速寫中國半導體產業發展史：自主化之路的70年努力

半導體產業本身是一個需要國際合作且產業鏈條極長的行業。一顆在美國設計的芯片，最終銷往中國，從原材料到成品芯片，可能涉及大約10個國家和地區：有的負責提供材料和解決方案，有的制造設備，有的進行晶圓的生產制造，還有的負責封裝和測試。在設計鏈條上，還包括了芯片設計所需的工具、IP，以及設計流程的前端和后端等環節。

近兩年來，我們常說中國乃至全球半導體產業正站在十字路口：新冠疫情、全球貿易與地區沖突、宏觀經濟波動及各種不確定性因素，都使得這個產業的“全球化”趨勢發生了轉變。中國是受這波沖擊影響最大的國家之一，特別是在貿易和產業鏈限制方面。在這樣的背景下，我們不得不尋求更加自主的產業鏈結構，以真正滿足中國電子產業的市場需求，并依托半導體作為基石，發展更多的上層技術與應用。

似乎在大部分中國人的認知里，半導體技術的自主化、國產化是近些年才被提起的議題。但將時間撥回到20世紀50-60年代，中國半導體技術的發展之初，對于技術自主化的尋求就已經深刻烙印在這個東方國家的基因之中。近兩年“自主化”努力被更多人看見，不過是時代大環境的映襯罷了。

當代中國半導體消費與生產現狀

從消費市場的角度來看，中國是全球最大的半導體消費國。IC Insight早在2018年的報告中就提到，當時全球排名前10的半導體公司，從R&D研發中心到生產制造，在中國皆有布局——這和中國市場對芯片的需求是分不開的。

在區域化(Regionalization)趨勢聲浪尚不高的2018年，全球90%的手機、65%的PC、67%的電視都在中國工廠制造，這不單是有世界工廠之稱的中國有制造成本相對低的優勢，也是在于離消費需求地更近，很大程度上更有利于成本節約。

但與此同時，普華永道2017年的數據顯示，同時期中國半導體企業僅為全球市場提供份額不到5%的半導體產品，而且技術層面起碼有2代的代差。當時的不少分析也都認為，中國國內大約90%的半導體消費都由外國企業供給——而2020年這個數字就下降到了83%。

另一方面，于5、6年以后的現在，在大環境不濟、半導體產業周期化下行，以及地緣政治的壓力下，中國本土半導體產業卻又交出了相當亮眼的答卷。2024年Q1，中芯國際(SMIC)晶圓出貨量170萬片，營收17.50億美元，是歷史上第二高的營收季度，同比增長19.7%，也成為緊隨臺積電(TSMC)之后的第二大半導體晶圓制造代工廠(僅有Foundry業務的市場參與者)。并在隨后的Q2和Q3分別報收于19.01億、21.71億美元，同比增長21.8%和34.0%。

與此同時，面向存儲市場，中國還有長江存儲(YMTC)這樣在整個行業內真正實現領先，且極大程度實現了技術自主化的企業；加上近些年中國半導體產業在SiC、先進封裝、通信、AI等技術領域的投入，和5-10年前已大不一樣。

即便是在半導體制造設備這類尚存在瓶頸的子領域，中國的市場地位也已經今非昔比。TrendForce 2024年年初的分析數據顯示，中國自主裝備已經能夠處理半導體生產制造的多個步驟，而且在光刻膠剝離、洗凈、蝕刻等環節達成了較高的本土化率；而CMP(化學機械平坦  化)、熱處理、沉積等步驟也取得顯著進展；即便如量測、涂膠與顯影、光刻、離子注入等部分還存在挑戰。

IC Wise則預測，2024年中國芯片行業會結束下行周期，實現12%的增長；Foundry代工市場也會回歸為正增長——增幅9%；半導體設備市場提升約9.6%。此后8英寸晶圓產線利用率預計會提高到90%，12英寸產業利用率則增長至78%。IDC認為至2030年，中國的Foundry成熟工藝(≥22nm)市場會實現大幅增長，在全球范圍內占到將近4成份額(2023年為30%)；中國在半導體產業的影響力也和幾年前大不一樣。

即便美國的出口管制、技術封鎖等措施，以及全球半導體產業都在走向某種程度的自主化和區域化，對中國半導體技術發展造成了負面影響；中國在半導體先進制造工藝領域也還有待努力與前行，市場發展勢頭及實現更高程度的自主化意志不會變——畢竟這是一條走了已經有60多年的路，是在諸多經驗教訓之上的一搏。

源自20世紀50至60年代的開局

國外研究機構此前幾十年的研究結果皆認同，中國一直以來的產業規劃思路在于有目標、計劃性地加速特定行業的技術進步，并預設這些產業的發展將有利于推動生產力往前、提高國民生活標準。這樣的思路貫徹到了從信息技術到農業等諸多領域，也獲得了不少階段性成功——即便其中多少也遭遇了挫折。

有意促成中外合資、引進國外技術，以及通過“五年計劃”的持續推進和引導國外直接投資等措施，都是發展過程中的具體實施方案。當代具有代表性的成果包括上海培育了完整的汽車產業供應鏈，以及國家政策對通信行業的持續支持，這些都促進了該行業的完善。僅在過去的10年里，中國就在科學、技術等多個領域，頒布了超過100份發展計劃。

而半導體行業始終是這些計劃中的關鍵，將其作為影響到經濟及國家安全的戰略性技術對待。對新中國而言，半導體是個可以從1956年就說起的歷史故事。實際上德州儀器(TI)也是在1958年才構建起真正意義上的IC集成電路。

中國的首個晶體管就問世于1956年——即便某些研究報告將中國與半導體的歷史淵源前推至1954年由黃昆和謝希德所著的《半導體物理學》(如此算來，中國半導體產業/技術發展至今剛好70年)。此二人當年從美國毅然回到中國后，就在北京大學開啟了固態物理學專業，隨后國內的其他高校也都跟進。北京大學也因此被認為是中國半導體行業誕生的搖籃。

國外的不少研究報告將中國半導體產業發展分成4個階段，早期是20世紀50至60年代開局的第一階段，主要特點是由國家和政府領銜技術發展計劃。最初國務院發布了《1956-1967年科學技術發展遠景規劃》，將半導體技術視作國家在生產與國防方面需加緊發展的領域，具備關鍵優先級。不僅是5所高校開設半導體相關專業，而且在于不少知名的工廠也在此階段相繼創立，比如培養起了先期人才的無錫742廠(江南無線電器材廠)。

還有常被人提起的是774廠(即北京電子管廠)，最早通過還原氧化鍺拉出了鍺單晶，很快成為彼時中國最先進的半導體廠；20世紀60年代774廠開始造鍺合金結型晶體管。當時這種晶體管也都還是手工制造，774廠的工人們用烙鐵來將銦球熔到鍺上。這些器件不少進入到了中國的首批半導體收音機里，1963年還通過中國香港走向了世界市場。這也應當是一段時間內，中國人習慣將半導體與收音機劃等號的最初由來。

另外，值得一提的是，774廠之所以如此知名，很大程度上是因為它被認為是京東方的前身，而京東方如今已成長為全球領先的顯示面板國產制造商。

1965年，上海的一家元器件廠與中國科學院上海微系統與信息技術研究所(SIMIT)合作，生產出中國首個TTL(晶體管-晶體管邏輯電路)集成電路。其時晶體管與集成電路的重要應用方向就在軍事與航空航天。關鍵人物黃敞于1959年受錢學森影響歸國，支持中國的導彈計劃研究所需晶體管與電路......皆為中國半導體事業最初發展值得被提起的典型案例。

但一般研究皆認為，隨著1964年中國開始將更多精力放在包括三線建設及其他的國家發展策略調整的重心之上，中國的半導體產業鏈建設受到了相當程度的影響。另外，還有研究則指出，這一階段的半導體技術發展過程中，研發與生產是割裂的：尤其是R&D在中國國家實驗室進行，而生產則在國有工廠內實施。雙方鮮有協同，令技術轉化變得困難。

到20世紀70年代，雖然約有40家工廠參與到半導體相關的生產制造中，但是絕大部分都只是生產簡單的二極管和晶體管，而非集成電路。

20世紀80年代開放市場后的新嘗試

在20世紀70至80年代，隨著1977年高考恢復和1978年改革開放，中國的芯片產業迎來了發展契機。中國高校相繼設立了半導體和電子相關學位，并派遣人員赴海外學習先進技術。政府從產業鏈發展的角度出發，引進國外先進設備，對國有半導體企業進行技術升級和新廠建設，投入了巨額資金。

在那個時期，特別值得一提的是1977年我國自主研發的最早光刻機——GK-3型半自動光刻機的誕生，這一事件至今仍被人們津津樂道。中國光刻機的發展在20世紀70年代末至80年代初迎來了一段小高潮，這段歷史無疑值得深入撰文探討。

在六五計劃(第六個五年計劃， 1981-1985年)期間，20世紀80年代初期，中國國務院于成立了“電子計算機和大規模集成電路領導小組”，著眼于對中國的半導體產業做現代化改革。到1985年，國有半導體廠就斥資從國外引入了24條半導體生產線。1984-1990年期間，政府、國有企業及高校學府，嘗試過創立多達超過30家半導體新廠。

然而，由于人才短缺、引進的技術相對落后，以及后續一段時間內對進口的倡導等因素，這些工廠和生產線中最終實現商業化成功的案例并不多。有必要指出的是，發達國家的技術封鎖并非僅限于當前。過去，CoCoM(輸出管制統籌委員會，又稱巴黎統籌委員會)就實施了各種貿易限制，而伴隨中國半導體技術發展的外部限制也一直存在。

同期的諸多工廠中，最具代表性的仍然是無錫742廠。20世紀60年代末70年代初，742廠為無線電等軍用設備生產分立器件，而且質量出眾。1980年，742廠成為六五計劃的核心企業之一。當時中國從東芝買下兩條產線，其一為5μm工藝3英寸晶圓(bipolar)，其二為存儲工藝節點的4英寸晶圓。作為工藝轉移的一部分，中國工程師也進行了駐廠學習。

雖然這兩條產線并非是先進工藝，但也助力742廠在1984年達成了年產量3,000萬片晶圓的成果；到1985年，742廠晶圓的良率已經超過了80%，為電視機產出超過7,000萬的集成電路。20世紀80年代后期，一半的中國產電視都在用742廠所造的芯片。1986-1987年，742廠與當時的二十四所無錫分所合并，共同成立無錫微電子聯合公司，也就是后來的華晶電子，開啟了一段新征程。

外界對于華晶電子的評價是中國首個實現LSI(大規模集成電路)量產，也是首個實現VLSI(超大規模集成電路) 64K RAM芯片原型打造的企業。華晶及同期諸多業界同仁的努力，也讓國家和行業看到了希望。

1990年“908工程”啟動。該工程的目標是要向世界表明，中國有能力打造領先的半導體企業。其中，一大舉措就是投入15-20億元人民幣幫助華晶電子將現有的5英寸產線升級至6英寸產線，計劃為以1μm或0.8μm工藝實現每月12,000片產能。這筆投資對當時的中國而言絕對是個巨大的數目。

只不過該項目最終未能達成預期，其原因眾多。例如，同時進行DRAM和ASIC的研發，未能集中資源；華晶也缺乏大項目管理人才；在決策層面，由于華晶當時的龐大規模，存在尾大不掉的問題。1994年，在中國政府的牽頭下，華晶進一步與朗訊(Lucent)合作，期望在通信交換技術方面進行人才培養、引進工藝節點和IP。然而，在技術消化與融合上遇到了問題，技術引進受阻，客戶資源也未能及時跟進。直至1997-1998年才開始生產，而此時該技術已經落后。

以更開放的態度發展產業

九五計劃(1996-2000年)的到來，也開啟了“909工程”。中國政府聽取了不少產業發展意見和建議，決定采取更開放的態度，部分改變企業和技術發展過程中政府扮演的角色。上海華虹也就成為在此發展期間的關鍵企業，上海政府為了支持華虹的發展，為華虹提供了諸多優惠及便利政策。

國際背景方面，雖然技術的進出口限制問題是始終存在，但是中美關系開始升溫為在此期間的技術引進提供了令人矚目的成果：不僅按時進入量產將DRAM芯片帶到市場，而且在應用上也收獲頗豐。

華虹NEC兩年時間就建起了工廠，良率從50%快速提升至90%，到2000年實現了3.5億元人民幣的盈利。只不過，兩者的合作方式限制了技術學習，且2002年全球DRAM市場開始步入下行期，華虹也在后續改變了合資與運營的模式。企業層面的操作與轉向此處不做贅述。我們認為，華虹作為新世紀的發展先驅，無疑為中國半導體開啟新時代奠定了基礎。

2001年底，中國正式加入WTO (世界貿易組織)，中國市場很自然地吸引到諸多跨國企業，它們紛紛在中國建立起本地化運營實體。2000年，中國國務院印發《鼓勵軟件產業和集成電路產業發展的若干政策》(國發[2000]18號文件)，為在中國運營的半導體企業提供了稅收優惠，這包括本國企業和跨國企業。

中芯國際（SMIC）正是在這樣的時代背景下成立的。自2002年開始量產以來，中芯國際迅速成長為中國規模最大、技術最先進的半導體制造晶圓代工廠。在政府和各種優惠政策的支持下，中芯國際取得了自國家開始扶持半導體產業以來的巨大成就。同時，在保持與國外先進企業技術和人才交流的大背景下，中芯國際始終保持著與全球最先進晶圓代工廠的技術差距在可控范圍內。

2005年，國務院印發《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006-2020年)》也再度提到了半導體對未來先進技術發展具備核心價值。這份綱要后期也帶出了更多支持文件和政策，著眼在IP與技術的引進、消化、吸收和再創新?？梢哉f，這讓整個中國半導體產業真正敞開了懷抱，與國際企業合作、帶入國際先進技術，讓產業發展進入快車道。

在此過程中可被提及的芯片設計、制造等相關企業太多，自2005年至今的中國半導體技術發展實在可以用“飛速”來形容。但我們認為，見證或譜寫這一歷史最具代表性的企業就是華為海思。深圳市海思半導體在2004年正式注冊，前身是創建于1991年的華為集成電路設計中心。

尤其體現在對尖端設計與制造工藝有極高要求的手機芯片領域，海思的發展與2005年之后國家倡導的技術引進、消化、吸收和再創新的思路高度契合。海思開始廣為人知的是其于2012年推出的首顆手機芯片——基于Arm Cortex-A9的K3V2，該芯片被應用于華為Ascend D手機。然而，這顆芯片在發布之初并未獲得中國手機用戶的廣泛認可。

然而，海思在芯片設計領域持續進行高成本投入，并經過數年的堅持迭代，使得2016年推出的麒麟960芯片被外媒Android Authority評選為“Android 2016 Best”性能最佳芯片，給當時的高通、三星等競爭對手帶來了當頭棒喝。要知道，從2012年的K3V2到麒麟960僅僅相隔4年時間，在這期間對海思的質疑從未間斷，但海思最終憑借實力證明了自己的價值。

2017年海思在麒麟970手機芯片中率先加入了NPU(神經網絡處理器)，早于蘋果、三星、聯發科等一眾競爭對手預判了AI技術對手機的價值。這對中國芯片設計事業而言也是具有里程碑意義的事件。2018年DIGITimes Research公布全球前十大IC設計公司，海思位列第五，是唯一在榜的中國大陸企業。

即便到了2020年，盡管因貿易沖突而屢遭挫折，海思仍然在IC Insights公布的全球TOP 10半導體銷售企業中排名第10。當時，排在前十的企業還包括Intel、三星、臺積電、SK海力士、美光、博通、高通、德州儀器和英偉達。從海思這些年的發展歷程中，我們可以窺見當代中國半導體產業發展戰略的正確性。只不過，在探討戰略問題時，唯有拋開地緣政治的外部因素才能進行深入討論。

時代大背景下的“自主”命題

中國的半導體發展戰略始終著眼于構建從芯片設計、制造，到封裝測試，以及相關材料和裝備的自主生態閉環。這一點自20世紀50至60年代起就一直是貫穿始終的主題。這一目標及其實施綱要可以在2014-2015年相繼發布的《國家集成電路產業發展推進綱要》、《中國制造2025》，以及《<中國制造2025>重點領域技術路線圖(2015版)》中窺見一二。

2014年的《國家集成電路產業發展推進綱要》基本明確了中國半導體產業要與領先的國際競爭對手看齊，并且通過資金、政策支持，內外雙循環的投資加速技術引進與學習。

2014年的這份綱要提到了國家集成電路產業投資基金，也就是現在我們常說的大基金，用于產業發展。中國不少地區政府也對應的建立起了IC相關的基金?？梢姇r下補貼、稅收減免與優惠、政策刺激、投資工具皆為發展產業的手段。

《中國制造2025》放眼于不同領域，與當前中國強調“新質生產力”和“產業升級”一脈相承。即從過往勞動力廉價的所謂“世界工廠”走向更高價值的技術與上游：通過知名品牌以現代化設備設施制造先進產品，提升中國企業在本國與全球市場的價值。

其間也格外強調了信息技術，相關半導體與芯片。而重點領域技術路線圖更明確了發展芯片設計產業，加速芯片制造產業開發，升級先進封裝與測試產業，并在集成電路的關鍵設備與材料領域實現突破。

最后，在這種背景下，內循環投資不僅強調綠地投資（greenfield investment），還進一步包括與非中國企業的合資，這是自新世紀以來中外合資策略的延續。實際上，自從上述文件印發之后，中國國內已經建立了許多多國合資企業，其中絕大多數是既有合作的擴展，涉及的企業包括Intel、SK海力士、三星等。對于中國半導體產業來說，這依然是學習和吸收技術的重要機會。

外循環投資則部分通過收購、技術授權與獲取來達成國產半導體技術的精進和進步。單純從2014-2016年，中國企業在海外參與的投資與并購積極性變化，就能看到這方面的顯著成果。

2020年之后的眾多大環境不確定性，以及全球半導體產業不可避免地走向區域化，都凸顯了早在10年前這些策略的必要性。與21世紀10年代之后相比，中國半導體產業的發展策略，相較于上世紀五六十年代的顯著轉變和思路差異，清晰地展示了這70年來發展歷程的艱辛。

遙想三星電子1976年收購韓國半導體，當時李健熙就意識到韓國發展半導體和集成電路產業的現狀與最初美日面對的截然不同。因為好走的路都已經被美日企業走過，韓國面對的是投資規模更大、投資期更長的市場局面。

實際上，自新世紀以來，中國面臨的是摩爾定律放緩、半導體尖端制造工藝成本指數級增長的市場現狀。相較于當年韓國所面對的挑戰，這一局面的難度可以說是夢魘級別的，非核心玩家根本無法應對。中國正在努力在這一道路上披荊斬棘，在同樣是進出口管制的時代背景下，新一輪的勝率和取得的戰果已經遠超過去。