中科院深度發(fā)文：中國(guó)半導(dǎo)體基礎(chǔ)匱乏，“黑暗森林”困局如何破？

前言

近期，中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所研究員駱軍委與中國(guó)科學(xué)院院士李樹深在《中國(guó)科學(xué)院院刊》發(fā)表了題為《加強(qiáng)半導(dǎo)體基礎(chǔ)能力建設(shè) 點(diǎn)亮半導(dǎo)體自立自強(qiáng)發(fā)展的“燈塔”》的文章，引起業(yè)界廣泛討論。

該文章就中美科技戰(zhàn)中的“芯片戰(zhàn)”形勢(shì)進(jìn)行了深刻分析，指出當(dāng)前在“逆全球化”下產(chǎn)業(yè)鏈“脫鉤”愈演愈烈的背景之下，我國(guó)半導(dǎo)體發(fā)展所面臨的困境，并給出了突破困境的建議。

文章指出，中美科技戰(zhàn)暴露了我國(guó)關(guān)鍵核心技術(shù)被“卡脖子”難題。雖然半導(dǎo)體基礎(chǔ)研究在過(guò)去幾年受到了很大重視，但包括學(xué)科設(shè)置、協(xié)同創(chuàng)新、基礎(chǔ)設(shè)施、研發(fā)投入、評(píng)價(jià)機(jī)制、研究生名額等半導(dǎo)體基礎(chǔ)能力并沒(méi)有得到根本性改善，難以支撐半導(dǎo)體科技高水平自立自強(qiáng)。

作者分析稱，在這場(chǎng)沒(méi)有硝煙的戰(zhàn)爭(zhēng)中，美國(guó)如今擰熄了“燈塔”，我們進(jìn)入“黑暗森林”。

“黑暗森林”的概念，來(lái)自于劉慈欣的小說(shuō)《三體》，指一旦某個(gè)文明被發(fā)現(xiàn)，就必然遭到其他文明的打擊。美國(guó)近幾年對(duì)我國(guó)半導(dǎo)體發(fā)展的打壓，恰如黑暗森林法則所指。

自從2018年中興事件以來(lái)，美國(guó)開始持續(xù)對(duì)中國(guó)半導(dǎo)體發(fā)展的打壓，制裁政策不斷升級(jí)，破壞現(xiàn)有全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)生態(tài)，不斷拉攏荷蘭、日本、韓國(guó)等其它國(guó)家加入其陣營(yíng)，意圖“鎖死”我國(guó)高端芯片的研發(fā)與制造。

如今對(duì)于美國(guó)的霸權(quán)主義、長(zhǎng)臂管轄，我們已經(jīng)對(duì)取消制裁不再心存幻想，因此，作者客觀、冷靜地分析了當(dāng)前我們的優(yōu)劣勢(shì)所在，以幫助業(yè)界對(duì)國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體發(fā)展形勢(shì)擁有更加清晰的認(rèn)知，繼而有的放矢地推進(jìn)國(guó)產(chǎn)化替代的進(jìn)程。

01

我國(guó)亟需加強(qiáng)半導(dǎo)體基礎(chǔ)研究能力

中科院的這篇文章指出，基礎(chǔ)性研究不足，是我國(guó)無(wú)法改變“卡脖子”困境的根本原因之一。

“2022年8月11日美國(guó)宣布對(duì)我國(guó)禁運(yùn)下一代GAA晶體管的EDA軟件，意圖把我國(guó)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)“鎖死”在FinFET晶體管技術(shù)。全球半導(dǎo)體物理和微電子領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究成果都被整合在EDA工具的工藝設(shè)計(jì)套件（PDK）中。我國(guó)各芯片企業(yè)通過(guò)購(gòu)買EDA公司的PDK包共享全球半導(dǎo)體基礎(chǔ)研究成果，導(dǎo)致我國(guó)決策者、政府人員甚至產(chǎn)業(yè)界都認(rèn)為，沒(méi)有半導(dǎo)體基礎(chǔ)研究也可以發(fā)展半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)?！?/span>

反觀美國(guó)，近幾年則正在加強(qiáng)半導(dǎo)體基礎(chǔ)研究能力。

2022年8月9日，美國(guó)總統(tǒng)拜登正式簽署《芯片和科學(xué)法案》（下稱“芯片法案”），以促進(jìn)美國(guó)半導(dǎo)體研究和制造。

該法案共分為三部分，投入上千億美元用于半導(dǎo)體研究，主要目的是對(duì)抗中國(guó)

“芯片法案”除了對(duì)美國(guó)本土芯片企業(yè)提供巨額補(bǔ)貼外，還將拿出110億美元用于資助半導(dǎo)體的研究和開發(fā)。根據(jù)該法案， 美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)將新成立一個(gè)技術(shù)、創(chuàng)新和伙伴關(guān)系理事會(huì)（TIP），專注于半導(dǎo)體和先進(jìn)計(jì)算、先進(jìn)通信技術(shù)等領(lǐng)域的發(fā)展。這些舉措，無(wú)一不顯示出美國(guó)對(duì)于基礎(chǔ)研究的高度重視。

作者認(rèn)為，我國(guó)受“科學(xué)無(wú)國(guó)界”與“全球化”理念的影響，忽視了學(xué)科方向和研究領(lǐng)域的差異，科研資源向易發(fā)表高端論文的新興熱點(diǎn)方向加速集聚，越是靠近產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的基礎(chǔ)研究越?jīng)]人做，導(dǎo)致現(xiàn)在我國(guó)半導(dǎo)體基礎(chǔ)研究能力薄弱。

02

我國(guó)半導(dǎo)體發(fā)展面臨的問(wèn)題與建議

作者認(rèn)為，造成我國(guó)半導(dǎo)體發(fā)展被“卡脖子”這一局面的原因主要有以下四點(diǎn)：

• 半導(dǎo)體物理人才嚴(yán)重短缺

中微半導(dǎo)體創(chuàng)始人、中國(guó)刻蝕機(jī)之父尹志堯曾公開表示，他之前在英特爾工作時(shí)，發(fā)現(xiàn)許多組長(zhǎng)、高管、一線研發(fā)人員中，不乏華人身影。任正非也曾說(shuō)，我們花高價(jià)買回的設(shè)備，拆開后發(fā)現(xiàn)許多核心零件竟然是中國(guó)人研發(fā)。

可見(jiàn)，人才流失是制約我國(guó)半導(dǎo)體發(fā)展的一大關(guān)鍵因素，因此中美科技戰(zhàn)的背后，也是一場(chǎng)人才爭(zhēng)奪戰(zhàn)。

• 半導(dǎo)體基礎(chǔ)研究投入嚴(yán)重不足

長(zhǎng)期以來(lái)，美國(guó)每年的半導(dǎo)體研發(fā)投入超過(guò)全球其他國(guó)家總和的2倍，我國(guó)的半導(dǎo)體研發(fā)投入長(zhǎng)期不足美國(guó)的5%。

2011年和2021年，美國(guó)在半導(dǎo)體的研發(fā)投入比例分別占全球54.5%和55.8%，而中國(guó)大陸這一支出在全球占比不超過(guò)5%

此外，美國(guó)除擁有數(shù)量眾多的世界一流大學(xué)外，其各大半導(dǎo)體巨頭都擁有龐大的基礎(chǔ)研究部門，如貝爾實(shí)驗(yàn)室和IBM實(shí)驗(yàn)室等。而我國(guó)半導(dǎo)體基礎(chǔ)研究的基地?cái)?shù)量稀少。

• 評(píng)價(jià)機(jī)制不利于半導(dǎo)體基礎(chǔ)研究

在當(dāng)前論文為綱的評(píng)價(jià)機(jī)制下，傳統(tǒng)半導(dǎo)體的基礎(chǔ)研究不但投入大、門檻高、周期長(zhǎng)而且難以發(fā)表高端論文，這導(dǎo)致各示范性微電子學(xué)院集中在新興熱點(diǎn)材料方向開展“換道超車”研究。

• 缺乏協(xié)同創(chuàng)新機(jī)制

美國(guó)善于集結(jié)全球頂尖機(jī)構(gòu)與人才，共同進(jìn)行基礎(chǔ)課題研究，整合全球頂尖智慧，以占據(jù)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)領(lǐng)導(dǎo)地位。而中國(guó)目前沒(méi)有類似機(jī)構(gòu)來(lái)進(jìn)行協(xié)同創(chuàng)新。

針對(duì)以上問(wèn)題，作者給出了以下5條建議：

1. 建立健全跨部門協(xié)調(diào)機(jī)制

2. 恢復(fù)半導(dǎo)體物理專業(yè)

3. 建設(shè)半導(dǎo)體基礎(chǔ)研究網(wǎng)絡(luò)

4. 建立區(qū)域聯(lián)合創(chuàng)新平臺(tái)

5. 深化科技體制改革，用好“指揮棒”

作者表示，在半導(dǎo)體技術(shù)的源頭和底層進(jìn)行理論創(chuàng)新，提前布局專利設(shè)置“關(guān)卡”，是解決半導(dǎo)體關(guān)鍵技術(shù)“卡脖子”難題的一種有效策略。

總 結(jié)

自美國(guó)開始扼殺中國(guó)半導(dǎo)體的發(fā)展以來(lái)，業(yè)界不乏悲觀論調(diào)。中科院刊文中“黑暗森林”的警示，則讓業(yè)界再次緊張起來(lái)。

不過(guò)我們也應(yīng)看到，雖然美國(guó)的制裁暴露了我國(guó)半導(dǎo)體的弱點(diǎn)，但從另一方面反映出，正是因?yàn)槲覈?guó)近年來(lái)取得了重大進(jìn)步，才會(huì)引起美國(guó)警惕。

近二十多年來(lái)，中國(guó)半導(dǎo)體的發(fā)展進(jìn)入“黃金期”，2021年中國(guó)半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模首次突破萬(wàn)億元，2016-2021年年均增速達(dá)到19.3%，高于全球平均水平。中國(guó)廣闊的市場(chǎng)空間、政府政策的大力支持、資金的持續(xù)投入，都是我們與美國(guó)霸權(quán)抗衡的資本。

發(fā)展才是硬道理，只要我們堅(jiān)定信心，潛心研究，相信道阻且長(zhǎng)，行則將至。

參考資料：

中國(guó)科學(xué)院院刊：《科學(xué)觀察丨加強(qiáng)半導(dǎo)體基礎(chǔ)能力建設(shè) 點(diǎn)亮半導(dǎo)體自立自強(qiáng)發(fā)展的“燈塔”》（點(diǎn)擊標(biāo)題可查看原文）

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