中國半導(dǎo)體的崛起,從“斷人財路”開始

時間:2019-09-26

來源:芯三板 作者: 令小山

導(dǎo)語:?在工業(yè)制造能力方面,世界上很多國家都有自己的優(yōu)勢領(lǐng)域,如韓國的內(nèi)存產(chǎn)業(yè),面板產(chǎn)業(yè)、英國的化工產(chǎn)業(yè)、德國的汽車工業(yè)、但是能把一項技術(shù)產(chǎn)業(yè)化并且把價格白菜化的國家只有一個——中國。

在工業(yè)制造能力方面,世界上很多國家都有自己的優(yōu)勢領(lǐng)域,如韓國的內(nèi)存產(chǎn)業(yè),面板產(chǎn)業(yè)、英國的化工產(chǎn)業(yè)、德國的汽車工業(yè)、但是能把一項技術(shù)產(chǎn)業(yè)化并且把價格白菜化的國家只有一個——中國。

仿制

中國半導(dǎo)體的產(chǎn)業(yè)化從仿制開始。1971年,英特爾開發(fā)出第一個商用處理器Intel4004,片內(nèi)集成了2250個晶體管,能夠處理4bit的數(shù)據(jù),每秒運算6萬次,頻率為108KHZ,這是世界上第一塊商用微處理器。四年后,8080芯片又幫助英特爾在幾年后占據(jù)了電腦芯片的霸主地位。

電子信息的腳步悄然而至,剛剛改革開放的中國也開始追隨著時代的腳步前行。1979年上海元件五廠聯(lián)合上海無線電十四廠,仿制出了8080八位微處理器(編號5G8080),其中的過程在如今看來都算不上科學(xué)。

8080的仿制是通過俗稱“刨片子”的方法進行的,也就是直接用顯微鏡觀察做好的芯片布局,然后仿照硅片的布局復(fù)制,并不是從頭做CPU的邏輯設(shè)計。當(dāng)時的中國還沒有CPU這種大規(guī)模集成電路的前端設(shè)計,產(chǎn)業(yè)鏈更加無從談起,依靠這種“土辦法”中國比日本和德國早一年,實現(xiàn)8080的仿制。

自從第一顆芯開始,逆向工程這一手絕活兒至今仍在某些半導(dǎo)體領(lǐng)域發(fā)揮著自己的光和熱。眾所周知,TI的某些高端芯片一直對中國禁運,某研究所為了突出重圍,通過特殊渠道買來禁運的TI高端DSP芯片,一層一層地磨開,一層一層地了解結(jié)構(gòu),仿造設(shè)計,兩三年后推出模仿得一摸一樣的DSP,中國人的逆向工程總是能幫自己解決一些燃眉之急。

突破

針對一兩款用途不是很廣的產(chǎn)品逆向工程能夠短期內(nèi)解決某種困境,但是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)化最優(yōu)的途徑仍然是正向開發(fā),這樣才能掌握核心技術(shù)和避免知識產(chǎn)權(quán)所帶來的麻煩。

一個小小的芯片,承載著中國雷達電子的重中之重。在雷達、電子對抗等領(lǐng)域的電子裝備中,我國長期以來一直采用國外的DSP芯片,在一些裝備在過去一度使用飛思卡爾公司的MPC8640D等DSP芯片。還有一部分芯片,因為禁運的原因,只能通過其他國家走私才能買得到,但走私來的芯片,會給雷達帶來極大的不確定性。首先無法保證供貨渠道的穩(wěn)定,也沒辦法獲得國外公司的技術(shù)支持,再者,DSP也可能像CPU一樣被預(yù)留后門,美國不是沒有留后門的習(xí)慣,我們的雷達電子就面對著這樣舉步維艱,四面楚歌的境地。

為解決國產(chǎn)雷達的無“芯”之痛,國家設(shè)立“核高基”重大專項“面向高計算密集度應(yīng)用的嵌入式DSP”課題,“華睿1號”DSP芯片開始孕育。由中國電科第十四研究所、北京國睿中數(shù)和清華大學(xué)聯(lián)手,經(jīng)過7年的研發(fā)攻關(guān),“華睿1號”終于研發(fā)成功,成為中國軍用雷達的第一顆國產(chǎn)心臟,隨后“華睿2號”也成功出世。

華睿芯片的研發(fā),突破了10余項核心技術(shù)和40余項產(chǎn)權(quán),并第一次讓國產(chǎn)高端芯片上取得如此多的專利,在性能上“華睿2號”能支持人工智能運算,有將近萬億次運算能力,可為我們現(xiàn)在興起的人工智能提供巨大助力,并且運用到雷達、通訊、聲吶、電子對抗等設(shè)備中,成為美國的隱形戰(zhàn)機的克星。

“白菜價”

雖然我們在某些芯片上取得小成就,但總體而言中國半導(dǎo)體短期內(nèi)還無法實現(xiàn)白菜化,我們不妨將視野轉(zhuǎn)向其他一些科技領(lǐng)域,在這些領(lǐng)域,我們之前也是受制于人,但是隨著中國的進入,以及攻關(guān)成功,這個細(xì)分市場的格局總會出現(xiàn)大的變化,包括讓競爭對手出局。

光纖預(yù)制棒的胚體,要在超過1500攝氏度的高溫下,燒結(jié)成光纖預(yù)制棒,影響燒結(jié)的因素及工藝參數(shù)有近千項。此前,這項核心技術(shù),一直被美國康寧、日本住友、歐洲普睿司曼等少數(shù)光棒制造巨頭掌握。為了這種燒結(jié)精度穩(wěn)定在0.1攝氏度的工藝,中國工程師研發(fā)了三十多年。如今,我國獨立研發(fā)出的全套光棒生產(chǎn)工藝,從光棒核心技術(shù)突破,到光纖制造完全自主,中國將國際市場光纖價格從每芯公里上千元人民幣,降低到每芯公里80元左右。像這樣的光纖,中國每年可以生產(chǎn)500萬盤,總長2.5億芯公里,位居全球第一!

對于跨國企業(yè)來說12億的并購算是一個中等體量的交易,然而2005年西門子的一樁12億并購,弗蘭德是是世界減速機的頭把交椅,西門子對其進行并購以填補自己的空白,但是這直接觸怒了GE的核心利益,GE是弗蘭德的大客戶,而西門子又是GE的競爭對手。擔(dān)心西門子在核心技術(shù)上掐自己脖子的GE,直接找了一家中國企業(yè)合作開發(fā)減速機,故事的結(jié)尾并沒有出現(xiàn)兩強并列的局面,而是這家中國企業(yè)接管了老大的位子,將西門子踢出局,短短幾年讓這家企業(yè)從產(chǎn)值從十幾億變成百億級別,風(fēng)電主機出貨量全球第一。

“白菜化”的三大法寶

一、后來者優(yōu)勢:作為后進者能以較低的學(xué)習(xí)成本和試錯成本,縮短差距,它可以發(fā)生在所有的領(lǐng)域、所有的產(chǎn)業(yè)當(dāng)中,作為后來者,通過在開放的過程當(dāng)中,學(xué)習(xí)、模仿、引進、吸收,使知識和技術(shù)的增長可以更快地接近技術(shù)的前沿。

二、成本優(yōu)勢:由于相對來說,中國的工資比起發(fā)達國家水平較低,無論是研發(fā)工程師還是制造成本,因此國產(chǎn)的交換機在研發(fā)和制造上面,相比西方廠家天然有優(yōu)勢,因此在人力成本上中國具有明顯的優(yōu)勢。

三、超大規(guī)模市場優(yōu)勢:超大規(guī)模市場具有拉動現(xiàn)代經(jīng)濟增長、促進專業(yè)化分工、虹吸生產(chǎn)要素和資源等基本功能和作用。任何產(chǎn)品只要生產(chǎn)出來,在國內(nèi)市場就可以消化,先內(nèi)部孵化,當(dāng)技術(shù)實力增強之后,就可以在國際市場進行競爭。

“白菜化”遇到的難題

對于任何后來者來說,專利壁壘是一個繞不過去的難題,中芯國際的發(fā)展充滿坎坷,就是因為臺積電的專利壁壘橫在眼前,福建晉華的專利紛爭都將矛盾指向知識產(chǎn)權(quán),如何突破知識產(chǎn)權(quán)是產(chǎn)業(yè)化的必經(jīng)之路。類似于中微半導(dǎo)體自主研發(fā),規(guī)避對方知識產(chǎn)權(quán),以及長鑫儲存買來技術(shù)資料自主研發(fā)都給國產(chǎn)半導(dǎo)體提供了思路。再者半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)化不同于制造一兩個關(guān)鍵零件,集成電路的復(fù)雜性決定了它需要攻克一個又一個難題,需要持之以恒的研發(fā)投入才能出成果。

最后當(dāng)中國作為后來者實現(xiàn)超越之后,中國科技也進入了無人區(qū),沒有了后來者優(yōu)勢的中國科技才需要更加努力的探索,居安思危。


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