近年來，中國科技正帶著澎湃動力向前奔跑，並逐漸進入到跟跑、並跑、領跑「三跑並存」的階段。但我們在充滿信心的同時，還應更加清醒和理性。與發達國家相比，我國不少領域關鍵核心技術受制於人，亟待集中力量奮力攻關。

真正的核心技術靠化緣是要不來的。我們還有多少亟待攻克的關鍵核心技術，差距在哪，需要從哪些方面突破？《科技日報》4月19日的專欄「亟待攻克的核心技術」，解讀了那些讓中國難望頂級光刻機項背的「細節」。

以下為全文：

指甲蓋大小的晶元，密布千萬電線，紋絲不亂，需要極端精準的照相機——光刻機。光刻機精度，決定了晶元的上限。高精度光刻機產自ASML、尼康和佳能三家；頂級光刻機由ASML壟斷。

「十二五」科技成就展覽上，上海微電子裝備公司（SMEE）生產的中國最好的光刻機，與中國的大飛機、登月車並列。它的加工精度是90納米，相當於2004年上市的奔騰四CPU的水準。國外已經做到了十幾納米。

ASML EUV光刻機 問世時售價曾達1億美元 圖源：網路

祖傳的磨鏡手藝

光刻機跟照相機差不多，它的底片，是塗滿光敏膠的矽片。電路圖案經光刻機，縮微投射到底片，蝕刻掉一部分膠，露出硅面做化學處理。製造晶元，要重複幾十遍這個過程。

位於光刻機中心的鏡頭，由20多塊鍋底大的鏡片串聯組成。鏡片得高純度透光材料+高質量拋光。SMEE光刻機使用的鏡片，得數萬美元一塊。

ASML的鏡片是蔡司技術打底。鏡片材質做到均勻，需幾十年到上百年技術積澱。

「同樣一個鏡片，不同工人去磨，光潔度相差十倍。」SMEE總經理賀榮明說，他在德國看到，拋光鏡片的工人，祖孫三代在同一家公司的同一個職位。

另外，光刻機需要體積小，但功率高而穩定的光源。ASML的頂尖光刻機，使用波長短的極紫外光，光學系統極複雜。

3萬個機械件都要可靠

有頂級的鏡頭和光源，沒極致的機械精度，也是白搭。光刻機里有兩個同步運動的工件台，一個載底片，一個載膠片。兩者需始終同步，誤差在2納米以下。兩個工作台由靜到動，加速度跟導彈發射差不多。

賀榮明說：「相當於兩架大飛機從起飛到降落，始終齊頭並進。一架飛機上伸出一把刀，在另一架飛機的米粒上刻字，不能刻壞了。」

而且，溫濕度和空氣壓力變化會影響對焦。「機器內部溫度的變化要控制在千分之五度，得有合適的冷卻方法，精準的測溫感測器。」賀榮明說。

SMEE最好的光刻機，包含13個分系統，3萬個機械件，200多個感測器，每一個都要穩定。像歐洲冠軍杯決賽，任何一個人發揮失常就要輸球。

圖紙不是關鍵

2002年SMEE成立，是中國政府為了填補光刻機空白而立項。賀榮明去德國考察時，有工程師告訴他：「給你們全套圖紙，也做不出來。」賀榮明幾年後理解了這句話。

並不是說圖紙不重要，賀榮明說，如何將系統的誤差分配到子系統，設計有高下之分。但頂級光刻機也需要細節上的技術潔癖。「一根光纖，一行軟體編碼，一個小動作，如果不兢兢業業做好，整個系統就不優秀。」賀榮明說。

「發展光刻機，需要高素質的人群。所以我們做來做去，做最多的是培養人，改變人。」賀榮明說，這需要他們用五十年一百年的長遠眼光去做事情，而不是期望幾個月解決問題。

如今SMEE每年增加數百項專利，活得很好，以中低端市場支持高端研發。而國際巨頭仍在前進，發展浸沒式光刻機（光在水中波長更短）、磁懸浮驅動（減少工作面震動）、反射鏡代替透鏡技術、真空腔體的極紫外光學系統……

（科技日報記者 高博）

「芯」痛之下，中國如何破局

中國是世界上最大的集成電路市場，佔全球份額一半以上。根據中國半導體行業協會統計，2017年中國集成電路產業銷售額達到5411.3億元，同比增長24.8%。但這一全球最大的集成電路市場，主要的產品卻嚴重依賴進口。2013年以來，中國每年需要進口超過2000億美元的晶元，而且連續多年位居單品進口第一位，2017年更達到歷史新高：2601億美元。

美國商務部4月16日禁止該國企業向中興出售敏感產品，被扼住咽喉的中興是否會因「斷供」而受重創？這背後深刻的問題卻是中國核心技術短板，尤其是高端晶元，大量依靠進口。

賽迪研究院數據統計，在2017年世界前20半導體企業中，美國企業佔了13家，在中國市場銷售額合計是667億美元。其中，高通、博通、美光有一半以上的市場銷售額是在中國實現的。

如此倚重進口主要緣於國產晶元與國際水平差距太大。賽迪研究院集成電路產業研究中心總經理韓曉敏在接受第一財經記者採訪時表示，中國晶元產業的落後是「全方位、系統性」的，即使是國內的龍頭企業，和國際主流水平都有一定的差距，更不用說國際最先進水平。

儘管短期內要誕生英特爾這樣的巨頭不現實，但中國並未放棄爭奪物聯網和人工智慧等領域的主導權。

國家集成電路產業投資基金（下稱「大基金」）總裁丁文武去年10月在上海的一場行業論壇上表示：「中國晶元行業彎道超車的策略不現實，彎道超車的前提是大家在同一起跑線上。」

中國晶元全方位的落後

集成電路所包含的產業十分廣泛，包括軟體（EDA工具）、設計、製造、封測、材料、設備等。中國和國際主流水平的差距主要體現在哪些領域？芯謀研究首席分析師顧文軍對第一財經記者稱，落後是全方位的，幾乎所有的設備、材料都依賴進口，FPGA、存儲器全部進口，而中國能做的產品也落後很多。

集邦資訊半導體行業分析師郭高航此前對第一財經表示，在設計和封測領域，中國與美國等先進企業差距已經逐步縮小，但是製造方面還存在不小差距。即使設計領域，華為海思發展已非常不錯，但在製造環節仍由台積電代工。地平線晶元相關負責人則表示，其AI晶元也是採用台積電工藝，「確實應該支持國貨，但是要支持好的國貨，而不是道德綁架，我們可以允許有5%~10%的偏差，但不能太大」。

沒有掌握核心技術，產業就容易被遏制。存儲晶元對製造工藝要求較高，主要由韓國的三星、海力士和美國的美光等壟斷。2016年下半年開始，存儲晶元價格暴漲，國內終端廠商苦不堪言。雖然紫光集團旗下的長江存儲正試圖實現中國存儲晶元的突破，但離真正的規模量產仍需時間。

長江存儲一位員工對第一財經記者表示，存儲器晶元約佔晶元市場的1/3，主要分為易失存儲器和非易失存儲器，前者包括DRAM和SRAM，後者主要包括NAND Flash和 NOR Flash。

近幾年中國IC產業進口情況

DRAM和NAND Flash是存儲器的兩大支柱產業，中國嚴重依賴進口。其中，NAND Flash產品幾乎全部來自國外，主要用在手機、固態硬碟和伺服器。NOR Flash主要用於物聯網，技術門檻較低，中國企業基本已經掌握，但應用領域和市場規模不如DRAM和NAND Flash。目前，長江存儲作為中國首個進入NAND 存儲晶元的企業要在2018年才能實現小規模量產。到2019年其64層128Gb 3D NAND 存儲晶元將進入規模研發階段。上述長江存儲員工稱，今年將出的第一代產品技術相對落後，「主要為了技術積累，不是一個真正面向市場的量產產品。可能到明年我們第二代產品出來後，會根據市場需求量產」。

EDA（電子設計自動化）軟體則由美國Cadence、Mentor和Synopsys三大公司壟斷。利用EDA工具，工程師將晶元的電路設計、性能分析、設計出IC版圖的整個過程交由計算機自動處理完成。韓曉敏對記者表示，中國企業在整個市場上微不足道，而國內從高校到大公司再到創業公司，都在使用這三家的產品，國內從事該領域的企業主要只做針對一些特殊方向的設計工具。

在半導體設備領域，光刻機是晶元製造過程中最核心的設備，全球最大晶元光刻設備市場供貨商ASML是為數不多的廠家之一。但就是這樣核心的設備，卻對中國禁售。即使賣給中國，也是落後好幾代的設備。

晶元產業繁榮背後的隱憂

2014年6月，國務院頒布了《國家集成電路產業發展推進綱要》，提出大基金，將半導體產業新技術研發提升至國家戰略高度。且明確提出，到2020年，集成電路產業與國際先進水平的差距逐步縮小，全行業銷售收入年均增速超過20%，企業可持續發展能力大幅增強。

大基金一期募集資金1387億元，二期募資今年初已經啟動，市場預計二期規模有望達到2000億元。丁文武稱，下一步大基金將提高對設計業的投資比例(目前僅佔17%)，並將圍繞國家戰略和新興行業進行投資規劃，比如智能汽車、智能電網、人工智慧、物聯網、5G等，並盡量對裝備材料業給予支持，推動其加快發展。

國家基金如此大規模扶持晶元行業，是為了擺脫長期以來對海外晶元的依賴。按照中國的規劃，未來10年將在晶元領域投入1500億美元，以在晶元設計和製造領域佔據領先地。

國家和地方政府的扶持政策加快了晶元產業產能的全面爆發。目前，包括北京、天津、西安、重慶、成都、武漢等20多個城市都有晶元產業項目。中芯國際創始人張汝京預測，到了2020年，建成的200mm（毫米）和300mm集成電路生產線產能可以達到每月200萬片。這個規模比現在至少翻了一倍。

這樣繁榮的場景並沒有讓業內從業者感到一絲輕鬆。一位半導體行業投資人曾經給第一財經記者講了這樣一個故事：美國有一個不錯的併購對象，對方一見面就說，你們中國的基金已經來了七八家了。最後看看標的價格，已經被哄抬到好幾倍。

資本助推下，晶元產業顯得有些「虛火旺盛」，有的投資者甚至對技術一竅不通。據記者了解，目前半導體行業的投資規模已高達4000億~5000億元。例如AI領域，一個好一點的項目還沒有做出產品，A輪估值就已經達到幾億美元，這在一定程度上推高了半導體行業的投資門檻。

一名半導體產業人士表示，一方面是過熱的資本開始干擾到了正常的產業投資規律，未來是否會造成地方沉重的財務負擔，依靠借貸來發展半導體的模式能夠支撐多久，都是未知數。另一方面，半導體是高投入、高風險、慢回報的行業，快速投產下的晶元成品是否滿足市場需求，低端產品如何實現盈利，人才缺口以及研發費用如何補課？這些問題其實並沒有答案。

清華大學微電所所長魏少軍4月初在一場集成電路戰略論壇上稱，中國國內目前已有產能總量14.9萬片/月，仍嚴重不足，大部分產能都是新增還在建設中的(61.5萬片/月) 。此外，工藝節點的分布不均 ，主要集中在40~90納米，預計建成後可能出現部分節點產能過剩，但先進工藝節點產能仍然不足的失衡情況。

魏少軍還指出， 中國技術研發投入不足。全國每年用於集成電路研發總投入約45億美元，即少於300億元人民幣，僅佔全行業銷售額的6.7%，不到Intel公司一家年研發投入的50%。

此外，中國集成電路領域人才不足，人員短缺。上述地平線晶元負責人對第一財經記者表示，做晶元等硬體太苦，收益不高，不少優秀學生畢業後選擇金融和互聯網業，「即使是清華大學微電子所畢業的學生都會轉金融或從事互聯網。我覺得其實國內最近十幾年，掙錢的機會太多了，做晶元很辛苦，來錢沒那麼容易」。

發展自主晶元刻不容緩

關鍵核心領域技術的壁壘太高，花錢投入精力也不一定能夠滿足。研究機構Gartner研究副總裁盛陵海對第一財經記者表示：「這也和市場化有關，自由市場上，企業當然是買成熟的晶元。」更何況國外晶元巨頭也在拚命追趕。三星、英特爾每年的研發費用就高達數百億美元。

研究機構Canalys分析師賈沫對第一財經記者表示：「目前來講中國晶元行業要反擊還很困難。主要是因為中國在半導體領域，從原料加工到製造的科技實力都比較有限。最上游缺乏強有力布局，即使如華為、小米都可以推出自研SoC（system on chip），但是在更上游的比如CPU（中央處理器）依舊依賴英國ARM公司的解決方案。目前還沒有能力獨立推出全自主化的SoC。」

他同時表示，發展半導體晶元產業是中國科技真正崛起的必經之路，現在美國政府處罰中興，緊迫形勢更加刻不容緩。但近期中國晶元產業沒有太多的迴旋餘地。賈沫對第一財經記者說道，「無論從國家層面，還是相關有能力的公司層面，都會在未來大力發展半導體及其相關業務。但這個行業又被美國和日本高度壟斷，壁壘相當高，所以必須先尋找到能夠進入的突破點。」

為何中國晶元產業發展緩慢？此前在第六屆電子信息博覽會上，紫光集團董事長趙偉國歸結為三大原因：資本不足、人才斷層和機制缺乏。現在中國憑藉市場、資本和人才即企業家精神的三大因素共同發力，有可能把晶元產業發展起來。

在中美貿易摩擦勢頭剛起時，中國商務部就已經宣布從今年1月1日起，對國內晶元企業減免2~5年稅收，覆蓋高中低端晶元，從電腦到手機以及其他電子設備。其中，65納米以上製程技術生產的高端晶元，投資超過150億元人民幣的企業將獲得5年稅收減免；130納米以上製程技術生產的晶元企業可獲兩年稅收減免。這一政策將尤其利好中國傳統晶元製造業，推動其產業升級和生產規模化。

行業研究機構Moor Insights & Strategy 創始人摩爾海德（Patrick Moorhead）對第一財經記者表示，中興事件與中美貿易摩擦並沒有直接的關係，但還是給中國敲響了警鐘。中國已經說了很多年要研發優質技術產品，但是在高性能CPU和GPU（圖形處理器）領域，中國要趕上美國估計需要5~10年，而且要投入上萬億美元的研發費用。不過，在低功耗和低性能領域，中國已經取得成功。「我認為中國是有機會開發自主技術的。」 摩爾海德還稱，中國想要開發技術和想要生產製造完全是兩碼事。有台積電這樣的企業存在，中國大陸廠商的挑戰很大。

摩爾海德還補充說，如果美國向中國禁售晶元，將致兩敗俱傷。對於中國企業來說，短期的影響是巨大的，因為它們將失去用於電腦、PC以及遊戲機的高性能晶元；對於美國來講，損失是長期的，因為這意味著中國將逐漸找到替代品，美國企業將失去中國市場的收入。

不過，中國政府仍然寄希望於通過智能設備感測器、自動駕駛汽車等領域的市場需求來培育中國的新興企業。寒武紀和商湯科技這樣的獨角獸公司因此誕生。

投資了這兩家公司的科大訊飛執行總裁胡郁近期在談及中美貿易摩擦時對第一財經記者表示：「能讓我們的腰杆子硬起來的東西，我認為應該是『硬通貨』的東西。它不一定是共享單車或者網約車，而是要讓美國即使封鎖你，也會讓它感到害怕的東西。」

胡郁告訴第一財經記者，美國現在最害怕的是中國正在崛起的晶元研發製造能力和人工智慧的能力。

盛陵海對第一財經記者表示：「根據國家新一代人工智慧的發展戰略，人工智慧晶元在安防、軍事、視頻人工智慧演算法等方面都有用武之地，而且是剛需，訂單不用擔心，只要技術過硬，完全可以取代國際巨頭。」他表示，目前美國企圖對中國晶元進行封鎖，不會阻礙中國人工智慧發展進程。人工智慧關鍵是演算法，晶元壁壘沒那麼大。

中興被禁背後 是我國集成電路對人才的迫切需求

十四年前，葛優就說了一句經典的話：「21世紀什麼最重要，是人才！」十四年後的今天，這句話愈發顯得重要。在高度信息化的大環境下，對人才能力的要求也越來越高，尤其在高科技領域的核心人才，更是全球最稀缺的資源。這樣的人才一旦引入或者流失，對整個行業的興旺和衰敗可能有至關重要的影響。

此次美國如此大張旗鼓制裁中興，最終原因還是因為我們集成電路產業太弱，沒有自主設計生產高端晶元的能力，才會被欺負了還不能還手！

人才缺口巨大

在人工智慧、大數據、物聯網等眾多高新技術領域中，集成電路是這些技術發展的基礎，也是各國戰略必爭之地。這幾年我國集成電路產業市場需求旺盛，政府不斷出台政策力挺，讓產業的發展取得了不小的進步，與國外先進技術水平差距逐漸縮小！但從集成電路高達2271億美元的進口額，僅僅613.8億美元的出口額來看，並沒有真正縮小多少！在資金、政策都到位的情況下，人才現在是制約我國集成電路產業發展至關重要的一點。

據統計，2017年全球半導體銷售額為4122億美元，同比增長21.6%，而中國2017年集成電路產業銷售額達到5411.3億元，同比增長24.8%。按照相關市場機構預測來看，2020年我國集成電路產業產值將達到一萬億元，而對應需要的人才數為70萬，但現在還不到30萬人，集成電路人才缺口達到40萬人。

人才的作用

要想快速取得技術上的突破，第一是直接併購，第二就是人才引進。紫光多次海內外併購失敗的案例足以證明，併購的道路是行不通的，這其中有各種勢力暗中阻撓，忌憚我國科技實力的快速進步。這樣一來，我們只能寄希望於人才引進和培養上了，因為人才在產業發展中起到的作用實在是太大了。

在韓國有這樣一個故事，現在的存儲晶元巨頭海力士曾一度到了破產的邊沿，險些被同行收購。但一位從三星挖過來的高級工程師拯救了海力士。在他的帶領下，技術團隊花了兩年時間就把研發水平提升到和三星同一層次，讓海力士逆轉頹勢，現在穩座全球存儲晶元企業第二名的寶座，這就是人才的力量！

十八大以來，國家也相當重視人才的發展工作，並把科教興國、人才強國和創新驅動發展戰略擺在了國家發展全局的核心位置。近些年人才發展優先的作用也漸漸凸顯了出來，據統計，人力資本對經濟增長貢獻率已攀升至35％，人才貢獻率達到32.5％。

國內人才引進現狀

以國內面板產業為例，十年前我們到台灣尋求面板供給，但他們卻選擇優先提供給韓國廠商，這對國內相關產業來說是莫大的恥辱。在這種刺激下，內地面板廠商們決定自力更生、自主生產面板。

經過數年的努力，現在的京東方、華星光電等企業在技術上已經快趕上日韓等面板企業，產能上也大幅提高，位居世界前列。這其中就要歸功於2009年前後大量引進了台灣的面板技術人才，這批技術人才的引進起到了立竿見影的效果，2010年初華星光電就已經開始建設自己的8.5代面板生產線，現在都已經發展到在建設10.5/11代線了。

面板技術取得突破的同時存儲技術在我國卻一直是處於很尷尬的狀態。國內市場對存儲晶元的需求扶搖直上，這讓國外掌握高端存儲技術的廠商們個個賺得盆滿缽豐，價格也一直被他們掌握，我們只能任人宰割。雖然有長江存儲、兆易創新等企業在奮起直追，並取得了一定的成績，但也只是剛發展到存儲產業的NOR Flash、NAND Flash初級入門階段，第一個自主研發的DRAM晶元還要今年年底才有可能面世。

存儲技術突破緩慢是事實，但也實現了從到1的突破，而且用時較短，這和台灣企業大量存儲晶元技術人才到大陸從業也有直接的關係。台灣新任工業總會理事長王文淵近日在談到人才流失時透露，近一兩年台灣存儲企業南亞科走了48名高端技術人員，美光子公司的DRAM廠華亞科人才流失約400人。這和去年年底紫光從台引進數百名存儲晶元工程師的消息不謀而合，不得不說十分巧合！

但不得不提的是，由於台灣存儲晶元產業在和國外巨頭的競爭中失利，技術並沒有真正發展起來，所以台灣的存儲晶元技術並不是頂尖的，真正領先的存儲技術都掌握在美日韓存儲晶元廠商手中。以目前國內存儲晶元廠商引進的這批人才來看，技術上也只能完成對台灣的超越了，距離美日韓還有很遠的路要走。想要更快的在技術上取得突破，恐怕只能從三星、海力士、美光等公司的高級技術人才上想想辦法了！

結束語

中國的集成電路市場規模已成為世界第一，但技術上的差距導致我國的集成電路自給率非常的低。而集成電路作為技術密集型產業，想要快速縮小與先進水平的差距存在一定的困難，需要較長的時間。在海外收購之路無法打開，西方國家對核心技術嚴防死守的背景下，引進掌握關鍵技術、能夠帶動高新產業發展的戰略型人才和創新創業的領軍人才是重中之重，這也是我國集成電路產業要取得技術上快速突破的唯一捷徑了！

無論發展方式如何，在集成電路產業上，有捷徑也等於沒有捷徑，即使引進了大量掌握先進技術的產業人才，集成電路相關企業也要做好打長期戰的準備，投入大，風險也大，畢竟這是一場周期相當漫長戰鬥，還需要整個產業的上下游齊心合力，一起來實現集成電路強國的目標！

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