短缺、斷供，中美各自投資興建芯片廠，最近一段時間，圍繞芯片業(yè)的新聞頻出。有外媒近日報道稱，中國正斥巨資用于研發(fā)第三代半導(dǎo)體，應(yīng)對美國制裁導(dǎo)致的半導(dǎo)體斷供危機。
從產(chǎn)業(yè)意義上來說，芯片是中國科技最大的短板，是美國針對中國“卡脖子”最多的領(lǐng)域，也是中國發(fā)展自主產(chǎn)業(yè)鏈的必然方向。第三代半導(dǎo)體芯片研發(fā)目前剛剛起步，中國與世界先進水平差距不大，的確存在追趕或者超越的可能。
第三代半導(dǎo)體芯片并非指當(dāng)前更為高級的芯片，而是以氮化鎵和碳化硅等新材料為基礎(chǔ)發(fā)展半導(dǎo)體功放芯片，特性是耐高溫、高壓、大電流，用于新能源汽車等特定領(lǐng)域。人們更熟悉的邏輯運算與存儲芯片，還是以硅片晶圓為材料，硅純度越高越好。
基于硅基的芯片發(fā)展歷史很長，圍繞它的一系列指標(biāo)以摩爾定律指數(shù)增長。指甲蓋大小的芯片里有上百億個晶體管，功能強大到能讓手機流暢運轉(zhuǎn)，讓小小的U盤里可以有幾百G的存儲空間。硅基芯片制造已深入到10納米的原子級別，難度極大，設(shè)計、設(shè)備、生產(chǎn)技術(shù)、投資要求極高。硅基芯片是國產(chǎn)自主芯片發(fā)展的主戰(zhàn)場，涉及利益最大，面臨的挑戰(zhàn)也最為艱巨。
實際上，以砷化鎵和銻化銦等材料為基礎(chǔ)的第二代半導(dǎo)體，在光纖和移動通信領(lǐng)域作用很大，中國發(fā)展得也不錯，但依然無法解決芯片主戰(zhàn)場上的問題。各代際之間是并列關(guān)系，不能形成替代。在可以預(yù)見的將來，硅基都將是芯片發(fā)展的主要領(lǐng)域。對于急需補上芯片短板的中國更是如此，必須強攻主流芯片制造技術(shù)，很難如汽車領(lǐng)域般靠電動車對傳統(tǒng)汽油車實現(xiàn)彎道超越。
芯片的“制程”由晶體管兩個柵極的距離（納米）定義，可以劃分為“成熟”和“先進”兩個階段，隨著時間推移，先進的會轉(zhuǎn)為成熟，更先進的又會出現(xiàn)?，F(xiàn)階段的中國正好處于劃分相對清晰的節(jié)點：28納米及以上是成熟制程，14納米及以下的是先進制程，需要用到FinFET（晶體管的兩極象魚鰭豎起，向立體發(fā)展）等先進制造工藝。如果從是否需要最先進的EUV光刻機來看，14納米也可歸入成熟制程。
因為華為7納米、5納米芯片受美國制裁導(dǎo)致手機無法出貨，一般社會輿論容易認為中國目前最需要追趕的是先進制程，高度關(guān)注我們需要多長時間才能自主制造出先進芯片，解決斷供問題。有樂觀的聲音認為兩三年即可實現(xiàn)，有悲觀的聲音認為需要十年時間，而光刻機就成為芯片自主的任務(wù)核心與技術(shù)圖騰。相當(dāng)多的人以為，中芯國際2019年就實現(xiàn)了14納米先進制程量產(chǎn)，成熟芯片制造更不應(yīng)該成為問題。
雖然人們普遍認識到中國在芯片制造領(lǐng)域與國際先進水平的差距，但中國在其他領(lǐng)域技術(shù)追趕的高速度容易給人們的認識上帶來一種樂觀，從而難以真正理解我們在芯片領(lǐng)域面對的技術(shù)困境。實際從產(chǎn)業(yè)安全和技術(shù)基礎(chǔ)來看，當(dāng)前我們最需要大力投入的其實是成熟制程產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)。
芯片制造是當(dāng)今制造業(yè)中罕見的技術(shù)水平還在持續(xù)指數(shù)增長領(lǐng)域。除刻蝕機等極少數(shù)設(shè)備外，中國在芯片制造設(shè)備上沒有參與產(chǎn)業(yè)大發(fā)展，從開始的落后，到差距越來越大，追趕的難度不斷增加。即使在“成熟”的芯片制造領(lǐng)域，中國設(shè)備的份額也不高。表現(xiàn)在統(tǒng)計數(shù)字上，就是芯片制造產(chǎn)能占比太低。即使把英特爾、臺積電、海力士等外企在華產(chǎn)能都算上，中國大陸也只占世界芯片產(chǎn)能的13.9%，需要進口世界一半的芯片。
中國政府對芯片的重要性并不缺乏認知，在上世紀(jì)90年代實施了“908”“909”工程，進入21世紀(jì)后有“01”“02”專項，以最優(yōu)先順序大力攻關(guān)芯片制造技術(shù)。但因未加入全球領(lǐng)先企業(yè)互商配合快速進步的發(fā)展“路線圖”，難以跟上產(chǎn)業(yè)前沿。一旦在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中引入國產(chǎn)設(shè)備會降低良品率，嚴(yán)重影響企業(yè)收益。因此主要問題不是能不能跟上先進制程，而是能不能彌補成熟制程差距。
實踐說明，依靠個別專項突擊不足以解決芯片制造技術(shù)問題。數(shù)百億元人民幣的投資看似巨大，實際也只相當(dāng)于芯片業(yè)界巨頭一年的投資。2010年以后，中國又推出了集成電路產(chǎn)業(yè)大基金，投資力度加到上千億元人民幣，更多地從市場角度培育國產(chǎn)芯片企業(yè)。這些專項與基金投資很重要，給后續(xù)追趕打下了基礎(chǔ)，但不足以完全解決問題，需要在新形勢下重新做戰(zhàn)略選擇。
美國的制裁令給中國芯片行業(yè)帶來很大困難，卻又提供了難得的市場機會。國產(chǎn)芯片產(chǎn)業(yè)迫切需要抓住機會發(fā)展自主產(chǎn)業(yè)鏈，形成研發(fā)、人才培養(yǎng)、生產(chǎn)、市場應(yīng)用的商業(yè)閉環(huán)，擺脫與市場脫節(jié)的不利情況，走上發(fā)展快車道。目前，在得到應(yīng)用機會后，芯片制造國產(chǎn)替代成果不斷涌現(xiàn)，人才待遇大幅提升，良性循環(huán)的態(tài)勢已經(jīng)出現(xiàn)。也許目前還不具備突破先進制程的條件，但如果能在成熟芯片制程打牢基礎(chǔ)，戰(zhàn)略意義更大。約70%的芯片是成熟制程，能基本覆蓋國計民生重大領(lǐng)域的需求。
需要指出的是，國產(chǎn)芯片制造業(yè)近年來所取得的進步，是相對過去的困境而言，與國際巨頭相比差距仍然很大。不能盲目樂觀地以為國產(chǎn)芯片制造技術(shù)已經(jīng)強到發(fā)發(fā)力就能解決問題，需要耐心、理性。芯片人才培養(yǎng)、技術(shù)積累、產(chǎn)線調(diào)試、產(chǎn)能形成的周期比一般產(chǎn)業(yè)要長。中國需要與全球芯片企業(yè)加深合作，哪怕先進制程受限，也要盡力增加成熟芯片的市場份額。光刻機最重要的制造商ASML以及在芯片制造領(lǐng)域經(jīng)驗最豐富的臺積電，都是重要合作伙伴，不能因為美國使壞，我們就放棄與之合作。
（作者：陳經(jīng) 科技與戰(zhàn)略風(fēng)云學(xué)會研究員）
（來源：環(huán)球時報）
