新知一下
海量新知
6 7 0 1 5 7 9

芯片战争:国运背后的终极竞赛

是说芯语 | 孵化器+加速器+连接器 2022/09/29 08:51

壹  “硅对钢的胜利”

1991年1月17日凌晨,当美军第一枚导弹砸向巴格达时,睡梦中被惊醒的萨达姆并不怎么惊惶。

此前几个月,美国一直忙着调兵遣将,海湾地区已经集结起美军三个航母战斗群,但萨达姆充分展示了楞的不怕横的二愣子本色,在他看来,自己手下拥兵百万,要人有人,要装备有装备,跟谁打也不怵。

新知达人, 芯片战争:国运背后的终极竞赛

意气风发的萨达姆,如今坟头草都两米高了。

单从纸面上看,当时伊拉克军队常规武器装备,比当时的中国军队还要强些。 萨达姆的如意算盘很简单: 美国人接受不了多少牺牲,只要把美军拖入战争泥潭,迟早能把美国人的耐心耗没,然后退兵。 越南战争不就是如此么?

但这一次,剧本变了。

严阵以待的伊拉克军队,并没有看到预想中的敌人,朝他们飞袭而来的,是100多枚来自美军军舰的“战斧”式巡航导弹,代号“沙漠风暴”的军事行动正式开始。

此后一个多月时间里,伊拉克军队始终没有看见一个敌人,只有数千枚导弹从天而降,将伊拉克的防御系统摧毁殆尽。 与以往司空见惯的地毯式轰炸不同,这一次取而代之的,是外科手术般的精确打击:

对伊拉克参谋部的空袭,炸弹直接准确地从烟囱里钻了进去;对飞机库的轰炸,美军先炸开大门,再把导弹送到机库里;装备先进传感器的预警机,使伊拉克飞机刚起飞便被发现击落,根本没有机会升空。

整个世界都看得目瞪口呆——原来,打仗还可以这样打?

后来的地面战争大同小异,看似强大的伊拉克百万雄兵,在多国部队的各种高精尖武器打击下,如摧枯拉朽一般灰飞烟灭。这场仗打下来,美军因战事死亡的士兵还不到200人,给全世界上演了一课什么叫高科技战争。

新知达人, 芯片战争:国运背后的终极竞赛

海湾战争中大显神威的“战斧”导弹

当时冷战已接近尾声,包括中国在内的很多国家作战思维还停留在二战时期,以为只要凭借钢铁洪流和人海战术就能取得胜利。直到海湾战争才发现,时代变了。

当时伊拉克军队装备的是一水儿的苏制武器,其中T-72坦克与美军M1A1坦克的性能对比,成为举世关注的焦点。

发生在巴士拉南部的坦克大战中,美军以近乎0的代价将200多辆伊军坦克全歼,取得压倒性的胜利。

T-72和M1A1同属第三代坦克, 为何差距如此之大?

原因在于,两者在信息化程度上存在巨大差距。M1A1普遍装备热成像仪、先进传感器和计算机火控系统,使美军能够先敌发现,先敌开火。

这场战争,后来被媒体称为“ 硅对钢的胜利 ”。

这是因为,美军使用的诸多高科技武器,从导弹、预警机、电子干扰机、隐形战机,到幕后功臣GPS系统——所有这些高科技装备,背后所倚赖的核心技术,都是半导体芯片技术。

而这一切优势的背后,是美国发达的半导体工业。

苏联半导体技术的止步不前,使得第三代苏式装备与美军有了明显的性能差距:苏-27装备的火控雷达,计算速度只有17万次/秒,而美军同代的F-15,已经达到了惊人的4000万次/秒。 苏联导弹命中率有60米的误差,而美军导弹只有15米。

这种差距,追根溯源,来自过去半个世纪里,两国在半导体技术路线上的不同选择。草蛇灰线,伏脉千里, 历史的每一次轰然巨变,源头往往都隐藏在并不起眼的细节里。

贰  “20世纪最重要的发明”

1947年,在当时世界上最强大的企业实验室贝尔实验室,威廉·肖克利和另外两位物理学家共同发明了 晶体管 ,用于取代过去的真空管作为信号放大元件。 顺便说一句,因为发明晶体管,这位老兄后来获得了诺贝尔物理学奖。

不过一开始谁也没想到,这个小小发明后来被称为“20世纪最重要的发明”,由此引发的半导体技术革命,更是彻底改变了未来世界的面貌,围绕它的争夺、竞赛、阴谋,影响了未来世界的整个地缘政治格局。

新知达人, 芯片战争:国运背后的终极竞赛

世界上第一个晶体管

今天的半导体工业,国与国之间的竞争激烈异常,但晶体管诞生的最初三十年里,整个半导体产业可以说完全是美国独领风骚的时代。

贝尔实验室诞生了第一只晶体管,德州仪器制造了世界第一台晶体管收音机,仙童半导体发明了集成电路,IBM推出了第一台跨越代际的集成电路计算机……野蛮生长,而又生机勃勃。

1965年,英特尔创始人之一戈登·摩尔在《电子学》杂志上发表文章,预测集成到芯片上的晶体管数量,每年将增加一倍。当时恐怕没有人想到,这个36岁的年轻人,精准地预测了20世纪下半叶人类信息革命的进程。

回望半导体发展史,这个行业所有最重要的理念、技术和产品,都诞生于那个时代的美国,尤其是硅谷。

二战结束后,一份名为《 科学,无尽的前沿 》的报告被摆上美国总统杜鲁门的案头,这份报告希望美国能够通过巨量资金支持,激励科学家探索最前沿的科技,鼓励企业将科技成果向应用层面转化。

1957年,苏联率先发射了第一颗人造卫星,美国上下举国震惊,称之为“斯普特尼克时刻”。为了追上对手,美国加大太空竞赛投入,在太空电子设备中尽可能使用硅晶体管。

美国半导体技术的产业化之路,一开始最重要的推动力量,是美国的军工需求。 五六十年代,美国军方的采购订单,为硅谷初生的半导体企业提供了70%的研发经费。集成电路刚发明的那几年,70%的政府资助来自空军。

1969年7月16日,阿波罗11号飞船登上月球,人类文明向太空迈出了一大步。在这一史无前例的宏大计划中,共使用了100万块芯片。

六十年代初,苏联与美国在尖端科技领域几乎看不出差别。 当时的苏联,发射了人类第一颗人造卫星,下水试航了核潜艇,掌握了一亿吨级核武器和洲际导弹技术。 赫鲁晓夫在演讲中狂妄地对西方外交官说:

“我们将埋葬你们。”

电子和计算机在当时还算新兴产业,苏联人的脚步也跟的很紧。 在苏联科学家努力下,苏联晶体管的问世,只比美国晚了几个星期,1957年苏联便生产出了自己的晶体管收音机。

但后来的历史轨迹证明,在20世纪最重要的技术赛道,苏联人却做出了错误的判断。

叁  苏联如何错失半导体

1976年9月6日,苏联第11航空军的几架米格-25战机正在远东地区参加演习。 当飞机接近日本海岸时,编队中由别连科上尉驾驶的米格-25突然转向,拉低高度避开苏联雷达,直接闯入日本领空。

如临大敌的美军飞机立即升空拦截,却意外发现,这架米格-25降落在日本北部一处民用机场——这架飞机居然是叛逃而来的。 驻日美军立刻 迫不及待的控制了 飞机 ,然后 用最快的速度将其大卸八块。 米格-25 的秘密,已经整整困扰了他们9年。

米格-25由苏联米高扬-古列维奇设计局研制,1967年首次亮相,专门用来拦截美军轰炸机。 甫一问世,米格-25便刷新了各项世界纪录,成为当时飞的最高、速度最快的截击机,第四次中东战争期间,甚至做出过以高速甩开来袭导弹的壮举。

美国人如坐针毡,但一直搞不清楚,这架飞机的性能是怎么做到的。

新知达人, 芯片战争:国运背后的终极竞赛

一代传奇米格-25

别连科的叛逃让美军如获至宝,但美军工程师的拆解结果,却让整个五角大楼大跌眼镜。 苏联人的技术在很多方面都出人意料的过时,其中 最让他们惊讶的是,米格-25的电子设备使用的不是晶体管与集成电路,而是像葡萄串一样臃肿的真空管。

苏联人开始在半导体领域并不落后多少,但问题是,苏联领导人把预备第三次世界大战视为头等大事,他们发现,在核爆试验中,晶体 很容易 被烧毁,而电子管抗干扰能力强的多,决策层于是脑袋一拍,决定走真空管 小型 化之路。

就这样,当美国的半导体产业在“摩尔定律”指引下狂奔时,苏联在20世纪最重要的技术革命中选错了方向。

当时苏联重视基础教育,培养的科学家和工程师数量是美国的两倍 ,在集中力量搞科研攻关上优势明显。 但苏联的计划经济土壤,与半导体产业的进化规律,却是天然的不相容。

1967年,白俄罗斯一家半导体工厂坏了一台中压断路器,需要重装一台,副厂长在党委会上提出要求,经讨论后报给明斯克市电子工业管理局。由于是计划外,需求被层层上报到市计委和白俄罗斯计委,再层层审批拨款给一家断路器厂家。等工厂最终拿到需要的断路器时,已经是三个月过去了。

因此,当苏联人在如此僵化的体制下埋头追赶时,美国硅谷的工程师们,正在以每18个月将晶体管密度增加一倍的速度,将对手甩得连自己车尾灯都看不到。

60年代后期,苏联科学家开始觉察到,美苏在计算机领域的差距在拉大,但他们很难在自己的层面改变大局。计划经济的思维和模式,已经根植在这个国家的血液中。

苏联错过了半导体,也就错过了后来的计算机革命,错过了互联网革命。

这种差别在六七十年代尚不明显, 1970年代,巅峰时期的苏联 GD P一度接近 美国的70%,但之后被对手越甩越远。 三十年后,当美国进入信息社会,苏联整体上还停留在工业社会,与对手产生了代际的差距。

吴军博士在《浪潮之巅》中认为:“苏联落后的根本原因,就是错过了半个世纪以来围绕半导体集成电路的信息革命。”

这种影响,也一直延续到今天。苏联解体时,没什么像样的半导体产业,俄罗斯电子工业所需的芯片,也几乎全靠进口。俄乌战争中,俄军坠毁的导弹被发现,里面安装的竟然是来自中国温州产的电路板。

肆  “日本可以说不?”

海湾战争震惊了整个世界,作为美国的小弟,日本似乎也感觉“与有荣焉”,自信心爆棚。当时 日本右翼代表石原慎太郎和盛田昭夫合作出了 本书《日本可以说“不”》,书中说“没有日本的芯片,美国就打不赢这场战争。

美军在战争中使用的高科技武器,确实大量使用了从日本进口的半导体芯片,美国人正开始担心,对日本芯片的依赖会带来国家安全。偏偏这时候,日本人不知趣地站出来打大哥的脸:“ 假如日本把芯片卖给苏联而不是美国,美苏军事力量会很快失去平衡。”

就差没冲大哥喊上一声:“走两步,没病走两步!”

不过,说起来美国人也怨不得别人,因为日本半导体工业的崛起,一开始全是美国人扶持起来的。

日本投降后,美国本打算对日本进行彻底的去工业化,消除其战争潜力,不料朝鲜战争爆发,军需订单源源不断地涌入日本,带动了日本经济的恢复。

德州仪器发明了晶体管收音机,但将收音机卖到全世界的,却是日本的索尼。

盛田昭夫在二战后的废墟中,创建了索尼公司的前身东京通信。他决意发展半导体技术,专门跑到美国取经,希望从美国的西部电气购买晶体管生产的专利授权。在美国,他看着纽约的帝国大厦不禁感叹:

“日本和这样的国家交战,真是鲁莽啊!”

当时冷战伊始,日本地处前线,所以美国人对日本发展自己的半导体技术相当宽容,甚至 还慷慨地向日本转移了电视机、录音机、计算器等数百项技术。 当时, 几乎所有日本企业都在如饥似渴地从美国引进技术、学习消化。 美国人在演讲中取笑,台上每翻动一页PPT,都会引起台下日本人争先恐后地记笔记。

不过,美国人很快就要笑不出来了。

作为追赶者,日本人在半导体技术攻关上,采取了后来被屡次证明有效、今天也正在被我们使用的策略,那就是:

整合资源,集中力量办大事。

1974年,日本政府制定“超大规模集成电路计划”,砸下720亿日元,整合全国产、学、研界资源集中攻关,结果只花了6年时间就攻下了美国30%的内存市场。

更让美国人窒息的是,日本产品不仅成本低,质量还超过美国同类产品。惠普电脑在内存采购招标中发现,日电、东芝的产品远超英特尔、德州仪器。

1983年,靠存储芯片起家的 英特尔被日本企业逼到墙角, 总裁安迪·格鲁夫破釜沉舟,不得不放弃 已经毫无优势的存储芯片业务,全面转向集成芯片,方才起死回生。

到1986年时,全球前10大半导体企业中,有6家来自日本,前三名更是被日电、东芝、日立垄断。

更让美国人难以容忍的是,日本富士通公司提出要收购美国仙童半导体(Fairchild Semiconductor)公司。在硅谷,仙童半导体是神一般的存在,英特尔、AMD创始人都曾在仙童工作。

80年代以前,美国半导体企业基本处于放任自主的状态。当时美国主流思想是自由竞争,很少干预企业经营。 但现在, 面对以举国体制发起进攻的日本半导体企业,美国人终于坐不住了。

英特尔创始人诺伊斯挺身而出,牵头成立了 美国半导体工业协会(SIA) ,领导这场与日本人的芯片战争。

不过,硅谷的企业家们,以往很少与华盛顿的政客打交道,诺伊斯是产业界领袖,在政界却几乎毫无人脉。 半导体协会的游说开始效果不大,直到后来他们第一次祭出了一个后来屡试不爽的大招: 国家安全

这一下,火终于被扇起来了。

今天的美国从总统到媒体,无不在大肆渲染中国威胁,但如果穿越回80年代,你会发现,报纸上连篇累牍都是日本威胁论。 时任美联储主席格林斯潘在回忆录中回忆:

20世纪80年代末的日本,是“斯普特尼克危机”以来,让美国第一次如此强烈地感到外国威胁。

“日本威胁论”愈演愈烈,偏偏这时候,不知好歹的日本右翼宣称日本可以对美国说“不”。大洋彼岸的美国政客,很快用行动告诉日本人: 不,你不能。

美帝的铁锤,很快就锤到了日本人头上。

1987年6月30日这天,美国三名共和党议员来到国会大厦前,他们每人手里都拎着一把大铁锤,身后还跟着大群新闻记者,很明显是要来搞事情的。

这些西装革履的政客们,将一台日本东芝公司生产的收音机放在国会大厦台阶上摆好,然后你一锤我一锤地将收音机砸了个稀烂,随行记者举起相机记录下这一刻。

第二天,议员抡大锤的照片登上了各大报纸的头版。

新知达人, 芯片战争:国运背后的终极竞赛

砸收音机事件的直接导火索,是不久前发生的“东芝事件”,也就是东芝公司违反“巴统”禁令,向前苏联出口了几台先进数控加工机床。 更大的背景是,当时美日之间不断升温的贸易摩擦,尤其是半导体领域的激烈竞争

美国当年对付日本的套路,今天听来一如既往的熟悉:制裁日本头部公司,征收反倾销税,发起贸易战。

比如,1982年6月,美国通过钓鱼执法查出“IBM商业间谍事件”,逮捕了涉嫌窃取IBM技术的日立和三菱员工,对两家公司进行制裁。

里根政府派出了一个名叫 莱特希泽 的人,作为对日贸易谈判主将。请记住这个名字,30年后,这个素以性格强硬著称的鹰派人物将再次坐上谈判桌,只不过对手换成了中国。

美日之间虽说是谈判,但日本根本没有底气说不,最后不得不与美国签订《美日半导体协议》。 根据协议,日本必须停止芯片倾销,而且要根据美方的核算成本,以“公平”的价格出售芯片,同时保证美国半导体在日本市场的份额达20%以上。

日本《选择》月刊回忆了这段不堪回首的历史,悻悻写到:

东芝事件发生后,日本领教了触怒美国的后果,日本半导体产业开始自主限制对美出口,放缓研发和投资,步入衰退之路。

曾经霸占世界半导体十大公司大半榜单的日本公司,到2005年下滑到了3家,而到了2016年,只剩下东芝一家在苦苦挣扎。

不过,过去三十年的积淀,毕竟还是给日本半导体产业留下了丰厚的遗产 ,日企在上游材料和设备环节仍然具有绝对优势——这种优势,必要时也能够转化为武器。

2019年日韩政治冲突中,日本限制对韩出口光刻胶、高纯度氟化氢等原材料,导致韩国半导体生产线差点停工,急得三星高层赶紧跑到日本疏通关系。

这也难怪,日本半导体产业陨落之路,虽说主要来自美国的打压,但韩国人的挖坑设陷,也实在是起到了“功不可没”的作用,韩国半导体产业崛起的过程中,对日本半导体产业的落井下石,很难不引起日本人的种种怨念。

伍  韩国人的进击

今天的韩国,人均GDP突破3万美元,妥妥的发达国家。但如果把时间往前推到上世纪60年代,韩国还穷的叮当响,北边邻居的生活水平要比韩国高得多。

70年代,韩国政府眼馋日本通过出口半导体产品赚取大量利润,决定向日本学习,发展半导体产业。

1983年,三星公司建立了第一座半导体工厂。此时的美国,半导体领域正被日本打的溃不成军,节节败退,他们正需要扶持一个小弟帮助狙击日本,一眼便看中了浓眉大眼的三星。

美国人很大方,马力全开地给三星输血。他们支持三星在硅谷成立研发团队,300多名美国工程师加入其中,使三星仅仅用了3年就掌握了256K内存的关键技术。

但当时半导体领域的龙头企业基本都在日本,三星只能在低端芯片上混口饭吃,中高端市场还是牢牢被日本人把持。

1986年,三星邀请日本事业部部长 川西刚 访问三星,川西刚开始并不想去,后来推脱不开才去了一趟。迎接他的,是令人眼花缭乱的贵宾接待,美女表演传统节目,甚至专门竖起了一座三星与东芝友好纪念碑。

在一连串的迷魂阵下,韩国人提出请川西刚看看他们的半导体工厂,然后在川西刚勉强参观后,顺势提出参观东芝大分工厂的要求——这可是当时世界上最先进的芯片厂。 作为回礼, 川西刚答应了

日本人很快就会体会到这件事的苦果。

参观后不久,三星就把大分厂的生产部长给挖走了,然后建了一个与大分厂几乎一模一样的工厂。

比建厂更要紧的,是挖人。

80年代末,日本经济泡沫破灭,一大帮在东芝工作过的员工被韩国人挖走,光是资深的顾问,就有57人。日本NHK电视台后来还找到当事人问待遇,得知:

报酬是在日本拿到的3倍左右。

除此之外,每名日本顾问还给一套四室一厅公寓,配备秘书、高级轿车和司机。—— 没办法,人 给的实在是太多了。

就这样,90年代初,在日本半导体企业内外交困之下,三星踩着日本企业的尸体大踏步前进。 1992年,三星第一次超过日本企业,成为世界最大的内存厂商,此后保持领先至今。

问题是,为什么日本半导体企业被美国整垮,三星却安然无恙?

一方面,有日本企业作为前车之鉴,三星未雨绸缪,对美国白宫、议会、贸易部门展开了强大的游说攻势,强调如果自己倒下,日本企业将再次垄断市场,对美国不利。

另一方面,1998年亚洲金融危机,韩国迫于压力对外开放金融市场,结果美国资本如饿狼般涌入,大肆低价买入韩国企业股权, 而三星,正是它们的首要目标。今天的三星,其实早已成为韩国人经营的美资企业。

新知达人, 芯片战争:国运背后的终极竞赛

交了“投名状”的三星,背后有华尔街的资本站台,不必再担心引起美国制裁,从此开始在半导体领域高歌猛进。伴随着电子工业的崛起,韩国人完成产业升级,步入发达国家之列。

2021年全球半导体企业排行榜,前三名韩国占了两个(三星和海力士),放眼全球,芯片先进制程领域, 三星唯一的对手,只剩下台湾的台积电。

陆  决定台湾命运的“早餐会议”

台湾半导体的故事,要从一次不起眼的早餐说起。

1974年2月的一天,台北市南阳街一家不起眼的豆浆店内,七个人坐在一起边吃边聊。

这几个人个个大有来头,其中有台湾地区“经济部长”孙运睿,电信总局局长方贤齐,美国无线电公司微波研究室主任潘文渊等。这样几个人坐在一起,显然不是专程来吃早餐的,他们一边喝豆浆,一边讨论台湾经济未来的发展方向。

1913年出生的山东人 孙运璿 ,毕业于哈工大电机工程系,后来随国民党败退至台湾,一直做到台湾省“经济部”部长,一度被视为小蒋的接班人。六七十年代, 他曾主持台湾“十大建设计划”,完成了台湾的基础设施建设。

50年代以来,台湾经济先是从劳动密集型的出口替代,逐渐发展到资本密集型的出口扩张,70年代已经达到了一定高度,但接下来怎么走?谁都没有了主意。

在美国工作多年的潘文渊对美国高科技产业的发展比较了解,他提出,半导体是电子工业最核心的部分,应该作为台湾产业升级的发展方向。这一建议得到了其他人的认同,兴奋之下几个人又讨论了从美国引进技术的可行性。

这次只花了300台币的“早餐会议”,无意中决定了台湾经济的未来。

不久后,台湾工研院成立电子工业研究所,思路上大致是:台湾当局出资,公司体制运营,高薪聘请专业人才。从美国无线电公司购买的专利技术,成为台湾芯片技术的最初来源。

1976年,大陆地区尚未脱离“文革”的混乱,台湾第一座3英寸晶圆厂拔地而起。他们进步神速,生产用于电子钟表的芯片,不到一年的时间良率便超过了美国无线电公司,以至于对方提出要买下这家工厂。

这种收购或合资的套路并不少见,对于后发经济体来说,自家产业很容易被外资通过这种方式控制。所幸,工研院深知这家工厂肩负带动台湾产业升级的使命,拒绝了美国人的提议,这才保住了台湾芯片产业的火种。

1982年,慧眼识英的 孙运璿从 美国德州仪器又挖来一名资深专家,后来成为台湾半导体产业发展的关键人物。此人回到台湾后创建了一家名为“台湾积体电路”的半导体公司,今天,人们通常称它为——台积电。那位专家,就是被称为“台湾半导体教父”的 张忠谋

今天回头看的话,台湾当局是颇具前瞻目光的,1991年发布的《十大新兴工业发展策略及措施》,把半导体、消费电子、精密机械等十大新兴工业列为发展目标,电子产业逐渐成为台湾经济的最大支柱,延续至今。

90年代经济巅峰时,台湾一个省GDP竟然能占到大陆的43.8%!当时高雄的纺织女工月薪都能超过1万元人民币,而上海的职工月工资只有几百元,两岸差距十倍不止。

对台湾来说,其财富的最大来源不是金融、地产,而是实打实的工业。 这里面最重要的,又是以半导体为核心的电子信息工业,包括了台积电、联电、联发科、日月光、鸿海、和硕等一批世界级厂家。

2018年华为被制裁,“卡脖子”中最关键的一环,便是无法获得台积电生产的先进制程芯片。实际上,台积电不仅卡着华为的脖子,也卡着全球半导体工业的脖子, 2021年,台湾半导体产业占据了全世界64%的产能, 很多消费电子、汽车品牌巨头,都依赖于台湾的芯片供应。

两岸一旦爆发冲突,不只中国大陆,全球的电子产业供应链都将被严重扰乱,给我们带来更多的外部压力。 也正因此,台积电被一些人视为台湾的“护岛神山”。

大陆目前最先进的的中芯国际,刚刚完成14nm制程的量产,而台积电已经在进军3nm制程,差距至少在五年以上。2021年,台积电的营收超出中芯的10倍,短时间内,我们还无法看到大陆半导体企业对台积电实现赶超。

回顾半导体产业发展史,前三十年是美帝独领风骚,七十年代后,日本、韩国和台湾地区承接来自硅谷的技术外溢和转移,吸引本国在美国的人才回流,抓住了千载难逢的机遇。

但很遗憾,由于种种原因,我们错失了半导体产业发展早期的黄金时期,当我们终于开始抬头看世界时,发现半导体产业的山头,已经插满红旗。

柒  蹉跎岁月

1973年,当日本半导体工业完成起步,即将对美国半导体巨头发起冲击的前夜,一支来自中国的考察团悄然而至。 考察团13人都是半导体领域的技术专家,带队的是中科院半导体研究所副所长 王守武

王守武是中国半导体技术的奠基人之一,1950年他放弃美国普渡大学教职回国,1958年领导建立了中国最早的晶体管工厂,中科院109厂。这样看的话,中国半导体产业距离世界潮流,似乎并不遥远。

但很可惜,没有输在科研起跑线上的中国半导体,却在产业化竞赛中被越甩越远。

王守武带团访日时,中日正值蜜月期,当时出国不易,大家都很珍惜这次机会,一趟下来,把东芝、日立、NEC、富士通等看了个遍。 这一看,发现差距不小, 日本已经开始采用3英寸晶圆生产线,而国内还在为小规模集成电路的质量问题头疼。

但让考察团意外的是,NEC表示愿意将全套先进的3英寸芯片生产线转让给中国——如果引进,这条产线将比台湾地区领先3年,比韩国领先5年。 NEC开出的 报价是5000万美元

回国后,王守武向时任国防科工委副主任的钱学森汇报情况,钱学森无奈地表示有心无力。除了缺钱,更麻烦的是当时的政治大环境,引进国外技术,当时被批判为“洋奴主义”,是“事关国格”的路线问题。

从NEC引进技术一事,只好不了了之,而这,只是那个特殊年代的一个极小缩影。

当大洋彼岸的仙童、英特尔开始在硅谷崭露头角、新技术层出不穷时,中国正经历一轮又一轮的“运动”: 王守武被停职批斗,备受诬蔑和诽谤;麻省理工博士毕业的 谢希德,被整成走资派后,每天工作是扫厕所; 半导体物理学奖黄昆,被隔离审查,发配到北京郊区劳动改造……

风雨如晦,鸡鸣不已。

50-70年代 国内动乱不安,国外封锁压制,中国半导体产业彷徨前行,举步维艰,错失了产业早期的黄金三十年。 1977年,全国有600多家半导体工厂,但它们一年的生产总量加起来,只有日本一家工厂月产量的十分之一。

钱学森晚年曾感慨:“ 60年代我们全力投入两弹一星,我们得到很多;70年代我们没有搞半导体,我们为此失去很多。

从更深层次来看, 传统制造业遵循的是物理定律,而半导体产业背后,是可怕的摩尔定律,是指数型增长——这意味着,在沿袭自苏联 的计划经济体制 下,没有优胜劣汰的市场竞争,根本不可能跟得上前沿技术的飞速发展。

改革开放后,打开国门后我们才猛然发现,中国半导体产业已被远远抛在后面。更严重的是,除了少数业内专家,绝大部分人尚未意识到差距之大,追赶难度之高。1977年,人民大会堂召开科技界座谈会,邓小平问王守武:

“你们一定要把大规模集成电路搞上去,一年行吗?”

80年代后,国家部委先后组织三大“战役”,对半导体技术发起攻关。比如1995年启动的“909”工程,投资100亿人民币,电子工业部部长胡启立亲自挂帅,万众瞩目,不可谓不重视。

但很遗憾,投建的上海华虹厂遇到了行业低潮期,而国内当时又没有人了解三星越亏越要投的“反周期”理论,因此华虹备受争议,最终还是没能赶上摩尔定律狂飙突进的脚步。

这场当时几乎让人绝望的追赶,直到新世纪到来之际,才终于再次迎来转机。

今天我们在媒体上所熟知的芯片公司,几乎都成立于21世纪的第一个十年:2000年中芯国际,2001年展讯通信,2003年中星微,2004年华为海思……这些明星企业,汇聚了大批80年代出国、在美国芯片公司工作多年的科技人才。

新的血液,新的机制,终于开始给中国半导体产业注入足够的活力。

事实证明,在任何高科技领域,只要给予合适的大环境,中国人做的绝不会比别人差。在芯片 设计 封装 领域,华为海思、长电科技等飞速崛起,仅仅用了十余年时间,就进入了领域内第一梯队。

但在最复杂也最艰难的芯片 制造 领域,中国半导体产业经历了血雨腥风,至今仍面临着卡脖子危机。 回首过去 风雨之路的崎岖坎坷,如今仍泰山压顶般的压力,总让我想起 鲍勃迪伦那首成名作《blow‘ in the wind》:

How many roads must a man walk down

Before you call him a man.

捌  造芯片比造原子弹还难吗?

2020年4月,华为手机业务达到顶峰,历史上首次超越三星,登上全球第一的宝座。从崛起到登顶,华为用了十多年才走到这一步。

然而,令人唏嘘的是,仅仅一年后,被美国制裁的华为迅速跌落,荣耀被迫卖掉,高端的P系列由于缺少芯片,无法继续延续。 十年奋战,就这样一夜间付诸流水。

华为在全球攻城略地的背后,隐藏着一条门槛极高的高科技食物链。

在这条食物链上,华为处在台积电下方,没有台积电生产的芯片,华为的手机业务只好停摆;而台积电又处在荷兰 ASML (阿斯麦尔)的下方,没有ASML提供的光刻机,台积电就无法制造最先进的芯片。 制造 7nm以下 芯片所需的EUV光刻机, 1亿欧元一台,排队买还不一定买到。

那么阿斯麦尔呢,它是否已处在这条高科技产业链的顶点?仍然不是,阿斯麦尔是系统集成厂商,它的上方,还有一群隐形冠军,比如其中有一家,叫 蔡司

这又是一家百年老店。

1945年,二战接近尾声之际,从诺曼底登陆的美军势如破竹,纳粹德国败局已定。这时候,巴顿将军率领第三集团军,不顾破坏《雅尔塔协定》的风险,闯入划给苏联的东德区域,但他们的目标不是军事要地,而是位于耶 拿的蔡司公 司。

蔡司公司创建于1846年,在二战期间为德军生产望远镜、测距仪、航空摄像机等。当战争快结束时,美国和苏联都已未雨绸缪,开始考虑抢夺德国的科技资源,而蔡司公司,被美国列为接收的首要目标。

美军占领耶拿后,本来打算用600辆卡车把整个蔡司公司整个搬走,没想到苏军推进太过迅速,美国人措手不及之下,只能将蔡司最核心的100多名员工运到西德,在那里建了个新蔡司。

如今,制造7nm以下芯片所需的EUV光刻机,需要用到极度精密的光学透镜,目前全世界只有蔡司能够做到,别无二家。这种独门绝技背后,是蔡司在光学领域长达百年的技术积淀。

除了蔡司提供的光学镜头,ASML还要用到来自美国Cymer公司提供的光源系统,整合来自世界各国的顶尖工艺, 完全可以说,光刻机是西方现代工业体系的集大成,是人类工业革命以来制造业皇冠上的明珠。

任正非曾感叹:我们国家修桥、修路、修房子,已经习惯了只要砸钱就行,但芯片只砸钱不行,还要砸数学家、物理学家、化学家……

玖  尾声

1993年,俄罗斯总理切尔诺梅尔金来到位于乌克兰的黑海造船厂,讨论将“瓦良格”号航母继续建造完成并移交给俄罗斯的可行性,旁边的造船厂厂长马卡洛夫忍不住插嘴说“瓦良格号已经不可能完成了”,然后他继续说出了那段著名的话:

“如果想要瓦良格号完工,我需要苏联、党中央、国家计划委员会和工业军事委员会,以及6000多个相关专业和8000多家配套厂家,总之,需要一个伟大的国家才能完成,可是这个国家已经不存在了。”

如果放在芯片上,这段话或许可以这样说:

要发展世界一流的半导体产业,需要目光长远、有战略性规划的政府支持,需要鼓励创新、容许失败的土壤,需要 不断拓展前沿的 一流高校、研究所,需要 能够耐住寂寞沉下心搞研发的 企业家,还需要年薪百万的顶级工程师。

一言以蔽之,这是真正的国家综合实力的较量,是一场 国家层面的隐形战争,而它的输赢,直接关系着一个国家子民的福祉。

“因为你的投票,你的孙辈都会做着高薪工作。” 这是前几天,美国民主党参议员查克舒默在鼓动国会通过“芯片与科学法案”时喊出的口号。这项法案,美国计划投入2800亿美元,可以说是美国有史以来最重大的法案之一。

推出芯片法案也好,封禁EDA、禁售光刻机也好,美国人这套组合拳目的很简单:牢牢把控产业的顶端,保证自己的国民能够继续喝着咖啡拿高薪,顺便将中国钉死在产业链的低端。化用刘慈欣《三体》中的一句话就是:

发展自己,锁死对手。

回望整个半导体产业发展史,小小芯片,奠定了人类信息时代的基石,也改写了一些国家地区的命运,有的搭上时代列车,步入发达经济体之列,也有超级大国因而落寞衰颓。

对我们这个国家、这个民族来说,虽然道阻且长,弯路走了不少,但突破重重封锁,实现产业自主,其意义比之当年两弹一星,也不遑多让。我们的未来,也将由这场事关国运的终极竞赛来给出答案。

更多“芯片”相关内容

更多“芯片”相关内容

新知精选

更多新知精选