魏少军：中国半导体产业未来的五大预判！
12月29日，由深圳市人民政府联合中国半导体行业协会集成电路设计分会、“核高基”国家科技重大专项总体专家组主办的2022中国（深圳）集成电路峰会（ICS2022）在深圳坪山格兰云天国际酒店成功举办。
中国半导体行业协会集成电路设计分会理事长、核高基国家科技重大专项技术总师魏少军教授做了题为《认清形势，坚定信心》的报告，分享了对于中国半导体产业未来的“五大预判”。
预判一：美国对我国半导体产业的遏制将逐渐走向单向“半脱钩”。单向是指美国欲单方面与我脱钩，而我们不想；“半脱钩”是指美国暂时不会放弃中国市场，因而出现部分脱钩的现象。
近年来，半导体已经成为中美竞争博弈的焦点。美国也持续将半导体技术“武器化”，通过一系列严格的出口管制措施来不断地打压和限制中国的半导体产业的发展。在这一过程当中，美国国家安全委员会（NSC）和美国的一些智库起到了推波助澜的作用。
比如，美国AI战略人、谷歌创始人施密特，就曾表示，美国要确保领先中国半导体至少两代，而且要与日韩欧联合抗衡。美国对华政策负责人马西尼也认为半导体才是人工智能领先地位的真正基础。
今年10月7日美国出台的一系列对华出口管制政策，该政策的蓝本就出自美国对华科技负责人马西尼所创立的安全与信息中心（CSET）。
美国今年还出台了《芯片与科学法案》，在提供高额补贴鼓励半导体厂商在美国本土建厂之外，还通过法律的形式要求凡是接受美国政府资助的企业不能在中国大陆投资新的先进产能。同时，美国还积极拉拢中国台湾、日本、韩国建立所谓的芯片四方联盟Chip4，又跟欧盟搞了新兴技术的委员会，这一些动作的目标则是要把中国排除在其供应链之外。
魏少军教授表示，“我的预判是，明年美国会加大对中国半导体产业的遏制力度，这个是否会峰回路转？我个人不抱大的希望。”
预判二：新一届中央政府将重新审视半导体发展思路,制定新的发展战略和措施,并投入更多的资源，大概率会采取与以往不同的组织形式。科学、全面、系统、持续和大力度将是关键词。
在魏少军教授看来，美国近年来持续打压中国有很多深层次的原因，其中最为关键的是两大因素：
1、中国已经跻身全球大国之列。正因为如此，在中国已是全球大国的情况下，中国不可能成为别国的附庸，也不可能跟着别国屁股后面走，一定要有自己独立发展的思路。
不过，魏少军教授也指出，虽然从经济体量上来看，中国已经跻身全球大国之列，但仍有进一步与世界融合的空间。比如，中国的商品贸易虽然已占全球11%，但服务贸易仅占全球6%；全球500强企业中国110家，但海外营收占比却平均小于20%；中国的金融系统规模居全球前三，但外企参与度小于6%；中国研发支出排名全球第二，但知识产权进口比出口多6倍……
2、在中国电子信息产业发展过程之中，集成电路已经成为中国的少数短板之一。
从魏少军教授自制的中、美、日、韩、印分别在互联网、移动互联网、移动通信、人工智能、自动驾驶、量子技术、半导体等领域的对比图可以看到，中国仅在量子计算、半导体领域不是“笑脸”，美国则在移动网络、量子通信领域不是“笑脸”。相比之下其他国家则在很多领域与中美都有着差距。
“如果把量子技术去掉的话，中美各有一个弱点。美国的弱点在移动网络的方面，中国在半导体。对此，美国采取的竞争策略很简单，直接打压中国在移动通信领域的领军企业华为和中兴，目标就是抑制中国这方面的优势，同时遏制中国的半导体，让美国自身的优势更明显。”魏少军说到。
为了推动中国半导体产业的发展，2014年国务院就发布了“集成电路产业发展推进纲要”，近十年来，中国集成电路产业发展速度非常快，年均复合增长率将近20%，是同期全球平均数的好几倍，取得了很多重要的成功，同时也暴露了一些问题。
魏少军教授表示，“一个产业计划不可能十年不变，一定会要重新审视，加上其中暴露的一些问题，所以中间的调整是必然的。重新审视半导体的发展思路，制订新的发展战略和措施，这个新的发展战略和措施一定是延伸到2035年甚至更长的时间，并投入更多的资源。”
值得一提的是，此前有外媒报道称，中国未来五年将向半导体领域投资1万亿人民币，主要投向国产半导体设备采购补贴等方面。对于该传闻，魏少军教授回应称，“我没有听说过这个事情。我也核实了一下，确实没有人说有1万亿人民币的投入，这可能是捕风捉影，也可能有人在故意试探中国。因为这个新闻是从外媒发出来的。”
魏少军教授也强调，“我相信伴随着新的发展战略和措施，如果说未来只有1万亿人民币可能有点太小瞧我们了，后面的发展肯定不是以1万亿的方式发展，而是以更重要的国家大战略的方式发展集成电路。这里面的资源投入现在不好说，可能根据实际情况按需来拨款、按需来花费投入的资源。因此我选了几个词、科学、全面、系统、持续和大力度作为关键词。”
魏少军教授进一步解释称：“此前中央全面深化改革委员会第27次会议里有一段话，其中就提到了，要‘重点研发具有先发优势的关键技术和引领未来发展的基础前沿技术’，这里面没有讲补短板的问题，因为光补短板是一种战略上的失误，短板越补越多，短板越补越短，过去这几年就是这么干的，结果却越来越被动。所以不能把补短板作为重点，应该是强长板。随着新一届的政府领导团队到位以后，我相信后续将重新审视半导体发展的思路，制订新的发展战略和措施，并投入更多的资源，大概率会采取以往不同的组织形式，这是我的判断。”
预判三：EDA工具不强敏感的芯片研发技术将成为研究和探索的重点。集成电路科技将更聚焦目标导向和问题导向，聚焦提升成熟工艺的PPA。
目前美国已经将EDA工具、先进半导体制造设备等其具有绝对优势的技术领域作为限制中国先进半导体技术发展的关键“武器”，10月7日出台的新规更是锁死了16/14nm以下先进逻辑制程、128层及以上3D NAND、18nm及以下DRAM的发展。这也使得中国现阶段将不得不转向那些对于先进半导体工艺和EDA工具不强敏感的芯片研发技术，聚焦提升成熟工艺的PPA。
那么，具体可以从哪些方面入手呢？对此，魏少军教授指出，新器件、新材料、新工艺，微纳系统集成，芯片架构创新将会是三大主要创新方向。
以三维混合键合工艺为例，其就是把一个逻辑晶圆跟一个存储晶圆面对面地键合到一起然后切开，这样得到的一颗芯片是由两颗芯片面对面键合到一起形成的，实现存储芯片和逻辑芯片的异质集成。
借助这种异质集成技术也成功助力了国产3D NAND的突围。比如，国内长存的X tacking技术，就是在一片晶圆上独立加工负责数据I/O及记忆单元操作的外围电路，而存储单元则是在另一片晶圆上被独立加工。当两片晶圆各自完工后，X tacking技术只需一个处理步骤就可通过数百万根金属VIA(Vertical Interconnect Accesses，垂直互联通道)将二者键合接通电路。
相比之下国外的竞争对手们此前一直采用将外围电路放在存储阵列旁边在同一片晶圆上的CNA架构。近两年才转向了先做外围电路，然后再在上去生长存储阵列的单片晶圆的CUA架构。
魏少军教授表示：“虽然看上去，长存的两片晶圆绑定在一起的架构似乎成本更高，CUA架构成本似乎更低，但是当NAND堆叠达到300层以上的时候，就会发现这个把外围电路放在底下再去生长的过程，堆叠层数越多越难，成品率很低，最后还是要学长存。三星这样的大厂也明确了如果用长这样的方案可以做到1000层。为什么，这次美国要把长存放到实体名单中，因为他看到中国厂商在技术上开始领先。这说明我们在技术路线走对了。”
魏少军教授又“软件定义芯片技术”为例介绍称，美国在过去的几年在实施电子振兴计划，就在推动软件定硬件，花了7000多万美元调动了十几家单位，几所大学、众多大公司来做，但最终结果却并没有中国做的好。
“我们做得比美国早，我们在十几年前就提出这个方法。如果把这个方法跟我们的刚才讲到的混合键合技术实施起来放在一起，结果就创造了一个新的近存计算技术。存储跟计算不通过外围的接口两个变得很近，这个近存计算资源利用率大于90%，数据搬运功耗下降了70%，内存访问的带宽增加了10倍。这将使得我们用成熟工艺也可以达到比主流工艺还要高一到两个数量级的计算能效。”魏少军教授强调：“计算能效很重要，超级计算机如果计算能效不高，功耗将是巨大的。”
所以，现阶段在先进工艺发展受阻的情况下，我们可以着眼于并不需要最先进的工艺的芯片技术，当然我们也依然会继续追求先进工艺，但并不是最先进的工艺一定是最好的。以上的例子也说明我们的发展，其实别人想挡也是挡不住的，只要通过我们的努力创新依然可以往前发展。
预判四：依托中国的庞大市场，一批极具创新性的产品和解决方案将面世，推动中国特色产品和应用标准体系的建设，有效缓解国外对我实施的禁运并打破遏制。
根据WSTS数据显示，2021年全球半导体销售达到5559 亿美元，而中国仍然为全球最大的半导体市场，2021年销售额为1925亿美元，占比34.6%。显然，面对这样一个庞大的半导体市场，美国等半导体厂商是绝不愿意轻易放弃的。这也正是中国庞大市场的优势所在。那么我们如何来把这项优势更好的化为己用呢？
魏少军教授认为，我们应该“以应用创新带动产业发展”。比如在我们具有优势的5G应用领域，目前5G的应用刚刚开始，eMBB只是一个重要的应用而已，真正重要的是mMTC和uRLLC，可以应用在农业现代化上。我们有18亿亩的耕地红线不可碰，相当于1.2亿公顷，每公顷1万平方米，如果每平方米放一个小传感器就需要1.2万亿个传感器，这是原来不可想象的，因为原来有线的方式要挖沟埋电缆把这些传感器埋起来了，现在有了5G，你只要架一个5G的基站，方圆多少平方公里土地的传感器都可以连接起来。
显然，中国光一个农业的现代化，今后对半导体的拉动是巨大的。现在一些地方已经开始了部署，更不要说我们很多新的智慧城市建设，大量的芯片、传感都在部署过程当中。
魏少军教授表示：“我觉得，中国需要形成自己的标准体系，这比任何时候都更为紧迫。原因在于我们从改革开放以后一直在学习，因此我们用到了很多的东西，都是人家已经给我们画好圈的，产品的规格人家定义好了，产品的设计方法人家定义好了，产品的设计路径也定义好了，我们只是模仿人家。面对一个如此庞大的14亿人口的国家，我们自己反而对自己的理解不是那么深刻。现在人家一卡我们，我们回过头来看，我们其实可以有很多的地方可以自己创新。当中国14亿人口全部市场被调动起来以后，形成自己的产品规范、形成自己的产品体系、产品标准，甚至是设计规范的时候，到底谁要跟随谁还不知道呢。所以我们不要妄自菲薄认为自己不行，更何况我们现在正在进入智能化。”
“第一次工业革命解决了机械化，我们把我们的四肢延伸了，后来的信息化解决了感官的问题，我们看得更远、声音传得更远了，现在的技术革命解决了大脑的脑力的问题。随着人工智能技术的发展，中国跟美国差不太多了。所以美国这时候要限制中国，不把先进芯片卖给中国，希望让阻止中国的人工智能的发展。但是美国是不是能够真的阻止中国的发展呢？我认为未必，我们拭目以待！”
预判五：集成电路人才培养将更加聚焦实用型人才。集成电路领域的卓越工程师人才培养计划将全面铺开。但如何实现产教融合将成为高校集成电路人才培养的最大挑战。
根据数据显示，中国集成电路产业现在大约有57万人的从业人数，2024年要达到79万人，两者相差22万人。其中，芯片设计的人才现在差12万人。为什么还差那么多人，很重要的一个原因就是产业发展太快，人才培养跟不上。
魏少军教授也无奈的表示，“教育部委派我做集成电路科技与工程一级学科的学科评议组的秘书长，我在牵头制定规模人才的培养体系，越制订越发现我们的人才培养确实跟不上，我们人才培养体系过去这些年当中开始远离产业了，一个工科的专业反而远离产业，所以我们下一步的人才培养一定会更加聚焦适用人才。”
此外，集成电路人才供需还存在严重失配的问题。从2022年1-6月长三角主要城市的人才供需指数看，总体人才供给的情况似乎还比较乐观。但这些数据有个重大缺陷是假设每个求职者只投递一份简历。显然，这与实际情况不符。
通常而言，社会而上的求职者都会投递多份简历，而高校学生投递的简历就更多了。如果假设社会求职者平均投递2份简历，高校毕业生平均投递5份简历，则可以看出每个职位的竞争人数都低于1人。为什么？这就是供需之间的不平衡。
从集成电路企业对于应届人才的要求来看，各项能力要求是在持续提升的。相比2021年的调研统计，2022年应届生满足企业需求程度也有显著提升：满足度在20%以下的比例从去年的接近22%下降到9%；应届生技能满足度不足40%的比例下降了10%，技能满足度60%-80%比例提升了6%。
魏少军表示，虽然集成电路企业对人才能力的满意度在提升，但是绝大部分仍不那么满意。我们的高校经常觉得我们培养的人才很不错，但在企业看来，做的还远远不够，很多不是企业所需要的。
那怎么办？通过产教融合。此前国务院发了很多重要的文件，比如2017年就发了“关于深化产教融合的若干意见”。后面又发了一个“产教融合建设试点的实施方案”。
但是在魏少军看来，国内的产教融合做的并不好。一些高效认为产教融合是职业学校应该去做的，认为这不是大学的工作，这显然是错误的。“国家现在已经把产教融合写到很重要的位置上了，高校就得去做这项工作。这里面有实践、实训两件事，发展当中面临着我们企业和高校如何能够联手培养人才。我们高校要重新认识产教融合的困难，重新寻找产教融合发展的渠道。”
“做预测确实很难，但我个人还是充满信心的。我们中国处在一个产业的上升期，我们所做的工作是产业升级，从中低端向高端升级。美国做的是产业重建，你让一个高收入、高消费、高成本的国家去生产低成本、低附加值的东西，这个就太难了。对于我们来说，未来是一路向上走，一路向上走是大势所趋。我们要认清形势，同时要坚定发展信心。”魏少军最后总结说到。
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