二代芯片：結(jié)束“中國(guó)芯痛”的出路

　　當(dāng)前，廣泛應(yīng)用于全球眾多領(lǐng)域的芯片，長(zhǎng)期由美國(guó)為首的少數(shù)西方國(guó)家壟斷和控制，美國(guó)不僅擁有全球一流的研制和設(shè)計(jì)人才，而且，壟斷了研發(fā)芯片材料的核心技術(shù)及生產(chǎn)設(shè)備，即使允許向國(guó)外出口低端生產(chǎn)和加工設(shè)備，其價(jià)格也十分昂貴。因此，作為像中國(guó)一樣的發(fā)展中國(guó)家，雖然花大價(jià)錢(qián)進(jìn)口生產(chǎn)加工低端芯片的生產(chǎn)設(shè)備，但是，由于不掌握芯片材料的核心技術(shù)，只能長(zhǎng)期步其后塵。

　　結(jié)束“中國(guó)芯痛”現(xiàn)狀唯一出路是：由國(guó)家協(xié)調(diào)聚集現(xiàn)有的經(jīng)驗(yàn)和國(guó)際一流人才，整合國(guó)內(nèi)研發(fā)力量，加快研發(fā)第二代芯片材料和應(yīng)用步伐，各級(jí)政府在政策上給予必要的政策扶持和資金投入。

　　芯片材料國(guó)產(chǎn)化道路艱難

　　據(jù)業(yè)內(nèi)人士介紹，作為廣泛應(yīng)用的半導(dǎo)體材料——硅芯片為單元素材料，屬于第一代芯片材料;而砷化鎵、磷化銦為合成元素材料，屬于第二代芯片材料。第二代芯片材料與第一代芯片材料相比，物理性能優(yōu)越，具有禁帶寬度大、電子遷移率高的特點(diǎn)。隨著高溫大功率電子器件和高頻微波器件材料迅速發(fā)展，第二代芯片材料需求量大增，戰(zhàn)略意義越來(lái)越重大。

　　目前，居全球壟斷地位發(fā)展成熟的芯片，均出自第一代芯片材料。但是同時(shí)，美國(guó)、德國(guó)、以色列、日本等國(guó)家也相當(dāng)重視第二代芯片材料的研發(fā)，并將其作為戰(zhàn)略性?xún)?chǔ)備技術(shù)，多用于軍事領(lǐng)域，對(duì)包括中國(guó)在內(nèi)的國(guó)家嚴(yán)格禁運(yùn)。美國(guó)商務(wù)部2015年4月決定對(duì)中國(guó)4家機(jī)構(gòu)限售“至強(qiáng)”芯片，就是其長(zhǎng)期對(duì)中國(guó)禁運(yùn)高端芯片材料政策的體現(xiàn)。

　　近年來(lái)，中國(guó)出臺(tái)一系列措施大力推動(dòng)芯片材料國(guó)產(chǎn)化，特別是第二代化合物芯片技術(shù)的出現(xiàn)，為打破美歐在芯片材料領(lǐng)域的壟斷提供了契機(jī)。一些科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)合作，從第二代芯片材料研發(fā)起步，開(kāi)始取得突破和進(jìn)展，有的不僅研制出基于第二代芯片材料的芯片設(shè)計(jì)和生產(chǎn)技術(shù)，而且，開(kāi)發(fā)出第二代芯片材料生產(chǎn)設(shè)備，擁有了自己的知識(shí)產(chǎn)權(quán)專(zhuān)利。

　　但是，技術(shù)方面的突破不等于產(chǎn)業(yè)方面的突破。

　　信息產(chǎn)業(yè)人士周知，當(dāng)前國(guó)內(nèi)外集成電路產(chǎn)業(yè)的一大嚴(yán)峻現(xiàn)狀是：“國(guó)際產(chǎn)能飽和，本土產(chǎn)能缺乏”。近幾年來(lái)，中國(guó)政府出臺(tái)眾多扶持政策，大力發(fā)展信息產(chǎn)業(yè)，但芯片材料國(guó)產(chǎn)化道路依然艱難緩慢。

　　中國(guó)的有利因素在于，中國(guó)擁有全球最大、增長(zhǎng)最快的集成電路市場(chǎng)，2013年規(guī)模達(dá)9166億元，占全球市場(chǎng)份額的50%。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的加快調(diào)整，以及新型工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化同步發(fā)展，對(duì)集成電路需求將大幅增長(zhǎng)。

　　但劣勢(shì)也很明顯，多年來(lái)，中國(guó)芯片材料產(chǎn)業(yè)投資規(guī)模不足，2008年至2013年，中國(guó)集成電路行業(yè)固定資產(chǎn)投資總量?jī)H400億美元(1美元約合6.32元人民幣)左右，而美國(guó)英特爾公司一家2013年投資就達(dá)130億美元。隨著中央和地方集成電路投資基金的成立，本土產(chǎn)業(yè)有望獲得重金支持，但是，由于實(shí)際情況并不樂(lè)觀(guān)，芯片材料國(guó)產(chǎn)化，特別是高端芯片材料國(guó)產(chǎn)化仍步履艱難和徘徊不前。對(duì)此，業(yè)內(nèi)人士不斷發(fā)出“中國(guó)芯痛”的感慨。

　　長(zhǎng)期“沉淪”于第一代芯片

　　資料顯示，2013年，居全球芯片材料研發(fā)領(lǐng)域首位的美國(guó)高通公司營(yíng)收益近250億美元，其中，近一半來(lái)自龐大的中國(guó)市場(chǎng)。中國(guó)雖然有號(hào)稱(chēng)600家芯片設(shè)計(jì)公司，但是，芯片材料嚴(yán)重依賴(lài)進(jìn)口，所有產(chǎn)品均屬于中低端產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)年?duì)I收益超過(guò)10億美元的廠(chǎng)家寥寥無(wú)幾。據(jù)資料顯示，2013年，中國(guó)集成電路進(jìn)口金額高達(dá)2313億美元，多年來(lái)與石油一起位列最大兩宗進(jìn)口商品。2013年，中國(guó)生產(chǎn)了14.6億部手機(jī)、3.4億臺(tái)計(jì)算機(jī)、1.3億臺(tái)彩電，但是，由于主要以整機(jī)制造為主，以集成電路和軟件為核心的價(jià)值鏈核心環(huán)節(jié)缺失，致使行業(yè)平均利潤(rùn)僅為4.5%，低于工業(yè)平均水平1.6個(gè)百分點(diǎn)。

　　2015年2月10日，中國(guó)國(guó)家發(fā)改委決定對(duì)美國(guó)高通公司進(jìn)行反壟斷處罰，其罰款高達(dá)人民幣60.88億元，約合9.75億美元，同時(shí)，還公布了高通公司在中國(guó)實(shí)行壟斷的證據(jù)。美國(guó)高通公司之所以明目張膽地違反世貿(mào)規(guī)定，在中國(guó)實(shí)行行業(yè)壟斷措施，問(wèn)題就在于中國(guó)沒(méi)有實(shí)現(xiàn)高端芯片材料國(guó)產(chǎn)化。

　　國(guó)家出于信息安全的考慮，將芯片材料國(guó)產(chǎn)化作為一項(xiàng)事關(guān)國(guó)計(jì)民生的重大戰(zhàn)略，建立了上千億元的基金資助，但是，發(fā)展國(guó)產(chǎn)芯片材料至今步履維艱，其中，根本原因在于，由于第一代芯片材料生產(chǎn)加工投資十分巨大，一條生產(chǎn)線(xiàn)就需要十億、幾十億、上百億美元，而且，只能引進(jìn)發(fā)達(dá)國(guó)家的淘汰設(shè)備，因此，芯片材料國(guó)產(chǎn)化仍遙遙無(wú)期。此外，對(duì)生產(chǎn)企業(yè)來(lái)說(shuō)，研發(fā)第二代芯片材料前期投入是天文數(shù)字，況且，有可能血本無(wú)回。因此，寧可高價(jià)進(jìn)口第一代芯片材料，也不愿投入第二代芯片材料研發(fā)。而這狀況只能造成中國(guó)步發(fā)達(dá)國(guó)家后塵，難以找到新的出路。

　　有專(zhuān)家撰文說(shuō)，在過(guò)去政策中，有關(guān)部門(mén)對(duì)集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，強(qiáng)調(diào)空白技術(shù)突破、國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)，以及學(xué)術(shù)文章的發(fā)表，好像只要答辯一過(guò)、專(zhuān)利一申、文章一發(fā)，中國(guó)的集成電路產(chǎn)業(yè)就可打破外國(guó)的技術(shù)壟斷;其實(shí)恰恰相反，這些年來(lái)，中國(guó)的集成電路產(chǎn)業(yè)和國(guó)際先進(jìn)水平的差距在不斷擴(kuò)大。

　　美國(guó)不推新一代產(chǎn)品為暴利壟斷

　　長(zhǎng)期以來(lái)，芯片材料研制和生產(chǎn)，不僅是衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力和綜合國(guó)力的重要標(biāo)志，而且是掌握國(guó)家信息安全門(mén)戶(hù)的“鑰匙”。美國(guó)不僅壟斷了第一代芯片材料的研制和相關(guān)裝備制造技術(shù)，而且，早在5年前，便大力開(kāi)發(fā)第二代芯片材料。然而，美國(guó)遲遲不推出新一代產(chǎn)品，利益考量有很多。

　　一是出于暴利壟斷需要。一片直徑八英寸的硅芯片材料，成本僅有100多美元，然而，一條硅芯片材料的生產(chǎn)線(xiàn)，卻要價(jià)10億美元以上，甚至100億美元天價(jià)，而一條第二代芯片材料生產(chǎn)線(xiàn)僅需要數(shù)億美元，顯然，美國(guó)普及新一代芯片材料技術(shù)將失去暴利壟斷地位。

　　二是出于成本回報(bào)需要。美國(guó)在國(guó)內(nèi)外建立了眾多生產(chǎn)廠(chǎng)家，不僅投入了眾多的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)設(shè)備，而且，為培養(yǎng)相關(guān)的技術(shù)人才注入大量資金。如果推出新一代芯片材料，必須在設(shè)備和人才方面有新的投入，因此，美國(guó)延遲更新?lián)Q代為的是獲取更多利潤(rùn)。

　　三是出于銷(xiāo)售淘汰落后設(shè)備需要。美國(guó)對(duì)生產(chǎn)高端芯片材料的設(shè)備采取壟斷措施，對(duì)于生產(chǎn)高端芯片材料的設(shè)備嚴(yán)格控制;但是，對(duì)中低端設(shè)備，特別是對(duì)進(jìn)入淘汰期的設(shè)備則允許出口，包括中國(guó)在內(nèi)的發(fā)展中國(guó)家，不得不引進(jìn)美國(guó)的芯片生產(chǎn)線(xiàn)，為此付出巨大代價(jià)。

　　四是出于對(duì)軍用級(jí)芯片材料禁運(yùn)需要。以美國(guó)為首的西方國(guó)家，一直對(duì)一些國(guó)家實(shí)行嚴(yán)格的軍用級(jí)芯片材料禁運(yùn)措施，絕不允許高端芯片材料技術(shù)流失。

　　2015年4月9日，美國(guó)商務(wù)部決定對(duì)以中國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)“天河”為業(yè)務(wù)主機(jī)的三家超級(jí)計(jì)算中心和“天河”的研制者國(guó)防科大采取限售措施，限售的產(chǎn)品則直指已在“天河二號(hào)”上裝配近10萬(wàn)的英特爾“至強(qiáng)”CPU。據(jù)悉，中國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)“天河二號(hào)”連續(xù)多年蟬聯(lián)世界第一超級(jí)計(jì)算機(jī)的桂冠。

　　業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，超級(jí)計(jì)算機(jī)芯片由于長(zhǎng)時(shí)間高負(fù)荷工作，每隔一段時(shí)間需要更換，因此美國(guó)的制裁對(duì)中國(guó)現(xiàn)有的“天河”系列超級(jí)計(jì)算機(jī)的正常運(yùn)行可能會(huì)產(chǎn)生一定的影響。雖然這個(gè)制裁不難繞過(guò)(“天河二號(hào)”主任設(shè)計(jì)師盧宇彤曾透露，“限售令”的確會(huì)給“天河二號(hào)”升級(jí)計(jì)劃帶來(lái)一定的負(fù)面影響，但升級(jí)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，不可能將成敗完全系于CPU——編注)，但是，至少會(huì)增加中國(guó)維護(hù)現(xiàn)有超算系統(tǒng)的麻煩和成本。然而，美國(guó)發(fā)起的這場(chǎng)“貿(mào)易戰(zhàn)”并非只對(duì)中國(guó)產(chǎn)生影響，對(duì)生產(chǎn)“至強(qiáng)”芯片材料的英特爾公司而言，這意味著減少大量芯片材料的銷(xiāo)售額。同時(shí)，美國(guó)媒體有報(bào)道認(rèn)為，今后令人關(guān)注的是，這一禁運(yùn)只會(huì)刺激中國(guó)更多使用國(guó)產(chǎn)芯片來(lái)構(gòu)建新型的超級(jí)計(jì)算機(jī)，屆時(shí)，這家美國(guó)企業(yè)將會(huì)被排除出中國(guó)這一領(lǐng)域的市場(chǎng)。美國(guó)政府指責(zé)中國(guó)采用“非市場(chǎng)”手段，將美國(guó)軟硬件巨頭排擠出中國(guó)核心領(lǐng)域市場(chǎng)，而他們現(xiàn)在此舉恰恰會(huì)加速這個(gè)進(jìn)程。

　　二代芯片材料研制期待國(guó)家更多扶持

　　實(shí)踐證明，第二代芯片材料研發(fā)和生產(chǎn)需要資金雖然相當(dāng)巨大，但是低于長(zhǎng)期以來(lái)進(jìn)口第一代芯片材料及生產(chǎn)設(shè)備所需的巨額資金，而聚集和造就一支具有國(guó)際先進(jìn)水平的技術(shù)人才和研發(fā)隊(duì)伍與擴(kuò)大第二代芯片的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒊蔀殛P(guān)鍵，其中，研發(fā)軍民兩用的芯片材料可以成為突破口。

　　鮮為人知的是，中國(guó)相關(guān)機(jī)構(gòu)研發(fā)第二代芯片并非沒(méi)有進(jìn)展，近幾年來(lái)，有關(guān)科研部門(mén)和信息產(chǎn)業(yè)集團(tuán)在第二代芯片材料研發(fā)上取得了歷史性突破。試驗(yàn)結(jié)果表明，中國(guó)自行研發(fā)的第二代芯片材料，其性能和技術(shù)指標(biāo)達(dá)到當(dāng)今國(guó)際先進(jìn)水平。之所以取得如此成績(jī)，是因?yàn)樗麄冊(cè)诳偨Y(jié)芯片材料研發(fā)發(fā)展現(xiàn)狀和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)的基礎(chǔ)上，將目標(biāo)直接定在第二代芯片材料的研發(fā)上，即：在硅元素芯片材料的基礎(chǔ)上，從第二代的芯片材料設(shè)計(jì)和生產(chǎn)起步。如今，他們不僅掌握了屬于第二代芯片材料的芯片設(shè)計(jì)和生產(chǎn)技術(shù)，而且，成功開(kāi)發(fā)出可以批量生產(chǎn)第二代芯片材料的先進(jìn)設(shè)備。

　　據(jù)了解，中國(guó)研發(fā)的第二代芯片材料具有重大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，可廣泛應(yīng)用于無(wú)線(xiàn)通信、無(wú)線(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)、手機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)、智能電網(wǎng)、智能機(jī)器人等，幾乎涉及人類(lèi)現(xiàn)代生活的各個(gè)領(lǐng)域，市場(chǎng)規(guī)模相當(dāng)巨大。

　　業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，打破以美國(guó)為首的西方國(guó)家芯片材料的壟斷，是一項(xiàng)事關(guān)一個(gè)國(guó)家國(guó)計(jì)民生的戰(zhàn)略舉措，希望國(guó)家對(duì)此制訂相應(yīng)的長(zhǎng)期發(fā)展計(jì)劃，整合全國(guó)所有研發(fā)第二代芯片材料的技術(shù)隊(duì)伍，以?xún)?yōu)惠政策聚集世界一流的科技人才。

　　同時(shí)，他們希望，此前已經(jīng)建立的國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金和國(guó)家金融部門(mén)，對(duì)第二代芯片材料研發(fā)和批量生產(chǎn)給予政策的支持，如：合理改善進(jìn)口芯片材料及生產(chǎn)加工設(shè)備已經(jīng)形成的利益鏈，重視對(duì)研發(fā)第二代芯片材料的投入等。建議國(guó)家將研發(fā)和生產(chǎn)第二代芯片材料列入“十三五”重大項(xiàng)目予以重點(diǎn)扶持，統(tǒng)籌全國(guó)科研力量，組建研發(fā)第二代芯片材料的國(guó)家團(tuán)隊(duì)，其重要戰(zhàn)略意義絕不亞于當(dāng)年的“兩彈一星”工程。