中国芯片水平与美国差距多大?中科院院士这么说

人民日报 2019-06-12 10:59+-

【侠客岛按】由于中美贸易战的缘故,国人对芯片的关注度急剧上升。去年以来,中兴、华为两家企业遭遇的芯片、操作系统“断供”事件,再次将这一困境凸显出来。

为此我们不禁要问:中国发展现状和水平如何?当前面临的最大瓶颈是什么?实现突围、自立自强,还有多远的路要走?

就这些问题,我们与中国工程院院士、中国科学院计算技术研究所研究员倪光南老先生展开了一番对话。

警醒

侠客岛:有人说,多少有关提倡创新的宣传报道,都抵不上“中兴事件”“华为事件”的警示来得深刻、有效。您如何看待这两个事件?

倪光南:“中兴事件”“华为事件”没有发生之前,很多人觉得芯片就是很普通的电子元器件,直接从市场上买来用就是了。但实际上,芯片技术是现代信息技术的制高点,关系到国家的竞争力和信息安全。

中兴、华为事件的发生,让我们意识到芯片技术和芯片产业的极其重大的价值,形成了全民自发地关心中国芯片技术发展和芯片产业进步的局面。从这个意义上来说,上述事件像“警醒针”一般,有积极的一面。

短板

侠客岛:经过多年发展,中国芯片产业的发展水平如何?与美国相比,还有多大差距?具体体现在哪些方面?

倪光南:在芯片设计方面,中国做得不错。中国拥有全球数量最多的芯片设计公司,芯片设计水平也位列全球第二,仅次于美国。我们设计出了一批优秀产品,连续几年登上世界第一宝座的“神威·太湖之光”超级计算机用的CPU(中央处理器)芯片,就是典型代表。国产手机、电脑和服务器用的CPU芯片性能也基本上达到了国际先进水平。

即便如此,中国在芯片设计领域还存在设计工具方面的“短板”。芯片设计需要依赖电子设计自动化工具(EDA),这一工具使设计者能用计算机进行逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真等工作,最终完成芯片设计。不过,提供该软件服务的主要是3家美国公司。

在芯片制造领域,包括制造工艺和制造装备方面,中国能力尚弱。芯片制造听上去像是传统制造,实际上其制造工艺和装备的精密、繁杂程度远超后者。具体来说,其工艺包括光刻、刻蚀、离子注入、薄膜生长、抛光、金属化、扩散、氧化……不一而足。

与上述制造工艺相对应的,是200多种关键制造装备,包括光刻机、刻蚀机、清洗机、切割减薄设备、分选机以及其他工序所需的扩散、氧化、清洗设备等。每种装备的制造技术要求都很高,制造难度极大且造价十分高昂。

目前,在芯片制造领域,占有领军地位的企业大多来自美国、日本等国家,中国芯片制造厂80%的装备需要从国外进口。

有了这些先进装备是远远不够的,还要开设生产线、制定经营计划。建厂、设备安装及调试往往需要2-3年时间,这意味着芯片制造企业要预先对市场需求做出判断。芯片制造技术不断迭代更新,之前的设备及生产线到真正投产时是否能满足市场需求,犹未可知。如果新建成的生产线不能充分实现量产,之前的投入将面临重大风险。

此外,芯片制造所需的材料也大量依赖进口,有的材料如光刻胶需全部进口。国内半导体材料产业总体规模偏小、技术水平偏低,国产材料的销售规模占全球比重不到5%,与发达国家相比仍存在较大差距。

侠客岛:很多工业领域,我们成功实现了跨越和赶超,比如高速铁路、家用电器领域,但在集成电路领域,这种景象没能出现。原因何在?

倪光南:从历史原因来看,我们起步晚。1947年,美国贝尔实验室发明了半导体点接触式晶体管。直到1956年,中国才成功制成第一根硅单晶。鉴于早期的计算机是用分立元件(电子管、晶体管等)做的,彼时中国还可以跟随国外的计算机技术。

随着集成电路发展到大规模集成电路时代,中国由于没有集成电路产业的支撑,就明显追赶乏力了。而,世界上的芯片技术却突飞猛进。到目前为止,虽然我们有华为海思、中芯国际等国际知名的芯片设计和芯片制造企业,但就整体产业发展而言,相较国际先进水平,我们可能需要一二十年才能追赶上。

起步晚是重要的历史原因,主导理念的偏差导致创新推进不够是现实原因。曾经,我们在很多方面,希望能够用更省事的办法解决问题,所谓“造不如买,买不如租”。实践证明,核心技术是买不来的。中国芯片行业的“短板”最终还是需要中国人自己通过努力奋斗不断推进创新,一步一步踏实追赶。


突破

侠客岛:面对内部“短板”、外部封锁等难题,中国芯片技术和产业要怎么做才能实现突破?

倪光南:从供应链安全的角度来看,一旦供应链的某个环节“断供”,就会使整个行业陷入被动。这种情况下,需要集中力量去突破供应链中薄弱环节的关键核心技术。

而关键核心技术的发展,往往是从无到有、从小到大的过程,要有“板凳要坐十年冷”的思想准备。

核心技术的发展成熟也离不开市场的支持,新研发出来的核心技术和产品如果没机会到市场去试错,没有进入市场的良性循环,不管是软件还是硬件,都很难达到用户满意的水平。

正是在这个意义上,习近平总书记要求做好市场化引导。我们强调,政府采购应当支持国产自主研发芯片和软件,应当突出网络安全要求,使国产自主研发芯片和软件有进入市场应用的机会,接受检验和磨砺,只有这样,才能不断走向成熟。

从产业集群的角度来看,可以参考硅谷的产业集群模式。在硅谷,有一流的研究机构和大学、诸多创业者、充裕的风险投资资本,它们之间形成了紧密的合作网络,实现了人才、技术、资本、经营方面的强强联合。

北京的中关村有潜力打造成芯片技术和产业集群的高地。不妨充分利用周围的科研院所及人才资源,加之国家政策和资本的支持,统筹资金和研发资源,加强产学研合作,做出有中国特色的高新技术产业集群项目。

发展大型软件或芯片产业的投入周期,往往以一二十年来计,资金投入非常大,单纯靠市场和企业是难以实现快速突破的。因为,一般的企业会有压力,比如说上市公司要出报表,要做厚利润,要向股东证明自己的业绩。

因此,要发扬举国体制和市场经济相结合的优势,比如,国家层面制定一些长期规划纲要和发展计划。与此同时,积极引入金融市场的配套支持,比如风险投资在资金方面的支撑,要鼓励企业在研发生产方面的投入,注意平衡企业在研发过程中可能出现的短视行为。

总的来说,发展集成电路产业,要有长期的思想准备和投入,不能指望短短几年就获得回报,真正把集成电路产业发展起来,恐怕还要一二十年的时间,我们要有决心,也要有定力,要把行业“短板”补齐,踏踏实实坚持做下去。

  • 最新评论
  • 抽汉奸

    鼻鼻C屎儿,一只趴在伦敦下水道里冒泡的癞蛤蟆,你那脸抹得跟白吊死鬼似地,混入“高加索白人文明”没有?武统,打不出你们癞蛤蟆屎,算你们眼儿紧!

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  • wls31

    脑门刻字不是CHINESE的独运轮恰恰是会被美加无脑智障最先砍死的一批,这不是你跪舔白鬼污蔑中国就能避免的。美国已经把中美贸易摩擦定义成文明的冲突了,傻13独运轮还在花样作死。

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  • fulm

    建议美, 加两国政府把五毛猪当作入侵物种赶尽杀绝, 保护本地华人的生存空间.

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  • BBC12

    sunbixin 今天 17:10 有人鼓吹武统,一旦打起仗来,西方一封锁,高铁立马停运。 ============================= 精确打击, 斩首行动, 定点清除。。。 天赐良机, 岂能白白放过? 籍此报韩战越战一箭之仇正是时候, 还以为当年韩战越战, 背后还有个苏东华约流氓独裁集团叽哩哇啦为你撑腰打气, 呐喊助威, 供给军需物资??? 再看看今天的麦克阿瑟如何调兵遣将, 火烧东京/轰炸平壤将反复上演, 战争狂人敢发动战争, 东洋人九九舰队根据‘周边事态法’就可出兵布雷反潜作战, 美国有‘台湾关系法’也必出兵,西太平洋有第七舰队日夜监视你多年的几十条核攻击潜舰,潜射巡航导弹战斧就有2,000条以上, 尚不计水面舰只的攻击武器, 到时战争狂人各港口被 ‘攻势布雷’彻底封锁,三峡大坝及各重要水库, 沿海内陆各个核电厂, 通讯中心/设施, 公路铁路交通枢纽, 热电厂, 配/送电枢纽, 长江沿岸各货客运中心, 油库炼油厂储油中心,石油/天然气输送站及主干输油管道, 长江黄河所有桥梁隧道, 关键公路铁路高架桥, 军用民用通讯中心,微波中继站, 电视广播发射中心, 卫星中继站发射中心, 城市供水供电系统, 所有军民用机场及塔台,重要仓储中心及军事仓库, 矿山, 军工生产中心, 加上所有潜在军事半军事目标。。。 看看1945年日本沿海各大中城市和1952/1953年的北朝鲜大地吧, 举目四望, 目光所到之处, 除了废墟, 还是废墟, 底层民众今天会给那伙几十年来连财产都拒绝公布的权贵贪官红二代官二代卖命? 民众会拿起武器保卫常年享受特供的权贵贪官? 占有绝对空优的国际联军会撒下大量的攻心传单, 靠送钱当兵的部队会成建制阵前反水倒戈, 大小文武权贵贪官将四面楚歌八方受敌,抱头鼠窜,被人们手持扑克牌紧紧追捕, 连20年一分钱工资都不加的几百万五毛妄貧猿届时都会加入造反大军

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  • 三光政策

    中国问题的根源在体制,制度上。以目前这样的体制,好处都被体制内的既得利益者拿去。视普通人为傻瓜。什么也成不了。 假如你有一个创新的想法,你去和许多投资人去谈。最后他们都会弱弱地问一句:国外有没有这个技术?有没有人用过这个技术?NND!他们根本不懂创新就是别人还没做的事情! 然后还口口声声说要支持技术创新!中国的模具制造和机械制造也是非常有问题的。虽然经过这么多年西方企业在中国的扶持,还是难以解决观念问题。比如外方在发放模具订单中规定材料型号,并且规定要来自某个公司。中国企业一打听,那个公司的材料比直接从钢厂购买要贵30%。所以就直接在钢厂购买了。并且将30%的节省给了外方。外方知道后非常愤怒!因为他们不相信没有经过认证的材料。结果是好心办坏事。实际上是自作聪明。忽略流程和商业信誉。 中国如果和美国技术脱钩,后果不堪想象!打嘴炮容易,搞创新和突破可就没那么容易了。吹牛和勇气完全是两回事。中国人缺乏的就是独立创新的自信和勇气。因为没有人会支持他。你和技术人员交代一下任务,他立马就去网上查有没有类似的东西和想法。他们不知道如果看了别人的工作,思路就会受其影响,封闭了自己的创新思路。这些基本的创新理念和方法都是不清楚的。 中国目前所谓具有国际水平的技术和产品都没有0到1的发明。全部是从1到N的发展。那种封锁能够逼出大招的说法,只会停留在嘴炮的阶段。说到中国14亿人,市场巨大等也是自作多情。市场是否巨大决定因素不是人口而是经济体量。南北韩人口大致差不多,市场规模却天差地别。中国文革时期8亿人口最大的市场就是自行车。大部分人还买不起。中美贸易脱钩后中国海量的物资往哪里卖?非洲,中东?这些地方中国货已经充斥了。如何替代美国市场份额?美国会培养新兴经济体,越南,印度等物价会更有市场竞争力。这种情况下中国的经济规模还会像现在这样大吗?现在GDP以美元计价是世界第二。人民币贬值以后加上经济萎缩,中国的GDP就会从第二位下跌。14亿人的市场也就没有什么亮点可言。

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  • 之见

    以老先生的线性思维,用跟在别人屁股后面跑的办法来追赶核心技术,恐怕很难成就。追赶必须讲求策略,分析比较对手与自己的长与短,要设法限其长、补己短,以己之长、击彼之短,积极寻找弯道超车途径,投资新技术,才有可能在比较短的时间内赶超对手。 手机平板电脑技术是否最先进,并非国家安全与经济发展之生死攸关的大事。有最先进的技术当然好,没有,落后10年,只要能满足基本需求,也没什么了不得的,从容布局,有序发展,慢慢追赶就是了。在全球化的背景下,各国的市场都不得不开放,想要这么做几乎没有可能。如今在市场分割保护的背景下,还不这么做就愚蠢了。对手向你关闭市场,你却向对手敞开市场,你怎么能赶得上对手?你去喂别人家的孩子,不喂自己的宝宝,如何指望自己的孩子能长大?民用电子技术的发展也要靠市场需求来驱动。并不是有什么人会不计成本,在那里拼命投钱,不管有没有人用,也要不断更新技术,只为保持领先。此外,民用电子技术的发展还会受到其它技术,如应用与网络技术,的制约。 若论美国民用电子技术的长与短,美国长在技术,如芯片、操作系统、搜索引擎等,短在市场需求与投资体制。实际上,美国的民用电子技术主要是由国外的市场需求来推动发展的,本国的需求十分有限。美国的投资体制不利于全国性的网络更新换代,也极大地限制了民用电子技术的发展与应用。通讯公司都是私有的,国家不出面统筹规划、不出钱投资,谁肯轻易更新自己的网络?只要还在赚钱,就没有更新的道理。妄说芯片技术多先进,人家有5G网络,你还没不知道什么时候才能有,谁来出钱支持你开发5G网络的芯片?芯片技术再先进,民用电子产品最终还是要以应用论优劣。

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  • 之见

    若论中国民用电子技术的长与短,中国长在市场需求与投资体制,短在技术。但也不是所有的技术都短,网络技术与互联网应用,中国已经迎头赶上。中国若想尽快掌握核心技术,就必须善护本土IT市场,要为我所用,而不要为美国所用。贸易战之前的情况时,中国是美国民用电子产品最大的市场,已超出美国本土的市场。美国既然要围堵中国民用电子产业,中国也就没有任何理由再用自己的市场来支持美国的民用电子产业了。具体做法是,中国的IT公司占领中国的IT市场,主导中国的IT市场,根据中国的需要为中国的IT市场立规矩,不再跟在西方IT业的屁股后面跑,在战略上实现弯道超车。 中国现在5G商业化提前,使用华为的5G技术,举国支持华为的备胎转正,是朝着实现战略弯道超车的方向迈出的正确一步。与其跟在别人的屁股后面追赶,不如利用自己的市场体量,拿出一套自己的东西来,让想进入自己市场的西方公司,不得不追随,有什么不好?在当前的过渡阶段,华为仍要考虑与安卓兼容的问题。等到中国5G网络基本完成、鸿蒙普及之时,就轮到安卓考虑如何与鸿蒙兼容了。一旦中国掌握了核心技术,以中国IT业速度快成本低的应用开发优势,以为国外客户量体裁衣开发应用来引领中国IT业走出国门,应该不成问题。 其实,芯片技术也是会更新的,说不定再过几十年芯片就要被淘汰了。再就是芯片设计蚀刻封装技术,也不一定只有西方人掌握的那一套办法。好比现在的汽车,要是最终被电动汽车与新能源取代了,大谈中国汽车发动机变速箱制造技术落后西方几十年,有什么意义?足可见,在谋求掌握现有核心技术的同时,及时投资开发可用于弯道超车的新技术更为重要。5G就是个绝好的例子,如果华为5G不领先,中国现在的处境可就十分被动了。

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  • 抽汉奸

    中国不买美国大豆,井底下冒泡的癞蛤蟆开始霉豆就井水管够,美国不卖芯片给中国,癞蛤蟆看来以后可能有芯片当饼干吃的福利!原子弹、氢弹、火箭、卫星、超级计算机…,美国封锁的东东,中国哪样没造出来?癞蛤蟆们在井底下接着蹦哒!

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  • 抽汉奸

    叽叽喳喳的癞蛤蟆,你那井底下奏是妻妓啦!

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  • 叽叽喳喳

    不是说华为都已经领先世界了吗?现在都是六G七G啦。

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