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观察者网:戴老师您好!您在著作《芯片风云》中,将芯片比作“现代石油”。能否请您简单谈谈芯片在今天人类社会中“看不见”的价值?
戴瑾:其实也不是真的看不见。你把家里随便一个机盒打开,里面全都是芯片。比如把手机拆开——当然自己的手机别乱拆,挺贵的——但你看网上很多拆机图,里面有很多芯片,有些还会标注这个芯片是干什么的、那个芯片是干什么的。
观察者网:这是对于普通公众而言的价值。随着国家和世界层面越来越重视科技的意义,您认为芯片的价值发生了哪些历史性的变化?
戴瑾:这不仅仅是中国的事。科技发展到今天,一切都在向信息化迈进。我们过去使用的产品,现在都要自动化、信息化,这些都离不开芯片。
戴瑾:芯片本身源于第三次工业革命,也就是信息革命。第一次是蒸汽机,第二次是电力,第三次是信息,核心正是半导体芯片和计算机的发明。而第四次工业革命,我们看到其中一个特点,是强电和弱电的融合。所谓强电,是指供电、电灯、电动机这类以能源为主的电力;弱电则是芯片、电话、早年电报以及现在手机、计算机所用的、用于传递信息的电力。
观察者网:从芯片漫长的发展史来看,您认为历史上哪些关键的技术转折点或产业决策,对今天全球芯片格局产生了决定性的影响?
戴瑾:技术和产业决策这两方面都有影响。从技术角度来看,首先肯定是晶体管的发明。晶体管诞生后不久,就有人意识到它未来可以用来做集成电路——这和电子管不同,电子管像灯泡,有灯丝,你很难把一万个电子管做到一起。但晶体管是在硅片上实现的,在同一块单晶硅上掺杂不同杂质,就能形成晶体管结构。这就像画画一样,硅片如同白纸,可以在上面“画”出很多晶体管。
第二个重要转折是存储技术的演进与发明。我们今天使用的几种半导体存储介质,比如DRAM、SRAM,还有闪存(Flash),它们的出现非常关键。DRAM和SRAM在60年代发明,这直接推动了整个计算机行业的发展。不过它们断电后信息会丢失,永久存储还得靠磁盘等设备,但这已经为计算机进步奠定了基础。
到了90年代,闪存被发明出来。闪存能够将永久存储集成在芯片上,体积大大缩小——原来磁盘很大,而芯片可以做得非常小。正是因为有了闪存,手机这样的设备才得以发明,否则你得背着个大磁盘,根本没法用。永久存储问题解决后,手机问世,移动通信随之兴起,带来的影响就不用多说了。所以,从早期的半导体存储到90年代闪存的发明,这是第二个非常重要的技术节点。
在产业模式演变中,一个非常重要的节点,是晶圆代工行业的兴起。半导体工业早期,芯片公司通常自己设计、自己制造。但随着摩尔定律的推进——这里要补充一点,摩尔定律并非自然规律,而是由英特尔创始人之一戈登·摩尔提出的一种产业愿景——这个愿景被行业坚定地执行了近50年,大约每18个月就让芯片上的晶体管数量翻一番,这本身就是一个被付诸实践的伟大规划。
观察者网:有人说,中国的芯片产业虽然起步晚,但发展非常快。如果以全球产业发展的长周期为参照,您认为中国芯片产业目前正处在怎样的历史阶段?
戴瑾:“中国起步晚、发展快”这个说法,其实不太准确。实际上,中国芯片发展的起步并不那么晚,长期来看发展也不算太快。
为什么说起步不晚呢?晶体管和集成电路都是在50年代发明的。你看我们书里写的历史,新中国建立后,第一批从美国回来的海归学者,就帮助中国开始了半导体和芯片的研发。从美国发明晶体管到中国造出晶体管,从美国做出集成电路到中国做出集成电路,中间大概只差了六七年。所以当时中国是落后一点,但并没有落后很多代。
进入改革开放后,中国的经济发展走的是全球化的路线,也就是融入由西方、特别是美国主导的全球分工体系。那时候我们能做的,就是产业链最上层、或者说价值链最末端的事情。在整个IT产业链里,最底层是制造芯片的设备,比如光刻机、蚀刻机;往上一层是晶圆制造,就是把芯片在硅片上刻出来;再往上是芯片设计;更上层是用芯片做硬件,比如手机、电脑;最顶层则是手机和电脑上的应用,比如软件和互联网服务。
我们最先是软件和互联网做起来了,后来的移动互联网更是几乎不落后,甚至在某些方面领先。大概到90年代,像联想这样的公司开始自己组装电脑,也就是买别人的芯片来做。但那时候电脑的技术含量相对较低,基本上就是做块主板、做个壳子,里面的核心芯片和操作系统(比如Windows)都是现成的,我们主要做的是整合和组装。
后来,我们开始想自己做里面的主板,这个过程当时叫“芯片级设计”。注意,这不是设计芯片,而是采购不同的芯片,自己来设计和集成手机主板。这样一来,就有了自主选择权,不再是被动接受别人定好的方案。这个过程非常痛苦,我亲身经历过,公司上下焦头烂额,产品质量一度很糟糕,但这是个必须经历的、艰难的学习过程。而今天,中国手机行业已经全球领先了。
观察者网:像您刚才说的,中国这种“从上往下”的发展路径,是中国独有的模式,还是其他国家也有类似情况?
戴瑾:整个东亚地区的发展路径多少都有些类似。不过,比如日本,他们在更基础的领域投资会更早一些。中国在早期对基础技术的投入的确没有那么大规模。中国台湾的晶圆代工能崛起,也是因为他们从70年代开始,通过“工研院”引进技术,在研究院里积累了十几年,持续投入和准备,到80年代才真正开始建厂。这都是需要时间的,基础技术的投入必须要有很强的前瞻性。
观察者网:您认为当前中国芯片产业面临的最根本、最需要耐心去解决的挑战是什么?
一头是在最底层的基础技术上。我们的设备国产化还没有完全实现,目前主要差距在光刻机,其他设备领域正在快速追赶。至于光刻机,现在外界的传言越来越多,但具体做到什么程度,研发者自己也不能透露。不过客观来说,我们的基础技术还是落后的。一旦其他设备也被禁运,我们的制造能力——目前大概在7纳米工艺——就难以继续向下突破了。这是第一个根本性挑战。
另一头是在芯片设计领域。国内设计公司“内卷”比较厉害,但还没有“卷”出像硅谷那样的行业巨头——那种实力特别强大、能够主导产业、影响整个生态的巨头。在贸易战之前,华为的海思曾进入全球芯片设计公司前十。贸易战后,华为受到打压,现在榜上已经没有它了。当然,即使它做得很大也可能不再公开数据。截至目前,全球前十的芯片设计公司里还没有一家中国大陆的企业。我们在设计环节很活跃,竞争激烈,但还没有诞生真正具有全球影响力的巨头,这是我们的另一个挑战。
观察者网:那在资本投入和人才储备这两个方面,您觉得它们目前是很大的挑战吗?
人才方面,倒退回二三十年前,确实非常短缺。比如90年代中国政府曾想投资芯片产线,那时的人才得到国外去请,工资比国内高上百倍,国内几乎没有相关人才。所以你看中国芯片这些年的发展,从企业角度看,早期很多投入者成了“先烈”,亏了钱;但从人的角度看,正是那批人一点点死磕,才慢慢把技术和经验积累起来。现在我们很多晶圆代工厂里的资深工程师,都是从那个年代、从很落后的工艺开始,一步步摸爬滚打培养出来的。
观察者网:前面我们谈到中美经济战、科技战之后出现了西方对中国“卡脖子”的情况。回顾这五六年,您认为中国在应对“卡脖子”过程中取得了哪些实质进展?目前还面临哪些主要挑战?
戴瑾:实质进展还是不少的。比如芯片行业中存储芯片非常重要,因为到处都要用到。倒退十年,中国在存储领域——比如DRAM和Flash(闪存)——完全是空白。手机里常说的16GB、256GB,前面的16GB是DRAM,后面的256GB是闪存。这两样过去中国都没有国产化,现在则都有了,甚至在闪存的某些方面已经做到国际领先水平。
光刻机方面,各种消息很多,有些并不准确。但可以确定的是,在低端光刻机上,我们已经有了突破。比如有一家叫“芯东来”的民营企业,首先做出了光刻机——虽然不是最先进的,是微米级、三百多纳米水平的光刻机,但这实现了从零到一的突破。以前中国从最高端到最低端的光刻机一台都不能制造,现在至少有了起步。我认为到2030年,中国应该能解决光刻机问题。所以整体来看,成就还是挺大的。
观察者网:从2023年ChatGPT刚刚问世,到2025年中国迎来“DeepSeek时刻”——过去这两三年,AI的发展非常迅速,甚至具有历史意义。从芯片行业的角度出发,您对于这几年的AI发展有何感受?
戴瑾:如果从我们芯片行业的角度看,AI的影响是非常大的。ChatGPT带来的核心是“大模型”,它之所以“大”,是因为参数非常多,需要极大的内存才能存下。发展到今天,甚至听说全球内存都不够用了,在缺货。幸好中国现在有了国产化产能,听说相关企业生意相当好,马上要涨价——甚至有工程师开玩笑说,连前道实验室里的实验片都被销售切去卖掉了。
这时中国的DeepSeek出现了,它展示了一条用更低成本实现目标的路径。我发现,自DeepSeek推出后,中美模型的发展路径开始分化:美国的模型还在变得越来越大,而中国的模型虽然也在一代代推进,但规模并没有同比例快速膨胀。这背后是因为中国被“卡脖子”——高端GPU做不出来,代工工艺上我们的7纳米比别人4纳米、3纳米落后,产能至今也仍然不足。
总结一下,大模型的出现带来两方面影响:一方面极大促进了芯片行业,导致产能全面紧张——内存不够、高端工艺产能不够,美国甚至连电力都紧张,我们这方面问题倒不大;另一方面,美国把国运押注在AI上并以此卡中国脖子,中国则被迫寻找对策——从模型优化到计算架构,我们都在想办法、做改进。这个过程挑战很大,但也非常有意思。
观察者网:美国对AI的投入,没有其他国家能比。所以有一种观点认为,中国AI发展应该走自己的路,而不是陷入与美国“决战”的竞争心态。
观察者网:其实DeepSeek出现以后,包括它的开源性质,引发了很多讨论。戴老师,在目前芯片领域全球合作与竞争格局发生巨变的情况下,您认为中国芯片产业应该如何平衡自主可控与开放合作?
戴瑾:平衡这件事是门技术活,我也说不好。但确实不能走极端——开放合作和自主研发都要做。能合作就合作,不能合作就自己干,也一样能干成。
观察者网:戴老师之前提到了2030年这个时间点。如果聚焦在未来三到五年,您会如何定义中国芯片产业在这段时间内的成功与安全?
戴瑾:这是一个目标问题。我认为到2030年,中国芯片产业应该也必须实现自给与自主可控——这意味着整个产业链,从光刻机到各类设备等,我们都能够自主完成,不再害怕被“卡脖子”。我相信这一点是应该做到,也能够做到的。
观察者网:如果请您给国内芯片产业的决策者提几点建议,您会从哪些方面入手?
戴瑾:芯片行业是一个很特殊的行业。它不能只靠市场,也从来不是完全脱离政府角色而发展的——政府的作用一直很重要。可以说,这是一场“看得见的手”和“看不见的手”必须协同运作的游戏。
中国在这方面的探索时间还不长,目前仍处于摸索阶段。相比之下,在消费电子这类纯粹由市场与民营企业主导的领域,中国已经做得很成功。但芯片不一样,它需要政府和市场共同推动、相互配合。在这个过程中,中国政府也还在不断学习和调整,很多方面仍有改善空间。我认为关键是要继续探索这两只手如何更好协同的路径。
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