中国芯片面临的问题与窘境,在《中国芯片为何几十年都发展不起来?|中国芯片何时崛起?》一文中已做详细论述。
要想改变这一局面,就要有合适中国的发展方式。对此,也引发一系列争论:
有人提出,可以借鉴“两弹一星”模式,举全国之力,突破芯片难题。
也有人认为,在全国大力推进下,目前,我们已有所成就,我们现在要做的是发挥强项一举突破。
更有人认为,芯片适合木桶理论,我们应该补足短板,全面发展产业链。
本文就以上争论,一一进行讨论。
福 卡 智 库 01 “两弹一星”模式为啥不适合芯片?
有人问,“两弹一星”都造出来了,小小的芯片还搞不出来?无非是动用国家资源集中攻关而已。事实上“两弹一星”模式并不适合芯片。
其一,“两弹一星”在一定意义上只需要解决有或无的问题——只要研制出来就算成功了,投入的资源是一次性的,一旦解决就能管几个年代。
至于其性能,则并不是那么重要,尤其是“两弹”,无论什么量级都具有恐怖的毁灭力。
可是芯片投入动辄几十亿甚至几百亿美元,且实验室成功、量产、时间这三个条件缺一不可。
其二,芯片产业遵循迭代加速的摩尔定律,芯片制程升级一日千里,国内本就落后一大截,也就意味着在摩尔定律的影响下,接下来我们还要站在一次比一次高的平台上与优胜者竞争。
美、日等国的民用芯片研发技术和生产技术领先中国是事实,而且它们十几个月甚至几个月就会迭代出新产品。
这也注定了中国将面临的是技术水平跟不上的恶性循环。
其三,“两弹一星”研发的社会条件与当下截然不同。
两弹一星的参与者素质都非常高,哪怕很少的工资收入也任劳任怨,代表了那个时代专家学者的一种境界,可现在大部分企业都要考虑盈利这个现实问题。
其四,芯片产业相关度与军工产品截然不同。
军工芯片对性能的要求其实并不高,只对稳定性、可靠性及各种复杂地磁环境下的抗干扰能力有着非常高的要求,太先进的商用芯片反而缺乏稳定性。
可民用芯片的应用环境与之不同。
其五,芯片产业需要市场份额形成自我造血,而不是一味国家投资。
如果每一轮竞赛都依赖外部投资,财政扶持也好,资本市场也罢,都将面临一个无底洞。
因为要想扶植芯片发展,就意味着还要扶植与之相关的民用发动机、操作系统、仿真软件等产业,一个都不能少。
可见,中国芯片产业并不适用“两弹一星”模式。
那么,中国芯片发展究竟该走什么道路?
福 卡 智 库 03 补短板还是强长板?
近十年来,中国芯片的设计、封测领域都取得了不俗的成绩。以封测为例,全球前十大封测厂商中,中国大陆的长电科技、通富微电和天水华天分列第三、第六和第七。
在局部领域的成功,却带来了争论:中国芯片的未来之路究竟是继续发挥优势强长板,还是补足短板完成产业优化。
1、补短板有多难?
目前中国在制造、装备、材料等产业核心领域依旧与美国等世界领先国家相差甚远,使得国内无法形成完整有效的本土化产业链,而补足这些短板需要有长足的动力以及耐心。
根据摩尔定律及现实情况来看,芯片的集成密度每1-2年实现翻倍。过快的发展速度也使得中国在技术研发的过程中始终处于落后地位。
同时,通过购买或并购所实现的技术国有化往往会在短短数年内被新的制程技术所代替。
以制造芯片的光刻机为例,目前中国国产光刻机工艺水平为90纳米,上海微电子设备公司在近两年才完成首台28纳米工艺的国产浸没式光刻机。而目前世界上最先进的极紫外光刻机技术已经能达到5纳米级别。
短板补足的速度难以跟上发展的脚步。
2、强长板不如弯道超车
目前,光刻工艺精度的进一步提升是半导体行业向前发展的决定性因素,然而中国长板的设计与封装环节很难做到领先全球甚至改变行业格局的地步。
所以,就现阶段而言,实现芯片行业的弯道超车似乎更可行。
从目前情况来看,光子计算或许是一个突破口。
一方面,高性能让其拥有先天优势。光子器件的开关速度比电子器件更快,而且光波具有不同的波长、频率、偏振态和相位信息,可以用来代表不同的数据,因而光子计算具有内禀的高维度的并行计算特性。
另一方面,光子芯片也将是未来AI计算的硬件架构,以目前在AI领域的拓展以及越来越多的产业化应用,光子芯片可能将在未来彻底淘汰传统GPU,成为未来量子计算的候选方案之一。
目前中国已成功研制出首个轨道角动量波导的光子芯片,而华为在该领域取得了一项名为“光计算芯片、系统及数据处理”的技术,未来,中国将有更大的突破。
参考文章:
《曾和韩国、中国台湾地区处同一起跑线,为何中国大陆芯片被落下?逆袭难在哪?|中国芯片何时崛起》
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