我國(guó)芯片行業(yè)要多久才可以趕上美國(guó)？
[導(dǎo)讀]我是一名微電子的博士生，在歐洲工作了有7年，比不上其他工作20年的大佬，就對(duì)技術(shù)方面的不做贅述了，因?yàn)樽约阂恢币詠硐矚g看歷史，包括西方這五百年以來的發(fā)展史，有個(gè)一知半解，就想從歷史長(zhǎng)河的角度上談一下對(duì)這個(gè)問題的看法。西方的迅速發(fā)展史始于哥倫布的大航海。哥倫布是1492年發(fā)現(xiàn)新大陸...
我是一名微電子的博士生，在歐洲工作了有7年，比不上其他工作20年的大佬，就對(duì)技術(shù)方面的不做贅述了，因?yàn)樽约阂恢币詠硐矚g看歷史，包括西方這五百年以來的發(fā)展史，有個(gè)一知半解，就想從歷史長(zhǎng)河的角度上談一下對(duì)這個(gè)問題的看法。
西方的迅速發(fā)展史始于哥倫布的大航海。哥倫布是1492年發(fā)現(xiàn)新大陸，自此之后，西班牙就開啟了暴發(fā)戶模式，通過一系列的操作，西班牙在美洲獲得了很多的黃金、礦產(chǎn)，做起了煙草、可可、甘蔗和橡膠的生意。有錢的西班牙就發(fā)展了自己的海軍，成為海上第一強(qiáng)國(guó)，就這樣在世界上稱霸了100多年。
雖然西班牙海軍軍艦總數(shù)是其他國(guó)家海軍之和，但是西班牙自己不造船，主要是荷蘭給他造船。漸漸地，荷蘭的船隊(duì)發(fā)展壯大，加上荷蘭是世界上第一個(gè)股票交易所的誕生地，把信用發(fā)揮到了極致，慢慢地，到了17世紀(jì)中葉，荷蘭成了世界老大，有了海上馬車夫的稱號(hào)。
從17世紀(jì)中葉到18世紀(jì)中后期，英國(guó)和荷蘭之間發(fā)生了四次戰(zhàn)爭(zhēng)，加上英國(guó)貿(mào)易的保護(hù)，英國(guó)就這樣把荷蘭耗了下去，在第一次工業(yè)革命之前，英國(guó)就已經(jīng)成世界老大。英國(guó)就這樣得瑟了100多年，但倒霉催的碰上一直新秀，德國(guó)，經(jīng)過第一次和第二次世界大戰(zhàn)，美國(guó)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力超過英國(guó)。其實(shí)美國(guó)在19世紀(jì)末的時(shí)候經(jīng)濟(jì)總量就超過了英國(guó)，很大的一個(gè)原因是美國(guó)為了保護(hù)本國(guó)工業(yè)、盡快實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)，實(shí)施了貿(mào)易保護(hù)政策，也就是提高關(guān)稅，這樣國(guó)外物美價(jià)廉并且科技含量高的產(chǎn)品進(jìn)來就要交更高的稅，從而喪失了價(jià)格優(yōu)勢(shì)，給本國(guó)工業(yè)發(fā)展創(chuàng)造了有利條件，這其實(shí)也是美國(guó)南北戰(zhàn)爭(zhēng)的一個(gè)很重要原因（千萬不要給我說美國(guó)南北戰(zhàn)爭(zhēng)的起因是為了解放黑奴），因?yàn)橘Q(mào)易保護(hù)政策損壞了南方種植園奴隸主的利益，英國(guó)實(shí)施反制，奴隸主的農(nóng)產(chǎn)品賣不到英國(guó)，自然就和北方的工業(yè)集團(tuán)產(chǎn)生了矛盾。南北戰(zhàn)爭(zhēng)中北方勝出，美國(guó)通過貿(mào)易壁壘，很快實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)升級(jí)，經(jīng)濟(jì)總量也在逐漸超過英國(guó)。其實(shí)不僅是美國(guó)，德國(guó)和日本的發(fā)展，也是得力于本國(guó)關(guān)稅的提高，這樣本國(guó)產(chǎn)品才不至于在搖籃中被扼殺掉，促進(jìn)本國(guó)企業(yè)的發(fā)展。
從以上可以看出，一個(gè)國(guó)家從開始趕超到超越，基本都用了一個(gè)世紀(jì)的時(shí)間。而且，一個(gè)國(guó)家的發(fā)展，要么靠搶，要么靠關(guān)稅保護(hù)本國(guó)企業(yè)，所以，在大陸買蘋果手機(jī)比在美國(guó)買蘋果貴也是這么一個(gè)道理。
歷史扯遠(yuǎn)了，回到我們的芯片上來。別看芯片輕如鴻毛，完成一個(gè)小小的芯片，背后依賴的一套完整的產(chǎn)業(yè)體系，千萬不要覺得小米、voov、oppo手機(jī)銷量在全球排進(jìn)前五，我們的芯片發(fā)展就已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)甩出其他國(guó)家一條街。首先，小米、voov、oppo確實(shí)很強(qiáng)，這也是我們國(guó)產(chǎn)手機(jī)的驕傲，如果某一天，不讓他們使用臺(tái)積電的工藝，他們也會(huì)像華為一樣，市場(chǎng)會(huì)迅速丟失，因?yàn)槲覀兒芏嚓P(guān)鍵技術(shù)都在別人手中。
那么問題來了，一個(gè)芯片的完成需要什么樣的產(chǎn)業(yè)。說的簡(jiǎn)單點(diǎn)，需要設(shè)備、材料、EDA軟件、制造、設(shè)計(jì)，任何一環(huán)的或缺，芯片都不能完成。
首先說設(shè)備。說到設(shè)備，不得不提光刻機(jī)，說到光刻機(jī)，不得不提荷蘭的ASML，一家公司獨(dú)占市場(chǎng)份額的70-80%，剩余市場(chǎng)被日本的NIKON，CANON以及中國(guó)的上海微電子瓜分。根據(jù)新聞（https://www.sohu.com/a/479836485_100123330），上海微電子交付了65nm的光刻機(jī)，這屬于第四代ArF光刻機(jī)。目前，ASML的EUV光刻機(jī)屬于第五代光刻機(jī)，ASML研發(fā)EUV光刻機(jī)使用了10年的時(shí)間，從2005年到2015年。也就是說，我們離著EUV的差距，還有差不多十年的時(shí)間。ASML的股東有誰，英特爾、臺(tái)積電和三星，上海微電子想要追趕上去，肯定需要國(guó)家和領(lǐng)域人才的大力支持，如果按照這個(gè)時(shí)間走，我們可以需要10年的時(shí)間制造出EUV，但是趕超ASML，就不好說了。
EDA軟件方面，全球三大EDA軟甲巨頭Synopsys, Cadence，Mentor,占據(jù)了全球90%的市場(chǎng)。在20世紀(jì)八十年代的時(shí)候，國(guó)內(nèi)有一股工業(yè)軟件的發(fā)展熱潮，但是當(dāng)時(shí)在國(guó)內(nèi)，工業(yè)軟件并沒得到大家的重視，這一批燎原之火很快被撲滅。進(jìn)入21世紀(jì)后，軟件的重要性逐漸提高，現(xiàn)在，我們有華大九天，廣立微電子，概倫電子等等，大部分是從2010年左右快速發(fā)展的。與像cadence有著30年的歷史相比，還是很年輕。EDA軟件的產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈，使其有了很高的技術(shù)壁壘。國(guó)產(chǎn)EDA軟件若想發(fā)展，與先進(jìn)制程的晶圓廠加強(qiáng)合作，建立自己的生態(tài)圈是必經(jīng)之路。
設(shè)計(jì)方面。設(shè)計(jì)應(yīng)該是大陸在這幾個(gè)領(lǐng)域里面追趕最快的。在美國(guó)制裁前，華為海思是排在全球設(shè)計(jì)公司前十。從2020年開始，大陸涌現(xiàn)了很多的模擬、射頻、毫米波等等初創(chuàng)的設(shè)計(jì)公司，直白的說，雖然很多公司會(huì)經(jīng)歷洗牌，但至少說明了我國(guó)在設(shè)計(jì)類領(lǐng)域的人才儲(chǔ)備還是比較多的。不過注意的一點(diǎn)是，比較多是相對(duì)于EDA，而并不是指我們有了足夠的設(shè)計(jì)人才，因?yàn)榛ヂ?lián)網(wǎng)公司的大量涌現(xiàn)，很多做EE的學(xué)生都轉(zhuǎn)行去做了CS，這就導(dǎo)致了設(shè)計(jì)人才的流失。工資水平的差異是一個(gè)很大的原因。目前，很多設(shè)計(jì)初創(chuàng)企業(yè)已經(jīng)開出的價(jià)碼已經(jīng)比原有設(shè)計(jì)公司高出了許多，但是如果在沒有持續(xù)盈利并且占有更多市場(chǎng)的情況，設(shè)計(jì)人員的待遇是不可能一直維持在這么高的水平。美國(guó)IT代表行業(yè)FLAG的待遇雖然也很高，但是高通、英特爾的待遇也不至于被FLAG甩出三條街，這很大的原因是高通、英特爾等美國(guó)設(shè)計(jì)公司占據(jù)了很大一部分的全球市場(chǎng)。在世界領(lǐng)域理，華人設(shè)計(jì)大牛很多，但如果國(guó)產(chǎn)設(shè)計(jì)公司只立足于本土市場(chǎng)，很難吸引到較多的全球頂尖人才。走出國(guó)門，對(duì)設(shè)計(jì)公司很重要。
工藝也就是制造這一方面，我們確實(shí)因?yàn)樵O(shè)備而受制于他人。我們的媒體經(jīng)常提到的，大陸是沒有一臺(tái)EUV光刻機(jī)的（如果我沒有記錯(cuò)的話），但是有一個(gè)細(xì)節(jié)很少被提及，那就是臺(tái)積電的7nm制程其實(shí)是用DUV制造出來的，而大陸現(xiàn)在應(yīng)該也有大約10臺(tái)DUV光刻機(jī)了吧。工藝工程師應(yīng)該是大陸最或缺、而且也是在這幾個(gè)領(lǐng)域里面待遇最差的吧。當(dāng)然我指的不是從寶島臺(tái)灣挖過來的梁孟松這樣的大牛，而是和我們一起爆肝的一線民工。中芯國(guó)際商用的最新制程是14nm，正在全力攻克的是7nm，臺(tái)積電現(xiàn)在已經(jīng)攻克了3nm的制程，加上中間還有一個(gè)5nm，中芯國(guó)際和臺(tái)積電相差了大約3個(gè)generations，按照摩爾定律，一個(gè)世代需要18個(gè)月的時(shí)間，3個(gè)世代也就是4年的時(shí)間。當(dāng)然前提是我們要有EUV，前提是中芯已經(jīng)開始了GAA的預(yù)研。
我作為一個(gè)名不經(jīng)傳的螺絲釘，無法從宏觀角度去說我們多長(zhǎng)時(shí)間會(huì)趕超頭部企業(yè)。不過總體來說，我們正在逐漸的縮小差距。這兩年的制裁，讓我們慢慢意識(shí)到了有自己的技術(shù)是多么的重要，這也進(jìn)一步加快了我們?nèi)プ霎a(chǎn)業(yè)升級(jí)的步伐以及提高了我們的決心。當(dāng)然，更重要的是，我們應(yīng)該理性的看待我們的優(yōu)勢(shì)和不足，只有這樣，我們才能在不足的地方發(fā)力。
西方的迅速發(fā)展史始于哥倫布的大航海。哥倫布是1492年發(fā)現(xiàn)新大陸，自此之后，西班牙就開啟了暴發(fā)戶模式，通過一系列的操作，西班牙在美洲獲得了很多的黃金、礦產(chǎn)，做起了煙草、可可、甘蔗和橡膠的生意。有錢的西班牙就發(fā)展了自己的海軍，成為海上第一強(qiáng)國(guó)，就這樣在世界上稱霸了100多年。
雖然西班牙海軍軍艦總數(shù)是其他國(guó)家海軍之和，但是西班牙自己不造船，主要是荷蘭給他造船。漸漸地，荷蘭的船隊(duì)發(fā)展壯大，加上荷蘭是世界上第一個(gè)股票交易所的誕生地，把信用發(fā)揮到了極致，慢慢地，到了17世紀(jì)中葉，荷蘭成了世界老大，有了海上馬車夫的稱號(hào)。
從17世紀(jì)中葉到18世紀(jì)中后期，英國(guó)和荷蘭之間發(fā)生了四次戰(zhàn)爭(zhēng)，加上英國(guó)貿(mào)易的保護(hù)，英國(guó)就這樣把荷蘭耗了下去，在第一次工業(yè)革命之前，英國(guó)就已經(jīng)成世界老大。英國(guó)就這樣得瑟了100多年，但倒霉催的碰上一直新秀，德國(guó)，經(jīng)過第一次和第二次世界大戰(zhàn)，美國(guó)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力超過英國(guó)。其實(shí)美國(guó)在19世紀(jì)末的時(shí)候經(jīng)濟(jì)總量就超過了英國(guó)，很大的一個(gè)原因是美國(guó)為了保護(hù)本國(guó)工業(yè)、盡快實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)，實(shí)施了貿(mào)易保護(hù)政策，也就是提高關(guān)稅，這樣國(guó)外物美價(jià)廉并且科技含量高的產(chǎn)品進(jìn)來就要交更高的稅，從而喪失了價(jià)格優(yōu)勢(shì)，給本國(guó)工業(yè)發(fā)展創(chuàng)造了有利條件，這其實(shí)也是美國(guó)南北戰(zhàn)爭(zhēng)的一個(gè)很重要原因（千萬不要給我說美國(guó)南北戰(zhàn)爭(zhēng)的起因是為了解放黑奴），因?yàn)橘Q(mào)易保護(hù)政策損壞了南方種植園奴隸主的利益，英國(guó)實(shí)施反制，奴隸主的農(nóng)產(chǎn)品賣不到英國(guó)，自然就和北方的工業(yè)集團(tuán)產(chǎn)生了矛盾。南北戰(zhàn)爭(zhēng)中北方勝出，美國(guó)通過貿(mào)易壁壘，很快實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)升級(jí)，經(jīng)濟(jì)總量也在逐漸超過英國(guó)。其實(shí)不僅是美國(guó)，德國(guó)和日本的發(fā)展，也是得力于本國(guó)關(guān)稅的提高，這樣本國(guó)產(chǎn)品才不至于在搖籃中被扼殺掉，促進(jìn)本國(guó)企業(yè)的發(fā)展。
從以上可以看出，一個(gè)國(guó)家從開始趕超到超越，基本都用了一個(gè)世紀(jì)的時(shí)間。而且，一個(gè)國(guó)家的發(fā)展，要么靠搶，要么靠關(guān)稅保護(hù)本國(guó)企業(yè)，所以，在大陸買蘋果手機(jī)比在美國(guó)買蘋果貴也是這么一個(gè)道理。
歷史扯遠(yuǎn)了，回到我們的芯片上來。別看芯片輕如鴻毛，完成一個(gè)小小的芯片，背后依賴的一套完整的產(chǎn)業(yè)體系，千萬不要覺得小米、voov、oppo手機(jī)銷量在全球排進(jìn)前五，我們的芯片發(fā)展就已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)甩出其他國(guó)家一條街。首先，小米、voov、oppo確實(shí)很強(qiáng)，這也是我們國(guó)產(chǎn)手機(jī)的驕傲，如果某一天，不讓他們使用臺(tái)積電的工藝，他們也會(huì)像華為一樣，市場(chǎng)會(huì)迅速丟失，因?yàn)槲覀兒芏嚓P(guān)鍵技術(shù)都在別人手中。
那么問題來了，一個(gè)芯片的完成需要什么樣的產(chǎn)業(yè)。說的簡(jiǎn)單點(diǎn)，需要設(shè)備、材料、EDA軟件、制造、設(shè)計(jì)，任何一環(huán)的或缺，芯片都不能完成。
首先說設(shè)備。說到設(shè)備，不得不提光刻機(jī)，說到光刻機(jī)，不得不提荷蘭的ASML，一家公司獨(dú)占市場(chǎng)份額的70-80%，剩余市場(chǎng)被日本的NIKON，CANON以及中國(guó)的上海微電子瓜分。根據(jù)新聞（https://www.sohu.com/a/479836485_100123330），上海微電子交付了65nm的光刻機(jī)，這屬于第四代ArF光刻機(jī)。目前，ASML的EUV光刻機(jī)屬于第五代光刻機(jī)，ASML研發(fā)EUV光刻機(jī)使用了10年的時(shí)間，從2005年到2015年。也就是說，我們離著EUV的差距，還有差不多十年的時(shí)間。ASML的股東有誰，英特爾、臺(tái)積電和三星，上海微電子想要追趕上去，肯定需要國(guó)家和領(lǐng)域人才的大力支持，如果按照這個(gè)時(shí)間走，我們可以需要10年的時(shí)間制造出EUV，但是趕超ASML，就不好說了。
EDA軟件方面，全球三大EDA軟甲巨頭Synopsys, Cadence，Mentor,占據(jù)了全球90%的市場(chǎng)。在20世紀(jì)八十年代的時(shí)候，國(guó)內(nèi)有一股工業(yè)軟件的發(fā)展熱潮，但是當(dāng)時(shí)在國(guó)內(nèi)，工業(yè)軟件并沒得到大家的重視，這一批燎原之火很快被撲滅。進(jìn)入21世紀(jì)后，軟件的重要性逐漸提高，現(xiàn)在，我們有華大九天，廣立微電子，概倫電子等等，大部分是從2010年左右快速發(fā)展的。與像cadence有著30年的歷史相比，還是很年輕。EDA軟件的產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈，使其有了很高的技術(shù)壁壘。國(guó)產(chǎn)EDA軟件若想發(fā)展，與先進(jìn)制程的晶圓廠加強(qiáng)合作，建立自己的生態(tài)圈是必經(jīng)之路。
設(shè)計(jì)方面。設(shè)計(jì)應(yīng)該是大陸在這幾個(gè)領(lǐng)域里面追趕最快的。在美國(guó)制裁前，華為海思是排在全球設(shè)計(jì)公司前十。從2020年開始，大陸涌現(xiàn)了很多的模擬、射頻、毫米波等等初創(chuàng)的設(shè)計(jì)公司，直白的說，雖然很多公司會(huì)經(jīng)歷洗牌，但至少說明了我國(guó)在設(shè)計(jì)類領(lǐng)域的人才儲(chǔ)備還是比較多的。不過注意的一點(diǎn)是，比較多是相對(duì)于EDA，而并不是指我們有了足夠的設(shè)計(jì)人才，因?yàn)榛ヂ?lián)網(wǎng)公司的大量涌現(xiàn)，很多做EE的學(xué)生都轉(zhuǎn)行去做了CS，這就導(dǎo)致了設(shè)計(jì)人才的流失。工資水平的差異是一個(gè)很大的原因。目前，很多設(shè)計(jì)初創(chuàng)企業(yè)已經(jīng)開出的價(jià)碼已經(jīng)比原有設(shè)計(jì)公司高出了許多，但是如果在沒有持續(xù)盈利并且占有更多市場(chǎng)的情況，設(shè)計(jì)人員的待遇是不可能一直維持在這么高的水平。美國(guó)IT代表行業(yè)FLAG的待遇雖然也很高，但是高通、英特爾的待遇也不至于被FLAG甩出三條街，這很大的原因是高通、英特爾等美國(guó)設(shè)計(jì)公司占據(jù)了很大一部分的全球市場(chǎng)。在世界領(lǐng)域理，華人設(shè)計(jì)大牛很多，但如果國(guó)產(chǎn)設(shè)計(jì)公司只立足于本土市場(chǎng)，很難吸引到較多的全球頂尖人才。走出國(guó)門，對(duì)設(shè)計(jì)公司很重要。
工藝也就是制造這一方面，我們確實(shí)因?yàn)樵O(shè)備而受制于他人。我們的媒體經(jīng)常提到的，大陸是沒有一臺(tái)EUV光刻機(jī)的（如果我沒有記錯(cuò)的話），但是有一個(gè)細(xì)節(jié)很少被提及，那就是臺(tái)積電的7nm制程其實(shí)是用DUV制造出來的，而大陸現(xiàn)在應(yīng)該也有大約10臺(tái)DUV光刻機(jī)了吧。工藝工程師應(yīng)該是大陸最或缺、而且也是在這幾個(gè)領(lǐng)域里面待遇最差的吧。當(dāng)然我指的不是從寶島臺(tái)灣挖過來的梁孟松這樣的大牛，而是和我們一起爆肝的一線民工。中芯國(guó)際商用的最新制程是14nm，正在全力攻克的是7nm，臺(tái)積電現(xiàn)在已經(jīng)攻克了3nm的制程，加上中間還有一個(gè)5nm，中芯國(guó)際和臺(tái)積電相差了大約3個(gè)generations，按照摩爾定律，一個(gè)世代需要18個(gè)月的時(shí)間，3個(gè)世代也就是4年的時(shí)間。當(dāng)然前提是我們要有EUV，前提是中芯已經(jīng)開始了GAA的預(yù)研。
我作為一個(gè)名不經(jīng)傳的螺絲釘，無法從宏觀角度去說我們多長(zhǎng)時(shí)間會(huì)趕超頭部企業(yè)。不過總體來說，我們正在逐漸的縮小差距。這兩年的制裁，讓我們慢慢意識(shí)到了有自己的技術(shù)是多么的重要，這也進(jìn)一步加快了我們?nèi)プ霎a(chǎn)業(yè)升級(jí)的步伐以及提高了我們的決心。當(dāng)然，更重要的是，我們應(yīng)該理性的看待我們的優(yōu)勢(shì)和不足，只有這樣，我們才能在不足的地方發(fā)力。
作者：電子那些事兒鏈接：https://www.zhihu.com/question/403452621/answer/2128436638來源：知乎著作權(quán)歸作者所有。商業(yè)轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系作者獲得授權(quán)，非商業(yè)轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。 
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