美智庫報告：中國芯片創(chuàng)新緩慢，想突圍有點難

原標題：美智庫報告：中國芯片創(chuàng)新緩慢，想突圍有點難

日前，美國兩大智庫之一的 CSIS（戰(zhàn)略與國際研究中心）發(fā)表題為“Learning the Superior Techniques of the Barbarians：China’s Pursuit of Semiconductor Independence”的報告，從美國角度論述了他們對中國發(fā)展半導(dǎo)體的看法。

撰寫該報告的作者 James Andrew Lewis 是 CSIS 的高級副總裁。在加入 CSIS 之前，他曾在美國國務(wù)院和商務(wù)部擔任外交事務(wù)官員和高級行政人員。

報告認為：

• 中國在半導(dǎo)體方面投入了巨資，這些投入正在取得成果，但目前仍然依賴西方技術(shù)。

• 中國是一個技術(shù)凈進口國，芯片和技術(shù)進口仍將是未來許多年的常態(tài)。

• 中國創(chuàng)新增長的趨勢面臨風(fēng)險。

雖然中國在科學(xué)和技術(shù)上進行了巨大的投資，并且這些投入正在取得成果，但它仍然依賴于西方技術(shù)。

半導(dǎo)體領(lǐng)域尤其如此。幾十年來，中國對外國半導(dǎo)體的依賴令國家層面感到擔憂。中國打算結(jié)束這種依賴，重塑全球半導(dǎo)體市場，使其企業(yè)處于領(lǐng)先地位。

但盡管進行了 40 年的投資，中國無法制造出先進的半導(dǎo)體。在此過程中，出現(xiàn)了代價高昂的失敗。

自 1979 年以來，中國利用國家在基礎(chǔ)設(shè)施、教育和研究方面的巨額投資，以及技術(shù)收購和支持性商業(yè)政策，實現(xiàn)了令人難以置信的經(jīng)濟增長。西方企業(yè)樂于進入中國市場，對許多企業(yè)來說，中國市場已經(jīng)變得至關(guān)重要。

中國是一個技術(shù)凈進口國

中國仍然是一個技術(shù)凈進口國。中國希望 “向價值鏈上游” 轉(zhuǎn)移，從將進口零部件組裝成最終產(chǎn)品，轉(zhuǎn)換到在中國國內(nèi)創(chuàng)造先進技術(shù)，但芯片和技術(shù)進口仍將是未來許多年的常態(tài)。

如今，中國使用的半導(dǎo)體只有16% 是在國內(nèi)生產(chǎn)的，其中只有一半是由中國企業(yè)生產(chǎn)的。中國依賴外國供應(yīng)商提供先進的芯片。中國的目標是到 2020 年生產(chǎn) 40% 的半導(dǎo)體，到 2025 年生產(chǎn) 70%。

中國半導(dǎo)體計劃在五年內(nèi)的總投資為 1180 億美元，其中 600 億美元來自省級和市級政府。相比之下，領(lǐng)先的西方公司每年在研發(fā)方面的投入是數(shù)十億美元。英特爾的研發(fā)投入超過 130 億美元，三星和高通各投入超過 30 億美元。而中國的華為和中興分別投入約 150 億美元和 19 億美元。

將半導(dǎo)體視為基礎(chǔ)技術(shù)

中國將半導(dǎo)體視為一個關(guān)鍵的戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)。半導(dǎo)體是數(shù)字經(jīng)濟的支柱。不管是消費者應(yīng)用還是工業(yè)應(yīng)用，都依賴半導(dǎo)體。

半導(dǎo)體的生產(chǎn)是建立在一個復(fù)雜的全球供應(yīng)鏈的基礎(chǔ)上的，這個供應(yīng)鏈既包括大公司，也包括許多小公司。

這個行業(yè)本身已經(jīng)有 60 年的歷史，源于美國實驗室的發(fā)現(xiàn)，他們發(fā)現(xiàn)蝕刻在硅晶片上的銅線可以取代笨重的晶體管(就像晶體管曾經(jīng)取代體積更大的真空管)。該行業(yè)的趨勢是在單個芯片上塞進更多的線路，為特定的功能 (如游戲或人工智能) 專門設(shè)計芯片，并擴大芯片可以執(zhí)行的操作的數(shù)量和速度。

半導(dǎo)體生產(chǎn)處于物理科學(xué)和材料科學(xué)的前沿，因為芯片制造商將更多的計算能力、內(nèi)存或功能集成到單個芯片上。許多人都熟悉 “摩爾定律”。摩爾定律準確地預(yù)言了半導(dǎo)體處理器的發(fā)展速度 (或者說整體處理能力) 將會每兩年翻一番。幾年來一直有猜測說，我們正在接近摩爾定律的終點。一些人預(yù)計，該行業(yè)將更多計算能力集成到單個芯片上的能力將會放緩，甚至終結(jié)。

上表描述了半導(dǎo)體生產(chǎn)的步驟。制造一個半導(dǎo)體需要 400 多個步驟，超過 2 個月的時間。制造過程可分為 6 個階段：研究、設(shè)計、晶圓生產(chǎn)、加工、封裝、測試。

無論我們最終是否達到目標，每一代新的芯片都會帶來更困難的技術(shù)生產(chǎn)挑戰(zhàn)，和更高的成本。半導(dǎo)體行業(yè)在研發(fā)上的大量投資使得它的快速升級能夠一直持續(xù)到現(xiàn)在。摩爾定律的終結(jié)增加了私營部門研發(fā)的重要性 (半導(dǎo)體是美國領(lǐng)先的研發(fā)投入行業(yè)之一，大型公司通常每年花費數(shù)十億美元) 以及政府對物理科學(xué)和材料科學(xué)基礎(chǔ)研究的投資，這有助于推動芯片性能的改善。

半導(dǎo)體行業(yè)又一輪大規(guī)模投資

研發(fā)在保持半導(dǎo)體行業(yè)競爭力方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，考慮到中國在科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué) (STEM) 領(lǐng)域長達數(shù)十年的投資，這是中國最終可能獲得優(yōu)勢的領(lǐng)域之一。

但目前，沒有中國內(nèi)地公司在半導(dǎo)體研發(fā)支出 Top 10 列表中，盡管有兩家中國臺灣公司入榜。四家美國公司的研發(fā)支出占整個行業(yè)研發(fā)支出的 57%(英特爾自己的研發(fā)支出就超過了整個行業(yè)研發(fā)支出的三分之一)。

全球研發(fā)支出top 10芯片企業(yè)

中國私營部門研發(fā)獲得政府的支持是一個潛在的優(yōu)勢，但是美國也有類似的項目，如美國國防部高級研究計劃局 (DARPA) 的一項多年投入 15 億美元的計劃 (被稱為電子復(fù)興計劃)，以及其他旨在開發(fā)新技術(shù)、徹底改變芯片生產(chǎn)和性能的項目。關(guān)鍵的區(qū)別在于DARPA 資助的是研究，而不是公司。

2014 年，中國制定了到 2030 年成為半導(dǎo)體行業(yè)各領(lǐng)域全球領(lǐng)導(dǎo)者的目標。但芯片并不是一個容易進入的市場，這阻礙了中國此前的努力。早在幾十年前，中國就已投入數(shù)十億美元打造國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，但收效甚微。中國企業(yè)面臨的主要困難不是獲得設(shè)備，而是缺乏經(jīng)驗和 “技術(shù)訣竅”。這在今天仍然是很大的問題。中國對本土產(chǎn)業(yè)的追求也與全球一體化供應(yīng)鏈的趨勢背道而馳，后者在生產(chǎn)和創(chuàng)新方面是效率最高的。在全球一體化的創(chuàng)新體系中，本土產(chǎn)業(yè)即使得到資金補貼的支持，仍將是第二位。

盡管西方國家對技術(shù)轉(zhuǎn)讓有所限制，但中國仍可以通過各種方式獲得半導(dǎo)體獨立。首先是通過借鑒中國臺灣的技術(shù)。其次，中國可以利用 “無晶圓廠” 的半導(dǎo)體生產(chǎn)，即由中國企業(yè)設(shè)計芯片，但制造流程由臺積電 (TSMC) 等專業(yè)公司負責(zé)。最后，中國可以再次嘗試建立一個國家資助的本土產(chǎn)業(yè)。中國企業(yè)更喜歡無晶圓廠芯片生產(chǎn)，而政府青睞的建設(shè)國內(nèi)半導(dǎo)體制造工廠 (晶圓廠) 的解決方案既昂貴又有風(fēng)險。

中國創(chuàng)新面臨風(fēng)險

關(guān)于中國能否成為創(chuàng)新大國的長期爭論似乎已經(jīng)結(jié)束，但有兩點需要注意。首先，成功的中國創(chuàng)新仍然受到國家相對技術(shù)落后的限制。第二，伴隨著更大的國家經(jīng)濟導(dǎo)向，中國創(chuàng)新增長的趨勢有可能放緩或逆轉(zhuǎn)。

中美兩國在治理、投資和研究競爭中各有優(yōu)勢和劣勢。研究和創(chuàng)新的跨國性質(zhì)使任何國家爭奪技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)地位的競爭復(fù)雜化了，并將產(chǎn)生兩國都難以控制的力量。以全球為導(dǎo)向的美國工業(yè)可能比以國家為中心的中國有優(yōu)勢。

政府的支持意味著中國企業(yè)即使在無利可圖的情況下也可以繼續(xù)經(jīng)營，這將對中國經(jīng)濟和其他國家的經(jīng)濟造成損害。中國政府補貼的擴張將擠壓其他國家的半導(dǎo)體企業(yè)，縮減它們的收入和數(shù)量，降低半導(dǎo)體生產(chǎn)商投資研發(fā)的能力。中國投資的總體影響將是削弱全球產(chǎn)業(yè)，減緩半導(dǎo)體創(chuàng)新的步伐。

美國如何回應(yīng) ?

半導(dǎo)體是數(shù)字經(jīng)濟的支柱。報告認為，要應(yīng)對中國在半導(dǎo)體領(lǐng)域的努力，沒有簡單的解決方案。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)與國家安全息息相關(guān)，美國可以通過加大對基礎(chǔ)科學(xué)和政府研究的投資保障其技術(shù)實力。

關(guān)于作者：

James Andrew Lewis 是 CSIS 的高級副總裁。在加入 CSIS 之前，他曾在美國國務(wù)院和商務(wù)部擔任外交事務(wù)官員和高級行政人員。

報告全文PDF下載：

https://csis-prod.s3.amazonaws.com/s3fs-public/publication/190115_Lewis_Semiconductor_v6.pdf

本文轉(zhuǎn)自新智元

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