中興風波背後的「無芯」之痛
美國當地時間4月16日,商務部表示,由於中興通訊違反了曾經與美政府的和解協議,所以7年內禁止美國企業向中興通訊出口任何技術、產品。此舉給主營基站、光通信和手機的中興帶來巨大打擊。
此事件在中美貿易戰的背景下迅速發酵,引發大眾討論。中國的缺「芯」之痛首次全面進入公眾視野。中興違反規定在先,「2015」計劃切實威脅到國家利益,美國的制裁勢在必行。但在經濟全球化背景下,可以合理推測,本次制裁最終將以談判告終。
當風波過去,中國缺「芯」之痛暴露的是晶元——這一核心技術的缺失和發展困境。
「晶元」對於大眾來說不是陌生辭彙,但鮮有人真正了解其含義。晶元於電子設備的生產密切相關,幾乎決定了電子產品的好壞。
晶元製造流程複雜,可初步分為IC(積體電路)(Integrated Circuit)設計、IC製造、IC封測三大環節。
在國際市場上,IC多由專業設計公司進行設計,設計非常依賴工程師的技術水平,設計的每個步驟都要求專業知識,因此工程師需要掌握程式語言、熟練操作電腦輔助系統等多種專業知識和技能。
總的來說,IC製作的步驟可分為:生產晶圓、金屬濺鍍、塗布光阻、蝕刻、光阻去除。其中蝕刻技術非常關鍵,它是半導體晶元生產流程中最複雜、最關鍵的步驟。其功能是將電路圖從掩模上轉移至矽片上。光刻的工藝水平直接決定晶元的製程水平和性能水平。其耗時占整個生產時間的一半左右,占生產成本的三分之一。
光刻就需要光刻機。鮮有人知,光刻機是晶元製造的光刻環節的核心設備。它系統集成、精密光學、精密運動、精密物料傳輸等多項先進技術為一體,技術含量極高,因此單台價值非常高。目前世界上最先進的ASML EUV光刻機單價達到近一億歐元。
IC封裝和測試環節也同樣重要。封裝技術種類繁多,適應不同規格的產品。比較突出的是Soc和Sip技術。但Soc的應用成本高,使用時也涉及廠商授權。
最後的測試環節用來檢查IC是否正常運作,有無改進之處。
在了解了晶元的定義後,我們不禁想問,中國的「芯」之痛究竟痛在何處?
首先,中國晶元對進口的依賴度極大。清華大學微電所所長魏少軍指出:從2013年起,中國進口集成電路的價值就超過了2000億美元,到2017年更是達到了歷史新高的2601億美元,遠超同年的進口原油價值的1623.3億美元。另外,中國進口晶元的貿易逆差在去年達到有史以來最高的1932.6億美元。
其次,中國晶元技術起步晚。早期高端通用晶元曾被列入「核高基」專項,且有國家863計劃支持,龍芯、飛騰等國產公司紛紛立項。儘管他們都曾在嘗試自主研發,但進展緩慢。雖然我們現在已經有中科院計算所研製的龍芯CPU。但目前龍芯的商業化進展堪憂。
在IC設計方面,晶元對工程師的專業性要求高,而中國此類綜合性高端人才稀缺。這種稀缺影響了產業發展的進度。國內半導體已經走過二十多個年頭,為何本土半導體人沒有聚集?在高速發展,擴大產能,以及低效率的經營下,很多半導體廠都陷入虧損。相對的,近年來互聯網成為集成電路產業的強勢對手。日夜輪班研發、24 小時運轉的生產線,待遇福利都是人才面臨的問題。
在IC製作方面,光刻機技術被一些國家壟斷。其製造難度大,尼康和佳能等企業已放棄開發。而早在2012年,半導體供應商ASML的
三大客戶:三星、台積電、英特爾向 ASML 投資52.59 億歐元,用於支持 EUV 光刻機的研發。外加ASML收購準分子激光器供應商 Cymer,並以10 億歐元現金入股光學系統供應商卡爾蔡司,以加速EUV的研發進程,才使得EUV 光刻機順利研發成功。其資金投入之巨大可想而知。
在封裝方面,自主研發難度太大。只有Apple之類的公司有足夠的財力自主研發一款封裝技術。除此而外,國產晶元商業化程度低導致晶元無法試錯。在計算機系統、通用電子系統、通信設備、內存設備和顯示及視頻系統中的多個領域中,我國國產晶元佔有率為0%。沒有應用難以進步,而誰來挑大樑又是一個無聲的疑問。
總的來說,投資和扶持是治療「芯」之痛的一劑良藥。可是面對回報周期如此之長的半導體行業,哪個企業願意擔此風險?對於目前處在社會發展的關鍵時期的中國來說,半導體產業和房地產、互聯網等產業的投資矛盾又如何解決?優化高校科研環境,提高相關從業人員待遇,也是傾舉國之力才可成之事。
「無芯」之痛迫在眉睫。在中美貿易戰的背後是科技和主導權之爭。此次中興事件並非獨立事件,華為聯想或成下一目標。
這次事件,為大到精密機床、半導體加工設備、飛機發動機,小到電子產業的晶元、液晶顯示用間隔物微球、微電子鏈接用的導電金球、分析檢測用的色譜柱填料等核心技術和材料等行業敲響了警鐘。在社會轉型的關口,中國由製造大國轉向製造強國的路仍很漫長。
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