数字化时代，芯片是世界经济发展的主角，却也是中国信息产业的短板。21世纪开端以来，“方舟”“龙芯”的相继问世，拉开了中国对计算机CPU芯片自主研发的序幕。然而，研发中国“芯”的艰辛，远超先行者们满腔热血的预想。
据统计，2019年，中国芯片进口总额超过3000亿美元，已成为中国最大的外汇支出。从“301调查”到关税清单，再到禁售芯片，作为世界上领先的芯片设计及生产国的美国不仅依靠小小的处理芯片赚取了产业链顶端的大量利润，并可以通过对芯片供应量的控制实现对别国的技术封锁和钳制。这也从侧面反映出掌握芯片的研发与制造核心技术举足轻重的地位。
技术进步是颠覆式的，每落下一步，很快便被甩开一大截。芯片之难，在于投资大、周期长、风险高。芯片和基础软件涵盖科学研究、技术研发、工艺流程、应用推广和人才培养等方方面面。那么，中国芯片产业如何赶超领先者，从而摆脱缺“芯”的困境？台积电的“异军突起”或许对我们有所启发：创造出垂直分工的全新商业模式，让全球垂直分工的集成电路企业如雨后春笋般涌现，进而加速推动半导体产业今日的繁荣。
有专家预言，未来芯片产业的分工将越来越细，芯片生产的效率也越来越高。今后对芯片产业影响最大的五个方面是：中国芯片产业的崛起、3D封装技术、EUV（极紫外）光刻机、人工智能机器学习、新材料。这五个方面对芯片产业的影响足以再次改变芯片产业的结构，甚至是整个人类的生产和生活方式。
中国“芯”，是一场博弈，更是一场突围。国产芯片走向自主可控，注定是一条布满荆棘的荣光之路。
2020年1月，中芯国际首条14nm生产线投入生产，但与台积电半导体技术仍有两代差距
艰辛之路
一位业内人士曾对我国芯片产业做出如下形容：“就像只有知道1+1=2，才能推算出1+2=3一样，在X86和ARM的生态中，除非颠覆Windows和Linux两大世界级操作系统，否则任何人都无法在这两套生态内，打破英特尔和ARM的垄断。”
自主研发受挫、并购受阻、严重依赖进口，中国芯片产业技术薄弱仍然是一个不争的事实。在一块小小的芯片中创造出一方新天地，不论是产业链上游的芯片设计、中游的芯片制造，还是下游的芯片封测来说，每一步都是新挑战。在芯片设计环节，全球做EDA（电子设计自动化）的厂商有六七十家。而Synopsys、Cadence及Mentor三家公司，便垄断国内95%、全球65%的市场份额。
芯片设计公司寄人篱下，芯片制造公司也并不好过。集邦咨询的数据显示，中国1380家芯片设计企业中，80%以上企业年营收少于1亿元。虽然这类企业的整体营收增速达到13.4%，但因为中国晶圆厂的代工产能无法满足芯片设计高涨的需求，导致缺口一直在扩大。
这也正是大部分中国芯片企业的困境。因为未知领域太多，所以从芯片设计到芯片应用，能够形成一定自主权的，也只有华为海思、展讯、汇顶科技等寥寥几家。严格来说，华为海思只是一家负责芯片设计的公司。其CPU架构授权自ARM公司，当完成芯片设计的工序后，仍要交付给晶圆代工企业进行制造。在国际知名分析机构IC Insights 5月份发布的报告中指出，虽然华为海思冲进了全球前10，但也只是第10；在芯片代工上，由于受制于光刻机，只能在14nm做文章，而台积电和三星已向5nm进发。
时至今日，有不少人仍在反思，为何国产芯至今没有取得真正突破？中国科学院微电子研究所所长叶甜春对此解释：“集成电路整个技术从设计到制造，到目前为止是人类历史上最精密的设计和制造加工技术。如果将科学攻关比喻为攀高峰，那么集成电路就是喜马拉雅山，核心芯片是珠穆朗玛峰，翻越这里需要全世界最高端的技术，难度就在这里。”
时间从未如此紧迫，国产芯片正面临一场生死时速。唯一值得庆幸的是，我们已经在追赶的路上。
翻越人才和技术两座高山
“人才稀缺是最大的短板，材料和设备是最薄弱的一环。”青岛大学芯片设计与应用研究所所长吴国盛认为，这是我国目前集成电路产业的发展现状。
事实上，芯片的人才之争一直暗潮涌动。据《中国集成电路产业人才白皮书（2018-2019）》预测，2021年人才短缺26.1万人。到2021年前后，我国集成电路行业人才需求规模约为72.2万人左右，而2018年底人才存量仅46.1万人。这意味着，单纯依托高校并不能够满足人才的供给要求。
专业人才的高流失率也是业内普遍存在的问题。数字显示，2018年度行业主动离职率为14.3%，其中设计业为9.8%，封测业为16.1%，制造业为17.1%。在他看来，这种“有经验的人离职率偏高”已成为我国集成电路产业人才最大的隐忧。“跳槽频繁不利于技术的沉淀，集成电路产业人才培养周期长，很多人还没入门就开始跳槽了。”吴国盛向记者感慨道。
分析人才稀缺的原因，吴国盛认为主要有以下三个方面：一是教育体系中集成电路专业的人才培养方案需要提升。很多高校的课程体系还在沿用十年前甚至更老的教学方案，在使用已经停产的芯片进行教学。芯片产业是持续攻关的产业，高校应在传统的培养模式中融入新技术和新理念，积极推进产学研相结合的模式，培养出能够适应市场变化的人才。青岛大学通过引进芯恩张汝京博士（CIDM芯片制造）和若贝吴国盛（集成电路设计与EDA），在产学研一体化和全链条集成电路产业整合上迈出了一大步。二是由于科技评级制度强调数字化考评，导致部分科研人员“只见树木，不见森林”。因此，推出行之有效的试错机制和奖励激励政策迫在眉睫。三是职业前景受限，集成电路行业人才训练成长周期较长，技术类人员未来的职业发展受到一定制约，对于优秀人才的吸引力逐渐减弱。一大部分集成电路专业人才转行投身于互联网、计算机软件、IT服务、通信和房地产等高薪行业。
芯片产业发展缓慢，另一个重要原因是行业的技术积累有差别。对半导体产品制造企业来说，制程工艺的节点代数代表了企业晶圆技术的研发实力。目前，业内可以量产的最高制程工艺是台积电的5nm制程工艺，中芯国际量产制程芯片工艺是14nm；在16nm及更高制程工艺上，台积电有12nm、10nm、7nm制程工艺，而中芯国际16nm以上制程工艺仅有14nm。作为国内半导体行业最先进的集成电路晶圆代工技术水平的中芯国际，与业内最高技术水平相比，其制程工艺上至少还存在两代的技术差距。
这种差距还体现在晶圆产能和良率上。据行业数据，2019年中芯国际平均每月出货量为20.5万片，而台积电平均月产量为108.3万片。从月均出货量数据对比上来看，台积电的产量将近中芯国际的5倍。而在中芯国际早就成熟的28nm制程工艺上，良率突破也遇到了很多困难。“芯片技术固然是难点，但更难的是对市场需求的理解，这是一个需要不断探索、不断试错、不断反馈的过程。”吴国盛感慨道。
尽管存在差距，国产芯片取得的进步也有目共睹。1978年至2000年，由于早期缺乏统一规划，我国芯片产业引进的都是国外淘汰的生产线。因此在产业升级的过程中，全部被淘汰，仅有909工程留下了一座上海华虹。2000年，中芯国际在上海创建之时，中国的芯片产业刚刚萌芽，全国只有一家华虹NEC称得上是现代芯片企业——以存储器和少量逻辑技术为主，在后期的封装、测试几乎是一片空白，前期的设计和技术支持则更弱。无论是电视还是手机和PC上的芯片，90%以上依靠进口。
如今，我国芯片产业链已经涵盖了初期的规格制定、逻辑设计、电路设计、仿真布线到后期的掩膜制造，芯片的制造和封装测试都具备相当的规模。仅从生产工艺来看，逻辑工艺、存储器、模拟器件等工艺都在不同程度上接近了世界先进水平。在芯片应用领域，中国已经在许多方面处于全球领先地位。从最常用的运算放大器到手机和平板电脑中的微处理器，从闪存到固体硬盘，国产芯片成绩斐然。在世界排名领先的超级计算机里，我们看到中国“芯”在跳跃；在亿万人形影不离的手机上，中国“芯”正崭露头角。
筚路蓝缕，我国集成电路产业正走在打破生态体系隔阂的艰难之路上。技术的赶超、自主可控的产业生态建设并非一日之功，这涉及到人才、硬件、原材料、光刻机和芯片架构等方方面面，也注定这将是一条极其难走的道路。
呼唤芯片产业生态
在地方政府的招商版图中，芯片产业链公司正在成为曾经落寞、但现在却最受待见的座上客。在经济增长趋缓和地区之间经济竞争越发激烈的大背景下，芯片半导体项目成为城市间竞相争夺的香饽饽。
但是，谈好“芯”也并非易事。6月初，一则“青岛矽摩转战杭州”的消息，着实令人惋惜。2019年1月在青岛注册的青岛矽摩半导体技术有限公司的团队已经离开青岛转战杭州，成为杭州当地投资400 亿元的富芯半导体模拟芯片 IDM 项目。这对项目所在地的即墨来说，并不是个好消息，对下一步要打造工业互联网之都的青岛来说，更是如此。
在新的赛道能不能抢先抵达终点，一方面取决于奔跑的加速度，另一方面取决于是否具备持久的爆发力。“与南方城市相比，北方城市相关政策标准和配套政策滞后，这会错失许多先机。”吴国盛告诉记者。
早在2017年，青岛便提出要抓好“双百千”行动这个“牛鼻子”，按照传统产业、优势产业、特色产业、新兴产业、未来产业五大发展方向，优选集成电路、医药制造、医疗器械、机器人等重点行业率先突破发展。截至目前，青岛市尚未从市级层面出台相关标准及配套政策。而不论是从青岛市沿用的省级标准来看，还是从今年年初刚发布的《崂山区促进微电子产业发展实施细则（修订）》来看，两者在激励力度、范围及标准上均逊色于南方城市。
同样在2017年前后，台积电南京工厂正式落户开建。为打造全国集成电路产业重点城市，推动集成电路产业实现跨越式发展，同期，南京便已经制定出台了产业发展规划和扶持政策，并成立了产业基金。2016年11月，南京集成电路产业服务中心（ICisC）在高新区正式揭牌。中国半导体行业协会副理事长陈贤认为，集成电路产业的发展中，离不开与高校、科研院所的协同创新，集成电路产业服务中心将为“政产学研用”搭建起广阔的平台。
产业规划缺乏系统性也是青岛发展集成电路产业的短板。集成电路产业涵盖很广，设计、制造、封测、应用等环节必不可少。吴国盛建议组建青岛集成电路专家委员会，为青岛市集成电路产业“把脉”。“青岛既要系统性发展，打造一条全产业链，也要有所侧重，不是所有集成电路项目都要上，要结合青岛的城市特色，打造自己的亮点。”
合肥的做法值得思索。布局集成电路产业，合肥并非“家中有矿”。“赌”对了京东方的合肥，也并非全靠运气。2013年，合肥的家电、平板显示、汽车等支柱产业转型升级时都遇到了缺少芯片的问题。彼时，合肥便提出打造“IC之都”——从市场需求出发谋划“补芯”，加大产业链招商力度。2017年底，百亿级项目合肥晶合投产，合肥成为拥有12英寸晶圆先进制造厂的城市之一。投资过千亿元的合肥长鑫也进展顺利，正在开展动态存储芯片技术验证投片。深耕细分市场存储设计的兆易创新、集成电路封测企业通富微电子、智能芯片先行者寒武纪等紧随其后⋯⋯不到10年的时间，合肥芯片的产业实现了“从无到有、从有到多”的跨越发展。如今，180余家芯片企业汇聚合肥，形成了涵盖设计、制造、封测、材料、设备环节的全产业链，年产值保持约20%增速，“IC之都”正在崛起。
项目引进来，关键是留的下。不论是在营商环境、政府服务企业的意识上，还是在招商引资的考核标准和问责的制定上，青岛矽摩的“出逃记”，都留给我们深思。
同样是与青岛经济总量不相上下的无锡，却拥有滋养民营企业的“沃土”。全球29.2%的存储芯片、13%的电脑硬盘、15%的贴片式陶瓷电容元器件、15%的光电转换元器件及模块，都在这里诞生。“无锡良好的产业组合可以实现在锡企业内部的‘自助服务’。生产和销售需要的集成电路、芯片、机械零部件、包装等上下游企业在无锡都能够找到。”捷普电子（无锡）有限公司总经理舒鹏说。
对于优质营商环境的打造，无锡市委常委、常务副市长朱爱勋认为：“无锡打造最优营商环境城市，要体现在理念意识的转变优化上、目标定位的争先领先上、品牌形象的塑造提升上、体制机制的改革创新上，着眼建设世界格局中的无锡，持续做到环节更少、效率更高、成本更低、服务更好。”
中国制造，不仅需要强悍的肉体，更需要强悍的大脑和灵魂。回瞰这样一个以制造业闻名的城市，青岛在发展集成电路产业不能停留在固有的圈层和认知层面上，尤其对于新一代信息技术和先进制造业等专业性和实践性比较强的产业更是如此。在此过程中，陡峭的“学习曲线”在所难免。围绕工业互联网，从需求端牵引，用青岛工业基础和芯恩CIDM、海信“芯”、莱西领芯芯片小镇“1+1+多”等特色模式去吸引更多的行业翘楚加速聚集形成较为完备的产业链生态成为题中之意。这不仅关乎城市间的芯片之争，更是推动国产芯片“出圈”的有力之举。
看起来容易的路，有可能越走越困难；看起来困难的路，也可能最后越走越容易。“任何一种技术或者产品都不是目的，我们要思考的是如何主导产业体系。建立自主可控的软硬件技术体系，才能基于该技术体系进行持续升级，形成螺旋上升；否则，在别人的技术体系中跟着升级，永远没有超越的机会。”吴国盛对记者说。
中国“芯”，是博弈，亦是突围。从科技迅猛革新到世界经贸秩序剧烈调整，从新的社会思潮孕育到全球地缘政治格局重塑，一颗芯片率先折射出这场变局的风云诡谲。博弈过后的芯片突围战，既是资本战、市场战、人才战，更是一场持久战。
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