铁流：国产半导体发展历程给人以信心

自1956年提出向“科学进军”，中国也要研究半导体科学，把半导体技术列为国家四大紧急措施之一以来，中国半导体产业已经走过了60多年的历程，作为新中国的孩子，在西方国家严格的技术封锁情况下，中国半导体产业虽然在诸多方面与国外仍有较大差距，但也取得了一定的成绩，这些成绩的取得是着实不易的。

在过去很长一段时间里，国内单位和企业无法匹配美国 科技 公司开出的薪酬待遇和研发条件。可以说，一些顶尖人才选择留在国内献身半导体产业，就是基于理想信念和报国之心。研发出我国首款通用CPU的龙芯团队，其首席科学家在博士毕业时曾获得公费出国机会，但他在导师劝说下留在国内，并发誓“这辈子不给外国资本家打工”。团队员工在薪酬明显低于行业平均水平的情况下，拒绝猎头公司百万年薪的诱惑，经过18年的长征，在航天、装备、交通、电力、安全、金融等行业实现了部分国外芯片的国产化替代。

持续的高额资金投入是半导体产业取得成功的必备条件。一直以来，西方 科技 公司在研发投入上非常舍得下血本。而中国内地从政府到企业过去都面临资金条件的限制，很多企业选择了“贸工技”的发展道路。当外商依靠强大的资金投入，把持技术发展的方向，在历次技术迭代升级中独占鳌头，并获取高额利润的时候，中国企业只能做一些“短平快”的事。最近十几年，随着政府和企业资金逐渐充裕，国家从顶层设计上对通信、半导体、面板行业进行扶持，以华为、中兴、京东方为代表的企业在技术研发投入上不遗余力，正是依靠高额资金的持续投入，中国企业在半导体、通信和面板行业取得了不错的成绩。

培养自身能力是成功的重要前提。过去，中国企业热衷于引进国外技术，不太重视自身能力建设。由于摩尔定律的存在，半导体行业每18个月就更新升级一次，这导致国内企业很容易陷入引进一代，落后一代，反复引进的怪圈。在能力培养上，研发神威·太湖之光芯片的申威团队做得非常好，他们从零开始定义CPU的指令集并设计CPU，而且耐得住寂寞，19年里默默无闻埋头苦干，通过自主研发和技术迭代演进培养能力。正是依靠长年的技术积累，申威团队能够在制造工艺落后美国英特尔公司两代的情况下，开发出性能不输于英特尔的超算芯片。

引进人才比买技术授权更加重要。在过去很长一段时间里，国内企业总喜欢从境外购买技术授权，或者是与境外公司进行合资，在引进人才方面作为非常有限。其实，技术是随着人走的，人才是一家半导体企业最宝贵的财富。近年来，由于技术合作或合资模式被实践证明并非通途，越来越多的公司开始重视直接从境外引进人才。在这方面，紫光公司的力度非常大，而且取得了较好的效果。在海外收购频频碰壁后，紫光在境外持续高薪寻找优秀的人才，并严格遵守国际商业的道德规则，“只带人不带文件”，坚持“自己的技术要靠自己研发”，在整合两岸技术团队之后，长江存储开启自主研发之路，并在2017年完成32层NAND闪存的小批量生产，在2019年完成了64层NAND闪存量产，成功打破国外巨头在存储芯片上的垄断。

中国半导体产业的历程，可以说是过往风雨交加，前路道阻且长，但几十年所取得的成就经验也告诉我们，只要注重方式方法，中国企业完全有能力把芯片产业做起来，实现自力更生、自给自足。(作者是技术经济观察家)

2018 年全球集成电路用电子气体的市场规模达到 45.12 亿美元，同比增长 16%，中国集成电路用电子特气的市场规模约 4.89 亿美元。半导体用电子特气行业增速高，庞大的市场规模，让电子特气的国产替代计划全面加速！

什么是电子特气呢？电子气体是指用于半导体及相关电子产品生产的特种气体。

通常半导体生产行业，将气体划分成常用气体和特殊气体两类。其中，常用气体指集中供给而且使用非常 多的气体，比如 N2、H2、O2、Ar、He 等。特种气体指半导体生产环节中，比如延伸、离子注进、掺和、洗涤、遮掩膜形成过程中使用到一些化学气体，也就是我们现在所说的电子特气，比如高纯度的 SiH4、PH3、AsH3、B2H6、N2O、NH3、SF6、NF3、CF4、BCl3、BF3、HCl、Cl2等，

电子特气按其本身化学成分可分为：硅系、砷系、磷系、硼系、金属氢化物、卤化物和金属烃化物七类。按在集成电路中不同应用途径可分为掺杂用气体、外延用气体、离子注入气、发光二极管用气、刻蚀用气体、化学气相沉积气和平衡气。在半导体工业中应用的有110余种单元特种气体，其中常用的有超过30种。

除了半导体产业，电子特气广泛应用于太阳能电池、移动通讯、 汽车 导航及车载音像系统、航空航天、军事工业等诸多领域，所以也被称为电子工业的“血液”。

可以说，如果想要发展半导体产业，电子特气不可或缺。电子特气贯穿半导体各步工艺制程，尤其在半导体薄膜沉积环节发挥不可取代的作用，是形成薄膜的主要原材料之一。又决定了集成电路的性能、集成度、成品率，特气若不合格轻则导致产品严重缺陷，重则导致整条生产线被污染乃至全面瘫痪。

在半导体领域，电子特气在半导体制造的材料成本中占比高达 13%，是仅次于硅片的第二大材料。之所以成本如此高，是因为电子特气的技术难度不低。

电子特气对纯度的要求很高，因为纯度如果没有达到要求的话，电子特气中水汽、氧等杂质组就容易使半导体表面生成氧化膜，影响电子器件的使用寿命，而电子特气中含有的颗粒杂质会造成半导体短路及线路损坏。可以说纯度的提高，对电子器件生产的良率和性能起到了至关重要的作用。

伴随半导体工业的不断发展，芯片制程不断提高，如今已经做到了5nm，快要逼近摩尔定律的极限，,相当于头发丝直径(约为0.1毫米)的二万分之一。所以这也对半导体生产的电子特气纯度亦提出了更高的要求。

电子特气纯度提升的影响因素主要包括“气体的分离和提纯”、“气体杂质检测和监控”、“气体的运输和储存”三个方面，以“气体的运输和储存”为例，高纯特气在储存和运输过程中要求使用高质量的气体包装储运容器、以及相应的气体输送管线、阀门和接口，确保避免二次污染，而且一些电子特气还具有自燃性、腐蚀性、毒性等，所以运输和存储都要特别小心。

目前全球特气市场包括美国空气化工、普莱克斯、德国林德集团、法国液化空气、日本大阳日酸株式会社等公司占据了全球电子特气90%以上的市场份额。国内市场也被这几大企业控制了85%的份额。

随着中国对半导体产业的扶持加大，芯片国产化率的不断提高，电子特气也要跟上步伐，能够做到自给自足。

以昊华 科技 为例，是国内唯一具有4N高纯硒化氢产品研制及批量生产能力的企业。高纯硒化氢产品填补了国内空白,指标达到国外先进水平。此外,它们企业的特种气体产品还包括绿色四氧化二氮、高纯硫化氢、二氧化碳-环氧乙烷混合气(熏蒸剂)、标准混合气体等。昊华 科技 与韩国大成合作建设的 2,000 吨/年三氟化氮项目，广泛应用于蚀刻、清洗、 离子注入等半导体生产工艺。

目前，昊华 科技 部分产品已实现 进口替代。公司工业级六氟化硫国内市占率约为 30%，电子级六氟 化硫市占率约为 70%，三氟化氮市占率约为 30%。

但目前的难题是，电子特气种类太多，如果要全部做到高端化，难度比较高，目前也缺乏领军型的企业。

2014年，国家集成电路产业投资基金成立，首期募集资金规模达1387亿元。基金二期募资于2019年完成，募资2000亿，也就是目前中国共募资3387亿，对设备制造、芯片设计和材料领域加大投资。

中国也立下了宏伟目标，明确提出在2020年之前，90-32nm设备国产化率达到50%，2025年之前，20-14nm设备国产化率达到30%，而国产芯片自给率要在2020年达到40%，2025年达到70%。

国家目前也开始对电子特气领域进行投资扶持，可以说随着中国对半导体产业的不断重视，国产全面替代计划终会成功！

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