但倘若核心技術永遠受制於人,便是無異於置身砧板上的魚肉。以智慧手機行業為例,晶片就是這樣關鍵的存在。
作為製造業的尖端領域之一,晶片行業技術壁壘相對較高,而中國也確實在這條中國產化道路上走了很久。
憑一己之力奮力追趕
1956年黨中央提出“向科學進軍”的號召,同時受國外電子器件發展的影響與啟示,提出了中國也要研究半導體科學,並把半導體技術列為國家四大緊急措施之一。
1957年,幾經周折抗爭,林蘭英回到中國任職於中科院應用物理所,先後負責研製成中國第一根矽單晶、第一根無錯位矽單晶、第一臺高壓單晶爐、第一片單異質結SOI外延材料、第一根GAP半晶、第一片雙異質結SOI外延材料,為中國微電子和光電子學的發展奠定了基礎。
1959年,在林蘭英的帶領下,中國僅比美國晚一年拉出了矽單晶;同年,李志堅首次在中國(清華大學)用四氧化矽還原法獲得了高純度多晶矽,拉出了第一根鎢絲區熔單晶矽。
1960年,中科院在北京建立半導體研究所,同年河北半導體研究所(13所)也正式成立,中國的半導體工業體系初步建成。
1965年,王守覺在約1平方釐米大小的矽片上刻蝕了7個電晶體、1個二極體、7個電阻和6個電容的電路,標誌著新中國第一塊積體電路的誕生。若以此時間節點計算,當時中國的積體電路落後美國大約7年。
1958年傑克·基爾比研發出世界上第一塊基於鍺的積體電路
1968年,北京組建國營東光電工廠(878廠),上海組建無線電十九廠,至1970年建成投產,形成中國積體電路產業中的“南北兩霸”。 永川半導體研究所(解放軍1424研究所,現中電集團24所)也在這一時期成立。隨之而來的,便是PMOS、NMOS、CMOS電路相繼研製成功,中國也因此實現了從中小積體電路發展到大規模積體電路的跨越。
1975年,中國大陸已經完成了DRAM核心技術的研發工作。王陽元領銜研製出中國第一批三種類型的(矽柵NMOS、矽柵PMOS、鋁柵NMOS)1K DRAM動態隨機儲存器,它比美國英特爾公司研製的C1103要晚五年,但是較南韓要早四五年。
王陽元領導的課題組研製成功第一塊三種類型的1024位MOS動態隨機儲存器
80年代起被日韓反超
但直到1980年後,中國開始停建緩建百餘個大中型專案,壓縮投資金額。中國電子產業與美國、日本的技術差距也隨之迅速拉大。而南韓又在美國扶植下獲得DRAM技術突破,進而實現了反超中國大陸。
其實在1973年1月5日,國家計委曾向國務院提交《關於增加裝置進口、擴大經濟交流的請示報告》,建議利用西方經濟危機,在今後3至5年內引進價值43億美元的成套裝置(其中12.5億美元的裝置專案中央已在1972年批准),通稱“四三方案”。
但之後卻受國內政治因素和以美國為首的巴黎統籌委員會(“巴統”)對中國長期的技術封鎖影響,中國“芯”路被卡住了脖子。中國也因此拖了七年,才最終引進三條已經落後的3英寸晶圓生產線。
1981年中科院半導體所研製成功16K DRAM,比南韓晚兩年
1982年江蘇無錫江南無線電器材廠(742廠)耗資6600萬美元,從日本東芝公司全面引進彩色和黑白電視機積體電路生產線,其中就有3英寸全新工藝裝置的晶圓生產線。到1984年,晶片產量達到3000萬塊,成為中國技術先進、規模最大的專業化工廠。時至今日,無錫仍是中國積體電路產業的一個重要基地。
1969年的江南無線電器材廠
1985年,中國第一塊64K DRAM在該廠試製成功,這一進度比南韓晚了1年。
用戰略發展技術
1986年,電子工業部在廈門召開積體電路發展戰略研討會,提出“七五”(1986年—1990年)期間中國積體電路技術的“531”發展戰略,即普及5微米技術,研發3微米技術,並進行1微米技術攻關。
1988年至1989年間,頗具規模的國有半導體企業包括上海貝嶺微電子製造有限公司、上海飛利浦半導體公司(現在的上海先進)、中國華晶電子集團公司(742廠與永川半導體研究所合併)相繼成立。
1990年8月,中央決定實施“908工程”,規劃總投資20億元。其中15億元用在無錫華晶電子,以建設月產能1.2萬片的6英寸晶圓廠。但由於華晶電子從立項到投產用了整整7年時間,導致其投產即落後,最後不得已轉為合資企業。
1993年改組的無錫華晶電子公司(原無錫742廠)製造出中國第一塊256K DRAM,此時已落後南韓整整7年。
儘管“908工程”過程十分坎坷,但也讓中國晶片產業在其中汲取了教訓和經驗。隨後在1995年,黨和國家領導人確定了中國電子工業有史以來投資規模最大(100億元)的一個國家專案——“909工程”。 其內容是建設一條8英寸、0.5微米技術起步,月加工2萬片的超大規模積體電路生產線,而主體則是上海華虹集團。
1997年7月17日,由上海華虹集團與日本NEC公司合資組建的上海華虹NEC電子有限公司組建。華虹也不負眾望,在2000年取得30.15億元的銷售額,利潤達到5.16億元。同時,其技術檔次達到了0.35~0.24微米,生產的64MB和128MBSDRAM儲存器也達到了當時的國際主流水準。
1998年2月28日,中國第一條8英寸矽單晶拋光片生產線建成投產。
隨著“九零工程”的開展,1995—2000年半導體積體電路晶片行業的“有效研發投入產值”提升了200%,2004年隨著“九零工程”專案全部完成,2000—2004年行業的“有效研發投入產值”再次提升了253%。
不靠化緣成立自己的門戶
2000-2014年間,中國半導體積體電路晶片行業的“有效研發投入”基本是“零增長”, 但正所謂“核心技術靠化緣是要不來的”,中國晶片行業在這一時期也是不斷自研出路。
以2000年初成立的優秀公司為例,中芯國際積體電路製造(上海)有限公司在2000年4月成立;展訊通訊成立於2001年;中興微電子成立於2003年;華為海思、兆易創新成立於2004年。
另一方面,中國“芯”在這一期間也取得了些許成就。2002年,龍芯1號在中科院計算所誕生。用一句話說就是:“隨著2002年8月10日清晨的微風,中國人只能用外國CPU造計算機的歷史,一去不復返了。”後來龍芯的晶片在北斗衛星等國防軍工領域中也得到了廣泛應用。
2007年12月,中芯國際(上海)的12英寸生產線(Fab8)建成投產。
2008年末,4核龍芯3號流片成功。
2009年1月,展訊釋出全球首款40奈米低功耗商用TD-HSPA/TD-SCDMA多模通訊晶片SC8800G。
2012年3月,三星投資70億美元在西安建立晶片生產線,工藝技術水平為10奈米、12英寸矽圓片。
2012年6月,中芯國際將聯合北京市相關機構共同籌集資金,在北京建設40奈米~28奈米生產線。
2014年,國家積體電路產業投資基金正式成立,外界稱之為“大基金”,中國半導體行業的併購熱潮隨之被點燃。據不完全統計,各地已宣佈的地方基金總規模已經超過2000億元,成為中國積體電路生態系統中的重要支撐力量。
2015年10月,中芯國際連續宣佈新廠投資計劃,分別在上海和深圳各新建一條12英寸生產線;次年宣佈啟動天津8英寸產能擴充專案,預計將從4.5萬片/月擴大至15萬片/月,有望成為全球單體最大的8英寸生產線。
2016年10月19日,華為麒麟960晶片正式釋出。
2019年,上海華虹(集團)有限公司無錫積體電路研發和製造基地(一期)12英寸生產線17日正式投片,開始55奈米晶片產品製造。
2019年9月6日,華為釋出最新一代旗艦晶片麒麟990系列,包括麒麟990和麒麟990 5G兩款晶片。
自立自強仍尚需時日
仍以智慧手機晶片為例,有人說得“芯”者得天下。智慧手機晶片的中國產化在資訊時代可以說對國民經濟以及國家安全都至關重要。華為已在這條路上走出了自己的成績,然而事實上,不同於獨立設計生產的蘋果、三星的晶片,大多數中國產手機包括小米、中興、vivo等不僅仍依靠著外國晶片,同時也依賴於美國谷歌的安卓作業系統。
儘管這看起來無論是對手機制造商還是晶片研發者來說,都是雙贏的局面。但最近兩年的中興和華為事件卻告訴我們,核心技術的自主可控替代化才是長勝的重要保障。
不能否認的是,2017年小米松果推出澎湃S1的成績。但據資料顯示,自2006年開始,積體電路產品就已超過石油成為中國最大宗進口產品。
同時,據1月份海關資料顯示,2018年中國進口晶片數量達4175.7億件,同比增長10.8%,而進口金額為3120.58億美元,同比增長19.8%,同時2018年也是中國晶片進口額首次突破3000億美元。此外,出口額卻是846.36億美元,進口額是出口額的3.7倍。
換句話說,現階段中國晶片市場主要仍以進口為主,中國產化率較低,尤其是DRAM、NAND儲存器及電腦、伺服器CPU等方面中國產化率幾乎為零。這樣看來,中國“芯”真正實現獨立自主確實仍有很長一段路要走!但這同樣說明,未來中國的積體電路產業進口替代市場空間巨大!(校對/範蓉)