半导体几乎赋能了每个行业，仅2020年全球销售额就超过4400亿美元，集成电路是半导体产业中最重要的一块。半导体产业门槛高，没有几家公司可以独自完成整个制造流程。

中国半导体处在一个充满危机的关口——迎上前，或能抢占市场和话语权；掉下去，就是停滞在中低端制造水平，退让出广阔市场空间和发展主动权的深渊。

外因：马太效应下难以破局

“投资”二字对芯片发展至关重要。为什么这么说？一是因为芯片制造确实太烧钱了，二是现下正当追赶最有效也最关键的时机。

当前全球芯片产业链主要是分为设计、制造、封装三大领域，但此前芯片行业并不是以这种垂直分工方式运作的，比如IBM和英特尔，公司本身就能包揽全部环节。在英特尔还没有被戏称为“牙膏厂”的20世纪70年代，它是全球最大的芯片公司。1969年，英特尔靠存储器赚得第一桶金，1970年，英特尔开始自建芯片制造工厂，1971年发布划时代的4004微处理器。1985年，在修正了摩尔定律以后，戈登·摩尔与格鲁夫考虑砍掉在廉价的日本存储器打击下的英特尔存储器业务，将CPU确立为新的战略重点。此时芯片行业的门槛还不是那么高，英特尔承包了芯片设计制造封装的全流程，在摩尔定律的领航中，成为芯片领域的佼佼者。

但是摩尔定律速度飞快，芯片制程从微米进入到纳米，研发和制造投入的资本也呈指数型增长。面临工艺的革新，独自承担整个流程的公司，不仅要面临巨额投资的压力，还有良率降低的恶果。后来，1984年ASML成立，芯片设计公司可以选择把光刻设备部分委托给专注镜头的厂商；1986年，Synopsis和Cadence成立，芯片设计的软件被交给专注EDA工具的厂商。1987年，台积电成立，芯片生产制造被委托给有能力代工的厂商。这个时候的英特尔，还在停留于原来制造模式，高性能新产品的推出进度被戏称为像是在“挤牙膏”。

从行业演进的角度可以进一步看出，因为工艺繁复研发艰难，芯片行业需要大量资金的投入，没有几家公司可以独自完成整个过程，同时很重要的是，在芯片重资本这一前提下细分行业开始出现，彻底颠覆了产业原有的格局。

半导体是一个马太效应显著的行业，寡头垄断赢者通吃，头部企业需要快速通过海量资金来巩固技术优势。“保证半导体研发资金长期、稳定、持续、高强度的投入，是中国半导体产业发展得以成功的根本道路。”中国半导体行业协会副理事长魏少军说。他表示，高额的投入使台积电拥有最先进的技术，先进的技术又能支撑具有极强竞争力的产品，而强有力的产品就能够获得更大的市场份额，市场份额又带来更好的回报，可以再继续支持研发，通过研发投入使得产业竞争力持续不断地得到增强。

目前，台积电是全球芯片代工领域的霸主，不仅拿下了大块市场份额，其先进制程的开发进度几乎能够决定整个产业的发展速度。而大陆工程与台积电的差距在2代以上。

内因：半导体工艺复杂门槛高

芯片制造是如何“烧钱”的？我国在芯片制造的各个环节中都处在什么地位？

在把硅片加工成芯片前，需要进行集成电路设计，华为、高通、IBM、AMD，都属于芯片设计类的公司，负责定义产品的使用场景和芯片的设计，而ARM公司则是提供设计模板（IP）以及提供工具软件（EDA）的公司。

设计完成后就进入制造环节，制造芯片，首先要有硅片。先进制程已经到了纳米级别，因此硅片的纯度和平整度也非常重要。硅片生产经过纯化、拉晶、切割三个步骤。难度最高的步骤是拉晶，过程是将多晶硅融化后，用单晶硅接触其表面，一边旋转，一边提拉，得到单晶硅柱。这个单晶硅柱越粗，后续制造工艺的效率就越高。

晶圆制造流程，包括抛光、氧化、沉积等一系列工序，而且是层层叠加、反复进行、环环相扣的，每个环节的良率都互相依赖，每个环节都需要不同的设备和材料。中芯国际联席CEO赵海军曾谈到，对于晶圆厂投资来说，基本的土建只是一小部分投资，真正的投资是在基台设备以及相关设备投资，甚至可以按每平米1000万人民币来计算。晶圆制造相关设备有刻蚀机、光刻机、薄膜沉积设备、CMP设备、检测设备等，其中光刻机的难度最高，技术被荷兰厂商ASML垄断，最先进制程所需的EUV光刻机也在ASML公司手上。

短期内我国在光刻机领域实现突破的可能性很低，但在就其他设备领域而言，还是实现了一定程度的国产化。比如刻蚀设备，中微半导体公司的等离子刻蚀设备已经被广泛应用于从65nm到7nm的芯片加工中。另有设备领域全面开花的北方华创，在等离子刻蚀、物理气相沉积、化学气相沉积、氧化和扩散、清洗、退火等多道工序所需设备上都有相应产品。

半导体产业门槛高，要实现差异化选择细分投资领域，坚持市场化运作，向资本方、专家学者和领军企业借智借力，需要有一支专业化的队伍。目前，讨论的声音集中在对芯片人才现状的忧叹、对自主技术研发的呼唤中。不管是从市场的角度还是从产业链安全的角度，都可以肯定，半导体生意我们还是要做下去的，但是，处于如此惶惑与浮躁的现状下，又该怎么做？

深渊还是制高点 关键在于争取时间

由于摩尔定律的敦促，半导体领域一直以来都硝烟弥漫，而在关键的技术革新的阶段，也不乏巧立名目不择手段抢上位的案例。

美日双方就在半导体领域有过一场激烈的战事。20世纪70年代日本经济复苏，如松下、三菱等企业开始腾飞，而后更举全国之力发展半导体产业。1970年，英特尔研制出C11031K DRAM内存后，日本NEC在第二年就随之推出了采用NMOS工艺的1K DRAM内存，紧随美国之后。到了80年代，日本已经能先于美国推出64K的DRAM，也早已超过欧洲国家成为了世界第二大经济体。80年代到90年代正是计算机初露锋芒的时候，世界科技史正在翻开新的篇章，此时日本风头正盛，颇有引领新时代的架势。加上半导体不仅在计算机领域，在军事和工业领域也占据核心的基础地位，对国家在科技和经济地位的影响至关重大。于是美国使用一系列策略遏制住了日本在半导体领域的发展。

对于半导体而言，在关键的时机保持发展的势头是非常关键的。在打压下丢掉了技术革新时机的日本，不仅在半导体领域不再有优势，国家经济发展更是陷入了长时间的停滞。

1982年美国商务部对日本进行反倾销调查。1985年在美日双方签订《广场协议》，其中一个条件是日元的大幅度升值，从而减少日本产品出口对美国的贸易顺差。1986年，美日两国签署了《美日半导体保障协定》，日本被要求开放本国市场，增加进口美国半导体产品，次年美国以日本违规为由增加进口关税，部分产品关税的增幅达到了100%。1989年，《日美半导体保障协定》签署，要求日本向美国开放半导体相关的知识产权和专利，1991年，《第二次半导体协议》签署，要求日本让出国内半导体市场份额的20%。也就是在这个过程中，韩国三星的半导体产业得以发展。

九三学社中央科技委委员、华夏工联网智能技术研究院院长王喜文在接受采访时表示，这场技术和经济的对抗以日本的妥协而告终，在协议的规定下，“汇率升值过快，导致热钱涌入房地产，房地产泡沫破灭，大量中产阶级家庭破产，身后的中小企业倒闭，日本经济一蹶不振。”

也有评价认为美国的做法是“杀敌一千，自损八百”，对其自身产业的发展无益，认为在经济全球化与多变贸易规则框架之下，全球产业链的协作与互动已进一步深化，美国动用贸易保护手段，但操作流程及影响链条将于其日本经验有所不同。但从结果来看，在这样的打击中，日本的很多半导体公司为了生存，都主动选择生产更廉价的DRAM，削减在研发方面的投入，错失了芯片技术更新换代的重要机会。相比之下，美国至今是全球在半导体领域研发投入最多的国家，也占据了半导体市场的最大份额。据牛津经济学院的量化研究，2020年，半导体产业对美国经济的总影响为2464亿美元，单是供应商对国内生产总值的贡献就达到986亿美元。而且，半导体工业的经济贡献远远超出了其设计和生产带来的价值。在美国，飞机制造业、汽车制造业等超过300个下游产业需要购买半导体产品。对所有类型芯片的强烈需求促进了设备、材料、设计、测试等环节的发展，也推动了各种产生附加经济价值的活动。

从产业链角度来看，“设计”属于“制造”的前序工程，“封装测试”属于“制造”的后续工程。王喜文告诉本刊记者：“我国在后续工程实力已经具备，但是前序工程，几乎没有竞争力。”如果长期解决不了“设计”问题，在制造环节也受制于光刻机等主要装备而缺乏先进制程的产品线，中国半导体会陷入怎样被动的局面呢？一方面，我们可能需要缴纳巨额知识产权与专利费；另一方面我们也有可能因为得不到授权，无法开展业务。发展先进制程半导体的战略意义和重要性不言而喻。“汲取日美贸易战经验教训，我国对美妥协可能性很小。”

我们一直在谈芯片技术需要资本、人才，其实，更需要的是抓紧时间，去争取每一次创新和迭代的空间，把握下一波技术革新浪潮的顶峰。那可能是更先进制程的光刻工艺，可能是全新载体的芯片，甚至可能是基于另一个物理模型的消费电子产品，但都是要脚踏实地一步一步做出来才算数。尤其在5G、物联网、人工智能等技术即将掀起下一场产业革命的今天，芯片作为物理世界的基础建设，每一点真实的进步都可能带来行业的新局面。

在此“成者为王败者寇”的时间节点上，来自政府的支持就尤为关键了。比如三星，它现在是除了英特尔外唯一能够在芯片代工领域勉强能和台积电同起同坐的企业了。其实三星做芯片代工的收益很小，之所以能够持续不断地研发先进制程，是因为其整个财团涉足的产业还包括屏幕、存储、手机，也在金融、机械、化工、房地产等领域实力雄厚，可以反哺其在半导体领域的研发费用，扛过产业的周期性波动。

半导体产业投资大、周期长、风险高，而我国在该领域起步晚、基础弱，有的项目因不可控因素而停摆无可厚非。有一些看似个案的停摆项目背后，是违背半导体产业发展规律的盲目冲动。但是，我们也看到，正是持续不断的融资支撑了像中芯国际一类的企业在这一赛道上坚持至今。一些前沿技术的突破早期往往需要大量资金投入，需要政府、企业、研究机构的密切配合，华为已经是这方面做得相当出色的企业，但在基础科学领域投入还是心有余而力不足。如果能够完善项目投资的监管，建立起风险防范的制衡机制，政府的支持对于整个关键技术所在产业的发展将起到关键的作用。

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