原創 傳播君 李晗 網絡傳播雜誌
當下，信息技術加速迭代發展，國際形勢風起雲湧，實現「晶片自由」成為社會各界關注的焦點。清華大學教授魏少軍長期致力於超大規模集成電路（晶片）設計方法學的研究和通信專用集成電路技術研究，曾擔任國家「八六三計劃」超大規模集成電路設計專項專家組副組長等職務，對我國集成電路產業發展有著深刻的洞察。近日，他接受了傳播君的採訪，對如何破解晶片「卡脖子」等難題做出解答。
清華大學教授魏少軍接受傳播君採訪。圖/傳播君 李晗 攝
01
產業持續增長，高端晶片依賴進口
集成電路是半導體元件產品的統稱，是半導體行業的重要一環。近年來，集成電路持續向更小的特徵尺寸發展，讓每個晶片可以包含更多的電晶體，其生產製作的技術含量也不斷提升。
「充分認識信息技術的基礎性作用和對現代社會發展的賦能作用。突破信息領域核心關鍵技術，打造安全可控網絡信息核心裝備是我國網絡信息領域的當務之急。
晶片在新一代信息技術中扮演著決定性作用，安全的信息基礎設施、第五代移動通信、VR/AR、超高清顯示、自動駕駛、人工智慧等都有賴於晶片技術的持續創新。」魏少軍指出。
如今，信息技術產業是全球 GDP 增長的主要動力。數據顯示，半導體產業強力支撐了信息產業的發展，1987 年至 2001 年，全球半導體產業的累計收入為 15024 億美元，平均每年為 1002 億美元；2002 年至2019 年，全球半導體產業的累計收入達 52213 億美元，平均每年為 2901 億美元，是此前 15 年的 2.9 倍。
對於中國集成電路產業發展狀況，魏少軍指出，2004 年至 2019 年，我國集成電路產業高速增長，產值增長近14倍，年均複合增長率達19.2%，遠高於全球4.5% 的年均複合增長率。2019 年，中國集成電路產業繼續維持兩位數增長，全年銷售達 7562.3億元，同比增長15.8%。
集成電路產業鏈包括晶片設計業、晶片製造業和封裝測試業三個環節。
據魏少軍介紹，2019年各個環節銷售額均超過2000 億元，晶片設計業增速在「三業」中最快，年均複合增長率為 27.04%，是「三業」中 15 年來唯一增長皆為正值的環節，成為我國集成電路產業發展的重要「火車頭」，佔全球集成電路設計業的比重由 2004年的 3.56% 提升到 2019 年的 42.99%。
晶片製造業銷售額從 2004 年的 180.5 億元增長為2019 年的 2149.1 億元，增幅達 11.9 倍，年均複合增長率達 17.96%。
在《國家集成電路產業發展推進綱要》的指導以及大型基金的強力拉動下，中國集成電路製造業正迎來新一輪的高速增長，2014 年以來，晶片製造業的年均複合增長率為 24.72%，為「三業」中最高。
封裝測試業起點較高，從 2004 年的 280.3 億元增加到 2019 年的 2349.7 億元，增長 8.4 倍，是「三業」中最低，年均複合增長率為 15.23%。
雖然國內集成電路封裝測試業的總體規模被設計業超越，但封測企業的技術水平顯著提升。整體產業結構日趨均衡，封裝測試業佔比從 2004 年的 51.4%下降到 2019 年的 31.1%。
魏少軍指出，國內晶片產業整體呈現出需求旺盛、供給不足的情況。根據 WSTS & CSIA-Fabless 的數據，國產晶片產品在全球市場的佔比從 2013 年的 4.3% 增長為2019 年的10.3%。
對比來看，從 2013 年到 2019 年，國產晶片產品在本地市場的佔比從 14.9% 提升到 29.5%，產值也從 2013 年的 131.5 億美元增加到 2019 年的425.9 億美元。
值得注意的是，雖然國內集成電路產業的發展取得長足進步，但是在計算機系統、通用電子系統、通信裝備、存儲設備、顯示及視頻系統中的核心晶片，國產晶片的市場佔有率許多都低於 0.5%，只有少數晶片的市場佔有率能超過 20%。
中國對高端晶片的依賴程度從集成電路的進口額也能直觀體現。魏少軍介紹了一組來自中國海關的統計數據，2014 年至 2019 年，進口集成電路價值從 2177.2 億美元增長為 3064.3 億美元，增長比例為 40.7%。
其中，進口微處理器（控制器）5 年間增加 385.5 億美元，2019年達 1437.7 億美元，增長比例為 36.6%。進口存儲器從2014 年的 542.8 億美元增長為 2019 年的 947.0 億美元，增加 404.2 億美元，增長比例為 74.5%。2020 年 1至 6月中國進口集成電路 2422.7 億塊，同比增長 25.5%；進口金額為 1546.1 億美元，同比增長 12.2%。
此外，據中國半導體行業協會統計，2020 年1至 6月中國集成電路產業銷售額為 3539 億元，同比增長 16.1%。
11月23日，浙江烏鎮，之江實驗室自主研發的類腦計算晶片出現在「網際網路之光」博覽會的展廳內。圖/本刊記者 李晗 攝
02
重視產業結構，打好關鍵核心技術攻堅戰
近日，黨的十九屆五中全會審議通過的《中共中央關於制定國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和二〇三五年遠景目標的建議》對「堅持創新驅動發展」作出重要部署，提出要「打好關鍵核心技術攻堅戰」。
面對高端晶片緊缺的現狀，魏少軍接受採訪時表示，缺乏相關核心技術無疑是事實，但還應對具體問題進行具體分析，產業結構也是影響相關技術發展的重要因素之一。
他分析，目前我國的晶片產業結構是先設計、再製造、接著封測，最後再回到設計環節銷售。
其中，晶片設計企業需要賺取毛利的 30% 以上，製造業需要賺取毛利的 25% 至 30%，封測業則需要賺取毛利的 15% 至20%，這三個環節的利潤疊加起來讓整體產業鏈的中間成本增高，產品的生產成本增加 60% 左右。
在國外，整合晶片設計製造多個環節的 IDM（集成器件製造商），既做設計又做生產，也做封測，還管銷售，把這些環節的利潤全部壓到很小，進而將晶片以很低的價格賣出去，保持市場優勢。
企業依靠 IDM 模式，實現了晶片設計、製造、封裝和測試等多個環節的集成，降低了晶片的成本。
與此同時，發展晶片產業需要精細化工高純材料，我國相關產業還存在一定短板。
魏少軍在接受採訪時介紹，以半導體生產的重要基礎材料光刻膠為例，一方面，世界各國對光刻膠一年的用量大概在數億美元的規模，而我國的化工企業往往是幾百上千億的產值，光刻膠這樣的小眾產品對化工企業的吸引力不強；另一方面，光刻膠的主要材料有幾十種，輔助材料有上百種，在研發的過程中需要經過數千次嘗試，每一種配方都需要時間去測試，整個過程起碼要五六年時間。
這需要企業進行大量持續性投入，而我國的光刻膠材料產業是從 2008 年才剛剛起步，與國外巨頭企業相比較晚。
「目前國內的 28nm 晶片的光刻膠已實現試產，但14nm 還需要時間。」魏少軍說。其實，像光刻膠這樣需要抓緊時間攻關的材料還有不少，如果不能實現突破，受制於人的壓力就會很大。
針對晶片「卡脖子」問題，魏少軍坦言：「其實中國在發展集成電路產業的幾十年中一直在被遏制，前有輸出管制統籌委員會（對社會主義國家實行禁運和貿易限制的國際組織，通常被稱為『巴黎統籌委員會』），後有瓦森納協定（全稱《關於常規武器和兩用物品及技術出口控制的瓦森納協定》）……這麼多年我們都在被遏制的過程中不斷努力拉鋸。而美國政府現在的做法實際上很不明智，很可能會造成美國企業慢慢丟掉自己的市場。因此，我們要有戰略定力，堅持不懈地投入時間、金錢、人力發展相關產業。」
03
把握產業規律，形成長期穩定投入機制
在晶片產業的發展熱潮之下，百億級甚至千億級半導體項目爛尾破產的消息引發輿論關注。
10 月 20 日，國家發改委政策研究室副主任、新聞發言人孟瑋在新聞發布會上指出，國內投資集成電路產業的熱情不斷高漲，一些沒經驗、沒技術、沒人才的「三無」企業投身集成電路行業，個別地方對集成電路發展的規律認識不夠，盲目上項目，低水平重複建設風險顯現，甚至有個別項目建設停滯、廠房空置，造成資源浪費。
「地方政府引進晶片產業，招商引資的因素佔了絕大部分，我覺得這存在很大問題。」魏少軍在接受傳播君採訪時表示，在國際形勢變幻莫測的背景下，地方政府上馬集成電路項目的想法可以理解，但需要對集成電路產業規律和技術特點有清晰的了解，否則很容易造成盲目冒進的後果。
他表示，國家在這方面有很清晰的指導意見，如主體集中、區域聚集等。半導體產業是規模化產業，建設一個工廠需要很多的配套設施，而打造這些的基礎設施資源非常耗費資金。如果在一個地方集中建設相關產業，基礎設施資源便可以共享。
不僅如此，地方財政前期投入的上百億元還只是剛剛開始。魏少軍介紹，要建立一個盈虧平衡的狀態，大概要投入 40 億至 50 億美元（相當於 250 億至 350 億人民幣），這只是針對 14nm 技術節點的投入，發展到 5nm等更新的技術節點，需要投入的資金會更多。而想要建成一個盈利的項目，資金投入更是要達到 140 億至 150億美元（相當於1000 億人民幣）。
「這個過程不是短時間內能夠完成的，需要耐心和決心。有的地方政府想著，我先投點錢開個頭，然後邊走邊看，這是不行的。」魏少軍說，很多地方在項目初期進行了投資，卻無法持續投入下去，項目就只能爛尾，而且晶片製造設備長期不用的話也會壞掉。
不僅如此，發展集成電路產業，在某種程度上也會對當地環境帶來一定汙染，儘管可以採取很多措施降低影響，但畢竟無法完全消除汙染。產業建設同樣對水、電等基礎設施提出了要求，需要消耗大量的水、電資源。不是所有地方都適合發展半導體，「在條件不成熟的時候強行上項目，最後的結果就一定是爛尾。」魏少軍說。
面對當下的「晶片熱」，他建議地方政府應認真傾聽國家的指導和行業專家的意見，保持理性。
對此，國家發改委日前也指出，要按照「主體集中、區域集聚」的發展原則，加強對集成電路重大項目建設的服務和指導，有序引導和規範集成電路產業發展秩序，做好規劃布局，引導行業加強自律，避免惡性競爭。同時也要引導地方加強對重大項目建設的風險認識，按照「誰支持、誰負責」原則，對造成重大損失或引發重大風險的，予以通報問責。
對於中國應該如何規劃半導體產業的布局，魏少軍認為，要尊重已經自然形成的產業布局，而不是刻意地去人為布局。
根據他的觀察，在過去數十年我國半導體產業的發展過程中，已經形成明顯的區域聚集態勢：長三角地區組成行業龍頭，沿著東海岸往北直至京津冀組成一翼，向南走到了珠三角區域組成另一翼，還有一條「尾巴」向內發展直至長江上遊地區。他將這一地理格局形象地稱之為一隻大雁，「這個自然格局已經證明了它的合理性，我們應當依照其發展。」
在推動集成電路整體產業發展上，他再次強調應形成集成電路創新資源長期、穩定的投入機制。
「晶片是支撐數字經濟發展的基礎，在可以預見的未來，尚不會出現能夠替代集成電路的其他技術，即使出現了，也需要數十年的時間和花費十數萬億美元才能夠替代今天的集成電路。晶片是大國競爭的制高點，晶片技術和產業的發展必然成為國家戰略。政策制定者必須抱有堅定的信念和決心，具備正確的戰略判斷力、實現路徑的預見力和長期發展的戰略定力，切忌政策搖擺、舉棋不定，避免好不容易縮小的差距再被拉大，前功盡棄。」魏少軍表示。
原標題：《實現「晶片自由」，我們還差什麼？》
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