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芯片產業何去何從?一文走進中國芯片發展史

2019-07-02
關鍵詞: 芯片 半導體

  去年的中興事件后,總是有很多朋友問我,既然芯片那么重要,我們為什么不以舉國之力搞芯片。在回答這個問題前,我們先來簡單回顧下新中國前三十年的芯片發展史。

  中國的電子工業,在1950解放以后就開始起步。1956年國家提出“向科學進軍”,國務院制定科技發展12年規劃,將電子工業列為重點發展目標。

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  中國科學院成立了計算技術研究所(中科院計算所)。為了培養電子工業人才,教育部集中全國五所大學的科研資源,在北京大學設立半導體專業。

  1958年,上海組建華東計算技術研究所,及上海元件五廠、上海電子管廠、上海無線電十四廠等企業。使上海和北京,成為中國電子工業的南北兩大基地。

  1960年中國科學院成立半導體研究所,同年組建河北半導體研究所(現為中電集團第13所),進行工業技術攻關。

  1962年由中科院半導體所,組建全國半導體測試中心。

  1963年中央政府組建第四機械工業部,主管全國電子工業。

  1968年,北京組建國營東光電工廠(878廠),上海組建無線電十九廠,至1970年建成投產,形成中國集成電路產業中的“南北兩霸”。其中北京878廠主要生產TTU電路、CMOS鐘表電路及A/D轉換電路。上海無線電19廠,主要生產TTL、HTL數字集成電路,是中國最早生產雙極型數字集成電路的專業工廠。

  這一系列電子和半導體廠的興建,初步搭建了中國半導體工業的“研發+生產”體系。

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  這套體系最初能夠緊追美國,得益于一批回到新中國的半導體人才,如黃昆、謝希德、王守武、高鼎三、吳錫九、林蘭英、黃敞等前輩大師。在他們的帶領下,蹣跚起步的中國半導體行業做了兩大貢獻:

  一是保障了“兩彈一星”等一批重大軍事項目的電子和計算配套;二是為中國建立了一套橫跨院所和高校的半導體人才培養體系。

  所以,回到文章最初的問題,為什么不用舉國之力來發展芯片,答案是,我們不僅用舉國之力搞過芯片,而且似乎還一度搞的相當不錯。1975年,北京大學物理系半導體研究小組,由王陽元等人,設計出我國第一批三種類型的(硅柵NMOS、硅柵PMOS、鋁柵NMOS)1K DRAM動態隨機存儲器,它比美國英特爾公司研制的C1103要晚五年,但是比韓國、臺灣要早四五年。那時韓國、臺灣根本就沒有電子工業科研基礎。

  說到這里,一定有很多人開始感到可惜,如果我們沿著這種模式發展下去,或許早就成為世界芯片強國,也不至于出現被人卡脖子的尷尬局面。

  然而在前兩期跟隨我們了解了芯片行業發展規律,尤其是摩爾定律的朋友們,應該已經發現了問題。芯片工藝的持續進步,依賴于資本不斷的研發投入和產線升級的支出。而這部分資金的來源,大部分來自于上一代芯片工藝突破后大規模商用帶來的利潤反哺。

  而新中國成立以來普遍采用的集中全國力量打殲滅戰的發展模式,雖然有益于加速短期的技術突破,取得類似于原子彈,氫彈,人造衛星的階段性成就。然而對于技術的后續商用和產業化,卻毫無益處。

  對于原子彈之類的項目,一旦技術突破,即可享用幾十年甚至上百年,而且關乎國防,安全,因此中國的發展模式在它們身上有其合理性和優勢性。但是對于芯片這樣需要不斷研發投入以支持技術更新換代的項目,舉國之力模式很快就體現出了其局限性。

  粉碎四人幫以后的1977年7月,鄧小平邀請30位科技界代表在人民大會堂召開座談會,半導體學界靈魂人物王守武發言說:“全國共有600多家半導體生產工廠,其一年生產的集成電路總量,只等于日本一家大型工廠月產量的十分之一。”

  由此可見,中國在那些年看上去很厲害的芯片發展成就,并沒有在產業上看到多少貢獻,更沒對民生發展帶來多少好處。而更為重要是,在缺乏了產業應用的利潤反哺后,國產芯片每一次新的技術更新,都會給全國財政帶來又一次的吸血。

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  然而在很長一段時間里,上至廟堂高管,下至平民百姓,甚至包括大量技術專家,都對這種發展模式的困境認識不足。

  比如在1977年,總設計師問王守武:“你們一定要把大規模集成電路搞上去,一年行嗎?”這個在今天看起來多少有點啼笑皆非的問題,恰恰反應了當時的中國,對于芯片產業,這個資本主義發展到極致下的產物的運行規律,缺乏最基本的認知。

  而隨著改革開放的全面展開,這種發展模式終于遇到了問題。改革開放讓中國全國各行業的對外交流在短期內呈現出爆發性的指數級增長。

  各行業都開始從國外引進先進技術及設備,這在短期內造成了中國的外匯儲備荒。

  1977年中國的外匯儲備只有9億多美元,然而1978年7月份,政府工作報告提出的一個國外技術和設備引進方案的總金額就達到了驚人的850億美元,扣除400億引進外資,剩下還有接近500億美金的窟窿需要外匯儲備來填。

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  跟著外儲荒而來的是財政荒,1979年全國在建的大中型項目有1100多個,財政赤字170.6億元。1980年又新增了1100多項,財政赤字127億元。

  上述項目全部建成,還需要投資1300億元。迫于財政荒,1980年開始中央不得不停建緩建了大量短期產業化無望的項目,我們耳熟能詳的早期大飛機運十項目就在此之列。

  而芯片項目毫無疑問也遭到明顯波及,中國原希望從歐美國家引進的七條3英寸晶圓生產線,因此拖了整整七年。

  而比財政斷流更嚴重的是,隨著改革開放的持續進行,海外更廉價,性能更好,更可靠的芯片大量流入國內,這給國內技術進步幾乎停滯的芯片工業帶來了幾乎致命的一擊。

  比如像中國最大的半導體企業——上海元件五廠。1980年利潤高達2070萬元,職工人均利潤1.5萬元。即使是1985年,上海元件五廠的產值仍然高達6713.1萬元,利潤達1261.4萬元。然而到了1990年,上海元件五廠產值下降至1496萬元,滑倒了虧損的邊緣。

  而海外在這期間,臺灣,韓國,日本的芯片產業開始加速崛起,涌現了一大批例如臺積電,三星,海力士,索尼這樣的芯片巨頭。而半導體的產業模式在經過1987開始的fabless+代工模式的轉型,正式進入黃金時代。而中國的舉國模式也終于走到了盡頭,上海無線電五廠也在不久后破產倒閉。

  所謂不破不立,中國舊模式主導下的芯片產業的崩潰,給了新模式的誕生埋下了伏筆。不過在中國的芯片業涅槃重生之前,還有十多年的暗黑時代在等著我們的芯片從業者。

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