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中国芯片发展简史

中国“芯”和美国“芯”,正在进行一场生死殊斗。

不论是引起举国关注的华为,还是过去不久的中兴,美国对华的种种制裁令国人激愤的同时,我们不难发现这场贸易摩擦的背后掩盖着美国人不愿表露出的担忧与恐惧。

这种担忧与恐惧来源于日益强大的中国。

换言之,贸易战为虚,科技战为实,而中国“芯“恰恰是这场战争的关键之一。

狄更斯在《双城记》里说道:这是最好的时代,也是最坏的时代。

如果说中兴事件是美国一把扯下中国科技的遮羞布,那么华为事件则是中国亲眼目睹美国虚伪的面具下的惊恐模样。

很难想象,这个看似和平的年代背后,大国间科技之战暗潮汹涌。

小小的芯片下蕴藏着一场未知大变局,当历史重新翻涌,我们发现,中国芯片的发展其实镶嵌在每一朵翻涌的浪花里。

或许,回溯这些历史,才能激励我们更好地向前。

或许,回溯这些历史,我们才能回答这些问题:

中国究竟将会在贸易战中扮演什么角色?为何中国芯命运如此多舛?中国芯的未来又在何方?

1、梦的开局:那些熠熠闪光的名字

“喂,诸位朋友,你可知道我们中国是多么危险呀。正像一根没有再细的头发丝叼着,飘摇在那漫无边际的天空,还要被那风吹雨打。你想危险不危险呢……诸位朋友,你们要救中国,你们要做中国的人。愿大家努力读书,努力富国,努力强国!“

还在上六年级的稚子在国家风雨飘摇中写下这篇习作,一颗拳拳报国之心如同种子深深植入他的心中。

几十年过去了,在一块手指甲盖大小的硅片内,这位“稚子“亲手刻蚀了7个晶体管,1个二极管,7个电阻和6个电容器,这双手缔造了我国第一块集成电路

这位“稚子“叫做王守武,20世纪五十年代的归国浪潮中,这些崇尚”科技救国“的年轻科学家的名字在历史的长河中熠熠闪光。

王守武并不是孤军奋战,解放初期的中国百废待兴,在半导体与集成电路产业领域更是一片荒芜,开垦者不断涌入,黄昆便是其中重要的一位。

1951年,从西南联大走出去,后来前往英国留学的黄昆怀着浓烈的家国情怀回到祖国,当他走进北大的物理教室时,学生们都惊呆了:

教物理的老师不是个老头子,居然是个三十出头的年轻男子!

1954年,北京大学开设了“半导体物理学”这一课程,源源不断地向祖国输送人才。教书育人的黄昆还有一项重要的贡献就是写作了《半导体物理学》这本著作,这本后来几乎是我国理工专业学生的必读经典之作的另一位作者—谢希德,是位巾帼不让须眉的“女英雄”,也是谈及中国芯片绕不开的人物之一。

20世纪80年代的复旦青青校园内,一个“选美”活动吸引了众人的目光,当人们以为会在众多人选中犹豫不决时,学子们却将手中的票投给了一个人,到底是谁有这么大的魅力?

她就是复旦的老校长—谢希德。

在当时复旦学子的眼中,谢希德的美无人能比,她还有另一个名字—“中国半导体之母“。

1956年,在周恩来总理的关注下,通信广播系统,无线电电子学研究应用等多项技术被列为国家重要的科学技术项目,半导体技术赫然在列。

由此,中国人发起了对半导体的全面攻坚战,谢希德作为先锋,责任重大。她不仅在学术上孜孜不倦,还着力打造中国的半导体物理课程体系,正是在这样的背景下,黄昆和谢希德一起合著了《半导体物理学》这本经典教材,这一教材填补了中国此学科的空白。

偶合的是,黄昆,谢希德,王守武被称为是微电子科技领域的”三大巨头“,在中国芯片历史的梦幻开局上留下了他们三人的印记。

这一印记不仅包含着科技的“冷”,更是深藏着对祖国的”热“。

晚年的黄昆,在他为数不多的照片中,总是带着一顶黑色毡帽,目光灼灼,他在三尺讲台上,一呆就是26年。

1983年,花甲之年的王守武再一次临危受命,仅用一年的时间,继续为中国的半导体器件与大规模集成电路方面做出贡献。

而谢希德,早年落下的病根使得她饱受腿疾之苦,工作时只能站立,直到有一天命运跟她开了个玩笑,突发性心衰与呼吸衰竭,这位复旦最美的女子再也没能回到她热爱的半导体物理学科。

中国的芯片历史从这些无私奉献的科学家手中缓缓揭开,既激动人心,又梦幻十足,没人能想到接踵而至的,却是落后挨打的20年。

2、落后的无奈:刺眼差距中的阵痛

1947年12月23日,平安夜的前一天,这本是一个普通的日子。

但在距离纽约市区30多公里的一个简陋的屋子里,历史记住了这个原本普通的日子,人类历史由此进入一个新的篇章。

被记住的还有一个叫做威廉·肖克利的人和他的团队,当团队成员布拉顿接通电源,荧光屏上出现的神秘的波形图预示着晶体管的诞生。

人类由此迈入了硅文明时代,人们朝着心目中芯片的美妙图景又近了一步。此刻的中国并没有落后,在西方的重重封锁之下,我们开始建立起自己的半导体产业。

1960年,中科院半导体所和河北半导体所正式成立,标志着我国半导体工业体系初步建成。

此时的美国,伴随着半导体之父肖克利远走贝尔实验室自立门户,手下的八名年轻科学家的聚集并没有给肖克利带来想象中的晶体管产业化。

两年之后,八名叛徒跳槽至被誉为集成电路的“西点军校”——仙童,而后八位叛徒们伴随着仙童的崛起成为了英雄。仙童点燃了旧金山湾区的星星之火,后来在这片创新的土地上诞生了硅谷。

另一边的日本从战后的创伤中苏醒过来,以举国之力发展科技。

在这场还未真正开始的芯片之战中,各国都在积聚实力,都在憋着一口气。

就在这场芯片“长跑“比赛开始打响之时,中国却渐显疲态,这到底是为什么?

原因首先还是出在集成电路本身,由于集成电路是先进技术,意味着其与国家安全脱离不了关系,国际社会上不断对中国施压,在这关键时刻,中国与世界断了技术交流之路。

而另一方面,20世纪60年代后期,文革的动乱致使中国在经济与社会上,出现巨大断层,在当时的报纸上甚至出现这样的浮夸宣传:

街边随便的一个老太太在弄堂里拉一个炉子都能做出半导体!

差距是巨大的,科技更新迭代速度之快,落后五年意味着落后20年,到了20世纪70年代,全国大约600家半导体生产工厂,一年生产的集成电路总量只等于日本一家大型工厂月产量的十分之一。

此刻的美国与日本,“八叛徒”的中的诺伊斯和摩尔创办了如今辉煌仍在的英特尔,而日本的企业与科研机构协同作战,成立了日后影响巨大的“VLSI研究开发委员会“,让原本互不通气的企业与企业间相互交流。

这是落后的无奈与中国芯片历史上的阵痛,直到改革开放的春风吹来,一时间中国芯片也迎来了自己的春天。

 3、战略的加持:逆境中不断求变

距今一千多年前的唐代大诗人王昌龄漫步至太湖湖畔,正值秋天的夜晚,寒风飒飒,孤独与寂寞萦绕在这位大诗人的内心,他提笔写下:“月明移舟去,夜静梦魂归。”

距今约40年的太湖边,这一次不再是王昌龄诗歌里的冷冷清清,全国各地的人奔赴太湖边的一个小工厂,这个小工厂到底藏着什么秘密?

这个小工厂叫做“742厂”,前身是无锡小巷子里的一家地方国营小厂,名气并不是很大,但随着与日本东芝的合作,“742厂”成了在当时全国产能最大的集成电路生产厂。

“742厂”在当时是较早吃螃蟹的人。改革开放初期,人们还没有意识到市场的巨大力量,计划经济体制的阴影仍旧笼罩着中国的芯片企业。东渡而来的日本技术到底能不能适应中国的市场土壤,每个人心里都没有底,每个人也都是摸着石头过河。

“742厂”带来的蝴蝶效应是巨大的,一时之间,全国各地的芯片产业开始了“引进”的热潮,这种热情似火的“拿来主义”带来的副作用也是显然易见的。

当时的一份报告显示,当时,全国共有33个单位引进各种技术与设备,而最终投入使用的只有零星的几家。

1982年,国务院专门成立领导小组,制定详细的中国芯片发展规划,四年之后,筹备许久的关于中国芯的第一个发展战略诞生——“531”战略。

所谓知己知彼百战不殆,酝酿四年的“531”战略的提出,一方面要求普遍推广以742厂为基点的5微米技术,而另一方面则要求中国人自己造血,积极开发三微米技术,全力攻关1微米技术。

这也就是为什么会出现太湖湖畔一家小工厂前门庭若市的盛况了,坊间流传着时任742厂总经理的一句话:

“到742厂,除了吃饭要钱,住宿不要钱!”

1988年,我国集成电路产量达到1亿块,标志着我国开始进入工业化大生产,比老美晚了22年,比日本晚了20年,从1965年的第一块集成电路,中国用了漫漫的23年。

战略之于国家的发展不言而喻,531战略的成功却并不意味着中国芯的一帆风顺,伴随着全国上下芯片产业的繁荣,908工程顺势推出,目标在八五期间(1991年-1995年)半导体技术达到1微米。

531战略带来的繁荣藏着一定的泡沫,它的成功一定程度上源于外国技术的引进,而计划经济的阴霾在908战略实施期间,让中国人吃了大亏。

反观国际环境,此时的日本经济发展迅速,美国逐渐警觉,两方在芯片领域展开竞争,而20世界80年代的韩国的芯片产业才开始发端。

908工程被寄予很大的期望。资料显示,908工程计划投资20亿元,这一资金不仅将用在无锡华晶电子上(用于建设产能大的晶圆厂),还将用在集成电路企业设计中心上。

然而,这一计划光审批就花了足足两年时间,到了1997年,华晶才建成投产,但亡羊补牢,为时已晚。

“908”战略带来的阵痛是巨大的,处于计划经济与市场经济转型的中国,深陷困境,求新求变的中国人再一次吹响了变革的号角,中国芯片的格局又一次被打开了。

20世纪90年代,国家领导人参观了韩国三星集成电路生产线,带回了“触目惊心”的四字感叹。

909工程正是在这样的背景下诞生,这是中国电子工业史上投资规模最大,技术最先进的国家项目,是908工程投资金额的五倍。

原本层层的审批制度此刻也开了绿灯,中央的资金几乎是即刻到位。于此同时,909工程的又一突出特点是与市场的有机融合,通过市场引进技术,继而为我所用,在这样上下一心的境遇中,909工程圆满完成了当初立项时的任务。

尼采说,凡是杀不死你的,都会使你变得强大。迎来了千禧之年的中国芯一路向前,无畏无惧。

4、布局与突围:走出国门的中国芯

2001年7月31日,北京沉浸在欢乐的海洋里。

当电视广播中传来申奥成功的喜讯时,人们挥动着手中的旗帜,相互拥抱与欢呼,北京沸腾了,中国沸腾了。

这是进入21世纪的中国,新世纪的喜悦洋溢在每一个中国人的脸上,而这种喜悦同样洋溢在中国的芯一代上。

此时的芯片跳动在中国人的日常生活中,不管是电脑,还是手机,中国芯走出了自己的一条路,龙芯在市场上的艰苦,紫光在资本场的运筹帷幄,还有华为终年如一日的死磕精神……新世纪的芯一代们走出了一条多样的路,带领中国芯全线突围。

梦幻起源于2001年“方舟1号”的诞生,这是中国芯的1.0时代的升级,在当时国产计算机上的方舟芯片风靡一时,但很快危机乍现,用户开始怨声载道,方舟芯片并有没有注重用户体验。

20世纪90年代,一旁的龙芯项目也在悄然进行着,师从著名计算机专家夏培肃的胡伟武亲眼见证中国芯片发展的艰难,作为龙芯负责人的他,对方舟的落寞深有感触,早年龙芯项目组在中科院计算所启动时,也是困难重重。他知道此时中国芯面临的困难不是技术,不是经费,而是市场的认可,而这与用户体验息息相关。

此刻的华为默默建造起日后的后盾——海思,一块蕴含创新精神的黑土地正在悄然孕育中国芯的种子。

彼时,清华科技开发总公司也出了一件大事——其将改组为清华紫光集团总公司,之后的几十年内,它将驰骋于资本市场。

胡伟武还记得自己在清晨六点多打开实验室的门看到的景象:课题组的成员睡着了,手里还拿着鼠标。胡伟武感慨之余,还是叫醒了成员,他们知道中国芯在与时间赛跑。

华为任正非知道,在科技领域,没有喘息的机会,哪怕落后一点点,就意味着逐渐死亡。1991年华为成立ASIC设计中心,设计自己的芯片,而在当时,华为才刚刚创立四年,员工只有几十人,资金就是第一大难题。但华为人没有放弃,两年之后华为研发出第一块数字专用集成电路,2004年在ASIC基础上,华为的神秘部队海思诞生了,十几年间,海思没有停下更新迭代的脚步。

而紫光赵伟光不断地“买买买”,看似是资本高手的紫光一路并购,在旁人不理解的眼光中,在全球芯片领域掀起紫光的旋风。

从技术到市场,从市场到资本,芯一代们全线布局,在不断突围中打造中国芯的影响力。他们不断创新,将技术融入市场;他们不断进取,将梦想植于全球。

但就在中国芯在全球市场上的耀眼表现备受瞩目时,危机却在蛰伏。

5、『危』中有机:不忘初心,砥砺前行

2019年5月17日,一封华为海思的内部信传遍整个互联网。信中表示华为被列入美国商务部工业和安全局(BIS)的实体名单(entity list)。从此,华为保密柜里的备胎芯片将“全部转正”。

老美野心昭昭,华为之战已然不是芯片之间的斗争,而是国家之间话语权的争夺。

中兴事件之后,互联网巨头也加入芯片的战队中来,阿里巴巴集团高调全资收购中天微系统公司,而百度深入钻研人工智能领域,至今已经在算法,大数据等领域取得了重大突破。

互联网公司的同仇敌忾也给中国芯片注入了一剂定心丸,针对美国持续地对华施压,中国芯片被推至风口浪尖。

人们总在问:为什么会是华为?为什么会是中兴?

答案其实很简单,中兴也好,华为也罢,这都只是一个开始,未来中国将面临的还会更多,中国将迎接更多的挑战。

早在上世纪,美国就曾以相同的手段对付过经济持续发展的日本,致使日本的芯片发展在蒸蒸日上之时急转直下。如今,这场披着贸易战外衣的技术争夺战,背后同样蕴含着美国对中国技术发展的忌惮,而以芯片为代表的信息安全控制权更是其中争夺的焦点。

通过梳理美国与中国的贸易摩擦,不难发现,从20世纪90年代起,美国已经开始焦虑。

先是多次的301调查,针对中国的知识产权领域展开调查,进入21世纪之后,美国开始着手遏制中国技术的发展,先是保守的攻击,而如今演变成登堂入室。

在人民网的一篇《美国单边主义将伤及产业链全球化》的文章中,有这样一段话:“产业全球化,价值链同样全球化。从2018年的年报来看,高通67%的收入,英特尔26%的收入,英伟达24%的收入,苹果20%的收入也都来自中国。”

这样的数据下,不难看出,美国对华的相关封锁很有可能反噬自身,影响最大的可能不是中国,而是美国的半导体企业。

芯的未来意味着新的危机与机遇并存,这仍然是一个充满未知的时代,5G正在登场,AI芯片已经在路上,我们需要面对现实,承认中国芯与外国芯仍然存在着刺眼的差距,但中国芯并没有停下革新的脚步;同时外界的封锁不会停下,风险也相伴相生,但中国人不会因此退缩。

中国芯发展的六十年,是梦幻与现实并存的六十年,是艰辛与喜悦的六十年,是计划与市场磨合的六十年,是创新与变革的六十年,更是危机四伏与机遇潜藏的六十年。

我们不会忘记历史长河中那些熠熠闪光的科学家,是他们用坚忍不拔的意志点亮了中国芯片的天空;

我们不会忘记落后的二十年里的历史教训,是它们以铮铮警钟之声敲醒中国人从芯片梦中惊醒;

我们不会忘记进取的年代那些或成功或失败的战略,是它们以全局的眼光指引中国芯片的发展;

我们不会忘记21世纪的芯一代的征程,是他们以多样的布局突围,揭开中国芯片的崭新序幕。

……

黑暗无论怎样悠长,白昼总会到来。这是中国芯充满未知的时代,但也是中国芯最好的时代。

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