于將我國芯片年產(chǎn)量增加到1億塊，意味著我國比日本晚20年進(jìn)入了“集成電路大規(guī)模生產(chǎn)”階段。(15)

為了加快我國芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展，1990年我國啟動了“908工程”，其主體是無錫華晶電子，同時要對上海飛利浦半導(dǎo)體、首鋼NEC和上海貝嶺進(jìn)行技術(shù)升級，并在浙江紹興引進(jìn)一條微米級的晶圓廠。國家投資無錫華晶20多億元，從美國朗訊科技公司引進(jìn)0.9微米技術(shù)，計劃建設(shè)月產(chǎn)能1.2萬片的6英寸晶圓廠。1990年立項(xiàng)時，國外6英寸線才出現(xiàn)四年，如能兩年建成，可望縮小與國外的差距。但其后由于審批和引進(jìn)時間過長（分別用了兩年和三年），建廠再花三年，(16)

芯片產(chǎn)業(yè)基本每18個月就會更新?lián)Q代一次，相應(yīng)的設(shè)備也要升級，當(dāng)時國內(nèi)層層審批的制度顯然不能適應(yīng)芯片產(chǎn)業(yè)快節(jié)奏的特點(diǎn)。與無錫華晶形成鮮明對比的是，1990年新加坡政府投資“特許半導(dǎo)體”公司，只用兩年建成，第三年投產(chǎn)，投產(chǎn)后產(chǎn)品有市場，到1998年收回全部投資。

1992年上海元件五廠等與荷蘭飛利浦公司洽談合資后成立的上海飛利浦半導(dǎo)體公司建成中國第一座5英寸直徑的晶圓廠，采用3微米雙極型模擬電路工藝。1994年北京首都鋼鐵公司與日本電氣公司合資成立首鋼日電公司，于10月在北京建成中國6英寸晶圓廠。

1993年3月國家決定將原機(jī)械電子工業(yè)部分開，成立新的電子工業(yè)部，任命胡啟立為部長。當(dāng)時國家領(lǐng)導(dǎo)人參觀了韓國三星公司的集成電路生產(chǎn)線，用“觸目驚心”四個字來概括我國在集成電路上和韓國的差距，并指出就是“砸鍋賣鐵”也要把半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)搞上去。1995年電子工業(yè)部確定搞“909工程”，這是中國電子工業(yè)投資最大的工程，同時為了避免“908工程”層層審批耽擱時間的問題，時任國務(wù)院總理李鵬表示，“我從總理基金里調(diào)一筆美元直接匯到電子部的賬號上，等于電子部有了一個活期存折，只要部長簽字，不經(jīng)層層審批即可動用，”

經(jīng)過多方談判，中方與日本電氣公司（NEC）合作談判成功，于1997年7月合資成立華虹NEC公司。(17)(18)

但是，好景不長。在存儲器芯片成為芯片市場的主流產(chǎn)品時期，圍繞DRAM存儲器的國際市場競爭十分激烈，日本的DRAM企業(yè)在美國打壓和美韓“前后夾攻”下遭到嚴(yán)重打擊，迫使日本NEC公司不得不在2001年開始收縮業(yè)務(wù)，并宣布將在2004年前退出DRAM領(lǐng)域。這導(dǎo)致缺乏自主開發(fā)能力的華虹NEC很快陷入虧損，不得不選擇了轉(zhuǎn)型，退出DRAM行業(yè)，轉(zhuǎn)做芯片代工業(yè)務(wù)。而上述首鋼日電6英寸廠同樣遇到合資方NEC的變化卻未能轉(zhuǎn)為代工，經(jīng)過一番周折不得不退出芯片制造業(yè)。

到21世紀(jì)初期，引進(jìn)外資有了新的發(fā)展，外資紛紛來華獨(dú)資建廠。2004年韓國海力士公司與歐洲意法半導(dǎo)體公司簽訂在中國合資建廠協(xié)議，2005年海力士-意法半導(dǎo)體公司在無錫投資20億美元建設(shè)12英寸廠并迅速投入生產(chǎn)，不久其12英寸硅圓片月產(chǎn)量很快達(dá)到中國大陸地區(qū)最高水平。2007年美國英特爾公司選擇在空氣質(zhì)量較高的港口城市大連投資25億美元建成12英寸晶圓廠，采用90納米工藝技術(shù)，生產(chǎn)個人電腦部分芯片和NAND Flash產(chǎn)品。2012年韓國三星公司在大連成立三星（中國）半導(dǎo)體公司，投資100億美元，于2014年月5年建成12英寸晶圓廠，工藝技術(shù)水平達(dá)到10納米。2016年美國萬代半導(dǎo)體公司在重慶成立重慶萬代半導(dǎo)體公司，建設(shè)中國首家、全球第二家12英寸功率半導(dǎo)體芯片制造及封裝測試生產(chǎn)基地項(xiàng)目，兩年后建成投產(chǎn)。2017年世界上第二大芯片代工廠格羅方德公司在成都設(shè)立格芯（成都）集成電路制造公司，建設(shè)12英寸晶圓廠，投資90億美元，工藝技術(shù)水平為22納米。

（四）代工業(yè)的發(fā)展壯大

大陸最早采用自己不做設(shè)計，只做晶圓制造加工的純粹的代工模式是在無錫華晶公司實(shí)現(xiàn)的。1997年5月底由海外華人半導(dǎo)體人士組成香港上華半導(dǎo)體公司，與華晶組成無錫華晶上華合資公司，建立了為國內(nèi)外設(shè)計公司和產(chǎn)品公司服務(wù)的中性、純粹的代工廠，開啟了中國大陸的代工時代。由于代工企業(yè)出現(xiàn)并不斷提高產(chǎn)量，帶動愈來愈多的設(shè)計公司成立，設(shè)計公司雨后春筍般地出現(xiàn)在全國各地，主要集中在北京、上海和深圳三個城市。

2000年張汝京賣掉了他在臺灣創(chuàng)辦的“世大半導(dǎo)體”公司，帶著300多名芯片工程師從臺灣來到上海，創(chuàng)立中芯國際集成電路制造(上海)有限公司。(19)

2016年臺積電公司成立臺積電（南京）公司，獨(dú)資建12英寸、16納米和28納米的芯片制造工廠，于2018年4月建成投產(chǎn)出片。此外，韓國三星在西安擁有存儲芯片制造工廠，SK集團(tuán)在無錫等地?fù)碛写鎯π酒圃旃S。

2020年12月美國商務(wù)部宣布中芯國際已被正式列入到所謂“實(shí)體清單”(21)[13]

2022年7月，美國政府宣布將對芯片制造的限制從10納米擴(kuò)大到14納米，意味著更多半導(dǎo)體設(shè)備受限。這一限制不僅可能影響中芯國際，還將波及臺積電等在中國大陸運(yùn)營的芯片代工廠。

如前所述，1997年上海華虹與日本電氣（NEC）合資組建華虹NEC生產(chǎn)DRAM，后來華虹轉(zhuǎn)為代工廠。2003年11月美國捷智半導(dǎo)體公司和華虹國際公司增資華虹建成兩座8英寸芯片代工廠。

另一方面，上海宏力半導(dǎo)體制造公司于2003年建成兩座12英寸代工廠。通過在中國設(shè)立的運(yùn)營子公司從事半導(dǎo)體制造，建成一座8英寸芯片代工廠。2010年1月華虹與宏力這兩家都地處上海浦東的代工廠聯(lián)合投資，成立上海華力微電子公司，在宏力12英寸廠房內(nèi)建設(shè)1條12英寸線，工藝水平可達(dá)到55、40、28納米。2013年1月華虹與宏力合并成立上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司（簡稱“華虹宏力”），該公司不僅做芯片代工業(yè)，而且也包括芯片的設(shè)計、開發(fā)、制造、測試等。華虹宏力自建設(shè)中國大陸第一條8英寸代工廠起步，在上海金橋和張江共有三座8英寸代工廠（華虹一、二及三廠），2019年9月建成全國第一條12英寸代工廠（華虹七廠）。華虹宏力的工藝技術(shù)覆蓋1微米至90納米各節(jié)點(diǎn)，其嵌入式非易失性存儲器、功率器件、模擬及電源管理和邏輯及射頻等差異化工藝平臺在全球業(yè)界極具競爭力，并多年成功量產(chǎn)汽車電子芯片。[14]

（五）實(shí)施集成電路“專項(xiàng)”，有力地提升了芯片工藝水平

長期以來，我國芯片業(yè)一直受到西方在先進(jìn)制造裝備、材料和工藝引進(jìn)等方面的種種限制，產(chǎn)業(yè)鏈嚴(yán)重缺失。為實(shí)現(xiàn)自主創(chuàng)新發(fā)展，2008年國務(wù)院批準(zhǔn)實(shí)施集成電路專項(xiàng)“極大規(guī)模集成電路制造裝備及成套工藝”，重點(diǎn)進(jìn)行45—22納米關(guān)鍵制造裝備攻關(guān)，開發(fā)32—22納米互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)工藝、90—65納米特色工藝，開展22—14納米前瞻性研究，形成65—45納米裝備、材料、工藝配套能力及集成電路制造產(chǎn)業(yè)。專項(xiàng)實(shí)施前，國內(nèi)集成電路制造最先進(jìn)的量產(chǎn)工藝為130納米，研發(fā)工藝為90納米。經(jīng)過9年攻關(guān)，我國主流工藝水平提升了5代，55、40、28納米(22)[15]

總之，經(jīng)過廣大半導(dǎo)體科技工作者的不懈努力，我國芯片制造行業(yè)經(jīng)歷重重曲折，克服種種困難，取得了巨大的發(fā)展和驕人的成績,成長起一大批優(yōu)秀的晶圓廠（本文提及的只是其中的一部分）。按照2021年的數(shù)據(jù)，中國大陸本土廠商的芯片產(chǎn)能占世界總芯片產(chǎn)能的比例已上升至8%,[17]

四、中日芯片技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的比較及其啟示

（一）以日本企業(yè)為榜樣，探尋自主研發(fā)路徑

自20世紀(jì)60年代中期以來，中日兩國芯片制造技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展走過了十分不同的道路。這主要由三個原因造成。第一是日本的芯片產(chǎn)業(yè)是在市場經(jīng)濟(jì)體制下發(fā)展起來的，政府雖有干預(yù)，但不是政府親自抓芯片業(yè)，(23)[18]

第二是工業(yè)化和引進(jìn)成效的程度不同。日本是一個已經(jīng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的國家，在既有的工業(yè)化基礎(chǔ)上，做到了對引進(jìn)技術(shù)的迅速消化和進(jìn)一步改善提高，迅速找到了大市場（如計算器、計算機(jī)通信等）。20世紀(jì)70—80年代日本建造一座大批量的超大規(guī)模集成電路制造工廠只需不到一年時間，迅速實(shí)現(xiàn)了大批量生產(chǎn)和低成本。而中國在當(dāng)時還遠(yuǎn)未實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，沒有工業(yè)化的基礎(chǔ)，即使自己研發(fā)了一種芯片或引進(jìn)了一種芯片，也只能小批量生產(chǎn)或“試生產(chǎn)”，以致在20世紀(jì)70年代后期，“全國共有600多家半導(dǎo)體生產(chǎn)工廠，其一年生產(chǎn)的集成電路總量，只等于日本一家大型工廠月產(chǎn)量的十分之一”。[19]

第三，中日企業(yè)文化不同。日本企業(yè)強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊(duì)精神，強(qiáng)調(diào)員工對企業(yè)的忠誠，企業(yè)的凝聚力比較強(qiáng)，企業(yè)“壽命”比較長，據(jù)調(diào)查，日本企業(yè)的平均壽命是52歲，美國為24歲，而中國僅為3歲。[20][22]

長期以來，我國的芯片業(yè)依照本國國情和發(fā)展階段，基本上走了一條在高科技領(lǐng)域加入國際協(xié)作的全球化潮流、加強(qiáng)和擴(kuò)大與世界各國高科技企業(yè)的合作、以引進(jìn)技術(shù)、引進(jìn)外資、引進(jìn)臺資為主線的發(fā)展道路。我國巨大的芯片市場現(xiàn)在已經(jīng)成了韓國三星、韓國海力士、中國臺灣臺積電、美國英特爾、美國格羅方德、美國萬代半導(dǎo)體、歐洲意法公司、大陸互聯(lián)網(wǎng)巨頭等“百家爭鳴”的舞臺，外企在中國大陸設(shè)立的晶圓廠的總產(chǎn)能，與大陸本土廠商的總產(chǎn)能差不多。事實(shí)表明，歐洲、美國、中國臺灣地區(qū)、韓國以及20世紀(jì)90年代日本等國的高科技企業(yè)進(jìn)入中國，其帶來的正面影響是多方面的，除了進(jìn)入中國市場銷售產(chǎn)品，在中國投資設(shè)廠之外，外資企業(yè)為了拓展市場，還會與中國客戶、供應(yīng)商伙伴尋求共同發(fā)展，形成芯片行業(yè)的良好“生態(tài)”。

就像我國舉辦奧運(yùn)會，讓世界各國選派優(yōu)秀運(yùn)動健將到中國來一展身手，有利于我們在擴(kuò)大對外開放中不斷學(xué)習(xí)創(chuàng)新半導(dǎo)體行業(yè)，在與外國隊(duì)——外資企業(yè)同臺獻(xiàn)技、切磋技藝的過程中促使中國隊(duì)——中國芯片企業(yè)變得日益強(qiáng)大。這種狀況正是由中國芯片制造業(yè)發(fā)展的獨(dú)特性所帶來的結(jié)果，也是我國實(shí)行和擴(kuò)大對外開放所導(dǎo)致的必然結(jié)果。

（二）加強(qiáng)行業(yè)發(fā)展治理，提升芯片配套建設(shè)

芯片產(chǎn)業(yè)是一個“超高技術(shù)（現(xiàn)已發(fā)展到5納米）、超高投資（現(xiàn)建一座12英寸廠高達(dá)數(shù)十億美元）、高度風(fēng)險（搞不好就會虧損）、競爭激烈（跟不上就要出局）的行業(yè)”。[23]

應(yīng)設(shè)立有權(quán)威的專家委員會分秒必爭地對項(xiàng)目申請、立項(xiàng)、建設(shè)乃至成果的審查、評估與監(jiān)督（應(yīng)吸取“908工程”審批時間過長的教訓(xùn)）。要嚴(yán)格防止一些沒經(jīng)驗(yàn)、沒技術(shù)、沒人才的“三無”企業(yè)加入芯片行業(yè)，防止一些地方對芯片發(fā)展的規(guī)律認(rèn)識不夠，盲目上項(xiàng)目，搞同質(zhì)化競爭，低水平重復(fù)建設(shè)，甚至有個別項(xiàng)目建設(shè)停滯、廠房空置，造成資源浪費(fèi)。要認(rèn)真排查引進(jìn)了昂貴卻沒能得到充分利用甚至不會使用的高技術(shù)設(shè)備，要大力推進(jìn)“芯片廉政”，防止有人在巨額投資的強(qiáng)烈誘惑下以開發(fā)芯片的名義弄虛作假，侵吞錢財，以偽造成果騙取國家巨額經(jīng)費(fèi)。有專家指出：“從1990年到2020年中國大陸建造了32座生產(chǎn)芯片的超級工廠，而全世界其他地區(qū)的超級工廠加起來也只有24座”。[24]

我國既要追趕發(fā)展用于手機(jī)、筆記本電腦等擁有海量用戶的高端通用芯片，建設(shè)芯片“超級工廠”，又要專注細(xì)分市場，大力發(fā)展所需投資要小得多的MCU、物聯(lián)網(wǎng)芯片等“（目前的）專用芯片”，若干年后它們很可能轉(zhuǎn)化為擁有超大市場規(guī)模的“（將來的）通用芯片”。中國還要促使芯片“需求側(cè)”積極支持國產(chǎn)芯片擴(kuò)散的商業(yè)化過程，進(jìn)而通過大數(shù)據(jù)洞悉各種芯片的市場需求，發(fā)展多樣化的芯片制造能力。要吸取日本超大規(guī)模集成電路研究組合的經(jīng)驗(yàn)，形成政府、國家研究機(jī)構(gòu)、民營企業(yè)聯(lián)合開發(fā)的協(xié)同創(chuàng)新機(jī)制，培育產(chǎn)品制造企業(yè)和設(shè)備供應(yīng)商之間的協(xié)作關(guān)系，共同推進(jìn)制造設(shè)備的研制、工藝材料的開發(fā)、芯片制造工藝的改進(jìn)等。

中國也需要一批中小企業(yè)作為“配角”生產(chǎn)晶體管等半導(dǎo)體分立器件，或者為大企業(yè)的芯片生產(chǎn)提供防塵服、空氣過濾器、高純氣體、潔凈水以及其他服務(wù)，不要形成人人爭當(dāng)主角的浮夸風(fēng)；在環(huán)境保護(hù)方面，對每個項(xiàng)目必須進(jìn)行嚴(yán)格的環(huán)境評估，半導(dǎo)體芯片制程中需使用各種化學(xué)物品，包括氫氟酸、腐蝕性極強(qiáng)的王水（濃鹽酸和濃硝酸的混合物）等液體化學(xué)品及磷、砷、含放射性的硼、氯氣等，要嚴(yán)防有害有毒化學(xué)品影響員工健康，污染周圍環(huán)境和水質(zhì)，依據(jù)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)相關(guān)的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)對廢氣、廢液、土壤等進(jìn)行多重處理。20世紀(jì)70年代，東芝、日本電氣、索尼、三菱電機(jī)等日本主要電子大企業(yè)陸續(xù)到日本的九州建設(shè)晶圓廠，將九州建成日本主要的集成電路生產(chǎn)基地，號稱“硅島”。日本電子大企業(yè)看中九州的不僅是那里的地價低（在當(dāng)時的日本九州屬于不發(fā)達(dá)地區(qū)），自然條件優(yōu)越，更注意到九州有優(yōu)良的水源，這是芯片生產(chǎn)在自然條件方面的特殊要求，九州交通運(yùn)輸很便利，可以通過機(jī)場把產(chǎn)品運(yùn)到國內(nèi)外各地（芯片廠因?yàn)楫a(chǎn)品輕小，附加價值高，即使空運(yùn)也很合算，也便于及時將產(chǎn)品送給用戶）。此外，晶圓廠必須與已建或?qū)⒔ǖ蔫F路或地鐵保持足夠距離，以免因?yàn)檐囕v行駛引起震動影響芯片制造精度等，這些都是在晶圓廠選址方面值得注意的經(jīng)驗(yàn)。(24)

（三)進(jìn)一步擴(kuò)大開放，加強(qiáng)國際交流與合作

據(jù)業(yè)界人士分析，一些先進(jìn)芯片的生產(chǎn)包括1000多個工序，需要超過70次跨境合作來完成。[25](25)[26]

由于《瓦森納協(xié)定》的壓力，長期以來我國與日本之間的高科技合作受到嚴(yán)重阻礙。但日本眾多芯片技術(shù)相關(guān)企業(yè)為了自身發(fā)展不可能放棄中國這個巨大市場，他們還擔(dān)心如果過于屈從美國的壓力，中國市場就可能被歐洲國家搶去。與此同時，隨著中國高科技的發(fā)展，很多技術(shù)先進(jìn)的日本民間企業(yè)也需要與中國企業(yè)開展取長補(bǔ)短的交流與合作，比如隨著中國5G技術(shù)的崛起，日本的很多高技術(shù)中小企業(yè)積極地為華為公司提供材料和零部件；2019年華為公司已在日本東京、橫濱、大阪建立了4個研究所，雇用日本工程師和技術(shù)人員達(dá)1500多人。華為手機(jī)共計1631個零部件中，日本制造的零部件占到53.2%。[27]

即使是美國，雖然其政府在芯片等高科技領(lǐng)域?qū)χ袊呖萍及l(fā)展的大力打壓、限制和“斷供”將是未來中美關(guān)系的常態(tài)，但應(yīng)該相信民間企業(yè)常常是全球化的重要推動力量，美國政府有其地緣政治邏輯，企業(yè)和市場則有自己的邏輯，企業(yè)做出的產(chǎn)品必須賣出去，這樣企業(yè)才能搞活。而中國是全球最大的芯片市場，2021年美國對華出口半導(dǎo)體及其組件金額達(dá)141億美元，[28]

隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，中國有企業(yè)家提倡全球電子商務(wù)平臺（e WTP），通過互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)造新實(shí)體經(jīng)濟(jì)，支持日本、美國乃至世界各國的中小企業(yè)進(jìn)入全球市場。[29]

(四)發(fā)展半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，加強(qiáng)軍民融合至關(guān)重要

發(fā)展芯片技術(shù)不僅關(guān)系到實(shí)現(xiàn)“中國制造2025”戰(zhàn)略和規(guī)劃目標(biāo)，而且關(guān)系到我國的軍事安全和尖端武器裝備的升級與創(chuàng)新。我們既要看到半導(dǎo)體芯片技術(shù)是典型的“軍民兩用技術(shù)”，又要看到軍用芯片與民用芯片之間存在著很大的區(qū)別。戰(zhàn)后日本通過以民用為主的技術(shù)發(fā)展路線，通過以開發(fā)大批量、低成本和應(yīng)對激烈市場競爭的民生芯片技術(shù)，超過了美國以軍方芯片為主的無需大批量、低成本、無需接受激烈市場競爭的軍用芯片技術(shù)，于20世紀(jì)80年代在半導(dǎo)體芯片等一系列重要高科技領(lǐng)域超過了美國，以致在里根總統(tǒng)提出“星球大戰(zhàn)”計劃的1983年，作為軍用技術(shù)大國的美國居然要民用技術(shù)大國日本提供包括半導(dǎo)體芯片在內(nèi)的16項(xiàng)“軍事技術(shù)”。在20世紀(jì)90年代初海灣戰(zhàn)爭中，美軍武器裝備中必不可少的半導(dǎo)體芯片有80%是日本生產(chǎn)的。80—90年代以來美國國防部在日本設(shè)立常駐機(jī)構(gòu)，持續(xù)緊盯并力圖發(fā)掘日本民間企業(yè)會出現(xiàn)哪些可轉(zhuǎn)用于軍事的技術(shù)，美國尤其注意到日本為家電、計算器等“大眾民用電器”生產(chǎn)的高性能、高可靠性半導(dǎo)體芯片具有重要軍用價值。由于日本高度發(fā)達(dá)的民用高技術(shù)為美國軍方所用，使日本的科技力量成為冷戰(zhàn)及冷戰(zhàn)后國際安全戰(zhàn)略格局中的重要砝碼，日美在軍事技術(shù)領(lǐng)域的相互支持和相互利用加強(qiáng)了美國的全球軍事霸權(quán)。[30]

中國既要大力發(fā)展軍用芯片技術(shù)，又要推進(jìn)軍民融合，促使“軍轉(zhuǎn)民”和“民轉(zhuǎn)軍”更加通暢。我們要借鑒美國國防部設(shè)立專門機(jī)構(gòu)緊盯日本高技術(shù)民間企業(yè)的經(jīng)驗(yàn)，從眾多民間半導(dǎo)體企業(yè)的技術(shù)和產(chǎn)品中發(fā)現(xiàn)適合軍用的、完全是自主研發(fā)的半導(dǎo)體技術(shù)和產(chǎn)品。其實(shí)，很多由退休半導(dǎo)體專家默默創(chuàng)辦的各類民間芯片企業(yè)規(guī)模雖小，其技術(shù)水平往往很高甚至具有軍用價值。我們應(yīng)該創(chuàng)立“互聯(lián)網(wǎng)+半導(dǎo)體”，將分散在全國的半導(dǎo)體中小企業(yè)連成網(wǎng)絡(luò)，納入數(shù)據(jù)庫，交換各個企業(yè)擁有的技術(shù)和產(chǎn)品的具體信息，以便軍方從眾多的半導(dǎo)體民間企業(yè)中發(fā)現(xiàn)和篩選有軍用價值的完全是自主研發(fā)的技術(shù)和產(chǎn)品，與此同時，也可以通過“互聯(lián)網(wǎng)+半導(dǎo)體”，將適于民生用途的某些軍用半導(dǎo)體技術(shù)轉(zhuǎn)用于各種民生應(yīng)用領(lǐng)域。

(五)加快發(fā)展芯片技術(shù)，人的因素最重要

芯片技術(shù)綜合性很強(qiáng)，工藝流程很長，在包括很多工序的前后工程中，只要有一道工序出問題，就可能毀掉前方工程的成果，造成前功盡棄的巨大損失，為此，招聘和使用人才的第一問題就是看年輕人“是否熱愛這項(xiàng)工作”，成千上萬個充滿對工作的熱愛和責(zé)任感，具有“一輩子專心干好這個專業(yè)”的獻(xiàn)身精神的高素質(zhì)人才，無疑是發(fā)展芯片技術(shù)的最重要因素。我國現(xiàn)有集成電路技術(shù)人才缺口很大，數(shù)據(jù)顯示，2020年前后，我國集成電路行業(yè)人才需求規(guī)模為72萬人左右，而我國現(xiàn)有人才存量為40萬人，人才缺口達(dá)到32萬人。[31]

多年來，我國高校培養(yǎng)的半導(dǎo)體科技人才有很多人往往在畢業(yè)后、甚至在獲得研究生學(xué)位后，或在畢業(yè)后立即改行，或在本專業(yè)領(lǐng)域工作一段時間后改行（估計改行人數(shù)占畢業(yè)生總?cè)藬?shù)的比例高達(dá)70%—80%），從事諸如金融、證券等其他行業(yè)工作，導(dǎo)致為培養(yǎng)一名半導(dǎo)體人才所花費(fèi)的大量人力物力財力資源在一定程度上“打了水漂”。如何改變這種狀況，如何培養(yǎng)大批像大多數(shù)老一輩半導(dǎo)體專業(yè)畢業(yè)生那樣，通過大量閱讀文獻(xiàn)和大量實(shí)驗(yàn)試錯，追蹤半導(dǎo)體理論和實(shí)踐的不斷發(fā)展和迭代，將半導(dǎo)體研發(fā)、設(shè)計與制造作為畢生為之奮斗、體現(xiàn)人生價值的崇高事業(yè)，確實(shí)需要我們從大學(xué)教育各個環(huán)節(jié)的管理直到走出學(xué)校從事半導(dǎo)體行業(yè)的工程師的培訓(xùn)、教育和薪酬合理化方面做出大的改進(jìn)。

半導(dǎo)體技術(shù)，特別是芯片技術(shù)是一種需要極大地發(fā)揚(yáng)團(tuán)隊(duì)意識和終身學(xué)習(xí)精神的“集體創(chuàng)新事業(yè)”。我們不僅要吸引和支持單個人才，更要重視吸引和支持囊括芯片設(shè)計、微細(xì)加工、工藝控制、器件測試等多方面的整個技術(shù)團(tuán)隊(duì)。在芯片的基礎(chǔ)技術(shù)方面，我們與中國臺灣地區(qū)和韓國有差距，中國臺灣地區(qū)和日本的退休工程師有可能成為我們從國外吸引人才乃至人才團(tuán)隊(duì)的一個重要來源。

我國改革開放的一個重要方面就是要在高科技教育領(lǐng)域加入國際協(xié)作的全球化潮流，不僅企業(yè)要積極開展國際科技交流，相關(guān)大學(xué)也要將學(xué)生培養(yǎng)成國際化人才，與諸如美國加州大學(xué)伯克利分校、約翰霍普金斯大學(xué)、德州大學(xué)奧斯丁分校建立學(xué)生交流項(xiàng)目，設(shè)立雙碩士項(xiàng)目等，為學(xué)生提供國際化視野和廣闊的發(fā)展空間。

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注釋

1可以預(yù)計，無人化、智能化、集群化的新型武器裝備很可能會以超出人們預(yù)料的速度得到推廣和普及，并在與（對方）加強(qiáng)電子干擾手段的矛盾斗爭中頑強(qiáng)地向前發(fā)展，從而在很大程度上改變未來（10—15年）戰(zhàn)爭的形態(tài)，降低戰(zhàn)爭的門檻，進(jìn)而對今后國際安全關(guān)系產(chǎn)生深刻影響。

2芯片產(chǎn)業(yè)包括芯片的設(shè)計、制造、封裝等環(huán)節(jié)，本文主要討論芯片制造環(huán)節(jié)。

3第二代身份證是清華大學(xué)微電子研究所與公安部合作研制的，其中的芯片則是清華大學(xué)半導(dǎo)體專業(yè)65屆同學(xué)陳弘毅團(tuán)隊(duì)研制成功的，陳弘毅為此榮獲國家科技進(jìn)步一等獎。

41972年8月日本卡西歐公司推出了世界上第一款個人用計算器，發(fā)售僅十個月就突破百萬臺大關(guān)。計算器在日本受歡迎的程度大于其他國家，這是因?yàn)槿毡緩V大家庭主婦普遍善于精打細(xì)算，細(xì)心記錄每天的家計收支，到超市買東西也要及時記賬，計算器在20世紀(jì)60年代就成為便于家庭主婦隨身攜帶的記賬工具。

5政府為此提供了16億美元的資金及免稅、低息貸款等。

6超大規(guī)模集成電路是指單塊芯片上所容納的元件數(shù)目達(dá)到10萬的集成電路。

7集成電路產(chǎn)業(yè)包括集成電路的設(shè)計、制造、封裝等環(huán)節(jié)，制造又包括：（1）制造集成電路本身的產(chǎn)業(yè)（2）制造“制造集成電路的工藝流程”所需的生產(chǎn)設(shè)備的產(chǎn)業(yè)（3）制造“制造集成電路的工藝流程”所需的硅單晶等各種材料的產(chǎn)業(yè)，其中（2）和（3）相當(dāng)于（1）的兩翼，沒有兩翼的支撐，（1）是很難騰飛的。本文主要以制造集成電路本身的產(chǎn)業(yè)為切入點(diǎn)比較分析中日集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

82017年號稱全球DRAM三巨頭的三星電子、SK海力士、美國美光三家芯片企業(yè)占全球DRAM市場份額的96%，前兩家韓國企業(yè)合計占73%。

9“代工”模式出現(xiàn)后，集成電路產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)了（分解為）四類企業(yè)：（1）傳統(tǒng)的垂直整合企業(yè)，即從芯片設(shè)計、制造到封裝測試“一條龍全包”。這類企業(yè)規(guī)模大、技術(shù)全面、資金雄厚，甚至還有自己的下游整機(jī)環(huán)節(jié)，如英特爾（Intel）、三星；（2）只做設(shè)計的企業(yè)，沒有工廠（fab），被稱為“fabless”。這些企業(yè)往往不僅從事芯片設(shè)計和開發(fā)，還親自推銷，全球頂尖的設(shè)計企業(yè)多為美英企業(yè)，如英國的ARM、美國的高通等；（3）代工企業(yè)（foundry），即只從事生產(chǎn)不做設(shè)計，按照設(shè)計企業(yè)設(shè)計的集成電路圖形，在晶圓上制造集成電路芯片。其代表性企業(yè)有臺積電（2017年全球市場份額占比高達(dá)55.9%）、美國的格羅方德、中芯國際等；（4）封裝測試企業(yè)，即將晶圓上的幾百塊小芯片切分開，給每塊芯片連接導(dǎo)線，封裝外殼，進(jìn)行測試。

10本文所指的“半導(dǎo)體”系指半導(dǎo)體器件，包括集成電路、二極管、三極管、光電器件和傳感器。2018年全球集成電路的市場規(guī)模占半導(dǎo)體市場規(guī)模的85%左右。

11生產(chǎn)半導(dǎo)體芯片需要19種必須的材料，缺一不可，且大多數(shù)材料具備極高的技術(shù)壁壘；而日本企業(yè)在硅晶圓、合成半導(dǎo)體晶圓、光罩、光刻膠、藥業(yè)、靶材料、保護(hù)涂膜、引線架、陶瓷板、塑料板、 TAB、 COF、焊線、封裝材料等14種重要材料方面均占有50%及以上的份額（除了光刻膠。參見上海阿牛信息科技有限公司[EB/OL].(2021-05-27).https://baijiahao.baidu.com/s?id=1700889391325018795&wfr=spider&for=pc）。

12線寬指的是在芯片生產(chǎn)過程中，能分辨的圖形最小寬度，是衡量制造工藝水平的主要指標(biāo)。線寬越小，表明分辨率越高，工藝越先進(jìn)。

13制造芯片時先要將原材料硅提純，再切成薄厚均勻、厚度不超過1毫米的大硅片，也稱為晶圓，晶圓廠根據(jù)芯片設(shè)計的電路圖紙，將大規(guī)模集成電路通過光刻機(jī)蝕刻到大硅片上，制成數(shù)百塊小小的芯片。晶圓越大，意味著在一塊大硅片上能制造的芯片越多，成本越低，性能越高，但對材料技術(shù)和生產(chǎn)工藝的要求也越高。

14芯片制造工廠采用的晶圓直徑有6英寸、8英寸、 12英寸和高于12英寸的規(guī)格，一般認(rèn)為晶圓的直徑越大代表著這座晶圓廠有更好的技術(shù)。

15按照當(dāng)時的通用標(biāo)準(zhǔn)，一個國家的集成電路年產(chǎn)量達(dá)到1億塊標(biāo)志著開始進(jìn)入工業(yè)化大生產(chǎn)。這一標(biāo)準(zhǔn)線美國在1966年率先達(dá)到，日本隨后在1968年達(dá)到。

1620世紀(jì)60—70年代日本不到一年就能建成一座超大規(guī)模集成電路工廠。

17合資期限20年，注冊資本7億美元，其中，華虹集團(tuán)出資5億美元，占有股份71.4%;NEC出資2億美元，占有股份28.6%，總投資額達(dá)12億美元。

18SDRAM最高工作速度可達(dá)44MHz，能與時鐘同步動作；每塊芯片內(nèi)有1.34億個元件，產(chǎn)品具有大容量、高速度的數(shù)據(jù)傳送特點(diǎn)，現(xiàn)被廣泛用作個人電腦和工作站的主內(nèi)存。

19創(chuàng)立之初的中芯國際是一家外資企業(yè)。隨著中芯國際的不斷發(fā)展壯大，國有資本開始入股中芯國際，經(jīng)過多年的發(fā)展，如今中芯國際的主要股東都是國有資本，外資成分大大降低。

20美國商務(wù)部表示，中芯國際被加入到實(shí)體清單的主要依據(jù)是中國的軍民融合（Military-Civil Fusion，簡稱MCF），以及中芯國際與中國軍工聯(lián)合體相關(guān)實(shí)體之間的活動證據(jù)（中芯國際正式被美國政府列入到實(shí)體清單,參見https://www.q578.com/s-5-1158775-0/）。

21以14納米工藝為例，其工藝技術(shù)水平是在芯片中，線寬最小可以做到14納米的尺寸，而1顆原子的大小大約為0.1納米。

22納米數(shù)越小，意味著芯片精細(xì)度越高，生產(chǎn)工藝越先進(jìn)，在同樣面積的芯片中可以制造更多（億個）的電子元件，連接線也越細(xì)。

23日本政府的干預(yù)有兩個例子：其一是日本的通產(chǎn)省為了保護(hù)從20世紀(jì)60年代中期發(fā)展起來的日本芯片企業(yè)，推遲美國德州儀器公司到日本辦獨(dú)資子公司的日程，而且直到1974年才開始實(shí)施芯片貿(mào)易和資本輸入的自由化；其二是通產(chǎn)省在1976—1980年組織主要電子大企業(yè)搞“超大規(guī)模集成電路技術(shù)研究組合”。

24日本或我國一些高校研究機(jī)構(gòu)還出現(xiàn)了芯片廠或其他高精密設(shè)備與地鐵線（或鐵道）距離太近，拆誰都不行的兩難案例。

25包括F-35戰(zhàn)機(jī)、標(biāo)槍（Javelin）反戰(zhàn)車導(dǎo)彈在內(nèi)等美軍設(shè)備，以及美國國家實(shí)驗(yàn)室的超級計算機(jī)都使用臺積電芯片。另外，包括蘋果在內(nèi)等主要消費(fèi)電子企業(yè)也依賴臺積電制造的各種半導(dǎo)體。

本文來源： 中國社科院日本研究所

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