從智能手機,、醫(yī)療設備到國防軍工都需要半導體,。當前，半導體產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為了國家戰(zhàn)略之爭,，爭奪半導體行業(yè)主導地位的斗爭,，正在演變?yōu)轭愃?9世紀互為競爭對手的幾個大國為爭奪中亞控制權(quán)爆發(fā)沖突的博弈。只不過,，如今這場現(xiàn)代博弈主要圍繞增強工業(yè)產(chǎn)能和開發(fā)最新技術展開,。
雖然，在目前的全球產(chǎn)業(yè)鏈和供應鏈體系下,，尤其是在智能手機市場,，中國已經(jīng)形成了完整的電子產(chǎn)品制造產(chǎn)業(yè)鏈。不過,，對于半導體行業(yè)的三類公司而言,，中國企業(yè)尚扮演著規(guī)則追隨者的角色。在美國持續(xù)的科技封鎖下,，中國的半導體追趕之路如今又走到了哪步,？
美國之壟斷
半導體產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)眾多，專業(yè)分工程度高,，技術的創(chuàng)新應用是行業(yè)重要驅(qū)動力,。具體來看，半導體產(chǎn)業(yè)鏈上下游包括三大環(huán)節(jié)：IC設計,、晶圓制造加工以及封裝測試,、應用。
其中,，IC設計是指根據(jù)終端產(chǎn)品的需求,，從系統(tǒng)、模塊,、電路等各個層級進行選擇并組合,，確定器件結(jié)構(gòu),、工藝方案等，實現(xiàn)相關的功能和性能要求,，并將其委托給晶圓代工廠進行生產(chǎn)加工,；晶圓制造廠根據(jù)設計版圖進行掩膜制作形成模板，在晶圓上批量制造集成電路,，通過多次重復運用摻雜,、沉積、光刻等工藝最終將IC設計公司設計好的電路圖移植到晶圓上,；完成后的晶圓再送往下游封測廠進行切割,、焊線、塑封,，以防止物理損壞或化學腐蝕,，同時使芯片電路與外部器件實現(xiàn)電氣連接，最后移交給下游廠商,。
當前,，半導體產(chǎn)業(yè)鏈其實是以美國為主導的一種壟斷模式。美國半導體行業(yè)幾乎占了全球市場份額的一半,，雖然在1980年代,，美國半導體產(chǎn)業(yè)在全球市場份額中遭受了重大損失。在1980年代初期,，總部位于美國的生產(chǎn)商占據(jù)了全球半導體銷售量的50％以上,。但由于來自日本公司的激烈競爭，非法“傾銷”的影響以及1985年至1986年的嚴重產(chǎn)業(yè)衰退,，美國半導體產(chǎn)業(yè)失去了全球19個市場份額,，并將全球市場份額的領導地位讓給了日本。
但在接下來的10年中,，美國半導體行業(yè)開始反彈,，到1997年，它以超過50％的全球市場份額重新獲得了領導地位,，這一地位一直保持到今天,。美國半導體公司在微處理器和其他領先設備中保持了競爭優(yōu)勢，并在其他產(chǎn)品領域繼續(xù)保持領先地位,。此外,，美國半導體公司在研發(fā),，設計和工藝技術方面保持領先地位,。
根據(jù)美國半導體協(xié)會SIA《2020Factbook》報告，2019年美國公司擁有最大的市場份額,，達到47％,。其他國家或地區(qū)的行業(yè)在全球市場中占有5％至19％的份額,；美國半導體公司約占全部半導體晶圓制造能力的81％；此外,，亞太地區(qū)的半導體公司占美國產(chǎn)能余下的大部分,，約為10％。約有44％的美國公司的前端半導體晶圓產(chǎn)能位于美國,，其他依次是新加坡,、中國臺灣、歐洲和日本,。
當然,，美國半導體行業(yè)在全球的領導地位離不開大規(guī)模研發(fā)投資帶來的技術突破和產(chǎn)品創(chuàng)新。半導體是由高先進的制造工藝生產(chǎn)的高復雜的產(chǎn)品,，而這些突破需要多年持續(xù)的巨大資本與人才投入才能實現(xiàn),。美國半導體行業(yè)一直注重研發(fā)，高投入帶來了技術領先,，技術領先地位使美國公司得以建立創(chuàng)新的良性循環(huán),。
畢竟，在過去的20年中,，美國年度研發(fā)支出（占銷售額的百分比）已超過10％,。這個比率在美國經(jīng)濟的主要制造業(yè)中是空前的。根據(jù)2019年歐盟工業(yè)研發(fā)投資排行榜,，就研發(fā)支出占銷售額的比例而言,，美國半導體行業(yè)僅次于美國制藥和生物技術行業(yè)。顯然,，研發(fā)支出對于半導體公司的競爭地位至關重要,，技術變革的迅速發(fā)展也要求制程技術和設備功能的不斷進步。
由此帶來的美國在全球半導體行業(yè)的壟斷顯而易見,。美國不僅擁有核心技術的壟斷,，更是掌控著全球產(chǎn)業(yè)鏈。而當美國及其伙伴國將一些關鍵材料,、生產(chǎn)裝備列入管制清單時,，自然就危及到了我國半導體產(chǎn)業(yè)和相關工業(yè)體系的安全。
中國之追趕
與美國當前半導體行業(yè)的先進相比,，中國在半導體行業(yè)仍呈加速追趕之勢,。畢竟在美國從立法、產(chǎn)業(yè)政策,、直接干預,、貿(mào)易戰(zhàn)等多個角度來確立其半導體的全球領先地位時，中國正深陷運動之中。
如果說20世紀60年代,，全力投入“兩彈一星”讓中國得到很多,；那么，70年代忽視的半導體,，則讓中國也為此失去很多,。
70年代，中美和中日先后實現(xiàn)邦交正?；?。70年代初，我國從日本引進7條生產(chǎn)線,，雖然有了設備,，但技術、軟件能力卻沒有跟上,，因此效果不佳,。70年代末，美國產(chǎn)業(yè)升級,，中國引進淘汰下來的二手設備,，組成24條生產(chǎn)線，但是同樣因為技術,、軟件能力跟不上,，因而沒有達成預期。加上彼時舉國封鎖,，涉及引進西方技術的事項往往被扣上“爬行主義”的帽子,，批判打倒一番。在這樣的封閉里,，中國自然就錯失了發(fā)展良機,。
世界半導體行業(yè)日新月異下，待中國再次回到世界,，已經(jīng)落后20－30年,。根據(jù)微電子學家王守武所說，1977年,，全國共有600多家半導體生產(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,。
雖然很快國家項目531工程和908工程就接踵而來,，但目標“普及5nm，開發(fā)3nm,，攻關1nm”的531,，最終還是“引進了設備,，卻消化不了技術和管理”。而這一次的失敗,，更大的原因在于,，十年運動,，中國半導體人才青黃不接,，即使清楚軟件和管理更重要，卻巧婦難為無米之炊,。
908的失敗是另一種典型,。908工程，審批2年,，論證3年,，建廠2年，7年過去,，華晶工廠一落地就落后,。不但落后了先進工藝4－5代，月產(chǎn)能也只有區(qū)區(qū)800片,，連目標產(chǎn)能1．2萬片的一成都不到,。面對沉重的銀行利息，華晶歷經(jīng)輾轉(zhuǎn)和反復,，終于還是被央企華潤收購,，成為現(xiàn)在的華潤微電子。
面前這道積年累月長成的天塹,，盡管中國已經(jīng)花費了數(shù)百億美元,，試圖在半導體、更快速的計算機和智能手機以及更尖端設備的競爭中脫穎而出,，但從目前來看,，中國的半導體追趕之路依舊遙遠。
核心芯片國產(chǎn)化率低是個不爭的事實,。雖然我國在通信裝備方面,，國產(chǎn)芯片已實現(xiàn)部分進口替代，應用處理器和通信處理器中國產(chǎn)芯片占比分別達到18％和22％,，但在內(nèi)存設備和顯示系統(tǒng)中的國產(chǎn)核心芯片市場才剛起步,，而在計算機系統(tǒng)、通用電子系統(tǒng)的終端核心芯片上,，國產(chǎn)芯片市占率甚至仍接近于0,。
更重要的是，在關鍵品類上,，中國幾乎空白,。換言之,，中國仍然缺乏高端芯片的生產(chǎn)能力?？梢哉f,，從設計軟件到制造芯片的各種零部件，以及芯片制造過程中所需要的光刻膠,、特種氣體等,，我們目前都難以滿足更高端芯片的制造需求。
以生產(chǎn)芯片所需要的光刻機為例,，我們目前的產(chǎn)業(yè)鏈技術還難以支撐5nm芯片量產(chǎn)的光刻機技術,，更談不上2nm方向的探索。即便是中國的主力中芯國際的芯片生產(chǎn)技術,，距離國際的一眾芯片巨頭還有一代的差距,。目前，中芯能量產(chǎn)的是7nm,，但國際上普遍使用的已經(jīng)是5nm,。
此外，光刻機的本質(zhì)問題更是全球化的產(chǎn)業(yè)鏈問題,。一臺最高端的EUV光刻機里有十萬多零部件,，全球供應商超過5000家。從光刻機構(gòu)成分析,，美國光源占27％,，荷蘭腔體和英國真空占32％，日本材料占27％,，德國光學系統(tǒng)占14％,。光刻機是全球化的結(jié)晶，如果讓一個國家或者一個地區(qū)做一個光刻機是不現(xiàn)實的,。
因此,，研發(fā)光刻機還不能成為唯一目標，大國博弈中,，打造半導體的完整產(chǎn)業(yè)鏈才是核心,。顯然，目前,，中國仍處于整個半導體產(chǎn)業(yè)鏈的制約中,。并且，在這樣的情況下,，美國政府還先后對華為,、中芯國際、龍芯等國內(nèi)企業(yè)采取列入實體清單,、打壓等措施,，讓中國半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展不斷受阻,。
此外，存儲器（三星,、海力士,、美光）要仰人鼻息；可編程邏輯芯片（FPGA）基本被Intel和賽靈思（Xilinx）壟斷,；高鐵缺一不可的（IGBT）,、數(shù)字信號處理芯片（DSP）、CPU,、GPU,、MCU,、半導體設備,、硅片等等也都依賴進口。
后來居上勢在必行
不可否認,，中國在芯片技術方面落后于美國多年,，想要完全追趕可能需要很長的時間，畢竟工藝研發(fā)需要的花費是累進的,，但現(xiàn)實也沒有這么悲觀,。畢竟，憑借國家力量,，統(tǒng)一方向,，后來居上，是中國不可比擬的巨大優(yōu)勢,。
比如曾經(jīng)的面板行業(yè),。就在5年前，“缺屏少芯”還是普遍存在的現(xiàn)實,，面板是和汽車零配件,、芯片、石油一樣年進口額500億美元以上的商品,。2010年尤其令人沮喪,，中國臺灣供應商聯(lián)合日韓品牌集體漲價。但是就在這之后,，京東方累計耗資3000億,，輪番虧損輪番投資，終于迎來回報,，不僅逼迫日韓關閉低世代產(chǎn)線,，把臺灣企業(yè)逐出市場，而且在連年虧損后實現(xiàn)盈利,。
就目前半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀來看,，我們在支持半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的頂層設計上,，不僅要進行資金的投入，以及人才的投入,，更重要的是要在體制機制上進行改革,。支持高端的科技人才開展產(chǎn)學研合作，或者是支持高端科研人才帶技術進行創(chuàng)業(yè),，允許其以更市場化的方式進行更大尺度的包容試錯,。
因為半導體產(chǎn)業(yè)的技術升級是一項重大資本支出的投入，是依靠巨大資金堆積出來的,。事實上,，就在中興被制裁后，中芯國際向世界頂級光刻機制造商ASML購買了一臺極紫外光刻機（Extreme Ultravidet Lithography）,，售價是驚人的1．2億美元,。只一臺光刻機的價格，就超過了中芯國際一年的利潤,。
并且,，這還只是一臺設備，并不是整條生產(chǎn)線,。一條生產(chǎn)線,，除了光刻機，還需要刻蝕機,、薄膜沉積設備,、單晶爐、CVD,、顯影機,、離子注入機、CMP拋光機等等,。算成本的時候,，記得算上每年20％的維護費用，也可以不算,，因為如果你想保持在隊伍最前列,，基本每年都要更新。
再比如,，我國半導體產(chǎn)業(yè)處于第二梯隊的比亞迪半導體以及華虹半導體,，量產(chǎn)的芯片技術還距離中芯國際2－3代。如果這些企業(yè)要升級到中芯國際的7nm量產(chǎn)技術層面,，其所面臨的將是巨大的資本開支——現(xiàn)在行業(yè)主流的14納米或7納米芯片制造生產(chǎn)線的投資額以500億元起步,，三星和臺積電的在7納米生產(chǎn)廠上的投資都超過了200億美元。而比亞迪半導體以及華虹半導體當前的利潤顯然難以支撐這種投入,，也自然就陷入了兩難的困境,。
半導體產(chǎn)業(yè)是當之無愧的“碎鈔機”,，因此。為有效利用財政,、人才和社會資源,，亟需做好頂層設計和優(yōu)化布局，遴選出具備行業(yè)技術和資源優(yōu)勢的企業(yè)和機構(gòu),，進行資金重點支持和政策扶植,。推動龍頭企業(yè)和機構(gòu)通過技術、管理和商業(yè)模式創(chuàng)新,，推進產(chǎn)業(yè)“鏈式集聚”,。
一方面，發(fā)揮龍頭骨干企業(yè)在自主創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的創(chuàng)新引領與示范帶動作用,，形成研發(fā)和品牌優(yōu)勢,，最終鞏固和形成多個區(qū)域布局合理、產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢明顯的國家半導體技術,、人才和產(chǎn)業(yè)高地,。比如,，建設國家級的面向高校,、科研院所和初創(chuàng)企業(yè)的軟件與硬件、單晶生長與外延,、芯片工藝,、封裝等中試平臺，建設具備先進工藝和運營水平的代工廠,，推動建設具有自主可控能力的垂直整合制造企業(yè),。
另一方面，如果美國持續(xù)對我們展開芯片技術的封鎖,，那么我們除了依靠自身的技術突破之外,，可以試著和歐盟進行合作，引入歐盟的芯片技術,，或者和歐盟的廠家聯(lián)合,。鼓勵國內(nèi)有實力的企業(yè)和科研機構(gòu)在國外設立半導體研發(fā)機構(gòu)，并開展與國外半導體企業(yè),、科研院校的研發(fā)合作,。支持國內(nèi)企業(yè)和機構(gòu)并購境外半導體企業(yè)，積極參與國際技術和產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟,，拓展國際合作渠道,，提升國際資源整合能力，實現(xiàn)國際化經(jīng)營,。
從短期來看,，中國的半導體戰(zhàn)略著眼于減少對美國的依賴,，從長遠來看，中國在芯片制造方面的巨額投資最終將獲得回報,，超越僅僅是時間的問題,。但在超越的那天到來之前，或許我們要更加努力的讓這個時間有所縮短,。