中國芯片的極限突圍

文章還提到中國大陸在發(fā)展芯片的路上有以下障礙：

1、時間障礙： 中國大陸在70年代才開放商業(yè)，而現(xiàn)代芯片是1958年左右發(fā)明的，存在20年的發(fā)展時間差；

2、資金障礙： 幾十年來，勞動密集型產(chǎn)業(yè)是中國大陸致富的途徑，而半導體需要動輒幾十億的前期投入，而且要10年甚至更久才能見效，鮮有中國企業(yè)有這等財力或經(jīng)驗能進行這種理性投資；

3、技術(shù)障礙：日韓可以從美國購買技術(shù)或者與之結(jié)成伙伴關系，但中國大陸沒法那樣做，收購美國半導體公司常被否決，日韓等也對中國大陸的收購采取類似嚴厲的審核。

從以上陳述，我們大概能知道為什么國家在芯片上這么焦慮。

芯片對于國家是頭等大事，但對于一個普通人卻遠在天邊，很多人不知道芯片到底是個什么玩意，這里挖數(shù)試著通俗講一下。

芯片的由來

說到芯片，這也跟發(fā)明大王愛迪生有關，1883年，愛迪生正在為尋找電燈泡的燈絲材料而犯愁，他無意中做了一個小小的實驗，在真空電燈炮內(nèi)部碳絲附近裝了一小截銅絲，希望銅絲能阻止燈泡的碳絲蒸發(fā)。

實驗失敗了，但卻發(fā)現(xiàn)沒有連接在電路里的銅絲，竟能因接收到碳絲發(fā)射的熱電子而產(chǎn)生微弱的電流，他為這一發(fā)現(xiàn)申請了專利，命名“愛迪生效應”。

后來愛迪生的助手，英國物理學家約翰·弗萊明利用“愛迪生效應”發(fā)明了世界第一只電子二極管，又稱真空二極管。

電子管起到對電流信號的放大作用，是早期電視機、收音機等電子產(chǎn)品不可或缺的元件，但電子管的體積跟手掌一樣大，耗電又多，世界上第一臺計算機就是用電子管做的，用了1.8萬只電子管，占地170平方米，重30噸。

為了把電子管的體積縮小，1947年美國貝爾實驗室的三個科學家肖克利、布拉頓和巴丁發(fā)明了可以替代電子管的晶體管，這是一種用鍺和硅等材料做成的元件，它可以做的非常小，有多小呢？ 用現(xiàn)在的技術(shù)，60億枚晶體管所占的面積不過是一張銀行卡的大小而已。

三個人因此而獲得了1956年的諾貝爾物理學獎。

有了晶體管，各種電子設備才可以做得足夠小，但晶體管是分散獨立的，大批量制造耗時耗力，1958年美國德州儀器的工程師杰克·基爾比發(fā)明了集成電路，這種技術(shù)可以把很大數(shù)量的晶體管印刷到一塊硅片上，從而實現(xiàn)了晶體管的規(guī)?；a(chǎn)。 

基爾比和他制作的第一塊集成電路

基爾比由此獲得了2000年的諾貝爾物理學獎，而集成電路也就是我們常說的芯片。

芯片是把晶體管等器件小型化，并集成到一塊硅片（又稱晶圓）上的一種電子器件，它是一種非常精密的器件，對制造工藝的要求非常高。

英特爾和高通 

英特爾是PC的芯片霸主，高通是手機的芯片霸主，提到芯片都繞不開這兩家美國公司。

英特爾 

1955年，上文提到的晶體管發(fā)明者肖克利離開貝爾實驗室，在硅谷創(chuàng)建了肖克利半導體實驗室，后來公司的八名員工聯(lián)合辭職，于1957年創(chuàng)建仙童半導體公司，到了1968年，仙童半導體其中兩位創(chuàng)辦人羅伯特·諾伊斯和高登·摩爾辭職，同年創(chuàng)建英特爾公司。

隨著個人計算機崛起，英特爾將自己的業(yè)務專注到個人計算機的芯片，也就是CPU，從此業(yè)績起飛，成為全球在PC領域最有利可圖的硬件供應商。

90年代PC開始普及時，英特爾的股價也跟著飛漲，巔峰時期的市值達到 3233億美金，壟斷了全球PC芯片超過90%的市場份額。

英特爾目前在PC芯片的主要競爭對手是AMD，有趣的是AMD也是仙童半導體的離職員工創(chuàng)建的。

1965年，上文提到的英特爾創(chuàng)辦人之一高登·摩爾在《電子學》雜志發(fā)表了一篇文章，預言半導體芯片上集成的晶體管和電阻數(shù)量每年將增加一倍，這就是著名的“摩爾定律”。

高通

1985年由美國加州大學圣地亞哥分校的兩位教授創(chuàng)立，一開始主要專注于無線電通信技術(shù)的研發(fā)，積累了非常多這方面的專利。

隨著智能手機的崛起，高通開始了手機CPU的研發(fā)，2007年發(fā)布了第一款驍龍芯片，隨后驍龍芯片迅速適用于各種智能手機、平板電腦和智能手表。

截至2017年底，高通在智能手機芯片的市場份額是 42%。 

其股價隨著智能手機的普及而狂飆，截至目前的市值是928億美金。

高通2017年收入為222.9億美金，其中65%來自中國大陸，可見我們對芯片進口的依賴。

日本、韓國、中國臺灣接棒 

日本

冷戰(zhàn)期間，為了對抗蘇聯(lián)，美國開始了對日本的大規(guī)模援助，由此日本以極低廉的價格獲得了美國大量技術(shù)授權(quán)，其中就包括晶體管的技術(shù)。

在政府的補貼下，日本晶體管得到突飛猛進的發(fā)展，1959年，日本包括索尼、NEC、三洋、東芝在內(nèi)的企業(yè)一年生產(chǎn)了8650萬顆晶體管，這一規(guī)模已經(jīng)超過了技術(shù)發(fā)源地美國。 

1960年日本利用逆向工程的方式研發(fā)了日本第一塊集成電路，這距離集成電路在美國的發(fā)明僅過去2年。

1962年，日本的NEC公司從美國仙童半導體公司那以技術(shù)授權(quán)的方式學會了集成電路的批量制造工藝，在日本政府主導下，NEC又將技術(shù)開放給了三菱、京都電氣等公司，由此日本芯片產(chǎn)業(yè)正式起航。

到了1989年，日本芯片在全球的市場占有率達到53%，超過了美國的37%。

1990年全球十大半導體企業(yè)，日本占了6席，數(shù)據(jù)由云鋒金融整理

日本的快速發(fā)展驚動了美國，為了改善美國本土的貿(mào)易逆差，美國與日本及另外3國簽訂了《廣場協(xié)議》，加速了日元的升值。

由于日元快速升值，芯片出口變得無利可圖，日本國內(nèi)資金轉(zhuǎn)而涌入了房地產(chǎn)和金融，泡沫越來越大，最后泡沫破裂，日本進入“失落的十年”，芯片行業(yè)從此一落千丈，而美國也在1993年重新奪回芯片份額全球第一的地位。

日本的衰退給了同樣拿到美國技術(shù)授權(quán)的韓國和中國臺灣可趁之機。

韓國

由于戰(zhàn)爭原因，韓國起步晚，1969年，當日本的NEC、三菱已經(jīng)在批量生產(chǎn)集成電路時，韓國的三星還只是一家經(jīng)營紡織、化肥、制糖的傳統(tǒng)公司。

在樸正熙的鐵腕治理下，韓國以舉國之力發(fā)展芯片，80年代，韓國電子通信研究所牽頭，聯(lián)合三星、LG、現(xiàn)代和韓國的6所大學，一起對DRAM（內(nèi)存）這個芯片領域進行技術(shù)攻關，投入了1.1億美元的研發(fā)費用，其中政府承擔其中的57%。

1983年，三星電子在韓國本土投產(chǎn)了全國第一座半導體工廠。

為了平衡日本，美國大力扶持韓國，短短3年時間就援助了韓國超過20億美金，并且在技術(shù)授權(quán)方面非?？犊?。

到了1989年，韓國的三星成功實現(xiàn)了4M DRAM的量產(chǎn)，與日本幾乎同個時間投放市場，自此韓國成功追上日本。

日本泡沫期間，韓國開始瘋狂擴張，1990年開始，三星建立了26個研發(fā)中心，LG建立了18個，現(xiàn)代14個，在芯片領域的研發(fā)投入從1980年的850萬美金飆升到1994年的9億美金，專利數(shù)方面也從1989年的708項飆升到1994年的3336項。 

到了2008年，單韓國的三星和SK海力士兩家公司就占據(jù)了全球DRAM市場75%的份額。

中國臺灣 

臺灣的芯片起步比韓國稍晚一些，1975年，當時的經(jīng)濟部長孫云璇訪問韓國時看到韓國政府高薪聘請美國的韓裔工程師回國發(fā)展，受到了很大觸動。

回臺灣后，他便成立了臺灣工業(yè)技術(shù)研究院，并選派一批工程師到美國RCA公司學習集成電路的設計和制造技術(shù)，這批工程師中就有后來創(chuàng)辦了聯(lián)發(fā)科（MTK）的蔡明介。

臺灣芯片產(chǎn)業(yè)的半壁江山歸屬于臺積電。

1987年，已經(jīng)55歲的張忠謀創(chuàng)立了臺灣積體電路制造公司，簡稱“臺積電”，在這之前，他是美國德州儀器公司的資深副總裁，畢業(yè)于麻省理工學院，27歲即加入德州儀器，有著非常深厚的半導體技術(shù)積累。

當時全球很多芯片公司都是IDM模式，即從芯片的設計、制造到封裝一條龍都自己做，投資巨大，門檻極高，臺積電沒有采取這種模式，而是顛覆規(guī)則，專注于制造這個環(huán)節(jié)，把自己定位為全球各大芯片公司的晶圓代工廠，這種模式叫做Founry（代工）。 

依靠張忠謀的人脈，1988年，僅成立一年的臺積電就邀請到時任英特爾CEO的安迪格魯夫過來參觀工廠，經(jīng)過一番嚴格審核后，臺積電順利拿到英特爾的認證和訂單。

依靠“代工”這種創(chuàng)新模式，臺積電能夠比其他芯片公司更加專注，從而抓住機會瘋狂成長，到了2002年，臺積電以超過50億美金的營收進入全球半導體產(chǎn)業(yè)前10名，并成為全球最大的晶圓代工公司。

臺積電“代工”路線的成功，催生了芯片行業(yè)Fabless（專注芯片設計，不建廠）的模式，2000年全球前20大芯片公司中有4家采取了Fabless模式。