我國芯片行業(yè)要多久才可以趕上美國？
[導讀]我是一名微電子的博士生，在歐洲工作了有7年，比不上其他工作20年的大佬，就對技術(shù)方面的不做贅述了，因為自己一直以來喜歡看歷史，包括西方這五百年以來的發(fā)展史，有個一知半解，就想從歷史長河的角度上談一下對這個問題的看法。西方的迅速發(fā)展史始于哥倫布的大航海。哥倫布是1492年發(fā)現(xiàn)新大陸...
我是一名微電子的博士生，在歐洲工作了有7年，比不上其他工作20年的大佬，就對技術(shù)方面的不做贅述了，因為自己一直以來喜歡看歷史，包括西方這五百年以來的發(fā)展史，有個一知半解，就想從歷史長河的角度上談一下對這個問題的看法。
西方的迅速發(fā)展史始于哥倫布的大航海。哥倫布是1492年發(fā)現(xiàn)新大陸，自此之后，西班牙就開啟了暴發(fā)戶模式，通過一系列的操作，西班牙在美洲獲得了很多的黃金、礦產(chǎn)，做起了煙草、可可、甘蔗和橡膠的生意。有錢的西班牙就發(fā)展了自己的海軍，成為海上第一強國，就這樣在世界上稱霸了100多年。
雖然西班牙海軍軍艦總數(shù)是其他國家海軍之和，但是西班牙自己不造船，主要是荷蘭給他造船。漸漸地，荷蘭的船隊發(fā)展壯大，加上荷蘭是世界上第一個股票交易所的誕生地，把信用發(fā)揮到了極致，慢慢地，到了17世紀中葉，荷蘭成了世界老大，有了海上馬車夫的稱號。
從17世紀中葉到18世紀中后期，英國和荷蘭之間發(fā)生了四次戰(zhàn)爭，加上英國貿(mào)易的保護，英國就這樣把荷蘭耗了下去，在第一次工業(yè)革命之前，英國就已經(jīng)成世界老大。英國就這樣得瑟了100多年，但倒霉催的碰上一直新秀，德國，經(jīng)過第一次和第二次世界大戰(zhàn)，美國的經(jīng)濟實力超過英國。其實美國在19世紀末的時候經(jīng)濟總量就超過了英國，很大的一個原因是美國為了保護本國工業(yè)、盡快實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級，實施了貿(mào)易保護政策，也就是提高關(guān)稅，這樣國外物美價廉并且科技含量高的產(chǎn)品進來就要交更高的稅，從而喪失了價格優(yōu)勢，給本國工業(yè)發(fā)展創(chuàng)造了有利條件，這其實也是美國南北戰(zhàn)爭的一個很重要原因（千萬不要給我說美國南北戰(zhàn)爭的起因是為了解放黑奴），因為貿(mào)易保護政策損壞了南方種植園奴隸主的利益，英國實施反制，奴隸主的農(nóng)產(chǎn)品賣不到英國，自然就和北方的工業(yè)集團產(chǎn)生了矛盾。南北戰(zhàn)爭中北方勝出，美國通過貿(mào)易壁壘，很快實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)升級，經(jīng)濟總量也在逐漸超過英國。其實不僅是美國，德國和日本的發(fā)展，也是得力于本國關(guān)稅的提高，這樣本國產(chǎn)品才不至于在搖籃中被扼殺掉，促進本國企業(yè)的發(fā)展。
從以上可以看出，一個國家從開始趕超到超越，基本都用了一個世紀的時間。而且，一個國家的發(fā)展，要么靠搶，要么靠關(guān)稅保護本國企業(yè)，所以，在大陸買蘋果手機比在美國買蘋果貴也是這么一個道理。
歷史扯遠了，回到我們的芯片上來。別看芯片輕如鴻毛，完成一個小小的芯片，背后依賴的一套完整的產(chǎn)業(yè)體系，千萬不要覺得小米、voov、oppo手機銷量在全球排進前五，我們的芯片發(fā)展就已經(jīng)遠遠甩出其他國家一條街。首先，小米、voov、oppo確實很強，這也是我們國產(chǎn)手機的驕傲，如果某一天，不讓他們使用臺積電的工藝，他們也會像華為一樣，市場會迅速丟失，因為我們很多關(guān)鍵技術(shù)都在別人手中。
那么問題來了，一個芯片的完成需要什么樣的產(chǎn)業(yè)。說的簡單點，需要設(shè)備、材料、EDA軟件、制造、設(shè)計，任何一環(huán)的或缺，芯片都不能完成。
首先說設(shè)備。說到設(shè)備，不得不提光刻機，說到光刻機，不得不提荷蘭的ASML，一家公司獨占市場份額的70-80%，剩余市場被日本的NIKON，CANON以及中國的上海微電子瓜分。根據(jù)新聞（https://www.sohu.com/a/479836485_100123330），上海微電子交付了65nm的光刻機，這屬于第四代ArF光刻機。目前，ASML的EUV光刻機屬于第五代光刻機，ASML研發(fā)EUV光刻機使用了10年的時間，從2005年到2015年。也就是說，我們離著EUV的差距，還有差不多十年的時間。ASML的股東有誰，英特爾、臺積電和三星，上海微電子想要追趕上去，肯定需要國家和領(lǐng)域人才的大力支持，如果按照這個時間走，我們可以需要10年的時間制造出EUV，但是趕超ASML，就不好說了。
EDA軟件方面，全球三大EDA軟甲巨頭Synopsys, Cadence，Mentor,占據(jù)了全球90%的市場。在20世紀八十年代的時候，國內(nèi)有一股工業(yè)軟件的發(fā)展熱潮，但是當時在國內(nèi)，工業(yè)軟件并沒得到大家的重視，這一批燎原之火很快被撲滅。進入21世紀后，軟件的重要性逐漸提高，現(xiàn)在，我們有華大九天，廣立微電子，概倫電子等等，大部分是從2010年左右快速發(fā)展的。與像cadence有著30年的歷史相比，還是很年輕。EDA軟件的產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈，使其有了很高的技術(shù)壁壘。國產(chǎn)EDA軟件若想發(fā)展，與先進制程的晶圓廠加強合作，建立自己的生態(tài)圈是必經(jīng)之路。
設(shè)計方面。設(shè)計應(yīng)該是大陸在這幾個領(lǐng)域里面追趕最快的。在美國制裁前，華為海思是排在全球設(shè)計公司前十。從2020年開始，大陸涌現(xiàn)了很多的模擬、射頻、毫米波等等初創(chuàng)的設(shè)計公司，直白的說，雖然很多公司會經(jīng)歷洗牌，但至少說明了我國在設(shè)計類領(lǐng)域的人才儲備還是比較多的。不過注意的一點是，比較多是相對于EDA，而并不是指我們有了足夠的設(shè)計人才，因為互聯(lián)網(wǎng)公司的大量涌現(xiàn)，很多做EE的學生都轉(zhuǎn)行去做了CS，這就導致了設(shè)計人才的流失。工資水平的差異是一個很大的原因。目前，很多設(shè)計初創(chuàng)企業(yè)已經(jīng)開出的價碼已經(jīng)比原有設(shè)計公司高出了許多，但是如果在沒有持續(xù)盈利并且占有更多市場的情況，設(shè)計人員的待遇是不可能一直維持在這么高的水平。美國IT代表行業(yè)FLAG的待遇雖然也很高，但是高通、英特爾的待遇也不至于被FLAG甩出三條街，這很大的原因是高通、英特爾等美國設(shè)計公司占據(jù)了很大一部分的全球市場。在世界領(lǐng)域理，華人設(shè)計大牛很多，但如果國產(chǎn)設(shè)計公司只立足于本土市場，很難吸引到較多的全球頂尖人才。走出國門，對設(shè)計公司很重要。
工藝也就是制造這一方面，我們確實因為設(shè)備而受制于他人。我們的媒體經(jīng)常提到的，大陸是沒有一臺EUV光刻機的（如果我沒有記錯的話），但是有一個細節(jié)很少被提及，那就是臺積電的7nm制程其實是用DUV制造出來的，而大陸現(xiàn)在應(yīng)該也有大約10臺DUV光刻機了吧。工藝工程師應(yīng)該是大陸最或缺、而且也是在這幾個領(lǐng)域里面待遇最差的吧。當然我指的不是從寶島臺灣挖過來的梁孟松這樣的大牛，而是和我們一起爆肝的一線民工。中芯國際商用的最新制程是14nm，正在全力攻克的是7nm，臺積電現(xiàn)在已經(jīng)攻克了3nm的制程，加上中間還有一個5nm，中芯國際和臺積電相差了大約3個generations，按照摩爾定律，一個世代需要18個月的時間，3個世代也就是4年的時間。當然前提是我們要有EUV，前提是中芯已經(jīng)開始了GAA的預(yù)研。
我作為一個名不經(jīng)傳的螺絲釘，無法從宏觀角度去說我們多長時間會趕超頭部企業(yè)。不過總體來說，我們正在逐漸的縮小差距。這兩年的制裁，讓我們慢慢意識到了有自己的技術(shù)是多么的重要，這也進一步加快了我們?nèi)プ霎a(chǎn)業(yè)升級的步伐以及提高了我們的決心。當然，更重要的是，我們應(yīng)該理性的看待我們的優(yōu)勢和不足，只有這樣，我們才能在不足的地方發(fā)力。
西方的迅速發(fā)展史始于哥倫布的大航海。哥倫布是1492年發(fā)現(xiàn)新大陸，自此之后，西班牙就開啟了暴發(fā)戶模式，通過一系列的操作，西班牙在美洲獲得了很多的黃金、礦產(chǎn)，做起了煙草、可可、甘蔗和橡膠的生意。有錢的西班牙就發(fā)展了自己的海軍，成為海上第一強國，就這樣在世界上稱霸了100多年。
雖然西班牙海軍軍艦總數(shù)是其他國家海軍之和，但是西班牙自己不造船，主要是荷蘭給他造船。漸漸地，荷蘭的船隊發(fā)展壯大，加上荷蘭是世界上第一個股票交易所的誕生地，把信用發(fā)揮到了極致，慢慢地，到了17世紀中葉，荷蘭成了世界老大，有了海上馬車夫的稱號。
從17世紀中葉到18世紀中后期，英國和荷蘭之間發(fā)生了四次戰(zhàn)爭，加上英國貿(mào)易的保護，英國就這樣把荷蘭耗了下去，在第一次工業(yè)革命之前，英國就已經(jīng)成世界老大。英國就這樣得瑟了100多年，但倒霉催的碰上一直新秀，德國，經(jīng)過第一次和第二次世界大戰(zhàn)，美國的經(jīng)濟實力超過英國。其實美國在19世紀末的時候經(jīng)濟總量就超過了英國，很大的一個原因是美國為了保護本國工業(yè)、盡快實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級，實施了貿(mào)易保護政策，也就是提高關(guān)稅，這樣國外物美價廉并且科技含量高的產(chǎn)品進來就要交更高的稅，從而喪失了價格優(yōu)勢，給本國工業(yè)發(fā)展創(chuàng)造了有利條件，這其實也是美國南北戰(zhàn)爭的一個很重要原因（千萬不要給我說美國南北戰(zhàn)爭的起因是為了解放黑奴），因為貿(mào)易保護政策損壞了南方種植園奴隸主的利益，英國實施反制，奴隸主的農(nóng)產(chǎn)品賣不到英國，自然就和北方的工業(yè)集團產(chǎn)生了矛盾。南北戰(zhàn)爭中北方勝出，美國通過貿(mào)易壁壘，很快實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)升級，經(jīng)濟總量也在逐漸超過英國。其實不僅是美國，德國和日本的發(fā)展，也是得力于本國關(guān)稅的提高，這樣本國產(chǎn)品才不至于在搖籃中被扼殺掉，促進本國企業(yè)的發(fā)展。
從以上可以看出，一個國家從開始趕超到超越，基本都用了一個世紀的時間。而且，一個國家的發(fā)展，要么靠搶，要么靠關(guān)稅保護本國企業(yè)，所以，在大陸買蘋果手機比在美國買蘋果貴也是這么一個道理。
歷史扯遠了，回到我們的芯片上來。別看芯片輕如鴻毛，完成一個小小的芯片，背后依賴的一套完整的產(chǎn)業(yè)體系，千萬不要覺得小米、voov、oppo手機銷量在全球排進前五，我們的芯片發(fā)展就已經(jīng)遠遠甩出其他國家一條街。首先，小米、voov、oppo確實很強，這也是我們國產(chǎn)手機的驕傲，如果某一天，不讓他們使用臺積電的工藝，他們也會像華為一樣，市場會迅速丟失，因為我們很多關(guān)鍵技術(shù)都在別人手中。
那么問題來了，一個芯片的完成需要什么樣的產(chǎn)業(yè)。說的簡單點，需要設(shè)備、材料、EDA軟件、制造、設(shè)計，任何一環(huán)的或缺，芯片都不能完成。
首先說設(shè)備。說到設(shè)備，不得不提光刻機，說到光刻機，不得不提荷蘭的ASML，一家公司獨占市場份額的70-80%，剩余市場被日本的NIKON，CANON以及中國的上海微電子瓜分。根據(jù)新聞（https://www.sohu.com/a/479836485_100123330），上海微電子交付了65nm的光刻機，這屬于第四代ArF光刻機。目前，ASML的EUV光刻機屬于第五代光刻機，ASML研發(fā)EUV光刻機使用了10年的時間，從2005年到2015年。也就是說，我們離著EUV的差距，還有差不多十年的時間。ASML的股東有誰，英特爾、臺積電和三星，上海微電子想要追趕上去，肯定需要國家和領(lǐng)域人才的大力支持，如果按照這個時間走，我們可以需要10年的時間制造出EUV，但是趕超ASML，就不好說了。
EDA軟件方面，全球三大EDA軟甲巨頭Synopsys, Cadence，Mentor,占據(jù)了全球90%的市場。在20世紀八十年代的時候，國內(nèi)有一股工業(yè)軟件的發(fā)展熱潮，但是當時在國內(nèi)，工業(yè)軟件并沒得到大家的重視，這一批燎原之火很快被撲滅。進入21世紀后，軟件的重要性逐漸提高，現(xiàn)在，我們有華大九天，廣立微電子，概倫電子等等，大部分是從2010年左右快速發(fā)展的。與像cadence有著30年的歷史相比，還是很年輕。EDA軟件的產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈，使其有了很高的技術(shù)壁壘。國產(chǎn)EDA軟件若想發(fā)展，與先進制程的晶圓廠加強合作，建立自己的生態(tài)圈是必經(jīng)之路。
設(shè)計方面。設(shè)計應(yīng)該是大陸在這幾個領(lǐng)域里面追趕最快的。在美國制裁前，華為海思是排在全球設(shè)計公司前十。從2020年開始，大陸涌現(xiàn)了很多的模擬、射頻、毫米波等等初創(chuàng)的設(shè)計公司，直白的說，雖然很多公司會經(jīng)歷洗牌，但至少說明了我國在設(shè)計類領(lǐng)域的人才儲備還是比較多的。不過注意的一點是，比較多是相對于EDA，而并不是指我們有了足夠的設(shè)計人才，因為互聯(lián)網(wǎng)公司的大量涌現(xiàn)，很多做EE的學生都轉(zhuǎn)行去做了CS，這就導致了設(shè)計人才的流失。工資水平的差異是一個很大的原因。目前，很多設(shè)計初創(chuàng)企業(yè)已經(jīng)開出的價碼已經(jīng)比原有設(shè)計公司高出了許多，但是如果在沒有持續(xù)盈利并且占有更多市場的情況，設(shè)計人員的待遇是不可能一直維持在這么高的水平。美國IT代表行業(yè)FLAG的待遇雖然也很高，但是高通、英特爾的待遇也不至于被FLAG甩出三條街，這很大的原因是高通、英特爾等美國設(shè)計公司占據(jù)了很大一部分的全球市場。在世界領(lǐng)域理，華人設(shè)計大牛很多，但如果國產(chǎn)設(shè)計公司只立足于本土市場，很難吸引到較多的全球頂尖人才。走出國門，對設(shè)計公司很重要。
工藝也就是制造這一方面，我們確實因為設(shè)備而受制于他人。我們的媒體經(jīng)常提到的，大陸是沒有一臺EUV光刻機的（如果我沒有記錯的話），但是有一個細節(jié)很少被提及，那就是臺積電的7nm制程其實是用DUV制造出來的，而大陸現(xiàn)在應(yīng)該也有大約10臺DUV光刻機了吧。工藝工程師應(yīng)該是大陸最或缺、而且也是在這幾個領(lǐng)域里面待遇最差的吧。當然我指的不是從寶島臺灣挖過來的梁孟松這樣的大牛，而是和我們一起爆肝的一線民工。中芯國際商用的最新制程是14nm，正在全力攻克的是7nm，臺積電現(xiàn)在已經(jīng)攻克了3nm的制程，加上中間還有一個5nm，中芯國際和臺積電相差了大約3個generations，按照摩爾定律，一個世代需要18個月的時間，3個世代也就是4年的時間。當然前提是我們要有EUV，前提是中芯已經(jīng)開始了GAA的預(yù)研。
我作為一個名不經(jīng)傳的螺絲釘，無法從宏觀角度去說我們多長時間會趕超頭部企業(yè)。不過總體來說，我們正在逐漸的縮小差距。這兩年的制裁，讓我們慢慢意識到了有自己的技術(shù)是多么的重要，這也進一步加快了我們?nèi)プ霎a(chǎn)業(yè)升級的步伐以及提高了我們的決心。當然，更重要的是，我們應(yīng)該理性的看待我們的優(yōu)勢和不足，只有這樣，我們才能在不足的地方發(fā)力。
作者：電子那些事兒鏈接：https://www.zhihu.com/question/403452621/answer/2128436638來源：知乎著作權(quán)歸作者所有。商業(yè)轉(zhuǎn)載請聯(lián)系作者獲得授權(quán)，非商業(yè)轉(zhuǎn)載請注明出處。 
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