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发布日期:2024-09-04 23:21:15阅读: 次
1950年1月,在美国普渡大学任教的王守武受留美科协的感召决定回国,为刚解放不久的新中国做一点贡献。然而这一年朝鲜战争爆发,杜鲁门当局对中国留学生回国百般阻挠,王守武只得以回乡探望年事已高的寡母为由,通过印度驻美使馆协助由香港入深圳,曲线回国。与王守武先后辗转回国的,还有英国布里斯托尔大学的黄昆、麻省理工学院的谢希德、英国爱丁堡大学的夏培肃、芝加哥大学的汤定元、哈佛大学的黄敞、宾夕法尼亚大学的林兰英等人。正是这些归国的科学家,为新中国的半导体产业打下了第一根桩基。
这批人才带不回国外的设备,只能带回脑袋里的知识,自己制备材料、自己动手造设备、自己编撰教材,培养了新中国半导体领域的第一批学生,白手起家开拓事业。这段时期的中国半导体,与技术发源地美国的差距只有5年~7年。在两弹一星等重大项目的需求牵引下,一些领域的技术攻克甚至比日韩还早。例如平面工艺的突破距离仙童半导体诺伊斯只晚了5年,第一块集成电路的研制也只比美国晚7年。
有人把中国半导体产业称为梦幻开局,但随后的事实却是,中国人在向大规模和超大规模集成电路的进军过程中,逐渐被美国甚至日韩拉开差距。把中国和美、日、韩等国的集成电路发展拉到同一条时间轴上来看,中国掉队始于70年代,在上世纪80年代差距达到最大,虽然90年代开始奋起直追,但仍然步履蹒跚,直到今天仍在追赶的路上。本文希望复盘的是,上世纪70年代~90年代我们到底错过了什么,问题出在哪里?给今天的举国造芯又能带来哪些启示?一、望洋兴叹的技术引进1973年5月,在中科院半导体研究所担任业务副所长的王守武,率领13人专家团队赴日考察。
出发前的3个多月,四机部(后改名电子工业部)召开了一次集成电路座谈会。会上的一项重要议题,是指出国营东光电工厂(又称878厂)生产的集成电路质量问题,这批国产集成电路质量不过关,影响到电子计算机整机调不出来。会后调研,878厂把质量原因总结为四个字:脏、虚、伤、漏即肮脏、虚焊、划伤和漏气。878厂的部分清华校友合影此时隔海相望的日本已经在美国扶持下,通过官产学联合的方式初步建立了自己的半导体工业体系。
经过60年代对美国技术的引进、消化和吸收,日本半导体产业逐步具备了二次创新的能力。到1969年,日立公司已经能自主研发并开始大规模制造全晶体管彩色电视机。
这是1972年中日邦交正常化后,中国半导体领域技术人员首次组团赴日考察。70年代出国不易,王守武和考察团专家们珍惜机会,一趟下来把日立、东芝、NEC、松下、三菱、富士通、夏普各家公司看了个遍。
除了看设计和生产流程,专家们也特别关注设备和技术工艺。这一看发现差距不小,日本在1972年已经可以批量生产MOS集成电路,部分企业开始采用3英寸晶圆生产线。而中国人还在解决小规模集成电路的质量问题。日本和后来韩国、中国台湾半导体产业的兴起,都曾得益于美国的技术和产业转移,源于美国的半导体技术在这些国家和地区生根发芽后,再反过来支持美国电子工业而作为社会主义国家的中国,自然是被严防死控的对象。
当时有一个名声赫赫的专门组织叫巴黎统筹委员会,专门针对社会主义国家搞禁运,其中盯得最紧的就是中国。四类禁运清单上,中国独占一单,比苏联和东欧国家所适用的禁单项目还多出500余种。上世纪90年代,巴统解散后,又有《瓦森纳协议》补位,做出N-2的审批原则,即输入中国的任何技术,都比西方国家晚至少2个世代。
在这种长期被封锁的状态下,中国人一直是关起门来自己琢磨半导体。自力更生搞半导体并不容易,尤其是在十年动乱期间,大批科学家被批斗下放,只能在扫厕所之余偷偷做一些理论研究。中日两国的蜜月期,成为70年代中期一次中国差点抓住的机遇。
1973年的这次考察有个意外收获,NEC表示愿意将全套先进的3英寸芯片生产线转让给中国这是我们引进集成电路先进生产线比较近的一次机会。如果当时引进这条生产线,我们或许将比台湾地区早3年、比韩国早5年开展COMS工艺批量生产。当时NEC的出让报价是:一种工艺技术及全线设备3000万美元,两种工艺及设备4000万美元,三种工艺及设备5000万美元。
但当时我们的情况是,最多只拿得出1500万美元。缺钱,也是上世纪70年代中国集成电路发展中拖后腿的重要因素。
1966年至1995年间,我国对半导体累计投资仅有50亿元人民币也就是说,举国30年间的总投入,不及国外一家大公司一年的资金投入。王守武回国后,向时任国防科工委科学技术委员会副主任的钱学森汇报情况,钱学森却表示有心无力。
当时正是四人帮闹得最凶的时期,四机部老部长王诤因为蜗牛事件再次被迫害,四机部大院里贴满大字报批判洋奴主义,引进外国技术,被江青等人认为是事关国格的路线问题。这样的背景下,NEC的全套设备和技术当然是买不成了,折中方案是由国内7家单位分别从日本和美国购买单台设备散拼生产线,但实际上都无法进行MOS电路的规模化生产。直到1988年,上海无线电十四厂与比利时贝尔合资建厂,中国才算是初步建成规模化的MOS电路生产线,整整蹉跎了15年。
动乱、封锁、缺钱,让那个年代的中国电子工业人,面对国外的先进技术设备只能望洋兴叹。钱学森晚年曾经感慨道: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。二、全国大炼半导体60年代至70年代,国内掀起一股半导体热。各省市纷纷兴建电子厂,争相上马集成电路项目,一时间全国建起了40余家集成电路工厂,甚至出现过用群众运动的方式大炼半导体。
为了打破尖端迷信,报纸上还专门以老太太在弄堂里拉扩散炉搞半导体作为宣传典型,进行长篇报道。这场群众大炼半导体运动的最早理论来源是电子中心论。1965年,中央政治局常委开会讨论这个问题时,邓小平指出:中国人口多,底子薄,搞太多新技术恐怕不合适,还是一切照旧,稳当一点好。
后来,电子中心论也成为《人民日报》公开批判的对象。60年代至70年代半导体火爆的主要原因,还是因为巴统对中国实施封锁,中国的电子工业只能靠自己生产的元器件来配套当时国内一块与非门电路价格高达500元,在利润驱动下,各地集成电路项目一哄而上。而这样的火爆引起了一个人的警觉。
江南无线电器材厂(又称742厂)厂长王洪金,是一位参加过解放战争和抗美援朝的老革命,在部队里学习过无线电通信技术。王洪金想到,市场就那么大,全国的电子厂一哄而上肯定要打架。经过深思熟虑后,他决定放弃炙手可热的集成电路生产,改为主攻分立器件。这一次转型,也让江南无线电器材厂成为分立器件的龙头企业,在市场竞争中站稳了脚跟。
1969年,迁入大王基厂区的江南无线电厂王洪金的判断现在看来无疑是明智的,虽然当年国内大批上马集成电路项目,但大多数是分散而低效率的生产方式。大量半导体工厂也处于散、小、独、弱状态。1977年7月,刚刚复出主管科学教育工作的邓小平同志,邀请30位科技界代表在人民大会堂召开科教工作者座谈会,王守武发言说: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2000人的工厂月产量的十分之一。
也是这一年3月,江南无线电器材厂面临第二次重大抉择。王洪金带着总工程师车运洪等10多人,从无锡奔赴北京与日本东芝进行谈判。就在几个月前,国家决定从日本引进彩色显像管生产线和集成电路生产线。为了这条生产线的落户,各地电子厂各显神通展开角逐,王洪金自然不敢懈怠。
经过层层调研论证,这条生产线最终花落江南无线电器材厂。可还没高兴多久,问题就来了仅仅为了一个产品执行标准,厂里就吵的不可开交,到底是死抱日本标准来规定生产,还是以用户需求来指导生产?这个现在看来并不算问题的问题,对于改革开放初期的企业而言却是个巨大的思想挑战。最终在一批人的坚持下,742厂选择了以用户需求为导向。
正是这种计划体制大背景下朴素的市场意识,再一次让江南无线电器材厂脱颖而出。此时,全国已经兴起一阵引进国外设备的高潮。当年竞相上马建设的电子厂,现在又竞相投资引进国外设备。
仅1981年至1985年间,全国就有33家单位不同程度引进生产设备,累积投资13亿。然而由于引进的大部分是淘汰设备,且没有配套的技术和管理,导致最后只有寥寥数条线能真正投产。当时的大背景是,国家缩减对电子工业的直接投入,鼓励各电子厂到市场上去自寻出路被赶下海不久的电子厂,缺乏科研能力和产业化经验,盲目跟风一阵乱投。成功引进设备的企业,也没有能力去吸收和消化技术,更遑论二次创新了。
东芝生产线落户的5年后,曾有日本负责人来中国了解情况,发现生产工艺跟5年前相比没有一丝进步,原本对转让技术还有一丝顾虑的日本人,也放心地回去了。中国半导体产业发展早期,靠着一批海归精英、苏联顾问和国内技工队伍分别突破各项技术,在科研攻关方面并没有落下太多。然而,科研成果不等于产业化能力,更不能代表批量化、大规模生产的能力。反观美国Intel,从创始初期就致力于打破研发和生产的壁垒,日韩半导体的发展也是产学研高度融合的成果。
中国人由于早期体制的原因,更多时候将半导体作为科研项目突破,却并未将其作为一个产业去培育和发展。没有输在科研起跑线上的中国半导体,却在产业化的竞赛中被甩开了距离。三、追不上的摩尔定律为了解决科研成果无法转化为生产力的问题,有关领导部门将永川的24所迁出一部分科研力量到无锡,与江南无线电器材厂组成产研联合体,后来发展成为华晶电子集团公司。
然而从后续华晶公司一而再、再而三地从国外引进技术来看,研发和生产的联结并不如人意。不过,这一场合并倒是为中国培养了一批造芯人才。华晶后来成为中国集成电路产业的黄埔军校,为政府相关部门、中芯国际、华虹宏力、华力微电子、长电科技、通富微电等企业培育了不少于500位骨干人才。
在华晶的基础上,国家计委和电子工业部在1990年提出908工程,目标是在八五期间将半导体技术提升到1微米。工程总经费20亿元其中15亿元用于华晶公司建设月产1.2万片的晶圆厂,另外5亿元投给9家集成电路企业建设设计中心。
这个工程在当时被全国寄予厚望,是一场决心拉近与世界先进水平差距的战役。此时,全球电子工业已经全面进入超大规模集成电路发展阶段,摩尔定律威力凸显。所谓摩尔定律,是Intel创始人之一的戈登摩尔于1965年提出的一条芯片产业发展著名规律,即集成电路芯片上所集成的电路数目,每隔18个月就要增加一倍。
由此引申出反摩尔定律卖掉与18个月前同样数量、同样性能的产品,营业额就要下降一半。反摩尔定律倒逼所有芯片公司必须赶上摩尔定律速度,任何一个技术跟不上的公司都会被淘汰。在这一定律的鞭策下,世界芯片格局风起云涌,各芯片企业、乃至国家和地区之间的竞争可以用惨烈形容。
1981年,日本松下针对Intel推出竞品存储芯片,导致Intel芯片价格从28美元直接杀至6美元。次年,日本东芝投资340亿日元,由川西刚带领1500人的团队开始实施W计划,3年后量产1MB动态随机存取存储器,并加码推出价格永远低10%的竞争策略,将Intel打到破产边缘。
1985年,Intel在其卓越管理者格鲁夫的带领下做出战略性转折,放弃起家的存储芯片业务,专注于个人电脑CPU,在另一条赛道上开始了所向披靡的征程。就在中国决定实施908工程的同一年,Intel的386芯片搭载微软的Windows3.0系统,彻底改变了计算机技术,开启了垄断桌面端30余年的Wintel时代。同样在这一年,韩国三星开发出世界上最早的256MB的动态存储器,正式宣告超越日本技术。而在此3年前,德州仪器的三号人物张忠谋回到中国台湾,创办了一家专业代工生产芯片的公司,名为台积电。
世界半导体风云瞬息万变,我们的908工程却一直在准备中。光费用审批就足足花了2年,从美国朗讯引进0.9微米生产线花了3年,建厂再花2年从立项到投产历时7年之久。7年时间相当于4.6个摩尔定律周期,意味着投产即落后主流技术接近5个世代。
投产当年,华晶公司即亏损2.4亿元,巨额投资打了水漂。更严重的后果是,集成电路八五计划的失败,让中国芯片又错失了5年时间。
当华晶公司尚在0.8微米的卡点无法量产时,世界主流制程已经发展到了0.18微米。四、市场和计划两只手908工程的经费主要来自建设银行的贷款。
商业银行的巨额贷款利息加重了企业负担,华晶由盈利单位变成了亏损单位。由于坏账严重,华晶后来连债转股的尝试都没有成功,最终被香港中资企业华润集团接盘,改名为华润微电子。老一辈半导体专家朱贻玮谈及此事时说:单纯依靠银行较高利率的贷款来建设芯片项目是行不通的。另一个被贷款利息所困的是首钢日电。
1991年,抱着首钢未来不姓钢的决心,首钢跨界进军芯片,与日本NEC成立合资公司。但是,中日双方加起来的入资总额不到总投资额的1/3,其他资金基本来自境内外银行贷款,给自己背上了沉重的利息负担。除了资金,首钢日电还存在其他问题技术完全由NEC提供,主要客户也是NEC,首钢日电只是对着日本图纸生产。
这种两头在外的模式让企业几乎没有抗风险能力。当2001年的半导体危机重创NEC时,首钢日电也立刻陷入困境。2004年,首钢宣布彻底退出芯片行业。耐人寻味的是,在退出芯片产业的前一年,房地产业务发展为首钢的核心业务之一,日后甚至做成中国房地产开发百强公司。
这在北京并非孤例。北京当年的半导体巨头们,大部分都剥离了半导体业务,转而将资金投向水涨船高的房地产市场,唯有京东方仍然在研发的道路上孤独坚持。虽然屡战屡败,但就是坚决不搞房地产,直到终于熬成中国液晶面板的龙头企业。在当时的股民眼中,京东方是一家不按常理出牌的企业。
企业逐利天经地义,董事会也需要跟股东交代,决策发展方向时往往有更为理性和现实的考量。像半导体集成电路这种资金密集、技术密集、回报周期长的产业,单靠计划科研攻关,或者单纯依赖市场这只无形的手都是无法搞起来的。计划和市场两只手,都需要同时发挥作用,两只手还不能互相打架。到了1994年,中国大陆芯片的落后已经可以用触目惊心来形容。
这一年产量和销售额分别只占世界市场份额的0.3%和0.2%,技术水平落后发达国家15年以上。在这样的背景下,国家上马了909工程,这是908工程受挫后,中国人第二次向芯高地发起冲击。时任电子工业部长的胡启立在后来的回忆录中记下了当时只许成功,不许失败的豪言,但随后又写道:现在想来,那时我对即将遇到的风浪和危难的估计都是远远不足的。
围绕着909工程,1997年间上海相继成立了上海虹日国际、上海华虹NEC、上海华虹国际等电子企业。其中华虹NEC吸取了908工程的教训,只用不到2年时间即建成试产,2000年取得30亿销售额的好业绩。但好景不长,第二年即遭遇全球半导体危机。作为新生企业,华虹NEC在这场危机中也未能幸免,当年亏损13.48亿元。
由于对集成电路产业认知不足,华虹NEC在成立的最初几年,赚了还是亏了成为评价其是否成功的主要标准。当遭遇2001年亏损时,批评的声音便纷沓而至,媒体也尖锐的指出:光靠砸钱做不成芯片。3年后,尽管华虹NEC业绩恢复稳定,但此后十余年间,再未获得国家资金支持。
砸钱不一定能做成芯片,但做芯片一定要砸钱。2000年,在国内半导体4位院士的推动下,北京市政府决心建设北方微电子产业基地,先后在亦庄和八大处奠基开工了讯创6英寸厂和华夏8英寸厂。
次年同样由于全球半导体危机,海外资金募集陷入困境,创讯和华夏项目纷纷流产。但实际上,一些有远见卓识的人,反而会选择在行业低谷期投资建厂。
低潮期建厂成本相对较低,建成后很可能赶上下一轮高潮。可惜大部分投资者和经营者都很难做出这样的决策。真正敢在逆周期下血本投资的,往往离不开政府的引导和坚定支持。
1983年,韩国三星决定全力进军芯片,却遭遇了一个极其凶险的开局。三星推出64kb存储芯片时,美日存储芯片价格战正酣,内存价格从4美金跌至30美分。初涉芯片的三星卷入价格战的洪流,仅仅2年时间就把股权资本尽数亏空。创始人李秉喆事后心有余悸:为这个项目,三星赌上了全部。
据李秉喆回忆,当时每一个部门来给他汇报工作,无一例外都是哭诉快要撑不住了,劝他早点撤出集成电路产业,为自己留条后路。关键时刻还是依靠韩国政府出手,不惜动用日本的战争赔款,投入3.46亿美元,同时带动20亿美元私人资金给三星托盘。
正是在这样的输血下,三星才有了后来让其声名大噪的逆周期投资,终于挺到美日签署《半导体协议》,一个箭步上前补了日本人的缺。五、乘风破浪会有时中国半导体产业踌躇的70至90年代,恰是全球半导体产业百舸争流的重大转折期。从1971年Intel推出DRAM动态存储器,标志着大规模集成电路诞生开始,此后30余年是全球大规模集成电路产业化的黄金时期,技术、资本、市场、人才各要素都在这一时期充分发育,最终形成了今日的世界芯片格局。
1976年至1979年间,日本政府主导了著名的超大规模集成电路计划。在日本通产省牵头下,日立、三菱、富士通、东芝、NEC五家公司为主体,成立VLSL技术研究组合,集中优势人才协作攻关,打破企业技术壁垒这场以赶超美国为目标的运动成效惊人,取得了千余件专利,日本集成电路技术水平大幅提升,为80年代日本存储芯片超越美国奠下基础。
1986年,遭遇日本集成电路的围堵后,美国政府亲自迎战,发布《危机中的战略工业》报告,让日本相继签下一系列限制其集成电路发展的条例,还成立国家半导体咨询委员会,专门给美国半导体企业提供各种支持。同一年,韩国政府联合三星、LG、现代和韩国6所大学,将4MB动态存储芯片作为国家重点项目研发,3年投入1.1亿美元,政府主动承担57%的经费,此举为90年代韩国存储芯片超越日本奠下基础。1987年,台积电成立。台湾当局政府成立专项开发基金,出资1亿美元占股48.3%,政要人物甚至亲自下场为台积电募集资金。
此外还给予场地、税收等各种优惠。力度之大,甚至一度出现台积电税后利润反高于税前利润的奇观。在全球产业链的融汇中,企业发展出自主创新的核心技术能力,在政府的统筹布局下,进行持续稳定且有建设性的资本投入;在与技术发源地美国的激烈角逐中,孵化并成长起来具有竞争力的企业;在官产研一体的磨合中,磨炼出技术和管理的领军人物和成熟团队而上述种种条件,在改革开放初期的中国都不具备。中国的集成电路产业在计划与市场之间摇摆纠结三十余年,等到90年代奋起直追之时,发现仍然是一身束缚,一地鸡毛。
所幸2000年前后,诞生了一批以中芯国际、华为海思、展讯、中星微电子等为代表的新生代芯片企业,部分汲取了上个世纪中国集成电路产业的发展教训,在中国逐步成熟的产业化土壤中扎根发芽,经过20余年的艰难生长,总算开花结果。它们的崛起和突围,将是中国芯片产业的另外一个故事。
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