缺“芯”缺在(zài)哪？
以(yǐ)此次中興通訊被制裁的(de)用于(yú)光通訊領域的(de)光模塊爲(wéi / wèi)例，其主要(yào / yāo)功能是(shì)實現光電及電光轉換。光模塊中包括光芯片，即激光器和(hé / huò)光探測器，還有電芯片，即激光器驅動器、放大(dà)器等。低速的(de)（≤10Gbps）光芯片和(hé / huò)電芯片實現了(le／liǎo)國(guó)産，但高速的(de)（≥25Gbps）光芯片和(hé / huò)電芯片全部依賴進口。
爲(wéi / wèi)何缺“芯”？首先來(lái)了(le／liǎo)解一下“芯片的(de)誕生”。
中國(guó)科學院西安光機所副研究員、中科創星創始合夥人(rén)米磊介紹，芯片核心産業鏈流程可以(yǐ)簡單描述爲(wéi / wèi)設計—制造—封裝。
其中有三個(gè)關鍵步驟：第一，提煉高純度二氧化矽，做成比紙還薄的(de)晶圓；第二，在(zài)晶圓上(shàng)用激光刻出(chū)數十億條線路，鋪滿幾億個(gè)二極管和(hé / huò)三極管；第三，把每片晶圓切割封裝好——目前指甲蓋大(dà)小的(de)芯片裏能集成150億個(gè)晶體管。
每一步，都需要(yào / yāo)極精細操作。
“芯片的(de)制造如同用樂高蓋房子(zǐ)。先有晶圓作爲(wéi / wèi)地(dì / de)基，再層層往上(shàng)疊，最終完成自己想要(yào / yāo)的(de)造型（即各式芯片）。”米磊說(shuō)，做晶圓需要(yào / yāo)一種特殊的(de)晶體結構——單晶，它可以(yǐ)像原子(zǐ)一樣一個(gè)挨着一個(gè)緊密排列，保證基底平整。
要(yào / yāo)做出(chū)單晶的(de)晶圓，就(jiù)得對原料矽進行純化和(hé / huò)拉晶。拉晶過程中，“要(yào / yāo)用到(dào)單晶矽生産爐、切片機、倒角機等多種設備和(hé / huò)材料，其中90%需要(yào / yāo)進口。” 陝西光電子(zǐ)集成電路先導院總經理張思申介紹。
“還有一個(gè)卡住我們的(de)，就(jiù)是(shì)芯片納米級工藝。”米磊說(shuō)，當前國(guó)際上(shàng)可達到(dào)的(de)芯片量産精度爲(wéi / wèi)10納米，我國(guó)能達到(dào)的(de)精度爲(wéi / wèi)28納米，還差兩代。“而(ér)且，關鍵原材料和(hé / huò)設備還都是(shì)進口。”
芯片制造難，也(yě)燒錢。
前芯片行業從業者王岩（化名）告訴科技日報記者，做芯片“投入幾十個(gè)億可能就(jiù)聽個(gè)響”。制造芯片需要(yào / yāo)實踐，但芯片的(de)實踐和(hé / huò)試錯成本太高，往往一顆芯片就(jiù)能決定一家公司的(de)生死。如果投入無法獲得對等産出(chū)，這(zhè)種耗資巨大(dà)的(de)試錯和(hé / huò)實踐就(jiù)不(bù)會持久。“沒有持續的(de)實踐，技術積累也(yě)就(jiù)是(shì)空談。”而(ér)如果沒有實踐中的(de)經驗積累，那麽設計制造芯片過程中出(chū)錯率高，産出(chū)率也(yě)差，形成惡性循環。
美國(guó)出(chū)了(le／liǎo)張“大(dà)王”
“缺芯現狀非短期所能改變，要(yào / yāo)有耐心。”在(zài)18日晚由中國(guó)計算機學會青年計算機科技論壇（CCF YOCSEF）舉辦的(de)一場特别論壇上(shàng)，中國(guó)工程院院士李國(guó)傑表示，國(guó)家芯片水平從某種程度上(shàng)反映了(le／liǎo)國(guó)家的(de)整體水平。“從設計、加工到(dào)設備配套，芯片産業鏈漫長，涉及領域廣，尤其需要(yào / yāo)經驗的(de)累積。”李國(guó)傑坦言，“不(bù)是(shì)說(shuō)砸錢下去就(jiù)能把差距追平。”
中科院計算技術研究所研究員包雲崗認爲(wéi / wèi)，差距的(de)形成和(hé / huò)拉大(dà)，在(zài)一定程度上(shàng)是(shì)由于(yú)我國(guó)錯過了(le／liǎo)一個(gè)時(shí)代。上(shàng)世紀七八十年代，國(guó)際芯片産業開始發展并迎來(lái)騰飛。“每種芯片發展到(dào)今天這(zhè)樣的(de)成熟度，差不(bù)多需要(yào / yāo)萬人(rén)/年的(de)投入，而(ér)且是(shì)長期投入。”
我國(guó)芯片産業根基薄弱，國(guó)際環境也(yě)不(bù)好。
中科學計算技術研究所研究員、龍芯處理器負責人(rén)胡偉武感歎，沒想到(dào)美國(guó)這(zhè)麽快就(jiù)出(chū)了(le／liǎo)張“大(dà)王”。“如果禁運發生在(zài)五年後，我們或許能應對得更加從容。”
何出(chū)此言？胡偉武指出(chū)，在(zài)國(guó)際上(shàng)，通用CPU的(de)性能于(yú)2010年左右已達到(dào)了(le／liǎo)天花闆；而(ér)我國(guó)自主研發的(de)通用CPU性能，也(yě)預計在(zài)2019到(dào)2020年左右逼近天花闆。再過五年或稍長一點時(shí)間，圍繞自主芯片的(de)生态也(yě)可初步形成。“現在(zài)主要(yào / yāo)有兩個(gè)生态體系，一個(gè)是(shì)英特爾加微軟，一個(gè)是(shì)ARM加安卓。在(zài)我國(guó)一些特殊領域，如能源、交通、金融、電信和(hé / huò)國(guó)家安全中，國(guó)産芯片已經得以(yǐ)應用；再過若幹年，到(dào)開放市場上(shàng)或也(yě)可以(yǐ)一戰。”胡偉武判斷。
不(bù)要(yào / yāo)等“做到(dào)跟國(guó)際水平一樣”才用
在(zài)18日晚的(de)論壇上(shàng)，主持人(rén)展示出(chū)了(le／liǎo)一張看起來(lái)有些“刺眼”的(de)圖：根據一份分析報告，在(zài)計算機系統、通用電子(zǐ)系統、通信設備、内存設備和(hé / huò)顯示及視頻系統中的(de)多個(gè)領域中，我國(guó)國(guó)産芯片占有率爲(wéi / wèi)0%。
李國(guó)傑院士反複強調一句話：自主芯片産業發展需要(yào / yāo)應用支撐。
“這(zhè)個(gè)方面，國(guó)家過去有些動搖，态度不(bù)是(shì)很鮮明。以(yǐ)前想過啓動政府采購，後來(lái)也(yě)沒有。”李國(guó)傑說(shuō)，“發展自主芯片，不(bù)要(yào / yāo)想着什麽時(shí)候芯片做得跟國(guó)際水平一樣好了(le／liǎo)才用。你不(bù)用它，怎麽發現問題，怎麽不(bù)斷改進？”
技術需要(yào / yāo)叠代；要(yào / yāo)叠代，就(jiù)得經過市場的(de)檢驗。胡偉武建議，要(yào / yāo)加大(dà)自主研發的(de)元器件推廣應用力度，給國(guó)産芯片更大(dà)空間。
因爲(wéi / wèi)，沒有市場，做出(chū)來(lái)就(jiù)是(shì)白做。“應用”對芯片的(de)發展究竟意味着什麽？胡偉武打了(le／liǎo)個(gè)比方：國(guó)産芯片現在(zài)在(zài)一樓，想努力去往二樓，可是(shì)沒梯子(zǐ)。“就(jiù)算不(bù)給梯子(zǐ)，給條繩子(zǐ)也(yě)可以(yǐ)，至少讓我們有東西能借力爬上(shàng)去。”魔鬼藏在(zài)細節中，而(ér)細節，藏在(zài)應用中。缺少應用，也(yě)就(jiù)難以(yǐ)進行針對性改進，“二樓”就(jiù)變得可望而(ér)不(bù)可即。
八年來(lái)，無錫江南計算機研究所高級工程師程華一直從事國(guó)産關鍵軟硬件的(de)評測和(hé / huò)自主可控度評估工作。從2010年開始，她每年都會将三大(dà)國(guó)産品牌的(de)最新款處理器與國(guó)外芯片進行對比。到(dào)2014年，基于(yú)部分國(guó)産處理器的(de)整機性能已經追平或超越基于(yú)英特爾奔騰4雙核處理器（主頻3.2GHz）的(de)整機性能。“我一直在(zài)用‘龍芯’的(de)電腦，我覺得挺好。”
程華認爲(wéi / wèi)，國(guó)産芯片發展，很大(dà)的(de)問題是(shì)缺少生态。“政府可以(yǐ)補貼家電下鄉，爲(wéi / wèi)什麽不(bù)能補貼搭載國(guó)産芯片的(de)電腦呢？”她也(yě)呼籲，就(jiù)算此次禁運危機解除，國(guó)産芯片也(yě)要(yào / yāo)有上(shàng)戰場的(de)勇氣。“我們熱身了(le／liǎo)十幾年，也(yě)該出(chū)來(lái)了(le／liǎo)。”（記者 張蓋倫 付麗麗）
另附 新華網《新聞分析：中國(guó)如何突破“缺芯”困境》
美國(guó)商務部近日宣布對中興通訊公司執行爲(wéi / wèi)期７年的(de)出(chū)口禁令，再度引發關于(yú)中國(guó)半導體芯片産業核心競争力的(de)擔憂。中國(guó)如何突破“缺芯”之(zhī)困境，走上(shàng)一條國(guó)産自主可控替代化的(de)發展之(zhī)路？
缺芯之(zhī)困
《２０１７年中國(guó)集成電路産業分析報告》顯示，當前中國(guó)核心集成電路國(guó)産芯片占有率低，在(zài)計算機、移動通信終端等領域的(de)芯片國(guó)産占有率幾近爲(wéi / wèi)零。
浙江之(zhī)江實驗室芯片中心高級顧問李序武博士介紹，透視中國(guó)芯片産業可從設計和(hé / huò)制造兩方面分析。過去幾年，中國(guó)芯片設計進展飛快，設計公司成倍增加。但芯片設計技術和(hé / huò)經驗遠遠不(bù)足，尤其在(zài)先進信号轉換器方面，如從模拟連續信号變爲(wéi / wèi)數字信号以(yǐ)及逆向轉換，大(dà)大(dà)落後于(yú)國(guó)外。
李序武曾任中芯國(guó)際集成電路制造有限公司技術研發執行副總裁，在(zài)美國(guó)英特爾公司工作期間獲得該公司技術領域最高榮譽“英特爾院士”，對中美半導體領域發展差異感觸頗深。他(tā)說(shuō)，在(zài)芯片制造方面，中國(guó)與世界最先進工藝還有不(bù)少差距，“平時(shí)中國(guó)企業可以(yǐ)從國(guó)外廠商購買芯片組裝需要(yào / yāo)的(de)系統，但外國(guó)政府一旦采取限制性措施，弱點就(jiù)暴露出(chū)來(lái)了(le／liǎo)”。
如在(zài)中興的(de)核心業務基站領域，基站芯片自給力最低。而(ér)基站芯片本身對成熟度和(hé / huò)高可靠性的(de)要(yào / yāo)求遠高于(yú)消費級芯片。有專家認爲(wéi / wèi)，在(zài)美宣布管制措施後，中國(guó)從開始試用國(guó)産替代芯片到(dào)批量使用至少需兩年以(yǐ)上(shàng)時(shí)間。
在(zài)阿裏雲智聯網科學家、芯片策略組長丁險峰博士看來(lái)，中國(guó)芯片研發的(de)現狀是(shì)散而(ér)小。
半導體芯片是(shì)一個(gè)需要(yào / yāo)高投入、規模效應的(de)産業，投資周期長、風險大(dà)，很多人(rén)不(bù)願涉足。中國(guó)政府從２０１３年開始對半導體産業從芯片研發到(dào)制造都加大(dà)了(le／liǎo)資金支持力度。但專家認爲(wéi / wèi)，目前投資過于(yú)分散，一些投資無效的(de)項目瓜分了(le／liǎo)資金。
半導體行業從業者杭州華瀾微電子(zǐ)股份有限公司總經理駱建軍說(shuō)：“中國(guó)現在(zài)最缺的(de)不(bù)是(shì)半導體生産線，而(ér)是(shì)設計公司。沒有芯片設計，生産線就(jiù)不(bù)可能有自主可控芯片爲(wéi / wèi)‘米’下鍋，最終回到(dào)給别人(rén)代工的(de)老路。”
補芯之(zhī)路
那麽，中國(guó)應如何“補芯”？專家稱不(bù)可“一蹴而(ér)就(jiù)”，但需抓住現有機遇。芯片行業遵循已久的(de)摩爾定律認爲(wéi / wèi)：當價格不(bù)變時(shí)，集成電路上(shàng)可容納的(de)元器件數目，約每隔１８至２４個(gè)月便會增加一倍，性能也(yě)将提升一倍。但李序武說(shuō)，由于(yú)半導體光刻技術等瓶頸問題，再加上(shàng)半導體做得越來(lái)越接近物理極限，現在(zài)更新換代速度正在(zài)慢下來(lái)，這(zhè)對于(yú)中國(guó)來(lái)說(shuō)是(shì)一個(gè)機會。
“前面走得慢，後面追得容易。有了(le／liǎo)國(guó)外公司的(de)先行，後來(lái)者也(yě)可以(yǐ)少走很多彎路，”李序武說(shuō)，“當然，路上(shàng)埋下了(le／liǎo)很多‘地(dì / de)雷’，就(jiù)是(shì)各種專利，要(yào / yāo)想全部繞開也(yě)很有挑戰。”
中國(guó)半導體真正開始發展始于(yú)２０００年，當時(shí)中國(guó)最大(dà)的(de)半導體制造商中芯國(guó)際集成電路制造有限公司成立，但在(zài)成立之(zhī)初已面臨了(le／liǎo)美國(guó)國(guó)際商用機器公司（ＩＢＭ）、英特爾等科技巨頭，以(yǐ)及台灣積體電路制造股份有限公司等強大(dà)代工廠的(de)激烈競争，伴随其間的(de)還有巨大(dà)的(de)行業人(rén)才缺口。
駱建軍說(shuō)，政府在(zài)高校專業設置和(hé / huò)就(jiù)業方面都應有所引導，尤其要(yào / yāo)加強交叉學科能力培養，培養一個(gè)集成電路設計的(de)領軍者往往需要(yào / yāo)十幾年的(de)時(shí)間。
丁險峰也(yě)認爲(wéi / wèi)，目前國(guó)家對于(yú)創業人(rén)才的(de)政策已不(bù)錯，但需大(dà)幅傾斜到(dào)可在(zài)大(dà)公司長期奮鬥的(de)人(rén)才，“芯片需要(yào / yāo)大(dà)規模作戰，需要(yào / yāo)有統領千軍的(de)能力，而(ér)不(bù)是(shì)發表文章的(de)能力”。
此外，專家認爲(wéi / wèi)，更重要(yào / yāo)的(de)是(shì)鼓勵中國(guó)企業在(zài)國(guó)産芯片技術到(dào)位的(de)情況下多采購國(guó)産芯片，而(ér)不(bù)是(shì)一味抱着“外國(guó)的(de)月亮比中國(guó)圓”的(de)心态，“長期滿足于(yú)進口替換，不(bù)思進取”。比如華爲(wéi / wèi)、展訊通信的(de)手機芯片完全可以(yǐ)滿足很大(dà)一部分需求。
在(zài)芯片産業的(de)投資方向也(yě)需更有産業眼光的(de)人(rén)掌控。在(zài)國(guó)家财政支持之(zhī)外，還需要(yào / yāo)市場、社會資本等積極參與。有專家建議，中國(guó)證券監督管理委員會可爲(wéi / wèi)芯片企業提供一些如加速審批等便利通道(dào)，使企業有機會從市場籌得更多研發經費。
丁險峰認爲(wéi / wèi)，數字化時(shí)代需要(yào / yāo)萬億級芯片與傳感器，這(zhè)個(gè)時(shí)代幾乎完全屬于(yú)中國(guó)，“因爲(wéi / wèi)中國(guó)可以(yǐ)掌握這(zhè)類芯片與傳感器，從模組、物聯網終端、邊緣服務到(dào)雲計算，中國(guó)都可以(yǐ)做”。
中國(guó)相關企業如何汲取前車之(zhī)鑒？專家們的(de)一緻看法是(shì)：低調做事，遵紀守法，積累好自己的(de)核心技術。
新華社北京 4 月 19 日電（新華社記者 彭茜）
