CFIC導(dǎo)讀

科技是第一生產(chǎn)力，是綜合國(guó)力的最重要組成部分，科技競(jìng)爭(zhēng)是當(dāng)代綜合國(guó)力競(jìng)爭(zhēng)的核心和前沿。二戰(zhàn)結(jié)束以來(lái)，振興科技日益成為世界各國(guó)強(qiáng)大的國(guó)家意志。二戰(zhàn)后美國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的四分之三來(lái)自技術(shù)創(chuàng)新；國(guó)土面積相當(dāng)于中國(guó)1/400、周邊環(huán)境除了沙漠就是沖突的以色列居然憑借科技先進(jìn)而躋身發(fā)達(dá)國(guó)家行列。

摘要：半導(dǎo)體芯片的重要性對(duì)于我們國(guó)家而言就如同“兩彈一星”；對(duì)于個(gè)人而言就如同身份證。20世紀(jì)60—70年代以來(lái)，我國(guó)芯片制造行業(yè)經(jīng)歷重重曲折，克服種種困難，取得了巨大發(fā)展和成績(jī)，中國(guó)大陸本土廠商的芯片產(chǎn)能占全球總芯片產(chǎn)能的比例不斷提高，2021年已上升至8%，但在不可缺少的高端芯片、光刻機(jī)等核心技術(shù)和裝備方面仍然受制于人。如同日本的芯片產(chǎn)業(yè)在20世紀(jì)80—90年代受美國(guó)無(wú)情打壓一樣，如今中國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)正在受到美國(guó)更加嚴(yán)厲的打壓、限制和“斷供”，美國(guó)還在積極拉攏其重要伙伴打造“孤立”中國(guó)的體系。考察同樣受到過(guò)美國(guó)打壓的鄰國(guó)日本芯片技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和問(wèn)題，比較中日兩國(guó)芯片技術(shù)和產(chǎn)業(yè)經(jīng)過(guò)的不同道路，有助于激發(fā)我們繼續(xù)披荊斬棘推進(jìn)我國(guó)芯片制造技術(shù)和產(chǎn)業(yè)不斷向前發(fā)展的政策思考。由于《瓦森納協(xié)定》，長(zhǎng)期以來(lái)我國(guó)與日本之間的高科技合作受到嚴(yán)重阻礙。但日本眾多芯片技術(shù)相關(guān)企業(yè)為自身發(fā)展不會(huì)放棄中國(guó)這個(gè)巨大市場(chǎng)，道理同樣適合于韓國(guó)、中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)乃至美國(guó)。芯片產(chǎn)業(yè)是全球化的產(chǎn)業(yè)，民間企業(yè)常常是全球化的重要推動(dòng)力量，中國(guó)與芯片技術(shù)先進(jìn)國(guó)家之間的民間交流與合作仍然大有可為。

關(guān)鍵詞：半導(dǎo)體;芯片技術(shù);日美半導(dǎo)體摩擦;芯片四方同盟

作者簡(jiǎn)介：馮昭奎，男，中國(guó)社會(huì)科學(xué)院榮譽(yù)學(xué)部委員、日本研究所研究員（北京100007）。

文章來(lái)源：《日本研究》2022年第3期

科技是第一生產(chǎn)力，是綜合國(guó)力的最重要組成部分，科技競(jìng)爭(zhēng)是當(dāng)代綜合國(guó)力競(jìng)爭(zhēng)的核心和前沿。二戰(zhàn)結(jié)束以來(lái)，振興科技日益成為世界各國(guó)強(qiáng)大的國(guó)家意志。二戰(zhàn)后美國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的四分之三來(lái)自技術(shù)創(chuàng)新；國(guó)土面積相當(dāng)于中國(guó)1/400、周邊環(huán)境除了沙漠就是沖突的以色列居然憑借科技先進(jìn)而躋身發(fā)達(dá)國(guó)家行列。

如今，高科技發(fā)展正在給世界帶來(lái)日新月異的改變，既改變“和平”的形態(tài)（如智能化生活日益進(jìn)入尋常百姓家），又改變“戰(zhàn)爭(zhēng)”的形態(tài)，如戰(zhàn)爭(zhēng)“無(wú)人化”“智能化”“空天一體化”及“無(wú)形化”（網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)、電磁戰(zhàn)）。(1)

與此同時(shí)，當(dāng)今高科技競(jìng)爭(zhēng)本身也日趨激烈，以致在20世紀(jì)70—80年代日美半導(dǎo)體貿(mào)易摩擦被稱之為“日美半導(dǎo)體戰(zhàn)爭(zhēng)”，近年來(lái)超級(jí)大國(guó)美國(guó)居然對(duì)中國(guó)民營(yíng)企業(yè)華為公司開(kāi)打“科技戰(zhàn)爭(zhēng)”和圍追堵截。

2022年8月，美國(guó)與日本、韓國(guó)和中國(guó)臺(tái)灣結(jié)成“芯片四方聯(lián)盟”，[1]

本文以芯片制造技術(shù)和產(chǎn)業(yè)為案例，(2)

一、從芯片的用途看芯片的重要性

晶體管和集成電路是美國(guó)分別在20世紀(jì)40年代末和50年代末研制成功的，20世紀(jì)50年代中期日本使用晶體管取代真空管制造便攜式半導(dǎo)體收音機(jī)（比如五管半導(dǎo)體收音機(jī)使用了5顆晶體管）。50年代末美國(guó)為了實(shí)現(xiàn)軍事裝備小型化，又開(kāi)發(fā)了集成電路，集成電路就是將晶體管等電子器件高度縮小，集成到如指甲大小的半導(dǎo)體芯片上，從最初在小芯片上刻制數(shù)十個(gè)，發(fā)展到刻制直至數(shù)十億個(gè)晶體管等電子器件，形成含有適應(yīng)各種需要的極為復(fù)雜的芯片，因芯片以半導(dǎo)體為主要原材料，集成電路為實(shí)現(xiàn)功能的核心，因此常以半導(dǎo)體或集成電路代稱。

隨著芯片技術(shù)的發(fā)展，其用途越來(lái)越顯示出三大特點(diǎn)：其一是日益成為高精度導(dǎo)彈等武器裝備不可或缺的器件；其二是被廣泛用于航空航天、星際飛行、醫(yī)療衛(wèi)生、交通運(yùn)輸乃至計(jì)算機(jī)、機(jī)器人、汽車電子設(shè)備等各行各業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈，被認(rèn)為是取代鋼鐵的“產(chǎn)業(yè)之糧”；其三是芯片的應(yīng)用又非常貼近人們的生活，被廣泛用于手機(jī)、電視機(jī)、取款機(jī)等人們家中或身邊用品，比如手機(jī)含有一百多塊芯片，新能源汽車含有一千多塊，尤其是我國(guó)的第二代身份證采用射頻識(shí)別芯片，身份證內(nèi)的射頻芯片使持有者都能擁有一個(gè)微型短波無(wú)線電通信收發(fā)機(jī)，它雖然沒(méi)有電池（身份證沒(méi)有充電器），卻能借用身份證讀卡裝置的微弱能量為自己充電。(3)

芯片是國(guó)之重器，相關(guān)制造業(yè)是關(guān)系國(guó)家安全和國(guó)民經(jīng)濟(jì)命脈的戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性和先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè)。鑒于芯片的這種特點(diǎn)，它日益成為世界各大國(guó)高度重視的戰(zhàn)略技術(shù)之一。美國(guó)所有的尖端武器裝備都建立在極其先進(jìn)的芯片技術(shù)基礎(chǔ)之上。從2022年開(kāi)始，美國(guó)眾參兩院通過(guò)議案，決定將在五年內(nèi)為半導(dǎo)體研發(fā)、傳統(tǒng)芯片制造、封裝研究和微電子開(kāi)發(fā)提供520億美元的緊急資金，其理由是，雖然美國(guó)在芯片設(shè)計(jì)方面處于領(lǐng)先地位，但全球近90%的芯片制造能力位于其他地方——主要是中國(guó)臺(tái)灣和韓國(guó)，這使美國(guó)在發(fā)生貿(mào)易爭(zhēng)端、軍事沖突時(shí)面臨供應(yīng)鏈中斷的重大風(fēng)險(xiǎn)。與此同時(shí)，日本執(zhí)政黨國(guó)會(huì)議員也成立了半導(dǎo)體專項(xiàng)課題小組（2022年7月去世的日本前首相安倍晉三曾擔(dān)任該小組的資深顧問(wèn)）。該小組認(rèn)為，半導(dǎo)體對(duì)日本經(jīng)濟(jì)安全而言，是不可或缺的，希望將來(lái)通過(guò)與美國(guó)和其他伙伴國(guó)家的合作，建立強(qiáng)大的半導(dǎo)體供應(yīng)鏈。當(dāng)然，我國(guó)歷來(lái)高度重視發(fā)展芯片技術(shù)。筆者認(rèn)為，對(duì)于我國(guó)來(lái)說(shuō)，發(fā)展芯片技術(shù)就如同當(dāng)年研制“兩彈一星”一樣，是關(guān)系到我國(guó)國(guó)運(yùn)的大事。

二、日本芯片制造技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展問(wèn)題

20世紀(jì)40—50年代，半導(dǎo)體晶體管和集成電路相繼在美國(guó)誕生。如果說(shuō)20世紀(jì)50年代日本的晶體管工業(yè)在很大程度上是以生產(chǎn)具有海量市場(chǎng)需求的大眾化消費(fèi)品——晶體管收音機(jī)作為“跳板”而起飛的，那么，60年代日本的集成電路產(chǎn)業(yè)在很大程度上是以生產(chǎn)同樣具有海量市場(chǎng)需求的大眾化消費(fèi)品——計(jì)算器作為“跳板”而起飛的。(4)

日本從美國(guó)引進(jìn)軍事目的開(kāi)發(fā)的集成電路技術(shù)用于民用產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)，相當(dāng)于一次“跨國(guó)軍轉(zhuǎn)民（即軍用技術(shù)在民用領(lǐng)域的拓展）”。[2]

20世紀(jì)70年代，日本芯片產(chǎn)業(yè)通過(guò)從美國(guó)引進(jìn)技術(shù)完成了初步的技術(shù)積累，富士通、三菱電機(jī)、東芝、日立、NEC等電子企業(yè)迅速發(fā)展。1976—1980年，通產(chǎn)省電子技術(shù)綜合研究所遴選出對(duì)芯片技術(shù)具備深厚知識(shí)功底和較強(qiáng)協(xié)調(diào)能力的專家，并令其牽頭，組織富士通、NEC、日立、東芝和三菱電機(jī)五家計(jì)算機(jī)大公司組成了“超大規(guī)模集成電路技術(shù)研究組合”（簡(jiǎn)稱“組合”），(5)[3](6)

在上述“組合”開(kāi)始活動(dòng)時(shí)，日本芯片業(yè)主要依靠從美國(guó)、西歐進(jìn)口制造設(shè)備，隨著研究活動(dòng)的鋪開(kāi)，“組合”日益轉(zhuǎn)向使用國(guó)產(chǎn)設(shè)備和材料，(7)[4]

隨著美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家計(jì)算機(jī)行業(yè)的發(fā)展，對(duì)DRAM的需求快速增長(zhǎng)，DRAM成為芯片業(yè)的主流產(chǎn)品，計(jì)算機(jī)對(duì)芯片的需求增長(zhǎng)導(dǎo)致20世紀(jì)80年代日制DRAM在全球市場(chǎng)中所占份額不斷上升。1980至1986年，美國(guó)的芯片占全球芯片市場(chǎng)的比重從61%下降到43%，而日本則由26%上升至44%，超越美國(guó)成為全球第一芯片生產(chǎn)大國(guó)。[5]

日本通過(guò)引進(jìn)美國(guó)為軍事目的開(kāi)發(fā)、用于軍事用途的晶體管和集成電路等軍用技術(shù)，將其轉(zhuǎn)用于大眾化民用產(chǎn)品制造。基于比軍需市場(chǎng)大得很多的民生市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)有力地推動(dòng)了日本芯片等高技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，產(chǎn)生了一系列“青出于藍(lán)而勝于藍(lán)”的軍民兩用高技術(shù)，日本芯片業(yè)引起了美國(guó)軍方的高度關(guān)注。1983年作為軍事技術(shù)大國(guó)的美國(guó)居然要作為民用技術(shù)大國(guó)的日本提供包括芯片技術(shù)在內(nèi)的16項(xiàng)軍民兩用技術(shù)清單，[6]

與此同時(shí)，隨著日本高技術(shù)的迅速發(fā)展，日美貿(mào)易摩擦愈演愈烈，以致被稱為日美“半導(dǎo)體戰(zhàn)爭(zhēng)”，美國(guó)力圖通過(guò)貿(mào)易戰(zhàn)迫使日本開(kāi)放市場(chǎng)和讓渡經(jīng)濟(jì)利益，從戰(zhàn)略上遏制日本對(duì)美國(guó)的技術(shù)追趕。到了80年代末至90年代，遭到美國(guó)打壓而嚴(yán)重削弱的日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)又遇到集成電路產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和集成電路產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的兩大變化，并因?yàn)樽约旱哪爻梢?guī)而在兩大變化的潮流中大大落伍。

（一）芯片產(chǎn)品結(jié)構(gòu)變化

日本芯片產(chǎn)業(yè)的崛起是以主要用于大型計(jì)算機(jī)內(nèi)存的DRAM為切入口的，進(jìn)入20世紀(jì)90年代，個(gè)人計(jì)算機(jī)取代大型計(jì)算機(jī)成為計(jì)算機(jī)市場(chǎng)上的主流，DRAM的主要消費(fèi)需求也從大型計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)向了個(gè)人計(jì)算機(jī)。個(gè)人計(jì)算機(jī)對(duì)DRAM的要求與大型機(jī)有所不同，重點(diǎn)是價(jià)格低，對(duì)質(zhì)量和可靠性要求不太高，而日本半導(dǎo)體企業(yè)卻仍然執(zhí)著于高質(zhì)量和價(jià)格較高的DRAM產(chǎn)品，這導(dǎo)致日本生產(chǎn)的DRAM在成本方面逐漸喪失優(yōu)勢(shì)，日益被韓國(guó)、中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)生產(chǎn)的低價(jià)DRAM奪走了市場(chǎng)（韓國(guó)還從日本半導(dǎo)體企業(yè)挖走了很多技術(shù)人才），1998年韓國(guó)取代日本成為DRAM第一生產(chǎn)大國(guó)。(8)

（二）芯片產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化

1987年創(chuàng)立的臺(tái)灣積體電路公司（簡(jiǎn)稱“臺(tái)積電”）開(kāi)創(chuàng)了晶圓“代工”（Foundry）新業(yè)態(tài)，促使芯片產(chǎn)業(yè)從“垂直統(tǒng)合”模式（從芯片設(shè)計(jì)、制造到封裝測(cè)試的各個(gè)環(huán)節(jié)都在本企業(yè)內(nèi)部完成）逐漸轉(zhuǎn)向“垂直分工”模式（即半導(dǎo)體公司只搞芯片設(shè)計(jì)而將芯片制造外包給“代工廠”）。(9)

將芯片設(shè)計(jì)和芯片制造分開(kāi)的“垂直分工”模式提高了需要巨額設(shè)備投資的代工廠的運(yùn)營(yíng)效率，降低了“輕設(shè)備投資”的芯片設(shè)計(jì)企業(yè)等企業(yè)的準(zhǔn)入門檻，很多沒(méi)有巨額資本去從事芯片制造的企業(yè)都可以通過(guò)委托代工廠制造的方式來(lái)入局集成電路產(chǎn)業(yè)（比如設(shè)計(jì)業(yè)等），從而有力地促進(jìn)集成電路產(chǎn)業(yè)的良性競(jìng)爭(zhēng)發(fā)展。然而，正是在集成電路產(chǎn)業(yè)模式發(fā)生重大變化的潮流中，固守“垂直統(tǒng)合”的日本集成電路產(chǎn)業(yè)落伍了?？傊?，集成電路產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的兩大變化使得長(zhǎng)期以來(lái)在產(chǎn)品上以DRAM取勝，在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)上以“垂直統(tǒng)合”模式為主的日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)疲于應(yīng)對(duì)，輸?shù)袅藗€(gè)人電腦芯片、手機(jī)芯片等具有海量市場(chǎng)的通用芯片的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)，導(dǎo)致日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在世界市場(chǎng)的占有率一路下滑。美國(guó)、韓國(guó)以及來(lái)自中國(guó)臺(tái)灣的企業(yè)開(kāi)始逐漸成為主角，2021年日本在全球半導(dǎo)體(10)[7]

面對(duì)前所未有的困境，日本半導(dǎo)體企業(yè)與政府相關(guān)部門配合，努力推進(jìn)大規(guī)模結(jié)構(gòu)性改革，力圖挽回頹勢(shì)。2001年，日本政府開(kāi)啟了三個(gè)大型“產(chǎn)官學(xué)”項(xiàng)目——“MIRAI”“ASUKA”和“HALCA”，其中“MIRAI”項(xiàng)目由日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省投資300億日元，由25家企業(yè)的研究所和20所大學(xué)的研究室共同參與研究；“ASUKA”項(xiàng)目由NEC、日立、東芝等13家半導(dǎo)體企業(yè)共同出資700億日元，主要研制電路線寬為65納米的IC芯片。日本半導(dǎo)體企業(yè)注意著眼于未來(lái)的發(fā)展方向，大力發(fā)展專用集成電路，例如作為僅次于中國(guó)的全球第二大汽車生產(chǎn)國(guó)，日本瑞薩、東芝、索尼、索喜等企業(yè)自2015年加緊發(fā)展用于自動(dòng)駕駛系統(tǒng)和自動(dòng)駕駛汽車的芯片；物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)芯片可能是今后5—10年增長(zhǎng)最快的芯片之一，其中單芯片MCU、集成MCU、無(wú)線的單芯系統(tǒng)級(jí)芯片（SOC）等是長(zhǎng)年致力于開(kāi)發(fā)系統(tǒng)級(jí)芯片的日本半導(dǎo)體企業(yè)所擅長(zhǎng)的技術(shù)領(lǐng)域；材料技術(shù)需要經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)年月的反復(fù)研究與煉制，半導(dǎo)體材料更是如此，硅晶圓是制造各種芯片的基礎(chǔ)，日本信越半導(dǎo)體、勝高科技生產(chǎn)的200—300毫米的大尺寸硅片，占全球市場(chǎng)的70%以上。包括硅晶圓在內(nèi)，日本在14種半導(dǎo)體重要材料方面在全球市場(chǎng)均占有50%以上份額，例如日本企業(yè)提供了全球約九成的光阻劑和九成的高純度氟化氫。(11)[8]

2022年日本宣布將迅速采取行動(dòng)進(jìn)行下一代半導(dǎo)體研究，日美政府已同意聯(lián)合成立一個(gè)新的研發(fā)中心，研發(fā)中心從美國(guó)“國(guó)家半導(dǎo)體科技中心”引進(jìn)設(shè)備和人才，研發(fā)2納米線寬(12)[9]

三、中國(guó)芯片制造技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及其問(wèn)題

筆者作為出身半導(dǎo)體專業(yè)的科技人員，曾在1968年參加過(guò)從日本引進(jìn)集成電路生產(chǎn)線的工作，親身經(jīng)歷過(guò)中國(guó)芯片技術(shù)發(fā)展的一段歷程，之后也長(zhǎng)期關(guān)注該領(lǐng)域發(fā)展。中國(guó)芯片制造技術(shù)可以分為以下幾個(gè)階段：

（一）自力更生初創(chuàng)期

1956年在北京成立中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十三研究所（1963年遷至石家莊市，亦稱石家莊第13研究所）。1960年中國(guó)科學(xué)院成立半導(dǎo)體研究所，于1962年組建全國(guó)半導(dǎo)體測(cè)試中心。1963年中央政府組建第四機(jī)械工業(yè)部，主管全國(guó)電子工業(yè)。1965年石家莊第13研究所成功自主研發(fā)集成電路樣品。上海元件五廠在生產(chǎn)晶體管的基礎(chǔ)上也自行研制集成電路，標(biāo)志著中國(guó)已經(jīng)制成了自己的小規(guī)模集成電路。

1968年，四川永川1412所首次研制成功PMOS大規(guī)模集成電路，北京組建國(guó)營(yíng)東光電工廠（878廠，現(xiàn)中國(guó)電子科技集團(tuán)24所），主要生產(chǎn)TTU電路、CMOS鐘表電路等，這是中國(guó)唯一的模擬集成電路研究所。同年上海無(wú)線電14廠首次研制成功PMOS集成電路，上海組建的無(wú)線電19廠成為中國(guó)最早生產(chǎn)雙極型數(shù)字集成電路的專業(yè)工廠。878廠和上無(wú)19廠形成當(dāng)時(shí)中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)中的“南北兩霸”。此外，天津、江蘇、貴州、甘肅等省市紛紛建起一批集成電路廠，自力更生地生產(chǎn)小規(guī)模集成電路，供國(guó)內(nèi)的計(jì)算機(jī)和軍工單位使用，但所采用的硅圓片尺寸都較小，月產(chǎn)量只有幾百片，最多上千片。

1975年，就在臺(tái)灣地區(qū)剛剛向美國(guó)購(gòu)買3英寸晶圓廠時(shí)，中國(guó)大陸已經(jīng)完成了DRAM核心技術(shù)的研發(fā)工作。中科院北京109廠（現(xiàn)為中科院微電子研究所）生產(chǎn)出中國(guó)第一塊1K DRAM（存儲(chǔ)器芯片）。這一成果盡管比美國(guó)、日本晚了四至五年，但比韓國(guó)、中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)要早四至五年。1979年10月中國(guó)科學(xué)院109廠開(kāi)始批量生產(chǎn)4K DRAM（比美國(guó)晚六年）。

然而，直至1980年前后，發(fā)展起點(diǎn)幾乎與日本同步并早于韓國(guó)和中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)的中國(guó)大陸芯片產(chǎn)業(yè)，卻被韓國(guó)和中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)反超。在美國(guó)技術(shù)轉(zhuǎn)移的支持下，韓國(guó)直接從16K DRAM起步，實(shí)現(xiàn)了DRAM技術(shù)突破，1981年韓國(guó)的16K DRAM已經(jīng)比我們領(lǐng)先兩年，臺(tái)灣地區(qū)從64K DRAM起步，其后發(fā)展步伐越來(lái)越大。

在自力更生初創(chuàng)期，中國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展主要依靠國(guó)家投資，雖然發(fā)展比較順利，但國(guó)內(nèi)企業(yè)芯片產(chǎn)量小、水平低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足市場(chǎng)需要。隨著海外性能和可靠性更好、價(jià)格更低廉的芯片大量流入國(guó)內(nèi)，給國(guó)內(nèi)技術(shù)進(jìn)步緩慢的芯片工業(yè)帶來(lái)了嚴(yán)重的打擊，國(guó)內(nèi)企業(yè)自20世紀(jì)80年代中后期陸續(xù)虧損，于90年代紛紛倒閉，國(guó)內(nèi)芯片產(chǎn)業(yè)逐步變?yōu)橐匀Y企業(yè)為主的局面。[10]

（二）技術(shù)引進(jìn)與大規(guī)模集成電路

1972年中美關(guān)系緩和，中國(guó)抓住這個(gè)戰(zhàn)略機(jī)遇，開(kāi)始從歐美日大量引進(jìn)技術(shù)。全國(guó)建成投產(chǎn)的晶園廠(13)(14)

1980年江南無(wú)線電器材廠與日本東芝公司合作，引進(jìn)日本的彩色和黑白電視機(jī)集成電路5微米全套生產(chǎn)線。這是中國(guó)芯片業(yè)內(nèi)第一次從國(guó)外全面引進(jìn)技術(shù)的項(xiàng)目，1984年投產(chǎn)，月產(chǎn)10000片3英寸片，成品年產(chǎn)量達(dá)3000萬(wàn)塊，成為當(dāng)時(shí)中國(guó)技術(shù)最先進(jìn)、規(guī)模最大、配套最全的專業(yè)化工廠。1982年無(wú)錫742廠耗資6600萬(wàn)美元，從日本東芝引進(jìn)3英寸晶圓生產(chǎn)線，生產(chǎn)為電視機(jī)配套用的芯片。1985年該廠制造出中國(guó)第一塊64K DRAM大規(guī)模集成電路（比韓國(guó)晚一年）。到20世紀(jì)80年代末742廠改為華晶公司后，又從德國(guó)西門子公司和日本東芝公司引進(jìn)2微米—3微米CMOS型數(shù)字電路工藝4英寸和5英寸晶圓廠。紹興華越工廠從日本富士通公司引進(jìn)一條完整的5英寸芯片生產(chǎn)線，為5微米雙極型數(shù)字電路工藝技術(shù)。1993年，已經(jīng)改組的無(wú)錫華晶電子公司（原無(wú)錫742廠），制造出中國(guó)第一塊256K DRAM（比韓國(guó)晚七年）。

改革開(kāi)放初期我國(guó)從國(guó)外引進(jìn)集成電路生產(chǎn)線的熱潮中，存在嚴(yán)重的重復(fù)引進(jìn)，且引進(jìn)之后未能消化、吸收，缺乏管理和運(yùn)作的能力和經(jīng)驗(yàn)。一個(gè)重要原因是大多數(shù)國(guó)有電子企業(yè)的管理權(quán)被轉(zhuǎn)給各個(gè)地方政府，出現(xiàn)了各地方政府、國(guó)有企業(yè)和大學(xué)紛紛從國(guó)外引進(jìn)落后的芯片生產(chǎn)線，總計(jì)達(dá)到33條，最終建成投入使用、具有一定規(guī)模的僅有從日本東芝、富士通、德國(guó)西門子公司引進(jìn)的少數(shù)幾條。為此，時(shí)任電子工業(yè)部部長(zhǎng)的胡啟立感嘆說(shuō)：“豪邁的熱情煮出了一鍋夾生飯?！?/p>為了治理散亂差問(wèn)題，1986年電子工業(yè)部提出“531戰(zhàn)略，即“普及5微米技術(shù)、研發(fā)3微米技術(shù)，攻關(guān)1微米技術(shù)”，并落實(shí)南北兩個(gè)微電子基地。南方集中在江浙滬，北方集中在北京。1988年至1995年，在政策扶持下，中國(guó)誕生了五家具有規(guī)模的國(guó)有半導(dǎo)體企業(yè)：江蘇無(wú)錫華晶電子（原無(wú)錫742廠與永川半導(dǎo)體研究所合并）、浙江紹興華越微電子（1988年設(shè)立中國(guó)第一座4英寸晶圓廠）、上海貝嶺微電子、上海飛利浦半導(dǎo)體（1991年設(shè)立中國(guó)第一座5英寸晶圓廠）、北京首鋼NEC(1995年設(shè)立中國(guó)第一座6英寸晶圓廠）。

（三）從合資到獨(dú)資

引進(jìn)外資的意義在于既引進(jìn)國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，同時(shí)引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的管理。管理與技術(shù)同等重要。1988年上海無(wú)線電14廠與美國(guó)貝爾電話正式成立貝嶺微電子公司，建設(shè)了中國(guó)大陸第一條4英寸芯片生產(chǎn)線，為程控交換機(jī)配套專用大規(guī)模集成電路做出了貢獻(xiàn)。該生產(chǎn)線雖然用的是發(fā)達(dá)國(guó)家的二手淘汰設(shè)備，但終于將我國(guó)芯片年產(chǎn)量增加到1億塊，意味著我國(guó)比日本晚20年進(jìn)入了“集成電路大規(guī)模生產(chǎn)”階段。(15)

為了加快我國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展，1990年我國(guó)啟動(dòng)了“908工程”，其主體是無(wú)錫華晶電子，同時(shí)要對(duì)上海飛利浦半導(dǎo)體、首鋼NEC和上海貝嶺進(jìn)行技術(shù)升級(jí)，并在浙江紹興引進(jìn)一條微米級(jí)的晶圓廠。國(guó)家投資無(wú)錫華晶20多億元，從美國(guó)朗訊科技公司引進(jìn)0.9微米技術(shù)，計(jì)劃建設(shè)月產(chǎn)能1.2萬(wàn)片的6英寸晶圓廠。1990年立項(xiàng)時(shí)，國(guó)外6英寸線才出現(xiàn)四年，如能兩年建成，可望縮小與國(guó)外的差距。但其后由于審批和引進(jìn)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)（分別用了兩年和三年），建廠再花三年，(16)

芯片產(chǎn)業(yè)基本每18個(gè)月就會(huì)更新?lián)Q代一次，相應(yīng)的設(shè)備也要升級(jí)，當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)層層審批的制度顯然不能適應(yīng)芯片產(chǎn)業(yè)快節(jié)奏的特點(diǎn)。與無(wú)錫華晶形成鮮明對(duì)比的是，1990年新加坡政府投資“特許半導(dǎo)體”公司，只用兩年建成，第三年投產(chǎn)，投產(chǎn)后產(chǎn)品有市場(chǎng)，到1998年收回全部投資。

1992年上海元件五廠等與荷蘭飛利浦公司洽談合資后成立的上海飛利浦半導(dǎo)體公司建成中國(guó)第一座5英寸直徑的晶圓廠，采用3微米雙極型模擬電路工藝。1994年北京首都鋼鐵公司與日本電氣公司合資成立首鋼日電公司，于10月在北京建成中國(guó)6英寸晶圓廠。

1993年3月國(guó)家決定將原機(jī)械電子工業(yè)部分開(kāi)，成立新的電子工業(yè)部，任命胡啟立為部長(zhǎng)。當(dāng)時(shí)國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人參觀了韓國(guó)三星公司的集成電路生產(chǎn)線，用“觸目驚心”四個(gè)字來(lái)概括我國(guó)在集成電路上和韓國(guó)的差距，并指出就是“砸鍋賣鐵”也要把半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)搞上去。1995年電子工業(yè)部確定搞“909工程”，這是中國(guó)電子工業(yè)投資最大的工程，同時(shí)為了避免“908工程”層層審批耽擱時(shí)間的問(wèn)題，時(shí)任國(guó)務(wù)院總理李鵬表示，“我從總理基金里調(diào)一筆美元直接匯到電子部的賬號(hào)上，等于電子部有了一個(gè)活期存折，只要部長(zhǎng)簽字，不經(jīng)層層審批即可動(dòng)用，”

經(jīng)過(guò)多方談判，中方與日本電氣公司（NEC）合作談判成功，于1997年7月合資成立華虹NEC公司。(17)(18)

但是，好景不長(zhǎng)。在存儲(chǔ)器芯片成為芯片市場(chǎng)的主流產(chǎn)品時(shí)期，圍繞DRAM存儲(chǔ)器的國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)十分激烈，日本的DRAM企業(yè)在美國(guó)打壓和美韓“前后夾攻”下遭到嚴(yán)重打擊，迫使日本NEC公司不得不在2001年開(kāi)始收縮業(yè)務(wù)，并宣布將在2004年前退出DRAM領(lǐng)域。這導(dǎo)致缺乏自主開(kāi)發(fā)能力的華虹NEC很快陷入虧損，不得不選擇了轉(zhuǎn)型，退出DRAM行業(yè)，轉(zhuǎn)做芯片代工業(yè)務(wù)。而上述首鋼日電6英寸廠同樣遇到合資方NEC的變化卻未能轉(zhuǎn)為代工，經(jīng)過(guò)一番周折不得不退出芯片制造業(yè)。

到21世紀(jì)初期，引進(jìn)外資有了新的發(fā)展，外資紛紛來(lái)華獨(dú)資建廠。2004年韓國(guó)海力士公司與歐洲意法半導(dǎo)體公司簽訂在中國(guó)合資建廠協(xié)議，2005年海力士-意法半導(dǎo)體公司在無(wú)錫投資20億美元建設(shè)12英寸廠并迅速投入生產(chǎn)，不久其12英寸硅圓片月產(chǎn)量很快達(dá)到中國(guó)大陸地區(qū)最高水平。2007年美國(guó)英特爾公司選擇在空氣質(zhì)量較高的港口城市大連投資25億美元建成12英寸晶圓廠，采用90納米工藝技術(shù)，生產(chǎn)個(gè)人電腦部分芯片和NAND Flash產(chǎn)品。2012年韓國(guó)三星公司在大連成立三星（中國(guó)）半導(dǎo)體公司，投資100億美元，于2014年月5年建成12英寸晶圓廠，工藝技術(shù)水平達(dá)到10納米。2016年美國(guó)萬(wàn)代半導(dǎo)體公司在重慶成立重慶萬(wàn)代半導(dǎo)體公司，建設(shè)中國(guó)首家、全球第二家12英寸功率半導(dǎo)體芯片制造及封裝測(cè)試生產(chǎn)基地項(xiàng)目，兩年后建成投產(chǎn)。2017年世界上第二大芯片代工廠格羅方德公司在成都設(shè)立格芯（成都）集成電路制造公司，建設(shè)12英寸晶圓廠，投資90億美元，工藝技術(shù)水平為22納米。

（四）代工業(yè)的發(fā)展壯大

大陸最早采用自己不做設(shè)計(jì)，只做晶圓制造加工的純粹的代工模式是在無(wú)錫華晶公司實(shí)現(xiàn)的。1997年5月底由海外華人半導(dǎo)體人士組成香港上華半導(dǎo)體公司，與華晶組成無(wú)錫華晶上華合資公司，建立了為國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)公司和產(chǎn)品公司服務(wù)的中性、純粹的代工廠，開(kāi)啟了中國(guó)大陸的代工時(shí)代。由于代工企業(yè)出現(xiàn)并不斷提高產(chǎn)量，帶動(dòng)愈來(lái)愈多的設(shè)計(jì)公司成立，設(shè)計(jì)公司雨后春筍般地出現(xiàn)在全國(guó)各地，主要集中在北京、上海和深圳三個(gè)城市。

2000年張汝京賣掉了他在臺(tái)灣創(chuàng)辦的“世大半導(dǎo)體”公司，帶著300多名芯片工程師從臺(tái)灣來(lái)到上海，創(chuàng)立中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司。(19)

2016年臺(tái)積電公司成立臺(tái)積電（南京）公司，獨(dú)資建12英寸、16納米和28納米的芯片制造工廠，于2018年4月建成投產(chǎn)出片。此外，韓國(guó)三星在西安擁有存儲(chǔ)芯片制造工廠，SK集團(tuán)在無(wú)錫等地?fù)碛写鎯?chǔ)芯片制造工廠。

2020年12月美國(guó)商務(wù)部宣布中芯國(guó)際已被正式列入到所謂“實(shí)體清單”(21)[13]

2022年7月，美國(guó)政府宣布將對(duì)芯片制造的限制從10納米擴(kuò)大到14納米，意味著更多半導(dǎo)體設(shè)備受限。這一限制不僅可能影響中芯國(guó)際，還將波及臺(tái)積電等在中國(guó)大陸運(yùn)營(yíng)的芯片代工廠。

如前所述，1997年上海華虹與日本電氣（NEC）合資組建華虹NEC生產(chǎn)DRAM，后來(lái)華虹轉(zhuǎn)為代工廠。2003年11月美國(guó)捷智半導(dǎo)體公司和華虹國(guó)際公司增資華虹建成兩座8英寸芯片代工廠。

另一方面，上海宏力半導(dǎo)體制造公司于2003年建成兩座12英寸代工廠。通過(guò)在中國(guó)設(shè)立的運(yùn)營(yíng)子公司從事半導(dǎo)體制造，建成一座8英寸芯片代工廠。2010年1月華虹與宏力這兩家都地處上海浦東的代工廠聯(lián)合投資，成立上海華力微電子公司，在宏力12英寸廠房?jī)?nèi)建設(shè)1條12英寸線，工藝水平可達(dá)到55、40、28納米。2013年1月華虹與宏力合并成立上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司（簡(jiǎn)稱“華虹宏力”），該公司不僅做芯片代工業(yè)，而且也包括芯片的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、制造、測(cè)試等。華虹宏力自建設(shè)中國(guó)大陸第一條8英寸代工廠起步，在上海金橋和張江共有三座8英寸代工廠（華虹一、二及三廠），2019年9月建成全國(guó)第一條12英寸代工廠（華虹七廠）。華虹宏力的工藝技術(shù)覆蓋1微米至90納米各節(jié)點(diǎn)，其嵌入式非易失性存儲(chǔ)器、功率器件、模擬及電源管理和邏輯及射頻等差異化工藝平臺(tái)在全球業(yè)界極具競(jìng)爭(zhēng)力，并多年成功量產(chǎn)汽車電子芯片。[14]

（五）實(shí)施集成電路“專項(xiàng)”，有力地提升了芯片工藝水平

長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)芯片業(yè)一直受到西方在先進(jìn)制造裝備、材料和工藝引進(jìn)等方面的種種限制，產(chǎn)業(yè)鏈嚴(yán)重缺失。為實(shí)現(xiàn)自主創(chuàng)新發(fā)展，2008年國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)實(shí)施集成電路專項(xiàng)“極大規(guī)模集成電路制造裝備及成套工藝”，重點(diǎn)進(jìn)行45—22納米關(guān)鍵制造裝備攻關(guān)，開(kāi)發(fā)32—22納米互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)工藝、90—65納米特色工藝，開(kāi)展22—14納米前瞻性研究，形成65—45納米裝備、材料、工藝配套能力及集成電路制造產(chǎn)業(yè)。專項(xiàng)實(shí)施前，國(guó)內(nèi)集成電路制造最先進(jìn)的量產(chǎn)工藝為130納米，研發(fā)工藝為90納米。經(jīng)過(guò)9年攻關(guān)，我國(guó)主流工藝水平提升了5代，55、40、28納米(22)[15]

總之，經(jīng)過(guò)廣大半導(dǎo)體科技工作者的不懈努力，我國(guó)芯片制造行業(yè)經(jīng)歷重重曲折，克服種種困難，取得了巨大的發(fā)展和驕人的成績(jī),成長(zhǎng)起一大批優(yōu)秀的晶圓廠（本文提及的只是其中的一部分）。按照2021年的數(shù)據(jù)，中國(guó)大陸本土廠商的芯片產(chǎn)能占世界總芯片產(chǎn)能的比例已上升至8%,[17]

四、中日芯片技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的比較及其啟示

（一）以日本企業(yè)為榜樣，探尋自主研發(fā)路徑

自20世紀(jì)60年代中期以來(lái)，中日兩國(guó)芯片制造技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展走過(guò)了十分不同的道路。這主要由三個(gè)原因造成。第一是日本的芯片產(chǎn)業(yè)是在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制下發(fā)展起來(lái)的，政府雖有干預(yù)，但不是政府親自抓芯片業(yè)，(23)[18]

第二是工業(yè)化和引進(jìn)成效的程度不同。日本是一個(gè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的國(guó)家，在既有的工業(yè)化基礎(chǔ)上，做到了對(duì)引進(jìn)技術(shù)的迅速消化和進(jìn)一步改善提高，迅速找到了大市場(chǎng)（如計(jì)算器、計(jì)算機(jī)通信等）。20世紀(jì)70—80年代日本建造一座大批量的超大規(guī)模集成電路制造工廠只需不到一年時(shí)間，迅速實(shí)現(xiàn)了大批量生產(chǎn)和低成本。而中國(guó)在當(dāng)時(shí)還遠(yuǎn)未實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，沒(méi)有工業(yè)化的基礎(chǔ)，即使自己研發(fā)了一種芯片或引進(jìn)了一種芯片，也只能小批量生產(chǎn)或“試生產(chǎn)”，以致在20世紀(jì)70年代后期，“全國(guó)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)量的十分之一”。[19]

第三，中日企業(yè)文化不同。日本企業(yè)強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊(duì)精神，強(qiáng)調(diào)員工對(duì)企業(yè)的忠誠(chéng)，企業(yè)的凝聚力比較強(qiáng)，企業(yè)“壽命”比較長(zhǎng)，據(jù)調(diào)查，日本企業(yè)的平均壽命是52歲，美國(guó)為24歲，而中國(guó)僅為3歲。[20][22]

長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)的芯片業(yè)依照本國(guó)國(guó)情和發(fā)展階段，基本上走了一條在高科技領(lǐng)域加入國(guó)際協(xié)作的全球化潮流、加強(qiáng)和擴(kuò)大與世界各國(guó)高科技企業(yè)的合作、以引進(jìn)技術(shù)、引進(jìn)外資、引進(jìn)臺(tái)資為主線的發(fā)展道路。我國(guó)巨大的芯片市場(chǎng)現(xiàn)在已經(jīng)成了韓國(guó)三星、韓國(guó)海力士、中國(guó)臺(tái)灣臺(tái)積電、美國(guó)英特爾、美國(guó)格羅方德、美國(guó)萬(wàn)代半導(dǎo)體、歐洲意法公司、大陸互聯(lián)網(wǎng)巨頭等“百家爭(zhēng)鳴”的舞臺(tái)，外企在中國(guó)大陸設(shè)立的晶圓廠的總產(chǎn)能，與大陸本土廠商的總產(chǎn)能差不多。事實(shí)表明，歐洲、美國(guó)、中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)、韓國(guó)以及20世紀(jì)90年代日本等國(guó)的高科技企業(yè)進(jìn)入中國(guó)，其帶來(lái)的正面影響是多方面的，除了進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)銷售產(chǎn)品，在中國(guó)投資設(shè)廠之外，外資企業(yè)為了拓展市場(chǎng)，還會(huì)與中國(guó)客戶、供應(yīng)商伙伴尋求共同發(fā)展，形成芯片行業(yè)的良好“生態(tài)”。

就像我國(guó)舉辦奧運(yùn)會(huì)，讓世界各國(guó)選派優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)健將到中國(guó)來(lái)一展身手，有利于我們?cè)跀U(kuò)大對(duì)外開(kāi)放中不斷學(xué)習(xí)創(chuàng)新半導(dǎo)體行業(yè)，在與外國(guó)隊(duì)——外資企業(yè)同臺(tái)獻(xiàn)技、切磋技藝的過(guò)程中促使中國(guó)隊(duì)——中國(guó)芯片企業(yè)變得日益強(qiáng)大。這種狀況正是由中國(guó)芯片制造業(yè)發(fā)展的獨(dú)特性所帶來(lái)的結(jié)果，也是我國(guó)實(shí)行和擴(kuò)大對(duì)外開(kāi)放所導(dǎo)致的必然結(jié)果。

（二）加強(qiáng)行業(yè)發(fā)展治理，提升芯片配套建設(shè)

芯片產(chǎn)業(yè)是一個(gè)“超高技術(shù)（現(xiàn)已發(fā)展到5納米）、超高投資（現(xiàn)建一座12英寸廠高達(dá)數(shù)十億美元）、高度風(fēng)險(xiǎn)（搞不好就會(huì)虧損）、競(jìng)爭(zhēng)激烈（跟不上就要出局）的行業(yè)”。[23]

應(yīng)設(shè)立有權(quán)威的專家委員會(huì)分秒必爭(zhēng)地對(duì)項(xiàng)目申請(qǐng)、立項(xiàng)、建設(shè)乃至成果的審查、評(píng)估與監(jiān)督（應(yīng)吸取“908工程”審批時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的教訓(xùn)）。要嚴(yán)格防止一些沒(méi)經(jīng)驗(yàn)、沒(méi)技術(shù)、沒(méi)人才的“三無(wú)”企業(yè)加入芯片行業(yè)，防止一些地方對(duì)芯片發(fā)展的規(guī)律認(rèn)識(shí)不夠，盲目上項(xiàng)目，搞同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)，低水平重復(fù)建設(shè)，甚至有個(gè)別項(xiàng)目建設(shè)停滯、廠房空置，造成資源浪費(fèi)。要認(rèn)真排查引進(jìn)了昂貴卻沒(méi)能得到充分利用甚至不會(huì)使用的高技術(shù)設(shè)備，要大力推進(jìn)“芯片廉政”，防止有人在巨額投資的強(qiáng)烈誘惑下以開(kāi)發(fā)芯片的名義弄虛作假，侵吞錢財(cái)，以偽造成果騙取國(guó)家巨額經(jīng)費(fèi)。有專家指出：“從1990年到2020年中國(guó)大陸建造了32座生產(chǎn)芯片的超級(jí)工廠，而全世界其他地區(qū)的超級(jí)工廠加起來(lái)也只有24座”。[24]

我國(guó)既要追趕發(fā)展用于手機(jī)、筆記本電腦等擁有海量用戶的高端通用芯片，建設(shè)芯片“超級(jí)工廠”，又要專注細(xì)分市場(chǎng)，大力發(fā)展所需投資要小得多的MCU、物聯(lián)網(wǎng)芯片等“（目前的）專用芯片”，若干年后它們很可能轉(zhuǎn)化為擁有超大市場(chǎng)規(guī)模的“（將來(lái)的）通用芯片”。中國(guó)還要促使芯片“需求側(cè)”積極支持國(guó)產(chǎn)芯片擴(kuò)散的商業(yè)化過(guò)程，進(jìn)而通過(guò)大數(shù)據(jù)洞悉各種芯片的市場(chǎng)需求，發(fā)展多樣化的芯片制造能力。要吸取日本超大規(guī)模集成電路研究組合的經(jīng)驗(yàn)，形成政府、國(guó)家研究機(jī)構(gòu)、民營(yíng)企業(yè)聯(lián)合開(kāi)發(fā)的協(xié)同創(chuàng)新機(jī)制，培育產(chǎn)品制造企業(yè)和設(shè)備供應(yīng)商之間的協(xié)作關(guān)系，共同推進(jìn)制造設(shè)備的研制、工藝材料的開(kāi)發(fā)、芯片制造工藝的改進(jìn)等。

中國(guó)也需要一批中小企業(yè)作為“配角”生產(chǎn)晶體管等半導(dǎo)體分立器件，或者為大企業(yè)的芯片生產(chǎn)提供防塵服、空氣過(guò)濾器、高純氣體、潔凈水以及其他服務(wù)，不要形成人人爭(zhēng)當(dāng)主角的浮夸風(fēng)；在環(huán)境保護(hù)方面，對(duì)每個(gè)項(xiàng)目必須進(jìn)行嚴(yán)格的環(huán)境評(píng)估，半導(dǎo)體芯片制程中需使用各種化學(xué)物品，包括氫氟酸、腐蝕性極強(qiáng)的王水（濃鹽酸和濃硝酸的混合物）等液體化學(xué)品及磷、砷、含放射性的硼、氯氣等，要嚴(yán)防有害有毒化學(xué)品影響員工健康，污染周圍環(huán)境和水質(zhì)，依據(jù)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)相關(guān)的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)對(duì)廢氣、廢液、土壤等進(jìn)行多重處理。20世紀(jì)70年代，東芝、日本電氣、索尼、三菱電機(jī)等日本主要電子大企業(yè)陸續(xù)到日本的九州建設(shè)晶圓廠，將九州建成日本主要的集成電路生產(chǎn)基地，號(hào)稱“硅島”。日本電子大企業(yè)看中九州的不僅是那里的地價(jià)低（在當(dāng)時(shí)的日本九州屬于不發(fā)達(dá)地區(qū)），自然條件優(yōu)越，更注意到九州有優(yōu)良的水源，這是芯片生產(chǎn)在自然條件方面的特殊要求，九州交通運(yùn)輸很便利，可以通過(guò)機(jī)場(chǎng)把產(chǎn)品運(yùn)到國(guó)內(nèi)外各地（芯片廠因?yàn)楫a(chǎn)品輕小，附加價(jià)值高，即使空運(yùn)也很合算，也便于及時(shí)將產(chǎn)品送給用戶）。此外，晶圓廠必須與已建或?qū)⒔ǖ蔫F路或地鐵保持足夠距離，以免因?yàn)檐囕v行駛引起震動(dòng)影響芯片制造精度等，這些都是在晶圓廠選址方面值得注意的經(jīng)驗(yàn)。(24)

（三)進(jìn)一步擴(kuò)大開(kāi)放，加強(qiáng)國(guó)際交流與合作

據(jù)業(yè)界人士分析，一些先進(jìn)芯片的生產(chǎn)包括1000多個(gè)工序，需要超過(guò)70次跨境合作來(lái)完成。[25](25)[26]

由于《瓦森納協(xié)定》的壓力，長(zhǎng)期以來(lái)我國(guó)與日本之間的高科技合作受到嚴(yán)重阻礙。但日本眾多芯片技術(shù)相關(guān)企業(yè)為了自身發(fā)展不可能放棄中國(guó)這個(gè)巨大市場(chǎng)，他們還擔(dān)心如果過(guò)于屈從美國(guó)的壓力，中國(guó)市場(chǎng)就可能被歐洲國(guó)家搶去。與此同時(shí)，隨著中國(guó)高科技的發(fā)展，很多技術(shù)先進(jìn)的日本民間企業(yè)也需要與中國(guó)企業(yè)開(kāi)展取長(zhǎng)補(bǔ)短的交流與合作，比如隨著中國(guó)5G技術(shù)的崛起，日本的很多高技術(shù)中小企業(yè)積極地為華為公司提供材料和零部件；2019年華為公司已在日本東京、橫濱、大阪建立了4個(gè)研究所，雇用日本工程師和技術(shù)人員達(dá)1500多人。華為手機(jī)共計(jì)1631個(gè)零部件中，日本制造的零部件占到53.2%。[27]

即使是美國(guó)，雖然其政府在芯片等高科技領(lǐng)域?qū)χ袊?guó)高科技發(fā)展的大力打壓、限制和“斷供”將是未來(lái)中美關(guān)系的常態(tài)，但應(yīng)該相信民間企業(yè)常常是全球化的重要推動(dòng)力量，美國(guó)政府有其地緣政治邏輯，企業(yè)和市場(chǎng)則有自己的邏輯，企業(yè)做出的產(chǎn)品必須賣出去，這樣企業(yè)才能搞活。而中國(guó)是全球最大的芯片市場(chǎng)，2021年美國(guó)對(duì)華出口半導(dǎo)體及其組件金額達(dá)141億美元，[28]

隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，中國(guó)有企業(yè)家提倡全球電子商務(wù)平臺(tái)（e WTP），通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)造新實(shí)體經(jīng)濟(jì)，支持日本、美國(guó)乃至世界各國(guó)的中小企業(yè)進(jìn)入全球市場(chǎng)。[29]

(四)發(fā)展半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，加強(qiáng)軍民融合至關(guān)重要

發(fā)展芯片技術(shù)不僅關(guān)系到實(shí)現(xiàn)“中國(guó)制造2025”戰(zhàn)略和規(guī)劃目標(biāo)，而且關(guān)系到我國(guó)的軍事安全和尖端武器裝備的升級(jí)與創(chuàng)新。我們既要看到半導(dǎo)體芯片技術(shù)是典型的“軍民兩用技術(shù)”，又要看到軍用芯片與民用芯片之間存在著很大的區(qū)別。戰(zhàn)后日本通過(guò)以民用為主的技術(shù)發(fā)展路線，通過(guò)以開(kāi)發(fā)大批量、低成本和應(yīng)對(duì)激烈市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的民生芯片技術(shù)，超過(guò)了美國(guó)以軍方芯片為主的無(wú)需大批量、低成本、無(wú)需接受激烈市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的軍用芯片技術(shù)，于20世紀(jì)80年代在半導(dǎo)體芯片等一系列重要高科技領(lǐng)域超過(guò)了美國(guó)，以致在里根總統(tǒng)提出“星球大戰(zhàn)”計(jì)劃的1983年，作為軍用技術(shù)大國(guó)的美國(guó)居然要民用技術(shù)大國(guó)日本提供包括半導(dǎo)體芯片在內(nèi)的16項(xiàng)“軍事技術(shù)”。在20世紀(jì)90年代初海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中，美軍武器裝備中必不可少的半導(dǎo)體芯片有80%是日本生產(chǎn)的。80—90年代以來(lái)美國(guó)國(guó)防部在日本設(shè)立常駐機(jī)構(gòu)，持續(xù)緊盯并力圖發(fā)掘日本民間企業(yè)會(huì)出現(xiàn)哪些可轉(zhuǎn)用于軍事的技術(shù)，美國(guó)尤其注意到日本為家電、計(jì)算器等“大眾民用電器”生產(chǎn)的高性能、高可靠性半導(dǎo)體芯片具有重要軍用價(jià)值。由于日本高度發(fā)達(dá)的民用高技術(shù)為美國(guó)軍方所用，使日本的科技力量成為冷戰(zhàn)及冷戰(zhàn)后國(guó)際安全戰(zhàn)略格局中的重要砝碼，日美在軍事技術(shù)領(lǐng)域的相互支持和相互利用加強(qiáng)了美國(guó)的全球軍事霸權(quán)。[30]

中國(guó)既要大力發(fā)展軍用芯片技術(shù)，又要推進(jìn)軍民融合，促使“軍轉(zhuǎn)民”和“民轉(zhuǎn)軍”更加通暢。我們要借鑒美國(guó)國(guó)防部設(shè)立專門機(jī)構(gòu)緊盯日本高技術(shù)民間企業(yè)的經(jīng)驗(yàn)，從眾多民間半導(dǎo)體企業(yè)的技術(shù)和產(chǎn)品中發(fā)現(xiàn)適合軍用的、完全是自主研發(fā)的半導(dǎo)體技術(shù)和產(chǎn)品。其實(shí)，很多由退休半導(dǎo)體專家默默創(chuàng)辦的各類民間芯片企業(yè)規(guī)模雖小，其技術(shù)水平往往很高甚至具有軍用價(jià)值。我們應(yīng)該創(chuàng)立“互聯(lián)網(wǎng)+半導(dǎo)體”，將分散在全國(guó)的半導(dǎo)體中小企業(yè)連成網(wǎng)絡(luò)，納入數(shù)據(jù)庫(kù)，交換各個(gè)企業(yè)擁有的技術(shù)和產(chǎn)品的具體信息，以便軍方從眾多的半導(dǎo)體民間企業(yè)中發(fā)現(xiàn)和篩選有軍用價(jià)值的完全是自主研發(fā)的技術(shù)和產(chǎn)品，與此同時(shí)，也可以通過(guò)“互聯(lián)網(wǎng)+半導(dǎo)體”，將適于民生用途的某些軍用半導(dǎo)體技術(shù)轉(zhuǎn)用于各種民生應(yīng)用領(lǐng)域。

(五)加快發(fā)展芯片技術(shù)，人的因素最重要

芯片技術(shù)綜合性很強(qiáng)，工藝流程很長(zhǎng)，在包括很多工序的前后工程中，只要有一道工序出問(wèn)題，就可能毀掉前方工程的成果，造成前功盡棄的巨大損失，為此，招聘和使用人才的第一問(wèn)題就是看年輕人“是否熱愛(ài)這項(xiàng)工作”，成千上萬(wàn)個(gè)充滿對(duì)工作的熱愛(ài)和責(zé)任感，具有“一輩子專心干好這個(gè)專業(yè)”的獻(xiàn)身精神的高素質(zhì)人才，無(wú)疑是發(fā)展芯片技術(shù)的最重要因素。我國(guó)現(xiàn)有集成電路技術(shù)人才缺口很大，數(shù)據(jù)顯示，2020年前后，我國(guó)集成電路行業(yè)人才需求規(guī)模為72萬(wàn)人左右，而我國(guó)現(xiàn)有人才存量為40萬(wàn)人，人才缺口達(dá)到32萬(wàn)人。[31]

多年來(lái)，我國(guó)高校培養(yǎng)的半導(dǎo)體科技人才有很多人往往在畢業(yè)后、甚至在獲得研究生學(xué)位后，或在畢業(yè)后立即改行，或在本專業(yè)領(lǐng)域工作一段時(shí)間后改行（估計(jì)改行人數(shù)占畢業(yè)生總?cè)藬?shù)的比例高達(dá)70%—80%），從事諸如金融、證券等其他行業(yè)工作，導(dǎo)致為培養(yǎng)一名半導(dǎo)體人才所花費(fèi)的大量人力物力財(cái)力資源在一定程度上“打了水漂”。如何改變這種狀況，如何培養(yǎng)大批像大多數(shù)老一輩半導(dǎo)體專業(yè)畢業(yè)生那樣，通過(guò)大量閱讀文獻(xiàn)和大量實(shí)驗(yàn)試錯(cuò)，追蹤半導(dǎo)體理論和實(shí)踐的不斷發(fā)展和迭代，將半導(dǎo)體研發(fā)、設(shè)計(jì)與制造作為畢生為之奮斗、體現(xiàn)人生價(jià)值的崇高事業(yè)，確實(shí)需要我們從大學(xué)教育各個(gè)環(huán)節(jié)的管理直到走出學(xué)校從事半導(dǎo)體行業(yè)的工程師的培訓(xùn)、教育和薪酬合理化方面做出大的改進(jìn)。

半導(dǎo)體技術(shù)，特別是芯片技術(shù)是一種需要極大地發(fā)揚(yáng)團(tuán)隊(duì)意識(shí)和終身學(xué)習(xí)精神的“集體創(chuàng)新事業(yè)”。我們不僅要吸引和支持單個(gè)人才，更要重視吸引和支持囊括芯片設(shè)計(jì)、微細(xì)加工、工藝控制、器件測(cè)試等多方面的整個(gè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)。在芯片的基礎(chǔ)技術(shù)方面，我們與中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)和韓國(guó)有差距，中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)和日本的退休工程師有可能成為我們從國(guó)外吸引人才乃至人才團(tuán)隊(duì)的一個(gè)重要來(lái)源。

我國(guó)改革開(kāi)放的一個(gè)重要方面就是要在高科技教育領(lǐng)域加入國(guó)際協(xié)作的全球化潮流，不僅企業(yè)要積極開(kāi)展國(guó)際科技交流，相關(guān)大學(xué)也要將學(xué)生培養(yǎng)成國(guó)際化人才，與諸如美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校、約翰霍普金斯大學(xué)、德州大學(xué)奧斯丁分校建立學(xué)生交流項(xiàng)目，設(shè)立雙碩士項(xiàng)目等，為學(xué)生提供國(guó)際化視野和廣闊的發(fā)展空間。

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[31] 半導(dǎo)體投資聯(lián)盟.中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)缺乏人才[EB/OL].(2019-10-25)[2022-05-21].https://baijiahao.baidu.com/s?id=1648360214305381404&wfr=spider&for=pc.

注釋

1可以預(yù)計(jì)，無(wú)人化、智能化、集群化的新型武器裝備很可能會(huì)以超出人們預(yù)料的速度得到推廣和普及，并在與（對(duì)方）加強(qiáng)電子干擾手段的矛盾斗爭(zhēng)中頑強(qiáng)地向前發(fā)展，從而在很大程度上改變未來(lái)（10—15年）戰(zhàn)爭(zhēng)的形態(tài)，降低戰(zhàn)爭(zhēng)的門檻，進(jìn)而對(duì)今后國(guó)際安全關(guān)系產(chǎn)生深刻影響。

2芯片產(chǎn)業(yè)包括芯片的設(shè)計(jì)、制造、封裝等環(huán)節(jié)，本文主要討論芯片制造環(huán)節(jié)。

3第二代身份證是清華大學(xué)微電子研究所與公安部合作研制的，其中的芯片則是清華大學(xué)半導(dǎo)體專業(yè)65屆同學(xué)陳弘毅團(tuán)隊(duì)研制成功的，陳弘毅為此榮獲國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。

41972年8月日本卡西歐公司推出了世界上第一款個(gè)人用計(jì)算器，發(fā)售僅十個(gè)月就突破百萬(wàn)臺(tái)大關(guān)。計(jì)算器在日本受歡迎的程度大于其他國(guó)家，這是因?yàn)槿毡緩V大家庭主婦普遍善于精打細(xì)算，細(xì)心記錄每天的家計(jì)收支，到超市買東西也要及時(shí)記賬，計(jì)算器在20世紀(jì)60年代就成為便于家庭主婦隨身攜帶的記賬工具。

5政府為此提供了16億美元的資金及免稅、低息貸款等。

6超大規(guī)模集成電路是指單塊芯片上所容納的元件數(shù)目達(dá)到10萬(wàn)的集成電路。

7集成電路產(chǎn)業(yè)包括集成電路的設(shè)計(jì)、制造、封裝等環(huán)節(jié)，制造又包括：（1）制造集成電路本身的產(chǎn)業(yè)（2）制造“制造集成電路的工藝流程”所需的生產(chǎn)設(shè)備的產(chǎn)業(yè)（3）制造“制造集成電路的工藝流程”所需的硅單晶等各種材料的產(chǎn)業(yè)，其中（2）和（3）相當(dāng)于（1）的兩翼，沒(méi)有兩翼的支撐，（1）是很難騰飛的。本文主要以制造集成電路本身的產(chǎn)業(yè)為切入點(diǎn)比較分析中日集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

82017年號(hào)稱全球DRAM三巨頭的三星電子、SK海力士、美國(guó)美光三家芯片企業(yè)占全球DRAM市場(chǎng)份額的96%，前兩家韓國(guó)企業(yè)合計(jì)占73%。

9“代工”模式出現(xiàn)后，集成電路產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)了（分解為）四類企業(yè)：（1）傳統(tǒng)的垂直整合企業(yè)，即從芯片設(shè)計(jì)、制造到封裝測(cè)試“一條龍全包”。這類企業(yè)規(guī)模大、技術(shù)全面、資金雄厚，甚至還有自己的下游整機(jī)環(huán)節(jié)，如英特爾（Intel）、三星；（2）只做設(shè)計(jì)的企業(yè)，沒(méi)有工廠（fab），被稱為“fabless”。這些企業(yè)往往不僅從事芯片設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)，還親自推銷，全球頂尖的設(shè)計(jì)企業(yè)多為美英企業(yè)，如英國(guó)的ARM、美國(guó)的高通等；（3）代工企業(yè)（foundry），即只從事生產(chǎn)不做設(shè)計(jì)，按照設(shè)計(jì)企業(yè)設(shè)計(jì)的集成電路圖形，在晶圓上制造集成電路芯片。其代表性企業(yè)有臺(tái)積電（2017年全球市場(chǎng)份額占比高達(dá)55.9%）、美國(guó)的格羅方德、中芯國(guó)際等；（4）封裝測(cè)試企業(yè)，即將晶圓上的幾百塊小芯片切分開(kāi)，給每塊芯片連接導(dǎo)線，封裝外殼，進(jìn)行測(cè)試。

10本文所指的“半導(dǎo)體”系指半導(dǎo)體器件，包括集成電路、二極管、三極管、光電器件和傳感器。2018年全球集成電路的市場(chǎng)規(guī)模占半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模的85%左右。

11生產(chǎn)半導(dǎo)體芯片需要19種必須的材料，缺一不可，且大多數(shù)材料具備極高的技術(shù)壁壘；而日本企業(yè)在硅晶圓、合成半導(dǎo)體晶圓、光罩、光刻膠、藥業(yè)、靶材料、保護(hù)涂膜、引線架、陶瓷板、塑料板、 TAB、 COF、焊線、封裝材料等14種重要材料方面均占有50%及以上的份額（除了光刻膠。參見(jiàn)上海阿牛信息科技有限公司[EB/OL].(2021-05-27).https://baijiahao.baidu.com/s?id=1700889391325018795&wfr=spider&for=pc）。

12線寬指的是在芯片生產(chǎn)過(guò)程中，能分辨的圖形最小寬度，是衡量制造工藝水平的主要指標(biāo)。線寬越小，表明分辨率越高，工藝越先進(jìn)。

13制造芯片時(shí)先要將原材料硅提純，再切成薄厚均勻、厚度不超過(guò)1毫米的大硅片，也稱為晶圓，晶圓廠根據(jù)芯片設(shè)計(jì)的電路圖紙，將大規(guī)模集成電路通過(guò)光刻機(jī)蝕刻到大硅片上，制成數(shù)百塊小小的芯片。晶圓越大，意味著在一塊大硅片上能制造的芯片越多，成本越低，性能越高，但對(duì)材料技術(shù)和生產(chǎn)工藝的要求也越高。

14芯片制造工廠采用的晶圓直徑有6英寸、8英寸、 12英寸和高于12英寸的規(guī)格，一般認(rèn)為晶圓的直徑越大代表著這座晶圓廠有更好的技術(shù)。

15按照當(dāng)時(shí)的通用標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)國(guó)家的集成電路年產(chǎn)量達(dá)到1億塊標(biāo)志著開(kāi)始進(jìn)入工業(yè)化大生產(chǎn)。這一標(biāo)準(zhǔn)線美國(guó)在1966年率先達(dá)到，日本隨后在1968年達(dá)到。

1620世紀(jì)60—70年代日本不到一年就能建成一座超大規(guī)模集成電路工廠。

17合資期限20年，注冊(cè)資本7億美元，其中，華虹集團(tuán)出資5億美元，占有股份71.4%;NEC出資2億美元，占有股份28.6%，總投資額達(dá)12億美元。

18SDRAM最高工作速度可達(dá)44MHz，能與時(shí)鐘同步動(dòng)作；每塊芯片內(nèi)有1.34億個(gè)元件，產(chǎn)品具有大容量、高速度的數(shù)據(jù)傳送特點(diǎn)，現(xiàn)被廣泛用作個(gè)人電腦和工作站的主內(nèi)存。

19創(chuàng)立之初的中芯國(guó)際是一家外資企業(yè)。隨著中芯國(guó)際的不斷發(fā)展壯大，國(guó)有資本開(kāi)始入股中芯國(guó)際，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，如今中芯國(guó)際的主要股東都是國(guó)有資本，外資成分大大降低。

20美國(guó)商務(wù)部表示，中芯國(guó)際被加入到實(shí)體清單的主要依據(jù)是中國(guó)的軍民融合（Military-Civil Fusion，簡(jiǎn)稱MCF），以及中芯國(guó)際與中國(guó)軍工聯(lián)合體相關(guān)實(shí)體之間的活動(dòng)證據(jù)（中芯國(guó)際正式被美國(guó)政府列入到實(shí)體清單,參見(jiàn)https://www.q578.com/s-5-1158775-0/）。

21以14納米工藝為例，其工藝技術(shù)水平是在芯片中，線寬最小可以做到14納米的尺寸，而1顆原子的大小大約為0.1納米。

22納米數(shù)越小，意味著芯片精細(xì)度越高，生產(chǎn)工藝越先進(jìn)，在同樣面積的芯片中可以制造更多（億個(gè)）的電子元件，連接線也越細(xì)。

23日本政府的干預(yù)有兩個(gè)例子：其一是日本的通產(chǎn)省為了保護(hù)從20世紀(jì)60年代中期發(fā)展起來(lái)的日本芯片企業(yè)，推遲美國(guó)德州儀器公司到日本辦獨(dú)資子公司的日程，而且直到1974年才開(kāi)始實(shí)施芯片貿(mào)易和資本輸入的自由化；其二是通產(chǎn)省在1976—1980年組織主要電子大企業(yè)搞“超大規(guī)模集成電路技術(shù)研究組合”。

24日本或我國(guó)一些高校研究機(jī)構(gòu)還出現(xiàn)了芯片廠或其他高精密設(shè)備與地鐵線（或鐵道）距離太近，拆誰(shuí)都不行的兩難案例。

25包括F-35戰(zhàn)機(jī)、標(biāo)槍（Javelin）反戰(zhàn)車導(dǎo)彈在內(nèi)等美軍設(shè)備，以及美國(guó)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的超級(jí)計(jì)算機(jī)都使用臺(tái)積電芯片。另外，包括蘋(píng)果在內(nèi)等主要消費(fèi)電子企業(yè)也依賴臺(tái)積電制造的各種半導(dǎo)體。

本文來(lái)源： 中國(guó)社科院日本研究所

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