连载(三)：芯片人才培养书籍《“芯”火燎原》

周祖成|Zhou Zucheng|

2024-09-06 16:22:03 571

*篇纳浮浮沉沉的中国芯

1.1 上个世纪50年代，中国芯的开门红

1.2 “市场换技术”行不通，产业陷入踌躇期

1.3千禧之年，18号文的召唤

1.4需求导致芯片进口额超石油，建立完整产业链成燃眉之急

1.5 芯片“卡脖子”卡在科学创新，人才是关键因素

附：中国半导体事业的开拓者们

1.2“市场换技术”行不通，产业陷入踌躇期

上个世纪60-70代，国内10年封闭，半导体产业发展被踩了急刹车，与国际半导体的距离逐步拉开。

从技术层面的差距来看，当时国内还处在硅平面工艺，而且只有北京和长三角的极少数企业能生产，如北京市878厂、科学院109厂、上海华虹和无锡华晶等，并且还仃在中、小规模电路集成。而这十年间，国外已经开始发展到MOS工艺，尤其是支持超大规模集成电路的CMOS工艺，在工艺上已经远远拉开了还只是硅平面工艺为主的国内的集成电路制造业！

1977年，王守武指出，全国共有600多家半导体生产工厂，其一年生产的集成电路总量，只等于日本一家大型工厂月产量的1/10。

图1.6 863计划倡议人

1986年3月3日，王大珩、王淦昌、杨嘉墀、陈芳允四位科学家向*提出要跟进*先进水平，发展中国高技术的建议，如图1.6所示。后来，中共中央、国务院批准了《高技术研究发展计划（“863”计划）纲要》。

上世纪80年代，我国开始向国外开放市场，“以市场换技术”的确使企业实现了技术的更新换代，但市场换来的技术没有“知识产权(IP)”。中国半导体业，再次受到冲击。

以当前卡脖子的光刻机为例，中国光刻机的研发起初紧追*步伐。

1965年中科院研制出65型接触式光刻机。1970年代中科院开始研制计算机辅助光刻掩模工艺。1972年，武汉无线电元件三厂编写《光刻掩模版的制造》。70年代末，我国成功研发GK-3和GK-4，把加工圆片直径从50毫米提高到75毫米。1980年，清华大学研制第四代分步式投影光刻机获得成功，光刻精度达到3μm，接近国际主流水平。

1985年，机电部45所研制出采用436nmG线光源光刻机，通过电子部技术鉴定，认为达到美国4800DSW的水平。

美国是在1978年达到这个技术水平，相比之下，中国处在紧紧追随的状态。而那时，光刻机巨头荷兰的ASML公司还没有成立（在1984年成立）。

再以当前卡脖子的EDA为例，上世纪80年代，当时欧美在EDA软件上限制对中国出口。为了摆脱受制于人的局面，1986年前后，*动员全国17个单位，200多名专家、老师、在校学生聚集北京集成电路设计中心，开发EDA系统。1993年，我国自研的EDA熊猫系统问世。“熊猫系统”价格仅为同类产品的1/10，美国芯片厂商也一度选择“熊猫系统”，在市场中引起较大反响；到1997年的时候，国内已经安装140套系统，有来自美国、日本和欧洲的国外用户，EDA从实用化、商品化上迈出一大步，这是中国EDA举国科技攻关的重大成果。因我国成功开发出熊猫系统，美国对中国EDA系统的禁令也随之解封。

然而，后来“市场换技术”出现后，国外厂商蜂拥而至。“以市场换技术”的确使企业实现了技术的更新换代，但市场换来的技术没有“知识产权(IP)”。此后，国内EDA以及光刻机等技术研发和应用陷入低谷，几乎停滞不前，造成巨大断档。

与此同时，国内开始积极向国外引进购买半导体设备和技术，以为“有设备就能生产”，70年代从日本、美国引进了大量二手、淘汰设备建立了30多条生产线，由于缺乏芯片技术和设计能力以及运营管理能力，最后这些生产线未能发挥价值。80年代改革开放后，国内半导体产业受到来自市场的猛烈冲击，加上“拨改贷”转型，几乎断绝了半导体企业技术研发升级的路径，大部分行业企业出现持续亏损，陆续倒闭。

钱学森曾经这样感慨道：“60年代，我们全力投入‘两弹一星’，我们得到很多，70年代我们没有搞半导体，我们为此失去很多。”

能搞出两弹一星，为何搞不好芯片？

一个原因是，对芯片的规律认识不到位。两弹一星的关键是从无到有，只要能做出来，实现从0到1，那么两弹一星就意味着成功了。然而，芯片的关键是面向市场的产业化，市场上的竞争需要产品在技术上不断地进行升级迭代，进而在产业应用中不断突破创新。即不仅从0到1，还需要不断从1到10、从10到100的不断推进。

另一个重要原因是我们把产业发展的重心放在了芯片制造上。市场是遵循“物以稀为贵”的原则，“稀”可以是“稀少”（薄弱），也可以是稀缺（空白）。改革开放前后近二十年，我国主要从解决“稀少”在数量上滿足市场需求，习惯于以“制造”的优势去满足市场需求！直到上世纪末，也还没有认识到我国集成电路产业的发展应该把“稀缺”放在“稀少”之上，而光是用“大会战”的方式引进技术(生产线)，为此觧决不了自主研发集成电路來满足市场需求的问题！

解决集成电路产品“稀缺”的途径，不是“制造”，而是“创业”！美国半导体，正是在个人计算机这一新兴业态出现后得以快速发展。个人计算机为芯片产业的发展提供了无限广阔的市场空间，并带动着芯片的设计、制造、封测、设备、材料等产业链各个环节的发展。个人计算机推动美国半导体产业开始进入黄金发展期，先后涌现出诸多明星企业，如英特尔、AMD、英伟达等。

中国芯片业踌躇的70-90年代，全球半导体产业的重心从晶体管制造向芯片研发转变，沿着摩尔定律高速发展。从技术工艺来看，1987年到1997年，十年间制程迭代从3μm、1.5μm、1.2μm、1.0μm、0.8μm、0.6μm、0.5μm、0.3μm到0.25μm，1999年推出0.18μm。这都是基于光刻技术能够突破的前提。

半导体技术推进的同时，全球的产业格局也在逐步演变。

先看美国，1965年，摩尔定律在美国诞生，1971年英特尔推出DRAM动态存储器，标志着大规模集成电路诞生开始。1973年，*款商业个人电脑Micral问世，这款电脑基于英特尔8008微处理器设计。1976 年，苹果公司并推出了*电脑产品。个人电脑这一新兴应用，带动美国半导体业的快速发展。20世纪70-80年代，美国半导体业进入高速发展阶段，并成为全球半导体的霸主。

日本半导体的发展源于美国的有意扶持。美国为了对抗苏联，在1962年向日本开放当时最为先进的集成电路技术，日本NEC公司获得技术授权，日本政府推动NEC又将技术开放给了三菱、京都电气等企业。由此，日本半导体产业雏形形成。70年代，日本政府牵头成立VLSI联合研发体，推动“超大规模集成电路计划”，这是*层面的半导体发展计划；日本政府将产业界、高校和研究机构人才汇聚在一起，共同进行先进技术的研发创新，通过4年的时间，共获得1000多项专利，一些技术还*了美国。80年代，日本芯片在全球的市场占有率达到53%，超过了美国的37%，全球10大半导体厂商中日本企业独占6席，日本成为了当时全球半导体的霸主。

为了夺回霸主地位，90年代，美国半导体对日本半导体发起进攻，通过知识产权保护、反倾销、反垄断等一系列措施，用微处理器的个人电脑技术将以半导体存储器为主的日本集成电路的强劲势头打压下来，美国集成电路产业再次回到霸主地位。

韩国和台湾地区的半导体发展，与美国有意识平衡日本半导体的发展势头有关。韩国半导体起步于上个世纪60-70年代，主要以美、日半导体厂商投资的组装产业为主，利用廉价劳动力的来料加工模式；通过这种方式，韩国陆续从美国和日本获得半导体工业所需技术。80年代，韩国政府推出*级扶持半导体产业的十年规划，加大对半导体产业的投入，这个阶段的韩国半导体开始进入飞速发展期。90年代，韩国凭借三星、海力士两大支柱性企业，韩国在存储市场的份额超过日本，不仅稳住全球存储器产业的霸主位置，也成为全球半导体版图上的重要一极。

台湾地区的半导体，起步于上个世纪70年代。1973年，台湾地区成立工业技术研究院（以下简称“工研院”），工研院是开创台湾半导体产业的先锋。台湾地区引入美国半导体技术，并安排工程师赴美进行半导体相关的培训。1977年，工研院建立台湾首座4英寸晶圆的集成电路示范工厂。80年代，台湾地区半导体进入起飞阶段，相继成立联华电子（简称“联电”）和台湾积体电路（简称“台积电”）、台湾光罩、*先进等半导体企业。台湾地区半导体关键性人物张忠谋从美国回到台湾地区时，先后担任台湾工研院的院长、联电的董事长，1987年创办台积电。至今，台湾地区拥有全球半导体制造龙头的台积电、半导体封测龙头日月光，同时也有芯片设计巨头联发科、联咏、瑞喅等。在半导体制造环节，台湾地区的产业地位无人能撼动。

回顾这个阶段，我们曾经追赶的美国，与我们的差距越来越大；比我们落后和起步晚的日本、韩国、中国台湾，也远远地超越了我们。这个时期的中国大陆半导体，只留下一声叹息，“豪迈的热情煮出一锅夹生饭”。

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