从美国角度论述对中国发展半导体的看法

日前，美国两大智库之一的 CSIS（战略与国际研究中心）发表题为“Learning the Superior Techniques of the Barbarians：China’s Pursuit of Semiconductor Independence”的报告，从美国角度论述了他们对中国发展半导体的看法。

撰写该报告的作者 James Andrew Lewis 是 CSIS 的高级副总裁。在加入 CSIS 之前，他曾在美国国务院和商务部担任外交事务官员和高级行政人员。

报告认为：

中国在半导体方面投入了巨资，这些投入正在取得成果，但目前仍然依赖西方技术。

中国是一个技术净进口过，芯片和技术进口仍将是未来许多年的常态。

中国创新增长的趋势面临风险。

虽然中国在科学和技术上进行了巨大的投资，并且这些投入正在取得成果，但它仍然依赖于西方技术。

半导体领域尤其如此。几十年来，中国对外国半导体的依赖令国家层面感到担忧。中国打算结束这种依赖，重塑全球半导体市场，使其企业处于领先地位。

但尽管进行了 40 年的投资，中国无法制造出先进的半导体。在此过程中，出现了代价高昂的失败。

自 1979 年以来，中国利用国家在基础设施、教育和研究方面的巨额投资，以及技术收购和支持性商业政策，实现了令人难以置信的经济增长。西方企业乐于进入中国市场，对许多企业来说，中国市场已经变得至关重要。

中国是一个技术净进口国

中国仍然是一个技术净进口国。中国希望 “向价值链上游” 转移，从将进口零部件组装成最终产品，转换到在中国国内创造先进技术，但芯片和技术进口仍将是未来许多年的常态。

如今，中国使用的半导体只有 16% 是在国内生产的，其中只有一半是由中国企业生产的。中国依赖外国供应商提供先进的芯片。中国的目标是到 2020 年生产 40% 的半导体，到 2025 年生产 70%。

中国半导体计划在五年内的总投资为 1180 亿美元，其中 600 亿美元来自省级和市级政府。相比之下，领先的西方公司每年在研发方面的投入是数十亿美元。英特尔的研发投入超过 130 亿美元，三星和高通各投入超过 30 亿美元。而中国的华为和中兴分别投入约 150 亿美元和 19 亿美元。

将半导体视为基础技术

中国将半导体视为一个关键的战略产业。半导体是数字经济的支柱。不管是消费者应用还是工业应用，都依赖半导体。

半导体的生产是建立在一个复杂的全球供应链的基础上的，这个供应链既包括大公司，也包括许多小公司。

这个行业本身已经有 60 年的历史，源于美国实验室的发现，他们发现蚀刻在硅晶片上的铜线可以取代笨重的晶体管(就像晶体管曾经取代体积更大的真空管)。该行业的趋势是在单个芯片上塞进更多的线路，为特定的功能 (如游戏或人工智能) 专门设计芯片，并扩大芯片可以执行的操作的数量和速度。

半导体生产处于物理科学和材料科学的前沿，因为芯片制造商将更多的计算能力、内存或功能集成到单个芯片上。许多人都熟悉 “摩尔定律”。摩尔定律准确地预言了半导体处理器的发展速度 (或者说整体处理能力) 将会每两年翻一番。几年来一直有猜测说，我们正在接近摩尔定律的终点。一些人预计，该行业将更多计算能力集成到单个芯片上的能力将会放缓，甚至终结。

上表描述了半导体生产的步骤。制造一个半导体需要 400 多个步骤，超过 2 个月的时间。制造过程可分为 6 个阶段：研究、设计、晶圆生产、加工、封装、测试。

无论我们最终是否达到目标，每一代新的芯片都会带来更困难的技术生产挑战，和更高的成本。半导体行业在研发上的大量投资使得它的快速升级能够一直持续到现在。摩尔定律的终结增加了私营部门研发的重要性 (半导体是美国领先的研发投入行业之一，大型公司通常每年花费数十亿美元) 以及政府对物理科学和材料科学基础研究的投资，这有助于推动芯片性能的改善。

半导体行业又一轮大规模投资

研发在保持半导体行业竞争力方面发挥着至关重要的作用，考虑到中国在科学、技术、工程和数学 (STEM) 领域长达数十年的投资，这是中国最终可能获得优势的领域之一。

但目前，没有中国内地公司在半导体研发支出 Top 10 列表中，尽管有两家中国***公司入榜。四家美国公司的研发支出占整个行业研发支出的 57%(英特尔自己的研发支出就超过了整个行业研发支出的三分之一)。

全球研发支出top 10芯片企业

中国私营部门研发获得政府的支持是一个潜在的优势，但是美国也有类似的项目，如美国国防部高级研究计划局 (DARPA) 的一项多年投入 15 亿美元的计划 (被称为电子复兴计划)，以及其他旨在开发新技术、彻底改变芯片生产和性能的项目。关键的区别在于DARPA 资助的是研究，而不是公司。

2014 年，中国制定了到 2030 年成为半导体行业各领域全球领导者的目标。但芯片并不是一个容易进入的市场，这阻碍了中国此前的努力。早在几十年前，中国就已投入数十亿美元打造国内半导体产业，但收效甚微。中国企业面临的主要困难不是获得设备，而是缺乏经验和 “技术诀窍”。这在今天仍然是很大的问题。中国对本土产业的追求也与全球一体化供应链的趋势背道而驰，后者在生产和创新方面是效率最高的。在全球一体化的创新体系中，本土产业即使得到资金补贴的支持，仍将是第二位。

尽管西方国家对技术转让有所限制，但中国仍可以通过各种方式获得半导体独立。首先是通过借鉴中国***的技术。其次，中国可以利用 “无晶圆厂” 的半导体生产，即由中国企业设计芯片，但制造流程由台积电 (TSMC) 等专业公司负责。最后，中国可以再次尝试建立一个国家资助的本土产业。中国企业更喜欢无晶圆厂芯片生产，而政府青睐的建设国内半导体制造工厂 (晶圆厂) 的解决方案既昂贵又有风险。

中国创新面临风险

关于中国能否成为创新大国的长期争论似乎已经结束，但有两点需要注意。首先，成功的中国创新仍然受到国家相对技术落后的限制。第二，伴随着更大的国家经济导向，中国创新增长的趋势有可能放缓或逆转。

中美两国在治理、投资和研究竞争中各有优势和劣势。研究和创新的跨国性质使任何国家争夺技术领导地位的竞争复杂化了，并将产生两国都难以控制的力量。以全球为导向的美国工业可能比以国家为中心的中国有优势。

政府的支持意味着中国企业即使在无利可图的情况下也可以继续经营，这将对中国经济和其他国家的经济造成损害。中国政府补贴的扩张将挤压其他国家的半导体企业，缩减它们的收入和数量，降低半导体生产商投资研发的能力。中国投资的总体影响将是削弱全球产业，减缓半导体创新的步伐。

美国如何回应 ?

半导体是数字经济的支柱。报告认为，要应对中国在半导体领域的努力，没有简单的解决方案。半导体产业与国家安全息息相关，美国可以通过加大对基础科学和政府研究的投资保障其技术实力。