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中国要强芯
斯诺登事件与美国芯片禁令
2013 年的斯诺登事件注定要被写进历史,因为这一事件让世人看到那个号称世界上最的国家蛮横的另一面,也让世界各国意识到国家安全正在遭受隐形威胁,各国纷纷审察本国的安全系统以修补漏洞.
斯诺登事件就是由美国中情局前职员爱德华·斯诺登向媒体揭露的美国政府实施的绝密电子监听计划.这项代号为“棱镜”（PRI）的绝密监听计划于2007年启动,由美国国家安全局和联邦调查局组织实施.
“棱镜”计划能够使美国情报机构直接进入美国网际公司的中心服务器挖掘数据、收集情报,对即时通信和既存资料进行深度的分析.监视对象包括任何在美国以外地区使用参与计划公司服务的客户,或是任何与国外人士通信的美国公民.
据斯诺登披露,包括微软、谷歌、苹果、Facebook、雅虎在内的9 家网络巨头在美国政府的威逼利诱下参与了“棱镜”计划,这使得美国国家安全局和联邦调查局能够直接进入上述巨头公司的中心服务器,实时跟踪用户的电邮、即时消息、视频、照片、存储数据、语音聊天、文件传输、视频会议、登录时间和社交网络资料细节等各类上网信息,全面监控特定目标及其联系人的一举一动.
斯诺登披露的是一个惊天阴谋.尽管美国政府坚持拿保卫美国国家安全和反恐作为这一事件的挡箭牌,但包括美国盟友在内的全世界各国和国际组织都对美国的这一行径表示强烈的反对.为什么呢？
因为如果任由美国这么胡搞下去,结果就是全世界各个国家、各个社会组织、甚至全世界的每个人,都毫无隐私地完全暴露在美国政府面前,全世界的一举一动都完全在美国政府的掌控之下.如此一来,美国要想搞掉一个不喜欢的国家、组织或个人,简直不费吹灰之力！这太可怕了！
那么,为什么美国能够做到监听、监视全世界呢？原因就在于美国的信息网络科技力量异常强大,全世界都高度依赖美国的信息网络技术.从硬件到软件,从电子产品到虚拟网络世界,核心技术全是美国主导.当全世界到处都使用由美国信息网络公司生产或是控制的产品及服务时,美国就有了监听、监视全世界的可能和机会.
为什么这么说呢？答案就是其芯片技术的绝对领先.
不管现代社会多么繁华,追根溯源,一切的一切,都以数据信息的形式保存在那些小小的芯片上.可以说,今天人类社会的生产生活秩序,就建立在无数个体积娇小却信息容量惊人的芯片之上.芯片之重要,由此可得管窥.
然而,世间无完美之物,芯片也不例外.
笔者请教上海交通大学信息安全学科的一名资深教授后得知,任何芯片在理论上都是有缺陷的,它不仅有寿命,也会“生病”,还会因某种缺陷而被人攻击.更要命的是,任何芯片的缺陷或命门之所在,它的设计者都非常清楚,行内叫作设计者留有“后门”.换句话说,美国公司可以卖给你一块昂贵的高端芯片,但美国政府要真的想“搞你”,在理论上也是有办法的.
读到这里,大家也许已经明白,一个国家的信息大厦,是绝对不能建立在依靠外来芯片搭建的基础平台上的,因为谁也不愿意日夜面对一个潜在的并且无法估量的安全威胁.这便是斯诺登事件给我们的深刻启示.
如果说斯诺登事件说明实现芯片国产化对国家安全的极端重要性,那么问题还有另一面,那就是真正高端的核心芯片和技术,人家根本就不卖给你！
2014 年4 月9 日,美国商务部发布公告,决定拒绝英特尔公司向中国的国家超级计算广州中心出售“至强”（X E O N）芯片用于“天河二号”系统升级的申请.都说美国崇尚自由贸易,其实在高端技术领域,美国对自己的商业公司的管控严着呢！
美国为什么要对中国实施芯片禁令呢？
在超级计算机领域,美国和日本一直处在领先位置.中国属于后来者、追赶者,当中国的发展速度太快,开始冒出苗头威胁到既有格局时,霸主的“有形的手”就开始指挥整个局面了.自2013年以来,在世界超级计算大会上,中国的“天河二号”已经连续多次夺冠,或许是出于对“天河二号”升级后可能连续6 次甚至8 次夺冠的担忧,所以“天河二号”成为了芯片禁售的对象.这是真正的原因.美国是不允许他国挑战自己在高科技领域的霸主地位的,想让他卖给咱高科技,根本就不可能！
核心技术是买不到的.这是中国人经历无数次的教训得出的一个真理.芯片技术就是现代信息技术中的核心,其重要性已经导致以美国为首的西方国家通过一切手段来保证自己的主导地位.不掌握芯片就无法实现国家的安全,而中国掌握芯片的核心技术又正是那些利益既得者所最不愿意看到的.我们自身除了自主研发,实现中高端芯片的国产化,别无他途！
高端芯片难在哪里？
芯片一般指内含集成电路的硅片,体积很小,是电子设备的核心部件.
芯片也有高、中、低端之分.低端芯片多用在洗衣机、空调等家电上.中端芯片可以用在稍微智能的终端上,比如的芯片、普通手机和电脑设备上的非核心芯片,等等.高端的芯片,主要是应用在CPU、高端传感器、大型网络交换机芯片等重要的设备上面.
在信息社会,芯片即集成电路产业被誉为国民经济和社会发展的战略性、基础性、先导性产业,在计算机、消费类电子、网络通信、汽车电子等诸多重大领域起着关键作用.国际金融危机后,发达国家加紧经济结构战略性调整,集成电路产业的战略性、基础性、先导性地位进一步凸显,各国纷纷抢占战略制高点,在这一领域投入大量创新资源,竞争日趋激烈,美国更是将其视为未来20 年从根本上改造制造业的四大技术领域之首.
目前,世界芯片产业的格局是美国一家独大,世界主要芯片设计、生产和供应企业主要集中在美国,比如大家熟知的英特尔、高通等.并且这些企业通过芯片的专利垄断使得别的国家无法在同领域直接竞争,这种专利垄断对后发国家的发展打击是致命的.
中国的芯片技术和生产工艺目前整体上与美国无法相比,但要说中国芯片生产能力非常差,那也是妄自菲薄.事实上,中国在低端芯片的生产上是可以自足的,问题主要集中在整个中高端产品的产业和技术上.
中国中高端芯片需求,基本上依靠进口.的数据显示,2013 年我国集成电路进口额高达2313 亿美元,同比增长20.5%,而海关总署数据显示,同期我国原油进口总额约2196 亿美元.事实上,多年以来中国集成电路进口额一直超过石油,长期居各类进口产品之首.
另一方面,中国拥有全球最大、增长最快的集成电路市场.2014 年产业规模已经达到14 万亿元,生产了16.3 亿部手机、3.5亿台计算机、1.4 亿台彩电,占全球产量的比重均超过50%,但主要以整机制造为主.由于以集成电路和软件为核心的价值链关键环节缺失,嵌在这些电子产品中的芯片专利费用让中国企业沦为国际厂商的打工者.电子信息制造业平均利润率仅为4.9%,低于工业平均水平1 个百分点.
中国芯片产业的落后状态,还可以从整个中国芯片产业与两家美国公司的比较中得到印证.从产值上来看,中国500 多家集成电路设计企业的年收入仅约为美国高通一家公司的 60 % ～ 70 %.差距之大,令人瞠目.在创新投入方面,中国集成电路企业与国际大公司更是相去甚远,国内全行业的研发投入都不及英特尔的1/6.总体上,中国中高端芯片的关键装备、材料基本依赖进口,行业规模小,企业小而散,“芯片-软件- 整机- 系统- 信息服务”产业链协同格局尚未形成.既然芯片这么重要,应用这么广泛,为何至今我们的发展仍不尽如人意呢？要回答这个问题,还要从芯片技术及其产业本身的特点说起.
芯片行业,是一个典型的高智力、高投入、高风险行业.先来看高智力.芯片行业是典型的技术密集型行业,巴掌大的小小的芯片,从用户需求到产品,要经历设计、制造、测试、封装等多道程序,每一步都是技术高度密集,中国在总体上所掌握的关键核心技术,都与先进国家有巨大差距.从历史角度来看,中国芯片产业起步较晚,核心技术受制于人,集成电路产业在核心技术、设计、制造工艺、产业规模、龙头企业等方面,与世界先进水平相比都有较大差距.大体而言,对于目前我国的芯片产业,芯片设计水平与国际基本相当,封装技术水平有4 至5 年的差距,制造工艺差距在3 年半左右.这种差距在短时间内很难改变,很多专家认为,中国芯片产业的发展不可能一蹴而就,要有“打持久战”的充分准备.
其次是高投入与高风险的并存.芯片行业具有高投入、长期发展、回报周期长的特征,普通芯片制造企业的投资都要达到数百亿之巨,而且5 年之内难以盈利.因此,一般的企业难以承受.有人说咱们中国现在不差钱,只要国家肯投资,别说几百亿,就是上千亿也不成问题.此话的确不假,放在其他行业也许是有效的,但这种思维模式在芯片行业是不灵的,因为芯片行业的发展遵循着一个叫做摩尔定律的法则.
摩尔定律是由英特尔创始人之一戈登·摩尔提出来到.其核心思想是,当不变时,集成电路上可容纳的元器件数目,大约每隔18 ～ 24 个月便会增加一倍,性能也将提升一倍.摩尔定律揭示了信息技术进步的神速.
摩尔定律在推动着芯片技术不断更新的同时,也逼着企业不断追加投资,芯片制造业要不停地更新产品、更新工艺、更新设备,而每一次更新,都是一次巨大的投资.一位微电子专业的教授向笔者戏言,芯片这个行当,既是“印钞机”,也是“吞金兽”,可以让你一夜发财,也可以让你一夜破产.这一形象的比喻非常恰当.
投入资金大、回报周期相对较长的行业特点,使得芯片产业成为高风险产业,一般社会资本都不愿进入,谁愿意让自己的巨额资金在5 年内不获利而且有打水漂的危险呢？这种高风险,又使得芯片行业产生“大者恒大”“快鱼吃慢鱼”的行业特征,很容易形成自然垄断,后来者发展难度极大.
因此,理性地来看,不能强求单单通过国家投入来迅速扭转我国芯片行业受制于人的现状.中国要“强芯”,就要做好打持久战的准备,要尊重产业规律,科学规划,不能盲目求快.只要战略、政策、措施得当,在这个充满变数以及发展迅速的领域,任何卓有成效的创新仍具有在小领域实现“弯道超车”的机会.坚持自主创新的发展之路,中国强“芯”之梦,并非遥不可及.
中国“芯”的国家战略
鉴于芯片在国防和国民经济建设中具有不可替代的重要作用,自新中国成立以来,国家就一直高度重视这一产业的发展.在发展的初期,人们习惯于将其叫做“半导体”而不是芯片或集成电路.20 世纪50 年代初,在苏联的帮助下,新中国成立了半导体研究所,引进苏联技术,培养专业人才,新中国的半导体事业就此起步.
中国芯片产业的发展,肇始于改革开放初期的80 年代.在改革开放和以经济建设为中心的背景下,各行各业的发展带来了对各种芯片的强烈需求,而当时几乎完全依靠进口的状况,让国家意识到发展芯片产业的重要性.1984 年,国务院成立了以万里副总理为组长的“计算机和大规模集成电流领导小组”,全力推进电子工业发展,这一时期的标志性事件就是在的关心下,国家于1990 年确定了建立中国集成电路产业发展计划,也就是后世所称的“908”计划.遗憾的是,由于论证审批周期（5 年）太长,当初定下的0.8 ～ 1 微米、6 英寸技术尚未投产就已经落后.“908”计划无疾而终.
因为有了“908”计划夭折的教训,在1995 年底国务院以最快的速度批准并推进电子工业部上报的《关于“九五”期间加快集成电路发展的报告》.该报告建议国家实施“909”工程,包括建设一条8 英寸0.5 微米生产线,一条8 英寸硅单晶生产线和3 ～ 4个CAD（计算机辅助设计）产品设计开发中心.这一工程开花结果,沉淀下来的就是现在的中国芯片产业骨干企业上海华虹.
一个“909”工程,一个上海华虹,无法满足高速增长的中国经济发展的需要.在新的形势下,中国芯片业的发展,也要有新的思路和政策.
2000 年6 月,国务院出台《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》（又称“国发18 号”文件）,2001 年,针对专家和业界意见,又对文件进一步做了补充,下发了《关于进一步完善软件产业和集成电路产业发展政策有关问题的复函》.整个“国发18 号”文件被誉为促进中国软件和集成电路产业发展黄金10 年的关键性文件,是改革开放以来国家首次从宏观上对中国集成电路产业发展作出的系统性的规划,从投融资政策、税收政策、产业政策、出口政策、收入分配政策、人才政策等多个方面,给予了大量的政策支持.在之后的10 年里,中国集成电路产业迅猛发展,取得了令人欣慰的成绩.
10 年沧桑巨变.“国发18 号”文件已经不能满足10 年后中国经济社会发展对芯片产业发展提出的要求.2011 年初,国务院印发《国务院关于印发进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展若干政策的通知》（国发[2011]4 号文件）,进一步完善激励措施,明确政策导向,集成电路产业发展环境得到持续优化.其实,在此文件印发之前的2008 年,国家还设立了电子信息板块国家科技重大专项（01 和02 专项）,支持集成电路领域的科技研发.政策的持续发力,极大地促进了中国芯片产业的发展,一大批芯片企业迅速成长起来,为中国芯片业的突围奠定了基础.
用日新月异来形容今日的中国发展和世界变化一点也不过分.2008 年金融危机以来,世界主要发达国家认识到实体制造业,尤其是先进制造业的极端重要性,芯片因其基础性、战略性、先导性的地位和作用,被世界先进国家列为优先发展的重点产业.
在上述宏观背景下,全球集成电路产业也进入重大调整变革期,一方面,全球市场格局加快调整,投资规模迅速攀升,市场份额加速向优势企业集中.另一方面,移动智能终端及芯片呈爆发式增长,云计算、物联网、大数据等新业态快速发展,集成电路技术演进出现新趋势.特别是我国已成为全球规模最大的集成电路市场,市场需求将继续保持快速增长.我国集成电路产业发展既面临巨大的挑战,也迎来难得的机遇.
在此关键时刻,2014 年6 月,国务院出台了《国家集成电路产业发展推进纲要》（以下称《推进纲要》）；9 月,又成立了国家集成电路产业投资基金.根据的说法,《推进纲要》明确了“需求牵引、创新驱动、软硬结合、重点突破、开放发展”5 项基本原则； 进一步突出了企业的主体地位,以需求为导向,以技术创新、模式创新和体制机制创新为动力,产业发展瓶颈,着力发展集成电路设计业,加速发展集成电路制造业,提升先进封装测试业发展水平,突破集成电路关键装备和材料,推动产业重点突破和整体提升,实现跨越发展.
2015 年5 月,国务院印发《中国制造2025》制造强国战略第一个十年行动纲领,引起全球瞩目.在这一纲领里,集成电路又被放在发展新一代信息技术产业的首位.到此,我们可以明白,作为一个大国,对于芯片产业,中国政府志在必得.
回顾新中国集成电路（或芯片、半导体）的发展历程,我们可以发现,这一产业一直都是国家的战略性产业,尤其是改革开放以来,中国政府为发展集成电路产业,也是绞尽脑汁、想尽办法.现在人们往往爱说中国芯片产业与发达国家相比还有很大差距,中高端芯片主要依赖进口,但也不能不讲我们基础薄弱的国情,不能无视中国芯片产业30 年来的发展,尤其是在国家战略的支持下,我们已经有近千家有规模的芯片企业,中国芯片产业已经具有不错的基础.对此,我们不能忽视,否则就是只见树木、不见森林.
（摘自复旦大学出版社《今天让科学做什么？》 作者：江晓原黄庆桥 李月白 本文作者：黄庆桥）
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