b体育先说结论，我认为未来几年中，我国半导体整个产业链都将产生大量翻倍甚至是十倍的公司，具体大家先别急着反对，大家先看看必须崛起要的中国半导体产业链在全球都排名什么位置？我做了全面的分析，会发现我们国家的半导体产业链很多公司都处于初级阶段，往往初级阶段公司稍微发展下，甚至都不需要发展到全球顶尖都能够翻好几倍。

　　以下内容是我花了一周业余时间整理，寻找数据，分析而来，认可我的朋友可以点个赞支持，如果觉得太长，也可以先点赞收藏后面再看，看完本文，大家会对我们国家半导体产业链在全球竞争中处于什么位置有一个全面基础了解。开始进入正文：

　　半导体产业产业链比较长，大致分为材料、制造设备、封测、晶圆代工、芯片设计这五大块，其中晶圆代工、芯片设计门槛最高，是资本和人才密集产业，同时也是产生超级公司最多的领域。比如将近七千亿美金的晶圆代工企业台积电，芯片设计领域的超级公司就更多了，比如我们熟悉的英伟达两千亿美金、德州仪器千亿美金、博通千亿美金、高通千亿美金、AMD千亿美金，而半导体材料制造设备主要公司是美日荷垄断，比如应用材料、阿斯麦将近2400亿美金、东京电子等；

　　1、晶圆代工：重要指数五颗星，前阵子美国升级对华为的打压就是从晶圆代工方面下手的。

　　看下图全球前五大晶圆代工厂分额图，台湾省的台积电遥遥领先市场份额超过50%，技术上也实现了 5nm 的量产，第二名的三星是唯一在制程上面没有落后台积电太多的代工厂，5月20号三星还宣布投入80亿美金扩大三星在5nm以下工艺的制造能，三四名的格罗方德（格芯）和联电早就放弃12nm以下制程，所以在可以预见到的未来几年，全球晶圆高端制程代工估计是台积电和三星双雄厮杀。

　　第五名的就是我们的中芯国际，目前全球市场份额6%，最近刚刚实现了 14nm 的量产，在新制程技术也已经突破了 7nm 但是量产还有待时间。今年中芯资本支出也达到了42亿美金（为了购买制造设备和原材料等），在资本上面也频频出招，目前已经确定在科创板二次上市，预计融资200-300亿人民币投入到14nm 工厂建设以及更新技术研发。目前晶圆代工制程现状是在相当长的一段时间，半导体的制程工艺依然是以14/12nm为主，在物联网、loT和汽车等快速增长的行业大多数芯片设计依靠的是12/14nm制程工艺，在这一部分也占据着业界相当大的利润，而 7nm 和 5nm 目前主要是全球的高端手机和电脑芯片为主，比如华为的麒麟990 就是 7nm 的 5G 手机芯片。所以目前中芯国际需要在利润尚且丰厚的12/14nm快速提升产能，实现造血能力，才能够实现从全球第五到第三的跃升，而继续加大对新制程技术的研发，才能保证未来能够与台积电和三星在最高端制程上同台竞技。点评：中芯国际作为国内技术和市值最高的晶圆代工厂，但是距离国际大厂还依旧有相当大的差距，并且不是一朝一夕就能够赶超上的，晶圆代工作为一个人才和资金双密集产业，只有十万青年十万肝外加国家资金不断支援才能突破，道阻且长。2、全球封测市场格局，封测和晶圆代工基本是一体的，技术含量较低，甚至可以说是一个劳动密集型产业了，封测领域是目前中国大陆的确唯一没有落后的领域（主要缘故还是因为这块技术含量较低，突破更容易）。

　　中国本土最大的半导体装备供应商北方华创受惠于国产设备替代，2019年的半导体设备营收31.91亿（电子元器件业务实现营业收入8.47亿元），在全球排名 20 - 22之间，中微半导体2019年总收入为19.4亿元，全球排名暂未统计。对比国外半导体设备厂商2019年，全球前四收入都超过或者接近100亿美金，10-20倍的差距，所以大家大概知道半导体设备方面和国外巨头的差距了吗？另外，除了收入差距之外，国内仅有的两个半导体设备供应商还有设备不齐全的问题。4、半导体材料主要包含硅片，靶材，CMP抛光材料、光刻胶、高纯试剂、电子特种气体、（光掩膜）。硅片、气体、光掩模和光刻胶四种材料占整体比例67%以上，其中硅片是半导体材料的核心。根据SEMI数据，2019年硅片、电子气体、光掩膜、光刻胶配套化学品的销售额分别为123.7亿美元、43.7亿美元、41.5亿美元、22.8亿美元，分别占全球半导体制造材料行业37.29%、13.17%、12.51%、6.87%的市场份额。其中，半导体硅片占比最高，为半导体制造的核心材料。

　　全球硅片市场已被日本信越（ShinEtsu）、日本胜高（SUMCO）、德国Siltronic（原Waker）、美国SunEdision（原MEMC）、韩国Silitron和中国台湾世界晶圆（GlobalWafers）6家硅片巨头所垄断。全球一半以上的硅片产能集中于日本。并且硅片尺寸越大，垄断程度越严重。例如，2015年这6家硅片厂商不但掌控了全球92%的硅片出货量（见图6），更是囊括了全球97.8%的12英寸硅片销售额。2016年9月，中国台湾的环球晶圆以6.83亿美元并购了美国的SunEdision（其前身是MEMC），从而一举成为全球排名第三位的硅片供应商。2017年5月，环球晶圆又以3.2亿元收购了丹麦硅材料公司Topsil。2017年年初，韩国SKHynix收购了Siliton，易名为SKSilitron。到2017年年底，全球前5大半导体硅片供应商的市场份额。在中国大陆，仅有上海硅产业集团、中环股份、金瑞泓等少数几家企业具备8英寸半导体硅片的生产能力，而12英寸半导体硅片主要依靠进口，自主率非常低。除硅片市场具有寡头垄断特征外，其他原材料市场亦是如此。半导体材料作为半导体产业链上游，从目前国内产业发展现状来看，其差距远大于芯片设计、制造、封测等环节。产业发展进程甚至落后于半导体装备。日本经济产业省7月1日宣布，决定从7月4日起，将限制对韩国出口日本半导体核心上游原材料、智能手机及电视等显示屏的核心原材料。该事件凸显半导体材料对半导体产业链的重要性。半导体材料是国内半导体产业链最薄弱的环节之一。中兴通讯、福建晋华事件给国内半导体产业敲响了警钟，上游原材料和设备的自主可控迫在眉睫。根据半导体行业协会的统计，目前在国内半导体制造环节国产材料的使用率不足15%，先进工艺制程和先进封装领域，半导体材料的国产化率更低，本土材料的国产替代形势依然严峻，且部分产品面临严重的专利技术封锁。未来国内半导体产业的进口替代，没有半导体材料的自主创新，半导体产业的发展也是空中楼阁。如果不能早日实现材料与设备在内的产业配套环节的国产替代，我国半导体产业的发展将受制于人。当前国内半导体材料的发展正在快速迎来突破，在过去十年，以02专项、国家重点研发计划为代表的产业政策和专项补贴推动了半导体材料从无到有的起步阶段，本土半导体材料企业数量大幅增长，以江化微的超纯试剂、鼎龙股份的CMP研磨垫、江丰电子的靶材、安集微电子的研磨液、上海硅产业集团的大硅片为代表的国产半导体材料进入主流晶圆制造产线进行上线验证，部分产品实现了批量供应。同时，大基金的进入，大力推动了本土材料产业的资源整合和海外人才引入的加速。虽然目前产业总体正处于起步阶段，我们认为，未来5-10年即将成为半导体材料产业发展壮大的黄金时期。综合来看，我国半导体材料产业链正历经从无到有、从弱到强的重大变革。

　　结论：未来的几年时间内，我们国家的整个半导体产业链都将会产生大量翻倍，甚至是十倍成长的公司，让我们拭目以待！

　　这个话题太大，我只说说芯片领域补贴这件事吧。现在芯片行业已经成为了国家的战略产业，如果失去国外芯片的支持，几乎所有民用领域的电子产品升级都将受到严重制约，一年换两部手机的好日子就不存在了电路板。当然，军用和专有领域受影响非常有限，因为他们都是专有芯片。

　　其实国家每年在这个领域的补贴也非常多，我个人观点，补贴用错了地方。现在的补贴更多的给了研发阶段，买设备、流片等研发费用补贴非常高，很多企业只要研发出来，就能拿到大笔补贴，所以，很多企业都把注意力放到了研发领域。但是，那些号称达到国际先进水平的芯片，市面的设备中怎么没看到呢？

　　因为已经在研发阶段拿到了足够多的补贴，嘛费劲去推自己的芯片啊？所以，就产生了一个怪现象，芯片众多，但是基于这些芯片的开发板却很少，而且还买不到。所以，现在国内院校还是在采购STM32、树莓派之类的平台来做开发（如果不信，去淘宝上搜ARM开发板，看看开发板上用的芯片是啥）。这就造成了熟悉这些国内芯片的研发人员很少，加上外国芯片厂的开发支持确实做得好，很多企业在选型时，根本不会考虑国产芯片。

　　所以，我的观点，国家补贴应该大力扶持“用”的阶段，按出货量补贴，这样可以有效降低采用国产芯片的设备成本，增加这些设备的市场竞争力。当然，这样一来，获益最大的自然是那些既做芯片、又做设备的厂商，比如华为和小米。

　　另外，就是补贴采用国产芯片的大学和培训机构，培养一个熟悉国产芯片的研发人员，补贴多少钱，这样，当市面上有很多熟悉国产芯片的开发人员，选择国产芯片的厂商自然会变多。

　　还有就是流片，不论你是哪里的公司，只要在大陆建芯片厂，按片数补贴。当然，你因为禁令选择撤退，那就领导别轮了。

　　很多人说，国产芯片质量不好，良品率不够高，这的确是事实，但是，大家应该记得MTK，当年MTK的基带芯片是相当过硬的。MTK也不是一家大公司，为神马质量过硬？无他，唯量大而。芯片量大了，什么毛病都藏不住。

　　所以，大家现在呼吁支持国产芯片，但是，你会尴尬的发现，市面上采用国产芯片的手机几乎没有太多，而且都是低端机。

　　与其等着别人发善心，不如自己先动起来，而国家给予支持的企业应该不分国企、私企，谁能卖出去，就给谁补贴，卖到国外去的，给双倍补贴。3-5年后，国产芯片就可以和美国芯片分庭抗礼了。

　　同学们第一次被物理课本整懵的，怕是「半导体」这个概念了，所以先帮各位的物理老师，来把这个债给还上。

　　我们知道原子外层是有电子的，当原子相互紧密连接，组成固体时，就会有很多电子混到一起。

　　量子力学认为，2 个相同电子没法待在一个轨道上，于是，为了让这些电子不在一个轨道上打架，很多轨道就硬生生分裂成了好几个细轨道。

　　这么多电子的轨道挤在一起，不小心挨得近了，就变成了宽宽的大轨道。在量子力学里呢，这种细轨道，叫能级，而挤在一起，变成的宽轨道呢，就叫做能带。

　　有些宽轨道上挤满了电子，电子跟高峰时间的地铁一样，没法自由移动。而有些宽轨道空旷的很，就像车上还有不少空位置，电子就可自由移动。

　　我来问一个问题，你知道吗为什么有些东西能够导电，有些缺不能呢？这里啊，就可以解释了。

　　电子可以在宽轨道上移动，宏观上就表现为导电，反过来，电子挤满了，动不了，宏观上就表现为不导电。

　　我们把事情说得简单一点，先不提「价带、满带、禁带和导带」这些概念，直接圈重点。

　　有些满轨道和空轨道挨的太近，电子可以毫不费力从满轨道跑到空轨道上，于是就能自由移动，这就是导体。这里多提一嘴，一价金属的导电原理略有不同，它的满轨道上原本就不太满，所以电子不用跑到空轨道也能移动。

　　但很多时候两条宽轨道之间呢，是有空隙的，电子单靠自己是跨不过去的，表现为不导电。

　　但如果空隙的宽度在 5 电子伏特，也就是 5ev 之内，给电子加个额外能量，它也能跨到空轨道上，而且跨过去就能自由移动，表现为导电。

　　这种空隙宽度不超过 5 电子伏特的固体，有时电子能跨过去，有时不能，也就是说，有时导电、有时不导电，所以叫做半导体。

　　如果宽轨道的空隙超过 5ev，那基本就得歇菜，正常情况下电子是跨不过去的，这就是绝缘体。当然，如果你给的能量足够大的线ev 都照样跑过去。比如说空气属于绝缘体，而高压电就能击穿空气，从而形成电流。

　　到这里，由量子力学发展出的能带理论就差不多成型了，能带理论系统地解释了导体、绝缘体和半导体的本质区别，也就是说，这三者取决于满轨道和空轨道之间的间隙。学术点说，取决于价带和导带之间的禁带宽度。

　　这里有个问题，一旦细轨道变少了，能不能挤成宽轨道就不好说了，所以能带理论本质上是一个近似理论，需要很多原子挤在一起，不适用于由少量原子组成的固体。这也是芯片存在发展瓶颈的根本原因。

　　很明显，像导体的这种直男性格，是没啥好折腾的，所以多少年了，导线依然是铜线，再怎么折腾都没啥本质变化，而另一个极端的绝缘体，它的遭遇其实也差不多。

　　只有半导体这种暧暧昧昧的性格，最容易搞事情，所以与电子设备相关的如芯片、雷达这些产业，基本都属于半导体产业。

　　硅的外层有 4 个电子，假设某个固体由 100 个硅原子组成，那么它的满轨道就挤满了 400 个电子，这时电子挤得满满的，无法移动。

　　这时，用 10 个硼原子取代其中 10 个硅原子，硼这类三价元素外层只有 3 个电子，所以这块固体的满轨道就有了 10 个空位。这就相当于在挤满人的公交车上腾出了几个空位子，为电子的移动提供了条件。这种类型的材料，我们叫它 P 型半导体。

　　同理，如果用 10 个磷原子取代 10 个硅原子，磷这类五价元素外层有 5 个电子，因此满轨道上反而又多出了 10 个电子。相当于挤满人的公交车外面又挂了 10 个人，这些人非常容易脱离公交车，这种材料我们叫他 N 型半导体。

　　不用想也知道，挂在公交车外面的 10 个人肯定会跑到另一辆公交车的空位上。也就是说，N 型那些额外的电子必然是往 P 型那些空位上跑去，直到电场平衡为止，这就是大名鼎鼎的「PN 结」。

　　这时候，咱们再加个正向的电压，N 型半导体那些额外的电子就会源源不断跑到 P 型半导体的空位上，电子的移动就是电流，这时的 PN 结就是导电的。

　　如果加个反向的电压呢？让本来就有空位的公交上，再把人往另一辆坐满挂票的人的车上送。

　　那肯定就不容易上车了。而且从 P 型半导体那里再抽电子到 N 型半导体，随着坐挂票的电子越来越多，电场就会不断增强，一直到抵消了外加的电压为止，这时电子就不再继续移动，此时的 PN 结呢，就是不导电的。

　　当然了，这是理论的理想情况，实际上还是会有微弱的电子移动，但跟正向电流相比呢，这个可以忽略不计。

　　说到这里，如果你已经被整晕了，没关系，我用普通人类的语言总结一下：PN 结具有单向导电性，也就是说，电流只能从 A 流向 B，无法从 B 流向 A。

　　我们现在已经有了单向导电的 PN 结，然后呢？把 PN 结两端接上导线，我们就合成了一个重要道具：二极管。

　　有了二极管，通过组合，就能搭出一个电路来。在这个电路里，有两路输入，一路输出，然后就可以实现这么一个功能：只要其中一路输入有电压，输出就有电压，这叫或门电路，或者的或，大门的门。

　　改一改就可以变成这样：必须要两路都输入电压，输出端才会有电压，这叫与门电路。这类电路叫逻辑门电路。

　　现在有了这些逻辑门电路，咱们啊，离芯片就不远了。你可以设计出一种电路，它拥有一大堆的逻辑门电路，有很多输入端和输出端，然后把有电压看作 1，没电压的看作 0，这个电路就可以把一串 1 和 0，变成另一串 1 和 0。

　　一不小心，我们就得到了芯片运算的本质：把一串 1,0，变成另一串 1,0。

　　简单举个例子，某个电路左边 4 根线 根线作为输出，现在左边输入 1010，也就是在第 1 根和第 3 根线上加电压，那么，右边就会输出 0101，也是第 2 根和第 4 根线有电压，这就算完成了一次运算。

　　我们来玩个稍微复杂一点的局，把左边的输入线 根，接上键盘，右边的输出线 个发光管组成一个数字 8。通过逻辑门电路的巧妙安排，键盘就可以控制发光管的发亮顺序。

　　如果你想进行 1+1 的加法运算，其电路的复杂程度就已经超过了 99% 的人的智商了，即便老师我亲自出手，设计的电路运算能力也抵不过一副算盘。

　　直到有一天，有人用 18000 只电子管，6000 个开关，7000 只电阻，10000 只电容，50 万条导线组成了一个超级复杂的电路，诞生了人类第一台计算机。

　　重量呢，挺重的，足足 30 吨，运算能力呢，只有 5000 次每秒，这速度还不及现在手持计算器的十分之一。即便如此，当时的工程师为了安装这堆电路，不知道脑子被搞抽筋了多少回。

　　接下来的思路就相对简单了，把这 30 吨的庞然大物，集成到指甲那么大的地方上去。做成了，它就变成了我们现在说的的芯片。

　　芯片，原料是地球上储量最丰富、最廉价的沙子，也就是二氧化硅，但它的出现，成就了咱们这个星球的科技之巅，从沙子到芯片，最佳逆袭奖颁给它，那可是实至名归！

　　后来，为了把 30 吨的运算电路体积缩小，聪明的工程师们把能扔的东西全扔了，直接在硅片上制作 PN 结和电路。多么的神奇呀！

　　把硅石氯化之后再蒸馏，我们可以得到纯度很高的硅。不过这种硅原子排列混乱，会影响电子运动，我们叫它多晶硅吧。

　　硅的主要评判指标是纯度，你想想，如果硅原子之间有一堆杂质，那电子就别想在满轨道和空轨道之间跑顺畅。

　　无论啥东西，纯度越高制造难度越大。用于太阳能发电的高纯硅要求 99.9999%，这玩意儿全世界超过一半是中国产的，早被玩成了白菜价。

　　而芯片用的电子级高纯硅要求 99.999999999%（ 11 个 9），目前我国几乎全部都需要进口，直到 2018 年江苏的鑫华公司实现了量产，鼓掌!只是目前产量少得可怜，还不及进口的一个零头。

　　不过,鑫华的高纯硅出口到了韩国这个半导体强国，所以他们的品质应该是很不错的。先别高兴，再来一盆冷水，目前他们 30% 的制造设备还得进口。

　　电子级高纯硅的传统霸主依然是德国 Wacker 和美国 Hemlock（美日合资），中国还有很长的路要走。

　　切好之后，就要在晶圆上把成千上万的电路装起来的，干这活的地方呢叫做「晶圆厂」。

　　难道是原子操纵术？想多了，朋友！这可不是修仙，哪怕你到练成御剑飞行，元婴大成，人类还不见得能操纵一个一个原子来组成各种器件呢。

　　首先我们在晶圆上要涂一层感光材料，这种材料见光就融化，那光从哪里来？当然是光刻机了，光刻机可以用非常精细的光线，在感光材料上刻出图案，让底下的晶圆出来。

　　然后，用等离子体这类东西进行冲刷，部分的晶圆就会被刻出很多沟槽。这套设备就叫刻蚀机。然后，我们再用离子注入机在刻出来的沟槽里掺入磷元素，加热退火处理，就得到了一堆 N 型半导体。

　　完成之后，把晶圆清洗干净，重新涂上感光材料，用光刻机刻图b体育，用刻蚀机刻上沟槽，再用离子注入机撒上硼元素，当当，咱们就有了 P 型半导体。

　　大家肯定看到过晶圆的图片。一块晶圆上的一个个排列整齐的小方块就是芯片。一块晶圆可以做很多个芯片。

　　芯片放大了看就是成堆成堆的电路，这些电路其最底层都是简单的门电路。他们并不比那台 30 吨重的计算机的电路更高明，但是由于采用了更多的器件，组成了更庞大的电路，其运算性能自然就提高了。

　　在这里有些同学可能会有个疑问：为什么不把芯片做的更大一点呢？这样不就可以安装更多电路了吗？性能不就赶上外国了嘛？

　　我们来算个账，比如说，7nm 工艺可以在 1 平方厘米的面积上安装 100 亿个晶体管，而 10nm 工艺大约是 50 亿个，所以这笔账就很简单了。

　　芯片越小，一张晶圆能切出的芯片就越多，价格自然更划算，在市场上就能死死摁住竞争对手，赚了钱又可以做更多研发，差距就这么拉开了。那你说，咱们芯片是要做大还是做小？

　　这里说个题外话，中国军用芯片基本实现了自给自足，而且性能杠杠的，因为军用不计较钱嘛！

　　可以把芯片做的比较大的。另外，越大的硅片遇到杂质的概率越大，所以芯片越大良品率越低。总的来说半导体，大芯片的成本远远高于小芯片，不过对军方来说，这些统统都不叫事儿。

　　除了成本之外，大芯片的布线比小芯片更长，所以延时也更明显，驱动电流也大 很多，这会导致整体设计更臃肿，性能上还是会吃亏。反正，小芯片就是比大芯片好用。

　　用 70 亿个晶体管在指甲盖大小的地方组成电路，想想就头皮发麻！一个路口红绿灯设置不合理，就可能导致大片堵车。电子在芯片上跑来跑去，稍微有个 PN 结出问题，电子同样会堵车。所以芯片的设计异常重要，重要到了和材料技术相提并论的地步。

　　这么复杂的设计，必须得先有个章法。七十年代，英特尔率先想出了一个好办法：X86 架构。详细内容不提了，简单来说，这架构虽然能耗高点、体积大点，但性能那是嗖嗖的，几乎垄断了电脑芯片市场，成就了如日中天的英特尔。

　　这相当于，英特尔提出造汽车用 4 个轮子，以后其他人想造 4 个轮子的汽车，就得先付授权费。这尼玛怎么忍，随后英国 ARM 公司提出了 2 个轮子的汽车方案：ARM 架构。

　　毫无疑问，2 个轮子肯定跑不过 4 个轮子，ARM 架构虽然省电小巧，但性能实在有点寒碜，于是一直被英特尔摁着打。ARM 熬到了九十年代，终于熬不住了，决定不再生产芯片，而是将 ARM 架构授权给其他公司生产，赚点授权费，这才保住了一条命。

　　今天文章主要来跟大家回顾一下我国芯片产业的发展历史，以此来对未来芯片产业的发展做一个展望。

　　从中我们应该明白一件事情，面对美国当前发动的科技战，敌人并不是我们想象的那么强大，同时我们也不是很多人所说的那样毫无招架之力。

　　我对我国的芯片产业未来发展充满了信心，但对于当前红蓝之争的科技战，所可能带来的困难，我们需要有最充分的预计。

　　早在1965年，我国第一块硅基数字集成电路，也就是我们现在所说的芯片，就研制成功。

　　当时1965年，现在的光刻机巨头ASML还没有诞生，日本的一些芯片巨头也才刚刚进入这个领域。

　　可以这么说，在这样的新鲜事物上，我国当时的起步基本跟欧美国家是在同一水平线上的。

　　以当时的国际环境来说，自然不存在进口之类的，所以这个芯片是完全自主研发的，包括光刻机当时我们也是自己造的。

　　那是一个极其复杂的年代，但我们却在一穷二白的情况下，依靠无数满腔热血的科研人员，硬生生在许多领域做出重大科学突破。

　　1976年中科院109厂（现中科院微电子研究所），就研究出1000万次的大型电子计算机。

　　1978年，美国GCA公司推出世界第一台商品化的分步式投影光刻机——DSW4800，光刻精度3微米左右。

　　但仅过了两年，1980年，清华大学研制成功第四代分步式投影光刻机，光刻精度达到3微米，接近国际主流水平。

　　也就是说，至少在1980年的时候，我国的芯片领域技术水平，基本上还处于紧追国际前沿的状态。

　　如果芯片产业按照80年代的发展势头，我国在光刻机领域至少是可以紧追在第一梯队的，不至于像现在落后那么多。

　　所以，虽然我们的这些光刻机等产品，性能上达到了国际前沿水平，但在商业化和成本上，是远远不如国外的一些同类产品。

　　于是价格更便宜，性能还更好的洋产品，一下子击垮了我们当时很多民族产业，包括我们当时还十分稚嫩的微电子工业。

　　在以往这方面是有国家支持，但80年代，一切开始商业化后，再加上已经下马了这些项目，这意味着这些光刻机项目想要继续研发，资金就只能通过商业化的手段去融资。

　　然而当时国外的洋芯片进来了，性能更好，价格更便宜，于是绝大多数企业都只是用进口芯片。

　　而我们自主研发的芯片基本就无人问津了，产品卖不出去，没有利润自然不可能支撑研发，再加上这方面的研发项目上面也停掉了，于是我们积累了20年的光刻机技术，就这样付诸东流。

　　从那之后的十几年时间里，我国光刻机领域直接进入空白状态，一直到2002年上海微电子成立后，我国才重新拾取了光刻机领域。

　　除了光刻机之外，我国在80年代和90年代，在芯片产业上的落后是全方位的。

　　作为908工程的主体项目，到了1993年无锡华晶生产出我国第一块256K DRAM。

　　1997年，无锡华晶总算投产了，然而当无锡华晶投产的时候，“建成即落后”的现实，却无情的展现在人们面前。

　　当时华晶投产时，韩国的芯片技术，特别是DRAM技术已经大幅度领先于美国和日本。

　　到了1999年，华晶亏损净额高达1亿多元，当年亏损2.5亿元，成为无锡市最大的亏损企业。

　　上海华虹引进的是日本DRAM企业NEC，1999年9月上海华虹量产了64M的DRAM，但同样产品三星在1992年就生产出来了。

　　2001年互联网泡沫爆发后，日本NEC企业也没有熬过去，宣布退出DRAM企业，这一下子让上海华虹连技术源都没了。

　　于是上海华虹跟无锡华晶一样，最后都选择了转型，退出DRAM产业，转型做晶圆代加工业务。

　　然而因为日系厂商在DRAM领域被韩国三星打得片甲不留，自然而然的连带着跟日系厂商合作的我们，也被打得片甲不留。

　　2004年中芯国际开始崭露头角，在上市之后，中芯国际就建立了国内第一家12寸晶圆厂，开始进军DRAM领域。

　　然而好景不长，因为中芯国际跟台积电的官司，最终导致中芯国际被迫放弃DRAM业务。

　　但这并没有动摇我国发展芯片产业的决心，在无数芯片产业人的前仆后继之下，新的希望正在一片废墟之中，不断积累和酝酿着。

　　随着2014年《国家集成电路产业发展推进纲要》的正式发布，标志着我国重新发展集成电路产业的居心，重新确立起来。

　　于是在这份纲要发布之后，著名的“国家集成电路产业发展投资基金”就成立起来。

　　从2014年大基金成立之后，大基金就开始重点投资大量新创立的集成电路产业相关的企业。

　　可以这么说，当前我国芯片产业一大半企业都接受过大基金的投资，大基金都占有这些企业的一部分股份。

　　那么接下来，我会从我国当前芯片产业的全产业链情况，来分析一下我们当前在芯片产业奋起直追的情况。

　　这里只是做一个科普，我保证大家不需要有专业知识，也能对整个芯片产业链有一个大概的了解。

　　芯片产业链，作为当今世界上规模和产值最庞大的产业链之一，具备高度复杂的诸多环节。

　　我们从这个上中下游三个部分，可以来看看，我们手机里的指甲盖大小的芯片是怎么制造出来的。

　　但这些沙子要经过一系列极其复杂的工序和环节，才会最终变成我们手机里的芯片。

　　可能有的人也知道，我们平常见到的太阳能电池板（光伏），也是用硅做原材料。

　　不过光伏产业所使用的多晶硅纯度只需要99.9999%，也就是6个9行了，俗称太阳能多晶硅。

　　2015年集成电路大基金跟国内多晶硅巨头协鑫集团，合资成立了华鑫半导体。

　　最终华鑫半导体也不辱使命，在去年完成了5000吨纯度11个9的电子级多晶硅量产，这个产量基本能够满足国内半导体产业的需求，并开始出口海外，填补了我国这方面的空白。

　　我们通俗理解的芯片制作，也就是大规模集成电路，就是在单晶大硅片上，用光刻机去“微雕”电路。

　　所以，这个制造单晶硅大硅片，就是同样重要的上游环节，也是上游最后一个环节。

　　在2019年之前，我国的大硅片技术基本停留在8寸，而目前国际主流的大硅片技术是12寸。

　　2020年我国的12寸大硅片需求基本会增长到105万片，而在2019年之前，我国在12寸大硅片领域则是同样一片空白。

　　而从晶圆厂开始，就进入半导体产业链的中游，也是半导体产业链附加值最高的部分，并且是属于神奇的微观世界部分。

　　而晶圆制造，就是指，晶圆厂根据IC设计给的电路图纸，将大规模集成电路，通过光刻机蚀刻到大硅片上，制成具体的芯片。

　　至于晶圆制造，比较有名的就是台积电之类的专门进行代加工，大陆在晶圆制造的龙头企业则是中芯国际。

　　这两个环节，就是半导体产业链的中游环节，也是半导体产业链附加值最高的两个环节。

　　IC制造的过程，就是通过IC设计图纸，然后用光刻机来在大硅片上做极细微的雕刻。

　　光刻机虽然极其复杂，但原理确很简单，就是用紫外线激光，来在大硅片上做极细微的电路雕刻。

　　比如当前最先进的芯片制程是7nm，这个意思就是说要在硅片上雕刻的电路间隔只有7纳米大小，这相当于一根头发的万分之一。

　　并且雕刻过程中，晶圆还会做快速移动，这意味着光刻机每次移动的精确度也必须达到纳米级别。

　　目前世界上最先进的光刻机是ASML，能达到7纳米的雕刻精度，这也是当前芯片的最先进水平。

　　我国最大的芯片制造企业是中芯国际，它目前最先进的芯片制造工艺是14纳米。

　　本来中芯国际之前已经订购了7纳米的光刻机，ASML也已经制造好了可以交货。

　　没有光刻机，就相当于巧妇难为无米之炊，任你有再好的本事，也造不出更好的芯片。

　　基于此，有人说如果美国全面制裁华为的话，国内甚至会出现“无芯可用”的情况。

　　但实际上，这种说法，还是有些过于危言耸听，或者说并不够客观正视我国这些年在半导体领域的奋起直追。

　　虽然整个半导体产业链，55%的环节都是需要美国公司提供相关的设备、技术、原材料。

　　我国实际上在2002年上海微电子成立之后，也在光刻机领域不至于完全空白状态，虽然落后但一直有在追赶。

　　上海微电子从2002年成立开始，就一直只专注于做一件事情，那就是造光刻机。

　　虽然上海微电子的技术远远落后于ASML，比如说一直到去年都还只有90纳米的技术。

　　90纳米的下一代是45纳米，再下一代是28纳米，在下一代是14纳米，然后是7纳米。

　　不过，值得欣喜的是，在红蓝之争的逼迫之下，我们全力扶持上海微电子搞技术攻关。

　　最新消息是说，上海微电子有可能在明年，直接跨代，跨过45纳米一代，进入到28纳米。

　　28纳米实际上就差不都是2012年的水平，这个水平的芯片，至少能够支撑起只能手机，不至于让你的手机连王者荣耀都玩不了。

　　不过要达到目前ASML的EUV光刻机的7纳米水平，我们至少还要10年的时间，也就是要到2030年才有望达到这个水平。

　　但不管怎么说，即使最糟糕的情况出现，我们也不至于一下子彻底瘫痪，真的无芯可用。

　　更何况人都是逼出来的，在这样的极限压迫之下，我们会发挥出什么样的潜能，谁也不知道。

　　就是说，有些人认为，美国搞这种极限压迫，目的是为了让我们把海量的资金投入到半导体产业这个无底洞里。

　　因为半导体产业是现代互联网经济的基石，我国每年都要进口3000亿美元的芯片。

　　这需要说明一下，5G本身的建立就是需要消耗大量芯片的，其次云计算并非不需要芯片，反而会加大对芯片的需求。

　　云计算的服务器终端，需要构建超大规模的计算中心，这也是需要消耗海量的芯片。

　　但这种优化，实际上是建立在摩尔定律即将失效的情况下，人类算力的发展会进入到一个瓶颈，所以才不得不用云计算这种方式来做优化，类似于集中力量办大事的意思。

　　所以其实5G和云计算等新兴产物的出现，是基于人类算力不足的情况下，才会有这样的需求。

　　我们知道硅原子的大小是0.12纳米，一旦进入到1纳米以内，就基本进入到一个诡异多变的微观量子世界。

　　这使得，人类要做1纳米以内精度的大规模集成电路，无异于直接在硅原子上雕刻电路。

　　所以现在普遍认为，光刻机的雕刻极限就是2纳米左右，到了2纳米摩尔定律就会失效。

　　而摩尔定律的含义就是说，芯片上单位面积的晶体管数量，每24个月会翻一倍。

　　从互联网经济的出现开始后，人类文明的发展程度，基本上跟芯片的算力是成正比的。

　　但现在芯片已经到了7纳米级别，再往下是5纳米，再往下就是2纳米或者3纳米。

　　所以才会有云计算这样的产物出现，这本质是为了优化算力，而非降低算力需求。

　　有科学研究认为，人工智能想要进一步普及和发展，人类芯片的速度和整体算力水平，起码还得增加100倍以上。

　　包括，无人驾驶，也是需要消耗极大的算力，目前之所以无人驾驶没办法普及，一方面是5G还没有普及，另外一方面是人类整体算力水平还不够。

　　所以，可预期的未来，人类对于芯片和算力需求，仍然会保持一个超高速增长的状态。

　　因此有人认为5G和云计算的出现，会降低对芯片的需求，认为我们没必要去做这么多芯片，是一种很错误的认知。

　　2、还有人说，我们应该去搞下一代芯片技术，来实现所谓的弯道超车，不应该把钱浪费在已经达到瓶颈的硅芯片技术上。

　　目前下一代芯片技术还遥遥无踪，诸如量子计算、碳基芯片，都还只是实验室产物和概念产物而已。

　　我们自然是要同时开发下一代芯片技术，事实上我国在量子计算和碳基芯片领域的技术研发，并不落后于欧美国家。

　　但实际上，我们仔细看这个内容会发现，这个仅仅只是碳基材料上的一个突破而已。

　　距离在碳基材料上去制造芯片，特别是我们平常说的通用芯片，还有十万八千里。

　　但就是这样一个新闻，却被很多媒体宣传成好像硅基芯片马上要被淘汰一样，为了炒股忽悠人进场，这些人也是疯了。

　　保守估计，至少30年内，是看不到任何下一代芯片技术大规模商业化替代硅基芯片的可能。

　　你用一些新材料做一些实验室产品出来，价格贵得吓死人，即使能做出来又有什么用？距离大规模商业化还遥遥无期。

　　但同时对于当前半导体产业的投入，我们不可能因为的下一代芯片技术，就降低了投入力度，把所有资源都砸进还比较虚无缥缈的下一代芯片技术。

　　首先，目前谁也不知道下一代芯片技术是什么，是碳基？还是量子计算机，还是其他更新鲜的事物？

　　我们把海量的资金如果砸入到一个错误的技术路线里，结果没有实现弯道超车，反倒直接弯道翻车怎么办？

　　这在科技产业很常见，比如日本90年代在DRAM领域，以及00年代的液晶面板上，都因为押错了技术路线，最终所有日企全都被杀得片甲不留。

　　所以那些动不动就说要把资源都投入到新技术，搞弯道超车的人，大都只是赌徒，要不就是啥都不懂。

　　比如说，未来如果碳基材料成熟了，成本降至足够低，可以开始大规模商业化了。

　　到时候，欧美国家能够进行2纳米的大规模集成电路，而我们还只能搞28纳米的大规模集成电路，那么即使我们材料换代，一样会被人吊打。

　　我们一直有一个问题，就是作为工业之母的机床领域，我们的水平远远落后于欧美国家。

　　但这样就导致一个比较恶劣的后果，就是我们的工业机床水平，一直都是远落后于欧美国家。

　　而之所以如此，其中一个原因就是我们经常抱着弯道超车的思维，而过于忽略那些很难啃下来的硬骨头。

　　你不想着把光刻机搞出来，整天想着突然搞出一个大新闻，研发出一个新技术，直接把旧产业都颠覆了。

　　我们基于弯道超车的思维，在很多基础领域过度轻视，所造成的很多恶劣结果，其实是有很多的。

　　在科学领域，唯有脚踏实地的逐个点亮科技树，才能够把整个基础打牢，才能攀登更高的山峰。

　　这也是经济现况所决定的，比如一个机床工程师，一个月工资也只有几千块钱，结果最后都跳槽跑去当售楼员。

　　这样的巨大外部压力，某种程度可以让一直高速飞驰的我们能够停下脚步，好好审视这过去几十年发展积累下来的种种问题。

　　我们需要明白，在科学探索的道路上，是没有捷径的，只有去啃下一个又一个的硬骨头，不断的积累技术和沉淀，才能持续进步下去。

　　最近我的文章主要是鼓舞大家信心为主，这是因为近一段时间风云变幻，国际局势骤然紧张，这个时候出现不少带节奏的人，动辄宣传一些极度悲观的观点。

　　按照这些人的观点，我们跟美国打科技战是输定了，与其浪费钱，还不如躺下来算了。

　　这类“软族”观点，是比较打击人们的士气的，如果事情真像他们说的那么糟糕也就算了，但他们所说的这些观点，过于刻意集中在一些不足和负面之处，而忽略了我们这些年在芯片领域所取得的长足进步。

　　为了反驳这些人的观点，也是为了鼓舞大家的士气，我最近的文章主要也是偏乐观的。

　　我们需要对长远未来保持坚定乐观，但对当前存在的风险和困难，又要有清醒认知。

　　所以这篇文章，主要就是从一个比较客观的角度，来跟大家审视我国半导体产业的发展现况，存在的一些困难，还有未来的展望。

　　先问一个问题，美国有世界上最好的人才，最多的科研经费，最一流的科研机构，最多的顶级实验室b体育，最好的融资平台，如果科技发展是一个持续不断线性向上的发展状态。中国凭什么能够迎头赶上？

　　一定是什么地方出了问题，那么到底是哪里出了问题？答案很简单，科技发展的加速度越来越满，要取进步所需的投入越来越多，多到美国这种国家都难以支撑。所以中国才可以快速地接近美国。

　　现在热门的euv光刻机，其实怎么说呢基本上也要到头了。对，再造出5nm光源的光刻机基本上已经不可能。而euv光刻机的功率在十年内也会达到极限，难以再提升。

　　或者不能说是停滞，因为大力还是会出奇迹，如果真的投入个上千亿美元，说不定还会有提高。只是这种工程上的优化到最后肯定不划算。不会有任何冤大头不考虑收益而去花重金去研究一种亏钱的技术。

　　可以这么说量子力学衍生出来的商业应用已经快到极限了。如果基础理论没有重大突破，那么我们的世界依然会在一种科技停滞或者缓慢发展的状态下前行。这种状态如同两个人在赛跑，跑得快的那一个遇到了一堵墙，无论如何穿不过去，只能眼睁睁的看着后来者距离自己越来越近。

　　这就是中美之间正在发生的事情，也是半导体产业正在发生的事情。上个世纪八十年代就已经商用的duv光刻机，今天还在被使用。而且它可以把芯片制程达到7nm。而耗时25年研发出来的euv光刻机，很可能只能把芯片制程缩小到3nm。相比于过去40年从一两百nm制程一路缩小到7nm，新的euv光刻机的投入产出比实在是太差！

　　实际上，今天中国都还没把上个世纪的duv光刻机技术给吃透。但是有什么关系？反正物理极限快到了，再给中国十年，中国这个技术可以吃透而美国很可能在光刻机上完全没有任何重大突破，最多把功率提高一下，系统稳定性增加增加。

　　80年代，美国还有充足的经费把全世界相关领域的专家集结起来，共同研究下一代光刻机的方案。euv光刻机就是那个时候被提出来的。而今天的美国，只能拿出钱来补贴因特尔和波音。也不是美国人不重视科研，而是科研拿不出好的办法。把钱投给科研大概率上，十年后科学家只会拿出一大堆实验数据和十几种失败的方案。

　　因此中国的半导体产业是什么状态？简而言之被美国套了一圈，差距就是那么大！但是美国被一堵看不见的墙给堵在哪里动弹不得。这种情况下，不用我说前景会如何了吧？

　　因此，别嫌中国追得慢，关键要看美国现在跑不动。再打压，再制裁，如果科技无法取得突破，那么被赶上也就只是一个时间问题。

　　其实不仅仅是半导体产业，类似的例子非常多。比如大客机，波音今天的产品跟三十年前的大客机没有太大的区别。也就是说，客机技术停滞了三四十年。如果波音今天的客机不但舒适而且便宜还都是超音速的，猜一猜中国出产的c919客机还有多少人买。同样的，CT机，彩色超声机，生化分析仪，几十年不变，所以中国的医疗仪器才慢慢崛起。

　　总之，科技停滞的大背景下，科技封锁并不能起到太大作用。这跟当初对苏联科技封锁不一样。那个时候量子力学刚刚建立，科技的大航海时代正在开启。谁快出一个身位就能一直领跑下去。

　　当然，如果科技出现了什么突破就另当别论。只是截止到目前，我完全看不到这个影子。