《電子技術(shù)應(yīng)用》
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歷史進(jìn)程里的中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)

2018-05-06
關(guān)鍵詞: 電子管 半導(dǎo)體 鍺晶體管

2000年3月4日,79歲的復(fù)旦大學(xué)前校長(zhǎng)謝希德先生與世長(zhǎng)辭,美國(guó)議員科特.韋爾德專(zhuān)程把國(guó)會(huì)升起的一面國(guó)旗送到復(fù)旦美國(guó)研究中心,以紀(jì)念這位為推動(dòng)中美關(guān)系發(fā)展做出杰出貢獻(xiàn)的女士。維爾德曾是堅(jiān)定的反華派,過(guò)去一直投票反對(duì)延長(zhǎng)中國(guó)最惠國(guó)待遇。直到他遇到了謝希德,很快就被謝先生淵博的知識(shí)和強(qiáng)大的人格魅力感染,變成了中國(guó)人民的朋友。他說(shuō):“作為美國(guó)的議員,我為能與她一起推動(dòng)中美關(guān)系走向新世紀(jì)而感到光榮”。

這位新中國(guó)第一位女大學(xué)校長(zhǎng)晚年一直在為推動(dòng)中美兩國(guó)關(guān)系發(fā)展、學(xué)界交流積極奔走,國(guó)內(nèi)研究美國(guó)的頂級(jí)機(jī)構(gòu)復(fù)旦美國(guó)研究中心就是她一手創(chuàng)立。而很多人不知道,睿智、堅(jiān)強(qiáng)、美麗的謝希德,還是我國(guó)半導(dǎo)體事業(yè)的奠基人,被人們稱(chēng)為“中國(guó)半導(dǎo)體之母”。

1949年,謝希德拿到史密斯學(xué)院碩士學(xué)位的時(shí)候,弟弟就寫(xiě)信告訴她新中國(guó)成立的消息。自小在炮火和逃亡中長(zhǎng)大的謝希德覺(jué)得中國(guó)的曙光來(lái)了,從那時(shí),她就立志要回國(guó)出一份力。1950年,朝鮮戰(zhàn)爭(zhēng)爆發(fā),美國(guó)政府隨后禁止留美的理工科中國(guó)學(xué)生回國(guó)。1951年,30歲的謝希德從麻省理工學(xué)院理論物理專(zhuān)業(yè)畢業(yè),他的愛(ài)人曹天欽也在英國(guó)劍橋大學(xué)生物化學(xué)系博士畢業(yè)。歸國(guó)心切的謝希德在李約瑟的擔(dān)保下來(lái)到英國(guó),與曹天欽完婚。第二年,兩人便迫不及待地從英國(guó)輾轉(zhuǎn)印度、香港,踏上了歸國(guó)的旅程。

回國(guó)后的謝希德被安排在復(fù)旦大學(xué)物理系擔(dān)任教授。短短五年時(shí)間,她從無(wú)到有,開(kāi)設(shè)了固體物理學(xué)、量子力學(xué)等6門(mén)課程。1956年,周總理發(fā)起了“向科學(xué)進(jìn)軍”的口號(hào),她被國(guó)務(wù)院調(diào)到北京大學(xué)聯(lián)合籌建半導(dǎo)體專(zhuān)業(yè)組,并與北京大學(xué)的黃昆、吉林大學(xué)的高鼎三創(chuàng)立了我國(guó)第一個(gè)半導(dǎo)體專(zhuān)門(mén)化培訓(xùn)班。經(jīng)過(guò)一整年的時(shí)間,謝希德與黃昆合著的《半導(dǎo)體物理學(xué)》問(wèn)世,這也是我國(guó)該領(lǐng)域的第一部著作,直到現(xiàn)在也是專(zhuān)業(yè)經(jīng)典教材。經(jīng)過(guò)兩年的培養(yǎng),包括中科院院士王陽(yáng)元、工程院院士許居衍、微電子專(zhuān)家俞忠鈺等的300多名青年科技工作者,分赴我國(guó)第一批半導(dǎo)體科研單位和生產(chǎn)第一線(xiàn),成為行業(yè)的先鋒和骨干。

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《半導(dǎo)體物理學(xué)》黃昆、謝希德著

這門(mén)1947年才誕生的學(xué)科,早早就在謝希德和其他老一輩科學(xué)家的努力下,在中國(guó)落地生根。

 

 

朝鮮戰(zhàn)爭(zhēng)的爆發(fā),讓中國(guó)成為世界政治、軍事沖突矛盾的最前沿。為解決軍隊(duì)電子通信問(wèn)題,在蘇聯(lián)和民主德國(guó)的技術(shù)支持下,我國(guó)在北京酒仙橋籌建北京電子管廠(chǎng)(774廠(chǎng),即現(xiàn)在的京東方)。該廠(chǎng)年產(chǎn)電子管1220萬(wàn)只,是亞洲最大的電子管廠(chǎng)。除此之外,酒仙橋還建起了規(guī)模龐大的北京電機(jī)總廠(chǎng)、華北無(wú)線(xiàn)電器材聯(lián)合廠(chǎng)(其中就有現(xiàn)在的798藝術(shù)區(qū))、北京有線(xiàn)電廠(chǎng)(738廠(chǎng))、華北光電技術(shù)研究所等單位。這些一五期間的工廠(chǎng),成為我國(guó)電子工業(yè)的基礎(chǔ)。

謝希德在北大培養(yǎng)我國(guó)第一批半導(dǎo)體人才的1956年,美國(guó)人肖克利因?yàn)榘l(fā)明鍺晶體管獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。這個(gè)8年前在貝爾實(shí)驗(yàn)室的發(fā)明,相比之前一直使用的帶玻璃罩的真空管,微小、耐用、增益大,簡(jiǎn)直是上帝的禮物,全世界的電子工業(yè)界都為之震動(dòng)。

同年,國(guó)家結(jié)合當(dāng)時(shí)世界科技發(fā)展的趨勢(shì),制定了為期十二年的《1956-1967科技發(fā)展遠(yuǎn)景規(guī)劃》,并把計(jì)算機(jī)、無(wú)線(xiàn)電、半導(dǎo)體和自動(dòng)化作為國(guó)家生產(chǎn)和國(guó)防需要緊急發(fā)展的領(lǐng)域,正式向科學(xué)進(jìn)軍。在“重點(diǎn)發(fā)展、迎頭趕上”和“以任務(wù)帶學(xué)科”的方針指引下,我國(guó)半導(dǎo)體事業(yè)從無(wú)到有,有了長(zhǎng)足的進(jìn)展。1957年,北京電子管廠(chǎng)拉出鍺單晶,同年,研制出鍺晶體管。1958年,中科院王守武、王守覺(jué)兄弟(中科院人稱(chēng)“大王”、“小王”)研制出我國(guó)第一批鍺合金高頻晶體管,并成功應(yīng)用在109廠(chǎng)(現(xiàn)中科院微電子所)的109乙計(jì)算機(jī)上。

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向科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化進(jìn)軍

1959年,赫魯曉夫在參加了國(guó)慶十周年大典后正式表態(tài)停止對(duì)中國(guó)的一切援助,蘇聯(lián)專(zhuān)家撤出中國(guó)。中蘇正式絕裂,并開(kāi)始了長(zhǎng)達(dá)二十多年的對(duì)抗。在地球的另一邊,美國(guó)德州儀器的基爾比提出集成電路的構(gòu)想;三個(gè)月后,仙童公司的諾伊斯用蒸發(fā)沉積金屬的方法替代導(dǎo)線(xiàn),使得集成電路大規(guī)模量產(chǎn)成為可能。1960年,美國(guó)人發(fā)明平面光刻技術(shù),仙童公司隨即開(kāi)發(fā)出全球第一塊晶體管集成電路。

1959年,在林蘭英的帶領(lǐng)下,我國(guó)沖破西方禁運(yùn),僅比美國(guó)晚一年拉出了硅單晶。同年,李志堅(jiān)在清華拉出高純度多晶硅。1960年,中科院半導(dǎo)體所和河北半導(dǎo)體研究所(現(xiàn)中電13所)正式成立。我國(guó)的半導(dǎo)體工業(yè)體系初步建成。同年,黃昆、王守武、王守覺(jué)、林蘭英開(kāi)始研究平面光刻技術(shù),并在1963年研發(fā)出5種硅平面器件,應(yīng)用在了109丙型計(jì)算機(jī)上。1965年,王守覺(jué)在一塊約1平方厘米大小的硅片內(nèi),刻蝕了7個(gè)晶體管、1個(gè)二極管、7個(gè)電阻和6個(gè)電容的電路,我國(guó)第一塊集成電路由此誕生。

60年代初,日本在美國(guó)的扶植下,通過(guò)官產(chǎn)學(xué)聯(lián)合的形式,引進(jìn)美國(guó)技術(shù),建立了初步的半導(dǎo)體工業(yè)體系。而此時(shí)的韓國(guó)、臺(tái)灣,仍然沒(méi)有像樣的半導(dǎo)體工業(yè)。

1966年,十年風(fēng)波開(kāi)始,但我國(guó)的半導(dǎo)體工業(yè)建設(shè)并未止步。1968年,北京組建國(guó)營(yíng)東光電工廠(chǎng)(878廠(chǎng)),上海組建無(wú)線(xiàn)電十九廠(chǎng),至1970年建成投產(chǎn)。其中北京878廠(chǎng)主要生產(chǎn)TTU電路、CMOS鐘表電路及A/D轉(zhuǎn)換電路;上海無(wú)線(xiàn)電19廠(chǎng),主要生產(chǎn)TTL、HTL數(shù)字集成電路。他們是當(dāng)時(shí)中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)中的南北兩強(qiáng)。1968年,國(guó)防科委在四川永川縣,成立固體電路研究所(即永川半導(dǎo)體研究所,現(xiàn)中電24所),是中國(guó)唯一的模擬集成電路研究所。同年,上海無(wú)線(xiàn)電十四廠(chǎng)首次制成PMOS電路。1970年代永川半導(dǎo)體研究所、上無(wú)十四廠(chǎng)和北京878廠(chǎng)相繼研制成功NMOS電路,之后又研制成CMOS電路。

1972年,美國(guó)總統(tǒng)尼克松訪(fǎng)華后,中國(guó)從歐美大量引進(jìn)技術(shù),全國(guó)有四十多家集成電路廠(chǎng)建成投產(chǎn)。包括四機(jī)部下屬的749廠(chǎng)(甘肅天水永紅器材廠(chǎng))、871廠(chǎng)(甘肅天水天光集成電路廠(chǎng))、878廠(chǎng)(北京東光電工廠(chǎng))、4433廠(chǎng)(貴州都勻風(fēng)光電工廠(chǎng))、4435廠(chǎng)(湖南長(zhǎng)沙韶光電工廠(chǎng))和航天691廠(chǎng)(侯為貴創(chuàng)立中興前的工作單位,現(xiàn)并入航天771所)等。

也是在1972年,我國(guó)自主研制的PMOS大規(guī)模集成電路在永川半導(dǎo)體研究所誕生,實(shí)現(xiàn)了從中小集成電路發(fā)展到大規(guī)模集成電路的跨越。實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程,中國(guó)人比美國(guó)人晚了4年。1975年,王陽(yáng)元在北京大學(xué)設(shè)計(jì)出第一批1K DRAM,比英特爾生產(chǎn)的C1103晚5年。

1978年,王守武帶領(lǐng)徐秋霞等人在中科院半導(dǎo)體所成功研制4K DRAM,次年在109廠(chǎng)量產(chǎn)成功。這時(shí),比美國(guó)人晚了6年。1979年,中國(guó)成功反向英特爾的8080八位微處理器,比德國(guó)和日本早一年。1980年,王守武兼任109廠(chǎng)廠(chǎng)長(zhǎng),將老廠(chǎng)房升級(jí)改造為1000到10000級(jí)的高標(biāo)準(zhǔn)潔凈室,并在這里組裝了我國(guó)第一條中、大規(guī)模集成電路生產(chǎn)線(xiàn)。

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1975年王守武(中)和參觀半導(dǎo)體所的美籍華人科學(xué)家

此時(shí),日本在美國(guó)的技術(shù)支持下,半導(dǎo)體研發(fā)官產(chǎn)學(xué)模式大獲成功。1971年,研制成功1K DRAM,僅比美國(guó)晚1年,并全面超越中國(guó)。而韓國(guó)、臺(tái)灣省這一時(shí)期憑借代工美國(guó)落后的半導(dǎo)體器件,并通過(guò)頒布產(chǎn)業(yè)發(fā)展計(jì)劃、引進(jìn)技術(shù)、派遣留學(xué)人員學(xué)習(xí)培訓(xùn)等方式,投入大量資金,積累半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ),但整體技術(shù)仍未超越我國(guó)。

改革開(kāi)放之前,中國(guó)舉全國(guó)之力,主攻半導(dǎo)體科技。在一大批舍身忘我的半導(dǎo)體人的努力下,從無(wú)到有,建立了相對(duì)完整的半導(dǎo)體工業(yè)體系。雖然建設(shè)沒(méi)有停歇,但十年沉睡,很多人還在夢(mèng)里,一切都沒(méi)有做好準(zhǔn)備。

 

 

時(shí)間到了80年代,國(guó)人一覺(jué)醒來(lái),發(fā)現(xiàn)外面的世界已是一片森林。 “冰川紀(jì)過(guò)去了,為什么到處都是冰凌?” 巨大的物質(zhì)和精神匱乏感,讓人們興奮又迷惘。漸漸地,人們有了新的寄托?!皶r(shí)間就是金錢(qián),效率就是生命”,泱泱大國(guó),機(jī)會(huì)遍地都是,可以?huà)赍X(qián)的地方太多了。而半導(dǎo)體行業(yè),這個(gè)板凳一坐十年冷的行業(yè),慢慢落伍了。

80年代初期,國(guó)家縮減對(duì)電子工業(yè)的直接投入,希望廣大電子廠(chǎng)能夠到市場(chǎng)自己找出路。為了在短期獲得效益,大量工廠(chǎng)出國(guó)購(gòu)買(mǎi)技術(shù)、生產(chǎn)線(xiàn)。自主研發(fā)的電子工業(yè)思路逐漸被購(gòu)買(mǎi)引進(jìn)所替代。這也是侯為貴在1980年被派往美國(guó)考察產(chǎn)線(xiàn),1985年到深圳創(chuàng)辦中興半導(dǎo)體的原因。

然而,由于巴黎統(tǒng)籌委員會(huì)(簡(jiǎn)稱(chēng)“巴統(tǒng)”)的技術(shù)限制,我們只能引進(jìn)落后的二手淘汰設(shè)備。各地、各廠(chǎng)各自為戰(zhàn),缺乏統(tǒng)一規(guī)劃,前沿技術(shù)研究被拋在腦后。于是整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)越引進(jìn),越落后。1984年至1990年,中國(guó)各地方政府、國(guó)有企業(yè)和大學(xué),總共從國(guó)外引進(jìn)類(lèi)似的淘汰晶圓生產(chǎn)線(xiàn)達(dá)33條,按照每座300-600萬(wàn)美元估算,總計(jì)花費(fèi)1.5億美元左右。這33條晶圓生產(chǎn)線(xiàn),大多是3英寸、4英寸的晶圓線(xiàn)。而1987年,日本研發(fā)的DRAM就已經(jīng)采用了8英寸線(xiàn)。

隨后國(guó)家也采取了一些措施來(lái)協(xié)調(diào)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。1986年,電子工業(yè)部在廈門(mén)舉辦集成電路戰(zhàn)略研討會(huì),提出“531戰(zhàn)略”。即“普及5微米技術(shù)、研發(fā)3微米技術(shù),攻關(guān)1微米技術(shù)”,并落實(shí)微電子南北兩個(gè)基地、一個(gè)點(diǎn)的布局。即南方集中在江浙滬,北方集中在北京,一個(gè)點(diǎn)是西安。

日本在80年代通過(guò)前期的技術(shù)積累,加上大規(guī)模人、財(cái)、物力投入,在DRAM技術(shù)上完成了對(duì)美國(guó)人的逆襲,同時(shí)帶動(dòng)了整個(gè)半導(dǎo)體工業(yè)的發(fā)展。到了1990年,全球前十大半導(dǎo)體公司有6家都是日本公司。而緊隨日本的學(xué)生——韓國(guó),也由政府牽頭,四大財(cái)閥大力投入,并在美國(guó)爸爸“扶韓抗日”的政策幫助下,迅速追趕日本。

此時(shí)的我們,已經(jīng)全面落后日本,開(kāi)始被韓國(guó)超越,并很快被甩在了身后。1981年中科院半導(dǎo)體所研制成功16K DRAM(比韓國(guó)僅晚兩年)。1985年,該所制造出中國(guó)第一塊64K DRAM(比韓國(guó)晚一年)。1986年制定531戰(zhàn)略的時(shí)候,日本人已經(jīng)開(kāi)始將線(xiàn)寬從0.8微米向0.5微米推進(jìn);而韓國(guó)人研發(fā)加速,研制出1M DRAM,與日本的差距僅1年。直到1993年,我國(guó)才在無(wú)錫華晶制造出第一塊256K DRAM,比韓國(guó)已經(jīng)晚了整整七年。

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80年代的集成電路大生產(chǎn)試驗(yàn)鑒定會(huì)

90年代初,日本經(jīng)濟(jì)泡沫破裂,韓國(guó)趁勢(shì)加大投資、拉攏人才。 1992年,三星超過(guò)NEC,成為世界第一大DRAM制造商;同年,開(kāi)發(fā)出世界第一個(gè)64M DRAM。在產(chǎn)量和研發(fā)上全面超越日本,成為世界第一。

也許是看到了鄰國(guó)產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展的事實(shí),國(guó)家一改以往各自為戰(zhàn)的模式,開(kāi)始用重點(diǎn)項(xiàng)目的方式集中進(jìn)行半導(dǎo)體投資研發(fā)。1990年8月,國(guó)家計(jì)委和機(jī)電部在北京聯(lián)合召開(kāi)了有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和專(zhuān)家參加的座談會(huì),中央隨即決定實(shí)施908工程。國(guó)家為908工程集中投資20多億元,目標(biāo)是在無(wú)錫華晶建成一條月產(chǎn)1.2萬(wàn)片、6英寸、0.8-1.2微米的芯片生產(chǎn)線(xiàn)。但由于審批時(shí)間過(guò)長(zhǎng),工程從開(kāi)始立項(xiàng)到真正投產(chǎn)歷時(shí)7年之久。芯片工藝節(jié)點(diǎn)符合摩爾定律,每?jī)赡曜笥揖涂s減一半。及至1997年建成投產(chǎn)時(shí),華晶的技術(shù)水平已大大落后于國(guó)際主流技術(shù)達(dá)四至五代。月產(chǎn)僅800片左右,投產(chǎn)當(dāng)年即虧損2.4億元,最終無(wú)奈被華潤(rùn)收購(gòu)。

1995年10月,電子部和國(guó)家外專(zhuān)局在北京聯(lián)合召開(kāi)國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家座談會(huì),希望加速我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展。11月,電子部向國(guó)務(wù)院做了專(zhuān)題匯報(bào),確定實(shí)施909工程,對(duì)建設(shè)大規(guī)模集成電路芯片生產(chǎn)線(xiàn)項(xiàng)目正式批復(fù)立項(xiàng)。909工程項(xiàng)目注冊(cè)資金40億人民幣(1996年國(guó)務(wù)院決定由中央財(cái)政再增加撥款1億美元),由國(guó)務(wù)院和上海市財(cái)政按6:4出資撥款。1996年,909工程的主體承擔(dān)單位上海華虹微電子有限公司與日本NEC公司合作,組建了上海華虹NEC。

就在909工程立項(xiàng)的前一年,“巴統(tǒng)”解散,但西方國(guó)家并沒(méi)有留給我們什么窗口期。緊接著在1996年7月,包括“巴統(tǒng)”17國(guó)在內(nèi)的33個(gè)西方國(guó)家簽署了《瓦森納協(xié)定》,對(duì)中國(guó)等國(guó)家實(shí)施軍用、軍民兩用商品和技術(shù)的控制清單,包括電子器件、計(jì)算機(jī)、傳感器、新材料等9大類(lèi)高新技術(shù)被實(shí)施禁運(yùn)。半導(dǎo)體相關(guān)的高端設(shè)備、技術(shù)和元器件全部無(wú)法引進(jìn),產(chǎn)業(yè)建設(shè)更加困難。

1996年,時(shí)任電子部部長(zhǎng)胡啟立以66歲的年齡兼任華虹集團(tuán)董事長(zhǎng),直接主持909工程。有好心朋友勸說(shuō)胡啟立“你搞909,是搶個(gè)地雷頂在自己的頭上?!表斨乩椎暮鷨⒘⒂仓^皮,帶領(lǐng)華虹NEC克服了華晶七年漫長(zhǎng)建廠(chǎng)的悲劇,于1997年7月31日開(kāi)工,1999年2月完工,投產(chǎn)之時(shí)正趕上全球芯片市場(chǎng)一片向好,2000年取得30.15億元的銷(xiāo)售額,利潤(rùn)達(dá)到5.16億元,出口創(chuàng)匯2.15億美元。

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1999年華虹NEC投產(chǎn),中為胡啟立

朱相曾說(shuō):“這是國(guó)務(wù)院動(dòng)用財(cái)政赤字給你辦企業(yè),你可要還給我呀!”可是,半導(dǎo)體這種投入大、回報(bào)周期長(zhǎng)的行業(yè),想要迅速回籠資金,太難了。

 

 

2001年是中國(guó)的祥瑞之年,申奧成功、男足打進(jìn)世界杯和加入WTO,讓每一個(gè)國(guó)人為之振奮和感動(dòng)。而半導(dǎo)體行業(yè),卻在喧囂中進(jìn)入低迷期。美國(guó)互聯(lián)網(wǎng)泡沫在頂峰戛然而止,科技行業(yè)受到重挫,曾經(jīng)的半導(dǎo)體巨頭日本東芝也宣布不再生產(chǎn)通用DRAM,全面收縮半導(dǎo)體業(yè)務(wù)。這一年,華虹NEC全年虧損13.84億元。

半個(gè)世紀(jì)前,我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)以服務(wù)軍事需求為初衷,通過(guò)國(guó)家計(jì)劃推動(dòng)發(fā)展。這種傳統(tǒng)靠著慣性一直延伸到了908、909工程。而這些有著明顯計(jì)劃經(jīng)濟(jì)色彩的國(guó)家工程又以企業(yè)為主體,希望在市場(chǎng)中分一杯羹。這種思維和身份的沖突,使得工程產(chǎn)物要么過(guò)時(shí),要么需要花更大的力氣去理清這矛盾,因而步履維艱。更重要的是,單一的工程項(xiàng)目對(duì)產(chǎn)業(yè)生態(tài)的提振十分有限。

加入WTO前后,國(guó)際化的視野和市場(chǎng)化的運(yùn)作方式被引入中國(guó)。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)越來(lái)越以“真正的產(chǎn)業(yè)”姿態(tài)出現(xiàn)在人們的視野里。2000年6月,國(guó)務(wù)院發(fā)布了《鼓勵(lì)軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干政策》(18號(hào)文),并陸續(xù)推出了一系列促進(jìn)IC產(chǎn)業(yè)發(fā)展的優(yōu)惠政策和措施。用政策引導(dǎo)的方式,積極發(fā)展產(chǎn)業(yè)配套,改善產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境。在中央和地方政策引導(dǎo)下,國(guó)內(nèi)掀起了一波集成電路投資熱潮。

信息產(chǎn)業(yè)部同時(shí)組織實(shí)施了“中國(guó)芯”工程,大力扶持國(guó)內(nèi)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)IC產(chǎn)品的研發(fā)。在國(guó)家863、973計(jì)劃的大力支持下,國(guó)產(chǎn)CPU作為重點(diǎn)攻關(guān)領(lǐng)域,在多個(gè)單位同時(shí)研發(fā)。2001年,方舟科技設(shè)計(jì)的“方舟一號(hào)”流片成功,這是我國(guó)自主研發(fā)的32位RISC指令集CPU;2002年,中科院計(jì)算所的“龍芯一號(hào)”問(wèn)世,是采用MIPS指令集的32位CPU;2002年,北大眾志將X86引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新,推出了基于自主設(shè)計(jì)X86兼容的32位“眾志863” CPU芯片。

2001年,留美歸國(guó)的鄧中翰在1999年創(chuàng)立的中星微電子有限公司宣布,國(guó)內(nèi)首枚具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的多媒體芯片“星光一號(hào)”研發(fā)成功。此后,中星微的多媒體芯片被廣泛應(yīng)用于PC和智能手機(jī)的攝像頭,被索尼、三星、惠普、飛利浦等一線(xiàn)IT企業(yè)采購(gòu)。2003年,全球市場(chǎng)份額一度達(dá)到60%。2005年3月,該數(shù)字多媒體芯片與神舟飛船等一起榮獲國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。2005年11月,中星微登陸納斯達(dá)克,成為第一家在納斯達(dá)克上市的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的中國(guó)芯片設(shè)計(jì)企業(yè)。

同年,中國(guó)臺(tái)灣人張汝京由于一手創(chuàng)辦的世大積電被大股東偷賣(mài)給臺(tái)積電,含恨帶著資金、技術(shù)和團(tuán)隊(duì)在上海創(chuàng)辦了中芯國(guó)際。在上海實(shí)業(yè)、華登國(guó)際的大規(guī)模資金支持下,僅用兩年就建設(shè)了三條8寸生產(chǎn)線(xiàn),速度和效率震驚業(yè)界。

然而,就在國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)蒸蒸日上,一片欣欣向榮的時(shí)候,卻被漢芯事件打了響亮的一記耳光。2003年2月上海交大微電子學(xué)院院長(zhǎng)陳進(jìn)舉行盛大發(fā)布會(huì),宣布國(guó)產(chǎn)高性能DSP“漢芯一號(hào)”研發(fā)成功,信息產(chǎn)業(yè)部、上海市政府以及王陽(yáng)元、許居衍(不知謝先生在世會(huì)作何感想)和嚴(yán)曉浪等國(guó)內(nèi)頂級(jí)專(zhuān)家紛紛站臺(tái),表示“漢芯一號(hào)”及其相關(guān)設(shè)計(jì)和應(yīng)用開(kāi)發(fā)平臺(tái),達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平,是中國(guó)芯片發(fā)展史上一個(gè)重要的里程碑。

三年后,有人在水木清華BBS上公開(kāi)指責(zé)陳進(jìn)的“漢芯一號(hào)”造假,很快引起業(yè)界關(guān)注。隨著調(diào)查的深入,真相終于大白于天下。“漢芯一號(hào)”不過(guò)是雇人把摩托羅拉相關(guān)芯片的標(biāo)識(shí)用砂紙磨掉,然后加上“漢芯”標(biāo)志“研制”而成。陳進(jìn)因?yàn)闈h芯,為自己騙取了無(wú)數(shù)的項(xiàng)目資金和榮譽(yù),使原本該給國(guó)人一劑強(qiáng)心劑的“漢芯一號(hào)”,變成了一起讓人瞠目結(jié)舌的科研造假事件。

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陳進(jìn)在漢芯一號(hào)發(fā)布會(huì)上

漢芯事件,深深傷害了國(guó)人的感情,也讓半導(dǎo)體行業(yè)的科研和市場(chǎng)受到了巨大沖擊。此后的很長(zhǎng)一段事件,人們對(duì)國(guó)產(chǎn)芯片總是帶著懷疑的眼光,時(shí)不時(shí)會(huì)調(diào)侃一句“不會(huì)也是打磨的吧”。

芯片行業(yè)是技術(shù)、資金、管理重積累的行業(yè),一步錯(cuò),很容易步步錯(cuò)。漢芯事件只是國(guó)內(nèi)整個(gè)行業(yè)進(jìn)入低谷的一個(gè)標(biāo)志。由于產(chǎn)品經(jīng)驗(yàn)不足,缺乏應(yīng)用生態(tài),之前國(guó)家推進(jìn)的國(guó)產(chǎn)CPU,方舟李德磊跑路,倪光南院士到科技部“負(fù)荊請(qǐng)罪”;眾志芯片在科技界和市場(chǎng)上逐漸銷(xiāo)聲匿跡;只有龍芯在熬過(guò)了冬天后,在特殊應(yīng)用領(lǐng)域找到了自己的立足之地。

而鄧中翰的中星微,因?yàn)橐恢睆?qiáng)調(diào)“是一個(gè)技術(shù)導(dǎo)向型的企業(yè)”,面對(duì)移動(dòng)端帶來(lái)的行業(yè)變革顯得遲鈍和固執(zhí),一個(gè)多媒體解決方案需要多個(gè)芯片支持。臺(tái)灣的聯(lián)發(fā)科單芯片解決方案很快占據(jù)上風(fēng),并迅速掌握了多媒體芯片產(chǎn)業(yè)鏈的主導(dǎo)權(quán)。中星微從此一蹶不振, 2015年12月,中星微從納斯達(dá)克退市。

張汝京創(chuàng)辦的中芯國(guó)際在2003年也因?yàn)橹R(shí)產(chǎn)權(quán)問(wèn)題,與臺(tái)積電展開(kāi)了長(zhǎng)達(dá)6年的專(zhuān)利訴訟。2009年11月,臺(tái)積電勝訴。兩家公司隨即宣布和解,中芯國(guó)際向臺(tái)積電支付2億美金,并通過(guò)向臺(tái)積電發(fā)行新股及授予認(rèn)股權(quán)證,交易完成后臺(tái)積電持有中芯國(guó)際10%的股份。張汝京自此離開(kāi)中芯國(guó)際。

國(guó)內(nèi)缺芯少魂的現(xiàn)狀愈演愈烈,2013年,我國(guó)集成電路進(jìn)口額達(dá)2313億美元,超過(guò)石油,成為第一大進(jìn)口商品。國(guó)家也更加意識(shí)到整個(gè)產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略重要性。繼2011年國(guó)務(wù)院發(fā)布《進(jìn)一步鼓勵(lì)軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干政策》(4號(hào)文)之后,2014年6月,國(guó)務(wù)院印發(fā)《國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》,將集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展上升為國(guó)家戰(zhàn)略;9月,國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金設(shè)立,一期幕資1387億元,用于集成電路產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)的股權(quán)投資。

大基金一改以往項(xiàng)目為主的資助形式,通過(guò)股權(quán)投資的方式,扶植產(chǎn)業(yè)鏈上的龍頭企業(yè)。曾任工信部信息產(chǎn)業(yè)司司長(zhǎng)的大基金總裁丁文武明確表示“大基金只投行業(yè)前三”,加大對(duì)芯片制造業(yè)的投資力度,兼顧設(shè)計(jì)和封測(cè),投資布局從“面覆蓋”向“點(diǎn)突破”轉(zhuǎn)變,投資工作重心從“注重投資前”向“投前投后并重”轉(zhuǎn)變。自此,國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)入快車(chē)道。

2014年,長(zhǎng)電科技7.8億美元收購(gòu)新加坡星科金朋,成為全球封測(cè)第三。南車(chē)株洲的8英寸IGBT生產(chǎn)線(xiàn)正式投產(chǎn),在昆明地鐵完成運(yùn)行調(diào)試。而紫光集團(tuán)作為這一時(shí)期最為矚目的企業(yè),在國(guó)開(kāi)行和華芯資本1500億資金支持下,連續(xù)對(duì)國(guó)內(nèi)外企業(yè)進(jìn)行了大規(guī)模并購(gòu)。2013年,17.8億美元私有化展訊科技;2014年,9億美元率先在海外完成對(duì)銳迪科的私有化;2015年5月,耗資25億美元從惠普手里收購(gòu)了新華三51%的股權(quán);2016年12月,長(zhǎng)江存儲(chǔ)在湖北武漢注冊(cè)成立,并在南京和成都同步建設(shè)IC國(guó)際城,發(fā)力存儲(chǔ)相關(guān)產(chǎn)業(yè)。

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丁文武(右)和趙偉國(guó)(左)

產(chǎn)業(yè)發(fā)展總是曲折的,2018年4月美國(guó)商務(wù)部的一紙禁令,又給全體中國(guó)人澆了一大盆冷水。禁令限制及禁止中興通訊申請(qǐng)、使用任何許可證或許可例外,或從事任何涉及受美國(guó)出口管制條例約束的物品、軟件或技術(shù)的交易。人們發(fā)現(xiàn),由于從基礎(chǔ)芯片、板卡、手機(jī)、交換機(jī)和基站全系列產(chǎn)品都對(duì)美國(guó)芯片和軟件嚴(yán)重依賴(lài),如果禁令生效,整個(gè)公司將徹底陷入癱瘓。原來(lái),我們還差的很遠(yuǎn)。

 


  中國(guó)飛速發(fā)展的四十年,一切都以超常規(guī)的奇跡姿態(tài)展現(xiàn)在世人面前?!安皇俏也幻靼祝@世界變化快”,快,仿佛才是硬道理。而半導(dǎo)體是公認(rèn)的資本、技術(shù)、人才密集型產(chǎn)業(yè),其最主要的呈現(xiàn)形態(tài)——集成電路,需要產(chǎn)業(yè)鏈上下游緊密配合,經(jīng)過(guò)仿真設(shè)計(jì)、晶圓廠(chǎng)制造、封裝測(cè)試,并通過(guò)長(zhǎng)期的市場(chǎng)驗(yàn)證才能推出成熟的產(chǎn)品。一旦出現(xiàn)bug,等待回來(lái)的往往就是一塊帶著細(xì)密金屬的石頭,試錯(cuò)成本極高。因此,集成電路的人才、技術(shù)和管理都需要從底層一步步磨出來(lái),資本回報(bào)周期也變得漫長(zhǎng)。這一快一慢,成為了現(xiàn)階段產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要矛盾。

近年來(lái),有些國(guó)家高科技項(xiàng)目,對(duì)標(biāo)國(guó)外頂尖指標(biāo),有10年甚至更長(zhǎng)時(shí)間的技術(shù)差距,往往也要求在2到3年內(nèi)結(jié)題驗(yàn)收,還要有上量的市場(chǎng)應(yīng)用證明。成本不說(shuō),單資金到位后的時(shí)間,僅夠一次流片驗(yàn)證。國(guó)外專(zhuān)家告訴我,從設(shè)計(jì)到制造,高端芯片的原理、架構(gòu)、設(shè)計(jì)方法都是基本一致的,但有很多l(xiāng)ittle tricks需要不斷試錯(cuò),才能發(fā)現(xiàn)和掌握,從而形成一整套嚴(yán)格的流程。而這些繞不過(guò)去的tricks,才是真正的關(guān)鍵,沒(méi)有十?dāng)?shù)年、數(shù)十年的積累根本無(wú)法攻克。

行業(yè)特點(diǎn)和浮躁的心態(tài)造就了尷尬的現(xiàn)狀,從2013年起,集成電路連續(xù)5年超過(guò)石油,成為第一大進(jìn)口商品。而在核心、高端、通用芯片上,特別是在數(shù)?;旌想娐分械腁D/DA、超高速SerDes,射頻前端的SAW/BAW濾波器、高性能PA,F(xiàn)PGA,高性能處理器和EDA工具等高階領(lǐng)域差距更大,技術(shù)代差普遍在5-10年,替代率樂(lè)觀的估計(jì)也不足20%。因此,無(wú)論中興還是國(guó)內(nèi)任何一家產(chǎn)業(yè)鏈下游企業(yè),在禁運(yùn)的魔咒下,都會(huì)被判死刑。

細(xì)節(jié)里的魔鬼,不但嚇跑了喜歡“短平快”的資本,更嚇跑了從業(yè)人員。來(lái)自中國(guó)半導(dǎo)體協(xié)會(huì)的數(shù)據(jù)顯示,預(yù)計(jì)到2020年,集成電路產(chǎn)業(yè)人才缺口達(dá)到40萬(wàn),而到2017年,整個(gè)行業(yè)的從業(yè)人員才30萬(wàn)左右。

大家看慣了暴富的故事,希望在這而在這狂飆突進(jìn)的年代中分一杯羹。很少有人愿意沉下心來(lái),去“打磨”一塊芯片。連知名教授都自揭傷疤:因?yàn)椴粧赍X(qián),連續(xù)三年畢業(yè)學(xué)生沒(méi)有一個(gè)搞集成電路的。其實(shí)并不是不掙錢(qián),是性?xún)r(jià)比太低。一樣的996,新宇宙中心后廠(chǎng)村路的碼農(nóng)們支撐了整個(gè)起了整個(gè)海淀的房?jī)r(jià),而做集成電路的硅工,只能把目光投向曾經(jīng)一度想逃離的故鄉(xiāng)。

人才對(duì)產(chǎn)業(yè)的提升需要有正向循環(huán),產(chǎn)業(yè)做大做強(qiáng),從業(yè)人員待遇提升,吸引更多的人投身進(jìn)來(lái),進(jìn)而助推產(chǎn)業(yè)發(fā)展。很不幸,整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)恰恰是負(fù)向循環(huán)。

2002年,南開(kāi)大學(xué)微電子系大二學(xué)生張一鳴,實(shí)在厭倦了自己的專(zhuān)業(yè),每天央求系主任轉(zhuǎn)到軟件工程。十年后,他創(chuàng)立了今日頭條,用軟件算法給廣大硅工推送他們茶余飯后的談資。

 

尾聲

 

縱觀我國(guó)半導(dǎo)體發(fā)展的歷史,每一次發(fā)展都是暗合世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的趨勢(shì)。改革開(kāi)放前,美蘇爭(zhēng)霸,作為冷戰(zhàn)的前線(xiàn),我們通過(guò)靈活的外交,獲得一定的技術(shù)支持,建立了較為完整的半導(dǎo)體工業(yè);改革開(kāi)放后,世界電子產(chǎn)業(yè)向東亞、東南亞轉(zhuǎn)移,開(kāi)始引進(jìn)技術(shù)設(shè)備,規(guī)模擴(kuò)大;加入WTO后,市場(chǎng)化運(yùn)作更加純熟,品類(lèi)更加豐富。

而一個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,當(dāng)然要考慮歷史的進(jìn)程,但更要靠自我?jiàn)^斗。中興事件,讓我們看到了長(zhǎng)期積累的政策、風(fēng)氣、心態(tài)、技術(shù)和人才問(wèn)題。的確,核心技術(shù)市場(chǎng)換不來(lái),有錢(qián)買(mǎi)不來(lái),必須立足于自己。

1966年,腿疾在身的謝希德又患上了癌癥,直到她逝世,都在與癌癥做抗?fàn)?。更為不幸的是,她在那段風(fēng)波中被打倒,關(guān)在自己一手創(chuàng)立的低能物理實(shí)驗(yàn)室,九個(gè)月后又被安排去掃廁所。后來(lái),她強(qiáng)烈要求去做和半導(dǎo)體相關(guān)的工作,才被安排去研磨硅片。直到1972年,李約瑟應(yīng)邀訪(fǎng)華,她的境遇才有所改變。而在這枯燥的磨片日子里,謝希德居然提出了兩種工藝方法,大大提高了研磨成品率。

       也許,只有帶著這份初心,在未來(lái)的歷史進(jìn)程里,夢(mèng)想才能照進(jìn)現(xiàn)實(shí)。

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燈下備課的謝希德


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