美國時間9月17日,特朗普政府發(fā)表聲明宣布將于9月24日(即今日)起,對約2000億美元的中國產(chǎn)品加征10%進(jìn)口關(guān)稅,并將于2019年1月1日起將稅率提升至25%。
在此之前中興所遭遇的芯片禁令,相信也讓國人感受到了一顆小芯片的分量,而中興在受到“定向打擊”后所釋放的信號更是令I(lǐng)T企業(yè)感到寒意襲人,一場關(guān)于中國缺“芯”的爭論也就此展開。
問題的背后必然隱藏著深層次的原因,讓我們突然意識到被“卡脖子”的芯片技術(shù)是如何陷入困境當(dāng)中的?未來又有無完善的應(yīng)對方法呢?
就此,本文對中國芯片產(chǎn)業(yè)從無到有的60年發(fā)展歷程進(jìn)行了全方位的回顧,透過集成電路的世紀(jì)變遷并與美、日、韓等國的崛起之路進(jìn)行對比,為您多維度的解讀中國芯片的困境所在及未來的破解之道。
從落后5年到落后20年
新中國成立時,全中國只有幾個比較像樣的有線電和無線電工廠,日式機(jī)床不到1000臺,生產(chǎn)能力和技術(shù)水平幾乎為零。
1951年10月底,中蘇第二屆商務(wù)談判在莫斯科舉行。中方代表團(tuán)成員向當(dāng)時與中國關(guān)系密切的蘇方探尋援建電子管、無線電元件和交換機(jī)生產(chǎn)廠的可行性。
結(jié)果,援建電子管廠和交換機(jī)廠的動議順利通過,但電子元件廠卻被蘇方拒絕,理由說來倒也簡單:“援助電子管廠是可以的。至于無線電元件,連我們的工廠都是民主德國幫著建起來的,你們?nèi)フ埶麄儙兔Π?rdquo;
1952年,民主德國方面盡最大的努力,給中國提供了種類和規(guī)格繁多的產(chǎn)品,最終確定引進(jìn)18家單位的80多項產(chǎn)品,初步核算需要1.4億元。
隨后,中方在北京酒仙橋籌建北京電子管廠(即現(xiàn)在的北京京東方公司)、由民主德國提供技術(shù)援助。該廠總投資1億元,年產(chǎn)1220萬只,是亞洲最大的電子管廠。除此之外,酒仙橋還建起了規(guī)模龐大的北京電機(jī)總廠、華北無線電器材聯(lián)合廠、北京有線電廠及華北光電技術(shù)研究所等單位。
響應(yīng)“向科學(xué)進(jìn)軍”的號召,中國的知識分子、技術(shù)人員克服外界封鎖的困難,在海外回國的一批半導(dǎo)體學(xué)者的帶領(lǐng)下,開始建立起自己的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。
1947年,美國貝爾實驗室發(fā)明了半導(dǎo)體點(diǎn)接觸式晶體管,從而開創(chuàng)了人類的硅文明時代。在地球的另一邊,1959年,在林蘭英的帶領(lǐng)下,我國沖破西方禁運(yùn),僅比美國晚一年拉出了硅單晶。
同年,李志堅在清華大學(xué)拉出了高純度多晶硅。1960年,中科院半導(dǎo)體所和河北半導(dǎo)體研究所正式成立,我國的半導(dǎo)體工業(yè)體系初步建成。1965年,我國第一塊集成電路誕生。
1966年,十年動蕩開始,但我國的半導(dǎo)體工業(yè)建設(shè)并未止步。1972年,美國總統(tǒng)尼克松訪華后,中國開始從歐美引進(jìn)技術(shù)。這一年,我國自主研制的PMOS大規(guī)模集成電路在永川半導(dǎo)體研究所誕生,實現(xiàn)了從中小集成電路發(fā)展到大規(guī)模集成電路的跨越
1.追趕乏力
從小規(guī)模集成電路起步,經(jīng)過中規(guī)模集成電路,發(fā)展到大規(guī)模集成電路,就在美國的芯片技術(shù)飛速發(fā)展之時,中國的追趕開始乏力。
在20世紀(jì)六七十年代,以中國的精英科學(xué)家和軍事化研發(fā)體制,足以保證“兩彈一星”這樣的國家級工程順利完成,但要讓芯片產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)超微細(xì)加工技術(shù)的不斷升級,應(yīng)對瞬息萬變的市場變化,以及達(dá)到每年上億甚至數(shù)十億的產(chǎn)量,遇到了越來越多的障礙。
從國際上看,由于集成電路是先進(jìn)技術(shù),而且與國防軍事密切相關(guān),“巴統(tǒng)”對中國長年實行禁運(yùn),無論制造設(shè)備還是工藝技術(shù),在一個很關(guān)鍵的時期內(nèi)斷絕了中國交流引進(jìn)的路徑。
從國內(nèi)看,20世紀(jì)60年代后期,處于“文革”動亂的中國一度采用群眾運(yùn)動的方式全民大搞半導(dǎo)體。當(dāng)時,報紙上長篇累牘地宣傳:街道老太太在弄堂里拉一臺擴(kuò)散爐也能做出半導(dǎo)體。這種違背基本規(guī)律的鼓吹,嚴(yán)重沖擊了正規(guī)工廠的半導(dǎo)體生產(chǎn)研發(fā)流程。
1968年,北京組建東光電工廠;上海組建無線電十九廠。至1970年建成投產(chǎn),形成中國集成電路產(chǎn)業(yè)中的“南北兩霸”。但所謂的“打破尖端迷信”,讓造反派對東光電工廠建廠時鋪設(shè)的水磨石地板進(jìn)行了大肆批判,導(dǎo)致工廠不敢對產(chǎn)品質(zhì)量提出起碼的要求,甚至把其負(fù)責(zé)研制的百萬次大型電子計算機(jī)電路推倒重來。
20世紀(jì)70年代初,隨著中美關(guān)系的緩和,中國開始恢復(fù)與西方國家的經(jīng)濟(jì)技術(shù)交流。事情并不是一帆風(fēng)順。1973年,中方一個考察團(tuán)赴美考察彩色電視機(jī)生產(chǎn)線,美方熱情接待后贈送考察團(tuán)代表每人一份工藝精致的玻璃蝸牛小禮品。不曾想“蝸牛”引起始料不及的政治風(fēng)波,彩電生產(chǎn)線的引進(jìn)被迫停止。
受此影響,中方此前與日本電氣股份有限公司談判引進(jìn)的一條集成電路生產(chǎn)線也宣告流產(chǎn),失去了一次引進(jìn)全套技術(shù)的機(jī)會。
與之形成鮮明對比的是,中國臺灣地區(qū)的“工研院”1975年向美國購買3英寸晶圓生產(chǎn)線,1977年即建成投產(chǎn)。1978年,韓國電子技術(shù)研究所(KIET)從美國購買3英寸晶圓生產(chǎn)線,次年投產(chǎn)。1980年,臺灣地區(qū)的聯(lián)華電子建立4英寸晶圓廠。
而中國大陸直至1988年オ由上海無線電十四廠與美國貝爾電話合資成立貝嶺微電子公司,建設(shè)中國大陸第一條4英寸晶圓生產(chǎn)線。那時,在歐美聯(lián)手封鎖壓制下中國大陸只能買到二手淘汰設(shè)備。
值得一提的是,1975年,中國大陸已經(jīng)完成了動態(tài)隨機(jī)存儲器核心技術(shù)的研發(fā)工作。北京大學(xué)物理系半導(dǎo)體教研室由王陽元領(lǐng)導(dǎo)的課題組,完成了三種技術(shù)方案,在當(dāng)時的中科院109廠生產(chǎn)出中國第一塊1024位動態(tài)隨機(jī)存儲器。這一成果盡管比美國、日本晚了四五年,但是比韓國要早四五年。
1975年,北京大學(xué)物理系王陽元領(lǐng)導(dǎo)的課題組研制成功第一塊三種類型的1024位MOS動態(tài)隨機(jī)存儲器
由于國家經(jīng)濟(jì)與財政的原因,在20世紀(jì)六七十年代,我國的五年計劃對集成電路的總投資還不及國際上一個大公司一年的投資。例如,1973年中國與日本電氣股份有限公司談判引進(jìn)集成電路生產(chǎn)線時,預(yù)備的資金僅為日方報價的一半。
在歐美技術(shù)封鎖以及1980年后中國大陸減少電子產(chǎn)業(yè)投資的情況下,中國大陸的DRAM產(chǎn)業(yè)開始領(lǐng)先韓國,然后迅速被韓國反超。
2.一己之力難以追趕
當(dāng)中興事件發(fā)生后,中國的互聯(lián)網(wǎng)上出現(xiàn)一種聲音,認(rèn)為中國芯片“夢幻開局”,起步不算晚,假如一直埋頭搞建設(shè),是否能發(fā)展出不遜于美、日、韓的技術(shù)能力和產(chǎn)業(yè)水平?
事實上,在日新月異的技術(shù)和龐大的工業(yè)體系面前,中國的芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展很難靠“技術(shù)英雄”的一己之力實現(xiàn)趕超。尤其是那時十年動亂已經(jīng)讓企業(yè)的生產(chǎn)條件和設(shè)施受到嚴(yán)重破壞,產(chǎn)業(yè)發(fā)展違背科學(xué)規(guī)律,加之國際上的技術(shù)封鎖與禁運(yùn),我國的芯片產(chǎn)業(yè)基本處于分散的、手工式的生產(chǎn)狀態(tài),與國際先進(jìn)水平的差距不僅難以彌合,而且正在呈現(xiàn)出成倍擴(kuò)大的趨勢。
技術(shù)進(jìn)步是顛覆式的,每落下一步,很快就會被甩下一大截。研究芯片發(fā)展史的專家給出了比較客觀的評判:這一時期的中國“芯”,在科研、技術(shù)水平上與世界水平有15年左右的差距,在工業(yè)生產(chǎn)上則有20年以上的差距。
不可否認(rèn),中國在過去10年里咬著牙取得了一批值得大書特書的科技突破,但無論芯片的技術(shù)還是產(chǎn)量,此時都已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于世界先進(jìn)水平。不僅世界第一的美國將中國拋在了身后,連昔日落后的日本、韓國也正在迅速趕超。
發(fā)展芯片產(chǎn)業(yè)的重要性和緊追性,已經(jīng)為決策者所認(rèn)可。
1977年8月,30位科技界代表受邀參加在人民大會堂召開的科教工作者座談會。王守武發(fā)言說:“全國共有600多家半導(dǎo)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)量的十分之ー。”這句話,把改革開放之前中國半導(dǎo)體行業(yè)的成就和家底概括得八九不離十。
在中國的其他高科技領(lǐng)域,情況相差無幾。著名的“863計劃”啟動之前,中國科技界對這種差距洞若觀火,一位資深科學(xué)家曾痛心疾首地說道:“如果再這樣下去,中國的年輕科學(xué)家將喪失與國際科學(xué)界對話的能力。”
在這樣的劣勢下試圖趕超,無疑需要對芯片產(chǎn)業(yè)甚至社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展規(guī)律有極其精準(zhǔn)的洞悉和運(yùn)用。只有改革開放的春風(fēng)才能為芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展注入新的生機(jī)與活力。
回想1977年,除了專業(yè)領(lǐng)域的少數(shù)領(lǐng)軍入物,上至中央高層,下至普通專家,國人對這種差距和追趕的難度普遍認(rèn)識不足。例如,有領(lǐng)導(dǎo)同志當(dāng)年就曾問芯片產(chǎn)業(yè)的老一輩科學(xué)家王守武:“你們一定要把大規(guī)模集成電路搞上去,一年行嗎?”
造得出“兩彈一星”,造不出芯片?
如果說中國的芯片產(chǎn)業(yè)在前30年里做到了獨(dú)立自主,但嚴(yán)重缺乏產(chǎn)業(yè)化和持續(xù)更新“造血”的能力,那么在接下來的30年里,中國又進(jìn)入了以市場化和運(yùn)動式集中攻關(guān)井行、換取技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)跨越的階段。
至少兩代科學(xué)家、工程師和企業(yè)家付出了高昂的學(xué)費(fèi),試圖換來理想中“引進(jìn)、消化、吸收、創(chuàng)新”的技術(shù)發(fā)展道路。
1.中國芯片的“531戰(zhàn)略”
1980年,坐落在大湖邊的江南無線電器材廠迎來了一批西裝革履、行事有板有眼的日本工程師。國門初開,這批日本人引來廠里不少好奇又略帶懷疑的目光。很快,廠里貼出告示,宣布從日本東芝公司引進(jìn)彩色和黑白電視機(jī)集成電路5微米全套生產(chǎn)線。
江南無線電器材廠又叫“742廠”,1960年成立時只是江蘇無錫一家身處小巷的地方國營小廠,以生產(chǎn)二極管為主;后經(jīng)幾次劃轉(zhuǎn)、合井,承擔(dān)起新型半導(dǎo)體工藝設(shè)備的研究和生產(chǎn)任務(wù),此時隸屬于四機(jī)部(電子工業(yè)部)。
1969年的江南無線電器材廠
多年以后,無錫仍是中國集成電路產(chǎn)業(yè)布局中的一個重要基地,這與742廠時期打下的底子不無關(guān)系。
與東芝公司的這次合作,是我國第一次從國外引進(jìn)集成電路技術(shù),短短起幾年時間,廠里的芯片產(chǎn)量達(dá)到3000萬塊,一度蜚聲國內(nèi)的名牌電視機(jī)——熊貓、金星、孔值——心臟部位統(tǒng)統(tǒng)裝有這家工廠的產(chǎn)品;
甚至有人統(tǒng)計,從這條生產(chǎn)線上出來的芯片用在了40%的國產(chǎn)電視機(jī)、音響和電源上。742廠也一躍成為當(dāng)時我國產(chǎn)能最大、工序最全、首家具有現(xiàn)代工業(yè)大生產(chǎn)特點(diǎn)的集成電路生產(chǎn)廠。
742廠的技術(shù)引進(jìn)是成功的,但總體來看,在20世紀(jì)80年代初期,中國的芯片產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)了重復(fù)引進(jìn)和過于分散的問題。
一份當(dāng)時遞交給中央的報告稱,全國有33個單位不同程度地引進(jìn)了各種集成電路生產(chǎn)線設(shè)備,累計投資13億元左右,最后建成投入使用的只有少數(shù)幾條線,多數(shù)引進(jìn)線沒能發(fā)揮出應(yīng)有的作用。
回過頭來看,出現(xiàn)這種情況有著特殊的時代背景:國家縮減了對電子工業(yè)的直接投入,希望廣大電子廠能夠到市場上自己尋找出路。為了在短期內(nèi)獲得效益,大量工廠購買國外的技術(shù)和生產(chǎn)線,自主研發(fā)的電子工業(yè)思路逐漸被購買引進(jìn)所替代。
這也是中興創(chuàng)始人侯為貴在1980年被派往美國考察生產(chǎn)線、1985年又到深圳創(chuàng)辦中興半導(dǎo)體公司的原因。
對于市場化(或者用當(dāng)時的話來說,借助經(jīng)濟(jì)責(zé)任制)能否幫助解決中國芯片技術(shù)落后的問題,大家心里都沒有底。1981年10月,國務(wù)院下發(fā)的《關(guān)于實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)責(zé)任制若干問題的意見》這樣強(qiáng)調(diào):“要摸著石頭過河,水深水淺還不很清楚,要走一步看一步,兩只腳搞得平衡一些,走錯了收回來重走,不要摔到水里去。”
在改革開放仍處于起步階段的中國,“探素”是出現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)生活各個領(lǐng)域的一個高頻詞。
1982年10月,國務(wù)院為了加強(qiáng)對全國計算機(jī)和大規(guī)模集成電路行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo),成立了以時任副總理萬里為組長的“電子計算機(jī)和大規(guī)模集成電路領(lǐng)導(dǎo)小組”,制定中國芯片發(fā)展規(guī)劃,提出“六五”(1981-1985年)期間要對半導(dǎo)體工業(yè)進(jìn)行技術(shù)改造。
一年后,針對當(dāng)時多頭引進(jìn)、重復(fù)布點(diǎn)的情況,領(lǐng)導(dǎo)小組提出“治散治亂”,集成電路要“建立南北兩個基地和一個點(diǎn)”的發(fā)展戰(zhàn)略。南方基地主要指上海、江蘇和浙江,北方基地主要指北京、天津和沈陽;“一個點(diǎn)”指西安,主要為航天配套。
經(jīng)過幾年的觀察和醞釀之后,改革開放以來發(fā)展中國“芯”的第一個重大戰(zhàn)略正式提出。
1986年,電子工業(yè)部在廈門召開集成電路發(fā)展戰(zhàn)略研討會,提出“七五”(1986—1990年)期間我國集成電路技術(shù)的“531”發(fā)展戰(zhàn)略,即普及推廣以742廠為基點(diǎn)的5微米技術(shù),同時開發(fā)3微米技術(shù),攻關(guān)1微米技術(shù)。
在1986年提出“531發(fā)展戰(zhàn)略,有一個背景:在這一年,我國集成電路產(chǎn)量出現(xiàn)急劇下滑。按照既定戰(zhàn)略,國家將集中資金建設(shè)二三個骨干大廠、扶持一批十個左右中型企業(yè)、允許存在一批各有特色的一ニ十個小廠。
一時之間,全國各地芯片產(chǎn)業(yè)鏈的相關(guān)企業(yè)都派出考察團(tuán)奔赴無錫,而742廠也響應(yīng)國家戰(zhàn)路,向全國推廣已經(jīng)掌握的5微米集成電路生產(chǎn)技術(shù),免費(fèi)贈送技術(shù)資料,甚至還派出工程技術(shù)人員到其他企業(yè)支援。該廠時任總經(jīng)理王洪金為此專門發(fā)話:“到742廠學(xué)習(xí),除了吃飯要錢,住宿不要錢!”
但客觀來說,與當(dāng)時國際先進(jìn)技術(shù)和巨大的市場缺口相比,我國芯片無論工藝還是產(chǎn)品,仍存在相當(dāng)大的差距。一份當(dāng)年的研究報告列舉了其中幾個原因:
1.各種整機(jī)引進(jìn)是“萬國牌”"的,整機(jī)廠要的品種,電路廠做不出來;電路廠生產(chǎn)的,整機(jī)廠又不要,電路廠沒有做到市場導(dǎo)向。
2.在引進(jìn)工作中,大量引進(jìn)硬件——設(shè)備和儀器,而不注重引進(jìn)軟件——技術(shù)和管理,這是引進(jìn)未能發(fā)揮應(yīng)有作用的教訓(xùn)。
3.科研與生產(chǎn)結(jié)合不緊密,廠、所內(nèi)部運(yùn)行機(jī)制不順暢。
經(jīng)費(fèi)也是一個重要原因。計劃中要建立的南北三個微電子基地,投資預(yù)計無錫6億元、上海5億元、北京4億元。由于資金沒有著落,北方基地規(guī)劃組工作一年多,寫成報告匯報后就宣布解散。上海也僅投不到5億元。
在多種原因的作用下,原本提倡的“引進(jìn)、消化、吸收、創(chuàng)新”八字方針沒有得到全面貫徹,導(dǎo)致一而再、再而三地引進(jìn)。即便是先行者742廠,此后相繼從東芝和西門子引進(jìn)2-3微米數(shù)字電路全線設(shè)備和技術(shù),后來又從美國朗訊公司引進(jìn)0.9微米數(shù)字電路設(shè)備和技術(shù)。
“531”發(fā)展戰(zhàn)略的目標(biāo)得以實現(xiàn),但卻是以全部從國外引進(jìn)技術(shù)的方式實現(xiàn)的。
到1988年,我國的集成電路年產(chǎn)量終于達(dá)到1億塊。按照當(dāng)時的通用標(biāo)準(zhǔn),一個國家的集成電路年產(chǎn)量達(dá)到1億塊標(biāo)志著開始進(jìn)入工業(yè)化大生產(chǎn)。美國在1966年率先達(dá)到,日本隨后在1968年達(dá)到。中國從1965年造出自己的第一塊集成電路以來,經(jīng)過漫長的23年,才達(dá)到了這一標(biāo)準(zhǔn)線。
2.“908工程”的教訓(xùn)
742廠的輝煌還將延續(xù)一段時間。由于引進(jìn)技術(shù)的成功,電子工業(yè)部決定從隸屬于該部的主力研究所、位于四川的24所調(diào)出500人,與724廠共同組建無錫微電子科研生產(chǎn)聯(lián)合體,以爭取形成自主研發(fā)能力。
“七五”期間我國微電子產(chǎn)業(yè)的頭號工程——無錫微電子工程,由此拉開序幕。該工程含2-3微米大生產(chǎn)線,以及制版,引導(dǎo)線和科研中心,于1988年開工建設(shè)。
次年,在工程建設(shè)期間成立了中國華晶電子集團(tuán)公司,后者被譽(yù)為“中國微電子產(chǎn)業(yè)的黃埔軍校”,從這里“走出去”、在其他公司或政府部門擔(dān)任過主要領(lǐng)導(dǎo)、骨干的人數(shù),據(jù)統(tǒng)計不下500人。
1987年,江南無線電器材廠與電子部第24所無錫分所合并,成立無錫微電子聯(lián)合公司,即中國華晶電子集團(tuán)公司的前身
有了華晶的基礎(chǔ),1990年8月,國家計委和電子工業(yè)部在北京聯(lián)合召開了有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和專家參加的座談會;中央隨即決定實施“908工程”,目標(biāo)是在“八五”(1991-1995年)期間半導(dǎo)體技術(shù)達(dá)到1微米。
“908工程”規(guī)劃總投資20億元,其中15億元用在無錫華晶電子,建設(shè)月產(chǎn)能1.2萬片的晶圓廠,由建設(shè)銀行貨款;另外5億元投給9家集成電路企業(yè)設(shè)立設(shè)計中心。
時值美日兩國在芯片領(lǐng)域龍爭虎斗,韓國則一路高歌猛追,這個經(jīng)過科研人員與企業(yè)家精心設(shè)計、反復(fù)論證的方案,被寄予厚望,要讓中國拉近與世界先進(jìn)水平的距離。
但實際結(jié)果相差基遠(yuǎn)。“908工程”光是經(jīng)費(fèi)審批就花了足足2年時間,從美國朗訊引進(jìn)0.9微米生產(chǎn)線又花了3年時間,中間經(jīng)歷了數(shù)次反復(fù)論證,加上建廠的2年時間,工程從開始立項到真正投產(chǎn)歷時7年之久。
待1997年建成投產(chǎn)時,華晶的技術(shù)水平已大大落后于國際主流技術(shù)達(dá)4-5代,月產(chǎn)僅800片左右,投產(chǎn)當(dāng)年虧損2.4億元,成為“投產(chǎn)即落后”的經(jīng)典反面案例。
巨額投入打了水源,華晶還要為此承擔(dān)沉重的利息支出壓力。走投無路之下,從1998年2月起,華晶將部分設(shè)備租給香港上華半導(dǎo)體公司。上華對外籌集了2800萬美元,在引進(jìn)美國的技術(shù)、中國臺灣地區(qū)的團(tuán)隊后,5個月內(nèi)就開始量產(chǎn)了。
1999年8月,華晶和上華合作的工廠轉(zhuǎn)制為合資公司——無錫華晶上華半導(dǎo)體公司,上華持股51%;新公司迅速扭虧為盈,成為中國大陸第一家“純晶圓代工”企業(yè)。
與華晶形成鮮明對比的是,1990年新加坡政府投資特許半導(dǎo)體,只用兩年時間建成,第三年投產(chǎn),到1998年收回全部投資。
時隔多年之后,把“908工程”放在中國從計劃經(jīng)濟(jì)向市場經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的時代背景中去觀察,我們會發(fā)現(xiàn)其實這并不是一個多么獨(dú)特的個例,相反,它就像澎湃大潮中隨處可見的一朵浪花。
如果要反思,我們看到的是計劃經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行體制已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展的內(nèi)在規(guī)律,在后者愈益商業(yè)化、國際化的背景下,“908工程”困境凸顯:研發(fā)跟不上國際先進(jìn)技術(shù)的步伐,產(chǎn)業(yè)化程度低,產(chǎn)品的批量生產(chǎn)能力遲遲不能擴(kuò)大。
“砸鍋賣鐵”也要把芯片搞上去
集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展并非一朝一タ之功。
從“造不如買”,到準(zhǔn)備“引進(jìn)、消化、吸收、創(chuàng)新”,“908工程”邁出了關(guān)鍵一步。它的失敗,也讓中國芯片從業(yè)人員在挫折中汲取了教訓(xùn)和經(jīng)驗。這些經(jīng)驗將在后續(xù)的中國“芯”特大工程——“909工程”中起到寶貴的作用。
1995年12月11日,時任電子工業(yè)部部長胡啟立正在湖北武漢,準(zhǔn)備第二天前往三峽工程考察。當(dāng)晚,他突然接到國務(wù)院辦公廳的電話,通知他隔天在北京出席總理辦公會議。
事后,胡啟立回憶說,當(dāng)時國家領(lǐng)導(dǎo)人參觀了三星集成電路生產(chǎn)線,發(fā)出“觸目驚心”的四字感慨。雖經(jīng)屢次沖擊,中國的芯片產(chǎn)業(yè)仍大大落后于國際先進(jìn)水平。黨和國家領(lǐng)導(dǎo)人迫切希望提升我國集成電路水平,領(lǐng)導(dǎo)同志甚至發(fā)出了“就是‘砸鍋賣鐵’也要把半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)搞上去”的指示。
在這次總理辦公會議上,確定了中國電子工業(yè)有史以來投資規(guī)模最大、技術(shù)最先進(jìn)的一個國家項目——“909工程”:投資100億元,建設(shè)一條8英寸晶圓、從0.5微米工藝技術(shù)起步的集成電路生產(chǎn)線。
華晶的8英寸晶圓生產(chǎn)車間
1.“909工程”拿到“特殊政策”
當(dāng)時的情況確實觸目驚心。從產(chǎn)業(yè)規(guī)模看,1994年我國大陸集成電路的產(chǎn)量和銷售額分別只占世界市場份額的0.3%和0.2%,在大陸市場的占有率不足15%,只相當(dāng)于我國臺灣地區(qū)臺積電一家公司的1/3。
從技術(shù)水平上看,當(dāng)時我國大陸的生產(chǎn)水平仍然停留在4~5英寸晶圓、2~3微米工藝技術(shù)的檔次,在技術(shù)上落后于美國、日本等國15年左右,相差3個發(fā)展階段。
政府主管部門判斷,芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展滯后已嚴(yán)重影響信息產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。在各類電子產(chǎn)品中,集成電路85%以上依賴進(jìn)口,使得當(dāng)時中國的電子產(chǎn)品雖有自己的品牌,但只能使用外國芯片。
比如,1990年我國已經(jīng)成為世界電視機(jī)生產(chǎn)大國,每年可以生產(chǎn)上億臺電視機(jī),但電視機(jī)所用的關(guān)鍵芯片大多依靠進(jìn)口。專用芯片中的專利技術(shù)轉(zhuǎn)讓費(fèi),是導(dǎo)致我國許多電子產(chǎn)品產(chǎn)量雖大但利潤卻很微薄的主要原因。
電子工業(yè)部在20世紀(jì)90年代中期遞交的報告中這樣寫道:我國沒有多少能和外國公司平起平坐的進(jìn)行交換、合作的關(guān)鍵性技術(shù)專利。這種狀況如不改變,我國的電子工業(yè)有永遠(yuǎn)淪為“電子組裝加工”的危險……如果能夠抓住機(jī)遇,我國集成電路產(chǎn)業(yè)將可躍上一個新臺階,從而獲得追趕世界發(fā)展步伐的機(jī)會。
當(dāng)時,“908項目”還正在進(jìn)行之中,而且遇到了很大的困難。在總理辦公會議上,胡啟立申述了建設(shè)項目的困難:半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)是更新?lián)Q代最快的一個產(chǎn)業(yè),產(chǎn)品集成度每18個月增長一倍,相應(yīng)的許多設(shè)備也要升級換代。
而我們投資和決策要層層審批,時間很長,不能適應(yīng)半導(dǎo)體這樣快速發(fā)展的高科技產(chǎn)業(yè)的節(jié)奏。往往是等項目批下來,許多原來設(shè)想的情況都發(fā)生了變化,原本先進(jìn)的技術(shù)已變成落后的了。
會議最后決定,要求各部委縮短項目審批時間,簡化審批程序,徹底改變以往審批過程大于產(chǎn)品生命周期的做法。同時,“909項目”注冊資本40億元人民幣(1996年國務(wù)院決定由中央財政再增加撥款1億美元),由國務(wù)院和上海市財政按6:4出資撥款。中央撥付的資金專款專用,即刻到位。
胡啟立后來在書里記錄了自己走出會議室那一刻的想法:“自古華山一條路,909只許成功,不許失敗,唯有如此,オ能為我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)闖出一條生路。如果‘909工程’再翻車,就會把這條路堵死,可以肯定若干年內(nèi)國家很難再向半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)投資。電子工業(yè)部也無法向國務(wù)院和全國人民交代!”
隨后他又寫到:“這些判斷都沒錯,但現(xiàn)在想來,那時我對即將遇到的風(fēng)浪和危難的估計都是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足的。”
2.風(fēng)浪和危難遠(yuǎn)超想象
吸取了“908工程”與市場脫節(jié)的教訓(xùn),“909工程”開始了新的政策探素:以市場為導(dǎo)向,以不斷升級的產(chǎn)品線為基礎(chǔ)。雖然投資總額超過了建國以來所有集成電路項目投資的總和,但國家投入由國家開發(fā)投資銀行以資本金性質(zhì)注入企業(yè),成立獨(dú)立運(yùn)作的股份公司,資金的使用靈活性、自主性均很高。
圍繞“909工程”,上海虹日國際、上海華虹國際、北京華虹集成電路設(shè)計公司等相繼成立。其中,華虹NEC沒有重蹈華晶七年漫長建廠的覆撤,于1997年7月31日開工,1999年2月完工,2000年取得30.15億元的銷售額,利潤達(dá)到5.16億元。同時,其技術(shù)檔次達(dá)到0.35~0.24微米,生產(chǎn)的64MB和128MBSDRAM存儲器達(dá)到了當(dāng)時的國際主流水準(zhǔn)。
不過,正如胡啟立同志的回憶,“風(fēng)浪和危難”遠(yuǎn)超過想象。
工程開工建設(shè)了,恰逢全球半導(dǎo)體市場低迷時期,其他國家的半導(dǎo)體工廠紛紛緩建或者停工;要自力更生,卻發(fā)現(xiàn)已經(jīng)開工建設(shè)的超凈廠房沒有預(yù)見到未來的發(fā)展,比需要的面積小了ー半;還沒有來得及為投產(chǎn)慶祝,就遭遇世界范圍的半導(dǎo)體存儲器市場價格一落千丈,剛剛上路的生產(chǎn)線必須轉(zhuǎn)型為代工……
有著國家作為后盾的“909工程”,此時面臨一個關(guān)鍵問題:如何找準(zhǔn)芯片產(chǎn)業(yè)的突破口。芯片發(fā)展到20世紀(jì)90年代,技術(shù)已經(jīng)過多次迭代,大的市場早被幾家國際巨頭瓜分完畢,這些巨頭企業(yè)不僅技術(shù)成熟穩(wěn)定,而且依靠極大的產(chǎn)量將成本攤至很低。
是進(jìn)入大市場“硬碰硬”,還是切入小市場的“空白點(diǎn)”?如何應(yīng)對瞬息萬變的市場需求和價格變化?這些對“909工程”的實操者都提出了巨大挑戰(zhàn)。
后來有人打了個比方,貼切地形容了這種市場決策的難度——芯片產(chǎn)業(yè)猶如一列高速行駛的火車,如何在火車急馳中一躍而起攀入車廂,時間、角度、速度都至關(guān)重要。
“909工程”的主要承擔(dān)企業(yè)上海華虹-NEC
作為“909工程”的主要承擔(dān)者,華虹公司的成功與否在一定程度上決定著“909工程”的成敗。時任上海市市長的徐匡迪是“909工程”的重要支持者,他曾多次與華虹當(dāng)時的董事長張文義一同參加與外商的談判,每次他都問張文義:“華虹是賺了還是虧了?”能否盈利是判斷華紅取得成功的重要標(biāo)志。
無論如何,到2005年6月,華虹完成了當(dāng)初立項的所有目標(biāo)。
胡啟立后來總結(jié)了三點(diǎn)經(jīng)驗:
第一,真正的核心技術(shù)很難通過市場交換得來,引進(jìn)不是目的,目的是發(fā)展自己,為我所用,最終實現(xiàn)自主創(chuàng)新,走自己的路。企業(yè)必須從引進(jìn)之日就要制定消化吸收的具體措施和今后創(chuàng)新的長期戰(zhàn)略規(guī)劃,并積極努力加以實施。
第二,始終堅持以市場為導(dǎo)向,“引進(jìn)某高科技項目,往往首先想到為填補(bǔ)國內(nèi)該領(lǐng)域的空白,容易導(dǎo)致從技術(shù)出發(fā),忽視市場導(dǎo)向”。“如果與市場不合拍,即使技術(shù)水平再高,也得不到市場的回報,就會被淘汰出局”。
第三,牢牢抓住人才這個高科技企業(yè)發(fā)展的核心,優(yōu)秀人才是創(chuàng)新的主力和中堅。
多年以后,張文義已經(jīng)離開華虹,轉(zhuǎn)任另一家芯片制造廠商——中芯國際的董事長。根據(jù)2017年的一份數(shù)據(jù)統(tǒng)計,在全球芯片代工廠的市場份額排名中,臺積電穩(wěn)居第一,占55.9%;中芯國際排在第五,占5.4%;而華虹排在第九,占1.4%。
作為探索中國“芯”自主創(chuàng)新道路上一次難得的實踐,客觀來講,“909工程”取得的成績不僅是華虹完成了立項目標(biāo),也為中國集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展道路做了政策探索,為后來的大基金、“909工程”二次升級都積累了很多經(jīng)驗。
新世紀(jì)的曙光
中國“芯”的漫漫征程還未停歇,新世紀(jì),征途迎來了新的曙光。
如果說“909工程”的投入,對20世紀(jì)的中國“芯”來說是一筆史無前例的巨額投資,那么21世紀(jì)的中國“芯”得到的重視有過之而無不及。
成立于2014年的國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金,專為促進(jìn)集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展而設(shè)立,外界稱之為“大基金”?;鹂傤~最初計劃約為1200億元,最后增至1250億元,發(fā)起人包括國開金融、中國煙草、亦莊國投、中國移動、上海國盛、中國電科、紫光通信、華芯投資等實力雄厚的企業(yè)。
這是中國集成電路產(chǎn)業(yè)有史以來的最大手筆,它的影響將在未來數(shù)年或數(shù)十年可逐漸顯現(xiàn)出來。
在“大基金”之前,中國“芯”還有“核高基”等國家專項扶持。
“十五”計劃(2001-2005年)初期,863信息技術(shù)領(lǐng)域?qū)<医M經(jīng)過深入調(diào)研,設(shè)立了超大規(guī)模集成電路設(shè)計專項。專項先后確立了“國產(chǎn)高性能SOC芯片”“面向網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)的北大眾志863CPU系統(tǒng)芯片及整機(jī)系統(tǒng)”“龍芯2號增強(qiáng)型處理器芯片設(shè)計”等課題,支持上海高性能集成電路設(shè)計中心、北大眾志、中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所等單位研發(fā)國產(chǎn)CPU。
上海高性能集成電路設(shè)計中心后來做出了“申威”CPU芯片,用在我國首臺全自主可控的十億億次超級計算機(jī)“神威·太湖之光”上。后者曾蟬聯(lián)兩年世界超算冠軍,還為中國贏得了全球高性能計算應(yīng)用領(lǐng)域的最高獎——戈登貝爾獎。
超級計算機(jī)“神威·太湖之光”所使用的申威芯片
北大眾志1999年就研制出中國第一個完全自主研發(fā)的CPU架構(gòu),《人民日報》在這年的最后一天刊文,稱這一成果是“獻(xiàn)給新千年的禮物”。
龍芯的芯片后來在北斗衛(wèi)星等國防軍工領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,成為芯片民族品牌的代表。
在此基礎(chǔ)上,2006年,“核高基”重大專項正式上馬。“核高基”是“核心電子器件、高端通用芯片及基礎(chǔ)軟件產(chǎn)品”的簡稱。當(dāng)年,國務(wù)院頒布了《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020年)》,將“核高基”列為16個科技重大專項之首,與載人航天、探月工程等并列。
根據(jù)計劃,“核高基”重大專項將持續(xù)至2020年,中央財政安排預(yù)算328億元,加上地方財政以及其他配套資金,預(yù)計總投入將超過1000億元。
在“核高基”之前,“863計劃”(國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃)和“973計劃”(國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃)已經(jīng)對IT領(lǐng)域的許多基礎(chǔ)研究給予了資金支持,但項目基本上由科研院所和大專院校承擔(dān)。
這種情況在“核高基”重大專項上發(fā)生了改變。事實上,國家中長期規(guī)劃的16個科技重大專項,一個共同特征就是以產(chǎn)業(yè)化為目的,而不是僅僅停留在實驗室階段。因此。“核高基”的一個重要特征就是“企業(yè)牽頭主導(dǎo)”。而如何在高度市場化的條件下發(fā)揮“舉國體制”的優(yōu)勢,成為“核高基”要解決的難題。
根據(jù)2017年科技部會同工信部發(fā)布的“核高基”國家科技重大專項成果顯示,經(jīng)過近10年的專項實施,一批集成電路制造關(guān)鍵裝備實現(xiàn)了從無到有的突破,先后有30多種高端裝備和上百種關(guān)鍵材料產(chǎn)品研發(fā)成功并進(jìn)入海內(nèi)外市場,填補(bǔ)了產(chǎn)業(yè)鏈的空白。
中、美、日芯片時間線對比
專項技術(shù)總師、清華大學(xué)教授魏少軍當(dāng)時對外表示:“我們在核心電子器件關(guān)鍵技術(shù)方面取得重大突破,技術(shù)水平全面提升,與國外的差距由專項啟動前的15年以上縮短到5年,一批重大產(chǎn)品使我國核心電子器件長期依賴進(jìn)口的‘卡脖子’問題得到緩解。