二代芯片：结束“中国芯痛”的出路

　　当前，广泛应用于全球众多领域的芯片，长期由美国为首的少数西方国家垄断和控制，美国不仅拥有全球一流的研制和设计人才，而且，垄断了研发芯片材料的核心技术及生产设备，即使允许向国外出口低端生产和加工设备，其价格也十分昂贵。因此，作为像中国一样的发展中国家，虽然花大价钱进口生产加工低端芯片的生产设备，但是，由于不掌握芯片材料的核心技术，只能长期步其后尘。

　　结束“中国芯痛”现状唯一出路是：由国家协调聚集现有的经验和国际一流人才，整合国内研发力量，加快研发第二代芯片材料和应用步伐，各级政府在政策上给予必要的政策扶持和资金投入。

　　芯片材料国产化道路艰难

　　据业内人士介绍，作为广泛应用的半导体材料——硅芯片为单元素材料，属于第一代芯片材料；而砷化镓、磷化铟为合成元素材料，属于第二代芯片材料。第二代芯片材料与第一代芯片材料相比，物理性能优越，具有禁带宽度大、电子迁移率高的特点。随着高温大功率电子器件和高频微波器件材料迅速发展，第二代芯片材料需求量大增，战略意义越来越重大。

　　目前，居全球垄断地位发展成熟的芯片，均出自第一代芯片材料。但是同时，美国、德国、以色列、日本等国家也相当重视第二代芯片材料的研发，并将其作为战略性储备技术，多用于军事领域，对包括中国在内的国家严格禁运。美国商务部 2015年4月决定对中国4家机构限售“至强”芯片，就是其长期对中国禁运高端芯片材料政策的体现。

　　近年来，中国出台一系列措施大力推动芯片材料国产化，特别是第二代化合物芯片技术的出现，为打破美欧在芯片材料领域的垄断提供了契机。一些科研机构和企业合作，从第二代芯片材料研发起步，开始取得突破和进展，有的不仅研制出基于第二代芯片材料的芯片设计和生产技术，而且，开发出第二代芯片材料生产设备，拥有了自己的知识产权专利。

　　但是，技术方面的突破不等于产业方面的突破。信息产业人士周知，当前国内外集成电路产业的一大严峻现状是：“国际产能饱和，本土产能缺乏”。近几年来，中国政府出台众多扶持政策，大力发展信息产业，但芯片材料国产化道路依然艰难缓慢。

　　中国的有利因素在于，中国拥有全球最大、增长最快的集成电路市场，2013年规模达9166亿元，占全球市场份额的50％。随着经济发展方式的转变、产业结构的加快调整，以及新型工业化、信息化、城镇化、农业现代化同步发展，对集成电路需求将大幅增长。但劣势也很明显，多年来，中国芯片材料产业投资规模不足，2008年至2013年，中国集成电路行业固定资产投资总量仅400亿美元（1美元约合 6.32元人民币）左右，而美国英特尔公司一家2013年投资就达130亿美元。随着中央和地方集成电路投资基金的成立，本土产业有望获得重金支持，但是，由于实际情况并不乐观，芯片材料国产化，特别是高端芯片材料国产化仍步履艰难和徘徊不前。对此，业内人士不断发出“中国芯痛”的感慨。

　　长期“沉沦”于第一代芯片

　　资料显示，2013年，居全球芯片材料研发领域首位的美国高通公司营收益近250亿美元，其中，近一半来自庞大的中国市场。中国虽然有号称600家芯片设计公司，但是，芯片材料严重依赖进口，所有产品均属于中低端产品，国内年营收益超过10亿美元的厂家寥寥无几。据资料显示，2013年，中国集成电路进口金额高达2313亿美元，多年来与石油一起位列最大两宗进口商品。2013年，中国生产了14.6亿部手机、3.4亿台计算机、1.3亿台彩电，但是，由于主要以整机制造为主，以集成电路和软件为核心的价值链核心环节缺失，致使行业平均利润仅为4.5％，低于工业平均水平1.6个百分点。

　　2015 年2月10日，中国国家发改委决定对美国高通公司进行反垄断处罚，其罚款高达人民币60.88亿元，约合9.75亿美元，同时，还公布了高通公司在中国实行垄断的证据。美国高通公司之所以明目张胆地违反世贸规定，在中国实行行业垄断措施，问题就在于中国没有实现高端芯片材料国产化。

　　国家出于信息安全的考虑，将芯片材料国产化作为一项事关国计民生的重大战略，建立了上千亿元的基金资助，但是，发展国产芯片材料至今步履维艰，其中，根本原因在于，由于第一代芯片材料生产加工投资十分巨大，一条生产线就需要十亿、几十亿、上百亿美元，而且，只能引进发达国家的淘汰设备，因此，芯片材料国产化仍遥遥无期。此外，对生产企业来说，研发第二代芯片材料前期投入是天文数字，况且，有可能血本无回。因此，宁可高价进口第一代芯片材料，也不愿投入第二代芯片材料研发。而这状况只能造成中国步发达国家后尘，难以找到新的出路。

　　有专家撰文说，在过去政策中，有关部门对集成电路产业的发展，强调空白技术突破、国际专利申请，以及学术文章的发表，好像只要答辩一过、专利一申、文章一发，中国的集成电路产业就可打破外国的技术垄断；其实恰恰相反，这些年来，中国的集成电路产业和国际先进水平的差距在不断扩大。

　　美国不推新一代产品为暴利垄断

　　长期以来，芯片材料研制和生产，不仅是衡量一个国家产业竞争力和综合国力的重要标志，而且是掌握国家信息安全门户的“钥匙”。美国不仅垄断了第一代芯片材料的研制和相关装备制造技术，而且，早在5年前，便大力开发第二代芯片材料。然而，美国迟迟不推出新一代产品，利益考量有很多。

　　一是出于暴利垄断需要。一片直径八英寸的硅芯片材料，成本仅有100多美元，然而，一条硅芯片材料的生产线，却要价10亿美元以上，甚至100亿美元天价，而一条第二代芯片材料生产线仅需要数亿美元，显然，美国普及新一代芯片材料技术将失去暴利垄断地位。

　　二是出于成本回报需要。美国在国内外建立了众多生产厂家，不仅投入了众多的设计和生产设备，而且，为培养相关的技术人才注入大量资金。如果推出新一代芯片材料，必须在设备和人才方面有新的投入，因此，美国延迟更新换代为的是获取更多利润。

　　三是出于销售淘汰落后设备需要。美国对生产高端芯片材料的设备采取垄断措施，对于生产高端芯片材料的设备严格控制；但是，对中低端设备，特别是对进入淘汰期的设备则允许出口，包括中国在内的发展中国家，不得不引进美国的芯片生产线，为此付出巨大代价。

　　四是出于对军用级芯片材料禁运需要。以美国为首的西方国家，一直对一些国家实行严格的军用级芯片材料禁运措施，绝不允许高端芯片材料技术流失。

　　2015 年4月9日，美国商务部决定对以中国超级计算机“天河”为业务主机的三家超级计算中心和“天河”的研制者国防科大采取限售措施，限售的产品则直指已在“天河二号”上装配近10万的英特尔“至强”ＣＰＵ。据悉，中国超级计算机“天河二号”连续多年蝉联世界第一超级计算机的桂冠。

　　业内人士认为，超级计算机芯片由于长时间高负荷工作，每隔一段时间需要更换，因此美国的制裁对中国现有的“天河”系列超级计算机的正常运行可能会产生一定的影响。虽然这个制裁不难绕过（“天河二号”主任设计师卢宇彤曾透露，“限售令”的确会给“天河二号”升级计划带来一定的负面影响，但升级是一项复杂的系统工程，不可能将成败完全系于ＣＰＵ——编注），但是，至少会增加中国维护现有超算系统的麻烦和成本。然而，美国发起的这场“贸易战”并非只对中国产生影响，对生产“至强”芯片材料的英特尔公司而言，这意味着减少大量芯片材料的销售额。同时，美国媒体有报道认为，今后令人关注的是，这一禁运只会刺激中国更多使用国产芯片来构建新型的超级计算机，届时，这家美国企业将会被排除出中国这一领域的市场。美国政府指责中国采用“非市场”手段，将美国软硬件巨头排挤出中国核心领域市场，而他们现在此举恰恰会加速这个进程。

　　二代芯片材料研制期待国家更多扶持

　　实践证明，第二代芯片材料研发和生产需要资金虽然相当巨大，但是低于长期以来进口第一代芯片材料及生产设备所需的巨额资金，而聚集和造就一支具有国际先进水平的技术人才和研发队伍与扩大第二代芯片的应用领域将成为关键，其中，研发军民两用的芯片材料可以成为突破口。

　　鲜为人知的是，中国相关机构研发第二代芯片并非没有进展，近几年来，有关科研部门和信息产业集团在第二代芯片材料研发上取得了历史性突破。试验结果表明，中国自行研发的第二代芯片材料，其性能和技术指标达到当今国际先进水平。之所以取得如此成绩，是因为他们在总结芯片材料研发发展现状和未来发展趋势的基础上，将目标直接定在第二代芯片材料的研发上，即：在硅元素芯片材料的基础上，从第二代的芯片材料设计和生产起步。如今，他们不仅掌握了属于第二代芯片材料的芯片设计和生产技术，而且，成功开发出可以批量生产第二代芯片材料的先进设备。

　　据了解，中国研发的第二代芯片材料具有重大的经济价值，可广泛应用于无线通信、无线互联网、手机、物联网、智能电网、智能机器人等，几乎涉及人类现代生活的各个领域，市场规模相当巨大。

　　业内人士认为，打破以美国为首的西方国家芯片材料的垄断，是一项事关一个国家国计民生的战略举措，希望国家对此制订相应的长期发展计划，整合全国所有研发第二代芯片材料的技术队伍，以优惠政策聚集世界一流的科技人才。

　　同时，他们希望，此前已经建立的国家集成电路产业投资基金和国家金融部门，对第二代芯片材料研发和批量生产给予政策的支持，如：合理改善进口芯片材料及生产加工设备已经形成的利益链，重视对研发第二代芯片材料的投入等。建议国家将研发和生产第二代芯片材料列入“十三五”重大项目予以重点扶持，统筹全国科研力量，组建研发第二代芯片材料的国家团队，其重要战略意义绝不亚于当年的“两d一星”工程。