防走失，電梯直達安全島報人劉亞東A
來源：中制智庫
作者：新望
從傳統制造走向現代制造，從産業鍊中低端走向中高端，是中國從制造業大國邁向制造業強國的必由之路，也是中國擺脫中等收入陷阱的不二法門。現代制造中最為典型和重要的就是晶片，制造業在供應鍊、産業鍊、價值鍊、創新鍊幾個方面從中低端向中高端攀升的過程離不開晶片。智能制造的全過程從設計、生産、供銷、服務、産品，都需要依賴晶片。離開晶片，智能制造就無從談起。可以說，晶片的應用程度是定義高端制造的标準和标志。而中國的晶片是最依賴别人的，也是最容易受制于人的。
- 01 -中國晶片，“後發”路漫漫
現代晶片的起源在美國。1947年，美國人發明了半導體，9年之後，美國工程師傑克·基爾比和另一位美國實體學家共同發明了內建電路，把衆多縮小的半導體集中布置到一個半導體矽片上。矽的導電性介于導體和絕緣體之間，是以叫半導體，矽經過提純成為高性能半導體材料，是晶片的母體。美國矽谷就是因研究所學生産以矽為半導體母體的晶片而得名的。是以晶片産業被稱為半導體産業，也被稱為大型內建電路産業。發明晶片的基爾比于2000年獲得諾貝爾實體學獎。
基爾比和他的內建電路産品
作為運算進行中樞，晶片奠定了現代工業文明的基礎，也揭開了20世紀資訊革命的序幕。可能當時的人們并沒有意識到這些，因為那時的晶片還比較初級。那時，誰能想到，現在的晶片越做越小，性能越來越強大。晶片二字的中文翻譯真是神來之筆，寓意心髒、引擎。未來，即使進入雲時代、量子時代，還是少不了晶片。
繼晶片之後，美國又有進一步的相關發明，如電腦、網際網路、行動電話、智能手機等等，這些發明共同推動了資訊技術革命。是以，在這一輪資訊技術革命中，美國是先驅者、上司者，如今美國處處主動，處處在上遊，就因為美國是技術源發地。
1958年，晶片出現。之後的第五年，也就是1963年，日本人從美國引進了內建電路。那時日本處于“二戰”後的恢複時期，美國對日本采取扶持政策，給了技術援助。結果，在精微晶片領域，日本的工匠精神發揮到了極緻，青出于藍而勝于藍。由此，日本半導體産業後來居上，而且大規模推向了民用消費領域。是以60、70年代，日本是全球半導體産業的領頭羊。
1965年，日韓實作了邦交正常化，日本開始在南韓設廠，此後，南韓全盤掌握了日本從美國引進的技術，某些方面還優于日本。美日韓三國在60、70年代，像浪潮一樣，你追我趕，形成了國際性的晶片産業鍊。
1965年，中國就意識到發展大型內建電路是一件非常重要的事。在“冷戰”時期，盡管中國以研究“兩彈一星”的體制搞晶片，但直到20世紀80年代初，在高新技術方面，中國與發達國家相比仍有很大差距，晶片産業沒有大的進展。
改革開放以後，國務院于1982年成立了電子計算機和大型內建電路上司小組辦公室。應該說，近40年來，我們對晶片不可謂不重視。但國産晶片仍然在全球處在相對落後的狀态，尤其是高性能晶片，缺口巨大，全世界四分之三的晶片市場在中國，但中國80%左右的晶片還得依賴進口。晶片進口額花費外彙超過了石油的一倍多。石油進口1400億美元，晶片進口3000多億美元。我們也有一些低端晶片供出口，大概1000多億美元，但是逆差還有2000多億美元。
在全球晶片産業鍊上，我們處在中下遊。上遊的高端技術、核心技術，關鍵零部件，關鍵專利都不在我們手裡。全球晶片産業鍊條上的龍頭企業裡，目前還沒有一家中國企業。晶片裡面最典型的記憶體晶片，目前美國占全球市場一半，南韓占24%左右，日本占10%，歐洲占8%，中國占3%，大陸企業的市場地位非常邊緣化。
回頭看中國晶片多年來的發展，我們錯過了兩次機遇。第一次是在晶片發明和發展的黃金階段，美日韓歐基本同步，形成全球産業鍊，而我們那時候沒有及時跟上；第二次是20世紀90年代後，市場換技術的路線遇到了1996年《瓦森納協定》阻礙，耽誤了我們追趕的步伐。最近十年，中國晶片産業增長迅速，已有超過200家晶片廠商，可以量産14納米的晶片，産業鍊逐漸從中下遊向中上遊移動，國家對晶片産業的政策支援更加密集，力度也在加大。
目前，中國的晶片技術疊代和第一陣營美日韓相比，相差兩到三代，目标是2025年與第一陣營的差距縮小到兩代或者一代半。什麼意思呢？從現在的量産14納米，到2025年可以量産7納米、5納米。曾經有報道稱，台積電在2022年底開始量産3納米。當然，晶片不會無限小下去，按科學家推算，晶片的極限是2納米，這是由矽的分子直徑決定的。
- 02 -晶片制造為什麼這麼難
晶片産業有其獨特的内部結構和産業特性。晶片産業鍊分為五個子鍊，或者說晶片産業分為五大行業。
第一，設計。數以億計的線路如何內建在一起，首先需要設計。全球最大的晶片設計公司是英國ARM，而在設計軟體領域，美國EDA居于壟斷地位。最近晶片産業最大的新聞是美國英偉達要從英國收購ARM，屆時美國在晶片産業上将更加強勢。華為旗下的海思公司設計能力可以達到7納米。我曾經問華為的副總，中國為什麼不收購ARM？他的回答是：歐美此類公司，中國永遠都不會有收購機會。
第二，制造，包括成品制作和半成品制作。晶片的上遊半成品是晶圓，高純度晶圓制造基本由日本企業壟斷。在矽的冶煉方面，日本企業可以将冶煉純度提高到99.99%，確定做成的晶圓是最好的。在晶圓的基礎上制造晶片，這個行業最大的企業是台積電，大陸的中芯國際目前是全球第五——當然隻是産量全球第五，其生産的晶片等級較低，利潤率也不高，因為許多專利技術不在自己手裡，還受到美國嚴厲監管。
第三，封裝測試。将晶片壓縮到一個闆子上，進行合格測試。因為晶片的線路和觸點太多，即使某處萬分之零點幾的差錯，最終也會造成巨大的差錯，是以必須逐個測試。封裝測試基本屬于勞動密集型産業，在這一行業中國與國際差距不大，甚至處于領先地位。
第四，裝置。生産晶片的裝置大家都知道，其中最精密的EUV光刻機制造商是荷蘭ASML，生産晶圓的裝置制造商在日本，主要是三菱、索尼等企業。7納米工藝光刻機目前隻有荷蘭ASML能夠提供，售價1億美元以上，而且有錢還不一定能買到。上海微電子已經能夠生産制作28納米晶片的裝置。
第五，輔助材料。包括光刻膠、掩膜版、靶材、封裝基闆等等，這些材料目前國内仍無突破。
晶片制造是如此之難，卻又如此重要。它在整個國民經濟中占有基礎性、戰略性地位，不管是民生，還是國防、工業、裝備、航天，等等，晶片出問題，就等于人的心髒出問題。晶片又是一個全球充分競争的行業，但進入的門檻高，周期長，資金密集、技術密集、人才密集；投資動辄數百億美元，所需的研發人員成千上萬，目前晶片行業基本是全球有限寡頭間的競争，是跨越國界的國際市場競争。
由于晶片重要的戰略價值，這場競争不僅是市場的競争，還是國家間的競争，晶片産業甚至成為貿易戰的有力武器，成為競争對手之間限制和制裁的重點産業。
- 03 -中美競争背景下的晶片
“鐵幕”消失，“矽幕”開啟。中美經貿摩擦以來，“晶片”成為熱詞，成為焦點。2020年9月15日，迫于美國技術壟斷壓力，台積電正式停止為華為麒麟晶片代工。華為花了600萬人民币從台灣包機拉回了最後一批晶片，據說這600萬人民币是全體華為高管們集資的錢。台積電把能給的貨都給了華為。但華為儲存的晶片也隻夠支撐2021年半年的手機出貨量。
曾有消息稱，美國商務部要将中芯國際列入實施制裁實體名單。中芯國際在中國剛剛上市，募資200多億元。如果中芯國際在上遊的裝置和技術上出問題，高性能晶片生産将再生變數，前景不妙。2023年，美國又對華為晶片全面斷供。
2022年5月，美國總統拜登簽署總額高達2800億美元的《晶片與科學法案》，促進半導體企業回歸和提高在美産量，以幫助美國在生産先進晶片方面領先世界。2022年10月7日，美國商務部經濟安全局再次發起對華晶片限制，包括裝置、零部件、技術、人才等多個方面，下手狠、範圍廣，在四個重點領域：超算、人工智能、汽車、手機，幾乎一刀切。2023年1月28日，美國、荷蘭和日本就限制向中國出口先進晶片制造裝置達成協定，涉及ASML、尼康、東京電子等企業的裝置産品。
在晶片領域，中國基本上沒法反制美方制裁，供求和技術水準極端不對稱，對于英特爾、高通、蘋果、微軟等外國企業，我們都是強依賴，而其對中國則是弱依賴。正如美國要遏制抖音、微信，我們也沒法反制，因為谷歌早已離開中國，臉書壓根兒就沒到過中國。
美國國家安全戰略和美國對華戰略都将中國作為頭号競争對手，全面遏制中國已是既定政策。把晶片作為非對稱精準打擊的施力點，對美國而言是機會成本最低的做法，并且它對中國的傷害是最大的。以關稅為标的的經貿摩擦，轉化為以晶片為武器的科技摩擦、産業摩擦。華為就是其犧牲品，接班人一度被羁押、晶片斷供、操作程式到期，美國商務部對華出口管制實體清單上有1000多家企業，華為及其相關企業占了100餘家。當然，美國對華為感到恐懼也是有原因的。曆史上的資訊技術革命，主要是由美國的通信企業發起。華為是有通信産業基因的公司，不光有移動終端産品，還掌握着領先世界的5G技術。在即将到來的數字時代、智能時代，如何能争奪到主導權？晶片成為關鍵産業的關鍵環節。
美國鷹派政客鼓動與中國全面脫鈎雖是癡人說夢，但科技脫鈎已經開始實施。怎麼辦？第一個想到的辦法就是搶人，以提高數倍的工資挖人。
任正非曾到東南沿海地區的高校去招募人才，因為華為需要增加3萬名工程師來充實研發隊伍。因為當下企業最缺的就是人才，晶片之戰已經成為人才之戰。高端制造業的一個特性就是與科學和教育水準密切相關，其競争也是國家間教育和科學力量的角逐。目前，中國教育系統還沒有獨立培養出理工學科領域的諾獎得主，這意味着我們缺乏從0到1的颠覆式創新能力。華為的5G是哪兒來的？其技術原理最初是一位土耳其科學家提出的假設，最後被華為發現并變成了産品。先進技術先由科學家提出假設、實驗室發明，最後由企業家和科學家共同将其産業化。中國工業化快速追趕西方，中間很多環節還有所欠缺。由于基礎研究差，導緻了底層的硬體、軟體都要依賴别人，這是根本差距。
制造業占GDP比重達峰并開始逐漸下降時，為保持工業發展的勢頭，必須加大研發投入，使創新能力成為工業制造業的第一動力。就一個國家和地區來說，保持研發投入超過制造業産值的3%～4%、保持從0到1的基礎研究創新投入占總研發投入的20%以上、保持制造業創新領先的獨角獸企業占資本市場市值的30%以上，是制造強國的标志。
應該說，我們還在追趕當中。提出發展新格局，并不意味着問題已經解決，而是為了應對複雜嚴峻的國際環境，做出必要的心理準備和工作準備。
有經濟專家一直強調發揮比較優勢，但現在我們的比較優勢越來越弱了。如果繼續堅持比較優勢，大陸将永遠處于産業鍊的中下遊，高端的東西永遠掌握在别人手裡。晶片等高端制造業在國内有巨大市場，自己不發展卻受制于人，不是長久之計。
新冠疫情導緻全球産業鍊重構，原來的産業鍊是跟着成本走，哪裡成本低往哪裡布置，現在則變為哪裡安全往哪裡布置。當然，效率和利潤原則仍然在起作用。雖然美國政府提出脫鈎，在企業巨大的經濟利益面前，也可能妥協。所謂的“實體清單”就是要美國企業報批，經過審批之後仍然可以做生意。此後，美國大批企業已經開始向美國商務部申請。但反複博弈、逐漸脫鈎将是大趨勢。中國科技界、企業界對此應做出最壞打算。
- 04 -中國晶片自強之路
中國在1982年即成立電子計算機和大規模內建電路上司小組辦公室，簡稱“大辦”。在國家層面設立一個産業的上司組織，政策力度之大可想而知。在推進晶片産業發展方面，1990年有908工程，1999年又有909工程，2000年國務院專門釋出了關于晶片發展的18号檔案。
從國家高技術研究發展計劃（863 計劃）開始，許多政策和資源向晶片領域重點傾斜。十大專項基金設立之後，01号、02号項目都給了晶片産業。2014 年，國開金融、中國煙草等企業成立了專門扶持半導體産業的“大基金”，即國家內建電路産業投資基金。據媒體報道，該基金第一期募集了1300億元。2023年開始第二期募集，資金規模達2100億元，并采取股份制管理，擁有包括财政部、中國煙草總公司在内的二十幾個股東。此外，許多地方政府也把晶片列為重點發展産業。
産業政策很重要，但政策不是萬能的，問題有三。其一，政策自上而下，全面撒網，沒有專注于細分領域突破。而細分領域由誰來突破？隻能是離市場最近的企業。所謂細分領域，實際上是由企業來定義的——企業做大了，一個細分領域就成立了，但做規劃的人并不知道哪一個細分領域可以做大。其二，基金到了企業，尤其是大型國企、央企，很可能被用于基建。因為企業上司人任期隻有一屆到兩屆，如果搞基礎研發，搞人才投入，任期内很難看到效果，他們甯願買技術賺快錢。其三，所有相關政策和項目的制定者以及評審專家，大多是從央企、大學抽調，委員專家不可能完全中立，既是裁判員，又是運動員，無人為項目負最終責任。
1982年，“大辦”計劃确定了“兩基一點”的晶片産業選址布局。“兩基”指的是江浙滬、京津沈，而“一點”則是指西安。然而，當時的人們很難想象深圳和成都會異軍突起。雖然全國統一的體制具備一定的優勢，但技術創新的主體永遠是企業。舉國體制和市場主體之間存在着一對難以協調的沖突。
事實上，中國政府在晶片産業上的投資金額是全世界最多的，超過了美日韓和歐洲國家，然而，其效果卻一言難盡。各地紛紛引進投資，晶片項目成為搶手貨，根據相關統計資料，截至2020年8月，中國有近萬家企業轉向晶片行業。
在資本市場上，風險投資和私募股權投資公司都在尋找晶片項目，晶片投資咨詢機構也如雨後春筍般湧現。專家、企業家、投資者和中介互相鼓舞，也互相誤導。這些投資公司投入資金、講故事、套現、退出，令中小投資者見晶片猶如韭菜之見鐮刀，被割得狼狽不堪。然而，市場上募資的公司都是新公司，它們隻有漂亮的示範文稿，卻沒有真正的産品。有些公司甚至隻是搞了個樣品就宣稱開始量産。大多數企業缺乏上下遊産業鍊，銷售額低，沒有利潤，甚至沒有真正從事晶片研究的團隊。
幾年前，某大學微電子學院的院長從美國購買了晶片，然後讓臨時工将商标去掉，換上漢芯的标志，以此騙取了11億元研發資金，更糟糕的是，這一行為耽誤了許多國家項目的開展，破壞了産業生态。2020年，投資153億元的武漢弘芯項目停工，随即宣布破産，其所擁有的國内唯一的7納米光刻機被銀行抵押。地方政府和企業急于追求成就，無視晶片企業的研究基礎和團隊實力，導緻了慘痛的失敗，令人唏噓不已。
- 05 -打通内循環的卡點
中國必須發展自己的晶片産業，這一點毋庸置疑。未來全球可能存在兩條晶片供應鍊，一個是中國的獨立鍊條，另一個則是美國等西方國家的鍊條。至于中國晶片産業能不能成功，在多大程度上成功，現在還言之過早。
早在2010年，中國就成為世界第一制造大國，但10年後，小小晶片仍是第一制造大國不可承受之重。如果将世界制造業比作巨人，美國是頭腦，日本、德國是心髒，中國則是四肢，扮演着承擔基礎工作和勞動密集型工作的角色。
中美經貿摩擦和新冠疫情使我們意識到，我們在全球價值鍊中處于中低端的位置。中國制造業有品種優勢，但缺乏品質優勢；有成本優勢，但缺乏技術優勢；有速度優勢，但缺乏品質優勢；有産品優勢，但缺乏品牌優勢。“十四五”開局之前，全國開始排查各行業的技術瓶頸，制造業是技術瓶頸最多的領域。
中國晶片制造業中作業系統、新材料系統、精密裝置系統，三大系統均受制于人。類似關鍵技術和核心零部件受制于人的情形，還存在于其他領域，如航空發動機、傳感器、離子隔膜、高壓柱塞泵、環氧樹脂等。
是以，如果真的要斷開外循環，中國的内循環可能也将是一句空話。内循環為主體，外循環仍然必不可少。而且，即使内循環為主體，也要防止因外循環不暢，而再次形成新的差距。特别是一旦在美國主導下形成全球聯盟，中國高新技術制造、先進制造、高端制造面臨的挑戰和限制将會越來越多。
還須提防，如果經濟長時段下行、财政越來越困難，舉國體制的政策效應會逐漸遞減，也會受到國際市場質疑。尤其要提防類似晶片競争這樣的競争陷阱。什麼是競争陷阱？當我們利用舉國之力不惜代價将産業水準追趕上西方的時候，西方突然放開市場，那麼所有不惜代價的投資等于打了水漂。晶片是這樣，上文列舉的所有被“卡脖子”的行業亦是如此，假如各個行業都遭遇競争陷阱，這對整個中國的國力将是巨大的消耗。競争陷阱，不可不防。
晶片産業千萬不能脫離全球創新鍊。外循環仍然至關重要。習近平總書記2020年9月11日在科學家座談會上講了六條加快科技創新的意見，其中一條就是“加強國際科技合作”。目前，需要的仍然是“加強”，而不是“減弱”。加入，而不是脫離全球分工協作系統，仍然非常重要。
- 06 -離不開基礎研究的支撐
半導體是目前中美科技戰的“主戰場”。全球年産值6000億美元的半導體産品涵蓋了上千款晶片和近10萬種分立器件，支撐了下遊年産值幾萬億美元的各類電子産品，以及年産值幾十萬億美元的數字經濟。據估算，每1美元的半導體産品可拉動全球100美元的GDP。
2022年8月11日，美國宣布對中國禁運下一代GAA半導體的EDA軟體，而全球半導體實體和微電子領域的基礎研究成果都被整合在EDA工具的工藝設計套件（PDK）中。由于以往中國各晶片企業通過購買EDA公司的PDK包共享全球半導體基礎研究成果，中國決策者、政府人員，甚至産業界都認為，沒有半導體基礎研究也可以發展半導體産業。如今，用李樹深院士的說法，美國已經擰熄了半導體實體學術交流的“燈塔”，我們進入了“黑暗森林”。
晶片的上遊是半導體實體學，半導體實體學是一切半導體技術的源頭。第一次量子革命誕生了雷射器和半導體等器件，産生了包括內建電路、光電子器件、傳感器、分立器件在内的半導體資訊技術，半導體領域的11項成果獲得了9個諾貝爾實體學獎。目前半導體已接近實體極限，“摩爾定律”即将失效，亟需突破新材料、新結構、新理論、新器件和新電路的瓶頸。相當大一部分核心專利來自半導體實體基礎研究成果，而且這些成果不依賴EUV光刻機等最先進的半導體制造裝置。通過大力加強半導體基礎研究，圍繞下一代半導體的材料、器件、工藝等在歐洲和美國布局大量專利，就可以在晶片制造這個全球半導體産業鍊的“咽喉”部位設定“關卡”，形成反制手段，有望解決半導體關鍵核心技術“卡脖子”難題。半導體産業鍊長且廣。半導體産業鍊上遊的任何一種材料、一種裝置，甚至一個配件都可能成為制約競争者的部位。即使半導體的發源地美國也不可能獨立建構整個半導體産業鍊。為此，美國急于拉攏日本、南韓和中國台灣地區組建半導體四方聯盟（Chip4），提升其半導體供應鍊安全性，同時遏制中國其他地區發展高端晶片産業。在中美科技戰和産業鍊“脫鈎”的背景下，我們即使設計或制造出先進晶片也難以打入國際供應鍊。通過大量投資進行國産化替代，隻能實作内循環或拉近與美國的差距，仍然無法改變我中有你，你中無我的“卡脖子”困境。
長期以來，美國每年的半導體研發投入超過全球其他國家總和的2 倍。2018年，美國聯邦政府投入半導體的研發經費是60億美元，而半導體企業投入則高達400億美元，這接近中國中央财政3738億元人民币的科技研發總支出。在“美國的未來取決于半導體”的口号下，美國在2022年通過了投資額達到2800億美元的《晶片與科學法案》，其中包括在2022年—2026年向晶片産業提供約527億美元的資金支援，為企業提供價值240億美元的投資稅抵免，鼓勵企業在美國研發和制造晶片，并在2023年—2027年提供約2000億美元的科研經費支援等。
中國科技投入的絕對量很大，2021 年是 2.78 萬億元人民币，排名世界第二，占GDP的比重是2.44%，很有潛力。但其中的基礎研發隻占總投入的6.2%，這一比例到2025年要力争達到8%。發達國家是15%～20%。而且，在各種不同的統計口徑下，中國成果轉化率最高是30%，不及發達國家的一半。
本文摘登自《關鍵時刻：中國制造業何去何從》第六章“由大到強的關鍵躍升”第三節“高端化：從晶片起步”