速写中国半导体产业发展史：自主化之路的70年努力

半导体产业本身是一个需要国际合作且产业链条极长的行业。一颗在美国设计的芯片，最终销往中国，从原材料到成品芯片，可能涉及大约10个国家和地区：有的负责提供材料和解决方案，有的制造设备，有的进行晶圆的生产制造，还有的负责封装和测试。在设计链条上，还包括了芯片设计所需的工具、IP，以及设计流程的前端和后端等环节。7GResmc

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近两年来，我们常说中国乃至全球半导体产业正站在十字路口：新冠疫情、全球贸易与地区冲突、宏观经济波动及各种不确定性因素，都使得这个产业的“全球化”趋势发生了转变。中国是受这波冲击影响最大的国家之一，特别是在贸易和产业链限制方面。在这样的背景下，我们不得不寻求更加自主的产业链结构，以真正满足中国电子产业的市场需求，并依托半导体作为基石，发展更多的上层技术与应用。7GResmc

似乎在大部分中国人的认知里，半导体技术的自主化、国产化是近些年才被提起的议题。但将时间拨回到20世纪50-60年代，中国半导体技术的发展之初，对于技术自主化的寻求就已经深刻烙印在这个东方国家的基因之中。近两年“自主化”努力被更多人看见，不过是时代大环境的映衬罢了。7GResmc

当代中国半导体消费与生产现状

从消费市场的角度来看，中国是全球最大的半导体消费国。IC Insight早在2018年的报告中就提到，当时全球排名前10的半导体公司，从R&D研发中心到生产制造，在中国皆有布局——这和中国市场对芯片的需求是分不开的。7GResmc

在区域化(Regionalization)趋势声浪尚不高的2018年，全球90%的手机、65%的PC、67%的电视都在中国工厂制造，这不单是有世界工厂之称的中国有制造成本相对低的优势，也是在于离消费需求地更近，很大程度上更有利于成本节约。7GResmc

但与此同时，普华永道2017年的数据显示，同时期中国半导体企业仅为全球市场提供份额不到5%的半导体产品，而且技术层面起码有2代的代差。当时的不少分析也都认为，中国国内大约90%的半导体消费都由外国企业供给——而2020年这个数字就下降到了83%。7GResmc

另一方面，于5、6年以后的现在，在大环境不济、半导体产业周期化下行，以及地缘政治的压力下，中国本土半导体产业却又交出了相当亮眼的答卷。2024年Q1，中芯国际(SMIC)晶圆出货量170万片，营收17.50亿美元，是历史上第二高的营收季度，同比增长19.7%，也成为紧随台积电(TSMC)之后的第二大半导体晶圆制造代工厂(仅有Foundry业务的市场参与者)。并在随后的Q2和Q3分别报收于19.01亿、21.71亿美元，同比增长21.8%和34.0%。7GResmc

与此同时，面向存储市场，中国还有长江存储(YMTC)这样在整个行业内真正实现领先，且极大程度实现了技术自主化的企业；加上近些年中国半导体产业在SiC、先进封装、通信、AI等技术领域的投入，和5-10年前已大不一样。7GResmc

即便是在半导体制造设备这类尚存在瓶颈的子领域，中国的市场地位也已经今非昔比。TrendForce 2024年年初的分析数据显示，中国自主装备已经能够处理半导体生产制造的多个步骤，而且在光刻胶剥离、洗净、蚀刻等环节达成了较高的本土化率；而CMP(化学机械平坦  化)、热处理、沉积等步骤也取得显著进展；即便如量测、涂胶与显影、光刻、离子注入等部分还存在挑战。7GResmc

IC Wise则预测，2024年中国芯片行业会结束下行周期，实现12%的增长；Foundry代工市场也会回归为正增长——增幅9%；半导体设备市场提升约9.6%。此后8英寸晶圆产线利用率预计会提高到90%，12英寸产业利用率则增长至78%。IDC认为至2030年，中国的Foundry成熟工艺(≥22nm)市场会实现大幅增长，在全球范围内占到将近4成份额(2023年为30%)；中国在半导体产业的影响力也和几年前大不一样。7GResmc

即便美国的出口管制、技术封锁等措施，以及全球半导体产业都在走向某种程度的自主化和区域化，对中国半导体技术发展造成了负面影响；中国在半导体先进制造工艺领域也还有待努力与前行，市场发展势头及实现更高程度的自主化意志不会变——毕竟这是一条走了已经有60多年的路，是在诸多经验教训之上的一搏。7GResmc

源自20世纪50至60年代的开局

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国外研究机构此前几十年的研究结果皆认同，中国一直以来的产业规划思路在于有目标、计划性地加速特定行业的技术进步，并预设这些产业的发展将有利于推动生产力往前、提高国民生活标准。这样的思路贯彻到了从信息技术到农业等诸多领域，也获得了不少阶段性成功——即便其中多少也遭遇了挫折。7GResmc

有意促成中外合资、引进国外技术，以及通过“五年计划”的持续推进和引导国外直接投资等措施，都是发展过程中的具体实施方案。当代具有代表性的成果包括上海培育了完整的汽车产业供应链，以及国家政策对通信行业的持续支持，这些都促进了该行业的完善。仅在过去的10年里，中国就在科学、技术等多个领域，颁布了超过100份发展计划。7GResmc

而半导体行业始终是这些计划中的关键，将其作为影响到经济及国家安全的战略性技术对待。对新中国而言，半导体是个可以从1956年就说起的历史故事。实际上德州仪器(TI)也是在1958年才构建起真正意义上的IC集成电路。7GResmc

中国的首个晶体管就问世于1956年——即便某些研究报告将中国与半导体的历史渊源前推至1954年由黄昆和谢希德所著的《半导体物理学》(如此算来，中国半导体产业/技术发展至今刚好70年)。此二人当年从美国毅然回到中国后，就在北京大学开启了固态物理学专业，随后国内的其他高校也都跟进。北京大学也因此被认为是中国半导体行业诞生的摇篮。7GResmc

国外的不少研究报告将中国半导体产业发展分成4个阶段，早期是20世纪50至60年代开局的第一阶段，主要特点是由国家和政府领衔技术发展计划。最初国务院发布了《1956-1967年科学技术发展远景规划》，将半导体技术视作国家在生产与国防方面需加紧发展的领域，具备关键优先级。不仅是5所高校开设半导体相关专业，而且在于不少知名的工厂也在此阶段相继创立，比如培养起了先期人才的无锡742厂(江南无线电器材厂)。7GResmc

还有常被人提起的是774厂(即北京电子管厂)，最早通过还原氧化锗拉出了锗单晶，很快成为彼时中国最先进的半导体厂；20世纪60年代774厂开始造锗合金结型晶体管。当时这种晶体管也都还是手工制造，774厂的工人们用烙铁来将铟球熔到锗上。这些器件不少进入到了中国的首批半导体收音机里，1963年还通过中国香港走向了世界市场。这也应当是一段时间内，中国人习惯将半导体与收音机划等号的最初由来。7GResmc

另外，值得一提的是，774厂之所以如此知名，很大程度上是因为它被认为是京东方的前身，而京东方如今已成长为全球领先的显示面板国产制造商。7GResmc

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1965年，上海的一家元器件厂与中国科学院上海微系统与信息技术研究所(SIMIT)合作，生产出中国首个TTL(晶体管-晶体管逻辑电路)集成电路。其时晶体管与集成电路的重要应用方向就在军事与航空航天。关键人物黄敞于1959年受钱学森影响归国，支持中国的导弹计划研究所需晶体管与电路......皆为中国半导体事业最初发展值得被提起的典型案例。7GResmc

但一般研究皆认为，随着1964年中国开始将更多精力放在包括三线建设及其他的国家发展策略调整的重心之上，中国的半导体产业链建设受到了相当程度的影响。另外，还有研究则指出，这一阶段的半导体技术发展过程中，研发与生产是割裂的：尤其是R&D在中国国家实验室进行，而生产则在国有工厂内实施。双方鲜有协同，令技术转化变得困难。7GResmc

到20世纪70年代，虽然约有40家工厂参与到半导体相关的生产制造中，但是绝大部分都只是生产简单的二极管和晶体管，而非集成电路。7GResmc

20世纪80年代开放市场后的新尝试

在20世纪70至80年代，随着1977年高考恢复和1978年改革开放，中国的芯片产业迎来了发展契机。中国高校相继设立了半导体和电子相关学位，并派遣人员赴海外学习先进技术。政府从产业链发展的角度出发，引进国外先进设备，对国有半导体企业进行技术升级和新厂建设，投入了巨额资金。7GResmc

在那个时期，特别值得一提的是1977年我国自主研发的最早光刻机——GK-3型半自动光刻机的诞生，这一事件至今仍被人们津津乐道。中国光刻机的发展在20世纪70年代末至80年代初迎来了一段小高潮，这段历史无疑值得深入撰文探讨。7GResmc

在六五计划(第六个五年计划， 1981-1985年)期间，20世纪80年代初期，中国国务院于成立了“电子计算机和大规模集成电路领导小组”，着眼于对中国的半导体产业做现代化改革。到1985年，国有半导体厂就斥资从国外引入了24条半导体生产线。1984-1990年期间，政府、国有企业及高校学府，尝试过创立多达超过30家半导体新厂。7GResmc

然而，由于人才短缺、引进的技术相对落后，以及后续一段时间内对进口的倡导等因素，这些工厂和生产线中最终实现商业化成功的案例并不多。有必要指出的是，发达国家的技术封锁并非仅限于当前。过去，CoCoM(输出管制统筹委员会，又称巴黎统筹委员会)就实施了各种贸易限制，而伴随中国半导体技术发展的外部限制也一直存在。7GResmc

同期的诸多工厂中，最具代表性的仍然是无锡742厂。20世纪60年代末70年代初，742厂为无线电等军用设备生产分立器件，而且质量出众。1980年，742厂成为六五计划的核心企业之一。当时中国从东芝买下两条产线，其一为5μm工艺3英寸晶圆(bipolar)，其二为存储工艺节点的4英寸晶圆。作为工艺转移的一部分，中国工程师也进行了驻厂学习。7GResmc

虽然这两条产线并非是先进工艺，但也助力742厂在1984年达成了年产量3,000万片晶圆的成果；到1985年，742厂晶圆的良率已经超过了80%，为电视机产出超过7,000万的集成电路。20世纪80年代后期，一半的中国产电视都在用742厂所造的芯片。1986-1987年，742厂与当时的二十四所无锡分所合并，共同成立无锡微电子联合公司，也就是后来的华晶电子，开启了一段新征程。7GResmc

外界对于华晶电子的评价是中国首个实现LSI(大规模集成电路)量产，也是首个实现VLSI(超大规模集成电路) 64K RAM芯片原型打造的企业。华晶及同期诸多业界同仁的努力，也让国家和行业看到了希望。7GResmc

1990年“908工程”启动。该工程的目标是要向世界表明，中国有能力打造领先的半导体企业。其中，一大举措就是投入15-20亿元人民币帮助华晶电子将现有的5英寸产线升级至6英寸产线，计划为以1μm或0.8μm工艺实现每月12,000片产能。这笔投资对当时的中国而言绝对是个巨大的数目。7GResmc

只不过该项目最终未能达成预期，其原因众多。例如，同时进行DRAM和ASIC的研发，未能集中资源；华晶也缺乏大项目管理人才；在决策层面，由于华晶当时的庞大规模，存在尾大不掉的问题。1994年，在中国政府的牵头下，华晶进一步与朗讯(Lucent)合作，期望在通信交换技术方面进行人才培养、引进工艺节点和IP。然而，在技术消化与融合上遇到了问题，技术引进受阻，客户资源也未能及时跟进。直至1997-1998年才开始生产，而此时该技术已经落后。7GResmc

以更开放的态度发展产业

九五计划(1996-2000年)的到来，也开启了“909工程”。中国政府听取了不少产业发展意见和建议，决定采取更开放的态度，部分改变企业和技术发展过程中政府扮演的角色。上海华虹也就成为在此发展期间的关键企业，上海政府为了支持华虹的发展，为华虹提供了诸多优惠及便利政策。7GResmc

国际背景方面，虽然技术的进出口限制问题是始终存在，但是中美关系开始升温为在此期间的技术引进提供了令人瞩目的成果：不仅按时进入量产将DRAM芯片带到市场，而且在应用上也收获颇丰。7GResmc

华虹NEC两年时间就建起了工厂，良率从50%快速提升至90%，到2000年实现了3.5亿元人民币的盈利。只不过，两者的合作方式限制了技术学习，且2002年全球DRAM市场开始步入下行期，华虹也在后续改变了合资与运营的模式。企业层面的操作与转向此处不做赘述。我们认为，华虹作为新世纪的发展先驱，无疑为中国半导体开启新时代奠定了基础。7GResmc

2001年底，中国正式加入WTO (世界贸易组织)，中国市场很自然地吸引到诸多跨国企业，它们纷纷在中国建立起本地化运营实体。2000年，中国国务院印发《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》(国发[2000]18号文件)，为在中国运营的半导体企业提供了税收优惠，这包括本国企业和跨国企业。7GResmc

中芯国际（SMIC）正是在这样的时代背景下成立的。自2002年开始量产以来，中芯国际迅速成长为中国规模最大、技术最先进的半导体制造晶圆代工厂。在政府和各种优惠政策的支持下，中芯国际取得了自国家开始扶持半导体产业以来的巨大成就。同时，在保持与国外先进企业技术和人才交流的大背景下，中芯国际始终保持着与全球最先进晶圆代工厂的技术差距在可控范围内。7GResmc

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2005年，国务院印发《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》也再度提到了半导体对未来先进技术发展具备核心价值。这份纲要后期也带出了更多支持文件和政策，着眼在IP与技术的引进、消化、吸收和再创新。可以说，这让整个中国半导体产业真正敞开了怀抱，与国际企业合作、带入国际先进技术，让产业发展进入快车道。7GResmc

在此过程中可被提及的芯片设计、制造等相关企业太多，自2005年至今的中国半导体技术发展实在可以用“飞速”来形容。但我们认为，见证或谱写这一历史最具代表性的企业就是华为海思。深圳市海思半导体在2004年正式注册，前身是创建于1991年的华为集成电路设计中心。7GResmc

尤其体现在对尖端设计与制造工艺有极高要求的手机芯片领域，海思的发展与2005年之后国家倡导的技术引进、消化、吸收和再创新的思路高度契合。海思开始广为人知的是其于2012年推出的首颗手机芯片——基于Arm Cortex-A9的K3V2，该芯片被应用于华为Ascend D手机。然而，这颗芯片在发布之初并未获得中国手机用户的广泛认可。7GResmc

然而，海思在芯片设计领域持续进行高成本投入，并经过数年的坚持迭代，使得2016年推出的麒麟960芯片被外媒Android Authority评选为“Android 2016 Best”性能最佳芯片，给当时的高通、三星等竞争对手带来了当头棒喝。要知道，从2012年的K3V2到麒麟960仅仅相隔4年时间，在这期间对海思的质疑从未间断，但海思最终凭借实力证明了自己的价值。7GResmc

2017年海思在麒麟970手机芯片中率先加入了NPU(神经网络处理器)，早于苹果、三星、联发科等一众竞争对手预判了AI技术对手机的价值。这对中国芯片设计事业而言也是具有里程碑意义的事件。2018年DIGITimes Research公布全球前十大IC设计公司，海思位列第五，是唯一在榜的中国大陆企业。7GResmc

即便到了2020年，尽管因贸易冲突而屡遭挫折，海思仍然在IC Insights公布的全球TOP 10半导体销售企业中排名第10。当时，排在前十的企业还包括Intel、三星、台积电、SK海力士、美光、博通、高通、德州仪器和英伟达。从海思这些年的发展历程中，我们可以窥见当代中国半导体产业发展战略的正确性。只不过，在探讨战略问题时，唯有抛开地缘政治的外部因素才能进行深入讨论。7GResmc

时代大背景下的“自主”命题

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中国的半导体发展战略始终着眼于构建从芯片设计、制造，到封装测试，以及相关材料和装备的自主生态闭环。这一点自20世纪50至60年代起就一直是贯穿始终的主题。这一目标及其实施纲要可以在2014-2015年相继发布的《国家集成电路产业发展推进纲要》、《中国制造2025》，以及《<中国制造2025>重点领域技术路线图(2015版)》中窥见一二。7GResmc

2014年的《国家集成电路产业发展推进纲要》基本明确了中国半导体产业要与领先的国际竞争对手看齐，并且通过资金、政策支持，内外双循环的投资加速技术引进与学习。7GResmc

2014年的这份纲要提到了国家集成电路产业投资基金，也就是现在我们常说的大基金，用于产业发展。中国不少地区政府也对应的建立起了IC相关的基金。可见时下补贴、税收减免与优惠、政策刺激、投资工具皆为发展产业的手段。7GResmc

《中国制造2025》放眼于不同领域，与当前中国强调“新质生产力”和“产业升级”一脉相承。即从过往劳动力廉价的所谓“世界工厂”走向更高价值的技术与上游：通过知名品牌以现代化设备设施制造先进产品，提升中国企业在本国与全球市场的价值。7GResmc

其间也格外强调了信息技术，相关半导体与芯片。而重点领域技术路线图更明确了发展芯片设计产业，加速芯片制造产业开发，升级先进封装与测试产业，并在集成电路的关键设备与材料领域实现突破。7GResmc

最后，在这种背景下，内循环投资不仅强调绿地投资（greenfield investment），还进一步包括与非中国企业的合资，这是自新世纪以来中外合资策略的延续。实际上，自从上述文件印发之后，中国国内已经建立了许多多国合资企业，其中绝大多数是既有合作的扩展，涉及的企业包括Intel、SK海力士、三星等。对于中国半导体产业来说，这依然是学习和吸收技术的重要机会。7GResmc

外循环投资则部分通过收购、技术授权与获取来达成国产半导体技术的精进和进步。单纯从2014-2016年，中国企业在海外参与的投资与并购积极性变化，就能看到这方面的显著成果。7GResmc

2020年之后的众多大环境不确定性，以及全球半导体产业不可避免地走向区域化，都凸显了早在10年前这些策略的必要性。与21世纪10年代之后相比，中国半导体产业的发展策略，相较于上世纪五六十年代的显著转变和思路差异，清晰地展示了这70年来发展历程的艰辛。7GResmc

遥想三星电子1976年收购韩国半导体，当时李健熙就意识到韩国发展半导体和集成电路产业的现状与最初美日面对的截然不同。因为好走的路都已经被美日企业走过，韩国面对的是投资规模更大、投资期更长的市场局面。7GResmc

实际上，自新世纪以来，中国面临的是摩尔定律放缓、半导体尖端制造工艺成本指数级增长的市场现状。相较于当年韩国所面对的挑战，这一局面的难度可以说是梦魇级别的，非核心玩家根本无法应对。中国正在努力在这一道路上披荆斩棘，在同样是进出口管制的时代背景下，新一轮的胜率和取得的战果已经远超过去。7GResmc