中國的“芯”路歷程

曹永勝

漫漫“芯酸”路

1949年新中國成立的時候，美國已經在世界第一工業大國的寶座上，穩坐了50年。而中國，是個連汽油鐵皮桶都無法生產的落后農業國。全國5億多人口中，80%以上是文盲，農村文盲率超過95%。就是在這樣的巨大差距下，中國億萬人民在共產黨毛主席領導下，開始了艱苦卓絕的工業追趕進程，創造了世界歷史上的經濟奇跡。

中國電子工業的發展，源于1950年抗美援朝戰爭爆發后，為解決軍隊電子通信問題，國家成立電信工業管理局，在北京酒仙橋籌建北京電子管廠（即現在的“京東方”，見圖1和圖2），由當時的民主德國（東德）提供技術援助。該廠總投資1億元，年產1 220萬只，是亞洲最大的電子管廠。除此之外，酒仙橋還建起了規模龐大的北京電機總廠、華北無線電器材聯合廠（下轄706、707、718、751、797、798廠）、北京有線電廠（738廠）、華北光電技術研究所等單位。

1956年，國家提出“向科學進軍”的口號，國務院制定科技發展12年規劃，將電子工業列為重點發展目標。中國科學院成立了計算技術研究所（簡稱“中科院計算所”）。為了培養電子工業人才，教育部集中全國5所大學的科研資源，在北京大學設立半導體專業。1957年畢業的第一批學生中，出現了大批人才。如中芯國際原董事長王陽元、華晶集團原總工程師許居衍、電子工業部總工程師俞忠鈺。

1958年，上海組建華東計算技術研究所，以及上海元件五廠、上海電子管廠、上海無線電14廠等科研機構和企業。上海和北京，成為當時中國電子工業的南北2大基地。1960年，中國科學院成立半導體研究所，同年組建河北半導體研究所（現為中電集團第13所），進行工業技術攻關。1962年由中科院半導體所，組建全國半導體測試中心。1963年中央政府組建第四機械工業部（簡稱“四機部”），主管全國電子工業。

1966年，中國電子工業得到快速發展，北京酒仙橋電子工業區基本成型。電子工業開始與紡織、印染、鋼鐵等行業結合，實現自動化生產。1968年，北京組建國營東光電工廠（878廠），上海組建無線電19廠，至1970年建成投產，形成中國集成電路產業中的“南北兩霸”。其中北京878廠主要生產TTU（配電變壓器監測終端）電路、CMOS（互補金屬氧化物半導體）鐘表電路及A/D轉換電路。上海無線電19廠，主要生產TTL、HTL數字集成電路，是中國最早生產雙極型數字集成電路的專業工廠。1977年，四機部投資300萬元，建設6 000m2集成電路潔凈車間。到1990年該廠累計生產509種集成電路，產量4120萬塊，產值3.25億元。該廠后來合資為上海飛利浦半導體。

1968年，國防科委在四川永川縣，成立固體電路研究所（現中電集團24所），這是中國唯一的模擬集成電路研究所。同年上海無線電十四廠首家制成 PMOS（P型金屬-氧化物半導體）電路。拉開了中國發展MOS集成電路的序幕。1970年代永川半導體研究所、上海無線電14廠和北京878廠相繼研制成功NMOS電路。之后又研制成CMOS電路。至1990年底，上海無線電14廠累計產量為3340萬塊（后來合資成為上海貝嶺半導體有限公司）。

1972年美國總統尼克松訪華后，中國從歐美大量引進技術。由于集成電路產品利潤豐厚，全國有四十多家集成電路廠建成投產。包括四機部下屬的749廠（甘肅天水永紅器材廠）、871廠（甘肅天水天光集成電路廠）、878廠（北京東光電工廠）、4433廠（貴州都勻風光電工廠）和4435廠（湖南長沙韶光電工廠）等。各省市另外投資建設了大批電子企業。

1973年8月26日，中國第一臺每秒運算100萬次的集成電路電子計算機——105機問世，該計算機由北京大學、北京有線電廠、燃料化學工業部等單位協助研制成功（見圖3）。

1975年，北京大學物理系半導體研究小組，由王陽元等人，設計出我國第一批3種類型的（硅柵NMOS、硅柵PMOS、鋁柵NMOS）1K DRAM動態隨機存儲器，它比美國英特爾公司研制的C1103要晚5年，但是比韓國、臺灣要早四五年。那時韓國、臺灣根本就沒有電子工業科研基礎。

也就是說，如果延續發展路線和勢頭，中國在電腦和集成電路產業應該在不長的時間內就能與美國齊頭并進，甚至趕超美國。

80年代起，被日韓和臺灣地區趕超

1973年，借著中美關系緩和及歐美石油危機的機會，中國希望從歐美國家，引進7條3英寸晶圓生產線，在當時是世界最先進技術。這要比臺灣早2年，比韓國早4年，那時候我國臺灣地區與韓國還沒有電子工業科研基礎。1975年，美國英特爾才開始建設世界第一座4英寸（100mm）晶圓廠。但是由于歐美技術封鎖，中國國內政治變故，最終拖了7年，中國才得以引進3條已經落后的3英寸晶圓生產線，分別投資在北京國營東光電工廠（878廠），原航天部陜西驪山771研究所（西安微電子研究所）和貴州都勻風光電工廠（4433廠）。其中北京878廠的3寸晶圓生產線，直至1980年才建成，已經比臺灣地區晚了3年，比韓國晚2年。

1975年，就在臺灣地區剛剛向美國購買3英寸晶圓廠時，大陸地區已經完成了DRAM（動態隨機存取存儲器）核心技術的研發工作。北京大學物理系半導體教研室（成立于1956年，現北大微電子研究院），由王陽元領導的課題組，完成硅柵P溝道、鋁柵N溝道和硅柵N溝道3種技術方案。在中科院北京109廠（現為中科院微電子研究所），采用硅柵N溝道技術，生產出中國第一塊1K DRAM。這一成果盡管比美國、日本晚了四五年，但是比韓國和臺灣地區要早四五年。直至1980年前后，韓國和臺灣地區才在美國技術轉移下，獲得了DRAM技術突破，瞬間反超中國大陸。韓國直接從16K起步，臺灣地區從64K起步。

1978年10月，中國科學院成立半導體研究所，研制4K DRAM，次年在中科院109廠投入批量生產（比美國晚6年）。1981年中科院半導體所又研制成功16K DRAM（比韓國晚2年）。1982年，江蘇無錫江南無線電器材廠（742廠），耗資6600萬美元，從日本東芝引進3英寸晶圓生產線（5μm制程，月產能1萬片），生產電視機集成電路。1985年，該廠制造出中國第一塊64K DRAM（比韓國晚1年）。1993年，已經改組的無錫華晶電子公司（原無錫742廠），制造出中國第一塊256K DRAM（比韓國晚7年）。

從上述歷史，可以明顯看出，在歐美技術封鎖背景下，1980年后中國大陸在減少電子產業投資的情況下，中國DRAM產業從領先韓國、臺灣地區，然后迅速被韓國、臺灣地區反超。尤其是韓國在美國刻意扶植下，依靠20億美元左右的巨額瘋狂投資，在DRAM產業取得了顯著成果。

洋躍進——800億美元瘋狂計劃

1977年，中國的外匯儲備只有9億多美元，7月份國家計委提出：今后8年花費65億美元從國外進口技術設備，重點發展石油化學工業，其中只有一個陜西彩色顯像管總廠（現在的彩虹集團公司）是電子項目。政治局討論時，提出可以花100億美元進口設備，提高中國石油、煤炭和輕工業產量，以賺取更多外匯。8月，國家計委將進口項目提高到150億美元規模。

1978年6月份，政治局再次聽取政府工作報告，有人主張：同國外做生意，搞買賣，搞大一點，搞它500億美元的規模。7月上旬，國家計委初步整理，匯總了一個850億美元的方案，其中400億引進外資。

1978年中國的財政收入為1 132億元，單是一個上海寶鋼項目就要投資300億元，根本不是中國國力所能負擔。沒錢怎么辦？1979年中國人民銀行增加了50億元人民幣的供應量。同時期，開始給工人漲工資、提高糧食收購價，給老革命家們蓋住所、換進口小轎車，提高福利待遇。

1979年全國在建的大中型項目有1 100多個，財政赤字170.6億元。1980年又新增了1 100多項，財政赤字達127億元。上述項目全部建成，還需要投資1 300億元。為了彌補財政虧空，1980年央行又增印了78.5億元鈔票。1978年中國全社會的流通現金僅有229.59億元，到1985年已經暴增至839億元。連年狂印鈔票引發惡性通貨膨脹。許多物價都至少翻番，高檔煙酒等民用消費品價格，甚至直接翻了10倍，以致一些城市出現了“搶購囤積風潮”。

為了控制宏觀經濟的嚴重混亂局面，壓縮投資金額。1980年中央一下子停建緩建了400多個大中型項目，1981年又停緩建了22個大型項目。其中就包括上海寶鋼、十堰二汽、大慶30萬t乙烯等戰略工程。盲目貪大求洋給中國經濟帶來嚴重危害，導致汽車、電子、航空等戰略產業難以發展。如上海的運—10飛機，在研制15年后最終流產。北京電子管廠，想上馬液晶項目，也因為缺乏國家投資而流產。

“撥改貸”，抽干電子企業血液

1984年，為扭轉財政虧空局面，盲目實行“撥改貸”政策。以往國有企業從政府財政獲得撥款，作為工廠流動資金或技術改造經費。企業盈利后將利潤上繳國家財政。這樣形成良性循環。撥改貸將政府財政撥款，改為企業向銀行貸款，還要支付高額利息。而另一頭，企業的利潤照樣要上交財政。這樣政府不僅不投一分錢，反而像從前一樣，抽走企業的大部分收入，導致國有企業迅速陷入虧損困境。

正是由于“撥改貸”，使得中國電子工業遭到致命打擊。企業只顧引進外國設備，以盡快投產盈利，缺少科研資金對外國技術進行消化吸收。在文革時期，中國科研投入占GDP的2.32%，與英法德等發達國家相當（2003年世界平均值也僅有2.2%）。到20世紀80年代，正是電子產業興起的關鍵時期，歐美國家、日本、韓國和我國臺灣地區紛紛加大對電子產業的科研投入。而中國卻在大規模壓縮科研經費投入。1984年以后，由于“撥改貸”造成的困境，使中國企業基本無力進行研發，科研經費占GDP比值驟然降到0.6%以下。

如中國最大的半導體企業——上海元件5廠，1980年利潤高達2 070萬元，職工人均利潤1.5萬元。即使是1985年，上海元件5廠的產值仍然高達6 713.1萬元，利潤達1 261.4萬元。然而到了1990年，上海元件5廠產值下降至1 496萬元，利潤竟然僅有2.47萬元，全廠1 439人，人均利潤僅有區區17.16元。幾年后，這家風光了30年的中國半導體器件龍頭企業最終沒能逃脫破產倒閉的命運。

引進國外晶圓生產線

1982年，國務院組建電子工業部，主管全國電子工業。該部門繼承了組建的2 500多家科研院所和電子工廠，下屬職工總數達100多萬人，主要研制通信、雷達、電視、計算機、無線電、元器件等設備。產業結構完備程度，僅有美國、蘇聯可以相比。僅電子工業部下轄的專業電子研究所就有上百家。然而在20世紀80年代初，由于中央政府全面停止對電子工業投資，各電子企業要自己去市場找資源。于是中國電子工業的技術升級全面停止，與美國、日本的技術差距迅速拉大，甚至被韓國和臺灣地區徹底甩開。

1982年，國務院成立了“電子計算機和大型集成電路領導小組辦公室”。1984—1990年，中國一些國有企業和大學，紛紛從國外引進淘汰的晶圓生產線，前后總計達到33條，按照每條300萬～600萬美元估算，總計花費1.5億美元左右。這33條晶圓生產線，多數根本沒有商業價值。造成這一亂象的根本原因，是電子工業部，將絕大多數國有電子企業的管理權，甩給省市地方政府，又缺乏制定執行產業規劃的政策權力。出現了國內大量引進落后技術的奇怪現象。另一個主要原因是從20世紀80年代開始，一些國有企業的領導干部借著進口項目的名義獲得出國考察機會。

為了治理散亂差問題，1986年電子工業部在廈門，舉辦集成電路戰略研討會，提出“531戰略”。即“普及5μm技術、研發3μm技術，攻關1μm技術”，并落實南北2個微電子基地。南方集中在江浙滬，北方集中在北京。1988—1995年，在政策扶持下，中國誕生了5家具有規模的國有半導體企業：江蘇無錫華晶電子（原無錫742廠與永川半導體研究所合并）、浙江紹興華越微電子（1988年設立中國第一座4英寸晶圓廠）、上海貝嶺微電子、上海飛利浦半導體（1991年設中國第一座5英寸晶圓廠）和北京首鋼 NEC（1995年設中國第一座6英寸晶圓廠）。

1990年8月，國務院決定在“八五”計劃（1990—1995），半導體技術達到1μm制程，決定啟動“908工程”，總投資20億元。其中15億元用在無錫華晶電子，建設月產能1.2萬片的6英寸晶圓廠。由于審批體系拖延，“908”工程光是經費審批就花了2年時間。然后從美國AT&T（朗訊）引進0.9μm制程，又花了3年時間。前后拖延5年時間，建廠再花3年，導致1998年無錫華晶電子投產即落后（月產能僅6 000片），華晶還要為此承擔沉重的利息支出壓力，后來不得不甩給了臺灣人經營。與無錫華晶形成鮮明對比的是，1990年新加坡政府投資特許半導體，只用2年建成，第3年投產，到1998年收回全部投資。

三十年來市場換技術

1996年7月，歐美地區的33個國家正式簽訂《瓦森納協定》（見圖4），該協定的民用技術控制清單包括：電子器件、計算機、傳感器等9大類。軍用技術控制清單包括22大類。中國處于被禁運國家之列。

在各方面嚴防死守下，中國企業要想獲得先進技術變得非常困難。而外國企業則憑借掌握的先進技術，在中國市場予取予求，占盡便宜。

在之前的1990年，中國大幅降低關稅、取消計算機產品進出口批文、開放了國內電腦市場。頃刻間，國外的286、386電腦如潮水般涌入，1991年由美國英特爾和AMD，掀起的“黑色降價風暴”，更是讓中國計算機產業雪上加霜。由于絕大多數整機企業，積壓了高價買進的芯片，從而背上巨額虧損的包袱，一家家電腦整機廠商，前赴后繼般悲壯地倒在了血雨腥風之中。長城、浪潮和聯想也都元氣大傷。在微電子集成電路方面，國內企業繼80年代中后期陸續虧損后，90年代紛紛倒閉，國內集成電路工業，逐步變為三資企業為主的局面。據專家估計，到90年代末，中國微電子科技水平與國外的差距至少是10年。

在中國本土電子企業土崩瓦解之時，國外企業在中國開始大舉占領中國市場。2012年1月，韓國政府審批通過三星在華設廠項目。2012年4月2日，韓國三星電子宣布在中國西安，建設閃存芯片廠。項目一期投資將達70億美元，若三期投資順利完成，總投資約為300億美元。西安市為此項目提供了巨額補貼。

國家科技人才匱乏——成長的教訓

今天的中國發展集成電路產業，最大的困難是科技人才匱乏。曾幾何時，中國也曾經人才輩出。

1958年9月，中國科學院半導體研究室，王守覺等人，研制成功我國第一批鍺合金擴散高頻晶體管，頻率達到150MHz。后在中科院109廠批量生產，為中科院計算所研制的109乙型晶體管計算機（浮點32二進制位、每秒6萬次），提供了12個品種、14.5萬多只鍺晶體。后又為計算所研制的109丙型計算機，提供了大量晶體管元器件。109丙機字長48位，平均運算速度每秒11.5萬次。該機共生產2臺，為用戶運行了15年，在我國核武器研制工程中發揮了重要作用。

1965年，上海華東計算技術研究所，與上海冶金研究所、上海元件五廠等單位合作，開始研制655型數字集成電路大型計算機，由陳仁甫（照片右側）副研究員主持，重點攻克TTL集成電路。1969年在上海無線電13廠投產，定名TQ—6型計算機，每秒運算100萬次，配備磁盤操作系統，語言編譯程序。

1971年，上海復旦大學自主研制的719計算機，由王世業、顧芝祥、陳志剛等人參與研制。1975年復旦大學研制FD—753計算機。經過反復研究討論，結合那時美國IBM360/370、歐洲TSS、日本FACOM等計算機系統和我國DJS—260、北大150等計算機系統，最終確定753計算機系統的主要研制目標是：具有處理速度浮點運算200萬次以上的主機系統；實現分時計算機系統；多進程分層管理的微內核操作系統。

1979年上海元件五廠和上海無線電十四廠，聯合仿制（逆向工程）成功8080八位微處理器（編號5G8080）。8080為美國英特爾公司在1974年推出的第2款CPU處理器，集成6 000只晶體管，每秒運算29萬次。自1975年第一臺個人電腦誕生以后，8080芯片幫助英特爾在幾年后占據了電腦芯片的霸主地位。德國西門子仿制出8080芯片是在1980年10月（Siemens SAB 8080A—C），比中國還晚一年。日本也仿制過8080芯片。

1980年，日本代表團在上海訪問，上海當年的電子工業擁有良好產業基礎。上海冶金研究所研制的離子注入機，還曾出口日本。而短短10年之后，上海電子工業全面破產倒閉（未完待續）。

（本文轉載自《中國軍轉民》雜志2019年第6期）