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2018年4月16日,美国商务部发布公告,宣布制裁中国高科技龙头企业之一的中兴通讯,禁止美国公司向中兴通讯销售零部件、商品、软件和技术,为期长达?年。其中最关键的,就是禁止和通讯相关的芯片产品及相关技术的出口。虽然中兴通讯已经是中国科技行业的巨头之一,也是全球第四大电信设备提供商,但不可或缺的核心技术始终掌握在美国科技公司手中,中兴通讯难免会陷入无零件可买、也无技术支援的绝境中。
不管这一事件最终如何解决,都充分暴露了中国高科技行业的缺“芯”问题。那么,芯片到底是什么呢?它为什么那么重要?中国为什么迟迟没有实现芯片自主化呢?
小小的芯片为何如此重要
芯片( chip),是半导体元件产品的统称,是指内含集成电路的硅片,通常又可以称为微电路(microcircuit)、微芯片( microchip)、集成电路(integratedcircuit,IC)。芯片组一般是指集成电路的载体,也是集成电路经过设计、制造、封装、测试后的结果,通常是一个可以立即使用的独立整体。在大家的日常讨论中,“芯片”和“集成電路”这两个词经常混着使用,比如集成电路设计和芯片设计说的是一个意思,芯片行业、集成电路行业、IC行业往往也是一个意思。
很多人都知道,芯片和现代生活息息相关,我们日常用的很多东西,小到音箱、耳机、遥控器、手机,大到电视机、空调、洗衣机、热水器,这些家用电器都离不开芯片。实际上,除了我们日常接触的具体的电子产品,芯片在行业内的应用更为广泛,通讯、智能化系统、自动控制、空间技术、电台、电视等,都是在芯片技术的基础上发展起来的。
芯片“人小鬼大”,只有指甲盖大小的芯片上能集成少到几千万多到几十亿个元器件,芯片如同人脑一样,对接收到的数据进行高效率的计算和处理,然后返回需要的信息,是主导高科技产品效能的重要器件。可以说,如果没有芯片,我们日常使用的电子产品,就会变成“废铜烂铁”;而现代社会所依赖的整个信息产业,就会瞬间瘫痪。
造“芯”究竟难在哪里
别看芯片的体积小,但制造难度非常大,其制作过程不亚于在指甲盖上建造一座城市。在显微镜下,芯片上的电路如同街道星罗棋布,无数的细节令人惊叹不已。 芯片制造的步骤大致如此:首先将高纯的硅晶圆切成薄片,然后在每一个切片表面生成一层二氧化硅;在二氧化硅层上覆盖一个感光层,进行光刻蚀;添加另一层二氧化硅,然后再光刻一次,如此添加多层:整片的晶圆被切割成一个个独立的芯片单元,进行封装。
看上去芯片制造似乎不难,但实际上却有着严格的技术壁垒,而核心技术掌握在西方发达国家手里。举个例子,在芯片制造中,光刻蚀是其中的关键环节,但中国目前还没有独立自主研发的高端光刻机,从荷兰公司进口的光刻机,对中国又有技术限制。中国需要独立自主研发自己的高端光刻机,但这需要在基础环节上就培养自己的技术,是一个漫长的突破过程。
事实是,中国现代高科技领域的核心基础——“芯”,目前整体产业还相当薄弱。从数据看,中国芯片需求量占全球50%(某些应用的芯片,占比更达到70%—80%),而国产芯片只能自给8%左右。2017年,中国进口芯片2 300亿美元,属于第一大宗商品,支出远超进口原油。
中国的芯片产业难在哪里?除了技术壁垒,还有其他因素。
首先,有先发优势的欧美等发达国家芯片产业占据了行业制高点,并获取了大量利润,而这些利润促进其快速更新换代,形成了产业垄断。中国芯片产业起步晚,在投入巨额资金进行自主研发后,虽然达到了发达国家的上一代产品水平,但在高端芯片生产上,却无法分一杯羹。欧美等发达国家每一代芯片都赚取了全球的高额利润,而中国每一代芯片研发却只能往里投钱,没有获得相应的市场份额和收益。这种格局已经持续了很多年,绝大多数国家早已放弃了这个行业,中国是极少数仍在坚持进行自主研发的国家。
其次,芯片产业是高投入、高风险、高研发,但回报周期长,甚至无法取得收益的项目。一般企业很难有如此巨大的资金量和资源来从事此项投入,因此,需要国家从产业上进行扶持,但这样也造成了一定程度脱离市场规律,导致核心竞争力不强,很难走向市场。
再次,是与发达国家的人才资源差距。虽然近些年电子行业专业人才逐年增加,但是相关的高精尖人才与发达国家还是存在很大的差距。十年树木、百年树人,芯片技术人才的培养需要比较长的周期,通过几代人的努力,才有可能弥补与发达国家间的人才差距。
所以,与其说中国“造芯难”,不如说中国“造芯慢”。从某种角度来看,美国禁止中兴购买芯片这件事未尝不是件好事。这将倒逼中国企业进一步研发芯片技术,加快追赶美国芯片产业的步伐。未来,贴着中国身份标签的“中国芯”,完全有可能走向全世界。
为了“中国芯”,我们要做什么
2006年国务院公布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》中,将“核高基” (核心电子器件、高端通用芯片及基础软件产品)作为与载人航天、探月工程并列的16个重大科技专项之一,目的就是要在信息领域替代国外体系。
国家从战略层面制定了芯片发展计划,在2014年就决定未来10年投入f万亿产业基金;再加上很多地方政府的产业基金,应该数倍于这个数字。所以,从政策面来看,芯片产业是决定国家前途命运的行业,是国家中长期发展的重点计划。
从企业角度来说,在国家的大力扶持下,企业也加大了芯片产业的投入。中兴事件,也让中国科技行业进一步看清了目前在核心技术方面的差距。中国企业要走出目前技术集成商的尴尬境地,摆脱核心技术被美国卡脖子的不利境地,只能继续加大投入,在芯片等核心技术与未来技术的研发上打造自己的科技巨头。华为多年苦心研发手机cpu海思芯片是一个最好的范例。阿里巴巴宣布研发自己的人工智能(Al)芯片的同时,也开始收购芯片公司,加强在芯片领域的投入。小米发布了松果芯片,用于自己的手机中。国内产业巨头的加入,真正推动了中国集成电路产业的发展,与其他企业共同直面中国缺芯难题。
中国芯片的机会和未来
在芯片产业发展方向上,首先我们必须按部就班,按市场和产业规律发展自己的芯片产业,加强资金、技术、人才方面的投入。但同时,我们也未必要走硅谷老路子,在迈入人工智能(AI)芯片时代,需要新的架构、新的芯片和新的生态。这就是中国公司的机会。
虽然在整个芯片领域,中国没有话语权,但是在人工智能芯片领域,中国是暂时领先的。不盲目乐观,也不盲目悲观,只要不断加大投入,中国必有赶超的那一天。
创新工场创办人、VC投资人李开复说,从整个大生态系统来看,这些年,中国市场吸引了非常聪明的投资人,他们投资了一批执行力很强的创业者,创造出了与硅谷不同的思考方式,比如硅谷以技术为主,中国以应用为导向。全球的芯片操作系统和应用思维未来会裂变成两个核心,一个以美国为核心,一个以中国为核心。这意味着,每个层面从应用到创业,到投资,到操作系统,包括芯片,都会给中国带来机会。
只是中国的核心技术独立过程尚需时日,绝非一日之功,更需戒骄戒躁。
不管这一事件最终如何解决,都充分暴露了中国高科技行业的缺“芯”问题。那么,芯片到底是什么呢?它为什么那么重要?中国为什么迟迟没有实现芯片自主化呢?
小小的芯片为何如此重要
芯片( chip),是半导体元件产品的统称,是指内含集成电路的硅片,通常又可以称为微电路(microcircuit)、微芯片( microchip)、集成电路(integratedcircuit,IC)。芯片组一般是指集成电路的载体,也是集成电路经过设计、制造、封装、测试后的结果,通常是一个可以立即使用的独立整体。在大家的日常讨论中,“芯片”和“集成電路”这两个词经常混着使用,比如集成电路设计和芯片设计说的是一个意思,芯片行业、集成电路行业、IC行业往往也是一个意思。
很多人都知道,芯片和现代生活息息相关,我们日常用的很多东西,小到音箱、耳机、遥控器、手机,大到电视机、空调、洗衣机、热水器,这些家用电器都离不开芯片。实际上,除了我们日常接触的具体的电子产品,芯片在行业内的应用更为广泛,通讯、智能化系统、自动控制、空间技术、电台、电视等,都是在芯片技术的基础上发展起来的。
芯片“人小鬼大”,只有指甲盖大小的芯片上能集成少到几千万多到几十亿个元器件,芯片如同人脑一样,对接收到的数据进行高效率的计算和处理,然后返回需要的信息,是主导高科技产品效能的重要器件。可以说,如果没有芯片,我们日常使用的电子产品,就会变成“废铜烂铁”;而现代社会所依赖的整个信息产业,就会瞬间瘫痪。
造“芯”究竟难在哪里
别看芯片的体积小,但制造难度非常大,其制作过程不亚于在指甲盖上建造一座城市。在显微镜下,芯片上的电路如同街道星罗棋布,无数的细节令人惊叹不已。 芯片制造的步骤大致如此:首先将高纯的硅晶圆切成薄片,然后在每一个切片表面生成一层二氧化硅;在二氧化硅层上覆盖一个感光层,进行光刻蚀;添加另一层二氧化硅,然后再光刻一次,如此添加多层:整片的晶圆被切割成一个个独立的芯片单元,进行封装。
看上去芯片制造似乎不难,但实际上却有着严格的技术壁垒,而核心技术掌握在西方发达国家手里。举个例子,在芯片制造中,光刻蚀是其中的关键环节,但中国目前还没有独立自主研发的高端光刻机,从荷兰公司进口的光刻机,对中国又有技术限制。中国需要独立自主研发自己的高端光刻机,但这需要在基础环节上就培养自己的技术,是一个漫长的突破过程。
事实是,中国现代高科技领域的核心基础——“芯”,目前整体产业还相当薄弱。从数据看,中国芯片需求量占全球50%(某些应用的芯片,占比更达到70%—80%),而国产芯片只能自给8%左右。2017年,中国进口芯片2 300亿美元,属于第一大宗商品,支出远超进口原油。
中国的芯片产业难在哪里?除了技术壁垒,还有其他因素。
首先,有先发优势的欧美等发达国家芯片产业占据了行业制高点,并获取了大量利润,而这些利润促进其快速更新换代,形成了产业垄断。中国芯片产业起步晚,在投入巨额资金进行自主研发后,虽然达到了发达国家的上一代产品水平,但在高端芯片生产上,却无法分一杯羹。欧美等发达国家每一代芯片都赚取了全球的高额利润,而中国每一代芯片研发却只能往里投钱,没有获得相应的市场份额和收益。这种格局已经持续了很多年,绝大多数国家早已放弃了这个行业,中国是极少数仍在坚持进行自主研发的国家。
其次,芯片产业是高投入、高风险、高研发,但回报周期长,甚至无法取得收益的项目。一般企业很难有如此巨大的资金量和资源来从事此项投入,因此,需要国家从产业上进行扶持,但这样也造成了一定程度脱离市场规律,导致核心竞争力不强,很难走向市场。
再次,是与发达国家的人才资源差距。虽然近些年电子行业专业人才逐年增加,但是相关的高精尖人才与发达国家还是存在很大的差距。十年树木、百年树人,芯片技术人才的培养需要比较长的周期,通过几代人的努力,才有可能弥补与发达国家间的人才差距。
所以,与其说中国“造芯难”,不如说中国“造芯慢”。从某种角度来看,美国禁止中兴购买芯片这件事未尝不是件好事。这将倒逼中国企业进一步研发芯片技术,加快追赶美国芯片产业的步伐。未来,贴着中国身份标签的“中国芯”,完全有可能走向全世界。
为了“中国芯”,我们要做什么
2006年国务院公布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》中,将“核高基” (核心电子器件、高端通用芯片及基础软件产品)作为与载人航天、探月工程并列的16个重大科技专项之一,目的就是要在信息领域替代国外体系。
国家从战略层面制定了芯片发展计划,在2014年就决定未来10年投入f万亿产业基金;再加上很多地方政府的产业基金,应该数倍于这个数字。所以,从政策面来看,芯片产业是决定国家前途命运的行业,是国家中长期发展的重点计划。
从企业角度来说,在国家的大力扶持下,企业也加大了芯片产业的投入。中兴事件,也让中国科技行业进一步看清了目前在核心技术方面的差距。中国企业要走出目前技术集成商的尴尬境地,摆脱核心技术被美国卡脖子的不利境地,只能继续加大投入,在芯片等核心技术与未来技术的研发上打造自己的科技巨头。华为多年苦心研发手机cpu海思芯片是一个最好的范例。阿里巴巴宣布研发自己的人工智能(Al)芯片的同时,也开始收购芯片公司,加强在芯片领域的投入。小米发布了松果芯片,用于自己的手机中。国内产业巨头的加入,真正推动了中国集成电路产业的发展,与其他企业共同直面中国缺芯难题。
中国芯片的机会和未来
在芯片产业发展方向上,首先我们必须按部就班,按市场和产业规律发展自己的芯片产业,加强资金、技术、人才方面的投入。但同时,我们也未必要走硅谷老路子,在迈入人工智能(AI)芯片时代,需要新的架构、新的芯片和新的生态。这就是中国公司的机会。
虽然在整个芯片领域,中国没有话语权,但是在人工智能芯片领域,中国是暂时领先的。不盲目乐观,也不盲目悲观,只要不断加大投入,中国必有赶超的那一天。
创新工场创办人、VC投资人李开复说,从整个大生态系统来看,这些年,中国市场吸引了非常聪明的投资人,他们投资了一批执行力很强的创业者,创造出了与硅谷不同的思考方式,比如硅谷以技术为主,中国以应用为导向。全球的芯片操作系统和应用思维未来会裂变成两个核心,一个以美国为核心,一个以中国为核心。这意味着,每个层面从应用到创业,到投资,到操作系统,包括芯片,都会给中国带来机会。
只是中国的核心技术独立过程尚需时日,绝非一日之功,更需戒骄戒躁。