脱钩背景下，芯片创新如何突破困境？
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汪波：芯片法案下，中国芯片行业遭遇前所未有的挑战。创新离不开社会各方面需求拉动，而打破封锁的急切心情下，容易有短期看到结果的倾向。

汪波

■从一开始，芯片就成为中美科技脱钩的重点领域，而且近一年来有愈演愈烈之势——美国不仅全面封锁中国获取先进芯片技术的可能，而且还胁迫与利诱荷兰、日本和韩国等国，共同围堵中国。这样一来，不单单是最先进的芯片技术被禁止输入中国，甚至连成熟工艺下的浸没式光刻机和对应的材料与设备都在被禁之列。与此同时，美国还推出了《芯片法案》，极力拉拢三星和台积电等一流芯片制造企业到美国设厂，并对它们在华发展设置苛刻限制条件，试图将中国排除在全球芯片供应链之外。可以说，当前中国芯片行业遭遇前所未有的挑战。

当前，无论是人工智能、自动驾驶还是大数据，都建立在芯片的创新之上，并由此给来一个又一个“iPhone时刻”。如果芯片的创新被锁死，高技术行业将像老去的恒星那样收缩、坍塌，并可能引发智能手机、新能源汽车、5G/6G通信等领域的停滞不前，不可不引起重视。自主创新是应对脱钩的重要方式，然而芯片的创新经常面临着困境。

首先，芯片的创新者经常面临着被打压的窘境。尽管很多创新都来自于叛逆的想法，但叛逆通常不受主流的待见，创新之举经常受到排挤和打压。例如，1960年贝尔实验室的阿塔拉和姜大元发明了MOS晶体管，如今已经占据全世界晶体管的99%份额。但贝尔实验室却否决了MOS晶体管的研发，裁撤了项目，中止了资金投入。因为那时贝尔实验室已经有了结型晶体管，在这个成熟技术周围是一批资深的管理者和工程师，他们强烈支持已有的结型晶体管，因为它不仅工作稳定而且速度快，而新出现的MOS晶体管不稳定且开关慢。贝尔实验室充分评估了他所面对的通信市场，认为结型晶体管工作稳定且速度快的优点在通信领域更有竞争力，于是做出了停止支持MOS晶体管的决定。这个决定在管理层看来非常合理，然而贝尔实验室却忽略了一点，如果将MOS晶体管集成在一起，做成芯片，才会有后来芯片规模随着摩尔定律不断翻倍。但贝尔实验室偏偏不看好芯片，认为芯片规模越大就越不可靠，因此否决了MOS晶体管的开发，这使得贝尔实验室被仙童半导体等大胆探索的公司超越。类似的例子并不少见，例如贝尔实验室在1967年否决了浮栅晶体管的研发，后者构成了今天的闪存、U盘和SSD固态硬盘的基础。IBM公司在1984年否决了微机电系统（MEMS）技术，现在MEMS芯片出现在每一辆汽车的安全气囊中、每个数字投影仪里。

芯片的创新大多来自于叛逆的想法，它是对主流的偏离、对现有规则的破坏，因而会遭到主流势力的打压。而且创新越大，叛逆也越大，受到的打压可能也越大。当前，“创新”一词被广泛提及，但其实人们更喜欢的是“改良”，这种做法不仅延续当前的主流做法，而且予以改善，因而受到欢迎。例如在顶级刊物或会议上发表关于主流研究方向的论文，未来的方向明确、认可度高。反之，那些带有叛逆意味的原始创新想法却由于太超前而被否定，只能被雪藏或发表在偏僻的期刊或会议上。

在当前脱钩背景下，要打破技术封锁的急切心情可以理解，但也容易产生一种希望在短期内看到结果的倾向。这种期待会无形中“引导”科研人员在主流的路径上改良，而不是冒险去做那些短期看不见效果的研究。那些真正原始甚至叛逆的创新，由于无法描绘出诱人的应用前景而可能被边缘化，从而面临困境。这些情形其实能在历史中找到影子，了解一点芯片的历史，可以让相似的历史不再重复上演，让真正的创新冒出“尖尖角”。

当前中国芯片创新的重要来源受到严重打压。芯片的创新并非独善其身就可以，而是离不开社会各方面需求的拉动。1961年，在苏联实现了首次载人航天的刺激下，美国启动了“阿波罗登月计划”，投入的资金是研制原子弹的“曼哈顿计划”的5倍。登月计划极大拉动了对芯片的需求，为刚刚诞生不久却嗷嗷待哺的芯片产业注入了充足资金。因为宇宙飞船起飞时重量每增加约0.5千克，就要多携带1吨燃料，如果采用分立晶体管搭建的导航计算机很笨重，飞船就不得不携带更多的燃油，导致有效载荷减小。而轻便的芯片将晶体管都集成在一起，大大减小了重量和体积。仙童半导体由于在芯片方面的领先地位赢得了飞船导航计算机上的芯片订单。当时仙童半导体在民用芯片市场上几乎颗粒无收，因为早期芯片价格昂贵，芯片项目面临被公司砍掉的危险，但登月飞船的订单这场及时雨拯救了仙童半导体公司的芯片业务。此外，军方也是早期芯片发展的重要推手。1965年，美国1/5的芯片被美国空军买走了。

在中国，人造卫星和载人航天等工程从上世纪开始就拉动了芯片技术的突破与发展。上世纪八九十年代，当时的航天771研究所等一批机构为高校与企业培养输送了大量芯片人才。在航天领域，芯片需工作在低温下并受到宇宙射线的辐射，这促使科研人员不断改善芯片性能，由此取得的技术突破在随后可大规模用于民用和消费类市场，从而反哺芯片的研发。

但是最近几年，中国许多工程技术和航天类的高校和科研院所被列入美国的实体清单，研究人员等遭遇到了各种困难，无法购买必要的仪器设备，不能使用国外公司的EDA设计软件，正常出国交流也受到限制。社会各界需要继续在包括人才、资金和市场等方面对其大力支持，帮助其打破技术壁垒。

由于全球化遭遇挫折，芯片的合作创新之路受到挤压。全球的合作可以让芯片技术更快地迭代更新。晶体管刚刚发明时，美国的贝尔实验室就将当时最新的晶体管技术分享给了一些欧洲国家和日本，但这些国家也清楚，最核心的技术不可能从盟友那里获得，所以它们不是完全依赖美国，而是自主地建立起了完整的半导体芯片研发与产业链条。欧洲在比利时成立了跨大学与企业的微电子研究中心IMEC，各国共同合作研发，使得IMEC在先进半导体器件研发上遥遥领先。日本则于1976年成立了VLSI（超大规模集成电路）联盟，在64K和256K容量的DRAM存储器研发上超过了美国，使得日本在约十年后超越美国成为最大的半导体生产国。欧洲和日本这些举措都有国家的大力支持，而且是数十年不间断的支持。

在当前形势下，中国从全球合作中获得创新技术的能力受到严重挤压，这时源于自主研发的创新则显得尤为突出和重要，社会各界对于大力支持芯片创新已形成共识。不过，芯片技术从提出概念到产品落地一般都需要10年以上的时间，例如MOS晶体管从1960年发明到1977年成为技术主流花了17年时间。在这么长的时间里人们很容易失去耐心而将其放弃，只有长期稳定的支持才能赢到最后。如果时而支持、时而徘徊，则难免会功亏一篑。

在没有技术脱钩的日子里，我们习惯了直接拿来别人的现成技术，这可以让我们推出产品的速度更快，却也无形中让养成了依赖的习性。当前的科技脱钩就像是断奶，过程痛苦，甚至短期内会造成营养不良，但也会促使我们更加独立。其实，光刻原理、半导体特性等这些基本的科学规律无论在美洲、欧洲还是亚洲都一样，我们完全可以自主掌握。回看芯片发展之路，那些创新与叛逆之举的教训，只有走出这些困境，芯片行业才能成长得更加健壮，更好地抵御脱钩带来的冲击。■