中興的“芯”病,，中國的心病

本報記者 張蓋倫 付麗麗

亟待攻克的核心技術(shù)②

當(dāng)?shù)貢r間16日,，一記重拳向中興通訊砸下。美國商務(wù)部表示,，由于中興通訊違反了曾與美國政府達成的和解協(xié)議,，7年內(nèi)禁止美國企業(yè)向中興通訊出口任何技術(shù)、產(chǎn)品,。

招商電子分析稱,，中興通訊的主營業(yè)務(wù)有基站、光通信及手機,，而芯片在這三大領(lǐng)域均存在一定程度的自給率不足,。

若真的禁運，中興危矣,。

專家稱,，美國制裁中興，是警鐘,，也是集結(jié)號,。“我們需要反思,，但也不能讓步,。集結(jié)號已經(jīng)吹響，國產(chǎn)芯片何時能上戰(zhàn)場？”

每一步都是高難度操作

缺“芯”缺在哪,？

以此次中興通訊被制裁的用于光通訊領(lǐng)域的光模塊為例,，其主要功能是實現(xiàn)光電及電光轉(zhuǎn)換。光模塊中包括光芯片,，即激光器和光探測器,，還有電芯片，即激光器驅(qū)動器,、放大器等,。低速的(≤10Gbps)光芯片和電芯片實現(xiàn)了國產(chǎn)，但高速的(≥25Gbps)光芯片和電芯片全部依賴進口,。

為何缺“芯”,？首先來了解一下“芯片的誕生”。

中國科學(xué)院西安光機所副研究員,、中科創(chuàng)星創(chuàng)始合伙人米磊介紹,，芯片核心產(chǎn)業(yè)鏈流程可以簡單描述為設(shè)計—制造—封裝。

其中有三個關(guān)鍵步驟：第一,，提煉高純度二氧化硅,，做成比紙還薄的晶圓；第二,，在晶圓上用激光刻出數(shù)十億條線路,，鋪滿幾億個二極管和三極管；第三,，把每片晶圓切割封裝好——目前指甲蓋大小的芯片里能集成150億個晶體管,。

每一步，都需要極精細操作,。

“芯片的制造如同用樂高蓋房子,。先有晶圓作為地基，再層層往上疊,，最終完成自己想要的造型(即各式芯片),。”米磊說,，做晶圓需要一種特殊的晶體結(jié)構(gòu)——單晶,，它可以像原子一樣一個挨著一個緊密排列，保證基底平整,。

要做出單晶的晶圓,，就得對原料硅進行純化和拉晶。拉晶過程中,，“要用到單晶硅生產(chǎn)爐,、切片機,、倒角機等多種設(shè)備和材料，其中90%需要進口,?！?陜西光電子集成電路先導(dǎo)院總經(jīng)理張思申介紹。

“還有一個卡住我們的,，就是芯片納米級工藝,。”米磊說,，當(dāng)前國際上可達到的芯片量產(chǎn)精度為10納米，我國能達到的精度為28納米,，還差兩代,。“而且,，關(guān)鍵原材料和設(shè)備還都是進口,。”

芯片制造難,，也燒錢,。

前芯片行業(yè)從業(yè)者王巖(化名)告訴科技日報記者，做芯片“投入幾十個億可能就聽個響”,。制造芯片需要實踐,，但芯片的實踐和試錯成本太高，往往一顆芯片就能決定一家公司的生死,。如果投入無法獲得對等產(chǎn)出,，這種耗資巨大的試錯和實踐就不會持久?！皼]有持續(xù)的實踐,，技術(shù)積累也就是空談?！倍绻麤]有實踐中的經(jīng)驗積累,，那么設(shè)計制造芯片過程中出錯率高，產(chǎn)出率也差,，形成惡性循環(huán),。

美國出了張“大王”

“缺芯現(xiàn)狀非短期所能改變，要有耐心,?！痹?8日晚由中國計算機學(xué)會青年計算機科技論壇(CCF YOCSEF)舉辦的一場特別論壇上，中國工程院院士李國杰表示,，國家芯片水平從某種程度上反映了國家的整體水平,?！皬脑O(shè)計、加工到設(shè)備配套,，芯片產(chǎn)業(yè)鏈漫長,，涉及領(lǐng)域廣，尤其需要經(jīng)驗的累積,?！崩顕芴寡裕安皇钦f砸錢下去就能把差距追平,?！?/p>

中科院計算技術(shù)研究所研究員包云崗認為，差距的形成和拉大,，在一定程度上是由于我國錯過了一個時代,。上世紀(jì)七八十年代，國際芯片產(chǎn)業(yè)開始發(fā)展并迎來騰飛,?！懊糠N芯片發(fā)展到今天這樣的成熟度，差不多需要萬人/年的投入,，而且是長期投入,。”

我國芯片產(chǎn)業(yè)根基薄弱,，國際環(huán)境也不好,。

中科學(xué)計算技術(shù)研究所研究員、龍芯處理器負責(zé)人胡偉武感嘆,，沒想到美國這么快就出了張“大王”,。“如果禁運發(fā)生在五年后,，我們或許能應(yīng)對得更加從容,。”

何出此言,？胡偉武指出,，在國際上，通用CPU的性能于2010年左右已達到了天花板,；而我國自主研發(fā)的通用CPU性能,，也預(yù)計在2019到2020年左右逼近天花板。再過五年或稍長一點時間,，圍繞自主芯片的生態(tài)也可初步形成,。“現(xiàn)在主要有兩個生態(tài)體系,，一個是英特爾加微軟,，一個是ARM加安卓,。在我國一些特殊領(lǐng)域，如能源,、交通,、金融、電信和國家安全中,，國產(chǎn)芯片已經(jīng)得以應(yīng)用,；再過若干年，到開放市場上或也可以一戰(zhàn),?！焙鷤ノ渑袛唷?/p>

不要等“做到跟國際水平一樣”才用

在18日晚的論壇上,，主持人展示出了一張看起來有些“刺眼”的圖：根據(jù)一份分析報告,，在計算機系統(tǒng)、通用電子系統(tǒng),、通信設(shè)備、內(nèi)存設(shè)備和顯示及視頻系統(tǒng)中的多個領(lǐng)域中,，我國國產(chǎn)芯片占有率為0%,。

李國杰院士反復(fù)強調(diào)一句話：自主芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要應(yīng)用支撐。

“這個方面,，國家過去有些動搖,，態(tài)度不是很鮮明。以前想過啟動政府采購,，后來也沒有,。”李國杰說,，“發(fā)展自主芯片,，不要想著什么時候芯片做得跟國際水平一樣好了才用。你不用它,，怎么發(fā)現(xiàn)問題,，怎么不斷改進？”

技術(shù)需要迭代,；要迭代,，就得經(jīng)過市場的檢驗。胡偉武建議,，要加大自主研發(fā)的元器件推廣應(yīng)用力度,，給國產(chǎn)芯片更大空間。

因為,，沒有市場,，做出來就是白做,。“應(yīng)用”對芯片的發(fā)展究竟意味著什么,？胡偉武打了個比方：國產(chǎn)芯片現(xiàn)在在一樓,，想努力去往二樓，可是沒梯子,?！熬退悴唤o梯子，給條繩子也可以,，至少讓我們有東西能借力爬上去,。”魔鬼藏在細節(jié)中,，而細節(jié),，藏在應(yīng)用中。缺少應(yīng)用,，也就難以進行針對性改進,，“二樓”就變得可望而不可即。

八年來,，無錫江南計算機研究所高級工程師程華一直從事國產(chǎn)關(guān)鍵軟硬件的評測和自主可控度評估工作,。從2010年開始，她每年都會將三大國產(chǎn)品牌的最新款處理器與國外芯片進行對比,。到2014年,，基于部分國產(chǎn)處理器的整機性能已經(jīng)追平或超越基于英特爾奔騰4雙核處理器(主頻3.2GHz)的整機性能?！拔乙恢痹谟谩埿尽碾娔X,，我覺得挺好?！?/p>

程華認為,，國產(chǎn)芯片發(fā)展，很大的問題是缺少生態(tài),?！罢梢匝a貼家電下鄉(xiāng)，為什么不能補貼搭載國產(chǎn)芯片的電腦呢,？”她也呼吁,，就算此次禁運危機解除，國產(chǎn)芯片也要有上戰(zhàn)場的勇氣,?！拔覀儫嵘砹耸畮啄辏苍摮鰜砹??！?/p>