产品特性
经过半个多世纪的开展，半导体现已长成为一个伟人，1美元半导体产品能够撬动100美元GDP。
上个月，美国两党参议院先后提出《为半导体出产树立有用鼓舞办法》《美国晶圆代工业法案》，呼吁投入370亿美元以保护本乡半导体战略竞赛优势。
本钱和研制投入对坚持半导体职业的竞赛力至关重要。而我国要想爬上这个伟人的膀子，眼前要迈过的坎不仅仅钱和研制这么简略。
中科院半导体研讨所研讨员、半导体超晶格国家要点实验室副主任骆军委和中科院院士李树深曾花了10个月的时刻进行调研，摸清了我国半导体科技开展的实在现状，以详实的数据和资料论述了当下国内半导体科技面对的八大窘境。
2015年，作为全球手机芯片霸主的高通宣告进军服务器芯片商场，并正式对外展现了其首款服务器芯片，不到3年就遭受重重波折而退出；从2010年到2019年，英特尔在移动芯片尽力了十年，但一直未能撼动高通的位置，终究先后抛弃了移动处理器和手机基带芯片两大事务，告别了移动商场。
这两个比方告知咱们，即使是财大气粗的高通和英特尔，想要在半导体范畴拓宽新的商场，都是九死一生。半导体并不是有钱就精干的。
半导体产品的特点是性能为王、商场占有率为王。它一方面需求长时间的前史堆集，另一方面还要应对技能的快速更迭。
常有人把半导体研讨与两弹一星作比较，认为我国人能做出两弹一星这样的尖端科技，半导体也理应如此。但人们忽视了，两弹一星技能一旦把握，自我更新速度较慢。半导体是依照摩尔定律高速开展的，单位芯片晶体管数量每18个月添加一倍。
国际半导体大公司的均匀研制投入长时间坚持在营业额的20%。2016年，研制开销大于10亿美元的全球半导体公司有13家，前十名的投入总计353.95亿美元，其间英特尔高达127亿美元，2019年添加为314亿美元。
在曩昔半个世纪里，以8个诺贝尔物理学奖12项发明为代表的研讨效果奠定了半导体科技。要支撑半导体技能顶层使用，从资料、结构、器材到电路、架构、算法、软件，缺一不可。
从沙子到芯片，总共有6000多道工序，前5000道工序是从沙子到硅晶片。现在，我国12英寸硅晶片底子依靠进口，无法自主出产。
有了硅晶片之后，集成电路产线道与光刻机相关。光刻工艺是半导体制程中的中心工艺，也是尖端制作水平的代表。一套最先进的阿斯麦nxe3350B EUV光刻机价格为1.2亿美元，并且是非卖品。
别的，半导体芯片制作触及19种有必要的资料，大多数资料具有极高的技能壁垒。日本在半导体资料范畴长时间坚持着肯定的优势，硅晶圆、化合物半导体晶圆、光罩、光刻胶、靶资料等14种重要资料占了全球50%以上的份额。像光刻胶这样的资料，有用期仅为三个月，我国企业想囤货都不可。
我国的化学很强，化工却很弱。现在，国内芯片制作范畴一切的化学资料、化工产品简直悉数依靠进口。
1美元半导体产品能够撬动100美元GDP，任何国家都想牢牢捉住这一工业。依据美国半导体工业协会的猜测，添加1美元半导体科研经费，能够使GDP进步16.5美元，这样的投入很“合算”。
1986年，日本逾越美国成为国际第一大半导体出产国，美国为了镇压日本，一方面出台各种方针鼓舞其国内企业研制制作，另一方面在1986年签订了《美日半导体协议》，约束日本半导体对美国的出口，一起要求日本有必要进口20%的半导体产品，从而在1992年从头夺回国际第一大半导体出产国的位置。
2017年，白宫出台《保证美国在半导体职业长时间领先位置》的陈述，包含美国总统科技和方针工作室主任以及各大半导体企业、出资组织、咨询公司CEO和科研组织尖端专家组成的工作组，提出了一系列主张和办法。
其间就包含：树立新的机制，让企业的专家参加半导体方针和应战；成倍添加政府投入半导体相关范畴的研讨经费；施行企业税收方针变革；施行包含通用量子核算机、全球气候猜测网、实时生化勘探网等一些列“登月”应战方案来促进半导体技能的立异。
特别值得注意的是，陈述还说到，要动用国家安全东西应对我国的企业方针；加强全球出口操控和内部出资安全（避免我国发生独有技能）。
迄今为止，半导体范畴的8个诺贝尔物理学奖12项发明绝大部分来自美国。美国半导体研制的特点是自下而上，从半导体物理、资料、结构、器材逐渐上升到使用层面，专业设置和人才队伍非常完好。
我国则恰恰相反，是自上而下。优先重视使用层面，比方集成电路、人工智能，然后才开端部分往下延伸。它带来的底子问题是，出资和研制经费层层截留，越往底层的根底研讨越拿不到经费，人才蓄水池很小，所以造成了严峻的学科开展不平衡。
1997年，教育部取消了半导体物理专业。在美国，资料与器材专业是整个半导体范畴的中心专业，而我国乃至没有设置该专业。现在，国内只要少数研讨组在从事半导体资料与器材相关研讨。
我国微电子专业的本科生、硕士生、博士生与美国电子工程专业的学生数量彻底不在一个量级。值得注意的是，2015年，美国电子工程专业有52940名硕士生入学，拿到硕士学位的只要15763名，也就是说它筛选了许多“低水平”学生。而在我国，入学人数本就少，筛选也少。
整体来看，高校培育半导体学科人才的中美比照是1比6。美国经过半个多世纪的开展，现已堆集起了上百万的半导体人才，而咱们能够说是人才凋谢，仅有的人才大部分会集在集成电路规划范畴，真实能够从事半导体资料和器材研讨的是稀缺品。
半导体根底研讨特别共同的当地在于，半导体尽管离使用近，能支撑人类社会和国家安全，可是课题繁复、研讨涣散，设备依靠大、研讨本钱高、进入门槛极高，研制周期长，得坐上十年乃至二十年的冷板凳。以至于在我国很少有人乐意投身这个范畴。
半导体研讨还有一个隐蔽性。现在国内工业界遍及认为，不需求根底研讨也能开展半导体工业，这是由于以铜替换铝、高K绝缘层、绝缘衬底SOI、应变硅技能、鳍式3D晶体管、盘绕栅级晶体管等连续摩尔定律的严重发明为代表的许多根底研讨效果，悉数聚集在美国公司供给的EDA软件和工艺规划套件（PDK）里。但是，会规划底子不代表把握了中心技能。一旦遭到设备、软件、资料等封闭，就马上堕入被迫。
咱们从来没有树立起独立的半导体专业系统，现在却有许多新兴学科宣称与半导体相关，实际上无法支撑半导体根底研讨。
在新式抢手资料范畴，研讨论文能够在Science、Nature及其子刊、AM（IF25）宣布，但在传统半导体范畴，一台800万的必备研制设备MBE，一年的运转费用就高达150万，相应的论文产出或许仅仅每年一篇APL（IF=3.5）。
美国长时间以来在半导体研制中投入了巨额资金。1978年，美国政府投入半导体研制经费是10亿美元，企业投入4亿美元，现在每年联邦政府投入17亿美元，而企业投入则高达400亿美元。
美国半导体企业协会（SIA）现在仍在活跃游说政府加大半导体研制投入。它主张：联邦政府对半导体研制的赞助将在未来五年内添加2倍到达51亿美元，联邦政府对半导体相关研讨的赞助将在未来五年内添加一倍到达86亿美元。如此，便能够添加1610亿美元的GDP，发明近50万个新工作岗位，加强美国半导体职业全球领导位置。
经过中美半导体研制投入的比较，距离非常明显。2015年，仅美国企业在半导体范畴的研制投入（554亿美元）就超过了我国中央财政悉数的科技研制开销（2899.2亿元，其间根底研讨经费670.6亿元）。
以我国天然基金委的赞助为例，其信息科学部2019年面上项目、青年科学基金项目、要点基金项目、优青基金项目中，半导体科学、光学和光电子学赞助占比在2~4.6%之间，半导体总计投入5亿元左右，占整个基金委经费投入的2~3%。
令人担忧的是，一直以来我国大型企业投入研制的志愿是非常单薄的。据欧盟核算，2014年国际2500强企业，研制投入总计5385亿欧元，美国占比是36%，欧盟是30.1%，日本是15.9%，而我国企业只占3.7%。在2014年，我国有100家企业入围国际500强，研制投入占比应该到达20%。
美国政府在非国防研制的投入从上世纪60年代占GDP1.8%，下降到2008年的0.8%，2012年的0.7%。一方面，美国政府的许多半导体研制投入不在这一份额之内，另一方面，美国现已完成了从高校和科研组织到企业的研制搬运，前者曾经沿根底探究研讨为主。因而，在我国企业研制还非常单薄的阶段，就不能对照美国政府的科技开销进行分配。
除了产品山寨，半导体职业离任创业进行同质化竞赛的现象遍及存在，以至于谁都得不到赢利，更没有时机向高端技能范畴拓宽。
有些大企业垂青科研组织的研制技能，就经过招聘毕业生的方法“得到”技能。这种竭泽而渔的做法，无法反哺根底研讨，实际上也阻止了真实的效果转化。
上世纪，美国半导体物理研讨占凝聚态研讨50%以上的课题，美国物理学会期刊PHYSICAL REVIEW B四个大类中一半是半导体方向，到了2019年则取消了半导体方向，半导体论文大幅减少，由于半导体研讨现已非常老练，该范畴论文很难再取得较高的引证。
咱们在2019年曾经，数理学部几十个研讨方向中没有“半导体”三个字，2020年开端才把半导体根底物理纳入了聚凝态物理学部的14个方向之一。
我国要开展半导体，没有捷径可走。有必要把前史的欠账还上，逆国际科技潮流，开展半导体根底研讨。这需求各行各业的理解和支持，特别是学科设置、人才培育、经费投入和点评机制的改进。
能够支撑未来人工智能、量子核算、先进无线网络这些顶层使用的，是一个完好的半导体技能层级系统。咱们只要夯实根底，把握了半导体现有的技能系统，并在有潜力的环节奋起攻关，构成自己的技能打破，取得必定的技能话语权，才可能在国际竞赛中有立锥之地。
于此一起，咱们能够投入必定份额为将来的技能做储藏，但假如咱们避实就虚，对准将来的技能和使用蜂拥而上，抛弃老练的技能系统而不管，这是一种赌博，由于将来的技能一般要阅历许多失利。
（本报记者胡珉琦依据骆军委在中科院半导体所“半语-益言”系列讲座中的陈述《我国开展半导体科技所面对的窘境》收拾而成）
