刘亚东：造芯片不光靠顶级人才，还要有产业工人大军

采访｜章剑锋

文稿｜张颖琳

出品｜网易科技《why星人》

史无前例的全球性芯片短缺已波及手机、汽车、游戏等各个产业，业界有观点称，缺芯持续的时间已从此前预估的持续至2021年下半年，延长到2-3年。中国在这场缺芯潮中也面临着不少的机会与挑战。

中国海关数据显示，2020年芯片进口量激增20%（984亿个），达到创纪录的5435亿个，进口总额3500亿美元，创历史最高水准。今年以来，中国晶片进口量仍大幅增长，第一季、上半年和1-9月的芯片进口年增率分别达33.6%、29%和23.7%。

芯片需求长期处于增长状态，中国本土的芯片产业短板在全球缺芯的背景下暴露愈加明显。受短期的市场供需失衡和长期的技术卡脖子双重制约，加剧了芯片荒的现状，尤其对于中国产业链主体而言。

“不要指望短期内能够解决技术‘卡脖子’的问题。以为我们国家重视了，大家的爱国热情空前高涨，我们很快就能把‘卡脖子’的问题解决，这样的想法是非常荒谬愚蠢的。它是一个寂寞的长跑，在科学领域是这样，在技术领域也是这样。”

南开大学新闻与传播学院院长、《科技日报》原总编辑刘亚东对网易科技说。2018年，刘亚东任总编辑的《科技日报》开设“亟待攻克的核心技术”栏目，报道了35项卡脖子技术而引发业界热议。华为创始人任正非2021年9月将《刘亚东：我提出卡脖子问题三年了，许多人还不明白，除了那些核心技术，我们还缺什么》一文转发给华为内部论坛传阅。

刘亚东对网易科技说，芯片制造之难，难过造原子弹，这中间有诸多问题需要引起重视和解决。在本次访谈中，他对此进行了详细解答。

一，芯片短缺是暂时的，

但解决卡脖子问题需长年累月努力

网易科技：目前芯片短缺、供不应求的原因是什么？

刘亚东：目前全球性的芯片短缺，我觉得是暂时的供需失调。

有比较重要的有几个因素导致，一个是疫情影响到材料来源、生产供应等，不仅是中国，国外也受到影响，可能国外受到的影响更大一些。第二个原因，我想是由于美国制裁华为等中国企业引起的这种恐慌，造成一些企业囤积芯片。第三个就是一些新兴领域发展比较迅速，比如像5G、人工智能居家产品等产业增长比较快，也在客观上造成了芯片需求的增加。

但我认为现在的芯片供应链上不存在结构性矛盾。在整个供应链上，它是一时的失调，也可以说是市场经济中的一种供需常态，在产能增加以后，供需关系会缓解。目前全球芯片短缺也是一样，它不会持续太久，估计半年一年的时间就会得到解决。

网易科技：当前全球芯片产业发展的现状是什么样的？怎么看我们国家芯片产业上的短板？

刘亚东：一枚小小的芯片，是迄今为止人类工业文明的集大成者。它不是大家理解的一个产品或者一项技术，而是一个有众多产品的产品群或含有众多技术的技术群。芯片的产业链很长，大致可以分成芯片的设计、制造以及封装测试这三大块。

从事芯片设计的企业有很多，我们国内做得最好是华为海思。他们现在可以设计5纳米制程的芯片，跟国际先进水平相比差距不大，粗略估计也就是三五年的差距。

但是大家要搞清楚，华为海思仅仅是做芯片设计，他们也不完全是国产化、本地化的设计，比如说他还要用到英国阿姆公司的ARM架构，另外所用的开发平台也是美国的EDA。总的来讲我们虽然取得一些进展，这也是一个全球合作、国际分工的产物。

在芯片整个产业链中，现在中国做得最好的是中低端的封测环节。芯片封测相对来说属于劳动密集型产业，由于我国布局早（从上个世纪80年代开始），我们现在封测产业发展比较好。全球整个封测的市场规模大概是五六百亿美元，我们中国大陆加上台湾，可能要占到一半左右市场份额（50%），但是最高端的封测技术，依然在美国。

困难最大的是制造环节，我想也是我们差距最大的一个环节。这方面我们要追赶起来，可不是短期能做到的。

网易科技：封测和制造相比，可能技术含量比较低，所以我们发展很好，可以这么理解吗？

刘亚东：是这样，半导体芯片的封测，相对来说是一个劳动力密集型的产业，相对更容易做，而且我们国家布局比较早。虽说最尖端的最高级的封测技术我们还没有掌握，但是大量的一般应用的这种中低端技术完全能够做，而且做得很好，这是在半导体产业链里面，我们做得最好的一块。

网易科技：您说到华为海思在做的芯片设计，与国外相比还有3、5年的差距，怎么理解？

刘亚东：设计领域像华为海思应该说这些年做得不错。但从设计的角度讲，几大块，比如在随机存储器这种芯片领域里，我们的差距是比较大的。

随机存储器世界上主要的几大厂商，美国、韩国和日本都占了，我们也在做，但在市场上非常边缘化。比如紫光集团旗下的长江存储，据说有望打破国外的垄断，究竟能不能实现还得看。

第二个微处理器，我们通常讲的像CPU、GPU，还有像FPGA这种可编程的逻辑处理器等方面我们也是很落后。这些通用的芯片都是被美国和其他西方发达国家长期垄断，这方面的厂商我们也有，比如紫光展锐也是做微处理器，已经成功地作为手机芯片被应用，但是总的来讲，我们国产的处理器芯片还是属于中低端的一些产品，技术含量不高、利润不大。我们有的时候做一个芯片利润只有几毛钱，跟卖白菜差不多。我们的芯片主要集中在各种小家电产品的控制器方面。

在中低端的应用中，比如龙芯三号处理器也用在北斗导航卫星上，但是跟国外产品比起来，缺点就在于功耗大、块头大。这些东西如果用在军事用途或者一些特殊的领域，可能问题不大，只要性能保持稳定就可以，但是在民用商业领域不可以，因为你没有市场竞争力，一定是物美价廉的东西才能赢得市场，赢得消费者。

网易科技：也就是短期的芯片荒可能容易解决，但是技术短板导致的供需不平衡，就不是短期能够解决的？

刘亚东：当然了，不要指望短期内能够解决技术卡脖子的问题。以为我们国家重视了，大家的爱国热情空前高涨，我们很快就能把卡脖子的问题解决，这样的想法是非常荒谬愚蠢的。它是一个寂寞的长跑，在科学领域是这样，在技术领域也是这样。我曾经讲过，不存在弯道超车的可能，它是一个持续的、一步一个脚印的、踏踏实实不断积累的过程，这样才能保证产业和技术的持续发展。

二，芯片制造太难了，

难度系数超过造原子弹

网易科技：除了前面讲的芯片设计和封测，在芯片制造这一块，核心的难点在哪里？

刘亚东：光刻机毫无疑问是最难的，但除了光刻机，在制造环节还有很多难点，比如说做半导体晶圆，也是非常难的。

半导体芯片实际上它的材料很简单，二氧化硅，其实就是沙子。但在实际生产中要使用硅矿石，因为它的纯度更高。做硅晶圆首先要把硅矿做脱氧提纯，之后要纯化。然后拉晶，再进入拉伸、切割等环节。就纯化而言，硅纯度至少要到99.9999999%。这里一共是9个9，我们把这种纯度称作9N。一般电子级的硅材料的纯度要达到9N，而做半导体芯片要达到11N。11N意味着，它的杂质含量要低于10的9次方分之一。这是一个匪夷所思的天文数字，我来翻译一下：如果有250辆载重4吨的大卡车满载着经过纯化的硅材料，那么这些硅材料中的杂质加起来不能超过1克！我这么一说，你就明白了这样的纯度要求有多高，有多难。

网易科技：那为什么说光刻机技术是最难做的？

刘亚东：实际上光刻机的原理很简单，做起来也并不难，难点在于精度，尤其是顶级的光刻机的精度。现在光刻机市场中，主流产品是DUV，就是深紫外光刻机。顶级的光刻机是EUV极紫外光刻机。在光刻机市场上，荷兰的ASML公司占了89%的份额，日本的佳能占了8%，尼康占了3%，整个市场基本被他们三家瓜分。而在极紫外光刻机市场上，就只有荷兰的ASML一家，市场占有率100%。这种极紫外光刻机可能制造大家所说的7nm和5nm制程的芯片。

这种顶级的光刻机，一个机器上大概有10万个零部件，由世界各国2000多家厂商来提供。这2000多家厂商全都是行业翘楚，或者叫隐型冠军。比如说光源用的是美国的，镜片用的是德国的、阀件用的是法国的，轴承用的是瑞典的等等，都是世界各国最优秀的企业。

极紫外线光刻机，难度之一在于它的光源，因为极紫外线光的一个特点就是非常容易被吸收，不容易被收集。它连空气都穿不透，更不用说玻璃了，所以对极紫外线光源一个要求是功率非常大，第二是要非常稳定，只有这样，它才能通过各种反射镜片，让光最后反射到硅衬底上。

再比如说，由于极紫外光不能通过透镜，只能通过反射镜面。这种镜面上有硅和钼制造的特殊反射镀膜，每反射一次，光的能量损失30%。经过多次反射，从光源引导到硅衬底上的光线最终剩下不到2%，其它都损失了。由此可见，这种光刻机对于光源的强度和稳定性要求有多高。

另外，对反射镜面的平整度要求也极高，在皮米级。皮米是纳米的1/1000，这种光洁度的平整度意味着什么？巴掌大小的一个镜片，如果把它放大成整个德国国土的面积，大概相当于我们的山东省加河南省两个省的面积，中间凸起的部分不能高于一个厘米。

所以它对各种工艺的要求实在是太高了，太难做了。

网易科技：您曾说造芯片比造原子弹难，是这样么？