[商业信息]芯片产业“积弱”，破局重生路在何方？

【/h/】长期以来，我国的芯片产业呈现出“弱积累”的现状，但芯片自主研究的缺乏严重制约了我国的科技发展，摧毁了许多具有优秀基因的科技企业。我们面临着空.之前的压力

越来越多的民族企业逐渐意识到芯片核心技术缺乏的后果，并试图改变这种状况。张汝京建立了SMIC，开创了芯片本地化的先河；华为成立海思，自主研发芯片...虽然中国在芯片行业正在迎头赶上，但一个残酷的现实是，中国最先进的芯片技术仍然远远落后，这既有技术瓶颈的原因，也有核心行业环节的缺失。

弱“芯片”行业

国家海关统计显示，2018年中国芯片进口总额3120亿美元，占全球集成电路市场规模5000亿美元的近60%，进口配额超过石油，居国内进口首位。

其实中国的核心芯片技术高度依赖国外，80%的高端芯片都是进口的。一旦TSMC切断供应，中国芯片将落后西方5-10年，甚至更长时间。

芯片生产主要由设计、制造、封装和测试三个环节组成。

【/h/】从设计角度来说，华为海思是国内领先的芯片设计公司。做了十几年“备胎”的海思，这几年刚刚走上发展的快车道，逐渐摆脱了美国的影响。

从制造的角度来看，全球最大的芯片制造巨头TSMC已经能够实现5 nm制备工艺的大规模生产。相比之下，中国最好的芯片制造公司SMIC刚刚完成14纳米制备工艺的大规模生产，与世界顶级制备工艺相差甚远。

【/h/】从芯片生产的核心设备来看，荷兰asml公司是全球唯一能达到7 nm精度的光刻机供应商，在45 nm高端光刻机市场的市场份额达到80%，而国内最好的光刻机制造商上海微电子刚刚能生产出90 nm低精度光刻机。

【/h/】为什么中国芯片行业落后？

首先，芯片行业是一个耗时耗钱的行业。它可能几十年都没有取得成功。数百亿投资被浪费的情况更为常见，无形中提高了芯片行业的进入门槛。

其次，由于瓦森纳协议，中国很难接触到最新的芯片技术，也买不到近两代的芯片设备。

瓦塞纳尔协定，又称瓦塞纳尔安排机制，目前有40个成员国，包括美国、日本、英国和俄罗斯。瓦森纳安排规定成员国自行决定是否对敏感产品和技术发放出口许可证，但实际上出口安排完全由美国控制，瓦森纳安排已成为对华高科技出口管制的主要“指导性文件”。

当然，除了美国的限制，摩尔定律本身就面临着停滞的挑战，这使得中国芯片产业的发展更加困难。

摩尔定律的困难

【/h/】所谓摩尔定律，是指集成电路的特征尺寸随时间呈指数下降的规律。简单来说，集成电路芯片上集成电路的数量每18个月翻一番。

摩尔定律是英特尔创始人之一戈登·摩尔提出的。在过去的50年里，半导体制备工艺一直遵循这一规律。但摩尔定律不是数学物理定律，而是对发展趋势的分析和预测。摩尔定律的本质是经济法。随着工艺的升级，同一芯片的制造成本会更低，因为单位面积晶体管数量的增加会减少同一芯片所需的面积，所以一旦工艺升级太慢，芯片成本就会居高不下。

但是经过这么多年的发展，半导体制造工艺的特征尺寸越来越难缩小，即将达到瓶颈，研发成本越来越高，投资风险越来越大。越来越多的人认为摩尔定律已经到了极限，处于失败的边缘。

【/h/】据了解，当特征尺寸减小到10nm时，会出现很多量子效应，使得晶体管的特性难以控制。比如量子隧穿效应会非常严重，导致晶体管严重漏电；另外，随着光刻精度的提高，尤其是5nm以后，需要波长更小的紫外光和对紫外光敏感的光刻胶，使得成本更高。

针对“摩尔定律达到极限”这个话题，业界给出了三个演进方向，分别是“更多摩尔”、“超过摩尔”和“超越cmos”。

more指的是沿着摩尔定律不断发展，晶体管数量每两到三年翻一番。当然，对于特征尺寸缩小到10nm后的漏电流问题，晶体管的优化会从性能提升变成漏电流优化。

超过摩尔意味着超越摩尔定律，转向应用需求驱动，即优化其他功能组件，开发新的应用功能。

超越cmos指的是一种新型器件，当硅基cmos的发明达到物理极限时，可以依赖这种器件。

【/h/】在我看来，摩尔定律三个进化方向的本质是摩尔定律在5nm后难以继续。

升级维度 事半功倍

以史为鉴，可以看到兴衰。

【/h/】互联网时代，无数的红海竞赛最终被更高维度的新技术产业所覆盖。就像个人电脑市场的竞争陷入红海一样，无数的个人电脑制造商无法征服任何人。然而，智能手机的出现取代了一些个人电脑应用场景，智能手机以骑行城市的趋势冲击了个人电脑行业，同时开启了移动互联网时代。

半导体芯片行业也是如此。追赶解决不了半导体行业的停滞。未来科技的制高点，不是赶超就能达到的。另一条轨道可能是打破游戏的关键。在摩尔，摩尔和摩尔之外，一个新的世界级半导体产业将会诞生。我们不应该停止追赶，而应该下定决心变道，大胆超车。

令人担忧的是，对新赛道的关注度仍然有限。大基金二期总规模超过2000亿元。如果杠杆比为1:5，大基金二期总金额将超过一万亿元。但大基金的主要目标是继续支持集成电路龙头企业做大做强。它对新的半导体产业轨道，尤其是新技术有多大的支持，还是个问号。

【/h/】据悉，“大基金”是在工信部和财政部的指导下于2014年9月成立的，目的是支持中国本土芯片产业，减少对海外的依赖。从某种程度上来说，大型基金的支持方向代表了半导体行业未来的发展方向。

三大进化方向，芯片行业可破

【/h/】在我看来，中国的芯片行业有机会在五年内改变目前中国芯片行业的困境。

首先，随着ai的兴起，以忆阻器为代表的模拟计算芯片。

【/h/】目前全球ai芯片市场，国内ai芯片厂商和国外巨头基本处于同一起跑线，ai领域的应用目前处于技术和需求融合的高速发展阶段，尚未形成稳定的模式。随着人工智能相关技术的创新，应用场景将更加多样化，国内ai芯片市场将越来越广阔。

【/h/】6月2日，寒武纪首次在科技创新板块举行，成为首个a股ai芯片。国内资本也非常重视人工智能芯片的开发，大量企业获得投资。比如碧奇科技拿下了11亿元的A系列融资，ai芯片市场被激活，有望超越世界。

【/h/】其次，以碳纳米管、石墨烯等新材料为代表的新材料体系，可以将现有芯片容量提高10倍，有望成为新的产业，改变芯片产业格局。

【/h/】目前国外很多厂商已经减少甚至停止了对新材料的研究投入。面对高昂的R&D费用和遥远的成就，许多外国企业不堪重负。

【/h/】同时，国内新材料研发报道频繁，已经走在世界前列。北京大学张志勇-彭练矛教授的研究团队，通过最初的制备工艺，在一个4英寸的基片上制备了密度为120/微米、纯度高达6个9，即99.9999%的碳纳米管阵列。密度和纯度是两个重要指标，比以往同类研究高1-2个数量级。同时，研究人员还批量制作了相应的晶体管和环形振荡器，以验证这项新技术的批量生产潜力。实验表明，这些晶体管和环形振荡器的性能首次超过了传统同尺寸硅片，证明碳芯片可能确实比硅片更强。

【/h/】最后，以柔性半导体芯片为代表的柔性电子结合人体和印刷电子的方向。

传统的芯片加工采用材料还原制造技术，即通过等离子刻蚀或酸刻蚀去除不需要的材料，从而形成功能材料的图形结构。微电子印刷的本质是添加剂制造技术，不依赖于基材的性质。与只能在硅基半导体晶片上制备的传统芯片相比，微电子打印机可以在塑料、纸和布等低成本柔性材料表面制造电子器件和电路。

【/h/】其实中国在印刷电子领域已经有了很大的进步，从印刷设备到电子墨水到基材都在逐步扩展。Power Technology等国内公司开发了微电子打印机，可以打印太阳能电池、电子元器件、显示器件、传感器等。

【/h/】因此，柔性电子打破了传统的制备工艺，随着柔性电子的产业化，人与计算机将进一步融合，这甚至不是猜测，已经成为现实。国内公司开发了智能皮肤，通过灵活的电子技术和可以全天佩戴的可穿戴系统，与身体同步采集信息。

这三个进化方向可能会在近期打破国产芯片的困境，变道超车势在必行。