超越美西方，登顶前的最后几级台阶

大家可能已经观察到了，与芯片关键技术、先进工艺有关的最新进展很难在公开网络看到，只能从侧面管中窥豹，比如美国越来越严厉的管控措施、对较低工艺制程的放开，还有国产自主旗舰手机的最新进展等等。

但请抱有最充分的信心，现实比曾经预想的最理想情况还要顺利，如果有一天突然公布一个好消息，一点也不奇怪。

因为，推进芯片向更尖端工艺进发的难度，要比公众想象的要低一些，这与业内的虚假标注有关。

需要强调的是，其实根本不存在所谓的14纳米、7纳米亦或者5纳米、3纳米、2纳米工艺，因为电子的平均自由程最少都有14纳米，在人类能够修改物理定律之前，根本不可能将工艺突破14纳米。现在所谓的多少纳米不过是等效尺寸罢了，台积电、三星等制造商有意放任媒体虚假宣传，它们实际标注的是“N17/N7/N5/N3”“A14/A10/A7/A2”之类的。

从22纳米之后，芯片就不再通过缩小晶体管沟长来提高晶体管密度，也就是所谓的“单栅结构”，而是改用“三栅Finfet”结构，把沟道变成三个方向，相当于把过去的平房变成楼房。这样就可以继续在单位面积内提高晶体管数量，而为了方便习惯了摩尔定律的用户理解，就搞出来所谓的“等效”，意思是相当于多少纳米的“单栅结构”。

这种虚假标注，就给人一种错觉，觉得人类芯片制造工艺正在飞速进步，但其实没这么快。

所以，像华为手机达到7纳米水平，这一点都不奇怪，早在22纳米之后就是靠结构优化了。就在上周ASML开了个产品会，会上说标称3纳米的实际工艺是23纳米，标称1纳米的实际为18纳米，就算是所谓标称0.2纳米的A2，实际也得是12-16纳米，ASML估计到这个水平起码得到2040年左右。

于是引起公众舆论哗然，觉得被骗了，但这在业界属于常识，以至于业内竟然没想到公众会真的以为存在所谓的3纳米工艺。

在标注这方面英特尔吃过大亏，英特尔在14纳米之后，实在不好意思继续往下标，于是搞出来14+、14++、14+++，而台积电和三星可不管这套，直接喊7纳米、5纳米、3纳米，眼看着以后喊到0.1纳米都有可能。在市场的教育下，英特尔也终于放弃了幼稚的想法，也随波逐流了。

所以在芯片领域，差距确实存在，问题也很多，但是跟传统公众想象的不一样，不存在物理定律上的差距，正因为真实制程工艺已经到顶了，ASML也只是18纳米，接下来的难题重点是结构，虽然仍然很难，但相比从90纳米到28纳米那种真的需要极限压缩晶体管沟长，还是更容易些。

如果用“0-N”的阶段来总结，芯片产业虽然有差距，但已经有了扎实的经济基础，剩下的无非是加速迭代，大致处于“10-N”的工程优化阶段，这也是中国最擅长的。

相比芯片，有两个领域，小镇认为需要更大关注，甚至可以说，这两个领域只要基本追平美国，在国家科技创新能力、综合国力上，全面超越美国乃至整个西方，就指日可待了。

这两个领域，都是特别考验积累的，分别对应“0-1”和“1-10”两个阶段。

第一个：大科学装置，又被称为重大科技基础设施，解决“0-1”问题

这是发展尖端科技最重要的基础设施，极为考验一个国家的综合国力和科技实力，也是常规理解的“0-1”的核心来源。

美国在“0-1”上有优势，很大程度是因为在大科学装置方面的积累，吸引了全球顶尖人才。比如杨振宁作为理论物理学家，当年只能去美国，留在国内一定无法达到现在的成就，搞理论物理最需要的就是大科学装置，现在理论物理的停滞，很大程度上是因为工程建设能力的不足，造不出来可以满足理论物理验证的装置。

比如欧洲的大型强子对撞机，在地下100米深建造了长达91公里的圆形隧道，这么一套装置可以产出几个诺贝尔物理学奖以及一大批最顶尖的论文，国内10年前也非常希望尽快建设属于自己的大型对撞机，遭到了杨振宁的极力反对，就是因为这个项目花费预计上千亿，而且以当时中国的理论物理水平，最后只能给外国人做嫁衣。

中国也搞了对撞机，时间还很早，比如“北京正负电子对撞机”，这也是电视剧《三体》中出现的。1972年就正式提出，在周总理的直接关心和批示下才终于立项，开工已经是1983年，直到1990年才完工。

还有大家很熟悉的“中国天眼”，1993年提出，2007年批复立项，2011年开建，直到2020年才通过验收。

虽然看起来这些大科学装置投资都不大，比如中国天眼总投资才11.5亿，范冰冰、郑爽两个人的罚款就差不多了，但是大科学装置的建设不仅仅是钱的事，需要解决一系列的重大难题，还有很多配套设施、人才梯队建设，更得与众多候选方案进行比拼。

任何一个大科学装置，从提出到完工，跨度都要在10年以上，有的甚至在半个世纪里在不停地更新。

西方大科学装置的建设早在二战期间就开始了，美国、欧洲、日本都非常重视，目前美国投入使用的大科学装置有60多个，欧洲加起来数量还要多于美国。我们开始大科学装置建设要晚20多年，第一个大科学装置是具有战略意义的“长短波授时台”，解决全国统一时间问题，才能完成工业化。

之后虽然也有所发展，但是受制于综合国力的影响，进展并不快，小镇从公开网络统计了53个大科学装置，“十二五”之前已经开始建设的只有21个。

去年纪录片《大器》从目前已经布局建设的77个中选取了26个，强烈推荐观看；今年4月的中关村论坛，王贻芳院士透露，截至2023年底，中国已布局建设77个大科学装置，在建和运行的达57个，已覆盖主要科研领域，部分进入全球“第一方阵”。

需要说明的是，由于大科学装置极为复杂，说是装置，但实际是一个综合体，可以采取边建边用的模式，建设中已经可以产生实际价值。比如“未来网络试验设施”，简称“FITI”，由清华大学承接，这个项目在去年11月有了一个里程碑成果，建成了连接北京-武汉-广州，全长3000多公里的超高速下一代互联网主干通路，这是全球第一条1.2T传输速度的主干网络。

因此，57个在建和运行，考虑建设时间更晚，相对技术更先进，因此这57个全部建成，在基础上就已经跟美国并驾齐驱了。有的最近两年预计会完工，比如代号“夸父”的聚变堆主机关键系统综合研究设施以及第四代高能同步辐射光源，这两个都是“十三五”期间开始建设的，预计在2025年底前完工，光建设就需要近10年。

可能有朋友会问，那还有20个呢？

剩下的还只是在规划中，主要是“十四五”期间才刚刚提出的，普遍投入使用起码要到2035年了。有不少在公开网络上连项目名称都查不到，《“十四五”规划和2035年远景目标纲要》列举了22个建设名单，大多数是“十三五”期间就已经批复立项的。

比如“子午工程二期”空间环境地基综合监测网项目，2018年批复立项，海底科学观测网、高效低碳燃气轮机试验装置、地球系统数值模拟装置这都是2017年批复立项的。

也有些是在过去的基础上进行再升级，比如“大型低速风洞”项目，去年曾有新闻报道说中国已经建成了全球最全面的从低速到超高音速的风洞体系。其实风洞不仅仅是速度，还有特殊状态，比如2013年建成的“多功能结冰风洞”，这一系列风洞需要进行整合，正是在全球最强风洞体系支持下，中国军用飞机和导弹设计已经取得全球领先。

现在中国在自然指数上开始超越美国，这只是刚刚开始，等到这些大科学装置陆续投入使用，才是真正的爆发期，到那时候“0-1”问题也就成了过去时了。

有这些更加先进、更加全面的大科学装置在，全世界的顶尖人才一定会来到中国，中国开拓人类边界的原创成果也会越来越多。

第二个：中试，解决实验室“0-1”和商业化应用之间的死亡之谷问题，大致对应“1-10”阶段。

实验室有了成果，距离产业化应用还有很远的距离，很多成果就死在这一段，于是也被形象的称之为“死亡之谷”亦或者“达尔文死海”，中试被证明是最有效的解决办法。从统计上看，通过中试验证的科技成果产业化成功率能达到80%以上，但是没有经过中试的成功率在30%以下。

从去年年中开始，“中试”得到了最高层的直接关注，这就是要解决科技成果转换难的问题。

根据《2022年中国专利调查报告》，2022年中国有效发明专利产业化率为36.7%，但是高校竟然只有3.9%，远远低于企业的48.1%，所以在中国，起码在产业化应用层面，高校的作用远远低于企业，这里面有高校科研体系很严重的问题，高校搞科研一般就为了完成项目、发论文、评职称，根本不管项目能不能投入应用，这也是下一步高校和科研体制改革的重点。

但企业研发也有很大短板。

企业很难承受中试的巨大资金投入，尤其在当前知识产权保护并不好的情况下，企业更倾向于恶性竞争，深怕自己研究出来的东西被研究人员带跑了。

这就体现在资金投入上，存在两个巨大的差距。

一个是研发经费投入，中国大多数企业研发资金投入占销售额的比例小于1%，而国外高新企业一般大于25%；

二是中试投入，参照发达国家经验，中试阶段资金应该是研发阶段的10倍，然而当前中国企业在中试阶段资金投入只有研发资金的70%。

想想看，发达国家中试阶段资金投入是研发阶段投入的10倍，而国内很多企业，连研发阶段资金都捉襟见肘，又哪来的钱搞中试，于是只能赌一把，不经过验证直接将产品推向市场，失败的可能性极大，也让想投资科技创新的资本打退堂鼓。

过去和当前国家的科研经费投入也基本侧重于研发阶段，中试阶段投入很少，基本靠企业自筹，那只有极少数大企业才能承担。直到2018年之后，科技成果转化才被格外重视，为了解决中试的短板问题，国家在2020年提出了“中试基地”概念，中央和地方还有龙头企业都在搭建共享的中试平台，这才能让广大中小微企业创新变成可能。

这一部分存在的问题还有很多，更涉及到体制机制改革的问题。比如协调问题，目前主推部门是工信、科技、发改这几个部门，但是搞中试基地，涉及到用地指标、安全评估、环境评估、准入规则等等方方面面的事情，绝不是职能部门能够解决的，起码要上升到国务院或省一级政府才能解决。

正如小镇在3月份分享的《少谈些主义，多解决问题》，接下来改革的重点就是要优先解决实际的问题，科技领域也将是7月会议的重点。

不过不必气馁，反而要更加坚定必胜的信心。相比过去，大科学装置和中试成了短板，已经算是“幸福的烦恼”，已经是登顶的最后几步台阶。

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