運用自然辯證法視角研究中國新能源與芯片技術融合發展的策略

周敏捷

（復旦大學，上海 200433）

一、中國新能源技術的領先與相關芯片產業落后的矛盾性

自從科學技術進入了工業4.0時代以來，以半導體技術為基礎的芯片（又名集成電路）技術成為了支撐幾乎所有科技領域的核心技術之一。由于歷史的原因，中國的半導體產業起步較晚，且在過去的幾十年時間里，中國的技術發展主要以芯片的應用為主。無論是國家在政策層面還是在企業的實際研發投入方面，都是將較大的科研精力投入在芯片的應用開發，軟件開發，系統開發等領域，對有基礎意義的芯片技術本身，包括芯片的設計，芯片的工藝和芯片的生產制造等環節都缺乏了深厚的積累。這其中既有芯片產業涉及的基礎和應用學科較多，產業鏈較長等原因，也有芯片產業投資周期較長，資本回報速度較慢等原因。

在新能源技術的應用領域，由于我國人口眾多，能源消耗量大，石油、天然氣等自然資源的分布和儲備并不均勻 。黨的十八大報告中就明確提出了“把生態文明建設放在突出地位，融入經濟建設、政治建設、文化建設、社會建設各方面和全過程”的“五位一體”總體布局，大力深化能源使用的結構改革，大力投入對新能源的開發和使用技術。近年來,我國在電能、光能、風能以及水利等資源的技術開發上逐步地走在了世界的前列，尤其以新能源汽車和光伏發電技術為代表的，不僅成為了國內生態布局的典范，還將相關技術出口至國外，實現節能減排目標做出了自己的貢獻。其中，還特別涌現出了諸如比亞迪的新能源汽車，寧德時代的磷酸鐵鋰電池，陽光電源的光伏發電站和儲能設備等享譽世界的新能源相關技術產品，已經成為不少發展中國家和發達國家爭相采購的“中國制造”高科技產品。我國在新能源技術領域之所以能夠取得這樣的成就，不僅是國家在節能減排方面總體布局的階段性成功，也是對馬克思主義自然辯證法的生態觀進行的中國化實踐。

從近幾年我國新能源汽車行業發展狀況來看（圖1），國產新能源汽車的銷量總體上穩步前進。如圖1所示，2017年我國新能源汽車的產量為79.4萬輛；2018年產銷有較大提升，完成了127萬輛；2019年產銷較上一年有所下降；到2020年略有提升，完成了136.6萬輛；而2021年又是飛速發展的一年，新能源汽車更大范圍地走進大眾視野，更多人了解到其優勢[1]。

圖1 2017—2021 年中國新能源汽車銷量及同比變化情況

在新能源的基礎技術中，極為重要的一項就是與之配套的半導體芯片技術。芯片技術是當今一切電子電氣相關技術的基礎技術，它在新能源技術中，也扮演著相當重要的角色。如在光伏發電設備中，芯片是控制交直流電轉化的核心器件；在電池儲能設備中，芯片又是檢測和保護電池狀態，使得儲能設施得以安全可靠運行的核心元器件。目前,我們國家在新能源設備的設計和制造方面確實走在了世界的前列。由于國產芯片設計和制造能力的不足，當國際市場出現芯片供應鏈緊缺，或者因為一些地緣政治的原因而出現芯片供應受阻時，“缺芯”的問題就會同樣出現在新能源的發展上。從自然辯證法的視角看，由于事物是普遍聯系的，當我們只重視了矛盾的一個方面而忽視了其他方面時，必將導致短板的出現。這一點,在我國的高科技產業發展過程中所顯現出的矛盾有時候尤為突出。眾所周知,在地緣政治和世界供應鏈發生重大變革的近兩年，國內的新能源汽車制造企業曾經就因為小小的一個種類芯片的短缺導致了大批量的新能源汽車訂單無法交付，究其背后的原因依舊是我國在芯片技術領域的核心創新能力不夠，被迫大規模地依賴于進口芯片的支持，才能完成新能源汽車和相關設備的制造所導致的。新能源系統中核心芯片供應能力和整體系統設計能力的矛盾，或將在一段時間內持續成為我國新能源技術發展過程中亟待解決的問題。

下圖2為一輛典型的國產新能源汽車電池技術相關所需要用到各種芯片和關鍵元器件的框圖及品牌信息，可以看出雖然我國的新能源汽車的整車技術已經走在世界的前列，但是基于新能源汽車所使用的核心芯片，依然極大程度地依賴于諸如TI，ADI，Infineon等歐美芯片企業的進口，國產芯片產品在國產新能源汽車上所扮演的角色依然不是主角。

圖2 新能源汽車電池相關技術的核心元器件品牌信息

由此可見，目前,我國的新能源汽車技術相對發達的原因，是因為近些年國家各個層面的政策扶持，資源投入芯片技術的應用。目前的國產芯片產業尚不能滿足新能源技術的發展需求，可以說，目前中國的新能源產業本身具備了應用技術的相對優勢和底層芯片技術的相對劣勢的矛盾。

自然辯證法向我們揭示了事物的發展都是源自其內部的矛盾性，當內部矛盾積累到了一定的程度，就會通過質量互變和否定之否定等方式實現變革，用新事物對舊事物的替代，完成進步的過程。[2]如果我們能夠在大力發展新能源技術和芯片技術的同時將兩者作為上下游產業鏈上的一個整體相聯系，充分利用其內部的矛盾性來促發變革的動力，就能更好地推動與此相關的全行業發展。例如，我們可以首先制定鼓勵性的策略，促使新能源領域的企業在設備研發過程中盡可能多地使用國產芯片技術進行產品的設計，并同時對專門設計新能源用途相關的芯片公司產品進行一定的政策扶持或者稅收優惠，以強勢產業推動弱勢產業的發展，在產業引導方面積極開展兩個產業的互相合作，互惠互利，也可以適當引入一些合理的市場競爭，促使領先技術與落后技術的對立，淘汰那些同樣獲得了諸多政府補貼和扶持。創新能力低下，產出低下的企業，催促優秀的國產芯片技術首先在新能源領域獲得突破，進而逐步將這種突破影響到與此相關的其他技術領域。這樣,必將由新能源產業的先進性同時帶來整個中國芯片行業的長足進步。芯片技術的進步結果也必將反過來再次推動新能源技術的進一步發展。

二、芯片技術發展的自然辯證法規律

自然辯證法的科學觀告訴我們，科學與技術的發展道路必須遵循量變到質變的規律?？萍嫉陌l展從來都不是一蹴而就的也不能是空中樓閣，是需要經歷一個完整的積累的過程。由于目前國內芯片技術的相對落后局面，導致了一些人對于近些年來國產芯片產業出現了較為悲觀的態度，并懷疑近些年在芯片領域的重大投入和扶持的作用。這些觀點都是偏頗不合理的，因為芯片的發展和其他復雜技術的發展一樣，必然會遵循以下幾個規律，只有認識到這些規律，才能將產業扶持的策略落到實處：

（一）芯片技術與諸多學科的普遍聯系規律

首先，與芯片產業相關的基礎學科范圍較廣，涉及到傳統的物理、化學、數學等基礎學科以及在此基礎上衍生的應用科學，如微電子、有機材料、無機材料、光學等，都是其產生和發展的根本，工程學能力決定了其設計制造的水平，而量子力學、神經網絡等新興知識學科已經成為其不斷發展的內驅力量。[3]因此，芯片產業的發展，絕不能被孤立地看待，要大力發展芯片產業就不能忽視與芯片相關的各個學科領域的進步，只有當所有這些學科都產生了相關的進步之后，才能共同推動國內自主芯片產業的進步。目前,我們國家在芯片設計理論上的人才不少，對于集成電路的理論研究和算法研究也已經獲得了一定的成就。但是在相關材料的制造上還有著不小的差距，在諸如光刻機的設計和制造上就存在著明顯的差距，這些表面上看似芯片行業的技術，背后卻需要諸多工業部門和學科領域的共同支撐。

如果把芯片產業和技術片面地看作一個獨立的產業或者學科，將所有的關注和資源都僅僅投入在芯片產業本身上，就會犯了形而上學的錯誤，無法真正把握到該產業發展的諸多推動要素。

（二）高尖端技術的發展必須遵循量變到質變的規律

縱觀歐美芯片技術發達的國家，其著名芯片巨頭都擁有著悠久的歷史，諸如芯片的發明者Jack Kilby所在的美國德州儀器公司，就是一家誕生于二戰之前的科技公司，在20世紀50年代就已經全面進入了半導體芯片產業。又如,大名鼎鼎的英特爾公司，也是在1971年就開始了早期的計算機CPU的研發。再如,歐洲的意法半導體，日本的東芝，韓國的三星等等，他們在芯片的領域的投入和發展都有著超過數十年的豐富積累。在這些發達國家中，美國作為芯片技術的發源地，其對技術的積累程度和專業程度確實值得我們的相關行業學習，而日韓的芯片技術雖晚于美國，但是在近三四十年的發展和進步所獲得的成效，也是值得我們學習的。

芯片技術發展所需要的實驗數據，經驗以及工藝進化等要素都需要大量的積累?？梢哉f，西方發達國家在芯片技術領域的成就，除了其本身的工業底子好，人才投入多以外，其長周期的積累后完成從量變到質變的過程是重要原因。

由于芯片產品的品類繁多，上下游產業鏈同樣較為復雜。國產片芯片的市場認可度也需要長期的培育和引導。國內使用芯片作為關鍵原材料的高科技企業廣泛地分布于汽車電子、工業電子、消費電子、通訊設備等各個應用領域，各領域對于芯片的技術要求相差甚遠，如用于消費電子的手機領域，對芯片的小型化和高集成化有著極高的要求，其核心CPU所使用的主流工藝制程目前已經達到了7納米甚至更高的要求。對于新能源汽車所需要的芯片，則更強調可靠性和穩定性，對芯片的集成度和制程要求并不高，通常在28納米以上就足以滿足需求，其對芯片的功能安全和高低溫的適配性要求卻是手機等芯片無法企及的。只有長期積累對市場的經驗，才能揚長避短，用最有限的資源設計出最合乎當前市場熱點的芯片產品。對于這些不同技術市場和技術應用的芯片要求，只有市場沉淀相當深厚，客戶資源較為豐富的芯片公司才能真正把握技術需求的脈絡，對產品定義，產品研發等領域獲得輸出，而所有這些信息和經驗的獲得都是需要相當的時間積累。

因此，如果僅僅剛剛開始大力投入的這幾年就因為暫時的落后，而認定中國的創新土壤不足以培育出優秀的芯片產業，而喪失對國產芯片的信心，這是缺乏辯證思維的錯誤觀點。下圖3為國產片芯片的銷售額和市場自給率的變化趨勢，可以看出，我國的國產芯片無論是營收還是市場占有率都是得到逐年提升的，但總體而言仍處于量的積累階段。

圖3 2010 年—2020 年 國產芯片銷售額和自給率

（三）芯片發展歷程上的否定之否定規律

許多國產芯片在上市初期，都會伴隨著相對于各種國外先進芯片廠商所存在的技術短板。如在新能源領域，我們目前國產芯片的高電壓耐受能力和電流電壓采樣精度與國外先進水平相比還有一定的差距，因此,許多新能源設備制造企業尚不敢大規模地在高要求設備中使用，只能在一些非重要的領域進行驗證性試驗。實驗和驗證本身就是一種試錯的過程，也是不斷否定，不斷改進的過程。

目前階段，我們確實看到了不少國內芯片產品在國內用戶初步評估階段就因為各種技術指標不達標等問題被否決，這些否決往往還會伴隨著相應研發中產品的廢棄，或者前期投入的損失，這些都是發展過程中所必須經歷的挫折。只有經歷了這些否定，在否定中不斷地改進，然后不斷推陳出新，最終必將使得國內芯片企業的技術實現快速的進步。

在經歷了數年的奮斗和投入之后，我們也已經看到了國內的芯片最近一兩年在諸多技術指標方面開始有了明顯的提升，越來越多的國內關鍵項目中出現了國產芯片的身影這無疑就是一個非常積極的信號。因此,堅持不懈地對國產芯片市場給予政策的扶持和鼓勵，不為短期的失敗和落后而灰心喪氣，相信量變必定會迎來質變的發生，這才是面對新產業發展的正確態度。

三、新能源與芯片技術的共同發展更有利于生態文明和自主創新

新能源技術之所以謂之“新”，一方面,相對于傳統意義上人類所大規模采用的石油、天然氣等具備二氧化碳排放的“舊”的化學能源而言;另一方面,意味著所使用的能源轉化技術的創新，這些創新，也包括了其中對相關芯片等關鍵技術的創新。因此，這個新自然就同時包含了對自然辯證法中的生態觀以及科學創新的成分。

習近平總書記在黨的二十大報告中明確提出過積極穩妥推進碳達峰碳中和的要求，提出了要完善碳排放統計核算制度，健全碳排放權市場交易制度。提升生態系統碳匯能力。積極參與應對氣候變化全球治理。[4]因此，新能源技術不僅過去和現在是中國重點發展且保持領先的技術，未來也必將成為我國技術發展領域的重中之重。

正因如此，用新能源的創新推動芯片技術的創新，用矛盾和對立統一促進科學技術的發展，量變到質變原理給予科學技術足夠的投入和耐心，用否定之否定規律認識科學技術的螺旋式上升規律，自力更生，艱苦創業，以實現中國式現代化為目標，定能將我國的新能源技術和芯片技術共同推向世界的前列！