砸鍋賣鐵搞芯片 中國「芯」路迢遙
中興公司被美國禁運芯片時立即停擺的教訓,致使中國大陸出現「全民搞芯片」的局面。(AFP)
隨著中興公司被美禁運芯片時馬上停擺, 中國官員和民眾紛紛表示砸鍋賣鐵也要搞出自己的芯片。 這個觀點有問題,別說外國人,就是使用西方芯片多年的 中國人自己也不會使用中國芯片。世界已形成現有的網路系統,很難改變。
文 _ 李文華
隨著中美貿易衝突和科技競爭的加強,特別是中興公司被美國禁運芯片時,年產千億的大公司馬上就停擺了,於是中國官員和民眾紛紛表示,哪怕砸鍋賣鐵,也要搞出自己的芯片!
於是,「全民搞芯片」的局面出現了,一夜間彷彿回到了「文革」時舉國上下搞衛星那樣。
中國芯片相差國際多遠?
中國官員和民眾表示砸鍋賣鐵也要搞出自己的芯片,但中國人已使用西方芯片多年,別說外國人,就是中國人自己也不會使用中國芯片(圖)。(AFP)
其實,中國在1959年就拉出了單晶硅,只比美國晚了一年。1965年,中國第一塊集成電路產生,那時中國只落後五年,但隨後中共搞了毀滅性的「文化大革命」,一下就讓中國落後美國20年。
2018年9月24日,新浪財經發表了〈中國芯片的真實情況:與國外差距已縮短到五年內〉的自媒體文章。文章詳細介紹了中國芯片發展的歷史過程,如中國芯片的「531戰略」、「908工程」的教訓、「909工程」拿到「特殊政策」、芯片從高校科研部門轉向公司市場主導開發等,歷數了中國芯片工業的努力追趕但依舊落後的事實。
文章寫得很好,但標題卻沒有概括全文,而是引用了文章最後魏少軍的一句話──2017年「核高基」專項技術總師、清華大學教授魏少軍對外表示:「我們在核心電子器件關鍵技術方面取得重大突破,技術水平全面提升,與國外的差距由專項啟動前的15年以上縮短到5年,一批重大產品使我國核心電子器件長期依賴進口的『卡脖子』問題得到緩解。」
但魏少軍在2018年7月人工智能會上回答說:「中國的芯片到底怎麼樣呢?我們認為,跟別人比有差距,但也沒有差到那種程度。其實別人有的我們都有,只是比別人差一點,比如說性能低一點、可靠性差一點,還在慢慢的發展過程中,存在一些問題。再過五年八年十年的時候,很有可能中國的芯片就跟國際水平差不多了。」
看來,曾經擔任大唐公司總裁的魏少軍教授,在不同場合說了不同的話。
中國早就有自己的芯片 但不管用
中國其實早就有了自己的芯片,但都是昂貴、粗狂、原始的大傢伙。
1999年,北大眾志就研製出中國第一個完全自主研發的CPU架構,《人民日報》在這年的最後一天刊文,稱這一成果是「獻給新千年的禮物」。CPU就是利用芯片來進行運行的中央處理器。
2002年,中國科學院計算技術研究所研製出龍芯1號(Loongson ,Godson-1)芯片和通用中央處理器,但是盜用了MIPS的專利。2005年龍芯在微軟授權和幫助下,成為第一款事實上全面支援Windows CE系統的中國產通用處理器。但由於侵權行為,直到2006年3月,龍芯通過與擁有MIPS指令集授權的意法半導體公司合作,聯合生產銷售2E/2F處理器的方法才擺脫了法律糾紛。
國產開發的龍芯主要用於中國軍隊,2013年後開始主攻人造衛星使用的抗宇宙輻射晶片。到2017年已經有三顆北斗衛星定位星採用龍芯晶片在軌運行。
2001至2005年的「十五」計畫初期,863信息技術領域專家組設立了超大規模集成電路設計專項,先後確立了「國產高性能SOC芯片」、「面向網路計算機的北大眾志863CPU系統芯片及整機系統」、「龍芯2號增強型處理器芯片設計」等課題,研發國產CPU。
龍芯-2E處理器(OOO111╱維基百科)
於是2006年,上海高性能集成電路設計中心做出了主要是軍用的「申威」CPU芯片,用在中國首臺全自主可控的十億億次超級計算機「神威.太湖之光」上。後者曾蟬聯兩年世界超算冠軍。
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軟件產品」的簡稱。當年,國務院頒布了《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006至2020年)》,將「核高基」列為16個科技重大專項之首,與載人航天、探月工程等並列。
根據計畫,「核高基」中央財政安排預算328億元,加上地方財政以及其他配套資金,預計總投入將超過1000億元人民幣。
這16個科技重大專項,共同特徵就是以產業化為目的,而不是僅僅停留在實驗室階段。因此,「核高基」的一個重要特徵就是「企業牽頭主導」。官方稱,如何在高度市場化的條件下發揮「舉國體制」的優勢,成為「核高基」要解決的難題。
2014年成立的國家集成電路產業投資基金(外界稱「大基金」),從最初計畫的1200億元人民幣增至1250億元,是中國集成電路產業有史以來的最大手筆。
但是,相對於中國每年從國外進口2000多億美金的芯片,這點投入只占每年進口量的10%左右,只能算一個零頭。
中國芯片業處處排名落後
大陸芯片業處處排名落後,最大的代工廠技術和規模都遠不及臺灣。臺灣臺積電(圖)規模和技術均列全球之首,是全球第一半導體企業。(AFP)
別看芯片很小,但裡面包含了數以億計的電路器件,因此,芯片的設計難度大,其重要性到了和材料技術相提並論的地步。所以芯片公司有三類:設計製造都做、只做設計、只做製造。
早期的設計製造都是一塊做,最有名的是美國英特爾、韓國三星、日本東芝、意大利與法國的意法半導體;中國大陸的華潤微電子、士蘭微;臺灣的旺宏電子等。
後來隨著芯片越來越複雜,設計與製造就分開了。有些公司只設計,成了純粹的芯片設計公司,如美國的高通、博通、AMD,臺灣的聯發科,大陸的華為海思、展訊等。
大名鼎鼎的高通就不多說了,世界上一半手機裝的是高通芯片;博通是蘋果手機的芯片供應商,手機芯片排第二毫無懸念;臺灣聯發科走的中低端路線,手機芯片的市場份額排第三;三星排名第四;華為海思也做手機用的麒麟芯片,市場份額隨著華為手機的增長排進了前五。而AMD和英特爾,基本把電腦芯片包場了。
還有一類只製造不設計的晶圓代工廠,第一位就是臺積電。2017年臺積電包下了全世界晶圓代工業務的56%,規模和技術均列全球第一,市值甚至超過了英特爾,成為全球第一半導體企業。
除了臺積電這個巨無霸,臺灣還有聯華電子、力晶半導體等,連美國韓國都得靠邊。大陸最大的代工廠是中芯國際,還有上海華力微電子,但技術和規模都遠不及臺灣。
芯片做好後,得從晶圓上切下來,接上導線,裝上外殼,順便還得測試,這就叫封測。封測又是臺灣的天下,排名世界第一的日月光,後面還跟著一堆實力不俗的小弟。
在芯片製作中,需要的核心設備是「光刻機」。荷蘭阿斯麥公司(ASML)的光刻機橫掃天下,無論是臺積電、三星還是英特爾,誰先買到阿斯麥的光刻機,誰就能率先具備7nm工藝。
阿斯麥是唯一的高端光刻機生產商,每臺售價至少1億美金,2017年只生產了12臺,2018年預計能產24臺,這些都已經被臺積電、三星、英特爾搶完了。2019年預測有40臺,其中一臺是給中芯國際。
2015年至2020年,大陸半導體產業計畫投資650億美元,其中設備投資500億美元。算下來,這幾年中國年均投入130億,但這只相當於英特爾一家公司的研發投入。
中國芯片業欲達國際水平還要十年
文章作者表示,在硅原料、芯片設計、晶圓加工、封測,以及相關的半導體設備等絕大部分領域,中國還是處於「任務非常重、而道路非常遠」的狀態,這種狀態還會持續到2030年。
所以,國務院印發的《集成電路產業發展綱要》也提出,2030年集成電路產業鏈主要環節達到國際先進水平。
文章還提到,全球高科技涉及大約130種核心材料。比如工業皇冠上的明珠發動機,就必須有金屬錸,才能製造出耐用的發動機。錸的全球探明儲量大約2500噸,主要分布在歐美,70%用來做發動機渦輪葉片。中國過去一直無法進口錸,直到前幾年在陝西發現一個儲量176噸的錸礦,J20才製造出來。
人類的核心科技,某種程度上說,指的就是這130種材料。據工信部2018年7月發布的數據,中國其中32%完全空白,52%依賴進口,而自給率只有16%。在高端機床、火箭、大飛機、發動機等尖端領域,這個比例更懸殊,零件雖然實現了國產,但生產零件的設備95%依賴進口。
融入國際系統 中國芯片才有機會
中共一直想搞自己的通用芯片,也就是獨立於國際體系之外的芯片。然而,無論是1999年搞出的北大眾志,還是2002的龍芯,或2006年的申威,這些中國人自己搞出的芯片,為什麼沒有被廣泛使用呢?
答案很簡單。因為芯片更多的是一個平臺系統,而不是一個物品。
芯片就好比修建了一個數字舞臺,臺上需要上演各種各樣的應用軟件節目,否則就只是一個空蕩蕩的檯面。中國雖然搞出了龍芯、申威,但沒有更多的人去做使用這些芯片的應用軟件,這些芯片就沒有多大用處。
也好比電腦上的操作系統。微軟Microsoft假如沒有開發出WORD、EXCEL等軟件,人們就不會用微軟;蘋果手機上要沒有那麼多人去開發各種各樣的 APP,人們就不會買蘋果。
好比微信,就算你研發了一款軟件技術比微信還好,但人們也可能不會用你的產品,因為微信的本質更多的是一個人群網絡,網絡遷移不過來,光有核心產品是沒用的。
即使中國今後開發出一個更高級的芯片,而且花費了很多人力物力和財力,在芯片基礎上搞出了豐富的應用軟件,但已經在使用歐美芯片的廠家或用戶,他們會改用中國芯片嗎?基本是不會的,何況還有社會制度的不同,國家安全上的考慮。
就跟西方國家禁用華為一樣,你再便宜,我也不買,因為我擔心你設置了後門,或某一天你禁止我使用。我得把安全的主導權掌握在自己手裡。
再說,西方社會對中國是開放的,全世界54%的芯片都出口到中國,中國人已經使用西方芯片很多年了,別說外國人不會用中國的芯片系統,就是中國人自己也不會另起爐灶來用中國的芯片。世界已經形成了現有的網路系統,很難改變。
有人擔心,假如美國人非要徹底禁止出口芯片到中國,那怎麼辦?當然中國應該研發自己的芯片,但這種可能性很小。特朗普總統不是恢復了中興的採購嗎?他不是沒有放棄中國這個大市場嗎?
人們說,砸鍋賣鐵也要搞出中國自己的芯片,這個觀點本身就是有問題的。中國人早已搞出自己的芯片,用在了國防軍事上,現在急需的是民用芯片。中國搞民用芯片不能另起爐灶,而應該在現有芯片網絡世界裡,努力找到自己最佳的位置。◇
新紀元周刊 第626期
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