中国的芯片之“痛”还要痛多久（终稿）

hynhn666 发表于 2019-11-19 08:42
我帮楼主贴出第二部分。  

从软件上讲，为了摆脱英特尔CPU+微软Windows系统的垄断联盟，倪光南用国产的方 ...

增补后的（二）全文如下：
      从软件上讲，为了摆脱英特尔CPU+微软Windows系统的垄断联盟，倪光南用国产的方舟+Linux的NC机（含自主芯片的国产PC）开始试水市场，倪老的眼里只要给时间，方舟+Linux的NC机未来可期，可以一步步搭建生态，去优化，有问题一个一个去解决。但现实是这套组合的“用户体验”只有四个字：非常难用。别人发给你的office文档，你在NC机上根本打不开，这还怎么办公？还有浏览器、播放器等13大类50多项bug亟待解决。2003年起，NC机开始从政府采购中退潮，导致方舟3号芯片搁浅，黄了。为了抗衡Windows，国内开发了基于Linux的操作系统——红旗。但是“红旗”的研发队伍不到微软Windows95的5%，更别说资金的投入了。微软Windows系统的的研发是从主程序到各个子程序大规模协同开发，仅仅是程序验证团队就有几千人，这还不包括Microsoft Office系统的开发。如果说微软Windows是一个钢铁托拉斯，那么“红旗”犹如一个铁匠铺——无法比较。更值得注意的是，我国大型仿真软件和各种CAD软件基本都来源于国外。如果美国进一步压制中国的发展，也不排除在这些方面有所动作。近年来美国对华的留学生采取种种有限制以及对华裔科学家的栽赃举动就是某种警示。实际上目前我们大量使用的国外工控软件里面确实有“后门”，笔者在某知名外国企业的PLC软件的源程序中发现过这样的子程序：只要用户使用这个软件，那么你的企业名称、电话、计算机IP、工艺参数及过程控制流程都会被记录下来，连过程控制的各个阶段的时间都可以精确到秒，开发商通过定位哈可以知道用户的具体位置。即使你发现，外商也不过是解释一下：“因应对用户服务的需要。”所以中国必须做到“心中有数，未雨绸缪”：

      有人说中国的超算机已经世界领先，这是事实。但中国超算的实现从硬件上讲主要是采用多CPU矩阵，矩阵越大，运算速度越高。但是相伴而来的问题也有：功耗大、电磁兼容性的问题也多，以及信息传输的同步问题等等，所以矩阵规模也是有限度的。解决的办法一是软件，二就是提高CPU的性能。也就是说，超算机性能的提高还有赖于CPU本身的性能提高。尽管如此，也不能否定近十几年来，中国在芯片产业发展上的显著成绩。 但这仅仅是与发达国家的差距有所缩小而已，整体实力还是有较大的差距。所以相关的技术领域或者课题不能等闲视之：

       1、不能急于全面突破，集中力量重点解决关键问题，尤其是流片的关键设备。在芯片制造方面，从2002年开始至今，国内半导体制造工艺与国际先进水平一直都相差两代，且80%的装备需要从国外进口（例如EUV光刻机）。由于国内10nm以下的高端芯片还不能自主流片，只具备一定的设计能力，所以在世界单边主义强势的局面下，对我国芯片产业的风险或者变数要有清醒的认识。

       2、7nm（纳米）极紫外光刻机（EUV）硬件中最难做的就是一套高精度的光学镜片，而荷兰的光刻机巨头ASML拥有的主要优势就在于其光学镜片的生产工艺上能满足7nm（纳米）的分辨率。据了解，我国的长春是光机电产业的资源丰厚区。能不能用集中力量办大事的模式组织全国力量解决7nm（纳米）极紫外光刻机（EUV）的高精度的光学镜片（这大概主要是光学材料和眼膜工艺的问题）？芯片制造的关键设备芯片制造的EUV光刻机的基本原理和核心部件国内已经基本清楚，关键是这些部件的精度和整机的系统误差能控制到什么程度以及自主研发首先需要解决哪些问题（设计和制造工艺以及控制软件等等）。我想，采用“集中力量办大事的模式+各个击破”可能是目前最适合EUV光刻机研发攻关的一种模式。

       3、中国制造业历史上总存在“重设计，轻制造；重整机，轻部件；重生产，轻工艺；重加工，轻材料”的弊端。这一点，思路应该尽快调整过来。比如，东北地区的农业大户为什么愿意高价购买德国的农机具？就是因为德国产品“皮实”——质量好效率高。仪表仪器行业中，传感器的信号采集就是最重要的前端单元设备，中国的压力传感器膜片虽然也有与日本欧姆龙合作的过程，但最终只是拿来用而已，高性能膜片至今还是靠进口。可笑的是，国内有一个985/211院校不是从材料性能上想办法，而是外加一个橡胶套来解决（业界戏称“传感器外加避孕套”），这就有个计量学误差理论的问题了——原本压力传感器的精度是0.5%，那个“橡胶套”自身产生的误差不可能为0，甚至连0.5%的精度批量生产也很难保证（况且橡胶套耐磨性远低于传感器的不锈钢膜片），那么两者套在一起的综合误差就可想而知了（远大于0.5%），这项目在计量学界成了笑话——不但不解决问题反而浪费科研经费。所以说，研究方向错了方法也就错了，这本应是科学常识。

       1964年，中科院半导体所成功研制出中国最早的集成电路。而仅用了一年时间，王守武就把256位MOS随机存储器成品率提高到了前所未有的水平，最高一批达40%。当时在亚洲仅次于日本。然而那个时候，国内很多人对半导体产业这个“大坑”的估计严重不足，一位领导就曾关切地问：“你们一定要把大规模集成电路搞上去，一年行吗？”70年代末，用王守武的话说：“全国600多家半导体生产工厂，一年生产的集成电路总量，只相当于日本一家大型工厂月产量的1/10。”一句话就把改开之前中国半导体行业成就和家底，概括得八九不离十。到了80年代，国内半导体产业仍然处于“低水平、小规模、同质化、质量差”的状况。山东西南部的一家半导体厂当时据说也参与的”东方红卫星“的配套研制工作。其实他们生产的NPN和PNP晶体管稳定性是很差的，基本上是靠”几千里挑一“的方式交货的（好在卫星项目用量不算大）。总体上,80到90年代，中国半导体行业大幅落后于美日，逐渐被韩国、台湾地区超过，究其原因，中国半导体产业起步晚、重视程度不够是一方面，而另一方面，盲目的“拨改贷”政策也让电子工业遭到重创。也就是说那时对世界半导体的发展基本上没有清晰的认识。笔者因为企业项目的需要曾到上海元件五厂采购CMOS数字集成电路（国内质量最好的厂家之一），但由于其封装技术不过关，芯片失效的故障率很高。所以最终只能通过原理性验收，不能批量投产。这就是当时的国情——芯片不行，你就没有更好的办法自主完成成果的转化。

        4、日本的一个经验就是企业要避免“大而不强，小而不精”（如小林研业的案例）。大而不强是说规模再大，水平不行终归不会有效益。小而不精是说你不怕规模小，但专业化程度能不能做到极致，有没有自己的专业特长或者“杀手锏”（尤其是工匠大师的技能）。德国非常注重工匠人才的培养，日本企业也非常注重企业整个生产流程中工匠大师群体的建立。这个经验对中国制造业也是非常值得借鉴的企业“禀赋和内生动力”要素。

        5、日本的经验就是重材料，重管理（尤其是重质量的全过程控制）。全面质量管理（QC）最早起源于美国的曼哈顿工程，日本上世纪50年代末引进了这项管理技术，并以全国之力大力推广。值得我们注意的是，日本在推行全面质量管理（QC）的过程中还借鉴了中国的“三结合”经验和大庆油田总结的“三老四严，四个一样”的管理模式，尤其是强调了“人的因素第一”（日本管理大师石川馨）。其结果是日本的质量管理成为世界上最成功的范式。而中国在上世纪80年代中后期虽然也刮起了一阵“管理风”，此后便销声匿迹了。管理我们讲了几十年，但真正落到实处的并不多。根本原因就在于人的素质因素，尤其是“遇到问题绕着走”的传统文化和“差不多就行”的习惯思维。        

        6、就国内半导体产业而言，从经济学角度上看，《新结构经济学》认为：“对于新技术的引进，发展中国家可以通过借鉴或采用在发达国家已经成熟的技术，从而将它们的劣势转变为优势。与之相反，发达经济体必须在全球技术前沿上进行生产，并必须持续在研发方面进行新的投资以实现技术创新。 因此，发展中国家有潜力实现高于发达国家数倍的技术创新。”（林毅夫 新结构经济学 p10）这一点，包括中国在内的发展中国家的实践经验和西方发达国家的发展历程都得到了印证。但这并不表明发展中国家的创新水平就接近或高于发达国家。这是两种不同发展阶段的问题，也就是说发展中国家和发达国家之间的创新禀赋和内生动力在层次上是不同的。前者是在“填补”过程，可以借鉴发达国家的优势成果，后者则是在新的技术高峰上的探索和创新。或者说两者在发展的创新层次上是完全不同的阶段。因此，这一点对中国来讲，必须保持清醒的头脑：“新结构经济学认为，一国禀赋结构升级的最佳方法是在任一特定时刻根据它当时给定的禀赋结构所决定的比较优势发展它的产业。（林毅夫）”笔者这里把它概括为“量米下锅”。华为为什么做出了“麒麟”系列后任正非并不打算全部自用？这里面有一个战略平衡的道理：

    a、华为在芯片技术上与世界一流相比不是强者，今后华为的道路还是要和世界芯片巨头合作共赢（华为有些芯片就是开发成功后让美国企业去做，从而保持“你中有我，我中有你”的国际分工合作格局）。

     b、任正非的思路是：没有备份就没有退路，有了备份就有了话语权，有了谈判的筹码。

     c、华为清醒地认识到：长远来看，中国的芯片技术优势和投资开发能力还不能与世界一流芯片巨头抗衡。芯片的流片国内短板太多，产业的规模化和水平所对应的禀赋和内生动力不是短时间都能具备的。在相当长一段时间内，中国的芯片技术优势还不能与世界一流水平争夺市场。

     d、包括“7nm（纳米）极紫外光刻机（EUV）”在内的流片关键设备，中国必须搞出来（至少是达到性能指标的“样机”），但如果马上就规模化自主量产发展，在经济上未必划得来（要考虑综合费效比，产品的合格率和成本是否能维系企业的可持续发展）。从华为的经验来看，也就是说中国只有掌握了流片的关键技术（即自主流片的能力），才有可能撬开西方的“贸易壁垒”的封锁——从而获得国际采购的话语权和定价权。中国芯片企业目前需要的就是国际采购的话语权和定价权。世界芯片巨头都很清楚：未来，几乎所有品类的芯片的最大市场在中国。2018年中国集成电路芯片的进口量为20584亿美元，如果不是技术封锁和贸易壁垒，在4-5年内可达到24000——28000亿美元。因此，世界芯片巨头们在未来占有多大的市场份额就关乎其生存还是死亡的大事。三星近来从荷兰的光刻机巨头ASML一口气进口了15台7nm（纳米）极紫外光刻机（EUV）就充分说明世界芯片巨头已经开始为今年后的市场份额争夺战做技术铺垫。

      e、历史的经验已经证明：你搞不出来或没有掌握关键技术别人就遏制你或漫天要价，一旦你掌握了技术，他们马上降价来找你洽谈合同。这就是任正非所言：我不主张盲目地讲“自力更生，自主创新”背后所隐含的政治哲学思维。这正如钱学森所说的：没有当时的“两弹一星”，中国就没有今天的话语权。

      f、7nm级芯片从技术上讲是一个技术层的分水岭，流片工艺进一步向7nm一下发展的难度将会很大，流片的稳定性和成品率也将会降低。所以7nm级芯片的生命周期也会较一些。这一点国内和国外业界都很清楚。所以西方肯定会不遗余力地阻止中国7nm级芯片的自主生产。中国只有掌握了7nm级芯片流片技术才有可能使中国参与到7nm级芯片的生产国队伍中来，进而实现“国际分工合作”。这就是华为“没有备份就会断粮”的的战略思维。从芯片产业链来讲，流片的辅料以及封装技术都要统统考虑进来有没有接撞而来的“国际新制裁”。对中国而言，这就是一个一揽子系统工程。中国只要能下定决心迈过这个坎，芯片之路就会眼前出现一片光明。对于战略机遇谁能抓住，谁就是胜者。

        中国的芯片产业毕竟已不是零起步，但如果别人对我们进行封锁，能不能做到极致就看自身的努力如何——外援可以争取，但不能完全依靠。大家都知道“伯乐相马”的故事，而任正非的一个悟性在于将“伯乐相马”的条件反其道而用之——劣势的估算（成语没有相应的词汇，笔者姑且用这几个字表述，用兵书上的话可以说是知己）。毛主席说：“世上无难事，只要肯登攀”。华为海思的路尽管没有走完但还在继续。中兴的“谨慎使得万年船”最终也没逃过一劫。这就是经验和教训。 中国没有退路，但只要横下心总会走完这条路。最后用华为海思总裁何庭波这句话做结尾：“做得慢没关系，做得不好也没关系，只要有时间，海思总有出头的一天。”

支持国产

maolo928 发表于 2019-11-19 07:45
好文。期待读（下二）

第二部分发表后略有增补 https://bbs.pinggu.org/thread-7449257-1-1.html

hynhn666 发表于 2019-11-19 08:42
我帮楼主贴出第二部分。  

从软件上讲，为了摆脱英特尔CPU+微软Windows系统的垄断联盟，倪光南用国产的方 ...

    在屡遭封杀之时，非常感谢你的帮助，最近补充了一条：
    7、不要以为台积电现在活得很潇洒。其实和韩国的芯片企业情况差不多：台积电的难处在于：一、流片的设备来源受制于人，二、耗材也受制于人，前者来自美国的压力，后者与日本的胁迫有关。台积电唯一的自有资产是流片的一整套人马和丰富的代工经验。韩国因“二战劳工赔偿”问题叫板日本，日本马上就对出口芯片生产所需的耗材氟化氢进行限制，对此韩韩国政府只有哭的份。只是在美国的压力下，日本才恢复对韩出口——只是每个批次的订单都需要经过审批才行。
   在单边主义的格局下，华为的国际分工合作很难。同样台积电要想从国际分工合作中找到出路也难。有人拿富士康和台积电相比，其实，这两个代工厂在产业链上的技术层次位置完全不同——台积电在富士康的上游。
实际上台积电原本就没有在美日两国投资建厂的意向，而是看好中国大陆。但是由于“受制于人”，不得已在美国建晶圆厂，在日本建封装测试厂。华为一向是台积电的大客户，但无奈美国的压力不得已缩减与华为的合作。可见，在单边主义盛行的今天，任何企业都无法脱离政治权威的压迫。