芯片制造是近年来炙手可热的焦点话题,甚至被提到了国家战略层面。随着美国的制裁,华为面临无芯可用的局面。
目前,华为已具备全场景芯片研发能力,其自主研发的芯片不仅用于智能手机、平板电脑、电视,也被用于网络通信、安防、服务器等众多领域。华为海思芯片也应用于无线网络、固定网络、数字媒体等领域。
值得一提的是,由华为海思自主研发的麒麟9000芯片基于5nm工艺制程的手机Soc,集成多达153亿个晶体管,比苹果A14的118亿个多了30%。麒麟9000芯片是行业内有史以来技术挑战最大、工程最复杂的一款高端芯片,由台积电代工。不管是从哪个角度来看,麒麟9000都是华为历经10多年最完美的杰作,并搭载在华为Mate40系列旗舰机型中。
在2019年被美国列入“出口管制实体清单”的情况下,华为顶住了压力,没有被打垮,关键在于自己手握核心技术,具备了全场景芯片研发能力。于是,美国在2020年5月又实施了第二轮制裁,将范围扩大到了使用美国技术和美国设备的公司。由于美国禁止半导体供应商使用美国制造的设备为华为生产芯片,自2020年9月15日起台积电不能再为华为代工芯片,华为手机面临无芯片可用的尴尬境地,这对华为来说,确实是一场灾难。
华为可以研发芯片,但不能生产芯片。
华为如何破局?这个问题一直牵动着全国人民的心。
2019年初,任正非在内部讲话中提到,“现在公司处在危亡关头,研发坚持加大战略投入,向上捅破天,向下扎到根。短期要解决生产连续性问题,长期要敢于牵引发展方向”。
事实上,华为在半导体制造上的布局,早已开始。从2016年华为的光刻机专利被曝光,到2019年华为旗下的哈勃科技投资了14家半导体产业链相关的企业,就可见任正非和华为已经在为今天的芯片制造做准备。
如何追赶上国际前沿技术,打造自己的芯片产品、芯片产业?任正非在央视节目《面对面》中也谈到这个问题。
在谈到芯片话题时,任正非表现得非常冷静,不仅指出现阶段中国要研发芯片并不容易,还很不客气地指出,当前一些所谓的芯片研发投入是夸大炒作,是为了在股市圈钱。
任正非说:“我们还是要踏踏实实,自知在云、人工智能上我们落后了许多,才不能泡沫式地追赶。在这些问题上,我们要有更高眼光的战略计划。”
任正非认为:“修桥、修路、修房子,已经习惯了,只要砸钱就行了,这个芯片砸钱不行的,得砸数学家、物理学家、化学家,中国要踏踏实实在数学、物理、化学、神经学、脑科学,各个方面努力地去改变,我们才可能在这个世界上站得起来。”
只是芯片制造太难,工程太系统,设备太复杂,所需时间太长,非短时间能突破。华为虽有筹谋,但还不能马上补齐短板。从任正非回答记者的采访来看,中国在芯片制造上面临的困难不小。
有很多人认为,搞芯片只要砸钱就可以搞定。其实,生产芯片没有这么简单。华为有的是资金,如果制造芯片是个靠砸钱就能解决的问题,对华为来说就不是问题了。
2020年,任正非在接受媒体采访时谈了自己的观点:制造芯片光砸钱不行,要砸数学家、物理学家、化学家。目前我们还面临着许多现实层面的短板。
一是基础教育和理论研究较为薄弱,扎扎实实做学问的不多。
任正非说:“我们有几个人在认真读书?博士论文中真知灼见有多少呢?”任正非肯定美国在科学技术上的深度、广度,甚至美国一些小公司的产品都是超级尖端的。即使华为在全球处于业界领先地位,但也仅是企业层面相比,可以说差距不大了;但就国家整体和美国比,差距还很大。这与近年来经济上的泡沫有很大关系,P2P、互联网、金融、房地产、山寨商品等等泡沫,使得学术思想也泡沫化了。
任正非认为,“高科技不是基础建设,砸钱就能成功,要从基础教育抓起,需要漫长的时间,我们公司也是急不得的。”
一个基础理论形成需要几十年的时间,如果大家都不认真去研究理论,都去喊口号,几十年以后我们也不会强大。所以,还是要有人才踏踏实实做学问。
二是人才引进的机制不够灵活。
任正非谈道:“科学家的工作特点是流动的,但是因为税收、户口、各地政策不同,购房、购车、入学等制度问题,影响了一些高科技人才的回流和引流。”
任正非认为:“应该调整我们的政策,拥抱这个世界。我们国家有五千年文明,有这么好的基础,应该拿出政策来拥抱世界人才来中国创业。”
三是底子薄,自家的人才不够,理论基础达不到。
当然,还有一个办法,把研究所建到国外去。在华为的研发战略中,跨国创新成为一大创举。任正非表示,华为“在很多国家建立创新基地和研究中心。哪个地方有能力,我们就在当地去建一个研究所”。
据任正非介绍,华为目前在全世界有26个研发中心,拥有在职的数学家700多人、物理学家800多人、化学家120多人。
华为同时还有一个战略研究院,每年都拿出大量资金,向全世界著名大学的著名教授“撒胡椒面”,并且不求投资回报。
华为领先的5G标准,就是源于10多年前土耳其Arikan教授的一篇数学论文。华为用十年时间,投入了数千名研发人员,以这篇论文为中心,一步步研究解体,形成各种专利。华为把土耳其教授的数学论文变成技术和标准,今天华为的5G基本专利数量占世界总量的27%左右,排名第一。
任正非说:“这个土耳其教授不是华为在编员工,但由华为出资支持他的实验室,支持他招更多的博士生。”
任正非表示:“虽然美国的一些政客想要打垮华为,但是,华为是不会被轻易打倒的,因为我们的求生欲望会促使我们寻求自救之路,从而使我们变得更加强大。不过,美国的部分政客的想法或行为代表不了整个美国,所以,我们不会对美国产生任何憎恨。并且,我们还会坚持走自强、开放之路。”他还强调,“若想要真正变强大,那么就要学习包括敌人在内的所有人。”
不了解芯片的人会问:我国能够研制原子弹和卫星,为什么不能制造芯片?芯片制造到底难在哪里呢?
芯片(IC:Integrated Circuit集成电路)是指内含集成电路的硅片,体积很小,为智能电器的核心部件,芯片一直起着“大脑”的作用,复杂程度远超出航天飞机、原子弹和登火星技术。
芯片的技术含量和资金极度密集,生产线动辄数十亿上百亿美元。此外,人才也是这个行业的稀缺资源。技术又贵又难,人才难以培养,少数几家大企业垄断了行业的尖端技术和市场。仅以光刻机为例,整机由千万条电路和无丝毫偏差的三万余个零件构成,在指甲盖大小的芯片上面设计建造“世界摩天大楼”,千挑万选后,一块真正的芯片才真正诞生。制约集成电路技术发展的四大要素有功耗、工艺、成本和设计复杂度。这不是短时间靠砸钱和一不怕苦二不怕死的精神可以做到的。
芯片难做主要是因为,芯片的核心技术基于材料能力、架构设计能力和工艺能力。而芯片是民用商品,又必须符合成本和效率模型优化的经济规律,跨越质优价廉效率高的市场经济竞争门槛。
芯片制作完整过程包括芯片设计、晶片制作、封装制作、测试等几个主要环节,其中每个环节都对技术和科技水平有相当高的要求。芯片的设计和工艺都很复杂,但是相比较而言,制造工艺更难。制造工艺要求使用高端光刻机,光的波长是纳米级别的,短时间内华为无法跨越生产工具的高集成和人才储备门槛。
目前,世界上只有荷兰A**L公司掌握着最先进的10nm甚至精度更高的光刻机,其最先进的EUV光刻机单价能卖到1亿美元以上,而国内的光刻机技术水平还在90nm上,差距巨大且高端人才稀缺。
高端光刻机号称是世界上最精密的仪器,分辨率通常在十几纳米至几微米之间,堪称现代光学工业之花,制造难度极大,全世界只有少数几家公司能够制造,没有哪个国家能依靠自主技术而独立生产制造。
目前,中国在芯片产业的投资和人才的引进方面还处于初始阶段。像华为这样每年投巨资搞芯片研发,以及将股权向研发人员倾斜的企业,国内也找不出第二家。
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。
所以,国家现在要奖励那些投资搞芯片产业研发的科技企业,并且鼓励其上市融资;同时鼓励芯片领域的留学生回国创业,毕竟全球芯片一半的需求在中国市场。当然还要消除国际上对我们发展芯片技术的误解,多与国际相关领域的院校展开学术交流。
中国的芯片产业发展难就难在了别人起步较早,投入较多,在芯片制造方面已经与我们拉开了一定的距离;难在中国芯片企业研发投入少、吸引人才的优势不多;难在我们还不能做到像三星、台积电这些企业那样成批量规模生产芯片,并能维持长期盈利。
所以,我国在芯片制造上面临的困难,似乎短时间内看不到希望。但我们相信华为在芯片上早有布局的未雨绸缪,不会让中国芯片出现时间拖久。我们从余承东的“造芯有望”“实现换道超车”的豪言,到华为“天才少年计划”“南泥湾计划”的实施以及与众多科研机构和高校的联合攻关等一系列的扎根“造芯”之路可以看出,华为正在有条不紊地全力冲刺。我们期待华为芯片制造捅破天的那一天!
【故事点评】
时下,“造芯”成了一个热门词,芯片概念更是资本市场的热宠,很多企业纷纷宣布重金打造芯片,部分企业醉翁之意不在酒,它们借进军芯片研发与制造博取关注,或捞取补贴,或哄抬股价,目的是圈钱。
芯片研发和制造来不得半点投机取巧,需要耐得住寂寞。正如任正非所说,发展芯片光砸钱不行,还要砸物理学家、数学家和化学家。
因为科学是脑,技术是手。科学发展了,才会有相应的技术出现;科学不能取得突破,技术就成为无源之水、无根之木。
芯片是急不来的,不光是制造工艺、装备、耗材问题,还需要各方面的专家和基础研究的积累。
无须争论,中国与美国在科技上的差距还很大。任正非提醒说,我们还是要踏踏实实做学问。中国要想进一步提升国际竞争力,唯有靠搞好基础教育,培养出真正做学问的人。
任正非告诉我们:发展芯片一定要保持良好的心态,不能急躁和冒进,一定要明白“积跬步以致千里”的道理。选择做芯片,就要做好多年没有回报的打算,就要耐得住寂寞,试图追求“短平快”,最好不要跨入这个领域。