造“芯”之路 (04)机遇:如何突破封锁?

来源:Me工程师


前言

通过前面文章的介绍,我们对芯片产业的现状有了三点基本的认知:首先,这个高精尖的行业需要非常深厚的技术积累,尤其是最先进、最高端的芯片,我们目前还没有办法搞定;再者,从芯片的各种应用,到设计、加工和封测,再到生产设备和原材料,越往整个产业链的上游走,我们与美国的差距就越大,就越是受制于人;最后,当我们在制造业上逼近甚至超过主导大国,而且经济总量也达到其60%的时候,两国就必然进入激烈竞争阶段。想找借口找理由很容易,即使没有理由和借口,也照样打击你。首当其冲的就是高科技领域,比如芯片、新材料、生物制药等等。

那么,面对美国的先发优势和全面打压,中国还能不能扛得住?还有没有机会追上,甚至反超?如果能,我们现在应该怎么做?接下来,我们就突破封锁的底气、关键和战略三个方面进行讨论。

底气

中国芯片卡脖子的问题,能解决吗?《未来站在中国这一边》一书中,宁南山老师断言:肯定可以解决,没有悬念。为什么这么说呢?因为只要一个国家同时具备两样东西,一个是最大供应链,一个是最大市场,那它就可以主导这个产业。这是一条被反复验证过的规律。中国的高速列车、智能手机、显示面板等产业都已经完整地走了一遍这个过程。而新能源汽车正在经历这个过程,芯片产业也是如此。

据统计,在芯片设计这个环节,我们和世界第1位的差距是3.5倍;而芯片加工制造这个环节,我们和世界第1位的差距是10倍;到了芯片生产设备这个环节,我们和世界第1位的差距是63倍。这说明得益于我国这个全球最大市场的存在,我们芯片产业链的下游会首先强大起来。只有下游国产需求方真正强大了,把系统设计和品牌做好了,才能带动上游发展,促使上游的零部件快速国产化。

所以中国的产业升级路线图是非常清晰的,那就是先掌握系统设计和品牌,再逐步向上游扩展,而这个是需要时间的。况且,掌握了品牌和系统市场份额的公司还可以形成“内部循环”的态势。以格力空调为例,占据全球30%的市场份额之后,格力公司开始自己搞机器人和智能装备。显然,这会使得全球空调30%的生产线自动成为格力机器人的市场,这些机器人需要的各种芯片和软件,会优先考虑从中国企业采购,带动国产零部件的发展。同样,美的公司旗下的库卡机器人,也是一个道理。


图 1  格力机器人在生产车间工作


中国的产业发展呈现出了全球独一无二的全面性,这是中国14亿人口体量的超大规模决定的。就拿大型民航客机为例,世界上能够支撑起这个产业而且具备竞争力的就三个——美国、欧洲和中国。这三者都是GDP总量超过10万亿美元,且人口规模都在3亿人以上。其他国家呢?比如俄罗斯,虽然有技术,但是没有财力建立庞大的零部件产业链,更缺少内部的市场需求。日本也是一样,而且在技术能力上还差了一截。

要知道,中国的C919刚刚首飞,就接到了570架订单,这是多么庞大的国内市场!从C919首飞到商用,最后到盈利估计还要5年、10年,但主导研制的中国商用飞机有限责任公司从2008年成立至今,投入何止千亿。仅仅上万员工的工资、住宿、伙食支出就高达每年10亿元以上。此外,中国商飞的200多家国内企业供应商,也都在投入大量人力物力搞研发,甚至承受常年亏损。没人担心收不回成本么?根本不会。因为大家都知道,国内市场足够大,花出去的钱一定能赚回来!


图 2  C919的国产零部件供应商(部分)


和大型民航客机一样,我们凭借着中国的超大规模性,还有超强的组织能力,把芯片的市场和供应链像拔河一样拔到了我们这边来。恩格斯说过:“社会一旦有技术上的需要,则这种需要会比十所大学更能把科学推向前进。” 同理,只要我们能保持最大市场和最大供应链的地位,上至国家机构下至各个公司,就敢于投入海量的资本和人力,中国的芯片产业就一定能迎来大爆发。

关键

突破封锁的关键是创新,不仅要坚持投入大量的资金和精力支持创新,还要想方设法培养各个层次的人才支撑创新!

荷兰的ASML(中文名为阿斯麦)之所以能在光刻机领域称霸,就是因为关键时刻的技术创新。ASML成立于1984年,不但进入光刻机市场的时间要晚于日本的尼康(成立于1917年,并于1980年发布了第一台半导体光刻机)和佳能(成立于1937年,并于1970年推出了日本第一台半导体光刻机),而且公司成立之初只有31名员工,面临着资金链断裂的困境。

但在2004年,ASML与台积电合作实现了193纳米的浸没式光刻机,可以从65纳米一直延续到10纳米技术节点,彻底打败了走传统技术路线(“干式”微影技术)的尼康与佳能两大巨头,这是芯片行业的一个重要转折。到了10纳米以下阶段,浸没式光刻也越来越吃力了,ASML又在美国技术的支持下开发出EUV(Extreme Ultra-violet,极紫外)光刻机,这里面涉及好几项最尖端的技术,确保了ASML在7纳米及以下工艺节点的垄断地位。



图 3  ASML的EUV光刻机(示意图)


从ASML的崛起过程中,不难发现搞研发越来越依赖两个输入量——大规模的资本投入和大规模的团队协作。所以,想要在芯片产业里进行创新突破,还要拥有更多的高科技人才。据统计,2020年我国需要70多万芯片领域人才,但实际只有40来万,缺口高达30万。预计到2030年这个缺口会增长到50万人。于是,国务院学位委员会会议于2020年7月投票通过,将集成电路专业提升为一级学科,从体制机制方面解决了人才培养中的问题。

我们也希望能通过“Me工程师”以及同类公众号的广泛科普,让更多的人了解芯片产业,对芯片技术感兴趣,愿意投身到这个领域来。我国需要各个层次的人才,既需要有踏实肯干的技术人才,也需要有高瞻远瞩的领军人才。有了这些技术力量支撑,再结合中国不断提高的综合国力,我们一定可以在芯片产业中不断创新、突破封锁。

战略

在高科技产业的发展和竞争中,往往是战略性和市场性并存。一些专业技术问题,可以交给市场竞争,以需求激发创新;而进入壁垒问题,则需要战略眼光,得从制度设计上想办法。

当年我们通过购买芯片,着重于系统设计和应用领域,快速进入到了信息时代。正是因为行动果敢,我国不仅赶上了互联网时代的尾巴,而且全程参与甚至是领跑了移动互联网时代,其实这也是让我们成为该产业最大供应链和最大市场的一个关键举措。于是,“造不如买”、“以市场换技术”、“发挥比较优势”的呼声一度高涨。

但大国竞争的现实就是如此残酷,为了捍卫自己的霸权地位,美国这几年对中国进行了全面打压,将技术和非技术手段用到极致。今天这个环境下,我们就要明确芯片产业的战略性相比市场性应该处于更重要的地位。

计算机科学家、硅谷风险投资人吴军老师在《得到》的前沿科技课中讲过,中国在4G通信的基础设施上投入了庞大的人力物力,直到今天还没有完全收回成本。跟美国、日本的通讯公司相比,我们的几家移动网络运营商从4G上几乎就是没赚到钱。

可是换个视角,我们在4G的基础上构建了一个什么样的生态呢?微信、支付宝、拼多多、美团、抖音等应用带动了移动互联网这个巨大的市场,今天全国人民都在享受移动互联网基础设施带来的红利。反观美国、日本等西方发达国家,人们还在普遍使用2G和3G网络,依赖电话和短信交流,使用现金和信用卡支付……

光看单一市场、只算局部经济账,4G肯定是亏了,5G也会亏下去。但这不是咱们运营的不好,而是体现了对移动互联网战略性的重视。从整个国家的发展进步来看,对我们在智能时代的开拓、布局来说,反而是一个特别划算的买卖。

图 4  移动互联网的各种应用


早在几年前,我们已经成立了国家集成电路产业投资基金,现在已经到了第2期。还有各地相应的产业基金,虽然也考虑一定的投资收益,但更多的还是着眼于培植这个产业,帮助国内企业提升核心竞争力、引进先进技术和高层次人才。

2020年8月4日,国务院又出台了对集成电路产业的免税政策,在关键时刻进一步推动产业的发展。在如此高强度的战略性支持下,相信我们的芯片技术一定能突破封锁、力争赶超。

结论

总结一下本文的内容:首先我们要知道,在芯片产业中拥有全球最大的市场和最大的供应链是我们能够突破封锁的底气;然后我们要清楚,培养各个层次的人才和持续不断的自主创新才是我们突破封锁的关键;最后我们还要明白,在大国竞争的背景下,产业发展不能只算经济账,还得具备长远的战略眼光!

下一篇文章,咱们就把眼光放得更长远一些,一起看看芯片的未来会是什么样子的?有哪些前沿技术和重要发展趋势值得我们关注?


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