中国的半导体发展不起来，可不全是美国的问题

Aug 23, 2020

【2020二十五期】中国的半导体发展不起来，可不全是美国的问题

今天来谈谈华为的问题，那我一直没有去谈华为的问题，原因非常简单，因为怕被骂。那不过今天看到美国对华为的封锁再次升级，中国网民多数评论除了愤怒和几年内必能超越美国的亢奋外，好像越来越难以看到冷静的分析。所以我决定那还是以半个业内人的身份来谈谈华为，谈谈半导体。这个视频不存在打气和鼓励，批判应该也不算太多。所以战狼和纯中国黑们那现在可以退场了，我不想浪费你们的时间。

在前几天，我看到余承东说麒麟9000芯片将成为绝唱，那我也觉得非常惋惜，因为美国的禁令让台积电无法替华为代工了。那不过又有鼓舞人心的消息出现了，说美国人挺蠢的。那今年里有个很大的漏洞，没有不允许华为买别人做好的芯片。所以华为向联发科订购了1.2亿个终端芯片。

那与此同时，又有不少消息提到，高通等美国公司正在游说美国政府你不让我赚这个钱，那钱都让台湾人赚走了。那我当时就在想，怕是谁也赚不了这个钱。那美国的选举还有差不多三个月，那在这三个月内，矿绝对会禁止向华为出售带有美国技术的产品。让我没想到的是，居然会这样快。那这次精灵的升级基本毒死了华为的所有的从外部购买在美国技术产品的，可能。可以说美国已经在他自己制定的规则范围内把对华为的制裁提升到了极限。那如果要继续进一步的打压华为，美国也许得开始制裁华为的客户了，这是疯狂的，但是未必是没有可能的。

有一部分平时比较少接触到技术的朋友可能不太理解这个禁令到底是什么意思。我打个简单点的比方。那有一个老鹰村里有家酒楼特别赚钱，那原因是大厨做的鸡饭特别好吃。那兔子村比较穷，所以鼓励全村人向老鹰村学习手段，不正经，先不管能学多少是多少。兔子们看到酒楼赚钱，于是大家一窝蜂的开酒楼。那可惜兔子们不会做鸡饭，所以他们想了个办法，就直接去老鹰村买鸡饭，放进酒楼里加点价卖就行了，这钱赚的多容易。

那后来有个叫华为的比较聪明的兔子，仔细虽然说不对，看起来咱们的酒楼开得红红火火，可是一个鸡饭用掉了酒楼80%的利润，要不咱们自己做鸡饭。这个鸡饭有两个难点，那一个是配方，华为花了几年终于把配方给研究出来了。那另一个难点是按配方把积饭做出来。那华为这个时候找到了老鹰以前的学徒。老鹰很聪明，他手下有一大批学徒，但是每个学徒只准学一样本领，你要么学怎么做配方，要么学怎么按配方做基。而且这些出来单干的学徒都得和村子签终身合同，他不但要上交部分利润，而且村子里想要教训你就教训你。

自从华为开始找一个叫台积电的学徒开始做机之后，才发现我操这座机居然这么赚钱，以前得亏了多少。这个时候老鹰村的大统领蜂王发现情况不对，开始他还搞不清楚状况，只知道华为很赚钱，以为他和其他的兔子公司差不多，都是来他的酒楼买的机，所以要求老鹰的酒楼不准坐机给华为了。华为说，就全用咱们自己的配方，让台积电帮我们做蜂王搞了段时间，发现华为赚的更多了，心里可难受了。那所以向他的学徒发出命令，你不准用华为的配方生产。

台积电很郁闷，但是他也很聪明。当年他还有个同门师弟叫联发科，台积电学的是生产，联发科学的是做配方，师兄弟一合计这新村长不是个东西，咱俩得合作把这钱给赚了。村长只说不准台积电用华为的配方生产，那没说不准用我联发科的。那这样就说我联发科设计的找台积电下单，最后我再转卖给华为，他简直就是白赚。对不对？那英村的厨师看不下去了，说蜂王你是不是真的疯了整一大圈，最后亏的是我。那蜂王虽然有点疯，但是还没到傻的程度。他说行，谁也不准卖，那我非得把华为的酒楼干倒闭了不可。

那醋村的村民当然是支持华为的，你说不卖就不卖我们的华为可以自己做。那么问题来了，做鸡饭得用到锅吧。这个锅是老迎村生产的，你做锅得用到铁吧。而这个铁矿也是老银村开采的，当然还有许多油盐酱醋也得从老银村买。虽然有一部分兔子村是能自己做了，但是的确是还有一大堆东西只能从老鹰村买到。那么放在眼前的事实就是华为本来只想开个酒楼，那结果为了酒楼不倒闭，现在得去挖矿。

很多人说挖矿就挖矿，当年我们的两弹一星都成功了，区区一个芯片我们还搞不定吗？当然搞得定。那前提是所有的中国人愿意在十年里做出足够的牺牲，在能够买到更好质量、更便宜产品的情况下，我们只买又差又贵的。那芯片这个东西要说原理也很简单，大学里只要是学工科的朋友肯定都学过就是由一些半导体组成的逻辑电路。只是上学的时候我们只看到电路图，而且也没有几个原件。那所谓的半导体，就是在有些条件下导电，有些条件下不导电。那我们就可以把这两种状态看成0和1。那如果只有几个0和1当然做不了什么。但是0和1越来越多的时候就可以开始做一些计算了。那人类的第一台计算机使用了18,000个电子管，占地170平方米，重达30吨每秒可以进行5000次运算。我们可以把这18,000个电子管组成的处理器想象成一个特大号的芯片，它实在是太大了，算的也慢。那所以人类又发明了用龟做的晶体管，原理其实也差不多，只是电子管像灯泡晶体管却可以在龟片上雕花。

那到了如今，一个小小的手机芯片上可以有上亿的晶体管，苹果的a12芯片可以达到5万亿次的运算速度。要想把上亿的晶体管放进一个小小的芯片里，有三个难点，第一是原材料半导体芯片制造涉及19种必需的材料，大多数材料具有极高的技术壁垒。那日本在半导体材料领域长期保持着绝对的优势，硅晶源化合物半导体晶源光照光刻胶把材料的14种重要材料占了全球50%以上的份额。像光刻胶这样的材料有效期仅为三个月，中国企业想囤货都不行。当然中国现在也尝试在自己做，可是质量肯定还是达不到日本的程度。

那中国的化学很强，化工却很弱。那目前国内芯片制造领域所有的化学材料、化工产品几乎全部依赖进口。那韩国人一直给人的感觉是半导体很强的样子。我记得前段时间日本稍微制裁了一下韩国仅仅几种材料，掐了一下韩国的脖子，把整个韩国业界直接就跪下了。中国的不少学者就是分析韩国印度的时候特别理性，到了自己家的时候，就相信人定升天了。那索性现在日本嘴上叫美国爸爸，那身体有时候往中国靠，所以在材料这块，中国还没有被卡脖子。那第二就是设计几百上千层的电路图，压缩到一个指甲盖大的芯片里。那一点小问题，那所有的设计就全完了。我们上学那会儿用来纠错的示波器，只能看到一条波。但是当芯片出了问题的时候，在上一个经济管理，你怎么用几个波把问题找出来，这是非常难，不过这事不是不能解决的。我悄悄告诉你，我有个同事回了深圳，工资翻了一番，为什么待遇这么好呢？你猜当然这也是有坏处，就是基本从事半导体相关行业的华人，现在都接触不到核心技术了。注意，我说的是华人不仅仅是中国人，所以中国半导体的设计短时间内上升了一大波，但是可以预见未来一段时间只能靠自己了。

第三就是制造了，那设计的再好你也得做出来。全世界大部分的高精度光刻机都是被sml垄断了，而且不是光用钱能买到的。那中国的山寨确实很厉害，但是光刻机属于放在那山寨也山寨不出来的东西，图纸我给你都没问题，就明着告诉你这块板金度我要零点。3纳米。中国现在披露出来的消息据我所知，最精确的也就5纳米，这是可以理解的，因为最高精度的机床，那也是对中国禁运的。另外sml自己还有大概14,000个专利。当然专利这些东西只要你注册了，其实大家也都会了，就看你愿意付出多少代价了。最难的是UV技术。

UV光刻技术的研发始于20多年前，那前后有近40个国家加入战团，欧美发达国家几乎悉数入局，到最后只有美国一个活了下来。那具体过程可以做好几期视频。简单一句话就是这个技术比做原子弹要难得多。所以sml虽然是荷兰公司，但是爸爸还是美国，虽然他自己也有很多技术，最核心的技术还是掌握在美国人手上。

当然不是说中国人就没本事做光刻机，大科大和苹果都叫手机。那上一个经济管的芯片，中国也完全可以自己生产，只是这个体积可能就稍微大了一些，那大到你没办法塞进手机里。那我们做个简单的算术，一片12in尺的晶圆面积和成本是固定的。那我们就假设这个芯片设计特别简单，就做一道工序，台积电的制程是6纳米。那中国完全自主的技术应该是上海中微电子的90纳米，那就是1比15，面积等于长乘宽，所以面积比例就变成了1比225。当然我这个算法肯定不准确。但是可以肯定的是，同样一片晶圆，最先进的制程可以生产出比中国现有技术都百倍以上的芯片。那中国完全自主生产的芯片就变得非常贵了。

市面上大家看到的什么14纳米，28纳米之类的，用的肯定都是美国或者日本技术的设备。那说什么中国哪个实验室又研究出了5纳米两纳米技术之类的，那个一般是偏补贴的。有人可能说不要紧，我们愿意花这个钱。那还有一个问题，就是你介意不介意自己的手机和平板电脑差不多大，随身可能还要备一个特大号的移动电源。我们经常看到新闻说中国又自主研发了龙芯几号几号了。但是如果仔细一看，就发现制成可能是30纳米40纳米，经济管1000多万个。

首先这个肯定就不是用国产机器做的了，这个咱们就不咬文嚼字了。但是仔细一看，什么人会采购这样的芯片，大多是军队航天或者一些不差钱的企业。为什么呢？因为体积太大了，非常难以民用，而且成本太高。其实我说这么多，只是想告诉大家，尤其是中国的同胞，中国的半导体相比于美国真的落后很多，而且远比大部分人想象的要更落后。我们的许多信心其实还是建立在美国放给我们的设备上，只是普通人不知道。我觉得中国这些年经济快速发展之后，让许多人头脑有些发热，这种发热如果只是在普通的百姓身上，我是完全可以理解的。那但是一大批专家智库好像除了赞美打气，说不出什么有用的话来。要知道，半导体领域的8个诺贝尔物理学奖12项发明绝大部分来自于美国。那美国半导体的研发的特点是自下而上。那从半导体物理材料、结构器件逐步上升到应用层面，专业设置和人才队伍非常完整。中国呢则恰恰相反是自上而下。那优先关注应用层面，比如说集成电路、人工智能，然后才开始局部的往下延伸。当然这也是有理由的，两种不同的方向，成本是完全不同的。这就像两种不同的考试，一种是你不知道要考什么所以把整本书全学了一遍，最后拿了个满分。还有一种是考题已经知道了，那回去翻书考了一个满分，虽然都是满分，但是花的精力可学到的东西是不一样的。那中国虽然是世界第二大经济体，但是分摊到每个人头上，其实也没有那么富裕，钱要算着用，这是可以理解的。但是反映到半导体上，就是政府主导的投资和研发经费，层层节流，越往底层的基础研究越拿不到经费。而我们通过中美高校专业设置对比，也可以清楚的看到这个问题。

1997年，中国教育部取消了半导体物理专业。在美国材料与器件专业是整个半导体领域的核心专业，中国直接就没有。那目前国内只有少量的研究组在从事半导体材料与器件相关的研究。那原因也很简单，因为我直接找美国买就行了，自己做太贵了。中国的微电子专业的本科生、硕士生、博士生与美国电子工程专业的学生的数量也完全不在一个量级。值得注意的是，每年美国电子工程专业有4到6万名硕士生入学，但拿到硕士学位的只有1万名左右，也就是说她淘汰了大量的低水平学生。而在中国，入学人数少，淘汰比率低，想要培养出大量高水平的学生是非常困难。总体来看，高效培养半导体人才的中美对比是1比6。

那美国经过半个多世纪的发展，已经积累起了上百万的半导体人才。而我们可以说是人才凋零，仅有的人才大部分集中在集成电路设计领域。那真正能够从事半导体材料和器件研究的人屈指可数。有人也许会说，现在中国走的是市场经济，不能什么都靠政府，中国也有私人公司，让这些公司来推动。那所以很多人把华为看成了救世主。谈到半导体，就只想到华为，原因大家不好意思说或者不愿意想，那就是华为中国半导体最后一块遮羞布。华为的研发经费占营业额的15%。在中国这是一个惊人的比例，大多数电子产品公司的研发经费不会超过5%。号称要做芯片研发不设上限的董小姐，那2019年没有披露，格力的研发经费不知道是太多了，怕竞争对手害怕还是不好意思披露。而另外一个市值已经比格力高了1000多亿的家电企业。美的那19年的研发经费大概是营业额的4%左右。然而，国际半导体大公司的平均研发投入长期保持在营业额的20%左右。据欧盟统计，2014年世界2500强企业，那研发投入总计5385亿欧元，美国占比是36%，欧盟30.1%，日本是15.9%，而中国企业只占3.7%。

那世界第二的经济体到底是怎么来的呢？那过去的中国的数据我们就不管了，假设现在的国家和许多私人公司都愿意砸钱，那么是不是就可以成功了呢？我不像许多人那么乐观，英特尔的研发经费占其半导体销售额的20%以上，它的研发支出1占全球前十大研发支出的30%以上。

从2010年到2019年，英特尔在移动芯片努力了十年，但始终未能撼动高通的地位。那最终先后放弃了移动处理器和手机基带芯片两大业务，告别了移动市场。即使是财大气粗的英特尔，想要在半导体领域拓展新的市场都是九死一生。因此因为作为追赶者，你的质量肯定不如市场上已经成熟的产品。而且你的竞争对手看到你投入了这么多的经费，他也不会站在那等着你超越。结果很可能就是你投入了大量的研发经费，但是销售不理想，如果想要继续保持高研发经费，就得亏着做。

那最后只有两种结果，一种是你的技术超过或者和竞争对手持平了你赚钱了。另外一种概率更大的结果，就是你活活把自己给耗死了。这也是为什么咱们作为吃瓜群众，嘲讽联想这类公司，但是别人越活越好的原因。因为人家活得通透那任正非这种人真的是很少有，但是你不能期待每一个企业家都能有人老这种气魄。所以今天我这个视频主要是要给大家浇冷水。那我们这些年实在是太浮躁了，觉得自己赚到了一些钱，就可以无视技术所需要的日积月累。一帮外行人每天喊着要弯道超车。

岂不知中国在2019年以前，数理学部几十个研究方向中没有半导体这三个字。2020年开始才把半导体基础物理纳入了聚宁肽物理学部的14个方向之一。中国要发展半导体，没有捷径可走，必须把历史的欠账还上逆世界科技潮流，发展半导体技术研究，这需要各行各业的理解和知识，特别是学科设置、人才培养、经费投入的改善。那现在的唯一的利好或者说中国半导体的希望就是创普。如果说创普能够继续对中国实施技术封锁，逼迫中国企业家放弃幻想，老老实实的做技术，牺牲短期的利益。

那么我相信，中国有可能创造自己的半导体技术体系，能够支撑未来的人工智能、量子计算、先进无线网络，这些顶层应用的是一个完整的半导体技术层级体系。那我们只有夯实技术，掌握了半导体现有的技术体系，并在有潜力的环节奋起攻关，形成自己的技术突破，获得一定的技术话语权，才可能在国际竞争中有立足之地。