打破美国的芯片垄断，到底有多难？

中国芯片突围战，是科技史上最悲壮的长征。

1957年9月18日，被《纽约时报》称为人类历史上10个最重要的日子之一。

这一天，28岁的戈登·摩尔和他的7名同事正式辞职，离开了大名鼎鼎的肖克利半导体实验室。

肖克利怒斥他们是“八叛徒”。因为这8人，是实验室的绝对核心，掌握着制造扩散硅晶体管的全部技术。

（从左到右分别是摩尔、罗伯茨、克莱纳、诺伊斯、格里尼克、布兰克、霍尼和拉斯特）

这一年，日本通产省通过了《电子工业振兴临时措施法》。“电振法”以立法的形式对本土电子产业减税，鼓励日企学习美国的先进技术，大力发展日本电子产业。

这一年，新中国第一个半导体物理专门化培训班的师生齐聚北大校园。

“中国半导体物理学奠基人”黄昆任教研组主任，“中国半导体之母”谢希德通力合作撰写的《半导体物理学》在第二年出版，成为了半导体领域里一本权威著作。

这时的中日美三国都在为半导体产业发力。

那时没有人会想到，接下来的几十年，三国会围绕芯片，上演一场没有硝烟的大战。

这里需要先解释一下半导体、芯片和电子产业三者之间的关系。

半导体是一种材料，介于导体和绝缘体之间，最重要也是最特殊的作用就是控制电流。

芯片，也叫集成电路，是利用半导体材料制造出来的集成电路板。它在微小空间内集成了数百万甚至数十亿个晶体管、二极管和其他电子元器件，从而实现高度复杂、高速度和低功耗的计算任务。

所以，半导体是制造芯片的重要材料，也是芯片技术发展的基础之一。

芯片在现代社会的应用场景越来越多，半导体的生产工艺也逐渐衍生出设计、制造、封测三大环节。

这三个环节涉及到的技术、设备和材料，是保障芯片顺利生产的上游基石。

从硅的提纯，到半导体生产技术的提升，再到一枚小体积高精度芯片的出厂，这是一条完整的产业链。这条链上的任何一环如果跟不上，都会造成“卡脖子”的困境。

上个世纪50年代，日本人想明白了一件事。

1克硅价值1日元，

加工提纯成多晶硅就变成10日元，

经过拉制做成单晶硅就变成100日元，

再切割打磨，一片硅片就变成了1000日元，

硅片植入电路，制作成芯片，就变成了10000日元！

也就是说，从金属硅到芯片，每加工一次，价格就能涨10倍！

芯片产业简直就是点石成金啊！

一吨钢铁只能卖到8万到9万日元，一吨芯片能卖2.5亿到3亿日元。

如果是做成大规模集成电路的高档芯片，每吨价格又涨10倍，变成25亿日元。

也就是说，一吨高档芯片，能做到一吨钢铁价格的3万倍！

瑞士人把钢做成手表，提高了附加值，拉动了出口。日本也一样。

芯片的能源消耗是钢铁的1/500，但是附加值能做到钢铁的3万倍，这样的生意，简直稳赚不赔！

1957年，“八叛徒”的仙童半导体公司成立，日本也通过“电振法”定下了举国发展半导体的路线。

这时的中国已经把“半导体技术”列为国家四大紧急措施之一。科学界悄然掀起了一股“硅”研究热，全国从事硅材料研究的研究院所也都相继成立。

没过多久，中日美三国陆续都有了新的成果。

1958年9月12日，美国工程师杰克·基尔比研制出世界上第一款混合集成电路，这就是世界上第一枚芯片。只是那时还不叫芯片，而是“固体微型电子线路”。

这项发明让他在42年后获得了2000年诺贝尔物理学奖，诺奖评委会的评价是，“为现代信息技术奠定了基础”。

（基尔比发明的第一个集成电路 虽然长得丑，但是真能干活）

1959年，“八叛徒”领袖，仙童半导体的创始人之一诺伊斯，以平面工艺在硅晶体上制作出了集成电路。这个成品，已经具备了后来芯片的雏形。

当时美国半导体技术主要用来生产军用电子产品，日本就抓住民用电子市场的空缺。

1956年，索尼开发出了第一台晶体管收音机“TR-55”，这款收音机小巧便携，很快风靡全球。

1958年，日本生产的半导体收音机产量超过600万台，居世界首位，被誉为“收音机王国”。

1957年，北京电子管厂拉制出了锗单晶，之后国内研发出了锗点接触的晶体管。

1959年9月15日，在天津玛钢厂的“601实验所”，我国第一颗硅单晶拉制成功，成为十周年国庆的一份特殊大礼。

硅单晶虽然拉制成功，但是提纯又成了另一个难题。因为硅纯度至少要达到5个9，即9.99999，才能投入使用。

1960年秋，601实验所在克服了重重困难后，纯度达到7个9的硅单晶制作成功，为十一周年国庆又献上一份大礼。

（为中国半导体材料付出巨大贡献的林兰英）

经过中科院半导体专家鉴定，601所的设备条件和产品纯度，已经相当于美国1953年的水平。也就是说，在半导体领域，当年的中国与美国只有7年的差距。

1965年，戈登·摩尔发现了一个惊人的趋势：集成电路芯片上所集成的电路的数目，每18个月就翻一番。

这就意味着，微处理器的性能每隔18个月提高一倍，而价格下降一半；用一美元所能买到的计算机性能，每隔18个月翻两番。

摩尔后来又亲自修订为18-24个月。这就是被验证了将近60年的摩尔定律。

每两年就会有一款新的越来越小的芯片，一直在验证摩尔定律

1968年，提出摩尔定律三年后，戈登·摩尔和罗伯特·诺伊斯创立了英特尔公司。

有趣的是，英特尔公司最早叫“摩尔诺伊斯电子公司”，但是摩尔诺伊斯的英文More Noise，听上去就像“更多的噪音”。

于是二人在经过多次头脑风暴后，最终敲定了 Intelligence（智慧），这个词又跟集成电子Integrated Electronics非常像，所以最终取名：Intel。

看来外国人对名字也是非常讲究啊。

英特尔创始人：格鲁夫（左）、诺伊斯（中）和摩尔（右）

这期间，日本继续在民用电子产业发力。

日本的电视机、洗衣机、冰箱、吸尘器、收音机等产品远销美国，奠定了日本在民用电子产业领域的王者地位。

六七十年代的中国，特别值得说一说，因为这是新中国科技成果爆发式增长的阶段。

“两弹一星”的成功、人工合成牛胰岛素、证明了哥德巴赫猜想、第一代籼型杂交水稻培育成功（被国外誉为“东方魔稻”）、第一台1.2万吨锻压水压机制成、第一台深井石油钻井机试钻成功、第一台大型显微镜制成、第一台反射天文望远镜制成、第一台自动等离子弧切割机制成、研制出脊髓灰质炎（小儿麻痹症）活疫苗……

在诸多的“第一次”里，半导体和芯片领域里的成就，却很少被人提起。

实际上，在60年代初期，中国就已经自主建造了第一条1Gz锗半导体三极管单机自动化生产线。

1966年，中科院109所与上海光学仪器厂联手成功研制中国第一台光刻机！

是的，你没看错，就在1966年，中国就已经有了我们自己的第一台光刻机。

这是一台65型接触式光刻机。而当时世界上成功研发出半导体设备制造工艺的国家只有两个：中国和美国。

当时的新中国，建国一年就在朝鲜战争中力挫了以美国为首的联合国军，又在一穷二白、百废待兴的局面下，只用了十几年内迅速建立起几乎完整的工业体系，甚至在半导体领域还追上了美国。

那些年里的任何一个“第一次”成就，单拿出来，都是一段感人泪下的故事。

而中国的半导体事业，前有谢希德、黄昆、王守武、林兰英等先驱，他们就像钱学森那样，克服重重困难，回到祖国，投入新中国的建设事业；后有黄令仪等元老级接棒人，他们都经历过战火，见过真正的山河破碎、生灵涂炭，见过真正的满目疮痍、百废待兴，见过新中国与国外的科技差距。

终其一生，他们的心愿都只有一个，那就是穷尽毕生之所学，毫无保留地建设祖国。

如果有谁不懂“赤子之心”，看看他们，就全明白了。

1974年9月，全国大规模集成电路及基础材料攻关大会战会议，在北京召开。第四机械部受命组织京沪地区的电子工业单位大会战，主攻集成电路半导体产业的大规模研发。

1975年12月，大会战会议又一次在上海召开。

1977年1月，第三次会议中贵州召开。

这三年里，中国成功研制了电子束曝光机、超纯水处理系统等等一大批全球领先的半导体设备，其中就有分步式重复光刻机。

这期间，日本和美国的电子产业也在飞速发展。

1970年到1985年的15年里，日本电子产业产值增长5倍，内需增长3倍，出口增长了11倍。

索尼发布的第一款立体声音乐播放器，开启了Walkman时代，随身听成了时尚代言。

松下研发出“高辉度彩色发光管”，完全不受白天光线的干扰，被民间称为“宇宙电视”。

不仅是民用半导体领域，在存储芯片领域，从1975年到1980年，日本的市场份额就从5%上升到了40%。

1982年，英特尔公司被迫裁员2000多人，直到1985年，宣布退出DRAM存储业务，并且出现了上市以来的首次亏损，亏掉了1.73亿美元。

是不是难以想象，鼎鼎大名的英特尔，曾经被日本电子企业逼迫到险些倒闭。

那时的美国《商务周刊》杂志甚至发过长篇专辑文章《芯片（半导体）战争·日本的威胁》，对于日美之间的半导体贸易摩擦，罕见用“半导体战争”来形容。

1985年，中国和日本都迎来了高端制造业最为辉煌的时刻。

这一年，日本NEC超越英特尔，成为了半导体产业的领军企业。

这一年，中科院45所研制出了分步光刻机样，性能指标几乎可以媲美当时光刻机的领头羊——美国GCA公司生产的4800DSW光刻机。

谁也没想到，这台机样成为了中国光刻机产业的绝唱。

1984年年底，中科院科技处派人找到黄令仪，问她：计算所要不要继续研究大规模集成电路？

黄令仪心里一惊，立刻回答：“当然要继续研究！如果不继续研究，今后做计算机的人脸芯片内部是什么都不知道，怎么可能设计出好的计算机？”

然而芯片项目还是被叫停了。

因为芯片研发太烧钱了，有太多项目需要国家资金支持，而芯片研发在当时并不是最紧迫最急需的那个。

不止是芯片项目，一度走在世界前沿的光刻机项目也下马了。

当时“造不如买、买不如租”的思想占据了主流，贸工技的路线挤压了自主技术的成长空间。产学研一体的科研体系被打破，缺少了科研的顶层设计，教育和产业也都脱节。

中国的电子产业，在60年代半导体和光刻机的研发生产都仅次于美国，领先日韩；1979年，上海元件五厂甚至还成功仿制了英特尔在1974年推出的最先进的CPU8080。

关键是，从原料提纯到设备制造，再到芯片出产，这些全部都是我们自主完成，

就连英特尔，当时制造芯片都要使用日本的光刻机。

所以，可以说当时我们是打通了全产业链。

那是中国电子产业走在世界前列的时代。

日本在85年的辉煌之后，很快也迎来了美国的打压。

1985年，美国对日本半导体产业发起了低价倾销诉讼。

1986年，两国又签订了《日美半导体协议》，白纸黑字地限制日本电子产品在美国的价格和份额，还强制要求日本开放20%的国内市场给美国电子产品。

1987年，美国对日本部分电子产品征收了100%的报复性关税，理由是日本没有遵守协议。

1991年，日美又续签了为期五年的新半导体协议。

在美国一套组合拳的打击下，日本的半导体市场份额在1986年后就停止增长。

1989年，日本三菱集团以8.46亿美元的价格，买下了美国纽约的洛克菲勒中心51%的股份，史称“经济版珍珠港”。

这一年，索尼创始人盛田昭夫，曾经联合日本右翼政客石原慎太郎出版了一本书，叫做《日本可以说不》。

这两件事曾经一度让日本感觉扬眉吐气。可惜好景不长，1990后，市场份额迅速被韩国、中国台湾省抢占。

电子产业的衰落，连带日本经济一蹶不振。

朝鲜战争，曾经让日本变成了美国的大后方，成为美国在远东的军事基地。日本也从战后的萧条发展为世界第二大经济体。

结果等日本真的发展到威胁美国本土产业，美国又毫不留情地全方位打压。

1991年到2001年的十年，被日本称为“失去的十年”。可谓成也萧何，败也萧何。

最近20年里，在芯片领域，我们也曾有机会弯道超车，可惜的是，出现了“汉芯事件”里的造假教授陈进，出现了丁文武、路军为首的国贼六人组。

中纪委对六人组里赵伟国的通报是这样写的：利欲熏心，肆意妄为，处心积虑，巧取豪夺国有资产。

一小撮人的贪婪，让整个产业都失去宝贵的赛跑时间，令人痛心疾首。

就在丁文武等人巧取豪夺的时候，年近80满头银发的黄令仪，仍然坚持每天早早地来到公司龙芯中科，日复一日，专注地盯着电脑上的电路，拖着鼠标一点点地查看。

她从22岁进入微电子领域，像很多科学界的先驱那样，经历过战乱，经历过艰难，仍然以一颗赤子之心，报效祖国。

龙芯中科的董事长胡伟武曾经心有不忍，劝说她：“您不用这么辛苦了，就给年轻人把把关就行。”

黄令仪想都没想，脱口而出的一句话，让胡伟武感动至今。

她说，“我这辈子最大的心愿，就是匍匐在地，擦干祖国身上的耻辱。”

2019年夏天，中国科学院大学的本科录取通知书里，有一个特殊的小礼物，就是“龙芯3号”。通知书上这样写着：

“它看上去很小，却可以驱动庞大的世界；

它朴实无华，正是中国科学院砥砺创新自主研发的写照。”

“复兴号”高铁有了龙芯，终于实现了100%国产化，歼-20也装上了“中国芯”，再也不用担心被降低精确度。

北斗导航也装上了中国芯，嫦娥四号也用了我们自己的芯片。

在国防军事、航空航天等关系国家安全的重要领域，我们终于实现了自给自足，不再受制于人，只有将命脉攥在自己手里，才能守护国家的长治久安。

但是在商用领域，我们还在看着华为等企业，被明晃晃地“卡脖子”。

而日本的电子产业虽然已不复当年的辉煌，但是在芯片上游领域的部分位置，仍然保持着绝对优势。尤其在精密设备市场，日本在多个环节具有几乎垄断的地位。

一枚小小芯片，在各国之间掀起的没有硝烟的大战，还在继续。

21世纪最缺的，仍然是人才。尤其是爱国的人才。

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