从传统制造走向现代制造，从产业链中低端走向中高端，是中国从制造业大国迈向制造业强国的必由之路，也是中国摆脱中等收入陷阱的不二法门。
现代制造中最为典型和重要的就是芯片，制造业在供应链、产业链、价值链、创新链几个方面从中低端向中高端攀升的过程离不开芯片。智能制造的全过程从设计、生产、供销、服务、产品，都需要依赖芯片。离开芯片，智能制造就无从谈起。可以说，芯片的应用程度是定义高端制造的标准和标志。而中国的芯片是最依赖别人的，也是最容易受制于人的。
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中国芯片，“后发”路漫漫
现代芯片的起源在美国。1947年，美国人发明了晶体管，9年之后，美国工程师杰克·基尔比和另一位美国物理学家共同发明了集成电路，把众多缩小的晶体管集中布置到一个半导体硅片上。硅的导电性介于导体和绝缘体之间，所以叫半导体，硅经过提纯成为高性能半导体材料，是芯片的母体。美国硅谷就是因研究生产以硅为半导体母体的芯片而得名的。所以芯片产业被称为半导体产业，也被称为大型集成电路产业。发明芯片的基尔比于2000年获得诺贝尔物理学奖。
作为运算处理中枢，芯片奠定了现代工业文明的基础，也揭开了20世纪信息革命的序幕。可能当时的人们并没有意识到这些，因为那时的芯片还比较初级。那时，谁能想到，现在的芯片越做越小，性能越来越强大。芯片二字的中文翻译真是神来之笔，寓意心脏、引擎。未来，即使进入云时代、量子时代，还是少不了芯片。
继芯片之后，美国又有进一步的相关发明，如电脑、因特网、移动电话、智能手机等等，这些发明共同推动了信息技术革命。所以，在这一轮信息技术革命中，美国是先驱者、领导者，如今美国处处主动，处处在上游，就因为美国是技术源发地。
1958年，芯片出现。之后的第五年，也就是1963年，日本人从美国引进了集成电路。那时日本处于“二战”后的恢复时期，美国对日本采取扶持政策，给了技术援助。结果，在精微芯片领域，日本的工匠精神发挥到了极致，青出于蓝而胜于蓝。由此，日本半导体产业后来居上，而且大规模推向了民用消费领域。所以60、70年代，日本是全球半导体产业的领头羊。
1965年，日韩实现了邦交正常化，日本开始在韩国设厂，此后，韩国全盘掌握了日本从美国引进的技术，某些方面还优于日本。美日韩三国在60、70年代，像浪潮一样，你追我赶，形成了国际性的芯片产业链。
1965年，中国就意识到发展大型集成电路是一件非常重要的事。在“冷战”时期，尽管中国以研究“两弹一星”的体制搞芯片，但直到20世纪80年代初，在高新技术方面，中国与发达国家相比仍有很大差距，芯片产业没有大的进展。
改革开放以后，国务院于1982年成立了电子计算机和大型集成电路领导小组办公室。应该说，近40年来，我们对芯片不可谓不重视。但国产芯片仍然在全球处在相对落后的状态，尤其是高性能芯片，缺口巨大，全世界四分之三的芯片市场在中国，但中国80%左右的芯片还得依赖进口。芯片进口额花费外汇超过了石油的一倍多。石油进口1400亿美元，芯片进口3000多亿美元。我们也有一些低端芯片供出口，大概1000多亿美元，但是逆差还有2000多亿美元。
在全球芯片产业链上，我们处在中下游。上游的高端技术、核心技术，关键零部件，关键专利都不在我们手里。全球芯片产业链条上的龙头企业里，目前还没有一家中国企业。芯片里面最典型的内存芯片，目前美国占全球市场一半，韩国占24%左右，日本占10%，欧洲占8%，中国占3%，我国企业的市场地位非常边缘化。
回头看中国芯片多年来的发展，我们错过了两次机遇。第一次是在芯片发明和发展的黄金阶段，美日韩欧基本同步，形成全球产业链，而我们那时候没有及时跟上；第二次是20世纪90年代后，市场换技术的路线遇到了1996年《瓦森纳协定》阻碍，耽误了我们追赶的步伐。
最近十年，中国芯片产业增长迅速，已有超过200家芯片厂商，可以量产14纳米的芯片，产业链逐步从中下游向中上游移动，国家对芯片产业的政策支持更加密集，力度也在加大。
目前，中国的芯片技术迭代和第一阵营美日韩相比，相差两到三代，目标是2025年与第一阵营的差距缩小到两代或者一代半。什么意思呢？从现在的量产14纳米，到2025年可以量产7纳米、5纳米。曾经有报道称，台积电在2022年底开始量产3纳米。当然，芯片不会无限小下去，按科学家推算，芯片的极限是2纳米，这是由硅的分子直径决定的。
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芯片制造为什么这么难
芯片产业有其独特的内部结构和产业特性。芯片产业链分为五个子链，或者说芯片产业分为五大行业。
第一，设计。数以亿计的线路如何集成在一起，首先需要设计。全球最大的芯片设计公司是英国ARM，而在设计软件领域，美国EDA居于垄断地位。最近芯片产业最大的新闻是美国英伟达要从英国收购ARM，届时美国在芯片产业上将更加强势。华为旗下的海思公司设计能力可以达到7纳米。我曾经问华为的副总，中国为什么不收购ARM？他的回答是：欧美此类公司，中国永远都不会有收购机会。
第二，制造，包括成品制作和半成品制作。芯片的上游半成品是晶圆，高纯度晶圆制造基本由日本企业垄断。在硅的冶炼方面，日本企业可以将冶炼纯度提高到99.99%，确保做成的晶圆是最好的。在晶圆的基础上制造芯片，这个行业最大的企业是台积电，大陆的中芯国际目前是全球第五——当然只是产量全球第五，其生产的芯片等级较低，利润率也不高，因为许多专利技术不在自己手里，还受到美国严厉监管。
第三，封装测试。将芯片压缩到一个板子上，进行合格测试。因为芯片的线路和触点太多，即使某处万分之零点几的差错，最终也会造成巨大的差错，所以必须逐个测试。封装测试基本属于劳动密集型产业，在这一行业中国与国际差距不大，甚至处于领先地位。
第四，设备。生产芯片的设备大家都知道，其中最精密的EUV光刻机制造商是荷兰ASML，生产晶圆的设备制造商在日本，主要是三菱、索尼等企业。7纳米工艺光刻机目前只有荷兰ASML能够提供，售价1亿美元以上，而且有钱还不一定能买到。上海微电子已经能够生产制作28纳米芯片的设备。
第五，辅助材料。包括光刻胶、掩膜版、靶材、封装基板等等，这些材料目前国内仍无突破。
芯片制造是如此之难，却又如此重要。它在整个国民经济中占有基础性、战略性地位，不管是民生，还是国防、工业、装备、航天，等等，芯片出问题，就等于人的心脏出问题。芯片又是一个全球充分竞争的行业，但进入的门槛高，周期长，资金密集、技术密集、人才密集；投资动辄数百亿美元，所需的研发人员成千上万，目前芯片行业基本是全球有限寡头间的竞争，是跨越国界的国际市场竞争。
由于芯片重要的战略价值，这场竞争不仅是市场的竞争，还是国家间的竞争，芯片产业甚至成为贸易战的有力武器，成为竞争对手之间限制和制裁的重点产业。
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中美竞争背景下的芯片
“铁幕”消失，“硅幕”开启。中美经贸摩擦以来，“芯片”成为热词，成为焦点。2020年9月15日，迫于美国技术垄断压力，台积电正式停止为华为麒麟芯片代工。华为花了600万人民币从台湾包机拉回了最后一批芯片，据说这600万人民币是全体华为高管们集资的钱。台积电把能给的货都给了华为。但华为储存的芯片也只够支撑2021年半年的手机出货量。
曾有消息称，美国商务部要将中芯国际列入实施制裁实体名单。中芯国际在中国刚刚上市，募资200多亿元。如果中芯国际在上游的设备和技术上出问题，高性能芯片生产将再生变数，前景不妙。2023年，美国又对华为芯片全面断供。
2022年5月，美国总统拜登签署总额高达2800亿美元的《芯片与科学法案》，促进半导体企业回归和提高在美产量，以帮助美国在生产先进芯片方面领先世界。2022年10月7日，美国商务部经济安全局再次发起对华芯片限制，包括设备、零部件、技术、人才等多个方面，下手狠、范围广，在四个重点领域：超算、人工智能、汽车、手机，几乎一刀切。2023年1月28日，美国、荷兰和日本就限制向中国出口先进芯片制造设备达成协议，涉及ASML、尼康、东京电子等企业的设备产品。
在芯片领域，中国基本上没法反制美方制裁，供求和技术水平极端不对称，对于英特尔、高通、苹果、微软等外国企业，我们都是强依赖，而其对中国则是弱依赖。正如美国要遏制抖音、微信，我们也没法反制，因为谷歌早已离开中国，脸书压根儿就没到过中国。
美国国家安全战略和美国对华战略都将中国作为头号竞争对手，全面遏制中国已是既定政策。把芯片作为非对称精准打击的施力点，对美国而言是机会成本最低的做法，并且它对中国的伤害是最大的。以关税为标的的经贸摩擦，转化为以芯片为武器的科技摩擦、产业摩擦。华为就是其牺牲品，接班人一度被羁押、芯片断供、操作程序到期，美国商务部对华出口管制实体清单上有1000多家企业，华为及其相关企业占了100余家。当然，美国对华为感到恐惧也是有原因的。历史上的信息技术革命，主要是由美国的通信企业发起。华为是有通信产业基因的公司，不光有移动终端产品，还掌握着领先世界的5G技术。在即将到来的数字时代、智能时代，如何能争夺到主导权？芯片成为关键产业的关键环节。
美国鹰派政客鼓动与中国全面脱钩虽是痴人说梦，但科技脱钩已经开始实施。怎么办？第一个想到的办法就是抢人，以提高数倍的工资挖人。
任正非曾到东南沿海地区的高校去招募人才，因为华为需要增加3万名工程师来充实研发队伍。因为当下企业最缺的就是人才，芯片之战已经成为人才之战。高端制造业的一个特性就是与科学和教育水平密切相关，其竞争也是国家间教育和科学力量的角逐。目前，中国教育系统还没有独立培养出理工学科领域的诺奖得主，这意味着我们缺乏从0到1的颠覆式创新能力。华为的5G是哪儿来的？其技术原理最初是一位土耳其科学家提出的假设，最后被华为发现并变成了产品。先进技术先由科学家提出假设、实验室发明，最后由企业家和科学家共同将其产业化。中国工业化快速追赶西方，中间很多环节还有所欠缺。由于基础研究差，导致了底层的硬件、软件都要依赖别人，这是根本差距。
制造业占GDP比重达峰并开始逐渐下降时，为保持工业发展的势头，必须加大研发投入，使创新能力成为工业制造业的第一动力。就一个国家和地区来说，保持研发投入超过制造业产值的3%～4%、保持从0到1的基础研究创新投入占总研发投入的20%以上、保持制造业创新领先的独角兽企业占资本市场市值的30%以上，是制造强国的标志。
应该说，我们还在追赶当中。提出发展新格局，并不意味着问题已经解决，而是为了应对复杂严峻的国际环境，做出必要的思想准备和工作准备。
有经济专家一直强调发挥比较优势，但现在我们的比较优势越来越弱了。如果继续坚持比较优势，我国将永远处于产业链的中下游，高端的东西永远掌握在别人手里。芯片等高端制造业在国内有巨大市场，自己不发展却受制于人，不是长久之计。
新冠疫情导致全球产业链重构，原来的产业链是跟着成本走，哪里成本低往哪里布置，现在则变为哪里安全往哪里布置。当然，效率和利润原则仍然在起作用。虽然美国政府提出脱钩，在企业巨大的经济利益面前，也可能妥协。所谓的“实体清单”就是要美国企业报批，经过审批之后仍然可以做生意。此后，美国大批企业已经开始向美国商务部申请。但反复博弈、逐步脱钩将是大趋势。中国科技界、企业界对此应做出最坏打算。
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中国芯片自强之路
中国在1982年即成立电子计算机和大规模集成电路领导小组办公室，简称“大办”。在国家层面设立一个产业的领导组织，政策力度之大可想而知。在推进芯片产业发展方面，1990年有908工程，1999年又有909工程，2000年国务院专门发布了关于芯片发展的18号文件。
从国家高技术研究发展计划（863 计划）开始，许多政策和资源向芯片领域重点倾斜。十大专项基金设立之后，01号、02号项目都给了芯片产业。2014 年，国开金融、中国烟草等企业成立了专门扶持半导体产业的“大基金”，即国家集成电路产业投资基金。据媒体报道，该基金第一期募集了1300亿元。2023年开始第二期募集，资金规模达2100亿元，并采取股份制管理，拥有包括财政部、中国烟草总公司在内的二十几个股东。此外，许多地方政府也把芯片列为重点发展产业。
产业政策很重要，但政策不是万能的，问题有三。其一，政策自上而下，全面撒网，没有专注于细分领域突破。而细分领域由谁来突破？只能是离市场最近的企业。所谓细分领域，实际上是由企业来定义的——企业做大了，一个细分领域就成立了，但做规划的人并不知道哪一个细分领域可以做大。其二，基金到了企业，尤其是大型国企、央企，很可能被用于基建。因为企业领导人任期只有一届到两届，如果搞基础研发，搞人才投入，任期内很难看到效果，他们宁愿买技术赚快钱。其三，所有相关政策和项目的制定者以及评审专家，大多是从央企、大学抽调，委员专家不可能完全中立，既是裁判员，又是运动员，无人为项目负最终责任。
1982年，“大办”计划确定了“两基一点”的芯片产业选址布局。“两基”指的是江浙沪、京津沈，而“一点”则是指西安。然而，当时的人们很难想象深圳和成都会异军突起。虽然全国统一的体制具备一定的优势，但技术创新的主体永远是企业。举国体制和市场主体之间存在着一对难以协调的矛盾。
事实上，中国政府在芯片产业上的投资金额是全世界最多的，超过了美日韩和欧洲国家，然而，其效果却一言难尽。各地纷纷引进投资，芯片项目成为抢手货，根据相关统计数据，截至2020年8月，中国有近万家企业转向芯片行业。
在资本市场上，风险投资和私募股权投资公司都在寻找芯片项目，芯片投资咨询机构也如雨后春笋般涌现。专家、企业家、投资者和中介相互鼓舞，也相互误导。这些投资公司投入资金、讲故事、套现、退出，令中小投资者见芯片犹如韭菜之见镰刀，被割得狼狈不堪。
然而，市场上募资的公司都是新公司，它们只有漂亮的演示文稿，却没有真正的产品。有些公司甚至只是搞了个样品就宣称开始量产。大多数企业缺乏上下游产业链，销售额低，没有利润，甚至没有真正从事芯片研究的团队。
几年前，某大学微电子学院的院长从美国购买了芯片，然后让临时工将商标去掉，换上汉芯的标志，以此骗取了11亿元研发资金，更糟糕的是，这一行为耽误了许多国家项目的开展，破坏了产业生态。2020年，投资153亿元的武汉弘芯项目停工，随即宣布破产，其所拥有的国内唯一的7纳米光刻机被银行抵押。地方政府和企业急于追求成就，无视芯片企业的研究基础和团队实力，导致了惨痛的失败，令人唏嘘不已。
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打通内循环的卡点
中国必须发展自己的芯片产业，这一点毋庸置疑。未来全球可能存在两条芯片供应链，一个是中国的独立链条，另一个则是美国等西方国家的链条。至于中国芯片产业能不能成功，在多大程度上成功，现在还言之过早。
早在2010年，中国就成为世界第一制造大国，但10年后，小小芯片仍是第一制造大国不可承受之重。如果将世界制造业比作巨人，美国是头脑，日本、德国是心脏，中国则是四肢，扮演着承担基础工作和劳动密集型工作的角色。
中美经贸摩擦和新冠疫情使我们意识到，我们在全球价值链中处于中低端的位置。中国制造业有品种优势，但缺乏品质优势；有成本优势，但缺乏技术优势；有速度优势，但缺乏质量优势；有产品优势，但缺乏品牌优势。“十四五”开局之前，全国开始排查各行业的技术瓶颈，制造业是技术瓶颈最多的领域。
中国芯片制造业中操作系统、新材料系统、精密设备系统，三大系统均受制于人。类似关键技术和核心零部件受制于人的情形，还存在于其他领域，如航空发动机、传感器、离子隔膜、高压柱塞泵、环氧树脂等。
所以，如果真的要断开外循环，中国的内循环可能也将是一句空话。内循环为主体，外循环仍然必不可少。而且，即使内循环为主体，也要防止因外循环不畅，而再次形成新的差距。特别是一旦在美国主导下形成全球联盟，中国高新技术制造、先进制造、高端制造面临的挑战和限制将会越来越多。
还须提防，如果经济长时段下行、财政越来越困难，举国体制的政策效应会逐步递减，也会受到国际市场质疑。尤其要提防类似芯片竞争这样的竞争陷阱。
什么是竞争陷阱？当我们利用举国之力不惜代价将产业水平追赶上西方的时候，西方突然放开市场，那么所有不惜代价的投资等于打了水漂。芯片是这样，上文列举的所有被“卡脖子”的行业亦是如此，假如各个行业都遭遇竞争陷阱，这对整个中国的国力将是巨大的消耗。竞争陷阱，不可不防。
芯片产业千万不能脱离全球创新链。外循环仍然至关重要。习总书记2020年9月11日在科学家座谈会上讲了六条加快科技创新的意见，其中一条就是“加强国际科技合作”。当前，需要的仍然是“加强”，而不是“减弱”。加入，而不是脱离全球分工协作系统，仍然非常重要。
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离不开基础研究的支撑
半导体是当前中美科技战的“主战场”。全球年产值6000亿美元的半导体产品涵盖了上千款芯片和近10万种分立器件，支撑了下游年产值几万亿美元的各类电子产品，以及年产值几十万亿美元的数字经济。据估算，每1美元的半导体产品可拉动全球100美元的GDP。
2022年8月11日，美国宣布对中国禁运下一代GAA晶体管的EDA软件，而全球半导体物理和微电子领域的基础研究成果都被整合在EDA工具的工艺设计套件（PDK）中。由于以往中国各芯片企业通过购买EDA公司的PDK包共享全球半导体基础研究成果，中国决策者、政府人员，甚至产业界都认为，没有半导体基础研究也可以发展半导体产业。如今，用李树深院士的说法，美国已经拧熄了半导体物理学术交流的“灯塔”，我们进入了“黑暗森林”。
芯片的上游是半导体物理学，半导体物理学是一切半导体技术的源头。第一次量子革命诞生了激光器和晶体管等器件，产生了包括集成电路、光电子器件、传感器、分立器件在内的半导体信息技术，半导体领域的11项成果获得了9个诺贝尔物理学奖。当前晶体管已接近物理极限，“摩尔定律”即将失效，亟需突破新材料、新结构、新理论、新器件和新电路的瓶颈。相当大一部分核心专利来自半导体物理基础研究成果，而且这些成果不依赖EUV光刻机等最先进的半导体制造设备。通过大力加强半导体基础研究，围绕下一代晶体管的材料、器件、工艺等在欧洲和美国布局大量专利，就可以在芯片制造这个全球半导体产业链的“咽喉”部位设置“关卡”，形成反制手段，有望解决半导体关键核心技术“卡脖子”难题。
半导体产业链长且广。半导体产业链上游的任何一种材料、一种设备，甚至一个配件都可能成为制约竞争者的部位。即使半导体的发源地美国也不可能独立建构整个半导体产业链。为此，美国急于拉拢日本、韩国和中国台湾地区组建半导体四方联盟（Chip4），提升其半导体供应链安全性，同时遏制中国其他地区发展高端芯片产业。在中美科技战和产业链“脱钩”的背景下，我们即使设计或制造出先进芯片也难以打入国际供应链。通过大量投资进行国产化替代，只能实现内循环或拉近与美国的差距，仍然无法改变我中有你，你中无我的“卡脖子”困境。
长期以来，美国每年的半导体研发投入超过全球其他国家总和的2 倍。2018年，美国联邦政府投入半导体的研发经费是60亿美元，而半导体企业投入则高达400亿美元，这接近中国中央财政3738亿元人民币的科技研发总支出。在“美国的未来取决于半导体”的口号下，美国在2022年通过了投资额达到2800亿美元的《芯片与科学法案》，其中包括在2022年—2026年向芯片产业提供约527亿美元的资金支持，为企业提供价值240亿美元的投资税抵免，鼓励企业在美国研发和制造芯片，并在2023年—2027年提供约2000亿美元的科研经费支持等。
中国科技投入的绝对量很大，2021 年是 2.78 万亿元人民币，排名世界第二，占GDP的比重是2.44%，很有潜力。但其中的基础研发只占总投入的6.2%，这一比例到2025年要力争达到8%。发达国家是15%～20%。而且，在各种不同的统计口径下，中国成果转化率最高是30%，不及发达国家的一半。
