中国买家大量采购二手半导体设备，目前半导体行业发展前景有何困境？

1、首先看设计，华为海思和紫光展锐分列国内前两名。目前，两家公司在不少领域已是世界领先水平，但一个巨大的问题是，其架构授权的核心都被外人掌握。

目前，国内仅有中科院的龙芯和总参谋部的申威拥有自主架构，前者用于北斗导航，后者用于神威超级计算机，民用领域基本是空白。

2、设备和材料是又一大短板。制造芯片的三大设备光刻机、蚀刻机和薄膜沉积，国内仅中微半导体的介质蚀刻机能跟上行业节奏，其7纳米设备已入围台积电名单。

半导体行业前景

在全球芯片短缺下，中国加快布局芯片行业，我国半导体制造商也正纷纷抢购二手芯片制造设备。而在此背景下，日本二级市场半导体价格大涨，有望成为一大赢家。

据日经中文网3月1日报道，多家从事于二手市场的商家透露，在近一年时间里，日本二手半导体设备价格平均上涨了20%；而光刻设备等核心设备价格更是涨至3倍以上。日本金融机构三井住友则表示，与2008年的雷曼危机之后相比，半导体设备行情涨至10倍以上。

三菱UFJ负责租赁的人士指出，受到美国影响，中国正在大量采购上一代半导体设备，而在该国售出的二手设备中，近90%流向了中国市场。

可以说，半导体产业的飞速发展在为半导体新设备带来市场的同时，也为二手半导体设备提供了“舞台”。因为二手产品更具备价格优势，追求更低生产成本的中企在该领域正日渐活跃。

除了从日本供应商处购买，此前我国也顺利从韩国购买到了半导体重要设备——光刻机。据观察者网报道，晶瑞股份斥资1102.5万美元（约合人民币7126万元），从韩国代理商SK Hynix处购买的二手ASML浸没式光刻机（XT 1900Gi）已顺利到货。

据报道，晶瑞股份预计在今年上半年完成设备的安装调试，用于研发最高分辨率达28nm的高端光刻胶；并计划在3年内完成ArF光刻胶产品相关技术参数及产品定型，实现规模化生产。

总的来说，二手市场正成为中企从海外供应商处找到转机的良方，受此助力，我国芯片行业的研发进展也有望踏上新的台阶。

2020年8月7日，华为余承东公开表示海思麒麟高端芯片已经“绝版”，中国最强的芯片设计公司，就在我们眼皮子底下被锁死了未来。

华为海思推出第一款麒麟（Kirin）芯片是在2009年，虽然当时反响一般，但奏响了麒麟腾飞的乐章，随后每一年都有不小的进步：麒麟925带领Mate7打入高端阵营；麒麟955助力华为P9销量过千万……自己研发的芯片，成为华为手机甩开国内友商的最大武器。

然而到了2020年8月7日，麒麟系列的高端芯片却被迫提前退休，余承东表示麒麟系列中最先进的Kirin 990和Kirin 1000系列，在9月15日之后将无法生产，华为Mate40将成为麒麟高端芯片的绝唱。绝版的原因很简单：受到美国禁令影响，台积电将不再为华为代工。

台积电并非没有抗争。全球高制程工艺一线难求，台积电话语权其实很强，而且几周前刚刚超过英特尔成为世界第一大半导体公司。所以面对美国禁令，台积电也曾斡旋过，但只要美国提起一个公司的名字，就能让台积电高管们吓出冷汗。这个公司就是： 福建晋华。

福建晋华成立于2016年，目标是在存储芯片领域实现突破。福建晋华是IDM一体化工艺，即设计、制造、封装都要做，一旦产品落地，对大陆整个半导体工艺的都会有所带动和提升。晋华一期投资款高达370亿元，还和台湾第二大代工厂台联电进行了技术合作。

研发人员日夜奋战，成立一年多后，晋华就打造出了一座12寸的生产线，并准备投产，不料却迎来了 资本主义的铁拳。

2017年12月，美国镁光 科技 即刻以窃取知识产权为由开始狙击晋华，晋华也不甘示弱，双方在中国福州和美国加州互相起诉。就当局势焦灼之时，早就虎视眈眈的特朗普政府在2018年10月29日发起了闪电战： 将福建晋华列入实体名单，严禁美国企业进行合作。

禁令发出后，和晋华合作的美国应用材料公司（Applied Materials）的研发支持人员当天就打包撤离，另外两家美商科磊和泛林也迅速召回了前来合作的工程师。更严重的是，由于设备中含有美国原件，欧洲的阿斯麦、日本东京电子也暂停了对晋华的设备供应。

晋华员工回忆外资撤退场景时，总结说：“这些人根本给我们时间道别。”

福建晋华官网上的生产进度，停留在了2018年试投片日，迟迟没有更新，而产品页则直接显示“页面在建设”中。去年5月10日，英国《金融时报》称，晋华已经开始寻求出租或者出售自己的工厂。仅仅一个回合，担当中国存储突破的种子选手，就被打倒在了起跑线上。

“实体名单”就像是一份死刑通知书，可以瞬间让企业坠入地狱。美国制裁的决心、打击的力度，令同样采用美国核心零部件和核心技术支撑的台积电不寒而栗。同样，本来兴致勃勃要来抢台积电蛋糕的三星没了下文；中芯也含蓄地表示，可能不能为“某些客户”代工。

为什么这些公司不愿意去触碰美国“逆鳞”？半导体领域，美国真的就独霸天下吗？其实并不然。

虽然美国半导体行业产值大约占全世界的47%，体量上处于绝对优势；但韩国、欧洲、日本、中国台湾、中国大陆等其他“豪强”也各有擅长，与美国的差距并不是无法越过的鸿沟。

比如， 韩国 在产值1500亿美金的存储芯片领域，占据压倒性优势，双强（三星、海力士）占据65%市场；

欧洲 在模拟芯片领域有三驾马车（英飞凌、意法半导体、恩智浦），从80年代起就从未跌出全球二十强。

日本 不但有独步天下的图像识别芯片，以信越日立为首的几家公司，更是牢牢扼住了全世界半导体的上游材料。

中国台湾在千亿美元级别的芯片代工领域，更胜美国一筹，台积电和联电占据60%的规模，以日月光为首的封测代工也能抢下50%的市场；

中国大陆依托庞大的下游市场，近年芯片设计领域发展迅速，不但诞生了世界前十的芯片设计巨头华为海思，整体芯片设计规模也位居世界第二。

这些企业从账面实力来看，甚至可以让芯片行业“去美国化”，合力搞出一部没有美国芯片的手机。 但美国515禁令一下，各路豪强却莫敢不从。

一超多强的局面似乎就像“纸老虎”，在美国霸权之下，众半导体商分封而治可能才是目前的“真相”。大家忌惮的，其实是美国手握的两把利剑：芯片设备和设计工具 。 这两把剑又和日本的材料一起，组成了威力极强的美日半导体霸权三张牌： 设备、工具和材料。

那么，美日手中握的这三把剑究竟可怕在何处？是如何能挟制各路 科技 巨头豪强？了解这些答案，才能了解华为们的突围之路。

一、设备：芯片制造的外置大脑

设备商对于一般行业而言，就是个卖铲子的，交钱拿货基本就完事儿了；但 半导体设备商却不同，不仅提供设备卖铲子，还要全程服务卖脑子，可谓是芯片制造商的外置大脑 。

芯片制造成本高昂，只有将良品率控制在90%上下，才不会亏本。但要知道，芯片制造，工序一千起步，这就导致，哪怕每一步合格率都有99%，最终良率都会在0.9*0.9的多次累积下，趋近于0。因此，要想不亏本， 每个步骤的合格率就得控制在99.99%乃至99.999%以上。

要达到这个状况，就对设备的复杂度提出了超高要求。 就目前最先进的EUV光刻机来说，单台设备里超过十万个零件、4万个螺栓，以及3000多条线路。仅仅软管加起来，就有两公里长。这么一台庞大的设备，重量足足有180吨，单次发货需要动用40个货柜、20辆卡车以及3架货机才能运完。

而更为重要的是，即使设备买回来，也远不是像电视冰箱一样，放好、插电就能开动这么简单。一般来说，一台高精度光刻机的调试组装，需要一年时间。而零件的组装、参数的设置、模块的调试，甚至螺丝的松紧、外部气温都会影响生产效果。哪怕一里外的一辆地铁经过，都能导致多数设备集体失灵。

这也是所有精密仪器的“通病”。比如，十年前，北京大学12个高精度实验室里价值4亿元的仪器突然失灵，而原因居然是位于地下13.5米深的北京4号线经过了北大东门产生了1Hz~10Hz的震动，为此北大高精度实验室不得不集体搬家。

因此， 半导体制造设备每开动一段时间，就必须联系专门原厂服务人员上门调校。 荷兰光刻机巨头ASML阿斯麦曾有一个客户，要更换光器件；由于当时阿斯麦的工程师无法出国，便邀请客户优秀员工到公司学习，用了近2个月，才仅仅掌握了单个零部件更换的技能。

因此，阿斯麦、应用材料等半导体巨头，不只是把设备卖掉就结束了，更是在中国建立了2000人左右的庞大支持团队。其中应用材料的第二大收入就是服务，营收占比超过25%，而且稳定增长，旱涝保收。

而设备厂的可怕之处正在于， 不但通过“一代设备，一代工艺，一代产品”决定了制造厂的工艺制程，更是通过售后服务将制造厂牢牢的拿捏在手中 。 随着工艺越来越越高精尖，设备商的话语权也正在进一步提升。

设备商的强势，可以从利润上明确的反映出来。过去5年，芯片制造厂的头部效应越来越明显，但上游设备商的净利润率反而大幅提升：泛林利润率从12%提升到22%，应用材料从14%上升到18%。代工厂想要客大欺店，那是根本不存在。

也正因如此，在长达六十年的时间里，美国一直都在以各种手段，来保证自己在设备领域的绝对主导地位。

根据2019年全球顶级半导体设备厂商排名，全球前五大半导体设备商占据了全球58%行业营收。 其中，美国独占三席；其余两席，一席是日本的东京电子，另一席荷兰的阿斯麦，恰巧，这两家又都是美国一手扶持起来的。

具体来说，应用材料（AMAT）和泛林（LAM）、科磊（KLA），是根正苗红的美国企业。

其中，泛林在刻蚀机的市场占有率高达50%以上。应用材料则不仅在刻蚀机领域与泛林平分秋色，在离子注入、化学抛光等等细分设备环节也都占据半壁江山，甚至高达70%。科磊则在半导体前道检测设备领域占据了50%以上的市场，并在镀膜测量设备的市占率达到了98%。

而光刻机巨头阿斯麦，看似是一家荷兰企业，其实有一颗美国心。 早在2000年前后，光刻机市场还停留在DUV（深紫外）光刻阶段，日本尼康才是真正的霸主，但到了EUV（极紫外）阶段，尼康却在美国的一手主导下被淘汰出局。

原因很简单，EUV技术难度登峰造极： 从传统DUV跨越到EUV，意味着光源从193nm剧烈缩短到13.5nm。这需要将20KW的激光，以每秒5万次的频率来轰击20微米的锡滴，将液态锡汽化成为等离子体。这相当于在飓风里以每秒五万次的频率，让乒乓球打中一只苍蝇两次。

当年，全球最先进的EUV研发机构是英特尔与美国能源部带头组建的EUV LLC联盟， 这里有摩托罗拉、AMD、IBM，以及能源部下属三大国家实验室，可谓是集美国科研精华于一身。 可以说，只有进入EUVLLC联盟，才能获得一张EUV的门票。

美国彼时正将日本半导体视为大敌，自然拒绝了日本尼康的入会请求，而阿斯麦则保证55%零部件会从美国供应商处采购，并接受定期审查。这才入了美国的局，从后起之秀变成了“帝花之秀”。

美国不仅对阿斯麦开了门，还送了礼：允许阿斯麦先后收购了美国掩罩技术龙头Silicon Valley Group、美国光刻检测与解决方案玩家Brion、美国紫外光源龙头Cymer等公司。 阿斯麦技术心、研发身，都打上了星条旗烙印。那还不是任凭美国使唤。

而早年的东京电子，只是美国半导体始祖仙童半导体（Fairchild）的设备代理商，后来又与美国Thermco公司合资生产半导体设备，直到1988年才变成日本独资，但东京电子身上也已经流着美国公司的血。

因此，在2019年六月，面对第一轮美国禁令，东京电子就表示：“那些被禁止与应用材料和泛林做生意的中国客户，我们也不会跟他们有业务往来”，义正词严表明了和美系设备商共进退。

至此，美国靠着多年的“时间积累”和超高精密度“工艺技术”，在设备领域形成了牢牢的主动权。而时间和技术，都不是后进者可以一蹴而就的。

二、EDA(设计软件）：生态网络效应下的“幌金绳”

如果说设备是针对芯片生产的一把封喉剑，那么 EDA无疑是芯片设计环节的“幌金绳”，虽不致命但可以令“孙悟空”束手束脚、无处施展。

EDA这根“幌金绳”分三段： 首先，它是芯片设计师的“PS软件+素材库”， 可以让芯片设计从几十年前图纸上画线的体力活，变成了软件里“素材排列组合+敲敲代码”的脑力活。而且，现在仅指甲盖大小芯片，也有几十亿个晶体管，这种工程量，离开了EDA简直是天方夜谭。

20年前的英特尔奔腾处理器的线路图一角，目前晶体管密度已经上升超过1000倍

其次，EDA的奥秘，在于其丰富的IP库。 即将经常使用的功能，标准化为可以直接调用的模块，而无需设计公司再重新设计。如果说芯片设计是厨师做菜的话，软件就是厨具，IP就是料包。

而事实上，EDA巨头公司，往往是得益于其IP的独占。比如Cadence（楷登电子）拥有大量模拟电路IP，而其也是模拟及混合信号电路设计的王者；而Synopsys（新思 科技 ）的IP库更偏向DC综合、PT时序分析，因而新思在数字芯片领域独占鳌头。

而在全球前三的IP企业中，EDA公司就占了两个，合计市场份额高达24.1%。在Synopsys的历年营收中，IP授权是仅次于EDA授权的第二业务。

EDA还有一项重要的功能是仿真 ，即帮设计好的芯片查漏补缺。毕竟一次流片（试产）的成本就高达数百万美金，顶得上一个小设计公司大半年的利润。业内广为流传一句话： 设计不仿真，流片两行泪。

加州大学教授有一个统计测算，2011年一片SoC的设计费用大概为4000万美元，而 如果没有EDA，设计费用则会飙升至77亿美元，增加了近200倍。

因此，EDA被誉为半导体里的最高杠杆，虽然全球产值不过一百多亿美元，但却可以影响全球五千多亿集成电路市场、几万亿电子产业的发展。

EDA如此高效好用，那我国自主化状况如何呢？很可惜，比 *** 作系统还尴尬 。

我国最大的EDA厂商华大九天在全球的份额差不多是1%，而美国三大厂商Synopsys（新思 科技 ）、Cadence（楷登电子）以及Mentor Graphics（明导 科技 ，2016年被西门子收购）则占据了80%以上的市场。

这也就导致了虽然我国芯片设计位居世界第二，但美国一声令下，芯片设计就会面临“工具危机”，巧妇难为无米之炊。不过，既然软件已经交过钱了， 用旧版本难道不行吗？

很可惜，并不能。

因为这背后有一张EDA商、IP商、代工厂们互相嵌合的生态网。EDA是不断更新的。新的版本对应更新的IP库和PDK文件。而PDK即工艺设计包，则又包含了芯片工艺中的电流、电压、材料、流程等参数，是代工厂生产时的必备数据。 新EDA、新IP、新工艺，互相促进、互为一体。

因此，用旧版的软件就会处处“脱节”：做设计时无法获得最新的设计IP库，找代工厂时又无法和工艺需要最新的EDA、PDK进行匹配。长此以往，技术越来越落后，合作伙伴也越来越少。不过既然EDA不过是0101的代码，从破解小组里找几个高手不就好了吗？

很遗憾，也几乎不可能。

每个EDA软件出厂时都会内嵌一个Flexlm加密软件， 把EDA和安装的设备进行一一锁定 ，包括主机号、设备硬盘、网卡、使用日期等信息。而Flexlm的密钥长度达239位，暴力破解的难度非常大。如果用英特尔高性能的CPU来破解的话，需要4000左右的核年（core-year），也就是说 用40核的CPU，需要100年 。

当然，也可以采用分布式的方式，继续增加CPU数量减少时间。然而，即使破解成功了，来到了全新的IP库门前时，也会被EDA厂商通过“修改时间、文件大小、确认IP来源”等方式，再次进行验证，然后被拒绝。油然而生一股挖了百年地下隧道、却撞到石头上的酸爽。

破解并不有效，也不敞亮，还和我国知识产权保护的态度相违背。因此，依然还是要靠华大九天等公司自研崛起。那么， 这条出路有多宽呢？ 其实单纯写出一套软件，难度并不大。关键还是要有海量丰富的IP、PDK，以及产业上下游的支持配合。单点突破未必有效，需要军团全面突围，而这并非一朝一夕之功。

三、材料：工匠精神最后的堡垒

2019年，日韩闹了矛盾，双方都很刚，但日本断供了韩国几款半导体材料后，没多久韩国三星掌门人李在镕就飞往日本恳请松口了，后来他更是跑到比利时、中国台湾，试图绕道购买或者收点存货过日。

按理说，韩国也是半导体强国，三星在设计、制造领域更是主要玩家，但面对区区几亿美金的材料，却被闹得狼狈不堪。

材料真的有这么难吗？讲真，半导体原始材料是非常丰富的，比如硅片用的就是满地球的沙子。但要实现半导体的“材料自由”，却并不容易，必须打通任督二脉： “纯度”、“配方” 。

纯度是一个无止境之路。我国已经实现自产的光伏硅片，一般纯度是6-8个9，即99.999999%，但半导体的硅片纯度却是11个9，而且还在不断提高。小数点后多3到5位，就意味着杂质含量相差了1000到10万倍。

这个差距有多大呢？ 假设，光伏硅片里包含的杂质，相当于一桶沙子洒在了 *** 场上；那么半导体硅片的要求则是在两个足球场大的面积里，只能容下一粒沙子。

那么， 为什么必须将杂质含量降到这么低呢？ 因为原子的大小只有1/10纳米，哪怕仅有几个原子大小的杂质出现在硅片上，也会彻底堵塞一条电路通道，导致芯片局部失灵。如果杂质含量更高的话，甚至会和硅原子混在一起，直接改变硅片的原子排列结构，让硅片的导电效率完全改变。

经过刻蚀后的硅表面和锡颗粒，如同明月在金字塔后升起

要达到如此纯度，需要科学和工艺的完美结合。

一方面，需要大量基础科学仪器来辅助。比如在材料生产过程中，设备自身就会有金属原子渗透影响纯度，因此需要不断改良。而要确认纯度，也是高难度。就像特种气体，就需要专门的仪器来检测10亿分之一（PPB级）的杂质含量水平。实现这个难度，就不仅需要半导体企业，还需要奥林巴斯等光学企业出马助力。

另一方面，从实验室到工厂车间也需要工艺积累。材料制造，不仅对生产设备要求高，就连工厂里的地垫、拖把，也都是高级别特供。而且，生产车间温度、湿度的不同，也会影响材料纯度，就不得不反复尝试后得出标准。

而高纯度只是第一步，复合材料（比如光刻胶）的配置更是难以跨越的鸿沟。如果说 “纯度”是个艺术科学的话，那么“配方”就是玄学科学 。

其实，无论提纯、还是配置，基本的理论原理、工艺技术都不是难事儿。但如何选材、配比，从而实现极致的效果，却需要高度依赖经验法则，即业内常说的 “know-how” 。

同样的材料，不同的配比就会有不同的效果；就像我们用红黄蓝三色去搭配，不同的配比就能得到不同的颜色。而即使用同样的配方、采用同样的工艺， 在不同的湿度、温度甚至光照下，也会有不同，甚至相差很远的效果。

这些影响材料效果的参数，无法通过精密计算获得，只能是实验室、车间里一次次调配、实验、观察、记录、改良。有时候，为了得到10%的效果改良，可能需要花费几年。然而，这提升的10%，虽然抢占的只是几百亿规模的市场，但却影响着万亿半导体行业。

因此， 无论是提纯，还是配方，其实需要的都是超长的耐心待机、极致专注。 这不禁令人会想到日本的寿司之神，一辈子只做寿司，而一个学徒仅拧毛巾就要练五年。虽然在生活中，这种执着看起来有些迂腐可笑，但事实上，材料领域做得最好的，正是日本企业。

据SEMI推测，2019年日本企业在全球半导体材料市场，所占份额达到66%。19种主要材料中，日本有14种市占率超过50%。而在占据产值2/3的四大最核心的材料：硅片、光刻胶、电子特气和掩膜胶等领域，日本有三项都占据了70%的份额。最新一代EUV光刻胶领域，日本的3家企业申请了行业80%以上的专利。

日本在材料产能上占据优势后，又用服务将客户捆绑得死死的 。

许多半导体材料都有极强的腐蚀性和毒性，曾有一位特种气体的供应商描述，一旦气体泄漏，只需一瓶，就可以把整个厦门市人口消灭。因此，芯片制造商只能把材料的运输、保存、检测等环节，都交给材料的“娘家”材料商。

而另一方面，材料虽小、威力却大。半导体制造中几万美金的材料不达标，就能让耗资数十亿美金生产线的产品大半报废，因此制造商们只会选择经过认证的、长期合作的供应商。新进玩家，几乎没有上桌的机会。

而对于材料公司而言，下游用得越多，得到的反馈就越多，就有更多的案例支持、更多的验证机会来提升工艺、改善配比，从而进一步拉大和追赶者的差距。对于后进者而言，商业处境用一句话来形容就是：一步赶不上、步步都白忙。

日本能取得这个成就，其实离不开日本“经营之圣”稻盛和夫在上世纪80年代给日本规划的方向：欧美先进国家不愿再转让技术的条件下，日本人除了将自己固有的“改良改善特质”发扬光大之外，别无出路；各类企业都要在各自的专业领域内做彻底，把技术做到极致，在本专业内不亚于世界上任何国家的任何企业。

这种匠人精神，令日本在规模不大的材料领域，顶住美国、成为领主。

四、何处突围

我们在做产业研究的时候，有个强烈的感受， 中国似乎在美国的打压中，陷入一个被无限向上追溯的绝境：

发现芯片被卡脖子后，我们在芯片设计领域有了崛起的华为海思，但随后就发现：还需要代工领域突破；当中芯国际攻坚芯片代工制造时，却又发现：需要设备环节突破；当中微公司、北方华创在逆袭设备、有所收获时，却又发现：设备核心零部件又仰人鼻息；当零部件也有所进展时，又发现：芯片材料还是被卡脖子。

而当我们继续一步步向前溯源、“图穷匕见”时，才发现一切都回到了任正非此前无数次强调的 基础科学 。

回顾来看，如果没有1703年建立的现代二进制，那么两百年后的机器语言就无从谈起；如果没有1874年布劳恩发现物理上的整流效应，那么就没有大半个世纪后晶体管的发明和应用；而等离子物理、气体化学，更是刻蚀机等关键设备的必备基础。

而在美国大学中，有7所位列全球物理学科排名前十，有6所位列全球数学学科排名前十，有5所位列全球材料学科排名前十。 基础科学强大的统治力，成为美国半导体公司汲取力量的源泉。

在强势的基础学科背后，却又是1957年就已经埋下伏笔的美国基础学科支持体系—— 对大学基础学科进行财政支持；通过超级 科技 项目带领应用落地。

当年美苏争霸，苏联的全球第一颗人造卫星升空刺激了美国执政者，这也成为美国 科技 发展的重要转折点：

一方面，为了保持“美国领先”，政府开始直接对研究机构发钱。美国国家科学基金会（NSF）给大学的基础研究经费从1955年的700万美金，飙升到1968年的2亿美金。在2018年，NSF用于基础研究的经费，更是高达42亿美金。这长达50年的基础研究经费里， 美国联邦政府出了一半 。

尤其值得一提的是，NSF每年为数以千计的基础学科研究生提供奖学金，这其中诞生了 42位 诺贝尔奖得主。

另一方面， 美国启动了超级工程来落地研发成果。 1958年，NASA成立，挑战人类 科技 极限的阿波罗登月和航天飞机工程也就此启动。

在研究需要250万个零件的航天飞机过程中（作为对比，光刻机零件大约是10万个，一辆 汽车 只有1万多个零件），大量尖端技术找到用武之地；而这些当时“冷门”的尖端技术，又在条件成熟时，相继转化为杀手级民用品（比如从航天飞机零件中诞生的人造心脏、红外照相机）。

航天飞机的技术外溢，并不是孤例。 医院核磁共振设备中采用的超导磁铁，也正是在美国粒子加速“Tevatron”的研发中应用诞生。美国的超级 科技 工程，成为基础学科成果的试验田、练兵场和民用转化泉。

事实上，通过基础研究掌握源头 科技 ，随后一步步外溢建立产业霸权，这条路径并不只是美国的专利，也应该是各个产业强国的选择，更是面对美国打压时一条真正可行的道路。王侯将相，宁有种乎。 避免无穷尽的“国产替代向上突破”的陷阱，实现和“基础研究向下溢出”的大会师。

事实上，我们面临的困难、打压，日本也经历过。

上世纪八十年代后期，美国对日本半导体产业发起突袭：政治封杀、商业打压、关税压迫无所不用其极，尤其是培养了“新小弟”韩国来挤压日本半导体产业。没几年，日本就从全球第一半导体强国宝座上跌落了。日本半导体引以为傲的三大楷模，松下、东芝、富士通的半导体部门先后被出售。

面对美国的压制，日本选择 进军高精尖材料，用时间换空间、用匠心换信心。

1989年，韩国发力补贴存储芯片，而日本通产省制定了投资160亿日元的“硅类高分子材料研究开发基本计划”，重点补贴信越化学为首的有机硅企业。

1995年，韩国发动第二轮存储价格战前夕，而日本东京应化（TOK）则实现了 KrF光刻胶商业化，打破了美国IBM长达10余年的垄断，并在随后第五年，其产品工艺成为行业标准，全球领先。

2005年，三星坐上存储芯片老大的位置，而日本凸版印刷株式会社以710亿日元收购了美国杜邦公司的光掩膜业务，成为光罩龙头。

在韩国全力扩张产能，和其他半导体下游厂搏杀的日子里，日本一步步走到了材料霸主的宝座前。从看似掌握着无解优势的美国人手里，硬生生抢下了一把霸权剑。

但日本的成功仅仅是因为换了一个上游战场吗？显然不是。在过去30年，三大自然科学领域， 日本共计收获了16个诺贝尔奖，其中有6个都属于是化学领域 ，而这些才是日本崛起的坚实地基。

我国的基础研究怎么样呢？2018年，我国基础研究费用，在全年总研发支出中仅占5%，而这还是10年来占比最高的一年。而同期美国基础研究占比则是17%，日本是12%。 在国内各个学校论坛上，劝师弟师妹们从基础学科转向金融计算机等应用学科的帖子，层出不穷。

所以有人笑称，陆家嘴学集成电路的，比张江还多。

今年7月份，更是爆出了中科院某所90多人集体离职的迷思。诚然，每个人都有择业的自由，但需要警示的，是大家做出选择的理由。基础学科研究的长周期、弱转化、低收入，令研究员们在日益上涨的房价、动则数百亿利润造假套现面前，相形见绌。

任正非曾经感叹道：国家发展工业，过去的方针是砸钱，但钱砸下去不起作用。我们国家修桥、修路、修房子……已经习惯了只要砸钱就行。但是芯片砸钱不行，得砸数学家、物理学家、化学家……

64年前，苏联率先发射的一颗卫星让美国惊醒。美国人一边加码“短期对抗”，一边酝酿“长期创新”，从而开启了多个领域的突破、领先；而今，一张张禁令也让我们惊醒，我国不少产业只是表面上的大，急需要的是骨子里的强。

这些危机之痛，总是令人后悔不已。过去几十年，落后就要挨打的现实一次次提醒着我们， 要实现基础技术能力的创新和突破，才能赢取下一个时代。

“川军团的豪杰们打拢了也凑不起这场仗，我的人凑不凑都不习惯这种仗。”

《我的团长我的团》其中的一句台词，面对一场必须接受的抗争，他们最后冲上去了。

2020年后，依仗半导体领域技术、规模、知识产权的优势，对面那个大国对我们 科技 企业的打压，几近无以复加，华为和中芯，作为我们芯片产业设计和制造环节的龙头，深受遏制，2021年初，我们的半导体设备龙头中微公司，也开始面对类似华为和中芯最初的那种境遇。

被全链条的这样针对，目的是很明显的。

受影响的绝不仅限于大陆的 科技 业。在过去的这两年， 科技 全球化带来的均衡价值链，以及其背后支撑所需的标准、规则、信用全部被破坏， 科技 创新也不可避免地被这种逆全球化趋势减缓。

华为缺芯后采取的库存囤积策略，在一段时间挤压了其他公司元器件需求的产能。其连锁反应使得更多的消费类电子企业，在供应链风险突增和疫情的双重影响下，纷纷调整了库存水位，抢芯片产能，于是全世界开始陷于芯片短缺的境地。

新技术及其实施规模，客观规律下总是在发展壮大的，尤其是全球的产业和政治都开始聚焦半导体领域时，也许有一天，芯片产能会过剩，随着其产业技术的革命性进步，芯片终会沙子价，但在目前的形势下， 以半导体为方向的地缘 科技 战略的重要意义在深化，这种趋势造成的资源瓶颈越来越紧张，一段时间内看不到向缓特征 。

本文汇集了一些行业现象和观点，探讨一下未来几年的半导体产业的发展趋势，当然限于水平，视界比较局限和狭隘，请大家指正：

1、半导体已成为现代生活以及世界商业和军事技术的关键，它必然成为 科技 争夺的焦点。

2、芯片供不应求的状态可能会延伸到未来5年。

3、半导体产业链各个区间，逐渐被领先地位的巨头企业把持，它们通过成熟技术的成本优势和技术壁垒，刻意保持与追逐者的差距。

4、半导体产业是典型的重资产行业，从砂子到电子，对基础学科和规模化工业的门槛要求很高。在未来几年，半导体设备和制造链条的规模增长速度，远远赶不上设计规模加大，5G和AI技术发展而造成的需求增长速度。

5、欧美日同时意识到半导体制造的链条瓶颈，主动性通过投资和合作，树立本土化思维，抢产能就是在抢夺未来工业 科技 的话语权。

6、尽管我们距离世界先进的差距很大，尽管半导体是必须依赖全球化的 科技 产业，但我们似乎又拥有落后但相对齐全的半导体内循环产业链基础， 也许只有中国的半导体产业链兴起的那一天，才能出现芯片产能过剩甚至求买，打破芯片制造的桎梏，就像在艰难的全球疫情初期，中国制造为世界注入了力量 。

芯片无处不在，半导体已成为我们现代生活以及世界商业和军事技术的关键。在过去的20年里，半导体业发生了非凡的创新，使全体消费者和工业界受益。在过去20年的全球化进程中，半导体全球价值链，已经发展成为所有产业中，国际一体化程度最高的产业。

芯片产业有设备、材料、集成电路设计、晶圆代工和封装测试五大领域。即便如华为那样优秀的企业，也只能在设计环节拥有世界级的实力。

根据美国半导体行业协会的数据，2019年全球芯片产业营收4123亿美元，美国公司高达47%。而2019年中国进口芯片3040亿美元，超过石油成为进口商品的第一大品类，我们出口赚的外汇，主要用来购买芯片了。

过去十年中，美国半导体工业在研发领域投资 3120 亿美元，仅 2018 年就达 390 亿美元，这几乎是世界其他国家在半导体研发领域投资总额的两倍。不得不承认，美国在半导体产业中确实有着先足的优势：美国趋向于专注于半导体设计以及高端设备制造，拥有大量的泛半导体领域内的知识产权。这是他们可以将芯片政治化的资本。

但同时，半导体产业是世界产业中最复杂，地理位置最分散的价值链。打压我们，使得这条产业链开始非理性波动，过去几十年取得的产业效率被抹杀，美国深受反噬。

比如：有越来越多竞争对手，把不受美出口管制当作推销半导体产品的优势。当美商英伟达宣布将要收购Arm的时候，开放架构RISC-V开始备受青睐。

晶圆代工厂力积电董事长黄崇仁表示：未来五年晶圆代工产能会是兵家必争之地，没有产能的IC设计厂会营运很辛苦。

当下的缺芯现象已经开始令人乍舌：

1、某晶圆台企提前预售2021年二季度的8寸晶圆代工产能，竟然是以“竞标”的形式，价高者得之。竞标加价的幅度在30%-40%。

2、作为设计公司，联发科为了巩固电源管理IC产能，自掏腰包16.2亿元新台币采购半导体设备，租给晶圆代工厂抢产能。

3、由于芯片供应短缺，很多核心车载芯片花钱也买不到了。大众、丰田、福特、菲亚特、日产等全球知名车企纷纷宣布因为芯片缺货，将不得不减产，估计今年上半年全球 汽车 工业将减产450万辆。

云端服务、服务器、笔记本电脑、 游戏 及医疗 科技 需求成长，5G、物联网、 汽车 及人工智能（AI）快速发展，带动芯片需求的激增。缺芯已经开始影响到手机等消费类行业，后知后觉的车企当然是首当其冲的受害者。

供需不平衡将会导致半导体市场发生结构性转变，需求成长幅度大于产能增加幅度的结构性问题，短期内难以解决，半导体产能供不应求也许会影响到未来5年。

与其他暂时的商业现象不同的是：半导体产能供不应求不是景气循环周期性的问题，而是结构上的问题，这必须是全球产业界的合力才能解决的问题，至少在最近几年内，还无法对芯片产能产生乐观情绪 ，但这种供需现象，对迫切需要前行的大陆半导体来说，无疑是大好机遇。

EDA设计工具

EDA软件被美国的三大巨头Cadence、Synopsis及Mentor垄断，这一直是我们的芯片设计，无法完全去美化的最大短板。

设备

半导体设备技术壁垒极高，目前被美国、日本和荷兰的巨头垄断。这些龙头公司起步早，整个行业也被他们高度垄断、强者恒强，相应产品也已经成为事实上的行业标准。

材料

硅基材、CMP抛光材料、高纯试剂（用于显影、清洗、剥离、刻蚀）、特种气体、光刻胶、掩膜版、封装材料，这些半导体材料占据集成电路成本的20%。

经历相同的被遏制过程后，日本隐忍起来，转移到半导体产业链的上游，以匠人精神占据半导体高端材料的顶部。目前，日美德在全球半导体材料供应上占主导地位。

芯片生产

世界五大晶圆厂产能，已经占全球市场的半壁江山，请注意，这5大晶圆厂没有我们的中芯国际。2020年12月，三星、台积电、镁光、SK、铠侠五家公司的总产能，占全球晶圆总产能的54%，而2019年时这个比例只有36%，集中度越来越高。

半导体的巨头把持着产业链的咽喉要道，它们通过成熟技术的成本优势和技术壁垒，始终保持与追逐者的差距，这种态势下，很难出现格局的打破者 。

比如台积电在芯片制造方向上，拥有一骑绝尘的技术，甚至需要担当起高规格元器件的研发生产任务。据传，苹果与台积电合作开发 Micro OLED 面板，其技术需求较以往的OLED 高很多，这个挑战需要依仗台积电的先进生产与封装技术，若顺利，台积电又将握有新一代关键性技术。

在时间面前，等待或放弃追赶，只能使差距大到望洋兴叹。 市场被高端玩家驾驭，下游用户只能受制于人。

半导体行业协会在12月表示，到2021年，全球芯片销售额将在2020年的4330亿美元规模上增长8.4％，而2019年到2020年的增长幅度为5.1％。

但预估全球晶圆代工产能，2021年产值成长只有6％，尽管这也是创新高。

加上新工艺的研发费用，每一座晶圆代工厂的建造成本都在几百亿美元以上。比如2018年中芯在上海建设的12英寸芯片生产线，投资超过100亿美元，2019年台积电正在建设的3纳米制程工厂，投资超过190亿美元。

16nm /14nm芯片的平均IC设计成本约为8000万美元，上一代的28nm IC约为3000万美元，而7nm芯片则需要2.71亿美元。

具有领先技术、节点优势的顶级公司将蓬勃发展， 根据自己的意愿和上层影响力分配产能，这种状况，寄希望新生力量来打破，何其艰难 。

尽管硅谷是半导体行业的发源地，但由于高昂的建造成本和亚洲地区提供的大量激励措施，近几十年来，大部分工业投资都流向了亚洲。但在全球半导体产业发生变革后的今天，制造对半导体行业的发展显得越发重要。美日这些老牌半导体强国，重拾对半导体制造的重视。

美曾经邀请 Intel公司重拾代工业务，以期塑造本土企业芯片制造的向心力。台积电在各方影响下，将在亚利桑那州建设价值120亿美元的芯片制造厂，三星电子紧随其后，它将在得州投资100亿美元建立3nm生产线。

在日经产省极力的邀请下，台积电计划将在日本东京设立先进封测厂。消息称，双方将会成立合资公司来进行营运，出资各半。这座封测厂很有可能是台积电在台以外的首座封测厂。

半导体产能才是芯片链条的瓶颈，抢产能就是在抢夺未来工业 科技 的话语权。

根据美国半导体行业协会的数据，2019年全球芯片产业营收4123亿美元，美国公司高达47%，而中国大陆芯片公司只占了5%。更需要认清的现实是：我国这5%的市场份额，还处于芯片产业链的低端。从芯片产业的基础软件、底层架构、光刻胶及配套试剂等芯片材料，再到高端显示芯片、大容量内存芯片、基础 *** 作系统、集成电路专用装备和高精度加工设备，中国依赖进口。

封锁带来的困局需要正视。

半导体是一个全球性的行业，没有任何一个国家能单独提供整个行业供应链。但我们不主动在产业链具备一定的实力，封锁不会自动解去。而我们的优势在于拥有庞大的市场以及相对完备的产业链配套的生态。

打破芯片产业技术封锁困局的关键在于人才培养，在于基础学科的进步。有数据指出：我国集成电路人才到2022年，芯片专业人才缺口仍将近25万。

面对前所未有的压力，只能正面迎战，躲避及退让是不可取的，首先是生存，坚持是关键。

我们有太多的期望，中国已经融入 科技 全球化体系，不可能走回头路。 只有国产化上形成突破，才能谈起全球化，甚至让芯片产业全球化，回到它本来应有的样子，这大概是我们被赋予的高阶使命吧 。

---