基尔比和诺伊斯被并成为集成电路的发明者,在他们大放异彩的年代,中国人正在经历“大跃进”和“三年自然灾害”,而这时大洋彼岸的硅谷已经显露雏形,仙童、Intel、AMD等大批公司相继在50-60年代成立。与美国对应的是,中国在1960年成立了以中科院半导体所为代表的大批研究机构,并在全国建设数十个电子厂,初步搭建了中国半导体工业的“研发+生产”体系。
这套体系最初能够紧追美国,得益于一批回到新中国的半导体人才,如黄昆、谢希德、王守武、高鼎三、吴锡九、林兰英、黄敞等前辈大师。在他们的带领下,蹒跚起步的中国半导体行业做了两大贡献:一是保障了“两弹一星”等一批重大军事项目的电子和计算配套;二是为中国建立了一套横跨院所和高校的半导体人才培养体系。
但在产业化方面,成就却寥寥可数。1977年7月,邓小平邀请30位科技界代表在人民大会堂召开座谈会,半导体学界灵魂人物王守武发言说:“全国共有600多家半导体生产工厂,其一年生产的集成电路总量,只等于日本一家大型工厂月产量的十分之一。”一句话就把改开之前中国半导体行业成就和家底,概括地八九不离十。
但能取得这样的成绩,已属难得。王守武是美国普渡大学毕业的高材生,文革中被停职批斗,备受诬蔑和诽谤;中国半导体物理的奠基人谢希德,被整成走资派后,每天工作是扫厕所;而拉出中国第一根硅单晶棒的林兰英,父亲因为做过国民党的县党部书记,被造反派在火车上殴打致死,林兰英自己也受屈辱。
几十年后回顾这段历史,总是有人试图用一句“无私奉献”将他们的这些经历一笔带过,并喜欢大声质问芯片从业人员:你们为何不效仿前辈们舍身忘我的啃干粮精神?
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改革开放之后,打开国门的中国人猛然发现,美日的半导体产业也已经将中国远抛身后,差距在10年以上,韩台也在迅速超过中国。但除了少数专家外,上至庙堂高管,下至平民百姓,国人对这种差距和追赶的难度普遍认识不足,比如在1977年,总设计师问王守武:“你们一定要把大规模集成电路搞上去,一年行吗?”
领导的殷切关怀,催生了中国独特的产学研模式:通过运动式的集中攻关,来突破某一项技术。这种方式在不考虑成本和良率的军工领域内是有效的,如两弹一星,但在产业化和民用化方面,基本上是死路一条。时至今日,中国集成电路学界领很多“达到国际水平”的成果,只具备“展示和验收”功能:一经专家评审会通过,就束之高阁生锈落灰,极少走向市场。
改革开放之后,包括半导体在内的中国电子产业开始受到猛烈的外部冲击。由于大量国营电子企业经营困难,无法产生足够的利润来支撑研发,从国外引进的生产线又大多是落后淘汰的二手货。所以在80年代,中国半导体行业不仅大幅落后于美日,也逐渐被韩国和台湾地区超过。为解决这种情况,国家部委先后组织了三大“战役”,分别是:
1986年的“531战略”
1990年的“908工程”
1995年的“909工程”
531战略是在1986年针对“七五”提出的,即“普及5微米技术、研发3微米技术,攻关1微米技术”,并在全国多点开花建设集成电路制造基地。从1986年到1995年,陆续诞生了无锡华晶、绍兴华越、上海贝岭、上海飞利浦、和首钢NEC等五家公司。这里面最具代表性的,当属首钢NEC的诞生和失败。
首钢涉足芯片制造是在1991年,那会儿的首钢是北京的牛逼单位,财大气粗不差钱,掌门人周冠五更是连中央领导都不放眼里。1991年12月,首钢喊出了“首钢未来不姓钢”的口号,跨界芯片,与NEC成立合资公司,技术全部来自于NEC,工厂“对着日本图纸生产”。尽管NEC提供的技术不算先进,但恰逢行业景气,1995年的销售额就达到了9个多亿。
受此激励,首钢准备再接再厉。2000年12月,首钢找了一家美国公司AOS,合资成立“华夏半导体",投资13亿美金做8英寸芯片,技术来源于AOS。但很快,2001年IT泡沫导致全球芯片行业低迷,AOS跑得比兔子还快,华夏半导体没了技术来源,很快夭折,而与NEC的合资公司也陷入亏损。2004年,首钢基本退出芯片行业。
这是大型企业受地方政府“鼓励”跨界做芯片的第一个案例,未来还会不断重演。据说首钢当年规划的转型方向只有地产做的还不错,这种强烈对比蕴含的道理,足够很长时间来玩味和琢磨。
面对越拉越大的差距,1990年9月电子工业部又决定启动“908工程”,想在超大规模集成电路方面有所突破,目标是建成一条6英寸0.8~1.2微米的芯片生产线。项目由无锡华晶承担,芯片技术则向美国朗讯购买,但最终结果是:行政审批花了2年,技术引进花了3年,建厂施工花了2年,总共7年时间,投产即落后,月产量也仅有800片。
严重亏损的华晶只能寻求外部帮助。曾经创办茂矽电子的台湾人陈正宇当时正在寻找机进度大陆,便与华晶谈判,拿下了委托管理的合同。为了改造华晶,陈正宇求助于老朋友张汝京。张汝京当时刚从德州仪器退休,他来到无锡后,仅用了半年时间(1998年2月-8月)就完成任务,改造后的华晶于1999年5月达到盈亏平衡,项目才得以验收。
没有达到预期效果的“908工程”,使中国半导体又浪费了5年的宝贵时间。在无锡华晶还卡在0.8微米无法量产时,海外主流制程已经达到了0.18微米,差距呈现越来越大的趋势。1995年,电子工业部又提出实施“909工程”,投资100亿人民币,由上海华虹承担,与NEC合作,电子工业部部长胡启立亲自挂帅。在万众瞩目下,建国以来最大的电子工业项目于1996年启动了。
近些年习惯了强国语境的年轻人,很难想象上世纪90年代中国人面对与发达国家的恐怖差距时的那种绝望。909工程在国家领导人“砸锅卖铁”的批复下启动,顶着巨大压力背水一战,克服了华晶七年建厂的悲剧,于1997年7月开工,1999年2月完工,用了不到两年即建成试产,在2000年就取得了30亿销售,5.16亿的利润。
到了2001年,华虹NEC也遭遇了芯片行业的寒冬,全年亏损13.84亿,这时批评又纷至沓来,无数媒体指责“光靠砸钱做不起芯片”。这时候的中国,几乎没有人知道三星越亏越投的“反周期大法”,更没有人了解张汝京的“盖厂一定要在行业低潮期”的理论,因此尽管华虹在2004年之后便恢复业绩稳定,但在之后的十多年,再也未能获得国家资金支持扩建升级。
总结从1978年到2000年的历史:早期缺乏统一规划,蜂拥引进国外淘汰的生产线,但这些设备在摩尔定律的驱动下,以超乎寻常的速度变成废铁;后期国家出面组织三大战役,屡败屡战,最终通过“909工程”为大陆留下了一座勉强算合格的上海华虹。平心而论,这个阶段中国与海外水平的差距,并没有显著缩小。
这些项目未能取得预想中的成功,深层次的原因有两个:一是芯片行业更新速度太快,制程升级一日千里,国内八九十年代这种没有连贯性的“挤牙膏”式投入,必然会陷入“引进-建厂-投产-落后-再引进”的恶性循环,效果很差;二是半导体相关人才实在是太弱,根本无法吃透引进来的技术,遑论自主研发。
另外,西方国家先后用“巴统”和“瓦森纳协议”来限制向中国出口最先进的高科技设备,同意批准出口的技术通常比最先进的晚两代,加上中间拖延和落地消化,基本上中国拿到手的技术就差不多落后三代左右。这种限制在上述重大工程中都得到了充分体现。
人才问题,率先在2000年左右迎来了转机,大批有海外留学经验、在顶级芯片公司工作多年的半导体人才,在这一时期回到中国。
在西雁东飞的回归潮中,中星微的邓中翰于1999年回国,中芯的张汝京于2000年回国,展讯的武平和陈大同于2001年回国,芯原的戴伟民于2002年回国,兆易的朱一明于2004年回国,他们带着丰富的经验和珍贵的火种,跳进了中国半导体行业的历史进程之中。
2000年之后,中国芯片行业进入了海归创业和民企崛起的时代。