中國(guó)芯片的極限突圍

文章還提到中國(guó)大陸在發(fā)展芯片的路上有以下障礙：

1、時(shí)間障礙： 中國(guó)大陸在70年代才開放商業(yè)，而現(xiàn)代芯片是1958年左右發(fā)明的，存在20年的發(fā)展時(shí)間差；

2、資金障礙： 幾十年來，勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)是中國(guó)大陸致富的途徑，而半導(dǎo)體需要?jiǎng)虞m幾十億的前期投入，而且要10年甚至更久才能見效，鮮有中國(guó)企業(yè)有這等財(cái)力或經(jīng)驗(yàn)?zāi)苓M(jìn)行這種理性投資；

3、技術(shù)障礙：日韓可以從美國(guó)購(gòu)買技術(shù)或者與之結(jié)成伙伴關(guān)系，但中國(guó)大陸沒法那樣做，收購(gòu)美國(guó)半導(dǎo)體公司常被否決，日韓等也對(duì)中國(guó)大陸的收購(gòu)采取類似嚴(yán)厲的審核。

從以上陳述，我們大概能知道為什么國(guó)家在芯片上這么焦慮。

芯片對(duì)于國(guó)家是頭等大事，但對(duì)于一個(gè)普通人卻遠(yuǎn)在天邊，很多人不知道芯片到底是個(gè)什么玩意，這里挖數(shù)試著通俗講一下。

芯片的由來

說到芯片，這也跟發(fā)明大王愛迪生有關(guān)，1883年，愛迪生正在為尋找電燈泡的燈絲材料而犯愁，他無意中做了一個(gè)小小的實(shí)驗(yàn)，在真空電燈炮內(nèi)部碳絲附近裝了一小截銅絲，希望銅絲能阻止燈泡的碳絲蒸發(fā)。

實(shí)驗(yàn)失敗了，但卻發(fā)現(xiàn)沒有連接在電路里的銅絲，竟能因接收到碳絲發(fā)射的熱電子而產(chǎn)生微弱的電流，他為這一發(fā)現(xiàn)申請(qǐng)了專利，命名“愛迪生效應(yīng)”。

后來愛迪生的助手，英國(guó)物理學(xué)家約翰·弗萊明利用“愛迪生效應(yīng)”發(fā)明了世界第一只電子二極管，又稱真空二極管。

電子管起到對(duì)電流信號(hào)的放大作用，是早期電視機(jī)、收音機(jī)等電子產(chǎn)品不可或缺的元件，但電子管的體積跟手掌一樣大，耗電又多，世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)就是用電子管做的，用了1.8萬只電子管，占地170平方米，重30噸。

為了把電子管的體積縮小，1947年美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的三個(gè)科學(xué)家肖克利、布拉頓和巴丁發(fā)明了可以替代電子管的晶體管，這是一種用鍺和硅等材料做成的元件，它可以做的非常小，有多小呢？ 用現(xiàn)在的技術(shù)，60億枚晶體管所占的面積不過是一張銀行卡的大小而已。

三個(gè)人因此而獲得了1956年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

有了晶體管，各種電子設(shè)備才可以做得足夠小，但晶體管是分散獨(dú)立的，大批量制造耗時(shí)耗力，1958年美國(guó)德州儀器的工程師杰克·基爾比發(fā)明了集成電路，這種技術(shù)可以把很大數(shù)量的晶體管印刷到一塊硅片上，從而實(shí)現(xiàn)了晶體管的規(guī)?；a(chǎn)。 

基爾比和他制作的第一塊集成電路

基爾比由此獲得了2000年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，而集成電路也就是我們常說的芯片。

芯片是把晶體管等器件小型化，并集成到一塊硅片（又稱晶圓）上的一種電子器件，它是一種非常精密的器件，對(duì)制造工藝的要求非常高。

英特爾和高通 

英特爾是PC的芯片霸主，高通是手機(jī)的芯片霸主，提到芯片都繞不開這兩家美國(guó)公司。

英特爾 

1955年，上文提到的晶體管發(fā)明者肖克利離開貝爾實(shí)驗(yàn)室，在硅谷創(chuàng)建了肖克利半導(dǎo)體實(shí)驗(yàn)室，后來公司的八名員工聯(lián)合辭職，于1957年創(chuàng)建仙童半導(dǎo)體公司，到了1968年，仙童半導(dǎo)體其中兩位創(chuàng)辦人羅伯特·諾伊斯和高登·摩爾辭職，同年創(chuàng)建英特爾公司。

隨著個(gè)人計(jì)算機(jī)崛起，英特爾將自己的業(yè)務(wù)專注到個(gè)人計(jì)算機(jī)的芯片，也就是CPU，從此業(yè)績(jī)起飛，成為全球在PC領(lǐng)域最有利可圖的硬件供應(yīng)商。

90年代PC開始普及時(shí)，英特爾的股價(jià)也跟著飛漲，巔峰時(shí)期的市值達(dá)到 3233億美金，壟斷了全球PC芯片超過90%的市場(chǎng)份額。

英特爾目前在PC芯片的主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手是AMD，有趣的是AMD也是仙童半導(dǎo)體的離職員工創(chuàng)建的。

1965年，上文提到的英特爾創(chuàng)辦人之一高登·摩爾在《電子學(xué)》雜志發(fā)表了一篇文章，預(yù)言半導(dǎo)體芯片上集成的晶體管和電阻數(shù)量每年將增加一倍，這就是著名的“摩爾定律”。

高通

1985年由美國(guó)加州大學(xué)圣地亞哥分校的兩位教授創(chuàng)立，一開始主要專注于無線電通信技術(shù)的研發(fā)，積累了非常多這方面的專利。

隨著智能手機(jī)的崛起，高通開始了手機(jī)CPU的研發(fā)，2007年發(fā)布了第一款驍龍芯片，隨后驍龍芯片迅速適用于各種智能手機(jī)、平板電腦和智能手表。

截至2017年底，高通在智能手機(jī)芯片的市場(chǎng)份額是 42%。 

其股價(jià)隨著智能手機(jī)的普及而狂飆，截至目前的市值是928億美金。

高通2017年收入為222.9億美金，其中65%來自中國(guó)大陸，可見我們對(duì)芯片進(jìn)口的依賴。

日本、韓國(guó)、中國(guó)臺(tái)灣接棒 

日本

冷戰(zhàn)期間，為了對(duì)抗蘇聯(lián)，美國(guó)開始了對(duì)日本的大規(guī)模援助，由此日本以極低廉的價(jià)格獲得了美國(guó)大量技術(shù)授權(quán)，其中就包括晶體管的技術(shù)。

在政府的補(bǔ)貼下，日本晶體管得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展，1959年，日本包括索尼、NEC、三洋、東芝在內(nèi)的企業(yè)一年生產(chǎn)了8650萬顆晶體管，這一規(guī)模已經(jīng)超過了技術(shù)發(fā)源地美國(guó)。 

1960年日本利用逆向工程的方式研發(fā)了日本第一塊集成電路，這距離集成電路在美國(guó)的發(fā)明僅過去2年。

1962年，日本的NEC公司從美國(guó)仙童半導(dǎo)體公司那以技術(shù)授權(quán)的方式學(xué)會(huì)了集成電路的批量制造工藝，在日本政府主導(dǎo)下，NEC又將技術(shù)開放給了三菱、京都電氣等公司，由此日本芯片產(chǎn)業(yè)正式起航。

到了1989年，日本芯片在全球的市場(chǎng)占有率達(dá)到53%，超過了美國(guó)的37%。

1990年全球十大半導(dǎo)體企業(yè)，日本占了6席，數(shù)據(jù)由云鋒金融整理

日本的快速發(fā)展驚動(dòng)了美國(guó)，為了改善美國(guó)本土的貿(mào)易逆差，美國(guó)與日本及另外3國(guó)簽訂了《廣場(chǎng)協(xié)議》，加速了日元的升值。

由于日元快速升值，芯片出口變得無利可圖，日本國(guó)內(nèi)資金轉(zhuǎn)而涌入了房地產(chǎn)和金融，泡沫越來越大，最后泡沫破裂，日本進(jìn)入“失落的十年”，芯片行業(yè)從此一落千丈，而美國(guó)也在1993年重新奪回芯片份額全球第一的地位。

日本的衰退給了同樣拿到美國(guó)技術(shù)授權(quán)的韓國(guó)和中國(guó)臺(tái)灣可趁之機(jī)。

韓國(guó)

由于戰(zhàn)爭(zhēng)原因，韓國(guó)起步晚，1969年，當(dāng)日本的NEC、三菱已經(jīng)在批量生產(chǎn)集成電路時(shí)，韓國(guó)的三星還只是一家經(jīng)營(yíng)紡織、化肥、制糖的傳統(tǒng)公司。

在樸正熙的鐵腕治理下，韓國(guó)以舉國(guó)之力發(fā)展芯片，80年代，韓國(guó)電子通信研究所牽頭，聯(lián)合三星、LG、現(xiàn)代和韓國(guó)的6所大學(xué)，一起對(duì)DRAM（內(nèi)存）這個(gè)芯片領(lǐng)域進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，投入了1.1億美元的研發(fā)費(fèi)用，其中政府承擔(dān)其中的57%。

1983年，三星電子在韓國(guó)本土投產(chǎn)了全國(guó)第一座半導(dǎo)體工廠。

為了平衡日本，美國(guó)大力扶持韓國(guó)，短短3年時(shí)間就援助了韓國(guó)超過20億美金，并且在技術(shù)授權(quán)方面非常慷慨。

到了1989年，韓國(guó)的三星成功實(shí)現(xiàn)了4M DRAM的量產(chǎn)，與日本幾乎同個(gè)時(shí)間投放市場(chǎng)，自此韓國(guó)成功追上日本。

日本泡沫期間，韓國(guó)開始瘋狂擴(kuò)張，1990年開始，三星建立了26個(gè)研發(fā)中心，LG建立了18個(gè)，現(xiàn)代14個(gè)，在芯片領(lǐng)域的研發(fā)投入從1980年的850萬美金飆升到1994年的9億美金，專利數(shù)方面也從1989年的708項(xiàng)飆升到1994年的3336項(xiàng)。 

到了2008年，單韓國(guó)的三星和SK海力士?jī)杉夜揪驼紦?jù)了全球DRAM市場(chǎng)75%的份額。

中國(guó)臺(tái)灣 

臺(tái)灣的芯片起步比韓國(guó)稍晚一些，1975年，當(dāng)時(shí)的經(jīng)濟(jì)部長(zhǎng)孫云璇訪問韓國(guó)時(shí)看到韓國(guó)政府高薪聘請(qǐng)美國(guó)的韓裔工程師回國(guó)發(fā)展，受到了很大觸動(dòng)。

回臺(tái)灣后，他便成立了臺(tái)灣工業(yè)技術(shù)研究院，并選派一批工程師到美國(guó)RCA公司學(xué)習(xí)集成電路的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)，這批工程師中就有后來創(chuàng)辦了聯(lián)發(fā)科（MTK）的蔡明介。

臺(tái)灣芯片產(chǎn)業(yè)的半壁江山歸屬于臺(tái)積電。

1987年，已經(jīng)55歲的張忠謀創(chuàng)立了臺(tái)灣積體電路制造公司，簡(jiǎn)稱“臺(tái)積電”，在這之前，他是美國(guó)德州儀器公司的資深副總裁，畢業(yè)于麻省理工學(xué)院，27歲即加入德州儀器，有著非常深厚的半導(dǎo)體技術(shù)積累。

當(dāng)時(shí)全球很多芯片公司都是IDM模式，即從芯片的設(shè)計(jì)、制造到封裝一條龍都自己做，投資巨大，門檻極高，臺(tái)積電沒有采取這種模式，而是顛覆規(guī)則，專注于制造這個(gè)環(huán)節(jié)，把自己定位為全球各大芯片公司的晶圓代工廠，這種模式叫做Founry（代工）。 

依靠張忠謀的人脈，1988年，僅成立一年的臺(tái)積電就邀請(qǐng)到時(shí)任英特爾CEO的安迪格魯夫過來參觀工廠，經(jīng)過一番嚴(yán)格審核后，臺(tái)積電順利拿到英特爾的認(rèn)證和訂單。

依靠“代工”這種創(chuàng)新模式，臺(tái)積電能夠比其他芯片公司更加專注，從而抓住機(jī)會(huì)瘋狂成長(zhǎng)，到了2002年，臺(tái)積電以超過50億美金的營(yíng)收進(jìn)入全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)前10名，并成為全球最大的晶圓代工公司。

臺(tái)積電“代工”路線的成功，催生了芯片行業(yè)Fabless（專注芯片設(shè)計(jì)，不建廠）的模式，2000年全球前20大芯片公司中有4家采取了Fabless模式。