深网丨中国芯片突围战，是科技史上最悲壮的长征(2)

在集成电路出现的头二十年，虽然我们起步落后于美日，但至少是领先韩国和中国台湾地区的。这时的半导体行业，难的是制造，即生产晶体和晶体管，制造加工设备。此时的芯片企业一般是设计、制造、封测都自己做，非常看重资本实力。

首先填坑，把芯片往大里做不现实，这其实跟芯片的材料有关。芯片的原料是这颗星球上最不值钱的二氧化硅，但需要提纯，纯度低的可以用来太阳能发电，不值钱但我们产量足以对外出口；电子级的高纯硅要求纯度极高，不便宜但我们几乎全仰仗进口。

硅提纯的时候，用的是中学生物课常用的提纯方法，旋转。成品自然是圆的，也叫“晶圆”。几何知识告诉我们，使用圆形的材料时，对材料利用率最高的做法，一定是正方形越小，边上浪费的材料就越少，这样就能降低成本。

其次值得说明的是，如今做芯片依然要经历设计、制造、封装、测试这一系列流程，其中的主要环节是设计和制造。但通常情况下，这些环节是分离的，由不同企业负责。

我们今天所说的芯片实力，关注的芯片企业，则更多是指芯片设计。

原因很简单，芯片制造业有了一个遥遥领先的龙头企业，一己之力占据世界芯片代工的半壁江山—中国台湾的台积电。即使是来势汹汹杀入芯片行业的巨头阿里，也只是设计针对自身业务的定制芯片，然后制造环节找台积电和中芯国际代工。

芯片制造需要重资金投入，还得度过非常长期的技术积累阶段。遍观目前全球五大芯片制造地-美国、欧洲、日本、韩国、中国台湾，无一不是在上世纪全球产业分工调整的时期，靠堆积政策和资金崛起的。

当时半导体行业最好的切入点，就是DRAM，也就是电脑里的内存条。因为其设计简单，更看重制造工艺，所以无论在哪都是首选的半导体产品。领先地位的美国和日本中，日本崛起打的美国企业无力招架；落后地位的韩国和中国台湾，三星受益于美日之争，买下了许多破产企业的生产线，台积电则认准芯片行业会产生分工，专心做芯片制造代工厂，也都翻了身。

不高不低的中国，则先是落后于美日，又被韩国和中国台湾赶超。好不容易国家主导了几次工程，但效果也都不明显，最终国家领导人出访韩国参观了三星，回国后总结出四个字：触目惊心。

908工程尚未竣工验收，909立刻上马，国务院动用财政赤字成立了华虹。但华虹刚出点成绩，稍微有了丁点盈利时，就迎来了暴击。2001年，美国互联网泡沫破裂，芯片价格受波动暴跌，华虹巨亏。

幸好这一年，张汝京被台积电排挤到大陆，在上海张江办的中芯国际开始试产，到2003年冲到了全球第四大代工厂。

台积电的分工理念很正确，企业们早就受够了又要设计又要建厂还要不停更新生产线的高昂成本。台积电开创性的转型做芯片代工，降低了芯片设计的技术门槛和资金风险，试水芯片设计的企业越来越多，订单如江河入海般向台积电涌来。

台积电的创立者张忠谋选对了理念，台积电的科学家们则突破了技术。之前说过，过去的芯片进步基本仰仗摩尔定律，通过提升晶体管密度来提高计算能力，而提高密度的关键，就是提升芯片生产时的精度。

芯片制程曾在157nm处卡过壳，当时就有摩尔定律失效的说法。全球头部厂商砸进几十亿美金，技术提升却微乎其微。

这时一位华人出手拯救了产业界，林本坚几乎以一己之力，改变了台积电在芯片制造业的地位。

早年，林本坚效力于蓝色巨人IBM，当时就曾提出IBM与产业界一直追求的“X光”光刻机不是正确的方向。后来他辗转来到专注芯片制造的台积电，继续不走寻常路。

本来光刻机都是干式的，以空气为介质，产业界想在光刻机的“光”上做文章；林却想做浸润式的光刻机，在介质上下功夫，采用液体的水。芯片行业实行分工理念，有专门生产光刻机的企业，例如当时领先的尼康和佳能，还有落后的ASML。

2002年，风暴降临，传统介质的193光刻机走到了末路，几位继承者集体发难。光刻机生产商尼康和佳能终于烧出了一点成绩，做出了157nm干式光刻机。林本坚则出席了一场国际研讨会，抛出了自己的浸润式光刻机理论，业界一片哗然；一种13nm的紫外线光刻机EVU，也被人提出。

这两个不被看好理论，最后都和落后的ASML捆绑在一起。成品实现后，代表了其两个时期的最高水平。先做出产品的是林本坚设计出原型概念的193nm浸润式光刻机，EVU从193nm进步到13nm的步子太大，还要研究。

193nm浸润式光刻机成品出现后，原先订购了157nm干式光刻机的IBM等十多个大厂纷纷退单，改旗易帜。

到2007年，IBM直接放弃了芯片制造业务，专注设计。台积电则靠着芯片代工成为了一家利润率超过苹果，本土利润仅次于ICBC的庞然大物。

到如今，最常用的光刻机依然是193nm浸润式光刻机，但最先进的则是已经实现的EVU光刻机。

2018年5月21日上午，ASML向华虹六厂交付的一台193nm双级沉浸式光刻机入驻上海浦东新区，黄色的大吊车和四根缆绳上的大红花，书写着“中华芯片制造梦”。

几乎同时，中芯国际又向荷兰ASML公司下单了EVU光刻机，预计排队到2019年初交付。遗憾的是今年初一场大火，烧到了ASML荷兰供应工厂，我们想要实现7nm芯片的制造，恐怕还得再等等。

光刻机被誉为人类最精密复杂的机器，站在整个半导体行业食物链的制高点，ASML的成功不是它一家企业的成功，而是西方世界无数寡头和财团用经费鼎力支持烧出来的，其中也包括台积电，但不包括华虹和中芯国际。

芯片行业一年进口超2000亿美金，超过原油。冰箱、电视；汽车、机器人；服务器、电脑、手机；智能音箱、智能安防摄像头。我们都必须取得每个领域芯片设计上进步，但同样重要的是芯片制造，如今总算真正被国内重视起来的中芯国际等代工企业，还得星夜兼程。

即使EVU光刻机交付后，光刻机这样的遏住整个芯片行业喉咙的机器，也值得我们重视。没有制造生产设备和利用设备制造芯片的能力，除了烧得起钱的特殊领域，我们所探讨的一切种类的芯片设计的机会，都是无根之水。

当然，芯片除了设计、制造、还有地位略次的封装（刻蚀机）和测试两个环节。封测逐渐专业化，国内芯片企业倾向于选择大陆封测厂商，是如今的趋势。这两个环节大陆做的不错，在全球第一梯队，基本与台湾、美国三足鼎立。

三、华为与IBM陷阱

并不是所有半导体企业都屈服于资金投入、时间投入，从而选择了芯片分工制造。目前依然有实力强劲的巨头把持着从设计、制造、封装、测试到销售的整个链条，这种模式叫IDM模式，其中最大的是美国的Intel、其次是韩国的三星和SK海力士。

世界前十的IDM厂商中没有中国企业，因为我们基本采用着分工合作的Fabless+Foundry（设计+代工）模式。

前文大篇幅介绍了代工过程中生产技术和设备的重要性、大陆目前的现状及机会，接下来的重心将转为芯片设计。正如前文所述，现在我们谈及的芯片实力多指芯片设计。

所谓的5G芯片、AI芯片，不管是巨头还是独角兽，基本也都是着眼于芯片设计。

我们说国内芯片行业孱弱实际上是有些片面的。经过几十年的不断前行，我们终究还是积累出了近两千家芯片设计公司，位列世界首位。但论及总营收，却只占全球芯片营收的13%左右。