中国芯片加快突围

　　文 骆振心
　　中国芯片产业起步较早，但是加速发展却是在中美经贸摩擦的国际政治经济格局演变的大背景下，2018年美国禁止向中兴通讯出售电子技术和通讯元件，2019年华为、中芯国际先后被列入美国制裁名单，面对一些核心设备和元器件＂卡脖子＂，中国芯片自主发展比历史上任何时候都迫切。在美国的制裁和封锁下，中国芯片产业发展不仅没有放缓，反而出现了加速。据相关机构统计，2018年中国半导体投资额为61.27亿元，2019年为398.85亿元，2020年半导体行业投资金额超过1400亿元，呈现快速增长态势。
　　芯片属于集成电路，有一个十分庞大的产品谱系，除了耳熟能详的CPU、GPU、存储芯片外，还包括传感器芯片、射频芯片、通信芯片、基带芯片、功率半导体等。芯片生产的流程工艺比较复杂，包括芯片设计、涂膜、光刻、刻蚀、掺杂、封装、检测等多个环节，每个环节又细分为很多道工艺，比如仅仅封装环节就包括划片、切片、键合、塑封、电镀、切筋成型、打码等多个环节；在不同的环节还有不同的工艺方法，比如刻蚀就分为干法和湿法两种，湿法刻蚀就是将被刻蚀材料浸泡在腐蚀液内进行腐蚀的技术。因此，芯片生产的产业链非常长，广泛分布在晶体、材料、激光、化学等多个领域，需要整个工业体系的有力支撑。
　　芯片行业属于技术、人才和资本高度密集的行业，主要依靠创新来推动。根据摩尔定律，每隔18个月，集成电路性能就会提高一倍，而价格则会下降一半，这意味着在芯片制造行业，需要保持持续的技术创新和工艺提升的能力。根据有关研究，近60年来，在技术不断创新的基础上，人类将微观器件面积缩小到原来的1万亿分之一，特别是鳍式场效应晶体管发明后，晶片内构从水平变成垂直，微加工能力已经达到了登峰造极的地步，加工制造每前进一步，都需要技术上的巨大突破。
　　随着加工能力的提高，对相关设备和辅助工具的紧密度要求也随之提升，相关的投入也在不断扩大。据业界估算，投资一条5纳米的生产线，需要花费约100亿美元，其中70%以上用于采购各种设备。从芯片设计领域来看，需要知识产权IP、芯片设计工具EDA等，IP需要ARM等厂商授权，而EDA则需要购买软件，因此，研发高端芯片制造设备需要投入大量资金和人才。随着技术不断向前演化，不同的技术路线相互竞争，行业集中度也在不断提高，导致了行业的壁垒不断增高。比如光刻设备领域，光刻设备的核心部件主要包括光源、光学透视镜、对准系统等，需要光学领域有很深的研发能力，原来一共有ASML、尼康和佳能三家企业，但光刻技术已经由深紫外光刻进化到极紫外光刻技术，ASML花了约1500亿元研发出新一代极紫外线光刻机后，高精度的光刻机只剩下ASML一家企业，对全球芯片产业链具有举足轻重的作用。
　　在经过这三年的大力发展后，我国芯片产业出现了长足进步，但是与国际还有较大差距。国内14纳米芯片已经量产，7纳米芯片开始要进入生产；而国外5纳米芯片已经量产，3纳米芯片大概会在明年进入试生产，我国和国际先进水平的差距大概在三代左右。在中低端芯片方面，我们有华为海思、中芯国际、兆易创新等企业，中低端芯片具有较大的产能，但在高端芯片方面仍受制于国外设备及技术，短期内还很难赶上，需要一段时间的探索。
　　芯片产业是一个变化快、投资大、周期长的行业，对市场要求很高。尤其是在芯片产业出现＂赢者通吃＂和规模效应的情况下，我国要突破原有的产业格局，必须推出更高性能、更低价格的产品，需要在技术上＂弯道超车＂，这些都离不开政策的支持。国家集成电路产业投资基金前后募集两期，共募集资金约3400亿元，从最上游的芯片设计企业开始进行股权投资，后来逐渐进入芯片代工、制造设备和耗材等中下游行业，各地方政府也成立产业基金，在芯片产业中发挥了撬动效应。科创板于2019年正式开板，采用注册制的办法，为芯片的投资提供了退出通道。国家还推出10年免征企业所得税政策，支持28纳米以下先进工艺，将税收支撑政策范围拓展到集成电路全产业链条。
　　从芯片发展所需要技术和设备分布来看，美国、欧洲、日本、韩国、中国都参与其中，芯片发展需要汇集全球的智慧，而非靠单打独斗。即使美国也没有办法依靠一己之力制造芯片，这可以从美国汽车＂缺芯＂事件中得到充分体现。芯片正在进入3纳米时代，每向前推进一步意味着技术和工艺向极限的迈进，客观上要求各国立足于自身的科技和产业优势，一起合作制造芯片。因此，我国独立自主发展芯片并不意味着关起门来搞建设，要在严格遵守知识产权和出口规则的基础上，深度参与到国际芯片产业链合作中去，在产业链布局上基本实现全面覆盖，在一些环节上具有世界独步的技术，在一些领域上具有国际领先的企业，既要突破＂卡脖子＂，又要有＂杀手锏＂。只有这样，才能促使我国牢牢占据芯片产业的主动权，从而从根本上推动中国芯片产业的发展。