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媒体人丨姜波:破解芯片“卡脖子”,不能过于急切冒进

关注本号☞ 新三届 2023-12-15

一个转身,光阴就成了故事
一次回眸,岁月便成了风景
  作者简历

姜波,经济日报社高级编辑。1982年毕业于中国人民大学新闻系,后在日本早稻田大学进修两年经济学。从事新闻工作30多年,先后采写新闻作品上百万字,七次获中国新闻奖,长年在中国人民大学新闻学院为研究生班授课。主要著作有《魂归何处》《惶者自白》《女性与犯罪》(与姜伟合译)《新闻大咖眼中的中国经济》等。

原题

我为何没承应

清华紫光的采访邀请?

——采访本上的中国往事

(67、68、69)




作者:姜波 



(上)

解决芯片被“卡脖子”问题,清华紫光曾被人们寄托了无限的希望。

然而,被依法裁定进入司法重整,原董事长赵伟国出局,后又被有关部门带走调查。

几则令人震惊的消息,使得一直关注着清华紫光的我,无语。

具体时间我记不清了。大约是七年前,清华紫光集团负责公关的叶总两次请我吃饭。

这是好朋友向明牵线的。方向明,在《中国青年报》当记者时就卓有成就,后来参与创办了几家杂志,再后来成为自由媒体人。其后潜心研究产业经济,其见解之深刻,让我这个长年从事经济报道的专业记者,都自愧不如。

第一次主要是见面寒暄、彼此介绍情况。当然,主要是听叶总介绍清华紫光的情况,尤其是他们近年大肆投资半导体产业的情况。

第二次见面,叶总希望我写一篇或一组像报道京东方那样的重磅文章,对清华紫光为解决“卡脖子”而大手笔投资芯片产业的举措,给予舆论支持,他们将提供采访方面的一切便利。

2012年7月,在京东方经过破釜沉舟艰苦鏖战、即将抵达光明彼岸之际,我们采写了5000多字的长篇报道。应该说,在当时普遍指责京东方的社会舆论氛围中,这篇报道发挥了一定的“以正视听”的作用。

写稿时,我尝试改变一下目前长篇报道在标题上的“宏大叙事”的惯例,向上世纪六七十年代的新闻界前辈们学习。用一行题来表述——《十年荆棘路  壮哉京东方》;并配发了一篇评论——《像京东方那样去战斗》。“如果说自主创新是一场艰苦卓绝的战斗,那京东方就是不屈不挠的战士。”

很遗憾,见报时文章标题被改为《十年坚守 一朝亮剑——记京东方科技集团股份有限公司的自主创新之路》;评论的标题也被改为《信念的力量》。

对于叶总的请求,我想了一会儿。“能不能‘沉’个一两年再说?”

 “为什么?”

 “因为我心里没数,不太有把握,看不准趋势。而且,关于半导体产业,我需要一定的时间补课。”我实话实说。

 “芯片这行业水太深,难度太大,资金投入太多,技术要求太尖端,远远要超出京东方的液晶面板。你们不能不成功,恐怕真是很难说。另外,坦率地说,你们与京东方的‘基因’不同。王东升有一种强烈的信念,就是产业报国。哪怕是头破血流,哪怕是粉身碎骨,也要勇往直前。这一点,目前在你们的掌门人赵伟国身上还看不出来。”

针对我的质疑,叶总详细地讲述了清华紫光2013年以17.8亿美元收购展讯通信,2014年以9.07亿美元收购锐迪科,最终整合为紫光展锐,已经进入芯片设计的世界前10名(再后来,他们2016年与国家大基金等共同出资组建长江存储,注册资本563亿元,做存储器芯片设计与制造,计划总投资1600亿元,清华紫光持股51.04%);等等。

叶总还告诉我,清华紫光现在已经是国内最大的半导体企业,赵总是不惜血本要在芯片产业中大干一番。

尽管如此,我还是心存疑虑。因为当时业界对清华紫光和赵伟国的“豪赌”议论纷纷。

赵伟国就读于清华大学电子工程系(原无线电电子学系),毕业后进入校企清华紫光,是根红苗正的半导体专业人士。紫光集团是由清华校企发展起来的,是根红苗正的半导体企业。这本是如鱼得水的天合之作。

但是,赵伟国的成名,不是由于造出了什么神奇芯片,而是在房地产业创造了4000多倍回报的盈利奇迹。

2009年,赵伟国入主清华紫光执掌经营大权;后经过一系列股权调整后,掌控49%股权,出任紫光集团董事长。

赵伟国执掌清华紫光后,用了几年的时间,把紫光打造成了一艘巨型半导体航母。

赵伟国的“做大”,主要是通过一系列看似疯狂的兼并而实现的。赵掌门是用房地产业“买买买”的思路从事芯片业,大举并购,豪掷千金。

除了收购展讯通信和锐迪科,整合为紫光展锐外,还从惠普手中收购了华三通信51%股权(其后又收购武汉新芯,并在武汉新芯基础上成立了长江存储,号称是如今中国最具潜力的存储器制造商之一;到2019年底,清华紫光资产规模达到2978亿元,旗下企业涵盖手机芯片、存储芯片、编程芯片、芯片封装测试等各大环节),等等。

赵伟国的扩张是十分激进的。比如,在成都砸下2000亿元,建设紫光IC国际城项目。不久,又在南京投资2600亿元,建设紫光南京半导体产业基地项目。

通过并购,紫光集团每年以60%的增速成长,一时风光无限。醉心于“买买买”的赵伟国甚至扬言要买下台积电、联发科这样的巨无霸。

对此,台积电董事长张忠谋嗤之以鼻:台积电“不是你今天用钱就可以买的。”而富士康的郭台铭则讥讽赵伟国“是个炒股的”。

一加一未必等于二。大肆兼并后的企业整合是艰苦的、甚至是漫长的。

有业界人士说,清华紫光从来没有造出过可以解决所谓卡脖子问题的高端芯片,一颗都没有。清华紫光所谓的“最大”,是套着科技神话的产能堆砌,对“卡脖子”焦虑综合症就是个安慰剂。

赵伟国疯狂扩张的底气,还来自于国家大基金的支持,但却不都是光明正大的。赵董事长与掌管国家集成电路大基金的几位关键人士密切“勾兑”,使得大基金一期二期都重点投向清华紫光,总投资规模超过300亿元(前不久都被有关部门带走去协助调查)。

疯狂的兼并,激进的扩张,其负债也在像滚雪球一样越滚越大。截至2020年上半年,公司总负债达到2029.38亿元,出现了资不抵债的局面。

清华紫光不得不进行企业重整,最终赵伟国出局。赵伟国感到委屈和愤怒。“这么大的一个重整,我作为紫光的主要管理负责人,却被屏蔽掉,让我出局。”“你们不仅吃肉不吐骨头,连点汤水和骨头渣也不留。”

赵伟国的委屈和愤怒也许是可以理解的。赵伟国投身芯片产业的愿望也许是真诚的。但他起码是过于急切过于冒进了。

  当然,这些都是后话。

  但在当初,我的确没敢承应清华紫光的采访邀请。

(中)

我国芯片产业发力太晚啦!

在世纪之交,趁美日芯片发展停滞并技术外溢之际,韩国和台湾抢抓机遇、立足本土、借助外力、扎实研发,实现超越。

在芯片行业,要出现像京东方那样“笑傲江湖”的企业而解决“卡脖子”难题,恐怕不是三年五年、十年八年的事情。

其实,就芯片产业本身来说,其产业规模并不大,每年的销售额也就五六千亿美元,但其“头羊”的效果是不可估量的。

我国是全世界最大的芯片消费国。芯片是中国最大宗的进口商品。全世界生产的芯片大约有2/3都被我国买来了。

2021年我国芯片进口额为4400亿美元,几乎相当于进口石油和铁矿石的总花费。当然,其中有一半左右我国企业组装为成品后出口国际市场了。

2021年我们出口芯片金额为1538亿美元,出口芯片平均金额为0.495美元(进口芯片金额平均为0.69美元),主要是中低端产品。

有专家说,28纳米是传统制程与先进制程的分界点。目前高端芯片只应用于一些高精尖产品,而中低端芯片的应用更为广泛。如果28纳米以上的芯片能够自给的话,我国进口芯片的数量就会减少一半。尽管国际上最先进的5纳米芯片已经量产,但我国还需要大量进口28纳米以上的芯片。

目前,如果算上境内外资企业的产品,我国集成电路的自给率也就30%多。

国家在2015年发布的《中国制造2025》提出,集成电路产业2020年要实现40%的自给率,2025年要实现70%的自给率。就目前的情况看,是任重道远的。

近年,我国集成电路产业发展迅猛,在国家“大基金”的引导下,企业加大了投资力度。

然而,集成电路行业是高技术密集高资金密集的产业,而且越来越向行业寡头集中,一般的企业是根本投不起的。

有专家告诉我,建一条月产5万片的28纳米芯片生产线需要投入四五十亿美元,而7纳米的生产线需要投入100多亿美元,至于5纳米的生产线,至少需要投入150亿美元。眼下,台积电在美国政府的诱迫下,在亚利桑那投资月产5万片4纳米和3纳米晶圆的两条生产线,耗资需400亿美元。

这还仅仅是设备投资的费用。据悉,像英特尔、三星、台积电这样的头部企业,每年研发费用都是几十亿美元的天价支出。

台积电在美国建厂,需要几百名台湾工程师去现场指导生产,还需要把几百名美国工程师拉到台湾培训一年以上。因为顶尖的半导体企业至少拥有上万名高素质的专业工程师,而人才短缺是中国企业面临的最严峻的课题。

就连人才储备最雄厚的华为,旗下的海思只是在芯片设计领域居世界第六位,而在芯片制造方面却没有作为,不得不委托台积电代工。

而且,芯片又是个风险性极高的行业。如果样品无法通过测试或达不到预期性能,一家设计企业就可能破产;即使芯片生产出来,但良品率上不去或市场判断失误,销量达不到盈亏平衡点,企业也难以为继。

我国的企业敢于冒风险,在设计、制造、封装的各个环节,扎扎实实地从基本功开始做起吗?

要成为世界第一阵营的芯片制造商,清华紫光的钱是远远不够的。至于格力董明珠投入500亿元人民币制造尖端芯片的豪言,不过是业界的笑柄。

在这个意义上,赵伟国大肆兼并是有其功利性目的的。

不过,赵伟国们疯狂砸钱兼并,却买不来核心技术。

尽管近年我国的芯片产业发展很快,但在全球芯片产业链上,目前我国仍处在中下游水平。

一些国际巨头纷纷在我国投资建厂,引起美国的高度警惕。美国试图遏制中国崛起的步伐,遏制中国芯片产业的发展势头。7月底出台了《2022年芯片和科技法案》,8月初又对设计芯片的EDA软件等4种技术进行出口限制。

有人说,美国的法案也好、出口限制也好,对中国芯片产业发展影响不大,反而促使中国加速实现核心技术的突破。

其实,这不过是一些人的一厢情愿。

冷战落幕,对社会主义国家进行出口技术限制的“巴统”也随之解散。但是,以美国为首的西方阵营虎视眈眈地警惕着中国的复兴崛起,他们又撮合了一个瓦森纳协议,对特定国家进行关键技术的出口限制。

芯片的制程从0.5微米、0.35微米、0.25微米、0.18微米、0.15微米、0.13微米、90纳米、65纳米、45纳米、32纳米、28纳米、22纳米、14纳米,一直发展到现在的10纳米、7纳米、5纳米。台积电、三星等巨头,正剑指3纳米、2纳米,甚至1纳米。

根据瓦森纳协议,向中国出口的芯片技术,至少要比最先进的技术档次低2~3代。目前,世界量产最先进的芯片是5纳米,这就意味着中国能够引进的最高档次是10纳米,而美国的法案则禁止向中国出口14纳米以下的所有技术和设备。

这就是说,中国只能在28纳米以上的档次上与国际合作。

现在,3纳米的芯片已经研制成功不久将会投入量产。3纳米、5纳米、7纳米、10纳米、14纳米,我们可以生产的28纳米已经落后5代!

按两年一迭代计算,这就是10年!即使按迭代最快的“摩尔定律”的18个月,这也是七八年的时间。

而且,根据业界惯例,从引进谈判,到选址、建厂、安置生产设备、招募专业员工,大约需要两年。

这可不像一般的厂房建筑那样可以赶工期。制造芯片的厂房纯净度是医院外科手术室的10万倍,甚至有一半的工艺是在真空环境下进行的。

几年前,英特尔在美国亚利桑那工厂生产的芯片连续几批都不合格。穷尽了所有的原因,最后发现原来是1公里之外的一个奶牛养殖场清理粪便,其气味飘到生产车间。可是,这车间是严格密闭的呀。

这芯片,实在是太娇贵啦。

生产厂房建好后,启动生产设备试制,到良品率达标,是一个艰苦的过程,这一般也需要两年。有人说,从样品到产品,甚至需要四五年的时间。   

这还是以不断引进、充分的国际合作为前提的。如果完全是自力更生,有权威人士预测,在现有的技术路线下,中国要量产全世界最先进的芯片,至少需要10年,甚至更长的时间!

  在这种大背景下,报道我国芯片企业一些动态的、阶段性成果,是可以的,也是应该的,必须的;但如果我报道清华紫光如何如何像京东方那样攻克了“卡脖子”难题、在全球芯片行业傲视群雄,你会相信吗?

这是一个底线问题。人,要珍惜自己的羽毛,如果还有几根的话。

(下)

在高科技领域、尤其是芯片领域,片面强调“自力更生”是极不恰当的。因为那就意味着与国际市场和国际学术界的自我隔离,容易走向闭关自守的老路。

如果没有国际合作,要生产出最尖端的芯片,是根本不可能的。

 “自主创新”,才应该是我们遵循的方针!

芯片是人类历史迄今为止最伟大最神奇的工艺结晶,是融汇众多学科基础理论、众多行业前沿技术的最复杂最尖端的制造水准。

过去半个世纪里,以8个诺贝尔物理学奖12项发明为代表的研究成果,奠定了半导体产业的科技基础,其绝大部分来自美国。要支撑半导体技术顶层应用,从材料、结构、器件到电路、架构、算法、软件,缺一不可。

专家介绍说,如果采用目前最先进的5纳米、7纳米的技术,一块芝麻大的晶圆上将会植入上亿颗晶体管。有人比喻道,这相当于在一颗米粒上雕刻出一个完整的地球,而且还要把地球上所有的道路和建筑都要标明出来。

所以,高端芯片生产是当今世界一些国家和地区通力合作的产物。没有任何一个国家或地区能够独立完成。日本、德国、英国、法国做不到,拥有三星的韩国、拥有台积电的台湾也做不到,就连拥有英特尔、AMD、高通、美光等知名企业的美国也同样做不到。

也许有人会说,芯片那玩意儿,被一些人吹得神乎其神。不是有报道说,我们的科学家不是也研制出10纳米、甚至是7纳米的芯片吗?你们是不是存心长别人志气灭自己的威风?

首先,这要看消息是谁发布的,是不是经过了国家级鉴定。

如果是科研院所和企业自己发布的,这就要打个问号啦。有些人往往无限拔高自己,把芝麻说成西瓜。而且,即使通过了国家级鉴定,还出现了当年上海交大陈进博士“汉芯一号”的丑闻。

其次,这研发是不是只停留在实验室。经过生产企业的中试了吗?这是一个艰难的过程。

第三,即使中试成功,实现量产了吗?从中试到良品率达标,往往需要很长的调试时间。

第四,量产后的产品,是否成为市场接受的商品?你的产品有竞争力吗?得到用户的认可了吗?

反正到目前为止,只有中芯国际在美国制裁之前进口了高端光刻机,可以生产14纳米的芯片,这是目前我国芯片生产的最高水平,但却尚未成为中芯国际的主打产品。

我国有许多发明,并没有走出实验室,很快就随风飘零、无声无息了。

也许有人会说,你这是崇洋媚外、爬行主义。当年,在那么艰苦和落后的条件下,我们还独立自主研发出“两弹一星”。

只要我们发扬自力更生艰苦奋斗的精神,晨钟暮鼓,夜以继日,举国奋战,拼搏攻关,还拿不下这小小的芯片?

事情还真不是这样。

据专家介绍,从技术层面上讲,芯片的精细复杂程度,是原子弹和卫星都不能相比的。

更重要的是,军品追求的是安全、实用,往往是小批量的,甚至是单品,而且,一般没有白热化的市场竞争。为了国家的战略安全,军品往往以举国之力,甚至可以不计成本。

芯片尽管也属于战略性的高端技术,但其主流是民用,其市场竞争是十分激烈的。就是最后一关的良品率,达不到要求就是不能开工。

还有,“两弹一星”的科学家是我们自己培养的吗?我们核基地的选址、核原料的开采,有没有借鉴过别人的经验?

芯片生产要完全自力更生,是根本不可能的。   

最近看到一份材料,说美国只占芯片国际市场13%份额,而我们中国则占比16%。似乎攻克难关、超越美国,是指日可待的事情。

这不是浅薄无知,就是有意忽悠。

中国仍处于芯片产业的中低端,而美国把握着最高端市场。美国掌握着芯片产业的绝对话语权(只是需要人力较多的制造与封装的生产环节转移到了海外)。

芯片生产分设计、制造、封装3个步骤。

设计方面,美英等国把持着绝对的市场份额。华为的海思、紫光的展锐,都曾进入世界前10,但市场份额还较小。

制造环节是我们差距最大的。华为海思设计出7纳米的芯片,但只有台积电能代工制造;由于美国制裁措施,台积电不敢给华为代工了,华为只好把手机业务出售了。台积电是芯片制造的老大,占高端芯片70%以上的全球份额,其后是韩国的三星,还有美国的英特尔等。

有人透露,在台积电,从空白晶圆到制成14纳米的芯片,时间长达45天,因为需要2000多道工序。

封装测试是我们与世界差距最小的领域。像长电科技,可以进入世界前3。

是不是我们主攻制造工艺,就可以解决芯片“卡脖子”问题?

其实,最难的还不在以上三个环节,而在于辅助生产领域。辅助芯片生产有三个方面。

第一是原材料。

芯片用的电子级高纯硅要求99.999999999%(11个9),我们几乎全赖进口。半导体芯片制造涉及19种必需的材料,像硅晶圆、化合物半导体晶圆、光罩、光刻胶、靶材料等,日本有14种居垄断地位,占了全球50%以上的份额。

几年前,日本决定将3种芯片生产的辅助原材料对韩国实行禁运,吓得三星掌门人立刻飞到日本求饶。

像光刻胶这样的材料,有效期仅为三个月,企业想囤货都不行。目前,国内芯片制造所需要的化学材料、化工产品几乎全部依赖进口。

第二是生产设备。

芯片制造主要步骤包括:薄膜→光刻→显影→蚀刻→光阻去除等,需要光刻机、刻蚀机、显影机、镀膜机、注入机、晶圆划片机,等等。其中光刻的成本约占整个硅片制造工艺的1/3,耗费时间占整个硅片工艺的一半左右。

最要命的就是这光刻机。没有先进的光刻机,就制造不出先进的芯片。台积电的“牛X”,很大程度是能够最先得到荷兰阿斯麦问世的光刻机(当然,这极紫外线光刻技术的发想是一个台湾工程师提供的)。

目前最先进的EUV光刻机来说,单台设备里超过十万个零件、4万个螺栓、3000多条线路。这么一台庞大的设备,重量足足有180吨,单次发货需要动用40个货柜、20辆卡车以及3架货机才能运完。

一般来说,一台高精度光刻机的调试组装,需要一年时间。而零件的组装、参数的设置、模块的调试,甚至螺丝的松紧、外部气温都会影响生产效果。哪怕一公里外的一辆地铁经过,都能导致多数设备集体失灵。

光源技术是美国的,光学部件是德国的,原材料来自日本等国,10万个零部件来自包括中国在内的所有主要工业国家,最后荷兰以高端组装技术造出整机。全世界没有一个国家能独自研发出来。

目前荷兰阿斯麦公司已经研制出5纳米光刻机。我国“十三五”科技成就展览上,上海微电子生产的中国最好的光刻机,加工精度是90纳米。三年前就有报道说,28纳米的国产光刻机将问世;但目前尚无正式投产的消息。

第三是EDA软件。

EDA被业内称为“芯片之母”。离开了EDA,就根本无法设计芯片。

这个市场由3家美国公司绝对垄断,中国企业才刚刚起步,市场份额几乎可以忽略不计。

最近,美国商务部决定对具有GAAFET(环绕栅极场效应晶体管)结构的集成电路所必需的EDA,向中国出口进行管制。

有专家说,我们攻克最尖端的光刻机和EDA之路,似乎漫漫长路没有尽头……

日前,美国又宣布对我国36家芯片生产厂家进行制裁,美国铁心要把中国的芯片产业锁定在中低端。

美国的制裁之所以肆无忌惮,是因为我们现在没有任何反制手段。顶级人才,我们没有;尖端技术,我们没有;基础原材料,我们也没有。

美国制裁中国稀土企业试试,制裁中国光伏企业试试,制裁中国液晶显示企业试试;如果中国一反制,还真够他喝一壶的。

尽管近年美国对我国芯片产业的提防与制裁日益收紧,但最大可能地争取国际合作,应该是我们坚定不移的方针。绝不能闭关自守、盲人摸象。

但是,真正国际合作的前提与基础是自己拥有一定的本钱和话语权。

不过,完全可以肯定地说,由于国家重视、企业发奋、科研投入,近年里中国的芯片产业将会飞速发展,但其重点恐怕还是28纳米以上的中档芯片。

尽管不可能在短时间内跃居世界第一方阵,但是,中国芯片产业还是大有希望的。

  其方向就是重点突破!

有人统计,在芯片产业链的每个环节,平均有25个国家或地区的企业参与直接供应链。产业融合之密切,几乎达到谁也离不开谁的地步。

日本在上世纪80年代,曾占有世界40%以上的半导体市场,现在似乎是江河日下,并没有英特尔、三星、台积电那样的知名国际大企业。但是,谁也不敢小视日本,谁也离不开日本。因为在芯片的原材料和辅助生产设备的许多领域,日本处于垄断地位。

既然现在全世界没有一个经济体能够独自生产出芯片来,那么,试图在所有领域所有环节都达到世界一流是不现实的。

我们是不是应该选择几个领域重点突破,铸成一两个或几个“杀手锏”,成为整个生产链条中的关键节点。哪怕只占1%,但却是我独门绝技的1%,是谁都离不开的1%。在这个意义上,就是100%的话语权!

光伏发电所必需的硅片的纯度要求是99.9999%(6个9)。在相当一段时间内,由于国内无法制造只能全部进口,国际市场价格曾高达400美元/公斤。当我国企业攻克了技术难关实现量产后,国际市场的价格骤降至30美元/公斤!欧美的企业无法与之竞争。

即使再尖端的产品,只要完全掌握了生产技术,中国企业就有把价格从天花板拉到地板的本事。

这就是一剑封喉!

期待这一天早日来临!但愿届时能有清华紫光的身影闪现!

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