造芯片光砸錢不行

芯片製造是近年來炙手可熱的焦點話題,甚至被提到了國家戰略層麵。隨著美國的製裁,華為麵臨無芯可用的局麵。

目前,華為已具備全場景芯片研發能力,其自主研發的芯片不僅用於智能手機、平板電腦、電視,也被用於網絡通信、安防、服務器等眾多領域。華為海思芯片也應用於無線網絡、固定網絡、數字媒體等領域。

值得一提的是,由華為海思自主研發的麒麟9000芯片基於5nm工藝製程的手機Soc,集成多達153億個晶體管,比蘋果A14的118億個多了30%。麒麟9000芯片是行業內有史以來技術挑戰最大、工程最複雜的一款高端芯片,由台積電代工。不管是從哪個角度來看,麒麟9000都是華為曆經10多年最完美的傑作,並搭載在華為Mate40係列旗艦機型中。

在2019年被美國列入“出口管製實體清單”的情況下,華為頂住了壓力,沒有被打垮,關鍵在於自己手握核心技術,具備了全場景芯片研發能力。於是,美國在2020年5月又實施了第二輪製裁,將範圍擴大到了使用美國技術和美國設備的公司。由於美國禁止半導體供應商使用美國製造的設備為華為生產芯片,自2020年9月15日起台積電不能再為華為代工芯片,華為手機麵臨無芯片可用的尷尬境地,這對華為來說,確實是一場災難。

華為可以研發芯片,但不能生產芯片。

華為如何破局?這個問題一直牽動著全國人民的心。

2019年初,任正非在內部講話中提到,“現在公司處在危亡關頭,研發堅持加大戰略投入,向上捅破天,向下紮到根。短期要解決生產連續性問題,長期要敢於牽引發展方向”。

事實上,華為在半導體製造上的布局,早已開始。從2016年華為的光刻機專利被曝光,到2019年華為旗下的哈勃科技投資了14家半導體產業鏈相關的企業,就可見任正非和華為已經在為今天的芯片製造做準備。

如何追趕上國際前沿技術,打造自己的芯片產品、芯片產業?任正非在央視節目《麵對麵》中也談到這個問題。

在談到芯片話題時,任正非表現得非常冷靜,不僅指出現階段中國要研發芯片並不容易,還很不客氣地指出,當前一些所謂的芯片研發投入是誇大炒作,是為了在股市圈錢。

任正非說:“我們還是要踏踏實實,自知在雲、人工智能上我們落後了許多,才不能泡沫式地追趕。在這些問題上,我們要有更高眼光的戰略計劃。”

任正非認為:“修橋、修路、修房子,已經習慣了,隻要砸錢就行了,這個芯片砸錢不行的,得砸數學家、物理學家、化學家,中國要踏踏實實在數學、物理、化學、神經學、腦科學,各個方麵努力地去改變,我們才可能在這個世界上站得起來。”

隻是芯片製造太難,工程太係統,設備太複雜,所需時間太長,非短時間能突破。華為雖有籌謀,但還不能馬上補齊短板。從任正非回答記者的采訪來看,中國在芯片製造上麵臨的困難不小。

有很多人認為,搞芯片隻要砸錢就可以搞定。其實,生產芯片沒有這麽簡單。華為有的是資金,如果製造芯片是個靠砸錢就能解決的問題,對華為來說就不是問題了。

2020年,任正非在接受媒體采訪時談了自己的觀點:製造芯片光砸錢不行,要砸數學家、物理學家、化學家。目前我們還麵臨著許多現實層麵的短板。

一是基礎教育和理論研究較為薄弱,紮紮實實做學問的不多。

任正非說:“我們有幾個人在認真讀書?博士論文中真知灼見有多少呢?”任正非肯定美國在科學技術上的深度、廣度,甚至美國一些小公司的產品都是超級尖端的。即使華為在全球處於業界領先地位,但也僅是企業層麵相比,可以說差距不大了;但就國家整體和美國比,差距還很大。這與近年來經濟上的泡沫有很大關係,P2P、互聯網、金融、房地產、山寨商品等等泡沫,使得學術思想也泡沫化了。

任正非認為,“高科技不是基礎建設,砸錢就能成功,要從基礎教育抓起,需要漫長的時間,我們公司也是急不得的。”

一個基礎理論形成需要幾十年的時間,如果大家都不認真去研究理論,都去喊口號,幾十年以後我們也不會強大。所以,還是要有人才踏踏實實做學問。

二是人才引進的機製不夠靈活。

任正非談道:“科學家的工作特點是流動的,但是因為稅收、戶口、各地政策不同,購房、購車、入學等製度問題,影響了一些高科技人才的回流和引流。”

任正非認為:“應該調整我們的政策,擁抱這個世界。我們國家有五千年文明,有這麽好的基礎,應該拿出政策來擁抱世界人才來中國創業。”

三是底子薄,自家的人才不夠,理論基礎達不到。

當然,還有一個辦法,把研究所建到國外去。在華為的研發戰略中,跨國創新成為一大創舉。任正非表示,華為“在很多國家建立創新基地和研究中心。哪個地方有能力,我們就在當地去建一個研究所”。

據任正非介紹,華為目前在全世界有26個研發中心,擁有在職的數學家700多人、物理學家800多人、化學家120多人。

華為同時還有一個戰略研究院,每年都拿出大量資金,向全世界著名大學的著名教授“撒胡椒麵”,並且不求投資回報。

華為領先的5G標準,就是源於10多年前土耳其Arikan教授的一篇數學論文。華為用十年時間,投入了數千名研發人員,以這篇論文為中心,一步步研究解體,形成各種專利。華為把土耳其教授的數學論文變成技術和標準,今天華為的5G基本專利數量占世界總量的27%左右,排名第一。

任正非說:“這個土耳其教授不是華為在編員工,但由華為出資支持他的實驗室,支持他招更多的博士生。”

任正非表示:“雖然美國的一些政客想要打垮華為,但是,華為是不會被輕易打倒的,因為我們的求生欲望會促使我們尋求自救之路,從而使我們變得更加強大。不過,美國的部分政客的想法或行為代表不了整個美國,所以,我們不會對美國產生任何憎恨。並且,我們還會堅持走自強、開放之路。”他還強調,“若想要真正變強大,那麽就要學習包括敵人在內的所有人。”

不了解芯片的人會問:我國能夠研製原子彈和衛星,為什麽不能製造芯片?芯片製造到底難在哪裏呢?

芯片(IC:Integrated Circuit集成電路)是指內含集成電路的矽片,體積很小,為智能電器的核心部件,芯片一直起著“大腦”的作用,複雜程度遠超出航天飛機、原子彈和登火星技術。

芯片的技術含量和資金極度密集,生產線動輒數十億上百億美元。此外,人才也是這個行業的稀缺資源。技術又貴又難,人才難以培養,少數幾家大企業壟斷了行業的尖端技術和市場。僅以光刻機為例,整機由千萬條電路和無絲毫偏差的三萬餘個零件構成,在指甲蓋大小的芯片上麵設計建造“世界摩天大樓”,千挑萬選後,一塊真正的芯片才真正誕生。製約集成電路技術發展的四大要素有功耗、工藝、成本和設計複雜度。這不是短時間靠砸錢和一不怕苦二不怕死的精神可以做到的。

芯片難做主要是因為,芯片的核心技術基於材料能力、架構設計能力和工藝能力。而芯片是民用商品,又必須符合成本和效率模型優化的經濟規律,跨越質優價廉效率高的市場經濟競爭門檻。

芯片製作完整過程包括芯片設計、晶片製作、封裝製作、測試等幾個主要環節,其中每個環節都對技術和科技水平有相當高的要求。芯片的設計和工藝都很複雜,但是相比較而言,製造工藝更難。製造工藝要求使用高端光刻機,光的波長是納米級別的,短時間內華為無法跨越生產工具的高集成和人才儲備門檻。

目前,世界上隻有荷蘭A**L公司掌握著最先進的10nm甚至精度更高的光刻機,其最先進的EUV光刻機單價能賣到1億美元以上,而國內的光刻機技術水平還在90nm上,差距巨大且高端人才稀缺。

高端光刻機號稱是世界上最精密的儀器,分辨率通常在十幾納米至幾微米之間,堪稱現代光學工業之花,製造難度極大,全世界隻有少數幾家公司能夠製造,沒有哪個國家能依靠自主技術而獨立生產製造。

目前,中國在芯片產業的投資和人才的引進方麵還處於初始階段。像華為這樣每年投巨資搞芯片研發,以及將股權向研發人員傾斜的企業,國內也找不出第二家。

此外,芯片製造所需的材料也大量依賴進口,有的材料如光刻膠需全部進口。國內半導體材料產業總體規模偏小,技術水平偏低,國產材料的銷售規模占全球比重不到5%,與發達國家相比仍存在較大差距。

所以,國家現在要獎勵那些投資搞芯片產業研發的科技企業,並且鼓勵其上市融資;同時鼓勵芯片領域的留學生回國創業,畢竟全球芯片一半的需求在中國市場。當然還要消除國際上對我們發展芯片技術的誤解,多與國際相關領域的院校展開學術交流。

中國的芯片產業發展難就難在了別人起步較早,投入較多,在芯片製造方麵已經與我們拉開了一定的距離;難在中國芯片企業研發投入少、吸引人才的優勢不多;難在我們還不能做到像三星、台積電這些企業那樣成批量規模生產芯片,並能維持長期盈利。

所以,我國在芯片製造上麵臨的困難,似乎短時間內看不到希望。但我們相信華為在芯片上早有布局的未雨綢繆,不會讓中國芯片出現時間拖久。我們從餘承東的“造芯有望”“實現換道超車”的豪言,到華為“天才少年計劃”“南泥灣計劃”的實施以及與眾多科研機構和高校的聯合攻關等一係列的紮根“造芯”之路可以看出,華為正在有條不紊地全力衝刺。我們期待華為芯片製造捅破天的那一天!

【故事點評】

時下,“造芯”成了一個熱門詞,芯片概念更是資本市場的熱寵,很多企業紛紛宣布重金打造芯片,部分企業醉翁之意不在酒,它們借進軍芯片研發與製造博取關注,或撈取補貼,或哄抬股價,目的是圈錢。

芯片研發和製造來不得半點投機取巧,需要耐得住寂寞。正如任正非所說,發展芯片光砸錢不行,還要砸物理學家、數學家和化學家。

因為科學是腦,技術是手。科學發展了,才會有相應的技術出現;科學不能取得突破,技術就成為無源之水、無根之木。

芯片是急不來的,不光是製造工藝、裝備、耗材問題,還需要各方麵的專家和基礎研究的積累。

無須爭論,中國與美國在科技上的差距還很大。任正非提醒說,我們還是要踏踏實實做學問。中國要想進一步提升國際競爭力,唯有靠搞好基礎教育,培養出真正做學問的人。

任正非告訴我們:發展芯片一定要保持良好的心態,不能急躁和冒進,一定要明白“積跬步以致千裏”的道理。選擇做芯片,就要做好多年沒有回報的打算,就要耐得住寂寞,試圖追求“短平快”,最好不要跨入這個領域。