每個(gè)封鎖都是蘊(yùn)藏機(jī)遇的窗口

馬雷

將科技武器化、政治化，這些操作并不陌生。美國對(duì)華為、微信、TikTok的一系列“圍剿”無不有其政治訴求。在后疫情時(shí)代，我國芯片產(chǎn)業(yè)乃至高科技產(chǎn)業(yè)將會(huì)面臨一個(gè)越發(fā)不確定的世界。被封閉、圍堵，可能會(huì)成為芯片行業(yè)的常態(tài)，唯有掌握關(guān)鍵核心技術(shù)才能不再受制于人。

芯片問題并不簡單

華為CEO任正非在與中科院的專家學(xué)者座談時(shí)表示，希望可以與大學(xué)攜手向基礎(chǔ)性科學(xué)技術(shù)前沿領(lǐng)域拓展。2019年他曾頗有預(yù)見性地說過，極端困難的外部條件，會(huì)把我們逼向世界第一。

這不僅僅是中國芯片產(chǎn)業(yè)所面臨的境遇，科研領(lǐng)域的每一項(xiàng)“卡脖子”技術(shù)，都有可能重蹈芯片的覆轍。

目前，光刻機(jī)是鉗制中國芯片發(fā)展的“攔路虎”之一，它的性能決定了芯片能夠?qū)崿F(xiàn)的精度。我國實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的最高水平是上海微電子裝備有限公司研發(fā)的600系列光刻機(jī)，其精度是90納米。而占據(jù)世界領(lǐng)先地位的荷蘭ASML光刻機(jī)可用于生產(chǎn)5納米的芯片。這85納米的差距我們可能要追趕很久。

問題并不簡單。光刻機(jī)是人類半導(dǎo)體工業(yè)皇冠上的明珠，集結(jié)了多個(gè)國家的頂尖技術(shù)，包含多條產(chǎn)業(yè)鏈：核心材料光刻膠幾乎被日本壟斷，控制軟件在美國手中，機(jī)械工藝被德國掌握……投入巨大、研發(fā)周期長、制造工藝復(fù)雜。可以說，小小的一塊芯片是高度全球化的產(chǎn)物，是無數(shù)人力、物力、財(cái)力累積出來的。

后摩爾時(shí)代，芯片加工工藝已逼近物理極限，這也正是我們可以追趕的最好時(shí)機(jī)。今年8月4日，國務(wù)院印發(fā)《新時(shí)期促進(jìn)集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的若干政策》，出臺(tái)財(cái)稅、投融資、研究開發(fā)、進(jìn)出口、人才、知識(shí)產(chǎn)權(quán)、市場應(yīng)用、國際合作8個(gè)方面政策措施。依托政策支持和新基建拉動(dòng)，我國芯片行業(yè)有望迎來發(fā)展黃金期。

如何絕境求生

1965年，英特爾公司創(chuàng)始人之一戈登·摩爾在《電子學(xué)》雜志發(fā)表一篇文章，預(yù)言半導(dǎo)體芯片上可容納的晶體管數(shù)目約兩年會(huì)增加一倍，性能也將提升一倍。這就是后來指導(dǎo)半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展了半個(gè)多世紀(jì)的摩爾定律。但新世紀(jì)后，芯片制造者幾乎已經(jīng)達(dá)到摩爾定律的極限。在芯片上塞進(jìn)更多的晶體管變得越來越難，成本越來越高。

英偉達(dá)首席執(zhí)行官黃仁勛在2019年國際消費(fèi)電子展上曾經(jīng)斷言摩爾定律注定走向終結(jié)?！澳柖蛇^去是每5年增長10倍，每10年增長100倍。而如今，摩爾定律每年只能增長幾個(gè)百分點(diǎn)，每10年可能只有2倍?！?/p>

但這并不意味著人類在芯片行業(yè)的發(fā)展已經(jīng)走到了末路。密歇根大學(xué)的研究者嘗試將晶體管進(jìn)行堆疊，希望可將其帶入三維空間;英特爾研發(fā)了3D封裝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多個(gè)芯片互連;《華爾街日?qǐng)?bào)》的一篇分析文章稱，黃氏定律將成為“新摩爾定律”，因?yàn)辄S仁勛為半導(dǎo)體發(fā)展指明了新的方向——GPU處理器……

然而，GPU也已只是芯片處理器的“前浪”之一。TPU(Tensor Processing Unit張量處理器)，NPU(Neuralnetwork Processing Unit 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器)，BPU(Brain Processing Unit類腦處理器)等最新涌現(xiàn)的新型處理器芯片都有可能引領(lǐng)下一個(gè)芯片熱潮。

翻看科技發(fā)展史，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，每一次人們以為科技的發(fā)展觸摸到天花板時(shí)，總有奇思妙想突破極限。可以說，科技的新發(fā)現(xiàn)，往往就藏在人們以為的認(rèn)知邊界。每個(gè)瓶頸都是通往新世界的大門，每個(gè)封鎖都是蘊(yùn)藏著機(jī)遇的窗口。

越困難越要堅(jiān)持開放包容

道路雖然布滿荊棘，方向卻很清晰。作為國家創(chuàng)新能力標(biāo)志的基礎(chǔ)科學(xué)研究能力，是所有技術(shù)問題的總機(jī)關(guān)。芯片設(shè)計(jì)、制造的若干技術(shù)，拆分開來無不涉及基礎(chǔ)研究，包括基礎(chǔ)材料、加工、制造等環(huán)節(jié)。近年來，雖然我國對(duì)基礎(chǔ)研究的投入逐年增長，但仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于歐美等國。攻克基礎(chǔ)研究難題，難以依靠一家或幾家企業(yè)的力量，需要國家資本的持續(xù)性投入。

另一方面，要加強(qiáng)基礎(chǔ)研究人才的培養(yǎng)。關(guān)鍵核心技術(shù)問題的突破難以在短時(shí)間內(nèi)見到成效，需要優(yōu)秀的科研人才持之以恒的鉆研。盡管在科研態(tài)度上需要“板凳要坐十年冷”，但對(duì)科研人員的生活保障，解決科研人員的后顧之憂迫在眉睫。要將他們從項(xiàng)目填報(bào)、帽子申請(qǐng)、SCI沖刺中解放出來，破“四唯”是一項(xiàng)持久戰(zhàn)，必須落實(shí)到實(shí)際行動(dòng)上。

今年年初，教育部發(fā)布“強(qiáng)基計(jì)劃”，意在培養(yǎng)我國自己的基礎(chǔ)科學(xué)研究人才?？萍疾康?部門印發(fā)了《加強(qiáng)“從0到1”基礎(chǔ)研究工作方案》，提出要建立有利于原始創(chuàng)新的評(píng)價(jià)制度。這些政策都是有益嘗試。

20世紀(jì)50年代末，我國第一代核潛艇總設(shè)計(jì)師黃旭華在研究初始時(shí)，連核潛艇什么模樣都沒見過，對(duì)其內(nèi)部構(gòu)造更是一無所知。為了計(jì)算數(shù)據(jù)，研究團(tuán)隊(duì)只能依靠算盤，為了一個(gè)數(shù)據(jù)常常日夜不停地計(jì)算。他們用最“土”的辦法解決最尖端的問題，最終成功研制出我國第一艘水滴型核動(dòng)力潛艇。

我國的科學(xué)發(fā)展從不缺趕超的動(dòng)力和決心，也從不畏懼封鎖和打壓，越在困難時(shí)越要堅(jiān)持開放包容。要堅(jiān)持自強(qiáng)、開放的道路不變，要真正強(qiáng)大起來，就要向一切人學(xué)習(xí)，包括自己的對(duì)手。(作者系北京大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院副研究員)