王陽元，微納電子學(xué)家，中國科學(xué)院院士?，F(xiàn)任北京大學(xué)教授，北京大學(xué)微納電子學(xué)研究院首席科學(xué)家，IEEE Life Fellow，IEE Fellow，工業(yè)和信息化部電子科學(xué)技術(shù)委員會顧問，國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展咨詢委員會副主任。研究方向?yàn)槲⒓{電子學(xué)的新器件、新工藝技術(shù)和新結(jié)構(gòu)電路。

　　4月22日，清華大學(xué)官宣正式成立集成電路學(xué)院。新成立的集成電路學(xué)院將瞄準(zhǔn)集成電路“卡脖子”難題，聚焦集成電路學(xué)科前沿，突破關(guān)鍵核心技術(shù)，支撐我國集成電路事業(yè)的自主創(chuàng)新發(fā)展。

　　當(dāng)前，我國集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展正處于機(jī)遇與挑戰(zhàn)既同在又都有新變化的歷史時期，如何抓住機(jī)遇、應(yīng)對挑戰(zhàn)？

　　王陽元院士在《科技導(dǎo)報》第3期發(fā)表的《掌握規(guī)律，創(chuàng)新驅(qū)動，扎實(shí)推進(jìn)中國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展》一文中指出：首先要清晰地認(rèn)識集成電路科學(xué)、技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展規(guī)律，才能有效地利用和配置人、財、物等各種資源，使其產(chǎn)生最大價值，在滿足市場需求和國際競爭的博弈中沿著正確的道路高速發(fā)展。

　　簡要?dú)v史回顧

　　初始創(chuàng)業(yè)

　　20世紀(jì)60年代中期，首塊集成電路誕生，中國集成電路產(chǎn)業(yè)開始萌芽。

　　20世紀(jì)60年代中期至70年代中期是國外集成電路產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展的時期，囿于國外禁運(yùn)環(huán)境和國內(nèi)文化大革命的環(huán)境所限，我們對集成電路技術(shù)及產(chǎn)業(yè)的發(fā)展規(guī)律認(rèn)識不足，導(dǎo)致了中國集成電路產(chǎn)業(yè)總體規(guī)模小、技術(shù)水平低。

　　1975年，第1塊以硅柵N溝道MOS集成電路技術(shù)為主體的1024位MOS動態(tài)隨機(jī)存取存儲器在北京大學(xué)研制成功，但在向全國企業(yè)成果轉(zhuǎn)移時，并未取得理想結(jié)果。

　　在這一初始創(chuàng)業(yè)階段中，管理部門只對工廠下達(dá)集成電路生產(chǎn)量（塊數(shù)）的指標(biāo)，1981年之前并沒有銷售額的統(tǒng)計。

　　探索前進(jìn)

　　20世紀(jì)70年代后期，開始以不同方式對引進(jìn)國外的設(shè)備和技術(shù)進(jìn)行初步嘗試。

　　為了加強(qiáng)對集成電路產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)，1982年，國務(wù)院“電子計算機(jī)和大規(guī)模集成電路領(lǐng)導(dǎo)小組”成立；1987年，電子工業(yè)部微電子器件局成立。

　　在各有關(guān)部門的指導(dǎo)下，陸續(xù)實(shí)施了“無錫微電子工程”、“908”工程和“909”工程，集成電路生產(chǎn)技術(shù)從5 μm逐步提升到0.35 μm。

　　但由于企業(yè)體制、投資、市場以及人才等諸多因素的影響，集成電路銷售額增長有限，從1981年到1999年，全國集成電路產(chǎn)業(yè)銷售總額僅由1.1億元增長到79.5億元，不足世界市場的1%。在這18年中，平均每年的銷售額僅增長4.4億元。

　　規(guī)范發(fā)展

　　自2000年起，在改革開放的大環(huán)境中，中國集成電路產(chǎn)業(yè)開始步入規(guī)范發(fā)展的軌道。

　　其標(biāo)志性事件一是2000年6月24日《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)鼓勵軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路發(fā)展若干政策的通知（國發(fā)〔2000〕18號）》發(fā)布，二是“中芯國際”以及一批符合集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)律的企業(yè)陸續(xù)建立。

　　2003年，《半導(dǎo)體國際》雜志載文評價：“中芯國際把中國與全球權(quán)威者的差距由原來的4至5代縮小到僅剩1至2代?！?/p>

　　1999—2009年，中國集成電路產(chǎn)業(yè)平均每年銷售額增長103億元，集成電路加工技術(shù)達(dá)到了65 nm。

　　高速發(fā)展

　　從2009年起，中國集成電路產(chǎn)業(yè)步入高速發(fā)展階段。

　　2011年1月28日《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)進(jìn)一步鼓勵軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展若干政策的通知（國發(fā)〔2011〕4號）》的發(fā)布和2014年“國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金股份有限公司”的成立是最重要的驅(qū)動力。

　　同時，《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006—2020年）》中實(shí)施的“核心電子器件、高端通用芯片及基礎(chǔ)軟件產(chǎn)品”專項(xiàng)（01專項(xiàng)）和“極大規(guī)模集成電路制造裝備及成套工藝”專項(xiàng)（02專項(xiàng)）的作用也逐步顯現(xiàn)。

　　2009—2019年，中國集成電路產(chǎn)業(yè)平均每年銷售額增長645.3億元，是上一個10年平均增長額的6.3倍。

　　2019年，中芯國際的14 nm加工技術(shù)已經(jīng)投入批量生產(chǎn)。

　　這10年間，中國集成電路產(chǎn)業(yè)銷售額的年平均增長率為21.04%，是同期世界半導(dǎo)體市場年平均增長率6.18%的3.4倍。

　　1981—2019年中國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展

　　需說明的是，中國集成電路產(chǎn)業(yè)銷售額的統(tǒng)計是設(shè)計業(yè)、制造業(yè)和封裝業(yè)三業(yè)銷售額的疊加，其中對集成電路產(chǎn)品銷售額存在重復(fù)統(tǒng)計的部分；而WSTS統(tǒng)計的半導(dǎo)體市場僅對集成電路產(chǎn)品銷售額進(jìn)行統(tǒng)計，且僅限于對總部所在地企業(yè)銷售的集成電路產(chǎn)品進(jìn)行統(tǒng)計。

　　因此，中國集成電路產(chǎn)業(yè)銷售額不是在世界集成電路市場中真正的“占比”，只是一個相對比值。

　　如果真正按照WSTS的統(tǒng)計標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)計渠道進(jìn)行統(tǒng)計，即僅對企業(yè)總部所在地（國家或地區(qū)）的企業(yè)及其產(chǎn)品銷售額進(jìn)行統(tǒng)計，2019年中國大陸企業(yè)集成電路產(chǎn)業(yè)銷售額僅占世界市場的5%，是真實(shí)的、與國際接軌的“占比”。

　　2019年世界半導(dǎo)體企業(yè)（區(qū)域劃分）銷售額占市場總額的比例 數(shù)據(jù)來源：WSTS

　　鑒于中國消費(fèi)和中國制造對集成電路的巨大需求，2009年起，中國半導(dǎo)體市場規(guī)模超過美洲、歐洲、日本而成為世界第一大市場。

　　2019年，中國半導(dǎo)體市場規(guī)模為1446億美元（實(shí)際消費(fèi)部分），占世界市場的35%。

　　2019年世界半導(dǎo)體市場的區(qū)域分布 數(shù)據(jù)來源：WSTS

　　如此巨大的集成電路市場，使得中國進(jìn)口集成電路總額逐年增長，成為進(jìn)口額第一的產(chǎn)品。

　　中國集成電路進(jìn)口額 數(shù)據(jù)來源：中國海關(guān)

　　2019年，中國集成電路進(jìn)口額為3055.5億美元，而中國實(shí)際“消費(fèi)”的集成電路市場額為1446億美元，兩者的差額正是中國作為第一制造大國的需求，即1609.5億美元的進(jìn)口集成電路隨著各種整機(jī)電子信息產(chǎn)品又出口到世界各地，并未成為中國實(shí)際消費(fèi)集成電路市場的組成部分。

　　現(xiàn)狀與存在的問題

　　國際環(huán)境

　　自2016年美國政府換屆開始，美國對中國的和平崛起采取了全面的打壓和圍剿政策。

　　包括在貿(mào)易中高筑關(guān)稅壁壘，在系統(tǒng)層面阻撓中國5G產(chǎn)品進(jìn)入美國和其盟友的市場，在應(yīng)用層面要求下架抖音（TikTok）和微信（WeChat），在制造層面不允許臺積電等代工企業(yè)為華為麒麟芯片加工并將中芯國際列入黑名單，在產(chǎn)品層面斷供高端集成電路（處理器、存儲器），在設(shè)備方面利用“瓦森納協(xié)議”禁止ASML公司向中國出口EUV設(shè)備等。

　　這種“美國優(yōu)先”的思想源于美國對世界資源的占有和掠奪。以用電為例，2020年上半年，美國居民人均每月用電342度（美國能源署數(shù)據(jù)），而中國居民人均每月用電為63.5度（國家統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù)）。

　　美國前總統(tǒng)奧巴馬于2010年4月15日在白宮接受澳大利亞電視臺專訪時說：“如果十幾億的中國公民有著和澳大利亞和美國居民一樣的生活方式，那么世界將處于非常悲慘的境地，地球會無法承受?！?/p>

　　當(dāng)我們沒有的時候，對方封鎖市場，讓我們得不到最先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備；當(dāng)我們萌芽的時候，對方擠占市場，摧毀幼苗，將新技術(shù)、新產(chǎn)品扼殺在搖籃之中；當(dāng)我們強(qiáng)大的時候，對方設(shè)立門檻，不允許在世界市場中分一杯羹，不能形成有效的外循環(huán)。

　　這就是美國阻遏中國發(fā)展的邏輯，為此，必須丟掉幻想，唯有自強(qiáng)才能徹底改變被他人制約的命運(yùn)。

　　美國對中國集成電路產(chǎn)業(yè)的打壓握有兩個“殺手锏”：一是EDA軟件，二是材料和設(shè)備（特別是EUV曝光機(jī)）。

　　對付這兩個“殺手锏”，我們唯有正面迎戰(zhàn)，才能撕開封鎖的“鐵幕”，正如毛主席所言：“以斗爭求和平則和平存，以妥協(xié)求和平則和平亡?！?/p>

　　有3個成功案例佐證：

　　一是2018年5月上海中微半導(dǎo)體的刻蝕機(jī)進(jìn)入了臺積電供應(yīng)鏈，美國馬上放松了對刻蝕機(jī)的出口控制；

　　二是MOCVD設(shè)備被全球兩大供應(yīng)商（Axitron、Vecco）壟斷，當(dāng)上海中微半導(dǎo)體將國產(chǎn)MOCVD設(shè)備推向市場時，兩大供應(yīng)商將原價2000萬元人民幣的設(shè)備降價至600萬元人民幣，妄圖將上海中微半導(dǎo)體擠出國內(nèi)外市場；

　　三是筆者親身經(jīng)歷的事件，1984年，中法兩國時任總理簽署了協(xié)議，中國采購法國的程控交換機(jī)，法國提供集成電路設(shè)計工具EDA源程序，而美國借助“巴黎統(tǒng)籌委員會”要求禁止法國出口EDA工具。

　　在這種形勢下，中國決定以在產(chǎn)業(yè)中實(shí)用為指向，以企業(yè)為集中國內(nèi)人力資源的基地，發(fā)揮舉國體制的優(yōu)勢進(jìn)行攻關(guān)。

　　在攻關(guān)隊(duì)伍的建設(shè)中，引進(jìn)國外專家為總設(shè)計師，筆者臨危受命擔(dān)任全國集成電路計算機(jī)輔助設(shè)計（ICCAD）專家委員會主任，以“不破樓蘭終不還”的信念、“咬定青山不放松”的毅力，和全國118名專家學(xué)者一起開發(fā)出了中國第1部采用軟件工程方法自行開發(fā)集成的、具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的、功能齊全的大型ICCAD系統(tǒng)，并命名為“熊貓系統(tǒng)”。

　　就在“熊貓系統(tǒng)”獲得國家科技進(jìn)步一等獎不久，美國EDA三巨頭——Cadence、Synopsys、Mentor全都迫不及待地進(jìn)入了中國市場。

　　國內(nèi)環(huán)境

　　在共產(chǎn)黨的堅強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)下，中國具有舉國之力辦大事的政治優(yōu)勢，這一點(diǎn)在抗擊新冠病毒流行的“戰(zhàn)疫”中得到充分體現(xiàn)。國內(nèi)有著良好的發(fā)展集成電路的政治環(huán)境。

　　黨的第十九屆五中全會提出，“堅定不移建設(shè)制造強(qiáng)國、質(zhì)量強(qiáng)國、網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國、數(shù)字中國”，“發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)”，“加快數(shù)字化發(fā)展”。

　　2020年8月4日，國務(wù)院印發(fā)的《新時期促進(jìn)集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的若干政策》中強(qiáng)調(diào)，集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)是信息產(chǎn)業(yè)的核心，是引領(lǐng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的關(guān)鍵力量。

　　為進(jìn)一步優(yōu)化集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境，深化產(chǎn)業(yè)國際合作，提升產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力和發(fā)展質(zhì)量，制定出臺財稅、投融資、研究開發(fā)、進(jìn)出口、人才、知識產(chǎn)權(quán)、市場應(yīng)用、國際合作等8個方面政策措施。

　　進(jìn)一步創(chuàng)新體制機(jī)制，鼓勵集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)發(fā)展，大力培育集成電路領(lǐng)域和軟件領(lǐng)域企業(yè)。

　　此外，在經(jīng)濟(jì)方面，中國是世界第二大經(jīng)濟(jì)體，有著可靠的對集成電路產(chǎn)業(yè)的投資能力。

　　而且中國現(xiàn)在是世界第一制造大國，有較為完整的生產(chǎn)鏈，有廣泛的能夠融入世界市場的生態(tài)鏈。

　　在大學(xué)教育方面，增設(shè)了“集成電路科學(xué)與工程”為一級學(xué)科，擴(kuò)充了培養(yǎng)集成電路科技人才的平臺。

　　在“天時、地利、人和”的環(huán)境下，面對西方霸凌主義者的挑戰(zhàn)，我們有信心、有能力加速發(fā)展中國的集成電路產(chǎn)業(yè)。

　　產(chǎn)業(yè)能力

　　1）設(shè)計能力

　　中國內(nèi)陸的集成電路設(shè)計業(yè)已經(jīng)超越中國臺灣地區(qū)，成為全球第二大設(shè)計業(yè)聚集地，其銷售額占全球集成電路設(shè)計業(yè)的比重由2004年的3.56%提升到2019年的42.99%。

　　但是，由于所設(shè)計產(chǎn)品多為中低檔芯片，因此中國設(shè)計業(yè)的產(chǎn)品在2019年全球芯片市場的占比（按價值計算）僅為10.3%。

　　在中國大陸市場所用的1446億美元的芯片當(dāng)中，國產(chǎn)芯片的占比僅為29.5%，即逾70%的芯片為國外產(chǎn)品。

　　2）制造能力

　　2019年，中國擁有4英寸以上晶片集成電路生產(chǎn)線199條，其中12英寸生產(chǎn)線有28條（全球121條），8英寸生產(chǎn)線有35條。

　　2019年中國半導(dǎo)體生產(chǎn)線裝機(jī)產(chǎn)能分布數(shù)據(jù)來源：魏少軍在2020全球CEO峰會上的報告《人間正道是滄?！P(guān)于大變局下的戰(zhàn)略定力》

　　2019年，中芯國際作為中國最大的代工模式企業(yè)，在世界半導(dǎo)體代工市場的占有率為5.1%，營收為31.16億美元，在全球排名第5，其營收額不足排名第一臺積電357.74億美元的1/10。

　　營收額中，90 nm工藝以下的占50.7%，65 nm工藝的占27.3%。

　　中芯國際14 nm工藝已經(jīng)進(jìn)入量產(chǎn)階段，2020年年底，7 nm工藝已完成開發(fā)。2019年，中芯國際的資本支出為21億美元，約為三星電子資本支出的1/10。

　　同是代工企業(yè)的華虹半導(dǎo)體公司，2019年在世界半導(dǎo)體代工市場的占有率為1.5%，在全球代工企業(yè)中排名第7，其65/55 nm射頻與BCD特色工藝平臺達(dá)到世界先進(jìn)水平，14 nm的FinFET工藝已實(shí)現(xiàn)全線貫通。

　　2019年，武漢長江存儲科技有限公司開始進(jìn)入小批量生產(chǎn)階段；2020年，在128層3D-NAND（快閃存儲器）技術(shù)上取得突破，達(dá)到國際先進(jìn)水平。

　　合肥長鑫存儲技術(shù)有限公司在2018年進(jìn)入量產(chǎn)階段，產(chǎn)品為19 nm、8 GB的第四代雙倍數(shù)據(jù)速率同步動態(tài)隨機(jī)存取存儲器（DDR4）。

　　3）封裝能力

　　中國封測企業(yè)的代表是長電科技、通富微電和天水華天，三者在世界排名中分別為第3、第6和第7。

　　2019年，長電科技營收額為235.3億元，在世界封測市場中的占有率為15%。

　　4）設(shè)備能力

　　部分刻蝕機(jī)、大部分離子注入機(jī)、擴(kuò)散氧化和清洗設(shè)備可以由國產(chǎn)設(shè)備供給。

　　產(chǎn)業(yè)短板

　　1）高端芯片對外依存度高。

　　進(jìn)口微處理器/控制器（占世界半導(dǎo)體產(chǎn)品市場11%）的金額從2014年的1052.2億美元增長到2019年的1437.7億美元，增加了385.5億美元，增長比例為36.6%。

　　進(jìn)口半導(dǎo)體存儲器（占世界半導(dǎo)體產(chǎn)品市場26%）的金額從2014年的542.8億美元增長到2019年的947.0億美元，增加了404.2億美元，增長比例為74.5%。

　　2）高端材料與設(shè)備自給率較低，在40~45 nm節(jié)點(diǎn)接近50%，在28 nm節(jié)點(diǎn)為30%，在7~14 nm節(jié)點(diǎn)僅為5%。

　　電子氣體及金屬有機(jī)物源（MO）對外依存度超過80%，化學(xué)機(jī)械拋光（CMP）的拋光液國產(chǎn)化率小于10%，濺射靶材大部分需要進(jìn)口，用于大生產(chǎn)的300mm的硅片至今主要依靠進(jìn)口。

　　3）EDA軟件尚難以與“三巨頭”抗衡，成系統(tǒng)的國產(chǎn)EDA軟件市場份額不足5%。

　　4）缺少能夠在世界市場中獨(dú)樹一幟的IDM型大企業(yè)。

　　5）人才，尤其是高端的、具有綜合管理能力的人才嚴(yán)重不足。