70-90年代，中国半导体错失的黄金三十年

芯师爷 今天

以下文章来源于钛禾产业观察 ，作者熊文明

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复盘上世纪70-90年代中国半导体产业得失。


作者 | 熊文明
编辑 | 刘爱国
数据支持 | 钛禾产业研究院

1950年1月，在美国普渡大学任教的王守武受留美科协的感召决定回国，为刚解放不久的新中国做一点贡献。
 
然而这一年朝鲜战争爆发，杜鲁门当局对中国留学生回国百般阻挠，王守武只得以回乡探望年事已高的寡母为由，通过印度驻美使馆协助由香港入深圳，曲线回国。
 
与王守武先后辗转回国的，还有英国布里斯托尔大学的黄昆、麻省理工学院的谢希德、英国爱丁堡大学的夏培肃、芝加哥大学的汤定元、哈佛大学的黄敞、宾夕法尼亚大学的林兰英等人。
 
正是这些归国的科学家，为新中国的半导体产业打下了第一根桩基。
 
这批人才带不回国外的设备，只能带回脑袋里的知识，自己制备材料、自己动手造设备、自己编撰教材，培养了新中国半导体领域的第一批学生，白手起家开拓事业。

这段时期的中国半导体，与技术发源地美国的差距只有5-7年。在「两弹一星」等重大项目的需求牵引下，一些领域的技术攻克甚至比日韩还早。例如平面工艺的突破距离仙童半导体诺伊斯只晚了5年，第一块集成电路的研制也只比美国晚7年。
 
有人把中国半导体产业称为「梦幻开局」，但随后的事实却是，中国人在向大规模和超大规模集成电路的进军过程中，逐渐被美国甚至日韩拉开差距。
 
把中国和美、日、韩等国的集成电路发展拉到同一条时间轴上来看，中国掉队始于70年代，在上世纪80年代差距达到最大，虽然90年代开始奋起直追，但仍然步履蹒跚，直到今天仍在追赶的路上。
 
本文希望复盘的是，上世纪70-90年代我们到底错过了什么，问题出在哪里？给今天的「举国造芯」又能带来哪些启示？
  
 

1

望洋兴叹的技术引进
 
1973年5月，在中科院半导体研究所担任业务副所长的王守武，率领13人专家团队赴日考察。
 
出发前的3个多月，四机部（后改名电子工业部）召开了一次集成电路座谈会。会上的一项重要议题，是指出国营东光电工厂（又称878厂）生产的集成电路质量问题，这批国产集成电路质量不过关，影响到电子计算机整机调不出来。会后调研，878厂把质量原因总结为四个字：脏、虚、伤、漏——即肮脏、虚焊、划伤和漏气。
 
878厂的部分清华校友合影

此时隔海相望的日本已经在美国扶持下，通过官产学联合的方式初步建立了自己的半导体工业体系。经过60年代对美国技术的引进、消化和吸收，日本半导体产业逐步具备了二次创新的能力。到1969年，日立公司已经能自主研发并开始大规模制造全晶体管彩色电视机。
 
这是1972年中日邦交正常化后，中国半导体领域技术人员首次组团赴日考察。70年代出国不易，王守武和考察团专家们珍惜机会，一趟下来把日立、东芝、NEC、松下、三菱、富士通、夏普各家公司看了个遍。
 
除了看设计和生产流程，专家们也特别关注设备和技术工艺。这一看发现差距不小，日本在1972年已经可以批量生产MOS集成电路，部分企业开始采用3英寸晶圆生产线。而中国人还在解决小规模集成电路的质量问题。
 
日本和后来韩国、中国台湾半导体产业的兴起，都曾得益于美国的技术和产业转移，源于美国的半导体技术在这些国家和地区生根发芽后，再反过来支持美国电子工业——而作为社会主义国家的中国，自然是被严防死控的对象。
 
当时有一个名声赫赫的专门组织叫「巴黎统筹委员会」，专门针对社会主义国家搞禁运，其中盯得最紧的就是中国。四类禁运清单上，中国独占一单，比苏联和东欧国家所适用的禁单项目还多出500余种。上世纪90年代，「巴统」解散后，又有《瓦森纳协议》补位，做出N-2的审批原则，即输入中国的任何技术，都比西方国家晚至少2个世代。
 
在这种长期被封锁的状态下，中国人一直是关起门来自己琢磨半导体。自力更生搞半导体并不容易，尤其是在十年动乱期间，大批科学家被批斗下放，只能在扫厕所之余偷偷做一些理论研究。
 
中日两国的蜜月期，成为70年代中期一次中国差点抓住的机遇。1973年的这次考察有个意外收获，NEC表示愿意将全套先进的3英寸芯片生产线转让给中国——这是我们引进集成电路先进生产线比较近的一次机会。如果当时引进这条生产线，我们或许将比台湾地区早3年、比韩国早5年开展COMS工艺批量生产。
 
当时NEC的出让报价是：一种工艺技术及全线设备3000万美元，两种工艺及设备4000万美元，三种工艺及设备5000万美元。但当时我们的情况是，最多只拿得出1500万美元。
 
缺钱，也是上世纪70年代中国集成电路发展中拖后腿的重要因素。1966年至1995年间，我国对半导体累计投资仅有50亿元人民币——也就是说，举国30年间的总投入，不及国外一家大公司一年的资金投入。
 
王守武回国后，向时任国防科工委科学技术委员会副主任的钱学森汇报情况，钱学森却表示有心无力。当时正是四人帮闹得最凶的时期，四机部老部长王诤因为「蜗牛事件」再次被迫害，四机部大院里贴满大字报批判「洋奴主义」，引进外国技术，被江青等人认为是「事关国格」的路线问题。
 
这样的背景下，NEC的全套设备和技术当然是买不成了，折中方案是由国内7家单位分别从日本和美国购买单台设备散拼生产线，但实际上都无法进行MOS电路的规模化生产。直到1988年，上海无线电十四厂与比利时贝尔合资建厂，中国才算是初步建成规模化的MOS电路生产线，整整蹉跎了15年。
 
动乱、封锁、缺钱，让那个年代的中国电子工业人，面对国外的先进技术设备只能望洋兴叹。钱学森晚年曾经感慨道：
 
「60年代我们全力投入两弹一星，我们得到很多。70年代我们没有搞半导体，我们为此失去很多。」
  
 

2

全国大炼半导体
 
60至70年代，国内掀起一股「半导体热」。各省市纷纷兴建电子厂，争相上马集成电路项目，一时间全国建起了40余家集成电路工厂。
 
在文革全民狂热的时期，甚至出现过用群众运动的方式大炼半导体。为了打破「尖端迷信」，报纸上还专门以老太太在弄堂里拉扩散炉搞半导体作为宣传典型，进行长篇报道。
 
这场群众大炼半导体运动的最早理论来源，是陈伯达在文革前夕提出的「电子中心论」，也算是中央高层领导中对新技术革命最早的领悟者。1965年，中央政治局常委开会讨论这个问题时，邓小平指出：
 
「中国人口多，底子薄，搞太多新技术恐怕不合适，还是一切照旧，稳当一点好。」
 
1970年的庐山会议，陈伯达倒台。「电子中心论」也成为《人民日报》公开批判的对象。
 
但这毕竟只是特殊年代的一段荒唐插曲。60-70年代半导体火爆的主要原因，还是因为「巴统」对中国实施封锁，中国的电子工业只能靠自己生产的元器件来配套——当时国内一块与非门电路价格高达500元，在利润驱动下，各地集成电路项目一哄而上。
 
而这样的火爆引起了一个人的警觉。
 
江南无线电器材厂（又称742厂）厂长王洪金，是一位参加过解放战争和抗美援朝的老革命，在部队里学习过无线电通信技术。王洪金想到，市场就那么大，全国的电子厂一哄而上肯定要打架。经过深思熟虑后，他决定放弃炙手可热的集成电路生产，改为主攻分立器件。这一次转型，也让江南无线电器材厂成为分立器件的龙头企业，在市场竞争中站稳了脚跟。
 
1969年，迁入大王基厂区的江南无线电厂

王洪金的判断现在看来无疑是明智的，虽然当年国内大批上马集成电路项目，但大多数是分散而低效率的生产方式。大量半导体工厂也处于散、小、独、弱状态。1977年7月，刚刚复出主管科学教育工作的邓小平同志，邀请30位科技界代表在人民大会堂召开科教工作者座谈会，王守武发言说：
 
「全国共有600多家半导体生产工厂，其一年生产的集成电路总量，只等于日本一家2000人的工厂月产量的十分之一。」
 
也是这一年3月，江南无线电器材厂面临第二次重大抉择。王洪金带着总工程师车运洪等 10 多人，从无锡奔赴北京与日本东芝进行谈判。就在几个月前，国家决定从日本引进彩色显像管生产线和集成电路生产线。为了这条生产线的落户，各地电子厂「各显神通」展开角逐，王洪金自然不敢懈怠。
 
经过层层调研论证，这条生产线最终花落江南无线电器材厂。可还没高兴多久，问题就来了——仅仅为了一个产品执行标准，厂里就吵的不可开交，到底是死抱日本标准来规定生产，还是以用户需求来指导生产?
 
这个现在看来并不算问题的问题，对于改革开放初期的企业而言却是个巨大的思想挑战。最终在一批人的坚持下，742厂选择了以用户需求为导向。正是这种计划体制大背景下朴素的「市场意识」，再一次让江南无线电器材厂脱颖而出。
 
此时，全国已经兴起一阵引进国外设备的高潮。当年竞相上马建设的电子厂，现在又竞相投资引进国外设备。仅1981年至1985年间，全国就有33家单位不同程度引进生产设备，累积投资13亿。然而由于引进的大部分是淘汰设备，且没有配套的技术和管理，导致最后只有寥寥数条线能真正投产。
 
当时的大背景是，国家缩减对电子工业的直接投入，鼓励各电子厂到市场上去自寻出路——被赶下海不久的电子厂，缺乏科研能力和产业化经验，盲目跟风一阵乱投。成功引进设备的企业，也没有能力去吸收和消化技术，更遑论二次创新了。
 
东芝生产线落户的5年后，曾有日本负责人来中国了解情况，发现生产工艺跟5年前相比没有一丝进步，原本对转让技术还有一丝顾虑的日本人，也放心地回去了。
 
中国半导体产业发展早期，靠着一批海归精英、苏联顾问和国内技工队伍分别突破各项技术，在科研攻关方面并没有落下太多。然而，科研成果不等于产业化能力，更不能代表批量化、大规模生产的能力。
 
反观美国Intel，从创始初期就致力于打破研发和生产的壁垒，日韩半导体的发展也是产学研高度融合的成果。中国人由于早期体制的原因，更多时候将半导体作为科研项目突破，却并未将其作为一个产业去培育和发展。
 
没有输在科研起跑线上的中国半导体，却在产业化的竞赛中被甩开了距离。
  
 

3

追不上的摩尔定律
 
为了解决「科研成果无法转化为生产力」的问题，有关领导部门将永川的24所迁出一部分科研力量到无锡，与江南无线电器材厂组成产研联合体，后来发展成为华晶电子集团公司。然而从后续华晶公司一而再、再而三地从国外引进技术来看，研发和生产的联结并不如人意。
 
不过，这一场合并倒是为中国培养了一批造芯人才。华晶后来成为中国集成电路产业的黄埔军校，为政府相关部门、中芯国际、华虹宏力、华力微电子、长电科技、通富微电等企业培育了不少于500位骨干人才。
 
在华晶的基础上，国家计委和电子工业部在1990年提出「908工程」，目标是在「八五」期间将半导体技术提升到1微米。工程总经费20亿元——其中15亿元用于华晶公司建设月产1.2万片的晶圆厂，另外5亿元投给9家集成电路企业建设设计中心。这个工程在当时被全国寄予厚望，是一场决心拉近与世界先进水平差距的战役。
 
此时，全球电子工业已经全面进入超大规模集成电路发展阶段，摩尔定律威力凸显。所谓摩尔定律，是Intel创始人之一的戈登·摩尔于1965年提出的一条芯片产业发展著名规律，即集成电路芯片上所集成的电路数目，每隔18个月就要增加一倍。
 
由此引申出反摩尔定律——卖掉与18个月前同样数量、同样性能的产品，营业额就要下降一半。反摩尔定律倒逼所有芯片公司必须赶上摩尔定律速度，任何一个技术跟不上的公司都会被淘汰。
 
在这一定律的鞭策下，世界芯片格局风起云涌，各芯片企业、乃至国家和地区之间的竞争可以用惨烈形容。
 
1981年，日本松下针对Intel推出竞品存储芯片，导致Intel芯片价格从28美元直接杀至6美元。次年，日本东芝投资340亿日元，由川西刚带领1500人的团队开始实施「W计划」，3年后量产1MB动态随机存取存储器，并加码推出「价格永远低10%」的竞争策略，将Intel打到破产边缘。
 
1985年，Intel在其卓越管理者格鲁夫的带领下做出「战略性转折」，放弃起家的存储芯片业务，专注于个人电脑CPU，在另一条赛道上开始了所向披靡的征程。
 
就在中国决定实施「908工程」的同一年，Intel的386芯片搭载微软的Windows3.0系统，彻底改变了计算机技术，开启了垄断桌面端30余年的「Wintel时代」。同样在这一年，韩国三星开发出世界上最早的256MB的动态存储器，正式宣告超越日本技术。而在此3年前，德州仪器的三号人物张忠谋回到中国台湾，创办了一家专业代工生产芯片的公司，名为台积电。
 
世界半导体风云瞬息万变，我们的908工程却一直在「准备中」。光费用审批就足足花了2年，从美国朗讯引进0.9微米生产线花了3年，建厂再花2年——从立项到投产历时7年之久。
 
7年时间相当于4.6个摩尔定律周期，意味着投产即落后主流技术接近5个世代。投产当年，华晶公司即亏损2.4亿元，巨额投资打了水漂。
 
更严重的后果是，集成电路「八五」计划的失败，让中国芯片又错失了5年时间。当华晶公司尚在0.8微米的卡点无法量产时，世界主流制程已经发展到了0.18微米。
  
 

4

市场和计划两只手
 
「908工程」的经费主要来自建设银行的贷款。
 
商业银行的巨额贷款利息加重了企业负担，华晶由盈利单位变成了亏损单位。由于坏账严重，华晶后来连债转股的尝试都没有成功，最终被香港中资企业华润集团接盘，改名为「华润微电子」。老一辈半导体专家朱贻玮谈及此事时说：
 
「单纯依靠银行较高利率的贷款来建设芯片项目是行不通的」。
 
另一个被贷款利息所困的是首钢日电。1991年，抱着「首钢未来不姓钢」的决心，首钢跨界进军芯片，与日本NEC成立合资公司。但是，中日双方加起来的入资总额不到总投资额的1/3，其他资金基本来自境内外银行贷款，给自己背上了沉重的利息负担。
 
除了资金，首钢日电还存在其他问题——技术完全由NEC提供，主要客户也是NEC，首钢日电只是对着日本图纸生产。
 
这种「两头在外」的模式让企业几乎没有抗风险能力。当2001年的半导体危机重创NEC时，首钢日电也立刻陷入困境。2004年，首钢宣布彻底退出芯片行业。
 
首钢日电昔日风采

耐人寻味的是，在退出芯片产业的前一年，房地产业务发展为首钢的核心业务之一，日后甚至做成中国房地产开发百强公司。
 
这在北京并非孤例。北京当年的半导体巨头们，大部分都剥离了半导体业务，转而将资金投向水涨船高的房地产市场，唯有京东方仍然在研发的道路上孤独坚持。虽然屡战屡败，但就是坚决不搞房地产，直到终于熬成中国液晶面板的龙头企业。
 
在当时的股民眼中，京东方是一家「不按常理出牌」的企业。企业逐利天经地义，董事会也需要跟股东交代，决策发展方向时往往有更为「理性」和「现实」的考量。像半导体集成电路这种资金密集、技术密集、回报周期长的产业，单靠计划科研攻关，或者单纯依赖市场这只「无形的手」都是无法搞起来的。
 
计划和市场两只手，都需要同时发挥作用，两只手还不能互相打架。
 
到了1994年，中国大陆芯片的落后已经可以用「触目惊心」来形容。这一年产量和销售额分别只占世界市场份额的0.3%和0.2%，技术水平落后发达国家15年以上。
 
在这样的背景下，国家上马了「909工程」，这是908工程受挫后，中国人第二次向「芯」高地发起冲击。时任电子工业部长的胡启立在后来的回忆录中记下了当时「只许成功，不许失败」的豪言，但随后又写道：
 
「现在想来，那时我对即将遇到的风浪和危难的估计都是远远不足的」。
 
围绕着「909工程」，1997年间上海相继成立了上海虹日国际、上海华虹NEC、上海华虹国际等电子企业。其中华虹NEC吸取了「908工程」的教训，只用不到2年时间即建成试产，2000年取得30亿销售额的好业绩。但好景不长，第二年即遭遇全球半导体危机。作为新生企业，华虹NEC在这场危机中也未能幸免，当年亏损13.48亿元。
 
由于对集成电路产业认知不足，华虹NEC在成立的最初几年，「赚了还是亏了」成为评价其是否成功的主要标准。当遭遇2001年亏损时，批评的声音便纷沓而至，媒体也尖锐的指出:
 
「光靠砸钱做不成芯片」。
 
3年后，尽管华虹NEC业绩恢复稳定，但此后十余年间，再未获得国家资金支持。
 
砸钱不一定能做成芯片，但做芯片一定要砸钱。
 
2000年，在国内半导体4位院士的推动下，北京市政府决心建设北方微电子产业基地，先后在亦庄和八大处奠基开工了讯创6英寸厂和华夏8英寸厂。次年同样由于全球半导体危机，海外资金募集陷入困境，创讯和华夏项目纷纷流产。
 
但实际上，一些有远见卓识的人，反而会选择在行业低谷期投资建厂。低潮期建厂成本相对较低，建成后很可能赶上下一轮高潮。可惜大部分投资者和经营者都很难做出这样的决策。真正敢在逆周期下血本投资的，往往离不开政府的引导和坚定支持。
 
1983年，韩国三星决定全力进军芯片，却遭遇了一个极其凶险的开局。三星推出64kb 存储芯片时，美日存储芯片价格战正酣，内存价格从4美金跌至30美分。初涉芯片的三星卷入价格战的洪流，仅仅2年时间就把股权资本尽数亏空。创始人李秉喆事后心有余悸：
 
「为这个项目，三星赌上了全部」。
 
据李秉喆回忆，当时每一个部门来给他汇报工作，无一例外都是哭诉快要撑不住了，劝他早点撤出集成电路产业，为自己留条后路。
 
上世纪60年代，李秉喆就买下水原郊区200亩地意图打造电子工业基地，如今发展成为三星水原总部

关键时刻还是依靠韩国政府出手，不惜动用日本的战争赔款，投入3.46亿美元，同时带动20亿美元私人资金给三星托盘。正是在这样的输血下，三星才有了后来让其声名大噪的「逆周期投资」，终于挺到美日签署《半导体协议》，一个箭步上前补了日本人的缺。
  
 

5

乘风破浪会有时
 
中国半导体产业踌躇的70至90年代，恰是全球半导体产业百舸争流的重大转折期。
 
从1971年Intel推出DRAM动态存储器，标志着大规模集成电路诞生开始，此后30余年是全球大规模集成电路产业化的黄金时期，技术、资本、市场、人才各要素都在这一时期充分发育，最终形成了今日的世界芯片格局。
 
1976至1979年间，日本政府主导了著名的「超大规模集成电路计划」。在日本通产省牵头下，日立、三菱、富士通、东芝、NEC五家公司为主体，成立「VLSL技术研究组合」，集中优势人才协作攻关，打破企业技术壁垒——这场以赶超美国为目标的「运动」成效惊人，取得了千余件专利，日本集成电路技术水平大幅提升，为80年代日本存储芯片超越美国奠下基础。
 
1986年，遭遇日本集成电路的围堵后，美国政府亲自迎战，发布《危机中的战略工业》报告，让日本相继签下一系列限制其集成电路发展的条例，还成立国家半导体咨询委员会，专门给美国半导体企业提供各种支持。
 
同一年，韩国政府联合三星、LG、现代和韩国6所大学，将4MB动态存储芯片作为国家重点项目研发，3年投入1.1亿美元，政府主动承担57%的经费，此举为90年代韩国存储芯片超越日本奠下基础。
 
1987年，台积电成立。台湾当局政府成立专项开发基金，出资1亿美元占股48.3%，政要人物甚至亲自下场为台积电募集资金。此外还给予场地、税收等各种优惠。力度之大，甚至一度出现台积电税后利润反高于税前利润的奇观。
 
在全球产业链的融汇中，企业发展出自主创新的核心技术能力，在政府的统筹布局下，进行持续稳定且有建设性的资本投入；在与技术发源地美国的激烈角逐中，孵化并成长起来具有竞争力的企业；在官产研一体的磨合中，磨炼出技术和管理的领军人物和成熟团队……
 
而上述种种条件，在改革开放初期的中国都不具备。中国的集成电路产业在计划与市场之间摇摆纠结三十余年，等到90年代奋起直追之时，发现仍然是一身束缚，一地鸡毛。
 
所幸2000年前后，诞生了一批以中芯国际、华为海思、展讯、中星微电子等为代表的新生代芯片企业，部分汲取了上个世纪中国集成电路产业的发展教训，在中国逐步成熟的产业化土壤中扎根发芽，经过20余年的艰难生长，总算开花结果。
 
它们的崛起和突围，将是中国芯片产业的另外一个故事。
 
参考文献：
[1] 朱贻玮,《集成电路产业50年回眸》，2016年
[2] 谢志峰\陈大明《芯事》，上海科学技术出版社, 2018
[3] 陈芳\董瑞丰《芯想事成|中国芯片产业的博弈与突围》，2018
[4] 王阳元《我国集成电路产业和微电子科学技术发展目标及建议》中国无线通讯，2001
[5] 川西刚著 萧秋梅译《我的半导体经营哲学》，1999
[6] 于文心《三星帝国》，2014
[7] 张盖伦《晶体管诞生70年：回首中国集成电路来时路》，2008

-End-

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