歷史進程里的中國半導體產業
2000年3月4日，79歲的復旦大學前校長謝希德先生與世長辭，美國議員科特.韋爾德專程把國會升起的一面國旗送到復旦美國研究中心，以紀念這位為推動中美關係發展做出傑出貢獻的女士。維爾德曾是堅定的反華派，過去一直投票反對延長中國最惠國待遇。直到他遇到了謝希德，很快就被謝先生淵博的知識和強大的人格魅力感染，變成了中國人民的朋友。他說：「作為美國的議員，我為能與她一起推動中美關係走向新世紀而感到光榮」。
這位新中國第一位女大學校長晚年一直在為推動中美兩國關係發展、學界交流積極奔走，國內研究美國的頂級機構復旦美國研究中心就是她一手創立。而很多人不知道，睿智、堅強、美麗的謝希德，還是我國半導體事業的奠基人，被人們稱為「中國半導體之母」。
1949年，謝希德拿到史密斯學院碩士學位的時候，弟弟就寫信告訴她新中國成立的消息。自小在炮火和逃亡中長大的謝希德覺得中國的曙光來了，從那時，她就立志要回國出一份力。1950年，朝鮮戰爭爆發，美國政府隨後禁止留美的理工科中國學生回國。1951年，30歲的謝希德從麻省理工學院理論物理專業畢業，他的愛人曹天欽也在英國劍橋大學生物化學系博士畢業。歸國心切的謝希德在李約瑟的擔保下來到英國，與曹天欽完婚。第二年，兩人便迫不及待地從英國輾轉印度、香港，踏上了歸國的旅程。
回國後的謝希德被安排在復旦大學物理系擔任教授。短短五年時間，她從無到有，開設了固體物理學、量子力學等6門課程。1956年，周總理髮起了「向科學進軍」的口號，她被國務院調到北京大學聯合籌建半導體專業組，並與北京大學的黃昆、吉林大學的高鼎三創立了我國第一個半導體專門化培訓班。經過一整年的時間，謝希德與黃昆合著的《半導體物理學》問世，這也是我國該領域的第一部著作，直到現在也是專業經典教材。經過兩年的培養，包括中科院院士王陽元、工程院院士許居衍、微電子專家俞忠鈺等的300多名青年科技工作者，分赴我國第一批半導體科研單位和生產第一線，成為行業的先鋒和骨幹。
《半導體物理學》黃昆、謝希德著
這門1947年才誕生的學科，早早就在謝希德和其他老一輩科學家的努力下，在中國落地生根。
一
朝鮮戰爭的爆發，讓中國成為世界政治、軍事衝突矛盾的最前沿。為解決軍隊電子通信問題，在蘇聯和民主德國的技術支持下，我國在北京酒仙橋籌建北京電子管廠（774廠，即現在的京東方）。該廠年產電子管1220萬隻，是亞洲最大的電子管廠。除此之外，酒仙橋還建起了規模龐大的北京電機總廠、華北無線電器材聯合廠（其中就有現在的798藝術區）、北京有線電廠（738廠）、華北光電技術研究所等單位。這些一五期間的工廠，成為我國電子工業的基礎。
謝希德在北大培養我國第一批半導體人才的1956年，美國人肖克利因為發明鍺晶體管獲得諾貝爾物理學獎。這個8年前在貝爾實驗室的發明，相比之前一直使用的帶玻璃罩的真空管，微小、耐用、增益大，簡直是上帝的禮物，全世界的電子工業界都為之震動。
同年，國家結合當時世界科技發展的趨勢，制定了為期十二年的《1956-1967科技發展遠景規劃》，並把計算機、無線電、半導體和自動化作為國家生產和國防需要緊急發展的領域，正式向科學進軍。在「重點發展、迎頭趕上」和「以任務帶學科」的方針指引下，我國半導體事業從無到有，有了長足的進展。1957年，北京電子管廠拉出鍺單晶，同年，研製出鍺晶體管。1958年，中科院王守武、王守覺兄弟（中科院人稱「大王」、「小王」）研製出我國第一批鍺合金高頻晶體管，並成功應用在109廠（現中科院微電子所）的109乙計算機上。
向科學技術現代化進軍
1959年，赫魯曉夫在參加了國慶十周年大典後正式表態停止對中國的一切援助，蘇聯專家撤出中國。中蘇正式絕裂，並開始了長達二十多年的對抗。在地球的另一邊，美國德州儀器的基爾比提出集成電路的構想；三個月後，仙童公司的諾伊斯用蒸發沉積金屬的方法替代導線，使得集成電路大規模量產成為可能。1960年，美國人發明平面光刻技術，仙童公司隨即開發出全球第一塊晶體管集成電路。
1959年，在林蘭英的帶領下，我國衝破西方禁運，僅比美國晚一年拉出了硅單晶。同年，李志堅在清華拉出高純度多晶硅。1960年，中科院半導體所和河北半導體研究所（現中電13所）正式成立。我國的半導體工業體系初步建成。同年，黃昆、王守武、王守覺、林蘭英開始研究平面光刻技術，並在1963年研發出5種硅平面器件，應用在了109丙型計算機上。1965年，王守覺在一塊約1平方厘米大小的矽片內，刻蝕了7個晶體管、1個二極體、7個電阻和6個電容的電路，我國第一塊集成電路由此誕生。
60年代初，日本在美國的扶植下，通過官產學聯合的形式，引進美國技術，建立了初步的半導體工業體系。而此時的韓國、台灣，仍然沒有像樣的半導體工業。
1968年，北京組建國營東光電工廠（878廠），上海組建無線電十九廠，至1970年建成投產。其中北京878廠主要生產TTU電路、CMOS鐘錶電路及A/D轉換電路；上海無線電19廠，主要生產TTL、HTL數字集成電路。他們是當時中國集成電路產業中的南北兩強。1968年，國防科委在四川永川縣，成立固體電路研究所（即永川半導體研究所，現中電24所），是中國唯一的模擬集成電路研究所。同年，上海無線電十四廠首次製成PMOS電路。1970年代永川半導體研究所、上無十四廠和北京878廠相繼研製成功NMOS電路，之後又研製成CMOS電路。
1972年，美國總統尼克松訪華後，中國從歐美大量引進技術，全國有四十多家集成電路廠建成投產。包括四機部下屬的749廠（甘肅天水永紅器材廠）、871廠（甘肅天水天光集成電路廠）、878廠（北京東光電工廠）、4433廠（貴州都勻風光電工廠）、4435廠（湖南長沙韶光電工廠）和航天691廠（侯為貴創立中興前的工作單位，現併入航天771所）等。
也是在1972年，我國自主研製的PMOS大規模集成電路在永川半導體研究所誕生，實現了從中小集成電路發展到大規模集成電路的跨越。實現這一過程，中國人比美國人晚了4年。1975年，王陽元在北京大學設計出第一批1K DRAM，比英特爾生產的C1103晚5年。
1978年，王守武帶領徐秋霞等人在中科院半導體所成功研製4K DRAM，次年在109廠量產成功。這時，比美國人晚了6年。1979年，中國成功反向英特爾的8080八位微處理器，比德國和日本早一年。1980年，王守武兼任109廠廠長，將老廠房升級改造為1000到10000級的高標準潔凈室，並在這裡組裝了我國第一條中、大規模集成電路生產線。
此時，日本在美國的技術支持下，半導體研發官產學模式大獲成功。1971年，研製成功1K DRAM，僅比美國晚1年，並全面超越中國。而韓國、台灣省這一時期憑藉代工美國落後的半導體器件，並通過頒布產業發展計劃、引進技術、派遣留學人員學習培訓等方式，投入大量資金，積累半導體產業基礎，但整體技術仍未超越我國。
改革開放之前，中國舉全國之力，主攻半導體科技。在一大批捨身忘我的半導體人的努力下，從無到有，建立了相對完整的半導體工業體系。雖然建設沒有停歇，但十年沉睡，很多人還在夢裡，一切都沒有做好準備。
二
時間到了80年代，國人一覺醒來，發現外面的世界已是一片森林。 「冰川紀過去了，為什麼到處都是冰凌？」 巨大的物質和精神匱乏感，讓人們興奮又迷惘。漸漸地，人們有了新的寄託。「時間就是金錢，效率就是生命」，泱泱大國，機會遍地都是，可以掙錢的地方太多了。而半導體行業，這個板凳一坐十年冷的行業，慢慢落伍了。
80年代初期，國家縮減對電子工業的直接投入，希望廣大電子廠能夠到市場自己找出路。為了在短期獲得效益，大量工廠出國購買技術、生產線。自主研發的電子工業思路逐漸被購買引進所替代。這也是侯為貴在1980年被派往美國考察產線，1985年到深圳創辦中興半導體的原因。
然而，由於巴黎統籌委員會（簡稱「巴統」）的技術限制，我們只能引進落後的二手淘汰設備。各地、各廠各自為戰，缺乏統一規劃，前沿技術研究被拋在腦後。於是整個半導體產業越引進，越落後。1984年至1990年，中國各地方政府、國有企業和大學，總共從國外引進類似的淘汰晶圓生產線達33條，按照每座300-600萬美元估算，總計花費1.5億美元左右。這33條晶圓生產線，大多是3英寸、4英寸的晶圓線。而1987年，日本研發的DRAM就已經採用了8英寸線。
隨後國家也採取了一些措施來協調產業發展。1986年，電子工業部在廈門舉辦集成電路戰略研討會，提出「531戰略」。即「普及5微米技術、研發3微米技術，攻關1微米技術」，並落實微電子南北兩個基地、一個點的布局。即南方集中在江浙滬，北方集中在北京，一個點是西安。
日本在80年代通過前期的技術積累，加上大規模人、財、物力投入，在DRAM技術上完成了對美國人的逆襲，同時帶動了整個半導體工業的發展。到了1990年，全球前十大半導體公司有6家都是日本公司。而緊隨日本的學生——韓國，也由政府牽頭，四大財閥大力投入，並在美國爸爸「扶韓抗日」的政策幫助下，迅速追趕日本。
此時的我們，已經全面落後日本，開始被韓國超越，並很快被甩在了身後。1981年中科院半導體所研製成功16K DRAM（比韓國僅晚兩年）。1985年，該所製造出中國第一塊64K DRAM（比韓國晚一年）。1986年制定531戰略的時候，日本人已經開始將線寬從0.8微米向0.5微米推進；而韓國人研發加速，研製出1M DRAM，與日本的差距僅1年。直到1993年，我國才在無錫華晶製造出第一塊256K DRAM，比韓國已經晚了整整七年。
80年代的集成電路大生產試驗鑒定會
90年代初，日本經濟泡沫破裂，韓國趁勢加大投資、拉攏人才。 1992年，三星超過NEC，成為世界第一大DRAM製造商；同年，開發出世界第一個64M DRAM。在產量和研發上全面超越日本，成為世界第一。
也許是看到了鄰國產業飛速發展的事實，國家一改以往各自為戰的模式，開始用重點項目的方式集中進行半導體投資研發。1990年8月，國家計委和機電部在北京聯合召開了有關領導和專家參加的座談會，中央隨即決定實施908工程。國家為908工程集中投資20多億元，目標是在無錫華晶建成一條月產1.2萬片、6英寸、0.8－1.2微米的晶元生產線。但由於審批時間過長，工程從開始立項到真正投產歷時7年之久。晶元工藝節點符合摩爾定律，每兩年左右就縮減一半。及至1997年建成投產時，華晶的技術水平已大大落後於國際主流技術達四至五代。月產僅800片左右，投產當年即虧損2.4億元，最終無奈被華潤收購。
1995年10月，電子部和國家外專局在北京聯合召開國內外專家座談會，希望加速我國集成電路產業發展。11月，電子部向國務院做了專題彙報，確定實施909工程，對建設大規模集成電路晶元生產線項目正式批複立項。909工程項目註冊資金40億人民幣（1996年國務院決定由中央財政再增加撥款1億美元），由國務院和上海市財政按6：4出資撥款。1996年，909工程的主體承擔單位上海華虹微電子有限公司與日本NEC公司合作，組建了上海華虹NEC。
就在909工程立項的前一年，「巴統」解散，但西方國家並沒有留給我們什麼窗口期。緊接著在1996年7月，包括「巴統」17國在內的33個西方國家簽署了《瓦森納協定》，對中國等國家實施軍用、軍民兩用商品和技術的控制清單，包括電子器件、計算機、感測器、新材料等9大類高新技術被實施禁運。半導體相關的高端設備、技術和元器件全部無法引進，產業建設更加困難。
1996年，時任電子部部長鬍啟立以66歲的年齡兼任華虹集團董事長，直接主持909工程。有好心朋友勸說胡啟立「你搞909，是搶個地雷頂在自己的頭上。」頂著地雷的胡啟立硬著頭皮，帶領華虹NEC克服了華晶七年漫長建廠的悲劇，於1997年7月31日開工，1999年2月完工，投產之時正趕上全球晶元市場一片向好，2000年取得30.15億元的銷售額，利潤達到5.16億元，出口創匯2.15億美元。
1999年華虹NEC投產，中為胡啟立
朱相曾說：「這是國務院動用財政赤字給你辦企業，你可要還給我呀！」可是，半導體這種投入大、回報周期長的行業，想要迅速回籠資金，太難了。
三
2001年是中國的祥瑞之年，申奧成功、男足打進世界盃和加入WTO，讓每一個國人為之振奮和感動。而半導體行業，卻在喧囂中進入低迷期。美國互聯網泡沫在頂峰戛然而止，科技行業受到重挫，曾經的半導體巨頭日本東芝也宣布不再生產通用DRAM，全面收縮半導體業務。這一年，華虹NEC全年虧損13.84億元。
半個世紀前，我國半導體產業以服務軍事需求為初衷，通過國家計劃推動發展。這種傳統靠著慣性一直延伸到了908、909工程。而這些有著明顯計劃經濟色彩的國家工程又以企業為主體，希望在市場中分一杯羹。這種思維和身份的衝突，使得工程產物要麼過時，要麼需要花更大的力氣去理清這矛盾，因而步履維艱。更重要的是，單一的工程項目對產業生態的提振十分有限。
加入WTO前後，國際化的視野和市場化的運作方式被引入中國。半導體產業越來越以「真正的產業」姿態出現在人們的視野里。2000年6月，國務院發布了《鼓勵軟體產業和集成電路產業發展的若干政策》（18號文），並陸續推出了一系列促進IC產業發展的優惠政策和措施。用政策引導的方式，積極發展產業配套，改善產業發展環境。在中央和地方政策引導下，國內掀起了一波集成電路投資熱潮。
信息產業部同時組織實施了「中國芯」工程，大力扶持國內具有自主知識產權IC產品的研發。在國家863、973計劃的大力支持下，國產CPU作為重點攻關領域，在多個單位同時研發。2001年，方舟科技設計的「方舟一號」流片成功，這是我國自主研發的32位RISC指令集CPU；2002年，中科院計算所的「龍芯一號」問世，是採用MIPS指令集的32位CPU；2002年，北大眾志將X86引進消化吸收再創新，推出了基於自主設計X86兼容的32位「眾志863」 CPU晶元。
2001年，留美歸國的鄧中翰在1999年創立的中星微電子有限公司宣布，國內首枚具有自主知識產權的多媒體晶元「星光一號」研發成功。此後，中星微的多媒體晶元被廣泛應用於PC和智能手機的攝像頭，被索尼、三星、惠普、飛利浦等一線IT企業採購。2003年，全球市場份額一度達到60%。2005年3月，該數字多媒體晶元與神舟飛船等一起榮獲國家科技進步一等獎。2005年11月，中星微登陸納斯達克，成為第一家在納斯達克上市的具有自主知識產權的中國晶元設計企業。
同年，中國台灣人張汝京由於一手創辦的世大積電被大股東偷賣給台積電，含恨帶著資金、技術和團隊在上海創辦了中芯國際。在上海實業、華登國際的大規模資金支持下，僅用兩年就建設了三條8寸生產線，速度和效率震驚業界。
然而，就在國內半導體行業蒸蒸日上，一片欣欣向榮的時候，卻被漢芯事件打了響亮的一記耳光。2003年2月上海交大微電子學院院長陳進舉行盛大發布會，宣布國產高性能DSP「漢芯一號」研發成功，信息產業部、上海市政府以及王陽元、許居衍（不知謝先生在世會作何感想）和嚴曉浪等國內頂級專家紛紛站台，表示「漢芯一號」及其相關設計和應用開發平台，達到了國際先進水平，是中國晶元發展史上一個重要的里程碑。
三年後，有人在水木清華BBS上公開指責陳進的「漢芯一號」造假，很快引起業界關注。隨著調查的深入，真相終於大白於天下。「漢芯一號」不過是僱人把摩托羅拉相關晶元的標識用砂紙磨掉，然後加上「漢芯」標誌「研製」而成。陳進因為漢芯，為自己騙取了無數的項目資金和榮譽，使原本該給國人一劑強心劑的「漢芯一號」，變成了一起讓人瞠目結舌的科研造假事件。
陳進在漢芯一號發布會上
漢芯事件，深深傷害了國人的感情，也讓半導體行業的科研和市場受到了巨大衝擊。此後的很長一段事件，人們對國產晶元總是帶著懷疑的眼光，時不時會調侃一句「不會也是打磨的吧」。
晶元行業是技術、資金、管理重積累的行業，一步錯，很容易步步錯。漢芯事件只是國內整個行業進入低谷的一個標誌。由於產品經驗不足，缺乏應用生態，之前國家推進的國產CPU，方舟李德磊跑路，倪光南院士到科技部「負荊請罪」；眾志晶元在科技界和市場上逐漸銷聲匿跡；只有龍芯在熬過了冬天后，在特殊應用領域找到了自己的立足之地。
而鄧中翰的中星微，因為一直強調「是一個技術導向型的企業」，面對移動端帶來的行業變革顯得遲鈍和固執，一個多媒體解決方案需要多個晶元支持。台灣的聯發科單晶元解決方案很快佔據上風，並迅速掌握了多媒體晶元產業鏈的主導權。中星微從此一蹶不振， 2015年12月，中星微從納斯達克退市。
張汝京創辦的中芯國際在2003年也因為知識產權問題，與台積電展開了長達6年的專利訴訟。2009年11月，台積電勝訴。兩家公司隨即宣布和解，中芯國際向台積電支付2億美金，並通過向台積電發行新股及授予認股權證，交易完成後台積電持有中芯國際10%的股份。張汝京自此離開中芯國際。
國內缺芯少魂的現狀愈演愈烈，2013年，我國集成電路進口額達2313億美元，超過石油，成為第一大進口商品。國家也更加意識到整個產業的戰略重要性。繼2011年國務院發布《進一步鼓勵軟體產業和集成電路產業發展的若干政策》（4號文）之後，2014年6月，國務院印發《國家集成電路產業發展推進綱要》，將集成電路產業發展上升為國家戰略；9月，國家集成電路產業投資基金設立，一期幕資1387億元，用於集成電路產業鏈企業的股權投資。
大基金一改以往項目為主的資助形式，通過股權投資的方式，扶植產業鏈上的龍頭企業。曾任工信部信息產業司司長的大基金總裁丁文武明確表示「大基金只投行業前三」，加大對晶元製造業的投資力度，兼顧設計和封測，投資布局從「面覆蓋」向「點突破」轉變，投資工作重心從「注重投資前」向「投前投後並重」轉變。自此，國內半導體產業發展進入快車道。
2014年，長電科技7.8億美元收購新加坡星科金朋，成為全球封測第三。南車株洲的8英寸IGBT生產線正式投產，在昆明地鐵完成運行調試。而紫光集團作為這一時期最為矚目的企業，在國開行和華芯資本1500億資金支持下，連續對國內外企業進行了大規模併購。2013年，17.8億美元私有化展訊科技；2014年，9億美元率先在海外完成對銳迪科的私有化；2015年5月，耗資25億美元從惠普手裡收購了新華三51%的股權；2016年12月，長江存儲在湖北武漢註冊成立，並在南京和成都同步建設IC國際城，發力存儲相關產業。
丁文武（右）和趙偉國（左）
產業發展總是曲折的，2018年4月美國商務部的一紙禁令，又給全體中國人澆了一大盆冷水。禁令限制及禁止中興通訊申請、使用任何許可證或許可例外，或從事任何涉及受美國出口管制條例約束的物品、軟體或技術的交易。人們發現，由於從基礎晶元、板卡、手機、交換機和基站全系列產品都對美國晶元和軟體嚴重依賴，如果禁令生效，整個公司將徹底陷入癱瘓。原來，我們還差的很遠。
四
中國飛速發展的四十年，一切都以超常規的奇蹟姿態展現在世人面前。「不是我不明白，這世界變化快」，快，彷彿才是硬道理。而半導體是公認的資本、技術、人才密集型產業，其最主要的呈現形態——集成電路，需要產業鏈上下游緊密配合，經過模擬設計、晶圓廠製造、封裝測試，並通過長期的市場驗證才能推出成熟的產品。一旦出現bug，等待回來的往往就是一塊帶著細密金屬的石頭，試錯成本極高。因此，集成電路的人才、技術和管理都需要從底層一步步磨出來，資本回報周期也變得漫長。這一快一慢，成為了現階段產業發展的主要矛盾。
近年來，有些國家高科技項目，對標國外頂尖指標，有10年甚至更長時間的技術差距，往往也要求在2到3年內結題驗收，還要有上量的市場應用證明。成本不說，單資金到位後的時間，僅夠一次流片驗證。國外專家告訴我，從設計到製造，高端晶元的原理、架構、設計方法都是基本一致的，但有很多little tricks需要不斷試錯，才能發現和掌握，從而形成一整套嚴格的流程。而這些繞不過去的tricks，才是真正的關鍵，沒有十數年、數十年的積累根本無法攻克。
行業特點和浮躁的心態造就了尷尬的現狀，從2013年起，集成電路連續5年超過石油，成為第一大進口商品。而在核心、高端、通用晶元上，特別是在數模混合電路中的AD/DA、超高速SerDes，射頻前端的SAW/BAW濾波器、高性能PA，FPGA，高性能處理器和EDA工具等高階領域差距更大，技術代差普遍在5-10年，替代率樂觀的估計也不足20%。因此，無論中興還是國內任何一家產業鏈下游企業，在禁運的魔咒下，都會被判死刑。
細節里的魔鬼，不但嚇跑了喜歡「短平快」的資本，更嚇跑了從業人員。來自中國半導體協會的數據顯示，預計到2020年，集成電路產業人才缺口達到40萬，而到2017年，整個行業的從業人員才30萬左右。
大家看慣了暴富的故事，希望在這而在這狂飆突進的年代中分一杯羹。很少有人願意沉下心來，去「打磨」一塊晶元。連知名教授都自揭傷疤：因為不掙錢，連續三年畢業學生沒有一個搞集成電路的。其實並不是不掙錢，是性價比太低。一樣的996，新宇宙中心後廠村路的碼農們支撐了整個起了整個海淀的房價，而做集成電路的硅工，只能把目光投向曾經一度想逃離的故鄉。
人才對產業的提升需要有正向循環，產業做大做強，從業人員待遇提升，吸引更多的人投身進來，進而助推產業發展。很不幸，整個半導體產業恰恰是負向循環。
2002年，南開大學微電子系大二學生張一鳴，實在厭倦了自己的專業，每天央求系主任轉到軟體工程。十年後，他創立了今日頭條，用軟體演算法給廣大硅工推送他們茶餘飯後的談資。
尾聲
縱觀我國半導體發展的歷史，每一次發展都是暗合世界經濟發展的趨勢。改革開放前，美蘇爭霸，作為冷戰的前線，我們通過靈活的外交，獲得一定的技術支持，建立了較為完整的半導體工業；改革開放後，世界電子產業向東亞、東南亞轉移，開始引進技術設備，規模擴大；加入WTO後，市場化運作更加純熟，品類更加豐富。
而一個產業的發展，當然要考慮歷史的進程，但更要靠自我奮鬥。中興事件，讓我們看到了長期積累的政策、風氣、心態、技術和人才問題。的確，核心技術市場換不來，有錢買不來，必須立足於自己。
1966年，腿疾在身的謝希德又患上了癌症，直到她逝世，都在與癌症做抗爭。更為不幸的是，她在那段風波中被打倒，關在自己一手創立的低能物理實驗室，九個月後又被安排去掃廁所。後來，她強烈要求去做和半導體相關的工作，才被安排去研磨矽片。直到1972年，李約瑟應邀訪華，她的境遇才有所改變。而在這枯燥的磨片日子裡，謝希德居然提出了兩種工藝方法，大大提高了研磨成品率。
也許，只有帶著這份初心，在未來的歷史進程里，夢想才能照進現實。
燈下備課的謝希德
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