倪光南 中國工程院院士
“缺芯少魂”是中國信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一大難題,中興公司、華為公司接連遭遇美國芯片“斷供”事件把這一難題進(jìn)一步凸顯出來,引起全國和國際社會(huì)的廣泛關(guān)注。
人們?cè)谧l責(zé)美國貿(mào)易霸凌主義的同時(shí),也關(guān)心著中國芯片技術(shù)和產(chǎn)業(yè):發(fā)展現(xiàn)狀和水平如何?當(dāng)前面臨的最大瓶頸是什么?如何才能實(shí)現(xiàn)突圍實(shí)現(xiàn)自立自強(qiáng)?
就這些問題,本報(bào)微信公眾號(hào)《俠客島》近日專訪了中國工程院院士、中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所研究員倪光南。
中興、華為事件給全民上了一堂“芯片課”
俠客島:有人說,多少有關(guān)提倡創(chuàng)新的宣傳報(bào)道,都不抵不上“中興事件”“華為事件”的警示來得深刻、有效。您如何看待這兩個(gè)事件?
倪光南:芯片技術(shù)是現(xiàn)代信息技術(shù)的制高點(diǎn),芯片產(chǎn)業(yè)是現(xiàn)代精微加工制造業(yè)的經(jīng)典。芯片技術(shù)和芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平關(guān)系到國家的競(jìng)爭(zhēng)力和信息安全。
“中興事件”“華為事件”沒有發(fā)生之前,很多人覺得芯片和普通的電子元器件一樣,直接從市場(chǎng)上買來用就是了。這兩個(gè)事件給我們上了一堂課,告訴我們芯片技術(shù)和芯片產(chǎn)業(yè)的極其重大的價(jià)值,形成了全民自發(fā)地關(guān)心中國芯片技術(shù)發(fā)展和芯片產(chǎn)業(yè)進(jìn)步的局面。從這個(gè)意義上來說,上述事件是全民的“警醒劑”,有積極的一面。
設(shè)計(jì)進(jìn)步很快很大 但制造仍是“短板”
俠客島:經(jīng)過多年發(fā)展,中國芯片技術(shù)和產(chǎn)業(yè)目前水平和實(shí)力究竟如何?與美國相比,還有多大差距?具體體現(xiàn)在哪些方面?
倪光南:在芯片設(shè)計(jì)方面,中國進(jìn)步很快,可以說,已經(jīng)位列全球第二,僅次于美國,不僅擁有全球數(shù)量最多的設(shè)計(jì)公司,而且水平達(dá)到了相當(dāng)高度,設(shè)計(jì)出一批優(yōu)秀產(chǎn)品。比如,連續(xù)幾年登上世界第一寶座的“神威·太湖之光”超級(jí)計(jì)算機(jī)用的芯片,就是由中國公司自己設(shè)計(jì)的。再比如,中國公司設(shè)計(jì)出的手機(jī)芯片和服務(wù)器芯片已得到應(yīng)用,并表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。
中國在芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域還存在設(shè)計(jì)工具方面的“短板”。芯片設(shè)計(jì)是在電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化工具(EDA)軟件平臺(tái)上,通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行邏輯編譯、化簡(jiǎn)、分割、綜合、優(yōu)化、布局、布線和仿真等來完成的,而能提供該軟件服務(wù)的主要是外國公司。
在芯片制造領(lǐng)域,包括制造工藝和制造裝備方面,整體而言,中國能力亟待提高。芯片制造聽上去像是傳統(tǒng)制造,實(shí)際上其制造工藝和裝備的精密、繁雜程度遠(yuǎn)超后者。具體來說,其工藝包括光刻、刻蝕、離子注入、薄膜生長(zhǎng)、拋光、金屬化、擴(kuò)散、氧化……與這些制造工藝相對(duì)應(yīng),制造關(guān)鍵裝備多達(dá)200多種,其中包括光刻機(jī)、刻蝕機(jī)、清洗機(jī)、切割減薄設(shè)備、分選機(jī)以及其他工序所需的擴(kuò)散、氧化、清洗設(shè)備等。每種裝備的制造技術(shù)要求都很高,制造難度極大且造價(jià)十分高昂。
目前,在芯片制造領(lǐng)域,處于領(lǐng)先地位的企業(yè)大多來自美國、日本等國家和地區(qū),中國芯片制造廠一大批裝備需要從國外進(jìn)口。
有了這些先進(jìn)裝備是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,還要開設(shè)生產(chǎn)線、制定經(jīng)營計(jì)劃。建廠、設(shè)備安裝及調(diào)試往往需要2-3年時(shí)間,這意味著芯片制造企業(yè)要預(yù)先對(duì)市場(chǎng)需求做出判斷。芯片制造技術(shù)不斷迭代更新,之前的設(shè)備及生產(chǎn)線到真正投產(chǎn)時(shí)是否能滿足市場(chǎng)需求,猶未可知。如果新建成的生產(chǎn)線不能充分實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),之前的投入將面臨重大風(fēng)險(xiǎn)。
起步晚+理念偏差是造成現(xiàn)狀的主因
俠客島:很多工業(yè)領(lǐng)域,我們成功實(shí)現(xiàn)了跨越和趕超,比如高速鐵路、家用電器領(lǐng)域,但在集成電路領(lǐng)域,這種景象沒能出現(xiàn)。原因何在?
倪光南:從歷史原因來看,我們起步晚。1947年,美國貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了半導(dǎo)體點(diǎn)接觸式晶體管。直到1956年,中國才成功制成第一根硅單晶。鑒于早期的計(jì)算機(jī)是用分立元件(電子管、晶體管等)做的,彼時(shí),中國還可以跟隨國外的計(jì)算機(jī)技術(shù)。
隨著集成電路發(fā)展到大規(guī)模集成電路時(shí)代,中國由于沒有集成電路產(chǎn)業(yè)的支撐,就明顯追趕乏力了。而世界上的芯片技術(shù)卻突飛猛進(jìn)。到目前為止,雖然我們有華為海思、中芯國際等國際知名的芯片設(shè)計(jì)和芯片制造企業(yè),但就整體產(chǎn)業(yè)發(fā)展而言,相較國際一流水平還有較大差距。
起步晚是重要的歷史原因,主導(dǎo)理念的偏差導(dǎo)致創(chuàng)新推進(jìn)不夠是現(xiàn)實(shí)原因。曾經(jīng),我們?cè)诤芏喾矫?,希望能夠用更省事的辦法解決問題,所謂“造不如買,買不如租”。實(shí)踐證明,核心技術(shù)是買不來的。中國芯片技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的“短板”最終還是需要中國人踏實(shí)創(chuàng)新來解決。
綜合發(fā)揮舉國體制和市場(chǎng)機(jī)制的優(yōu)勢(shì)
俠客島:面對(duì)內(nèi)部“短板”、外部封鎖等難題,中國芯片技術(shù)和產(chǎn)業(yè)要怎么做才能實(shí)現(xiàn)突破?
倪光南:從供應(yīng)鏈安全的角度來看,一旦供應(yīng)鏈的某個(gè)環(huán)節(jié)“斷供”,就會(huì)使整個(gè)行業(yè)陷入被動(dòng)。這種情況下,需要集中力量去突破供應(yīng)鏈中薄弱環(huán)節(jié)的關(guān)鍵核心技術(shù)。而關(guān)鍵核心技術(shù)的發(fā)展,往往是從無到有、從小到大的過程,要有“板凳要坐十年冷”的思想準(zhǔn)備。
核心技術(shù)的發(fā)展成熟也離不開市場(chǎng)的支持,新研發(fā)出來的核心技術(shù)和產(chǎn)品如果沒機(jī)會(huì)到市場(chǎng)去試錯(cuò),沒有進(jìn)入市場(chǎng)的良性循環(huán),不管是軟件還是硬件,都很難達(dá)到用戶滿意的水平。正是在這個(gè)意義上,習(xí)近平總書記要求做好市場(chǎng)化引導(dǎo)。我們強(qiáng)調(diào),在政府采購的過程中,要給予國產(chǎn)自主研發(fā)芯片和軟件一定的扶持,讓其進(jìn)入商業(yè)應(yīng)用,接受檢驗(yàn)和磨礪,只有這樣,才能不斷走向成熟。
從產(chǎn)業(yè)集群的角度來看,可以參考硅谷的產(chǎn)業(yè)集群模式。在硅谷,有一流的研究機(jī)構(gòu)和大學(xué)、諸多創(chuàng)業(yè)者、充裕的風(fēng)險(xiǎn)投資資本,它們之間形成了緊密的合作網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)了人才、技術(shù)、資本、經(jīng)營方面的強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合。
北京的中關(guān)村有潛力打造成芯片技術(shù)和產(chǎn)業(yè)集群的高地。不妨充分利用周圍的科研院所及人才資源,加上國家政策和資本的支持,統(tǒng)籌資金和研發(fā)資源,加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作,做出有中國特色的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)集群項(xiàng)目。
發(fā)展大型軟件或芯片產(chǎn)業(yè)的投入周期,往往以一二十年來計(jì),資金投入非常大,單純靠市場(chǎng)和企業(yè)是難以實(shí)現(xiàn)突破的。因?yàn)椋话愕钠髽I(yè)會(huì)有市場(chǎng)壓力,比如說上市公司要出報(bào)表,要做厚利潤(rùn),要向股東證明自己的業(yè)績(jī)。因此,要發(fā)揚(yáng)舉國體制和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)相結(jié)合的優(yōu)勢(shì),比如,國家層面制定一些長(zhǎng)期規(guī)劃綱要和發(fā)展計(jì)劃。與此同時(shí),積極引入金融市場(chǎng)的配套支持,比如風(fēng)險(xiǎn)投資在資金方面的支撐,要鼓勵(lì)企業(yè)在研發(fā)生產(chǎn)方面的投入,注意平衡企業(yè)在研發(fā)過程中可能出現(xiàn)的短視行為。
總的來說,發(fā)展集成電路產(chǎn)業(yè),要有長(zhǎng)期的思想準(zhǔn)備和投入,不能指望短短幾年就獲得回報(bào),真正把集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展起來,恐怕還要一二十年的時(shí)間,我們要有決心,也要有定力,要把行業(yè)“短板”補(bǔ)齊,踏踏實(shí)實(shí)堅(jiān)持做下去。
【人物小傳】倪光南,1939年生,浙江鎮(zhèn)海人,中科院計(jì)算所研究員。1961年畢業(yè)于南京工學(xué)院(現(xiàn)東南大學(xué)),首創(chuàng)在漢字輸入中應(yīng)用聯(lián)想功能,中科院計(jì)算所公司(聯(lián)想前身)和聯(lián)想集團(tuán)首任總工程師,主持開發(fā)了聯(lián)想式漢字系統(tǒng)、聯(lián)想系列微型機(jī),分別于1988和1992年獲得國家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng),聯(lián)想集團(tuán)即以聯(lián)想式漢字系統(tǒng)起家并由此而得名。此后,一直致力于發(fā)展自主可控的信息核心技術(shù)和產(chǎn)業(yè),1994年被遴選為首批中國工程院院士,2011年和2015年分別獲得中國中文信息學(xué)會(huì)和中國計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)終身成就獎(jiǎng)。