作者：郭满天
来源：郭满天（ID：Guoy200014）
导读：
用数字讲述中国的工业化历程。
半导体工业是一个十分年轻的产业，晶体管、集成电路、芯片等半导体工业的核心产品都是二战以后才路线被发明出来的。
芯片是现代电子工业的核心产品，不仅是构成计算机、移动电话等电子产品的主体，汽车、机器人、现代工业设备也都离不开芯片。
半导体工业随着计算机和移动通信等产业的发展不断壮大，而且芯片的使用范围不断扩大，目前全球半导体工业的销售规模已经超过了5000亿美元。
美国引领了全球半导体产业的发展，不仅晶体管和集成电路是美国最早发明的，计算机和现代移动通信设备等也是美国首先发明的。
美国至今仍然主导着全球半导体产业，总部在美国的半导体企业的销售额仍然占据着全球半导体市场的半壁江山，全球半导体产业的标准和大部分生产设备也一直掌握在美国手中。
中国的半导体研究在20世纪50年代起步，在广大科技人员的努力下成功研制了锗、硅晶体管以及集成电路。
由于集成电路产业的发展遵循摩尔定律，虽然中国集成电路的技术一直在进步，但是与国际先进水平的差距反而被不断拉大。
中国在科研、设备、产品、材料等各方面都落后于以美国为首的西方发达国家，特别是集成电路的产业化落后程度最大。
一
中国集成电路产业发展过程
中国的科研机构在60年代就成功研制了集成电路，电子工业部第13所于1965年12月设计定型了我国第一个实用化的硅单片集成电路GT31，比德州仪器的基尔比发明集成电路仅晚了7年左右。
在此基础上，中国集成电路产业终于诞生了。
1970年，中国集成电路产量达到423万块。
中国在基本封闭的条件下依靠自己的力量初步建成了完整的集成电路产业，形成了包含设计、制造、封装、测试、原料、设备等所有环节的完整产业链。
70年代中国最著名的半导体生产企业是北京878厂和上海无线电19厂，这些工厂生产的集成电路产品满足了军工行业的小批量需求，实现了初期的“产业辉煌”。
此时中国集成电路产业不仅技术上落后于发达国家，更大的差距是在产业化上——中国集成电路产业的生产规模太小，技术迭代速度太慢。
早期中国集成电路生产线的硅片一般只有1.5英寸硅片，而国外已经达到4~5英寸；从芯片集成度来看，中国在70年代才刚刚研制成功中等规模集成电路（MSI）和大规模集成电路（LSI），比发达国家落后一到两代。
中国生产的集成电路产品主要是3~5微米技术的低档产品，高端的大规模和超大规模集成电路几乎全部依靠进口。
1990年，中国集成电路产量增长至1.1亿块，生产规模相比70年代有了显著提高，但是与世界先进水平仍然存在着极其巨大的差距。
中国1991年的集成电路产量仅占当年世界集成电路产量的0.36%，销售额仅占世界市场总销售额的0.18%。
为改变中国集成电路产业严重落后的状况，七八十年代中国从国外引进了多条生产线，希望加快中国集成电路产业的发展。
国营江南无线电器材厂（无锡742厂）从日本东芝引进全套技术和设备生产彩色电视机专用集成电路，是改革开放后我国建设规模最大的集成电路企业。
742厂集成电路项目总投资2.77亿元，项目建设历经8年建成投产。1985年，742厂的集成电路产量占全国总产量的38.6%，为彩电国产化做出了突出贡献。
742厂在“七五”时期（1986~1990）继续得到快速发展，国家投资的无锡微电子工程是当时电子工业的头号工程，项目总投资达到10.43亿元。
通过实施无锡微电子工程，电子工业建成了一家集成电路的研究机构——无锡微电子研究中心，此外还扩建了742厂5微米生产线的产能，并引进3微米技术建成了两个项目：
一是与西门子合作的无锡项目，二是与NEC合作的北京(首钢)项目。
1989年8月，经机械电子工业部批准，在无锡微电子联合公司的基础上成立了“中国华晶电子集团公司”。
2000年，中国集成电路产量达到59亿块，生产规模比1990年扩大了50多倍。
中国集成电路产业在90年代建设的最重要的两个项目分别是“908工程”和“909工程”。
“908”工程是机械电子工业部在1990年提出的集成电路发展计划，是“八五”时期机械电子工业部最重要的项目，项目涵盖了集成电路生产线、集成电路设计中心、上下游配套产业以及生产设备、硅片等集成电路产业链的大部分环节。
“908”工程共安排基本建设投资27亿元(含外汇3.12亿美元)，在无锡华晶建设了6英寸集成电路生产线，该生产线项目于2001年4月18日通过国家验收。
“909工程”是90年代中国集成电路产业规格最高的项目，项目是中央领导亲自批准，项目建设主要领导人由当时的电子工业部长和上海市主要领导同志兼任。
“909工程”的目标是引进技术在国内建设第一条8英寸生产线，工程总投资近100亿元，超过了建国以来国家对半导体产业投资的总和。
“909工程”选择了日本NEC作为合作伙伴，从NEC引进0.35微米工艺生产DRAM（动态随机存储芯片），成立了合资公司华虹NEC。
NEC提供了最优惠的合作条件：愿意以现金参股不超过30%得股份；向华虹转让8英寸、0.5 微米、0.35微米的集成电路设计和制造技术，并且保证生产线的满负荷运转以及在5年之内收回投资。
1997年5月28日，上海华虹NEC电子有限公司合资合同签字仪式在人民大会堂举行，李鹏总理、邹家华副总理出席签字仪式。
1999年 2月23日，64M存储芯片产品开始试投片，并于当年就实现了盈利。2002年后华虹逐步退出存储芯片生产转型代工，目前是中国第二大芯片代工企业。
2000年以后中国集成电路产业迎来了黄金发展时期，集成电路产量显著增长，集成电路生产技术进步显著，中国在全球集成电路产业中的市场份额有了明显提高。
2000年以后中国集成电路产业发展的代表是中芯国际、长江存储、华为海思等企业，此外诞生于“909工程”的华虹集团也显著扩大了产能。
随着中国经济实力的增强，中国集成电路产业的发展摆脱了此前由国家主导的方式，中国经济已经有能力以市场方式支持集成电路企业的发展了。
中芯国际成立于2000年，是由王阳元院士和张汝京博士两位集成电路知名专家发起并创建的一家集成电路代工企业。
中芯国际以市场经济机制运作，充分利用国际国内两方面资源，面向国际国内两个市场，在我国集成电路产业发展中具有里程碑意义。
中芯国际先在上海建设200mm（8英寸）芯片代工厂，2001年9月成功投产；2002年开始在北京亦庄建设300mm（12英寸）芯片代工厂，技术水平定位为130nm/90nm，2004年5月建成投产。
到2020年，中芯国际拥有六座晶圆工厂，合计月产能达到47.6万片（ 8英寸）。
此外，以三星电子、英特尔为代表的国际芯片企业也纷纷在中国成立集成电路制造企业，这些都推动了中国集成电路产量的显著增长。
2010年，中国集成电路产量增长至653亿块，生产规模比2000年扩大了11倍；
2020年，中国集成电路产量增长至2613亿块，生产规模在2010年的基础上继续扩大了4倍；
2023年，中国集成电路产量增长至3514亿块。
虽然中国集成电路产业的发展速度十分迅速，但是整体仍然十分落后，无法满足中国产业发展的需求。
集成电路很早就超过石油成为中国进口金额最大的商品，中国集成电路的贸易逆差每年都在2000亿美元以上。
中国集成电路产业发展对外部依赖严重，产业发展需要的生产设备、重要原料、芯片设计工具等都需要进口，而2018年后美国开始对中实施“技术脱钩”使得中国企业无法进口技术和设备，加大了中国集成电路产业发展的难度。
二
中国集成电路产业技术发展过程
图3：中国集成电路产量十年增量
从集成电路产量来看，中国集成电路产业的发展是一个不断加速的过程。
虽然中国集成电路产业从60年代就开始发展，但前三十年的产量增长速度十分缓慢，一直到1980年才增加了不到2000万块。
20世纪80年代，中国集成电路产量在十年间增加了将近1亿块；90年代，中国集成电路产量增加了58亿块。
21世纪前十年，中国集成电路产量增加了594亿块；21世纪第二个十年，中国集成电路产量增加了1960亿块！
中国集成电路产量增速速度不断加快的背后是生产技术的快速迭代！
集成电路自诞生以来一直都遵守着“摩尔定律”，制造集成电路的晶圆尺寸也从最初的1英寸扩大至12英寸，工艺水平从最初的微米级别升级至目前的纳米级别。
中国集成电路产业的技术也一直在进步过程中，北京首钢日电在1995年引进技术建设了中国第一条6英寸生产线，华虹NEC1999年建设了中国第一条8英寸生产线，而中芯国际2004年建设了中国第一条12英寸生产线。
中国研制的第一块集成电路是电子工业部第13所于1965年12月设计定型的我国第一个实用化的硅单片集成电路GT31，比德州仪器的基尔比发明集成电路仅晚了7年左右。
中国集成电路产业在技术上一直落后于发达国家：中国第一条2英寸集成电路生产线在1978年才建成投产，第一条3英寸生产线在1980年才建成。
一直到1990年，中国还没有建起一条5英寸生产线，第一条4英寸生产线还是上海贝岭公司引进技术在1988年开始建设的。
80年代以前中国集成电路生产企业的生产设备主要依靠进口，有时甚至是购买国外淘汰的二手设备。以北京878厂（东光电工厂）为例，878厂从1.5英寸的小生产线升级为3英寸的工业生产线就是依靠引进的设备。
80年代中国集成电路生产企业的工艺水平是3~5微米，技术上落后西方发达国家两代以上，产量与西方国家相比更是微不足道。
中国集成电路产业的发展速度太慢了，虽然我们一直在追赶，但是与发达国家的技术差距反而被拉大了。
无锡微电子工程从1983年4月启动至1995年4月南北两个基地的正式投产，历时整整12年，可谓“十年磨一剑”。
无锡微电子工程引进了3微米技术的集成电路生产线，同期微处理器芯片已跨过6个技术节点(每24个月集成度增加一倍，量产商品从80286发展到奔腾)；存储芯片已跨过8个技术节点(每18个月集成度增加一倍，量产商品从256K发展到64M)；国际市场上的集成电路产品已进入到0.35微米技术阶段。
因此虽然这项工程最初的目的虽然实现了，但是我们完成项目的速度太慢了，导致我国微电子技术和产业与国际先进水平相比差距更大了。
“908工程”建设了一条6英寸（150mm）的生产线，工艺水平达到1微米/0.8微米，月产能2万片（年产3000万块大规模集成电路）；
“908工程”虽然也完成了既定的目标，但是不足之处跟无锡微电子工程一样：项目完成的时间太长，这对于集成电路产业是最大的缺陷。
西方发达国家的集成电路企业在2001年已经建成了12英寸的生产线，工艺水平也发展至0.18微米，我国集成电路产业与发达国家的差距继续扩大。
908工程的决策、谈判时间拖得太长，在集成电路产业技术快速迭代的背景下目标引进的技术很快就落后了，虽然最终建成了6英寸生产线，但是未能发挥预期的作用。
“909工程”引进技术建设了中国第一条8英寸生产线，它的建成投产使我国结束了没有8英寸芯片生产线的历史，同时工艺水平也提高到 0.25~0.18 微米的国际主流水平。
但中国集成电路产业的发展速度还是太慢了：
2000年中国只有1条8英寸生产线，同期全球建成投产的8英寸生产线有252条，而且第一条12英寸生产线已经建成；
2000年，中国在全球8英寸产能上的占比只有可怜的0.4%，在6英寸生产线的产能份额也只有1%。
2000年，我国台湾地区拥有15条8英寸生产线和11条6英寸生产线，远远大于大陆1条和3条的规模。
2000年中国大陆不论在技术上还是在产能上与国际先进水平的差距被继续拉大了。
2001年至2010年是中国集成电路产业发展的黄金十年，在这十年内中国集成电路产业的发展速度进一步加快，与世界先进水平的差距开始缩小。
从产量上看，中国集成电路的产量从2000年的58.8亿块增长至2010年的653亿块，生产规模扩大了十倍多。
从产能上看，中国新了6条12英寸生产线，15条8英寸生产线，累计拥有66条4英寸以上的集成电路生产线，生产规模显著扩大。
从集成电路制造工艺水平上看，中国最先进制造技术已经达到60nm的水平，相比2000年的350nm（华虹NEC引进的技术水平是0.35微米，即350nm）有显著提高。
2000年后中芯国际成为中国最大、技术最先进的集成电路制造企业，在中国集成电路企业中工艺水平最高。
中芯国际成立后先后在北京和上海建成了2条12英寸生产线，目前公司拥有多条8英寸和12英寸集成电路生产线，已经跻身全球芯片代工企业的前列。
中芯国际在2015年掌握了28nm工艺水平，2019年掌握了14nm工艺水平，2024年突破了7nm工艺水平。
虽然中芯国际在先进工艺水平上仍然落后于台积电，但是已经掌握了28nm和14nm的成熟工艺水平，保住了中国集成电路产业发展的下限。
2018年后中芯国际被美国列入了实体清单，被限制进口ASML最先进的光刻机以及美国企业生产的半导体设备，但是中芯国际在不利的条件下仍然继续提升了自身的工艺水平。
华虹集团是中国仅次于中芯国际的第二大芯片代工企业，现在拥有3条8英寸和3条12英寸芯片生产线。华虹集团已经实现了55nm/28nm制程芯片的量产，且在向更先进制程节点发展。
在2023年全球芯片代工营收排行榜中，中芯国际和华虹集团都进入了前十并且分列全球第五和第六位，是中国大陆芯片企业的代表。
在美国的全面制裁之下，中国的集成电路企业不仅顽强生存了下来，而且在艰难的条件下仍然实现了工艺水平的提升。
中国集成电路产业发展的黄金时期一直持续到2016年美国特朗普上台，特朗普政府不仅对中国实施贸易战，而且在高科技领域开始实施“硬脱钩”，在集成电路产业严格限制美国的技术和设备出口到中国。
不仅是华为进入了美国政府的“实体清单”，连中芯国际这样的企业也进入了“实体清单”之列。
在这样的条件下，中国集成电路产业仍然取得了显著的发展成就，特别是华为Mate60手机的发布标志着中国集成电路产业初步打破了美国的技术封锁。
中国集成电路产业在技术上与国际先进水平仍有较大的差距，但是经过几十年的发展已经基本攻克了28nm/14nm的成熟工艺，这是中国集成电路产业的底线，也是中国集成电路产业在美国全面打压下能够继续发展的底气。
三
全球集成电路产业格局
资料来源：《芯事》，谢志峰，陈大明。
集成电路产业是一个十分年轻的产业，是半导体产业中最大和最重要的组成部分。
晶体管、集成电路以及整个集成电路产业都是二战以后才发展起来的，而美国则引领了全球集成电路产业的发展。
美国在集成电路产业至今仍然保持着绝对的统治地位，从未有国家真正威胁过美国集成电路产业的领导地位。
1980年，全球半导体产业的销售额还只有100亿美元左右。
80年代以前，集成电路的主要下游产业是电视机、录像机等家电以及大型计算机，整个产业的销售规模还相对有限。
随着苹果公司和IBM公司研发的个人计算机（PC）上市，全世界在80年代进入了PC时代，PC销售的大规模发展带动了上游集成电路产业的发展。
从80年代到21世纪初，PC是消费电子市场绝对的明星，全球PC销量连续30年都保持了高速增长：
在80年代全球PC销量在短短的几年内就突破100万台，然后是1000万台，1995年全球PC的销量超过5000万台；
1999年全球PC销量首次突破1亿台的大关，2005年超过2亿台，2010年超过3亿台。
上世纪PC的市场地位丝毫不亚于2010年后的智能手机，计算机的CPU、内存、显卡都是集成电路产业的产品。
在PC市场的带动下，全球半导体产业的销售额在1990年达到506亿美元，在2000年超过2000亿美元。
PC的热销将全球半导体市场的销售规模从1980年的100亿美元推高至2000年的2044亿美元，销售规模扩大了20倍！
PC之后是移动通信时代，移动电话的普及进一步推动了对集成电路（芯片）的需求，全球半导体销售额在2010年接近3000亿美元，在2020年达到4400亿美元。
2023年，全球半导体销售额达到5269亿美元，其中集成电路产业的销售额达到4284亿美元，集成电路的销售额占整个半导体产业的81.3%。
根据美国半导体行业协会（SIA）的数据，2022年全球半导体的最大用户是通信产业，占据了全年销售额的30%，其次是计算机产业贡献了26%的份额；
我们之所以要分析的半导体以及集成电路下游的产业的结构，是因为下游产业发展与集成电路是密切相关的。
在计算机产业中，美国拥有绝对的主导地位：计算机的CPU、操作系统、办公软件等核心硬件和软件的标准都掌握在美国企业手中，美国在计算机产业的垄断优势为美国半导体产业筑起了牢固的护城河。
在计算机产业中，即使是东亚和欧盟国家也只能分得一点边缘设备和产品。
在通信产业中，以苹果、谷歌和高通为代表美国的企业仍然拥有巨大的技术优势，但是在通信基站、智能手机SoC、基带芯片、操作系统等方面还远未达到垄断的地步，这给了美国以外国家更多的机会。
