从华为高端芯片绝版说起:芯片的前世今生
文/悟 00000 空
來源:秦朔朋友圈(ID:qspyq2015)
8 月 7 日,在中國(guó)信息化百人會(huì) 2020 年峰會(huì)上,華為消費(fèi)者業(yè)務(wù) CEO 余承東坦言:“由于第二輪制裁,芯片在 9 月 15 號(hào)之后,生產(chǎn)就截止了,可能是麒麟高端芯片的最后一代,絕版?,F(xiàn)在國(guó)內(nèi)的半導(dǎo)體工藝上還沒有趕上。”
他講到:“華為在芯片領(lǐng)域開拓了十幾年,從嚴(yán)重落后、到有點(diǎn)落后、到趕上來、再到領(lǐng)先,又做巨大的研發(fā)投入,過程很艱難。但是在芯片制造這樣的重資產(chǎn)領(lǐng)域,華為并沒有參與。9 月 15 日后旗艦芯片無法生產(chǎn)了,這是我們非常大的損失。”
美國(guó)一步步卡緊了華為的脖子,芯片是它的“法寶”。中國(guó)對(duì)國(guó)外芯片產(chǎn)品和技術(shù)的依賴度有多大呢?我們看一些數(shù)據(jù)。
根據(jù)海關(guān)公開的進(jìn)出口數(shù)據(jù),2019 年中國(guó)芯片進(jìn)口額為 3040 億美元,原油為 1662 億美元,鐵礦砂為 929 億美元,糧食為 425 億美元,也就是說芯片進(jìn)口額差不多是原油、鐵礦砂、糧食的總和。
中國(guó)芯片消耗量占世界的1/3,80% 的芯片需要進(jìn)口。2019 年進(jìn)口額比 2018 年下降 2.6%,這是中國(guó)歷史上首次出現(xiàn)芯片進(jìn)口額下降。下降的原因不是我們不需要進(jìn)口了,而是美國(guó)等國(guó)家拒絕出口給我們了。
工業(yè)社會(huì),石油是血液,是命脈。如今信息社會(huì),芯片才是血液和命脈。人們進(jìn)入數(shù)字生活時(shí)代,芯片成了像空氣和水一樣的存在。
芯片的誕生
芯片(chip)是半導(dǎo)體元件產(chǎn)品的統(tǒng)稱,是集成電路(IC, integrated circuit)的載體,是計(jì)算機(jī)或者其他電子設(shè)備的一部分。半導(dǎo)體(semiconductor),指常溫下導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體(conductor)與絕緣體(insulator)之間的材料。常見的半導(dǎo)體材料有硅、鍺、砷化鎵等,而硅目前在商業(yè)應(yīng)用上最具影響力。
集成電路(integrated circuit),顧名思義,就是整合的、集成的電路。采用一定的工藝,把一個(gè)電路中所需的晶體管、電阻、電容、電感等元件及布線互連在一起,制作在一小塊或幾小塊半導(dǎo)體晶片或介質(zhì)基片上,然后封裝在一個(gè)管殼內(nèi),成為具有所需電路功能的微型結(jié)構(gòu)。
那么之前的電路是怎么樣的呢?1946 年在美國(guó)誕生了世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī),這臺(tái)名為“埃尼阿克(ENIAC)”的龐然大物占地 150 平方米、重達(dá) 30 噸,里面的電路使用了 17468 只電子管、7200 只電阻、10000 只電容、50 萬(wàn)條線。耗電量超過 174 千瓦小時(shí),每次使用時(shí)全鎮(zhèn)的電燈都會(huì)變暗。電子管平均每隔 15 分鐘就要燒壞一只,工程師們不得不滿頭大汗地不停更換。
盡管如此,“埃尼阿克”的計(jì)算速度是當(dāng)時(shí)手工計(jì)算的 20 萬(wàn)倍、繼電器計(jì)算機(jī)的 1000 倍。除了民用,美國(guó)軍方也從中嘗到了甜頭,因?yàn)?ldquo;埃尼阿克”計(jì)算炮彈彈道只需要 3 秒,而在此之前,則需要 200 人手工計(jì)算兩個(gè)月。
1947 年,美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的巴丁、布拉頓、肖克萊三人發(fā)明了晶體管,代替體積大、功率消耗大的電子管。與動(dòng)輒占滿了整個(gè)屋子、功率消耗巨大的電子管相比,小巧的、消耗功率低的晶體管簡(jiǎn)直就是一個(gè)充滿魔力的小精靈。
這是微電子技術(shù)發(fā)展中第一個(gè)里程碑。晶體管被稱為“人類繼輪子之后最重要的發(fā)明”。1956 年三人同獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng),肖克萊更被譽(yù)為“晶體管之父”。
盡管晶體管取代了電子管,然而晶體管的成本非常高,而且隨著電路系統(tǒng)不斷擴(kuò)張,元件越來越大。成本和體積大大限制了應(yīng)用。
1958 年 9 月 12 日,德州儀器(TI)工程師杰克·基爾比成功地用熱焊方式把元件以極細(xì)的導(dǎo)線互接,將 20 多個(gè)元器件集成在一塊面積不超過 4 平方毫米的半導(dǎo)體材料上(鍺)。1959 年 2 月 6 日,杰克·基爾比向美國(guó)專利局申報(bào)專利,這種由半導(dǎo)體元件構(gòu)成的微型固體組合件,從此被命名為“集成電路”。
基爾比用鍺做出集成電路的消息傳到硅谷,仙童半導(dǎo)體公司的創(chuàng)始人羅伯特·諾伊斯提出:可以用平面處理技術(shù)來實(shí)現(xiàn)集成電路的大批量生產(chǎn)。6 個(gè)月后,諾伊斯就發(fā)明了世界上第一塊用硅制作的集成電路,比鍺集成電路更實(shí)用、更容易生產(chǎn),也申請(qǐng)了發(fā)明專利。
羅伯特·諾伊斯
這個(gè)發(fā)明使得仙童半導(dǎo)體公司原來占地 170 平方米的龐大計(jì)算機(jī)可以被一塊只有火柴盒大小的微處理器所代替。時(shí)值冷戰(zhàn)高峰期,美蘇進(jìn)入太空競(jìng)賽階段,蘇聯(lián)把宇航員送上了太空,美國(guó)奮起直追,急需將各種電子設(shè)備小型化,這給仙童帶來了巨大的發(fā)展機(jī)會(huì)。
1968 年仙童公司的銷售額從原來的幾千美元上升到 1.3 億美元。仙童公司被稱為“半導(dǎo)體行業(yè)的西點(diǎn)軍校”,正如喬布斯所比喻的那樣:“仙童半導(dǎo)體公司就像個(gè)成熟了的蒲公英,你一吹它,這種創(chuàng)業(yè)精神的種子就隨風(fēng)四處飄揚(yáng)了。”
1968 年羅伯特·諾伊思和摩爾等科學(xué)家離開了仙童公司,創(chuàng)辦了英特爾公司。
1971 年,美國(guó)《電子新聞》周刊的記者唐·霍夫勒在一篇文章里描述了灣區(qū)的計(jì)算機(jī)芯片公司是如何獲得成功的。他第一次把該區(qū)域稱為“硅谷”,而羅伯特·諾伊思則被譽(yù)為“硅谷之父”。
1966 年,基爾比和諾伊斯同時(shí)被美國(guó)富蘭克林學(xué)會(huì)授予巴蘭丁獎(jiǎng)?wù)?,基爾比被譽(yù)為“第一塊集成電路的發(fā)明家”,而諾伊斯則是“提出了適合工業(yè)生產(chǎn)的集成電路理論”。1969 年,美國(guó)聯(lián)邦法院最終從法律上承認(rèn)了集成電路是一項(xiàng)“同時(shí)”的發(fā)明。
同年,德州儀器和仙童公司達(dá)成協(xié)議,互相承認(rèn)對(duì)方部分地享有集成電路的發(fā)明專利權(quán),其他任何想生產(chǎn)集成電路的廠商,必須分別從仙童和德州儀器取得授權(quán)。這個(gè)協(xié)議,讓德州儀器和仙童公司在 20 世紀(jì)六七十年代憑借著專利授權(quán)賺取了大量利潤(rùn)。
2000 年,杰克·基爾比被授予諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。可惜羅伯特·諾伊斯已于 1990 年因病去世。
基爾比和他的集成電路產(chǎn)品
張忠謀與臺(tái)積電
1958 年和杰克·基爾比同年進(jìn)入德州儀器工作的有一個(gè)來自中國(guó)臺(tái)灣的年輕人,27 歲的張忠謀,美國(guó)麻省理工學(xué)院機(jī)械系碩士畢業(yè),是德州儀器第一個(gè)中國(guó)雇員。
入職之后他又赴美國(guó)斯坦福大學(xué)電機(jī)系深造,獲博士學(xué)位,并重回德州儀器工作。到 1972 年,張忠謀已升任德州儀器資深副總裁,是德州儀器僅次于董事長(zhǎng)和總裁的三號(hào)人物。
1985 年,張忠謀因德州儀器不采納其擴(kuò)大半導(dǎo)體業(yè)務(wù)投資的建議等原因,辭去工作,返回臺(tái)灣,并出任臺(tái)灣工業(yè)技術(shù)研究院院長(zhǎng)。1987 年,張忠謀在臺(tái)灣新竹科學(xué)園區(qū)創(chuàng)建了臺(tái)灣積體電路制造公司(即臺(tái)積電)。
彼時(shí)的半導(dǎo)體企業(yè)都是全能公司,垂直一體化整合經(jīng)營(yíng),從芯片的設(shè)計(jì)、制造、封裝測(cè)試到銷售,都由自己完成,一個(gè)公司就是一條完整的產(chǎn)業(yè)鏈,德州儀器、英特爾等巨頭都是這個(gè)模式,稱為 IDM 模式(Integrated Device Manufacturer 整合設(shè)備生產(chǎn)商)。
在這種情況下,行業(yè)技術(shù)壁壘相當(dāng)之高,現(xiàn)有芯片公司對(duì)潛在進(jìn)入者相當(dāng)警惕,要?jiǎng)?chuàng)辦一個(gè)全新的垂直一體化的全能半導(dǎo)體公司幾乎不可能。張忠謀另辟蹊徑,向巨頭們提出了一個(gè)合作的建議,臺(tái)積電只做制造這個(gè)環(huán)節(jié),不碰設(shè)計(jì)、封測(cè)兩頭的環(huán)節(jié),只為大家做代工,而不謀求發(fā)展成為全能的 IDM 芯片公司,不和大家競(jìng)爭(zhēng)。
張忠謀的這個(gè)策略為臺(tái)積電贏得了生存、發(fā)展的空間,歐美芯片巨頭不僅沒有對(duì)臺(tái)積電封鎖技術(shù),還派人去臺(tái)灣指導(dǎo),并提供資金、設(shè)備。人、財(cái)、物、技術(shù),一應(yīng)俱全,臺(tái)積電蓬勃發(fā)展起來。
當(dāng)然,臺(tái)積電的發(fā)展離不開臺(tái)灣當(dāng)局幾十年的積累、努力。20 世紀(jì) 70 年代初,臺(tái)灣當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)部門出資從美國(guó)無線電公司購(gòu)買技術(shù),交由臺(tái)灣“工業(yè)研究院”下屬的電子研究所消化、吸收、創(chuàng)新。
臺(tái)積電成立后,“電子研究所”將累積的技術(shù)無償轉(zhuǎn)讓給臺(tái)積電和當(dāng)局主導(dǎo)成立的另一家公司聯(lián)華電子(臺(tái)聯(lián)電成立于 1980 年,是臺(tái)灣第一家半導(dǎo)體公司)。據(jù)稱,臺(tái)灣當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)部門甚至最初直接為臺(tái)積電和臺(tái)聯(lián)電出資,并說服幾家大企業(yè)參與其中。直到它們有了贏利能力,當(dāng)局才逐步退出,轉(zhuǎn)由企業(yè)家主導(dǎo)。
一般來講,制造的環(huán)節(jié)是微笑曲線上增值比較小的環(huán)節(jié),很難構(gòu)筑競(jìng)爭(zhēng)壁壘,形成一定的壟斷。然而由于芯片行業(yè)的特殊性,制造環(huán)節(jié)變成了一個(gè)潛在競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手越來越難進(jìn)入、壟斷優(yōu)勢(shì)越來越明顯的環(huán)節(jié)。臺(tái)積電高占全球芯片制造 60% 以上的市場(chǎng)份額,技術(shù)、質(zhì)量、成本和速度均領(lǐng)先,對(duì)手望洋興嘆。
今年 7 月下旬,英特爾表示,由于該公司最新的 7 納米芯片技術(shù)的進(jìn)展落后于原計(jì)劃 6 個(gè)月時(shí)間,正計(jì)劃將更多芯片制造業(yè)務(wù)外包給其它芯片代工廠。消息一出,臺(tái)積電股價(jià)大漲,芯片代工的后起之秀三星的股價(jià)也大漲。
盡管臺(tái)積電面臨英特爾和三星的競(jìng)爭(zhēng),然而它多年來服務(wù)代工客戶的經(jīng)驗(yàn)積累使得它的設(shè)計(jì)規(guī)范相當(dāng)完善,有助于客戶快速定制化芯片,最重要的是其穩(wěn)定的良品率表現(xiàn)深受客戶信賴。臺(tái)積電的優(yōu)勢(shì),英特爾、三星等公司一時(shí)還是難以趕超的。
2017 年 3 月,臺(tái)積電市值首次超過“芯片之王”英特爾,成為全球第一半導(dǎo)體企業(yè)。到了今天,臺(tái)積電市值為 4150 億美元,是全能芯片公司英特爾市值的兩倍多。
一個(gè)行業(yè)市值最大的公司竟然是一個(gè)只做代工的公司,這在其它行業(yè)是很難想象的事情。蘋果公司市值 19000 億美元,而富士康只有 9 億美元,一個(gè)零頭都不到。可見芯片行業(yè)的特殊性。
不過,第三代半導(dǎo)體的情況可能會(huì)有所改變,IDM 模式似乎效率更高,可能又會(huì)成為趨勢(shì)。第一代半導(dǎo)體材料主要是硅,第二代是化合物,常用的是砷化鎵、或者磷化銦,第三代是更好的化合物,包括碳化硅、氮化鎵、氮化鋁等等。另外還有一些半導(dǎo)體比較特別,不知道該歸入第幾代,時(shí)間上它們貫穿第二、第三代,比如銻化鎘、銻化汞、碲鎘汞等等。
不管以后如何,張忠謀當(dāng)年的策略不可不謂高妙,確保了臺(tái)灣半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的成功發(fā)展。他被譽(yù)為“臺(tái)灣半導(dǎo)體之父”,美國(guó)有線電視新聞網(wǎng)則評(píng)價(jià)張忠謀是臺(tái)灣經(jīng)濟(jì)崛起的象征。
張汝京與中芯國(guó)際
在張忠謀加入德州儀器 19 年、升任副總裁五年之后的 1977 年,又一個(gè)臺(tái)灣小伙加入了德州儀器,名叫張汝京。
張汝京畢業(yè)于臺(tái)灣大學(xué)機(jī)械工程學(xué)本科,后去美國(guó)留學(xué),在紐約州立大學(xué)獲得工程學(xué)碩士學(xué)位,并在南方衛(wèi)理公會(huì)大學(xué)獲得電子工程博士學(xué)位。他在德州儀器工作了 20 年,他的頂頭上司邵子凡博士是全球最頂級(jí)的芯片制造工廠建設(shè)專家。
在邵子凡的提攜和栽培下,張汝京迅速成長(zhǎng),前后參與了 9 個(gè)大型芯片廠的建設(shè),遍布美國(guó)、日本、新加坡、意大利等地,成為業(yè)內(nèi)公認(rèn)的“建廠高手”。
1997 年,張汝京提前退休,回到臺(tái)灣創(chuàng)辦了世大半導(dǎo)體,并迅速做到量產(chǎn)和盈利。短短三年,世大的產(chǎn)能就超過了臺(tái)積電的三分之一。
在此期間,張汝京已經(jīng)做好了在大陸建設(shè)芯片工廠的詳細(xì)計(jì)劃:世大第一廠和第二廠建在臺(tái)灣,第三廠到第十廠全部放在大陸。張汝京的這個(gè)計(jì)劃某種意義上是為了了卻父親張錫綸的心愿,十幾年來父親一再問他:“你什么時(shí)候去大陸建廠?”
世大的迅猛發(fā)展引起了臺(tái)積電和臺(tái)聯(lián)電的警覺,爭(zhēng)相收購(gòu)世大,最終臺(tái)積電溢價(jià) 8.5 倍完成收購(gòu)。關(guān)于這個(gè)收購(gòu)案,坊間比較夸張的說法是,大股東背著張汝京把公司賣了。張汝京則多次辟謠,表示他參加了收購(gòu)全程。不過,顯然,張汝京并不愿意出售公司,然而拗不過其它股東和高管,還是賣了。
臺(tái)積電收購(gòu)世大后,否定了張汝京要去大陸建廠的計(jì)劃。張汝京為了完成心愿,辭職來到大陸重新創(chuàng)業(yè)。
那時(shí)的芯片行業(yè)還沒有像現(xiàn)在這樣受到地方政府熱捧,不過在上海,張汝京受到了熱情接待,時(shí)任市長(zhǎng)徐匡迪親自出馬,帶他們來到遍布農(nóng)田的浦東腹地,向張汝京展示了上海為他們規(guī)劃建廠準(zhǔn)備的大片土地。2000 年 4 月,在這個(gè)叫做張江高科的地方,張汝京的新公司——中芯國(guó)際成立了。
1949 年,張汝京的父親張錫綸帶著 200 名冶金學(xué)徒,從南京撤至高雄,建立了規(guī)模龐大的高雄六〇兵工廠;2000 年,張汝京帶領(lǐng) 300 名芯片工程師,從臺(tái)北來到上海,建立了大陸最先進(jìn)的芯片制造基地。
在張江北區(qū)打樁機(jī)轟鳴的工地前,張汝京挽著母親的胳膊,一起見證中國(guó)最先進(jìn)的芯片制造廠拔地而起。此時(shí)張汝京父親張錫綸已經(jīng)去世。
這次,張汝京吸取了世大的教訓(xùn),在股權(quán)安排上十分小心,避免了任何一家獨(dú)大、或者少數(shù)幾家聯(lián)合即可控制公司的安排。
當(dāng)時(shí)中芯國(guó)際的第一大股東是上海實(shí)業(yè),持股比例為 13.6%。此外,張汝京將中芯國(guó)際注冊(cè)在開曼群島,并引進(jìn)國(guó)外投資者,如美國(guó)恩頤投資、美國(guó)橡樹投資、高盛等。
2003 年,中芯國(guó)際還與摩托羅拉建立了戰(zhàn)略合作關(guān)系,摩托羅拉也參與了對(duì)中芯國(guó)際的投資,獲得了中芯國(guó)際 11.4% 的股權(quán)。2004 年,中芯國(guó)際在美國(guó)納斯達(dá)克上市。
這樣安排的主要目的是淡化中芯國(guó)際的中國(guó)色彩,規(guī)避美國(guó)等國(guó)家對(duì)中國(guó)的技術(shù)封鎖,而這種封鎖其實(shí)是一直存在的。
美國(guó)等國(guó)對(duì)中國(guó)的技術(shù)封鎖:“巴統(tǒng)”與“瓦協(xié)”
1949 年 11 月,在美國(guó)的提議下,一個(gè)名為“輸出管制統(tǒng)籌委員會(huì)” (Coordinating Committee for Multilateral Export Controls) 的組織秘密成立,因其總部設(shè)在巴黎,通常被稱為“巴黎統(tǒng)籌委員會(huì)”,簡(jiǎn)稱“巴統(tǒng)”。
“巴統(tǒng)”有 17 個(gè)成員國(guó),美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、意大利、丹麥、挪威、荷蘭、比利時(shí)、盧森堡、葡萄牙、西班牙、加拿大、希臘、土耳其、日本和澳大利亞。其宗旨是限制成員國(guó)向社會(huì)主義國(guó)家出口戰(zhàn)略物資和高技術(shù)。列入禁運(yùn)清單的有三大類,軍事武器裝備、尖端技術(shù)產(chǎn)品和稀有物資,包括上萬(wàn)種產(chǎn)品。被“巴統(tǒng)”列為禁運(yùn)對(duì)象的不僅有社會(huì)主義國(guó)家,還包括一些民族主義國(guó)家,總數(shù)共約 30 個(gè)。
總部設(shè)在美國(guó)駐巴黎大使館
此后,世界格局發(fā)生重大變化,蘇聯(lián)瓦解,加上“巴統(tǒng)”的禁運(yùn)措施與世界經(jīng)濟(jì)科技領(lǐng)域的激烈競(jìng)爭(zhēng)形勢(shì)也不相適應(yīng),一些西方國(guó)家又把“巴統(tǒng)”作為相互進(jìn)行貿(mào)易戰(zhàn)的工具。1993 年 11 月“巴統(tǒng)”成員國(guó)代表在荷蘭舉行會(huì)議,一致認(rèn)為“巴統(tǒng)”已經(jīng)失去繼續(xù)存在的理由。1994 年 4 月 1 日,巴統(tǒng)正式宣告解散。
1995 年 9 月,在美國(guó)的敦促下,包括“巴統(tǒng)”17 國(guó)在內(nèi)的 28 個(gè)國(guó)家在荷蘭瓦森納(Wassenaar)召開會(huì)議,決定加快建立常規(guī)武器和雙用途物資及技術(shù)出口控制機(jī)制,彌補(bǔ)現(xiàn)行大規(guī)模殺傷性武器及其運(yùn)載工作控制機(jī)制的不足。
1996 年 7 月,以西方國(guó)家為主的 33 個(gè)國(guó)家在奧地利維也納簽署了《瓦森納協(xié)定》(簡(jiǎn)稱“瓦協(xié)”)。1996 年 11 月 1 日起實(shí)施新的控制清單和信息交換規(guī)則。
與“巴統(tǒng)”一樣,“瓦協(xié)”同樣包含兩份控制清單:一份是軍民兩用商品和技術(shù)清單,涵蓋了先進(jìn)材料、材料處理、電子器件、計(jì)算機(jī)、電信與信息安全、傳感與激光、導(dǎo)航與航空電子儀器、船舶與海事設(shè)備、推進(jìn)系統(tǒng)等 9 大類;另一份是軍品清單,涵蓋了各類武器彈藥、設(shè)備及作戰(zhàn)平臺(tái)等共 22 類。
目前瓦協(xié)有 42 個(gè)成員國(guó),除了原“巴統(tǒng)”的 17 國(guó)以外,還增加了前蘇聯(lián)解體下來的俄羅斯、烏克蘭等國(guó),以及韓國(guó)、印度、新西蘭、阿根廷、奧地利、瑞典、瑞士、南非、墨西哥、保加利亞、捷克共和國(guó)、芬蘭等國(guó)家。
中國(guó)在被禁運(yùn)國(guó)家之列。
張汝京與張忠謀的博弈,以及背后的力量
“瓦協(xié)”成員國(guó)對(duì)被禁運(yùn)國(guó)的策略是N-2,即只出口比目前最先進(jìn)技術(shù)低兩代的技術(shù),芯片技術(shù)也是一樣。再加上中間拖延和落地消化,基本上中國(guó)拿到手的技術(shù)就差不多落后三代左右。
張汝京憑著他對(duì)美國(guó)的了解,四處游說,強(qiáng)調(diào)中芯國(guó)際是一個(gè)國(guó)際化的公司,里面有不少美國(guó)資本;而且中芯國(guó)際的技術(shù)絕對(duì)不會(huì)軍用,中芯國(guó)際的宗旨只是讓普通老百姓的電子生活跟上世界的節(jié)奏。
他的努力取得了一定成果,中芯國(guó)際獲得了像上海華虹等國(guó)資背景的企業(yè)根本無法獲得的國(guó)外先進(jìn)技術(shù)。
張汝京日前在一次會(huì)議上講到“瓦協(xié)”對(duì)中國(guó)的限制:“2000 年,我們回到大陸建 Foundry 廠的時(shí)候(Foundry 是鑄造的意思,在半導(dǎo)體行業(yè)指代工),這些限制都還存在,但小布什政府對(duì)于中國(guó)還是比較支持的,他任期內(nèi)逐漸開放了一些限制。”
他還提到:“我們當(dāng)時(shí)在中芯國(guó)際從 0.18 微米級(jí)別的技術(shù)、設(shè)備和產(chǎn)品要引入中國(guó)大陸,都要去申請(qǐng)?jiān)S可。0.18 微米、0.13 微米我們都去美國(guó)申請(qǐng)了,而且得到美國(guó)政府 4 個(gè)部門的會(huì)簽,包括美國(guó)國(guó)務(wù)院、商務(wù)部、國(guó)防部和能源部。能源部比較特殊,它是怕我們做原子彈之類的武器,但我們不做,所以能源部通常都會(huì)很快通過。”
據(jù)說張汝京找到了美國(guó)五家教會(huì)組織為他做擔(dān)保,保證中芯的芯片技術(shù)不會(huì)用于軍事用途。
可見,“瓦協(xié)”對(duì)中國(guó)芯片行業(yè)的限制是一直存在的,不過 2000 年以后逐漸減少了,中芯國(guó)際從 0.18 微米一直到 90 納米、65 納米、45 納米都能申請(qǐng)獲批。而且 45 納米的技術(shù)還是從 IBM 轉(zhuǎn)讓來的,這在當(dāng)時(shí)是相當(dāng)先進(jìn)的。此后,中芯國(guó)際又申請(qǐng)到了 32 納米,這個(gè)制程可以延伸到 28 納米。
中芯國(guó)際迅猛發(fā)展起來。然而,好景不長(zhǎng),正當(dāng)張汝京抱著傳教士般的熱忱和艱苦奮斗的精神,追逐著中國(guó)半導(dǎo)體的宏偉夢(mèng)想時(shí),命運(yùn)再次和他開了個(gè)玩笑。
2003 年 8 月,在中芯國(guó)際即將在香港上市的關(guān)鍵時(shí)刻,臺(tái)積電提請(qǐng)美國(guó)國(guó)際貿(mào)易委員會(huì)啟動(dòng)調(diào)查程序,稱中芯國(guó)際半導(dǎo)體裝置及相關(guān)產(chǎn)品的進(jìn)口及銷售侵犯了其專利;同年 12 月,臺(tái)積電正式在美國(guó)控告中芯國(guó)際通過各種不正當(dāng)方式取得了臺(tái)積電商業(yè)秘密并侵犯了臺(tái)積電專利,并又于 2004 年以幾乎相同的理由啟動(dòng)對(duì)中芯國(guó)際的第三次知識(shí)產(chǎn)權(quán)訴訟。
官司拖到 2005 年,中芯已經(jīng)疲于應(yīng)付,選擇了與臺(tái)積電和解,賠償 1.75 億美金。在《和解協(xié)議》上,臺(tái)積電的法務(wù)團(tuán)隊(duì)大顯神威,設(shè)置了一個(gè)“第三方托管賬戶”,中芯必須將所有技術(shù)存到這個(gè)賬戶里,供臺(tái)積電“自由檢查”,從根本上限制了中芯國(guó)際的發(fā)展。
2006 年,在中芯國(guó)際準(zhǔn)備融資的前夜,臺(tái)積電再次出手,指責(zé)中芯國(guó)際最新的 0.13 微米工藝使用臺(tái)積電技術(shù),違反《和解協(xié)議》。對(duì)此中芯反應(yīng)強(qiáng)烈,堅(jiān)決否認(rèn)自己侵權(quán),并準(zhǔn)備了大量證明自己無辜的證據(jù)。由于臺(tái)積電還是在美國(guó)加州發(fā)起起訴,張汝京選擇了在北京高院反訴臺(tái)積電。
這一安排非常高明,出乎臺(tái)積電的預(yù)料。由于大陸的審理時(shí)間早于加州法院,如果臺(tái)積電選擇積極應(yīng)訴,那么就必須曬出自己掌握的證據(jù),這樣就給了中芯在加州法院應(yīng)對(duì)和反駁這些證據(jù)的時(shí)間。中芯國(guó)際的律師對(duì)此信心滿滿,認(rèn)為在“主場(chǎng)作戰(zhàn)”,雖然不一定能贏,但最起碼能獲得些許騰挪的空間和時(shí)間。
然而,出乎中芯律師預(yù)料的是,2009 年 6 月,北京高院駁回了中芯的全部訴訟請(qǐng)求,官司根本沒有進(jìn)入到審理環(huán)節(jié)。3 個(gè)月后,加州法院開庭,臺(tái)積電再次勝訴,中芯國(guó)際被迫付出更大的代價(jià):在 1.75 億美金的基礎(chǔ)上,再賠 2 億美金,外加 10% 的股份。臺(tái)積電大勝中芯后,臺(tái)灣媒體得意地稱:“我們從此控制了大陸芯片業(yè)的半壁江山!”
客觀地說,由于在建廠初期,張汝京聘請(qǐng)的臺(tái)灣 300 多位工程師中有 100 多位是世大的舊部和臺(tái)積電的員工,所以中芯國(guó)際在創(chuàng)建過程中的確侵犯了臺(tái)積電的知識(shí)產(chǎn)權(quán),張汝京事后自己也承認(rèn):“我們做錯(cuò)了。”但中芯為之付出的代價(jià),卻過于慘痛。巨額賠款使得公司元?dú)獯髠?,基本失去了投資和擴(kuò)張的能力。更嚴(yán)重的是,張汝京不得不離開中芯國(guó)際。
2009 年 11 月 9 日早上,中芯國(guó)際同時(shí)宣布了兩項(xiàng)重大消息:其一,與臺(tái)積電長(zhǎng)達(dá) 6 年的糾紛訴訟落幕,雙方達(dá)成和解;其二,伴隨著和解,中芯國(guó)際 CEO、執(zhí)行董事張汝京辭職,曾任華虹集團(tuán) CEO 的王寧國(guó)接任。
雖然沒有官方資料顯示,張汝京離開中芯國(guó)際是臺(tái)積電愿意和解的條件之一,然而,坊間似乎心照不宣地一致這樣認(rèn)為。甚至有人猜測(cè),張忠謀與張汝京之間有個(gè)人恩怨,當(dāng)然當(dāng)事人雙方都否認(rèn)這一點(diǎn)。
不過的確,就算沒有個(gè)人恩怨,張忠謀也不得不這樣做。從股權(quán)結(jié)構(gòu)來講,臺(tái)積電基本就是個(gè)美國(guó)公司。截至 2019 年底,臺(tái)積電的前三大股東分別是:美國(guó)花旗托管臺(tái)積電存托憑證專戶(20.5%),臺(tái)灣“行政院”發(fā)展基金(6.4%),摩根大通投資專戶(3.1%)。
臺(tái)灣方面,2000 年,民進(jìn)黨上臺(tái),兩岸關(guān)系開始趨緊。在這種背景下,臺(tái)灣對(duì)大陸的技術(shù)限制變得愈加瘋狂,嚴(yán)禁臺(tái)灣高科技公司進(jìn)入大陸,“國(guó)寶級(jí)”的集成電路產(chǎn)業(yè)更是封鎖地嚴(yán)嚴(yán)實(shí)實(shí)。陳水扁政府對(duì)張汝京實(shí)行了 15.5 萬(wàn)美金的罰款作為警告,并要求他在 6 個(gè)月內(nèi)撤資。張汝京交了罰款,然后直接宣布放棄臺(tái)灣戶籍,與臺(tái)灣脫離關(guān)系。
可見,臺(tái)積電對(duì)中芯國(guó)際的打壓絕不是張忠謀的個(gè)人意志,早已超出了個(gè)人恩怨的范疇。張忠謀背后的多股力量配合默契,而張汝京卻似乎是在單兵作戰(zhàn)。
張汝京離開中芯國(guó)際后,中芯國(guó)際股權(quán)幾度易手,管理層也時(shí)常陷入內(nèi)耗。這一情況一直到 2016 年才有所改變,而這時(shí)臺(tái)積電早已絕塵而去,差距越拉越大。
截至 2019 年底,中芯國(guó)際的前三大股東分別是:大唐電信(17%)、國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)基金(15.7%)、紫光集團(tuán)(7.4%)。其中,大唐電信和紫光集團(tuán)都是國(guó)有企業(yè),國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)基金創(chuàng)立于 2014 年,主要任務(wù)是重點(diǎn)投資集成電路芯片制造業(yè),助力大陸半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展。
國(guó)家發(fā)展芯片行業(yè)的努力
國(guó)家對(duì)半導(dǎo)體行業(yè)一直是很重視,然而半導(dǎo)體行業(yè)耗資巨大,尤其是芯片制造環(huán)節(jié),更新?lián)Q代很快,國(guó)家的資助相對(duì)于海外巨頭的投資只能算是杯水車薪。特別是 2000 年之后,由于各種原因,國(guó)家對(duì)芯片行業(yè)的支持似乎減弱了,倒是上海政府不忘初心,對(duì)芯片行業(yè)一直大力扶持,一心想把張江建成“中國(guó)硅谷”。
當(dāng)然,國(guó)家的資金扶持不夠很可能不是芯片行業(yè)發(fā)展不起來的真正原因。2003 年 2 月,上海交通大學(xué)電子學(xué)院院長(zhǎng)陳進(jìn)“發(fā)明”的“漢芯一號(hào)”完全造假,并借助“漢芯一號(hào)”申請(qǐng)了數(shù)十個(gè)科研項(xiàng)目,騙取了高達(dá)上億元的科研基金。如果資金是這樣使用的,那么再多的資金也沒有用,因?yàn)橛袀€(gè)無底洞。另外,風(fēng)電和太陽(yáng)能行業(yè)連續(xù)多年獲得巨額補(bǔ)貼,最后卻搞得一地雞毛。
但不管怎么樣,近幾年國(guó)家對(duì)芯片行業(yè)支持已經(jīng)很到位。2014 年國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)基金創(chuàng)立,2015 年《中國(guó)制造 2025》計(jì)劃發(fā)布,目標(biāo)是在 2020 年實(shí)現(xiàn) 40% 芯片國(guó)產(chǎn)替代,在 2025 年實(shí)現(xiàn) 70% 芯片國(guó)產(chǎn)替代。
然而,就在《中國(guó)制造 2025》十年計(jì)劃實(shí)施的第一年,特朗普當(dāng)選美國(guó)總統(tǒng)。這位總統(tǒng)的競(jìng)選口號(hào)是“讓美國(guó)再次偉大”(Make America Great Again),翻譯成地道的中文就是“實(shí)現(xiàn)美利堅(jiān)的偉大復(fù)興”。這和正在努力“實(shí)現(xiàn)中華民族的偉大復(fù)興”的中國(guó)迎頭相撞。
特朗普的方法,用美國(guó)脫口秀主持人“崔娃”(Trevor Noah)的話來講,就是“托尼亞法”。托尼亞(Tonya Harding)曾是美國(guó)花式溜冰錦標(biāo)賽金牌得主,為了贏得比賽,她教唆他人將勁敵南希膝蓋打折,南希不得不退出比賽。
特朗普先是禁止美國(guó)企業(yè)為華為代工芯片,后又變本加厲,禁止使用美國(guó)技術(shù)和設(shè)備的任何企業(yè)為華為代工芯片,“任何使用美國(guó)技術(shù)的、對(duì)華為出口的產(chǎn)品都需要向美國(guó)商務(wù)部(BIS)申請(qǐng)出口許可”。這樣,臺(tái)積電也不能為華為代工芯片了。臺(tái)積電日前表示,公司未計(jì)劃在 9 月 14 日之后給華為繼續(xù)供貨。
9 月 15 日是美國(guó)公布限制華為新規(guī)的最后一天。也就是說,這天之后臺(tái)積電就將切斷對(duì)華為的供貨。這就是本文一開始余承東那番話的源起。其實(shí),美國(guó)的制裁不僅包括芯片的生產(chǎn),還包括芯片的設(shè)計(jì),往后華為海思的芯片設(shè)計(jì)能力也很可能遭受重挫。
機(jī)制、人、錢,加時(shí)間,中國(guó)芯夢(mèng)終將實(shí)現(xiàn)
芯片被稱為人類繼輪子之后的第二大發(fā)明。我們開個(gè)腦洞假想一下,假設(shè)當(dāng)年發(fā)明輪子的人、國(guó)家申請(qǐng)了專利,然后禁止別人、別的國(guó)家使用輪子這個(gè)技術(shù),出錢也不行;假設(shè)古代中國(guó)人發(fā)明火藥之后,申請(qǐng)了專利,禁止別人、別的國(guó)家使用火藥,出錢也不行。
這個(gè)世界會(huì)怎么樣?
輪子、火藥、芯片等科學(xué)技術(shù)是人類共同的財(cái)富,本來應(yīng)該互相分享、促進(jìn),加快人類科技前進(jìn)的步伐。當(dāng)然現(xiàn)在人家不讓你用,你也沒有辦法。只好自力更生,自己研發(fā)。只要錢、人、機(jī)制到位,研發(fā)出自己的技術(shù)應(yīng)該只是時(shí)間問題。
去年華為任正非在接受采訪時(shí)強(qiáng)調(diào):“目前這種形勢(shì),我們確實(shí)會(huì)受到影響,但也能刺激中國(guó)踏踏實(shí)實(shí)發(fā)展電子工業(yè)。過去的方針是砸錢,芯片光砸錢不行,要砸數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家等。但又有多少人還在認(rèn)真讀書?”
教育是關(guān)鍵。
他進(jìn)一步指出:“光靠一個(gè)國(guó)家恐怕不行,雖然中國(guó)人才濟(jì)濟(jì),但還是要全球?qū)ふ胰瞬?。完全依靠中?guó)自主創(chuàng)新很難成功,為什么我們不能擁抱這個(gè)世界,依靠全球創(chuàng)新?”當(dāng)然,目前這樣的形勢(shì),吸引全球人才越來越困難了。
但是,只要機(jī)制對(duì)了,人自然還會(huì)有的,錢在這個(gè)時(shí)代更是不缺的。早年,民營(yíng)資本是不允許進(jìn)入半導(dǎo)體行業(yè)的,如今關(guān)鍵時(shí)刻,民營(yíng)資本已經(jīng)大舉進(jìn)入芯片行業(yè)增援,騰訊、阿里出手都很大方。中芯國(guó)際又突擊在A股上市,股民大力支持。不管怎樣,對(duì)社會(huì)來講,這要比炒房地產(chǎn)有意義得多。
機(jī)制、人、錢這三項(xiàng)具備了,假以時(shí)日,不怕我們的芯片行業(yè)不能自立、自強(qiáng)。張汝京父子和千千萬(wàn)萬(wàn)中國(guó)人的中國(guó)芯夢(mèng)終將實(shí)現(xiàn)。
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的从华为高端芯片绝版说起:芯片的前世今生的全部?jī)?nèi)容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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