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

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

3、技術(shù)障礙：日韓可以從美國購買(mǎi)技術(shù)或者與之結成伙伴關(guān)系，但中國大陸沒(méi)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(lèi)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(gè)普通人卻遠在天邊，很多人不知道芯片到底是個(gè)什么玩意，這里挖數試著(zhù)通俗講一下。

芯片的由來(lái)

說(shuō)到芯片，這也跟發(fā)明大王愛(ài)迪生有關(guān)，1883年，愛(ài)迪生正在為尋找電燈泡的燈絲材料而犯愁，他無(wú)意中做了一個(gè)小小的實(shí)驗，在真空電燈炮內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(shí)驗失敗了，但卻發(fā)現沒(méi)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)現申請了專(zhuān)利，命名“愛(ài)迪生效應”。

后來(lái)愛(ài)迪生的助手，英國物理學(xué)家約翰·弗萊明利用“愛(ài)迪生效應”發(fā)明了世界第一只電子二極管，又稱(chēng)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(wàn)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(shí)驗室的三個(gè)科學(xué)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？ 用現在的技術(shù)，60億枚晶體管所占的面積不過(guò)是一張銀行卡的大小而已。

三個(gè)人因此而獲得了1956年的諾貝爾物理學(xué)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(shí)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)可以把很大數量的晶體管印刷到一塊硅片上，從而實(shí)現了晶體管的規?；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(xué)獎，而集成電路也就是我們常說(shuō)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(chēng)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(kāi)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(kāi)貝爾實(shí)驗室，在硅谷創(chuàng )建了肖克利半導體實(shí)驗室，后來(lái)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(zhù)個(gè)人計算機崛起，英特爾將自己的業(yè)務(wù)專(zhuān)注到個(gè)人計算機的芯片，也就是CPU，從此業(yè)績(jì)起飛，成為全球在PC領(lǐng)域最有利可圖的硬件供應商。

90年代PC開(kāi)始普及時(shí)，英特爾的股價(jià)也跟著(zhù)飛漲，巔峰時(shí)期的市值達到 3233億美金，壟斷了全球PC芯片超過(guò)90%的市場(chǎng)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(xué)》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量每年將增加一倍，這就是著(zhù)名的“摩爾定律”。

高通

1985年由美國加州大學(xué)圣地亞哥分校的兩位教授創(chuàng )立，一開(kāi)始主要專(zhuān)注于無(wú)線(xiàn)電通信技術(shù)的研發(fā)，積累了非常多這方面的專(zhuān)利。

隨著(zhù)智能手機的崛起，高通開(kāi)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(chǎng)份額是 42%。 

其股價(jià)隨著(zhù)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(lái)自中國大陸，可見(jiàn)我們對芯片進(jìn)口的依賴(lài)。

日本、韓國、中國臺灣接棒 

日本

冷戰期間，為了對抗蘇聯(lián)，美國開(kāi)始了對日本的大規模援助，由此日本以極低廉的價(jià)格獲得了美國大量技術(shù)授權，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(jìn)的發(fā)展，1959年，日本包括索尼、NEC、三洋、東芝在內的企業(yè)一年生產(chǎn)了8650萬(wàn)顆晶體管，這一規模已經(jīng)超過(guò)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(guò)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)授權的方式學(xué)會(huì )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(kāi)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(chǎng)占有率達到53%，超過(guò)了美國的37%。

1990年全球十大半導體企業(yè)，日本占了6席，數據由云鋒金融整理

日本的快速發(fā)展驚動(dòng)了美國，為了改善美國本土的貿易逆差，美國與日本及另外3國簽訂了《廣場(chǎng)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(wú)利可圖，日本國內資金轉而涌入了房地產(chǎn)和金融，泡沫越來(lái)越大，最后泡沫破裂，日本進(jìn)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)授權的韓國和中國臺灣可趁之機。

韓國

由于戰爭原因，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(shí)，韓國的三星還只是一家經(jīng)營(yíng)紡織、化肥、制糖的傳統公司。

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、現代和韓國的6所大學(xué)，一起對DRAM（內存）這個(gè)芯片領(lǐng)域進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，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(chǎng)。

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

到了1989年，韓國的三星成功實(shí)現了4M DRAM的量產(chǎn)，與日本幾乎同個(gè)時(shí)間投放市場(chǎng)，自此韓國成功追上日本。

日本泡沫期間，韓國開(kāi)始瘋狂擴張，1990年開(kāi)始，三星建立了26個(gè)研發(fā)中心，LG建立了18個(gè)，現代14個(gè)，在芯片領(lǐng)域的研發(fā)投入從1980年的850萬(wàn)美金飆升到1994年的9億美金，專(zhuān)利數方面也從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?jì)杉夜揪驼紦巳駾RAM市場(chǎng)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(shí)的經(jīng)濟部長(cháng)孫云璇訪(fǎng)問(wèn)韓國時(shí)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(dòng)。

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(xué)習集成電路的設計和制造技術(shù)，這批工程師中就有后來(lái)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(jiǎn)稱(chēng)“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(xué)院，27歲即加入德州儀器，有著(zhù)非常深厚的半導體技術(shù)積累。

當時(shí)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(mén)檻極高，臺積電沒(méi)有采取這種模式，而是顛覆規則，專(zhuān)注于制造這個(gè)環(huán)節，把自己定位為全球各大芯片公司的晶圓代工廠(chǎng)，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(shí)任英特爾CEO的安迪格魯夫過(guò)來(lái)參觀(guān)工廠(chǎng)，經(jīng)過(guò)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(zhuān)注，從而抓住機會(huì )瘋狂成長(cháng)，到了2002年，臺積電以超過(guò)50億美金的營(yíng)收進(jìn)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(xiàn)的成功，催生了芯片行業(yè)Fabless（專(zhuān)注芯片設計，不建廠(chǎng)）的模式，2000年全球前20大芯片公司中有4家采取了Fabless模式。