半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的前世今生

半導(dǎo)體對人類社會發(fā)展的影響不言而喻。半導(dǎo)體技術(shù)的創(chuàng)新是推動全球經(jīng)濟數(shù)字化、人工智能（AI）、56通信和量子計算的基礎(chǔ)。由于全球化進程和國際關(guān)系格局的改變，國際地位、國家在半導(dǎo)體價值鏈中的地位顯得格外重要。由于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)投資大、周期長、風(fēng)險高，業(yè)界擔(dān)憂造芯熱或?qū)⒁l(fā)爛尾潮。以史為鑒，可以明方向。蘇聯(lián)、美國、中國，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)曾經(jīng)的大國、領(lǐng)先的大國、崛起中的大國的半導(dǎo)體發(fā)展歷程值得我們深入關(guān)注。

蘇聯(lián)半導(dǎo)體的發(fā)展啟示

72年前，蘇聯(lián)首臺計算機M9CM組裝完成。它距美國研發(fā)的第一臺通用電子數(shù)字計算機“埃尼阿克”（ENIAC）的時間僅為兩年。此后，蘇聯(lián)逐步建起了從原材料、設(shè)備、設(shè)計、制造等一整套完整的半導(dǎo)體工業(yè)體系，且體系完整而獨立，當(dāng)時在世界范圍內(nèi)也僅有美國具備這種實力。然而，在蘇聯(lián)后期及解體后的短短20多年里，這套人員精良、資源富集、儲備雄厚、水平居于前列的半導(dǎo)體工業(yè)體系消失得幾近無蹤。

1928年，蘇聯(lián)還是一個站在戰(zhàn)爭廢墟上的農(nóng)業(yè)國。1933年1月，蘇聯(lián)一五計劃提前完成，有了完備的工業(yè)體系。這得益于美國的援助，且技術(shù)轉(zhuǎn)讓史上罕見。

進入三十年代，蘇聯(lián)科學(xué)家開始在半導(dǎo)體理論方面取得巨大成就。杰出的物理學(xué)家越飛當(dāng)時就指出——半導(dǎo)體材料將是電子技術(shù)的新材料。他還在半導(dǎo)體的導(dǎo)電性研究中提出“阻擋層”的概念——這是未來集成電路研究的核心理論之一。

除了理論研究，蘇聯(lián)還在工程實踐中廣泛嘗試。甚至在二十年代后期，就有科學(xué)家開始嘗試在硅材料表面設(shè)置觸點，用半導(dǎo)體建立類似三極管的三電極系統(tǒng)。

這種在理論和工程實踐中同時進行的研究，需要的無外乎三個因素：安定的國內(nèi)環(huán)境、必要的工業(yè)積累，由國家政策重視帶來的資源投入。這些因素，蘇聯(lián)全部做到了。

基礎(chǔ)研究耗資巨大，成果莫測，但蘇聯(lián)加大了投入，在全蘇范圍內(nèi)建立研究所，并以特色的蘇式學(xué)制進行人才供給。五十年代中期，蘇聯(lián)學(xué)校培養(yǎng)出來的科學(xué)家和工程師，已經(jīng)比美國多出一倍，其中有14%的人進行著基礎(chǔ)研究。

這為蘇聯(lián)帶來了一個科研成果上的繁盛時代。在新興的電子和計算機工業(yè)上，蘇聯(lián)不僅在單一性能上接近美國，更在計算機設(shè)計方面花開數(shù)朵。

1953年，蘇聯(lián)設(shè)計出了大型計算機“箭”，每秒可運算2000次。到1957年，“箭”一共生產(chǎn)了7臺，并且和1950年研發(fā)的MESM一起應(yīng)用于航天、導(dǎo)彈工程的數(shù)據(jù)運算。1956年，由蘇聯(lián)科學(xué)院院士索伯列夫牽頭，蘇聯(lián)成功研制了三進制計算機。

六十年代后，蘇聯(lián)在半導(dǎo)體與計算機領(lǐng)域大有超過美國之勢。然而，有一些誰也沒有注意到的因素（計劃經(jīng)濟），正在悄然發(fā)揮作用。

1967年，白俄羅斯一家半導(dǎo)體工廠的一臺中壓斷路器壞了，需要重裝。業(yè)務(wù)副廠長在廠黨委會上提出要求，經(jīng)過討論，上報了明斯克市的電子工業(yè)管理局。管理局在1967年的計劃中，并沒有這筆經(jīng)費的安排，無法批復(fù)。于是，需求被層層上報到明斯克市計委和白俄羅斯加盟共和國計委。事情最后的解決方案是由白俄羅斯計委在1967年計劃上做了一個補充條款，同時批復(fù)給明斯克市計委和電子工業(yè)局，由他們向明斯克市財政局提出申請，再由財政局撥款給一家斷路器廠家，安排特別生產(chǎn)一臺斷路器。半導(dǎo)體工廠最后拿到了斷路器，但這是三個月后的事。

蘇聯(lián)的計算機產(chǎn)業(yè)布局是這種管理制度下的一個典型例子：為了加強各個加盟共和國的聯(lián)系，蘇聯(lián)把產(chǎn)業(yè)上下游做了硬性分配——烏克蘭電子信息工業(yè)板塊，白俄羅斯半導(dǎo)體工業(yè)板塊，波羅的海三國則加工和組裝。

這個做法顯然算的不是經(jīng)濟賬。事實上，在計劃經(jīng)濟體制下，經(jīng)濟賬也有一套算法：所有建設(shè)與科研項目都納入國家統(tǒng)一計劃;所需資金由國家財政統(tǒng)一分配撥款;所需物資由商業(yè)、物資部委統(tǒng)一調(diào)配;從事生產(chǎn)的勞動力由國家統(tǒng)一培養(yǎng);生產(chǎn)出來的產(chǎn)品由國家統(tǒng)購統(tǒng)籌;企業(yè)盈利上繳國家財政，企業(yè)虧損由國家財政補貼。

這個嚴(yán)密又龐大的管理體制，就像是一架事先設(shè)定好全部程序的經(jīng)濟機器——國家在宏觀上決定投資規(guī)模、投資結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)布局，又在微觀上擔(dān)負(fù)著項目決策管理任務(wù)。

這種體制的優(yōu)點是有利于集中社會資源，能以舉國之力辦大事，特別是在經(jīng)濟相對落后的階段，通過集中資源強攻重工業(yè)和基礎(chǔ)建設(shè)，可以明顯提高社會發(fā)展水平。但弊病也很明顯，除了我們已經(jīng)看到的低效率、僵化和反應(yīng)遲緩之外，還會為產(chǎn)業(yè)發(fā)展造成一系列奇特的導(dǎo)向。

成也蕭何敗也蕭何，蘇聯(lián)電子工業(yè)自此走向衰落。彼時，蘇聯(lián)戰(zhàn)略的優(yōu)先重點是航天工業(yè)，電子工業(yè)的作用在于提供保障，現(xiàn)有的計算機完全可信賴，只要沿著現(xiàn)有的計劃發(fā)展就足夠了。在既定的戰(zhàn)略方向下，蘇聯(lián)覺得沒有必要，財政也不允許去扶植航天工業(yè)外的一門工業(yè)。

蘇聯(lián)走上了對外自我隔離，對內(nèi)嚴(yán)格管控的道路——在宏觀上，財政政策追求預(yù)算平衡，貨幣政策追求價格穩(wěn)定;在微觀上，單個行業(yè)內(nèi)追求里程碑式的成就，行業(yè)分工上追求嚴(yán)密協(xié)作與動態(tài)平衡。他們真正想要的是嚴(yán)絲合縫的計劃運行、資源的集中管制與分配、對經(jīng)濟目標(biāo)的提前預(yù)設(shè)。

六十年代，蘇聯(lián)成立了科學(xué)院中央經(jīng)濟數(shù)學(xué)研究所，七十年代又陸續(xù)設(shè)立了各專業(yè)部計算中心，并在互相連通的基礎(chǔ)上建立了全蘇計算機中心。借助于集成電路計算機的建模和計算能力，蘇聯(lián)成功地將計劃經(jīng)濟變成了一門精密科學(xué)。

1964年，美國推出了世界第一臺集成電路計算機。9年后，蘇聯(lián)才推出。然而，美蘇第一代晶體管計算機的推出間隔只有4年。

更為“諷刺”的是，1973年美國摩托羅拉用磚頭一樣的設(shè)備測試移動通信產(chǎn)品之前，1958年蘇聯(lián)工程師列昂尼德·庫普里揚諾維奇就發(fā)明了更輕更小的移動電話，到1965年該移動電話可以在200公里內(nèi)有效工作。這項技術(shù)領(lǐng)先美國不止10年，不幸的是，蘇聯(lián)對這項研究沒有興趣。

從此，蘇聯(lián)電子工業(yè)的發(fā)展明顯地f曼了節(jié)奏，甚至落后。

落后不止體現(xiàn)在研發(fā)領(lǐng)域，在集成電路蔚然成勢后，電子器件一代更比一代小，手工裝配方式已經(jīng)跟不上形勢，要生產(chǎn)適用的器件，需要新設(shè)備、新技師和制作硅晶的真空環(huán)境。這些都需要巨額投資、漫長時間的耐心等待。

彼時，蘇聯(lián)認(rèn)為：用錢從歐洲買計算機回來仿制，要比自己研發(fā)制造更便宜。于是，按照“造船不如買船，造炮不如買炮”的邏輯，一批進口貨和仿制品被運進了高爾基汽車廠和斯大林格勒拖拉機廠，那些原本在研究所里做研發(fā)的技術(shù)人員，現(xiàn)在被趕到了車間里，變成了維修機器的工程師……

蘇聯(lián)計算機工業(yè)資歷最老的專家之一巴沙爾·拉米耶夫，想起了1977年的厄爾布魯士—2計算機，它被直接用在蘇聯(lián)彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)的目標(biāo)處理上，是蘇維埃之盾的眼睛和耳朵?？珊髞恚滓虻暮筝厒兠植皇浅霈F(xiàn)在IBM、英特爾、摩托羅拉的職員名單里，就是垂垂老矣。發(fā)明“箭”計算機的尤里·巴茲列夫斯基、突破了電子管小型化技術(shù)的院士阿夫迪夫、主導(dǎo)開發(fā)MIR系列計算機的格盧什科夫、發(fā)明了便攜移動電話的列昂尼德·庫普里揚諾維奇……這些名字都如同枯萎的花瓣，凋零在烏拉爾平原的凜冽秋風(fēng)中。

美國半導(dǎo)體技術(shù)依舊領(lǐng)先

美國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，從一開始就引領(lǐng)了整個世界，一直到今天。

早在1946年，美國推出了第一臺數(shù)字電子計算機ENIAC;1955年，美國貝爾實驗室研制出世界第一臺全晶體管計算機TRADIC;1964年，美國IBM推出了世界第一臺集成電路計算機IBM-360。在半導(dǎo)體行業(yè)，美國公司始終占全球總銷售額的45%至50%，其中，在電子設(shè)計自動化工具（EDA）、知識產(chǎn)權(quán)核心（核心IP）、集成電路設(shè)計和制造設(shè)備中的綜合市場份額超過50%。

1955年一1970年的15年間，美國政府占半導(dǎo)體設(shè)備采購全部出貨量的40%以上。美國半導(dǎo)體設(shè)備出貨量從幾乎為零達到14億美元左右。

1962年之前，美國軍方對半導(dǎo)體設(shè)備采購都在40%以上;1969年，這個比例達到了50%。六十年代之前，80%的半導(dǎo)體公司研發(fā)經(jīng)費來自于政府合同。美國商務(wù)部1960年統(tǒng)計——美國軍方在1959、1960年購買半導(dǎo)體元器件的平均價格約是私人客戶的兩倍。當(dāng)時，仙童半導(dǎo)體公司生產(chǎn)停滯，瀕臨破產(chǎn)，美國空軍“民兵導(dǎo)彈計劃”就曾為其提供過150萬美元的“訂單”。毫不夸張地說，美國半導(dǎo)體完全是由美國軍方和政府扶持起來的。

仙童半導(dǎo)體公司（Fairchild Semiconductor），也譯作飛兆半導(dǎo)體公司，創(chuàng)立于1957年，曾經(jīng)是世界上最大的半導(dǎo)體生產(chǎn)企業(yè)。除晶體管之父肖克利博士外，仙童當(dāng)時還吸引了其他8位天才的年輕人（摩爾、羅伯茨、克萊爾、諾伊斯、格里尼克、布蘭克、霍爾尼、拉斯特）。他們中最“年長”的諾伊斯只有29歲。后來，他們計劃出走，各自大展拳腳。1968年，諾依斯和摩爾離開了仙童創(chuàng)立了英特爾。

八十年代的著名暢銷書《硅谷熱》（Silicon Valley Fever）寫到：“硅谷大約70家半導(dǎo)體公司的半數(shù)，是仙童公司的直接或間接后裔。在仙童公司供職是進入遍布于硅谷各地的半導(dǎo)體業(yè)的途徑。1969年在森尼維爾舉行的一次半導(dǎo)體工程師大會上，400位與會者中，未曾在仙童公司工作過的還不到24人?！眴滩妓乖?jīng)比喻：“仙童半導(dǎo)體公司就像個成熟了的蒲公英，你一吹它，這種創(chuàng)業(yè)精神的種子就隨風(fēng)四處飄揚了?！?/p>

這是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)最好的年代，沒有其他，只有愿景。60年前發(fā)生在美國的科技創(chuàng)新浪潮，在人類科技歷史上寫下了濃厚的一筆。

摩爾定律的提出，不僅僅為技術(shù)發(fā)展提供了指引，更是一種產(chǎn)業(yè)默契。其實對于英特爾來說，這些天才很明白指數(shù)級的性能增長意味著什么。所以摩爾定律作為一個人造定律，對產(chǎn)業(yè)界的平衡和產(chǎn)業(yè)秩序的建立所帶來的價值，要遠大于客觀規(guī)律本身。

18個月演進一代，成為一種產(chǎn)業(yè)共識。整個半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在這個指引下，有序地推動產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。然而以英特爾規(guī)劃一代、研發(fā)一代、商用一代的做法，他們完全可以“超越”摩爾定律。穩(wěn)定的產(chǎn)業(yè)發(fā)展，為英特爾帶來了巨大的商業(yè)利益，不至于因為自己的產(chǎn)品太過優(yōu)秀和性能的跳躍，讓客戶對性能產(chǎn)生困惑，從而對自己的商業(yè)價值形成沖擊。

美國構(gòu)建了半導(dǎo)體的產(chǎn)業(yè)格局。美國不僅主導(dǎo)了瓦森納組織，自身也擁有英特爾、蘋果、AMD、應(yīng)用材料、LAM等巨頭，前十大科技巨頭美國占6強。

如今，美國在半導(dǎo)體制造能力中所占的份額（1990年為37%）僅為12%。在全球半導(dǎo)體制造能力中所占份額的下降，并不是美國缺乏技術(shù)能力，而是在成本上沒有競爭力。

實際上，美國在領(lǐng)先節(jié)點和先進節(jié)點（10納米或以下）的全球產(chǎn)能中占28%的份額;在分立、模擬和光電產(chǎn)品中的制造能力份額仍然高居30%的份額。美國公司是所有領(lǐng)域（邏輯系統(tǒng)、內(nèi)存和模擬）以及FAB軟件、設(shè)備和過程控制工具的制造工藝技術(shù)研發(fā)的全球領(lǐng)導(dǎo)者。

鑒于美國半導(dǎo)體行業(yè)在基礎(chǔ)科學(xué)、集成電路設(shè)計和生產(chǎn)設(shè)備方面的領(lǐng)先地位，在疫情等其他種種原因的影響下，欲增強制造能力、引領(lǐng)創(chuàng)新領(lǐng)域、創(chuàng)造新的技術(shù)范式。然而，去年華為的橫空出世，打亂了美國的節(jié)奏……

目前，全球75%的半導(dǎo)體產(chǎn)能都集中在東亞，我國正在積極投資，力爭在2030年成為全球最大的制造強國。

值得注意的是，美國半導(dǎo)體行業(yè)的領(lǐng)先領(lǐng)域，只有充分融入全球技術(shù)供應(yīng)鏈中，才能像移動通信革命一樣具備意義，惠及自身、普惠全球。

中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的“芯”路歷程

2000年之前，中國的半導(dǎo)體行業(yè)已經(jīng)踽踽獨行了接近半個世紀(jì)之久，依時間線索按照行業(yè)的主導(dǎo)力量來劃分，大致可以分成四個階段：

堅強萌芽：計劃機制中的專家主導(dǎo)（1956-1978年）

混亂年代：外部沖擊導(dǎo)致行業(yè)失序（1978-2000年）

西雁東飛：海歸創(chuàng)業(yè)潮與民企崛起（2000-2015年）

全面對決：國資入場打響芯片戰(zhàn)爭（2015-2018年）

第一批走入中國芯片發(fā)展史的，是蘇聯(lián)式軍事工業(yè)和科研體系內(nèi)的院所專家們，他們從上世紀(jì)五十年代開始建設(shè)中國的半導(dǎo)體技術(shù)和工業(yè)體系，可以總結(jié)為一句話：用蘇聯(lián)的體系和中國的人才，來追美國的影子。

我國在1960年成立了以中科院半導(dǎo)體所為代表的大批研究機構(gòu)，并在全國建設(shè)數(shù)十個電子廠，初步搭建了中國半導(dǎo)體工業(yè)的“研發(fā)+生產(chǎn)”體系。但在產(chǎn)業(yè)化方面，成就寥寥可數(shù)。

改革開放之初，中國電子產(chǎn)業(yè)受到猛烈的外部沖擊。由于大量國營電子企業(yè)經(jīng)營困難，無法產(chǎn)生足夠的利潤來支撐研發(fā)，從國外引進的生產(chǎn)線又大多是落后淘汰的二手貨。所以在上世紀(jì)八十年代，中國半導(dǎo)體行業(yè)大幅落后。為解決這種情況，國家部委先后組織了三大“戰(zhàn)役”，分別是：1986年的“531戰(zhàn)略”、1990年的“908工程”、1995年的“909工程”。

“531戰(zhàn)略”是在1986年提出的，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)”，并在全國多地建設(shè)集成電路制造基地。從1986年到1995年，陸續(xù)誕生了無錫華晶、紹興華越、上海貝嶺、上海飛利浦和首鋼NEc等五家公司。這里面最具代表性的，當(dāng)屬首鋼NEC公司。

1991年12月，“首鋼未來不姓鋼”，跨界芯片，與NEC成立合資公司，技術(shù)全部來自于NEC。盡管NEC提供的技術(shù)不算先進，但恰逢行業(yè)景氣，1995年的銷售額就達到了9億多元。受此激勵，2000年12月，首鋼聯(lián)合美國公司AOS合資成立了“華夏半導(dǎo)體”，投資13億美元做8英寸芯片，技術(shù)來源于AOS。但很快，2001年IT泡沫導(dǎo)致全球芯片行業(yè)低迷，AOS回撤，華夏半導(dǎo)體沒了技術(shù)來源，很快夭折，而與NEC的合資公司也陷入虧損。2004年，首鋼基本退出芯片行業(yè)。

面對越拉越大的差距，1990年9月電子工業(yè)部又決定啟動“9087-程”，想在超大規(guī)模集成電路方面有所突破，目標(biāo)是建成一條6英寸0.8—1.2微米的芯片生產(chǎn)線。項目由無錫華晶承擔(dān)，芯片技術(shù)則向美國朗訊購買，但最終結(jié)果是：2年行政審批、3年技術(shù)引進、2年建廠施工，總共7年時間，投產(chǎn)即落后，月產(chǎn)量也僅有800片。

沒有達到預(yù)期效果，1995年，電子工業(yè)部又提出實施“909工程”，投資100億元，由上海華虹承擔(dān)，與NEC合作。項目于1997年7月開工，1999年2月完工，用時不到兩年即建成試產(chǎn)，在2000年銷售收入就有30億元，利潤5.16億元。

總結(jié)從1978年到2000年的歷史：早期缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，蜂擁引進國外淘汰的生產(chǎn)線，但這些設(shè)備在摩爾定律的驅(qū)動下，以超乎尋常的速度變成廢鐵;后期國家出面組織三大戰(zhàn)役，屢敗屢戰(zhàn)，最終通過“909工程”留下了一座勉強算合格的上海華虹。

這些項目未能取得預(yù)想中的成功，深層次的原因有兩個：一是芯片行業(yè)更新速度太快，沒有連貫性投入，必然會陷入“引進—建廠—投產(chǎn)—落后—再引進”的惡性循環(huán);二是半導(dǎo)體人才匱乏，根本無法吃透引進來的技術(shù)，遑論自主研發(fā)。

另外，西方國家先后用“巴統(tǒng)”和“瓦森納協(xié)議”來限制向我國出口最先進的高科技設(shè)備，同意批準(zhǔn)出口的技術(shù)通常比最先進的晚兩代，加上中間拖延和落地消化，基本上拿到手的技術(shù)就差不多落后三代左右。

半導(dǎo)體行業(yè)有一個獨特的特點：人才的培養(yǎng)周期長，就是通常所說的“板凳要坐十年冷”，大多數(shù)頂尖人才都必須要讀到博士。

人才問題，在2000年左右迎來了轉(zhuǎn)機，大批有海外留學(xué)經(jīng)驗、在頂級芯片公司工作多年的半導(dǎo)體人才，在這一時期回國——中星微的鄧中翰于1999年回國，中芯的張汝京于2000年回國，展訊的武平和陳大同于2001年回國，芯原的戴偉民于2002年回國，兆易的朱一明于2004年回國。他們帶著豐富的經(jīng)驗，跳進了中國半導(dǎo)體行業(yè)的歷史進程之中。

2000年之后，中國芯片行業(yè)進入了海歸創(chuàng)業(yè)和民企崛起的時代——2000年，中芯國際成立;2001年，珠海炬力、展訊通信、福建瑞芯成立;2002年，匯頂科技、銳迪科成立;2003年，中興微成立;2004年，華為海思、瀾起科技、兆易創(chuàng)新成立。

2014年，國務(wù)院印發(fā)《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進綱要》，開始實施“大基金”計劃。2019年，大基金第二期成立，規(guī)模擴為前期的兩倍。

過去二十年來，我國的電子產(chǎn)品組裝、測試和封裝在半導(dǎo)體行業(yè)嶄露頭角。目前，我國集成電路產(chǎn)量與美國相當(dāng)，約占全球產(chǎn)量的12%，但在集成電路設(shè)計與制造方面相對落后。

令人振奮的是，我國正在規(guī)劃將大力支持發(fā)展第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)寫入“十四五”規(guī)劃中，計劃在2021到2025年，在教育、科研、開發(fā)、融資、應(yīng)用等各個方面，大力支持發(fā)展第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，以期實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)獨立自主，甚至彎道超車。

發(fā)展第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)談何容易，但這仍是我們國家的產(chǎn)業(yè)希望。

本刊綜合