我国芯片行业要多久才可以赶上美国？
时间：2021-11-05 13:46:14
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[导读]我是一名微电子的博士生，在欧洲工作了有7年，比不上其他工作20年的大佬，就对技术方面的不做赘述了，因为自己一直以来喜欢看历史，包括西方这五百年以来的发展史，有个一知半解，就想从历史长河的角度上谈一下对这个问题的看法。西方的迅速发展史始于哥伦布的大航海。哥伦布是1492年发现新大陆...
我是一名微电子的博士生，在欧洲工作了有7年，比不上其他工作20年的大佬，就对技术方面的不做赘述了，因为自己一直以来喜欢看历史，包括西方这五百年以来的发展史，有个一知半解，就想从历史长河的角度上谈一下对这个问题的看法。
西方的迅速发展史始于哥伦布的大航海。哥伦布是1492年发现新大陆，自此之后，西班牙就开启了暴发户模式，通过一系列的操作，西班牙在美洲获得了很多的黄金、矿产，做起了烟草、可可、甘蔗和橡胶的生意。有钱的西班牙就发展了自己的海军，成为海上第一强国，就这样在世界上称霸了100多年。
虽然西班牙海军军舰总数是其他国家海军之和，但是西班牙自己不造船，主要是荷兰给他造船。渐渐地，荷兰的船队发展壮大，加上荷兰是世界上第一个股票交易所的诞生地，把信用发挥到了极致，慢慢地，到了17世纪中叶，荷兰成了世界老大，有了海上马车夫的称号。
从17世纪中叶到18世纪中后期，英国和荷兰之间发生了四次战争，加上英国贸易的保护，英国就这样把荷兰耗了下去，在第一次工业革命之前，英国就已经成世界老大。英国就这样得瑟了100多年，但倒霉催的碰上一直新秀，德国，经过第一次和第二次世界大战，美国的经济实力超过英国。其实美国在19世纪末的时候经济总量就超过了英国，很大的一个原因是美国为了保护本国工业、尽快实现产业升级，实施了贸易保护政策，也就是提高关税，这样国外物美价廉并且科技含量高的产品进来就要交更高的税，从而丧失了价格优势，给本国工业发展创造了有利条件，这其实也是美国南北战争的一个很重要原因（千万不要给我说美国南北战争的起因是为了解放黑奴），因为贸易保护政策损坏了南方种植园奴隶主的利益，英国实施反制，奴隶主的农产品卖不到英国，自然就和北方的工业集团产生了矛盾。南北战争中北方胜出，美国通过贸易壁垒，很快实现了产业升级，经济总量也在逐渐超过英国。其实不仅是美国，德国和日本的发展，也是得力于本国关税的提高，这样本国产品才不至于在摇篮中被扼杀掉，促进本国企业的发展。
从以上可以看出，一个国家从开始赶超到超越，基本都用了一个世纪的时间。而且，一个国家的发展，要么靠抢，要么靠关税保护本国企业，所以，在大陆买苹果手机比在美国买苹果贵也是这么一个道理。
历史扯远了，回到我们的芯片上来。别看芯片轻如鸿毛，完成一个小小的芯片，背后依赖的一套完整的产业体系，千万不要觉得小米、voov、oppo手机销量在全球排进前五，我们的芯片发展就已经远远甩出其他国家一条街。首先，小米、voov、oppo确实很强，这也是我们国产手机的骄傲，如果某一天，不让他们使用台积电的工艺，他们也会像华为一样，市场会迅速丢失，因为我们很多关键技术都在别人手中。
那么问题来了，一个芯片的完成需要什么样的产业。说的简单点，需要设备、材料、EDA软件、制造、设计，任何一环的或缺，芯片都不能完成。
首先说设备。说到设备，不得不提光刻机，说到光刻机，不得不提荷兰的ASML，一家公司独占市场份额的70-80%，剩余市场被日本的NIKON，CANON以及中国的上海微电子瓜分。根据新闻（https://www.sohu.com/a/479836485_100123330），上海微电子交付了65nm的光刻机，这属于第四代ArF光刻机。目前，ASML的EUV光刻机属于第五代光刻机，ASML研发EUV光刻机使用了10年的时间，从2005年到2015年。也就是说，我们离着EUV的差距，还有差不多十年的时间。ASML的股东有谁，英特尔、台积电和三星，上海微电子想要追赶上去，肯定需要国家和领域人才的大力支持，如果按照这个时间走，我们可以需要10年的时间制造出EUV，但是赶超ASML，就不好说了。
EDA软件方面，全球三大EDA软甲巨头Synopsys, Cadence，Mentor,占据了全球90%的市场。在20世纪八十年代的时候，国内有一股工业软件的发展热潮，但是当时在国内，工业软件并没得到大家的重视，这一批燎原之火很快被扑灭。进入21世纪后，软件的重要性逐渐提高，现在，我们有华大九天，广立微电子，概伦电子等等，大部分是从2010年左右快速发展的。与像cadence有着30年的历史相比，还是很年轻。EDA软件的产业生态圈，使其有了很高的技术壁垒。国产EDA软件若想发展，与先进制程的晶圆厂加强合作，建立自己的生态圈是必经之路。
设计方面。设计应该是大陆在这几个领域里面追赶最快的。在美国制裁前，华为海思是排在全球设计公司前十。从2020年开始，大陆涌现了很多的模拟、射频、毫米波等等初创的设计公司，直白的说，虽然很多公司会经历洗牌，但至少说明了我国在设计类领域的人才储备还是比较多的。不过注意的一点是，比较多是相对于EDA，而并不是指我们有了足够的设计人才，因为互联网公司的大量涌现，很多做EE的学生都转行去做了CS，这就导致了设计人才的流失。工资水平的差异是一个很大的原因。目前，很多设计初创企业已经开出的价码已经比原有设计公司高出了许多，但是如果在没有持续盈利并且占有更多市场的情况，设计人员的待遇是不可能一直维持在这么高的水平。美国IT代表行业FLAG的待遇虽然也很高，但是高通、英特尔的待遇也不至于被FLAG甩出三条街，这很大的原因是高通、英特尔等美国设计公司占据了很大一部分的全球市场。在世界领域理，华人设计大牛很多，但如果国产设计公司只立足于本土市场，很难吸引到较多的全球顶尖人才。走出国门，对设计公司很重要。
工艺也就是制造这一方面，我们确实因为设备而受制于他人。我们的媒体经常提到的，大陆是没有一台EUV光刻机的（如果我没有记错的话），但是有一个细节很少被提及，那就是台积电的7nm制程其实是用DUV制造出来的，而大陆现在应该也有大约10台DUV光刻机了吧。工艺工程师应该是大陆最或缺、而且也是在这几个领域里面待遇最差的吧。当然我指的不是从宝岛台湾挖过来的梁孟松这样的大牛，而是和我们一起爆肝的一线民工。中芯国际商用的最新制程是14nm，正在全力攻克的是7nm，台积电现在已经攻克了3nm的制程，加上中间还有一个5nm，中芯国际和台积电相差了大约3个generations，按照摩尔定律，一个世代需要18个月的时间，3个世代也就是4年的时间。当然前提是我们要有EUV，前提是中芯已经开始了GAA的预研。
我作为一个名不经传的螺丝钉，无法从宏观角度去说我们多长时间会赶超头部企业。不过总体来说，我们正在逐渐的缩小差距。这两年的制裁，让我们慢慢意识到了有自己的技术是多么的重要，这也进一步加快了我们去做产业升级的步伐以及提高了我们的决心。当然，更重要的是，我们应该理性的看待我们的优势和不足，只有这样，我们才能在不足的地方发力。
西方的迅速发展史始于哥伦布的大航海。哥伦布是1492年发现新大陆，自此之后，西班牙就开启了暴发户模式，通过一系列的操作，西班牙在美洲获得了很多的黄金、矿产，做起了烟草、可可、甘蔗和橡胶的生意。有钱的西班牙就发展了自己的海军，成为海上第一强国，就这样在世界上称霸了100多年。
虽然西班牙海军军舰总数是其他国家海军之和，但是西班牙自己不造船，主要是荷兰给他造船。渐渐地，荷兰的船队发展壮大，加上荷兰是世界上第一个股票交易所的诞生地，把信用发挥到了极致，慢慢地，到了17世纪中叶，荷兰成了世界老大，有了海上马车夫的称号。
从17世纪中叶到18世纪中后期，英国和荷兰之间发生了四次战争，加上英国贸易的保护，英国就这样把荷兰耗了下去，在第一次工业革命之前，英国就已经成世界老大。英国就这样得瑟了100多年，但倒霉催的碰上一直新秀，德国，经过第一次和第二次世界大战，美国的经济实力超过英国。其实美国在19世纪末的时候经济总量就超过了英国，很大的一个原因是美国为了保护本国工业、尽快实现产业升级，实施了贸易保护政策，也就是提高关税，这样国外物美价廉并且科技含量高的产品进来就要交更高的税，从而丧失了价格优势，给本国工业发展创造了有利条件，这其实也是美国南北战争的一个很重要原因（千万不要给我说美国南北战争的起因是为了解放黑奴），因为贸易保护政策损坏了南方种植园奴隶主的利益，英国实施反制，奴隶主的农产品卖不到英国，自然就和北方的工业集团产生了矛盾。南北战争中北方胜出，美国通过贸易壁垒，很快实现了产业升级，经济总量也在逐渐超过英国。其实不仅是美国，德国和日本的发展，也是得力于本国关税的提高，这样本国产品才不至于在摇篮中被扼杀掉，促进本国企业的发展。
从以上可以看出，一个国家从开始赶超到超越，基本都用了一个世纪的时间。而且，一个国家的发展，要么靠抢，要么靠关税保护本国企业，所以，在大陆买苹果手机比在美国买苹果贵也是这么一个道理。
历史扯远了，回到我们的芯片上来。别看芯片轻如鸿毛，完成一个小小的芯片，背后依赖的一套完整的产业体系，千万不要觉得小米、voov、oppo手机销量在全球排进前五，我们的芯片发展就已经远远甩出其他国家一条街。首先，小米、voov、oppo确实很强，这也是我们国产手机的骄傲，如果某一天，不让他们使用台积电的工艺，他们也会像华为一样，市场会迅速丢失，因为我们很多关键技术都在别人手中。
那么问题来了，一个芯片的完成需要什么样的产业。说的简单点，需要设备、材料、EDA软件、制造、设计，任何一环的或缺，芯片都不能完成。
首先说设备。说到设备，不得不提光刻机，说到光刻机，不得不提荷兰的ASML，一家公司独占市场份额的70-80%，剩余市场被日本的NIKON，CANON以及中国的上海微电子瓜分。根据新闻（https://www.sohu.com/a/479836485_100123330），上海微电子交付了65nm的光刻机，这属于第四代ArF光刻机。目前，ASML的EUV光刻机属于第五代光刻机，ASML研发EUV光刻机使用了10年的时间，从2005年到2015年。也就是说，我们离着EUV的差距，还有差不多十年的时间。ASML的股东有谁，英特尔、台积电和三星，上海微电子想要追赶上去，肯定需要国家和领域人才的大力支持，如果按照这个时间走，我们可以需要10年的时间制造出EUV，但是赶超ASML，就不好说了。
EDA软件方面，全球三大EDA软甲巨头Synopsys, Cadence，Mentor,占据了全球90%的市场。在20世纪八十年代的时候，国内有一股工业软件的发展热潮，但是当时在国内，工业软件并没得到大家的重视，这一批燎原之火很快被扑灭。进入21世纪后，软件的重要性逐渐提高，现在，我们有华大九天，广立微电子，概伦电子等等，大部分是从2010年左右快速发展的。与像cadence有着30年的历史相比，还是很年轻。EDA软件的产业生态圈，使其有了很高的技术壁垒。国产EDA软件若想发展，与先进制程的晶圆厂加强合作，建立自己的生态圈是必经之路。
设计方面。设计应该是大陆在这几个领域里面追赶最快的。在美国制裁前，华为海思是排在全球设计公司前十。从2020年开始，大陆涌现了很多的模拟、射频、毫米波等等初创的设计公司，直白的说，虽然很多公司会经历洗牌，但至少说明了我国在设计类领域的人才储备还是比较多的。不过注意的一点是，比较多是相对于EDA，而并不是指我们有了足够的设计人才，因为互联网公司的大量涌现，很多做EE的学生都转行去做了CS，这就导致了设计人才的流失。工资水平的差异是一个很大的原因。目前，很多设计初创企业已经开出的价码已经比原有设计公司高出了许多，但是如果在没有持续盈利并且占有更多市场的情况，设计人员的待遇是不可能一直维持在这么高的水平。美国IT代表行业FLAG的待遇虽然也很高，但是高通、英特尔的待遇也不至于被FLAG甩出三条街，这很大的原因是高通、英特尔等美国设计公司占据了很大一部分的全球市场。在世界领域理，华人设计大牛很多，但如果国产设计公司只立足于本土市场，很难吸引到较多的全球顶尖人才。走出国门，对设计公司很重要。
工艺也就是制造这一方面，我们确实因为设备而受制于他人。我们的媒体经常提到的，大陆是没有一台EUV光刻机的（如果我没有记错的话），但是有一个细节很少被提及，那就是台积电的7nm制程其实是用DUV制造出来的，而大陆现在应该也有大约10台DUV光刻机了吧。工艺工程师应该是大陆最或缺、而且也是在这几个领域里面待遇最差的吧。当然我指的不是从宝岛台湾挖过来的梁孟松这样的大牛，而是和我们一起爆肝的一线民工。中芯国际商用的最新制程是14nm，正在全力攻克的是7nm，台积电现在已经攻克了3nm的制程，加上中间还有一个5nm，中芯国际和台积电相差了大约3个generations，按照摩尔定律，一个世代需要18个月的时间，3个世代也就是4年的时间。当然前提是我们要有EUV，前提是中芯已经开始了GAA的预研。
我作为一个名不经传的螺丝钉，无法从宏观角度去说我们多长时间会赶超头部企业。不过总体来说，我们正在逐渐的缩小差距。这两年的制裁，让我们慢慢意识到了有自己的技术是多么的重要，这也进一步加快了我们去做产业升级的步伐以及提高了我们的决心。当然，更重要的是，我们应该理性的看待我们的优势和不足，只有这样，我们才能在不足的地方发力。
作者：电子那些事儿链接：https://www.zhihu.com/question/403452621/answer/2128436638来源：知乎著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。 
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