朱贻玮：对比，差距；思考，原因

分享于 2021-05-05 08:17:48

2374

半导体公司美国集成电路技术电路

历史上在同一年份在不同地方出现相似的现象，但是过了几十年后两者恰发展到差异极大的不同。

让我们来看看发生在半导体集成电路行业里的例子。

1968年2月8日中国决定在北京建立878厂（东光电工厂）。就在同一年7月18日，在美国加州圣克拉拉成立了英特尔公司。50余年过去了，中国第一个集成电路专业化工厂878厂早已退出历史舞台，而美国英特尔公司营业额自1992年以后20多年里（除了2017和2018年外）位居全球第一。2019年达到657.9亿美元。

1987年6月北京成立燕东微电子联合公司。同年1987年2月，在台湾新竹成立了台湾积体电路公司，简称台积电。30多年过去了，台积电发展成为世界上最大的集成电路芯片代工制造公司，从6英寸线开始，不久后建成8英寸线，又快步进入12英寸线；技术水平上跟着美国跑，最后赶上并超过美国领跑全球。而燕东公司从4英寸线起步，20年后才进入6英寸线，直到2019年才建成8英寸线，于2020年投入生产。

一、对比，差距

1. 878厂VS英特尔

北京878厂在1969年试制出双极型TTL型中速与非门电路，之后陆续推出STTL型高速电路和双极型线性电路，并且各成系列投入批量生产。在上世纪70年代，在封闭的计划经济时代为国内各工业部门（从二机部到七机部）和科研院所提供了各种应用整机所需的众多集成电路。产品质量类别齐全，Ⅲ类、Ⅱ类、ⅠA类，乃至Ⅰ类电路应有尽有。当时北京878厂和上海无线电19厂被业界称为“南北两霸”，在一年两次（春季和秋季）全国电子元器件订货会上门庭若市，供不应求。北京大学电子仪器厂采用878厂生产的TTL中速电路和STTL高速电路研制成国内第一台一百万次大型电子计算机。1978年建成小净化车间后开始上大规模集成电路。在国内领先采用2英寸硅片搞PMOS电路，试制出计算器电路，接着搞NMOS电路，试制出三片式4位微处理器电路。1980年在国内第一家建成大净化车间，在国内首先建成3英寸硅片生产线，打通双极型模拟电路工艺同时，开始试制CMOS小规模电路。上世纪80年代中期三大本产品说明书标志878厂发展的顶峰。但是之后大净化车间3英寸线没有投入大批量生产，大规模集成电路也没有冲上去。在国家改革开放后受到走私电路和大量进口国外集成电路的冲击，878厂到上世纪80年代后半期～90年代惨淡经营，进入21世纪后就悄然退出历史舞台。

美国英特尔公司成立后直接上MOS电路，先是主攻DRAM存储器电路，后来在与日本竞争中退出来，转向主攻运算器电路。在1971年推出世界上第一款4004型4位微处理器电路，不久改型为4040型。到1974年从4位4040型发展到8位8080型。之后快速往前发展，经过8085型，到1978年推出首款16位机8086型，到1982年又推出另一款16位机80286型。1985年推出第一代32位80386型，1989年推出新的32位80486型。到1993年更推出新一代的奔腾型，本该叫80586，因为当时规定不能用数字申请专利而选名“奔腾”。1997年奔腾Ⅱ问世，1999年奔腾Ⅲ问世，2000年奔腾4问世。从奔腾D开始为64位。到2003年推出奔腾4E系列，采用90纳米（nm）工艺。之后经过65nm、45nm、32nm、22nm、14nm，进展至10nm。英特尔公司依循摩尔定律持续不断地追加投资，建设新的芯片制造线提高工艺技术水平，开发新产品，引领PC计算机主频和性能不断提高，从而长期占领全球PC计算机市场而不衰。

2.燕东VS台积电

中国大陆电子工业部关于集成电路“七五”行业规划（1986-1990年）要在上海和北京重点发展集成电路。在国家成立电子振兴领导小组办公室之后，北京地区也成立了电子振兴领导小组办公室。北京地区电子振兴办在1986年3月组织774厂和878厂共同编写了用4亿元人民币建设一条5英寸2～3微米大规模集成电路生产线初步方案，向国家电子振兴办作了汇报。但由于期望国家出资2亿元未能落实而作罢。在这一大方案和另一中方案都不可能实现的情况下，最后采用小方案：利用878厂已经引进的4英寸仙童线一部分二手设备，以及北京市半导体器件二厂在建、而未建完的5000平方米净化厂房，两厂组建新公司，建设4英寸芯片生产线，于1987年6月成立北京燕东微电子联合公司。由于首都钢铁公司曾承诺要出建设资金，北京市把燕东公司等4单位（还有878厂、北京市半导体器件二厂和沙河研究所）划归首钢。可是结果首钢食言，在燕东等4单位技术骨干协助首钢与日本电气公司（NEC）谈成合资之后，因为4单位职工强烈要求，北京市又把4单位划回电子口。燕东公司重新千辛万苦地筹集建设资金。在电子部先出830万元之后，北京市有关单位才跟进投资。经过组团赴美考察，到1993年底与美国BIT公司谈成转让合同，1994年夏天燕东派培训人员到BIT公司实习后，将BIT公司4英寸全线设备运至北京，经过安装调试合格后交付燕东使用。然后进行工艺试验，流通双极型模拟电路制程，到1996年6月底燕东公司4英寸芯片生产线才通过国家验收。

由于资金原因燕东公司用5年时间才建成净化厂房及配套动力设施，又经过5年才引进4英寸线。此时已到“九五”计划（1996～2000年）初期，国家重点扶持的5个企业：无锡华晶、绍兴华越、上海贝岭、上海飞利浦和北京首钢日电均已建成投产，有4英寸、5英寸和6英寸线，每家实力都比燕东强。前两家为国有企业，后三家为中外合资企业。燕东领导为了企业生存决定采用“退一步进两步”的策略，在不放弃模拟电路情况下，回过头来搞分立器件。公司领导班子年轻化后组织技术力量攻下背面金属化工艺难关后，分立器件进入市场。在分立器件站稳之后逐步扩大模拟电路产量，最后达到分立器件和集成电路各占一半的局面。经过8年艰苦努力，到2003年底4英寸线达到月产20000片的水平。这就实现了第一个“进一步”。之后到2007年3月建成6英寸线。又经过近6年努力，到2013年底达到月产30000片水平，从而实现了第二个“进一步”。这样，“退一步进两步”的战略决策经历17年得以实现。

在国家于2014年成立大基金之后，燕东公司在大基金大力支持下，从2017年开始到亦庄北京经济技术开发区建设8英寸净化厂房，到2019年年底8英寸线设备开始投入生产。

台湾积体电路公司于1987年2月24日在台湾新竹科学园区成立。创始人张忠谋首创晶圆代工模式，在台湾工业研究院电子所的厂房里建设台湾第一条6英寸线，采用MOS电路工艺。台积电自己没有产品，专门为设计公司和IDM公司代工。之后自行建设净化厂房，先是6英寸线，然后是8英寸线。到1994年在台湾证券交易所上市，后来又在1997年到美国上市。依靠不断地扩大投资，在工艺技术水平上持续不断地追赶美国先进水平。到1999年台积电推出可商业量产的0.18微米铜制程服务，在工艺技术水平上逐步赶上了美国英特尔公司。2000年并购世大半导体公司，拉大与位居代工第二位的联华电子的距离，从此稳居全球代工第一。2003年战胜美国IBM，早一年研发出0.13微米（130纳米）芯片，之后技术不断向前推进，从技术跟随者发展为技术引领者，当今在技术水平上位居世界第一，是全球首家提供7纳米和5纳米代工服务的工厂，生产世界上最先进的芯片，并且要建3纳米，乃至2纳米的芯片生产线。

到了21世纪，很早就建设了12英寸线，又到台南科学园区新建12英寸厂，后来再到中部科学工业园区盖厂。因此产量不断增加，营业额逐年快速上升。2019年营收346.3亿美元，净利111.8亿美元，净利率高达32％。在全球代工业中占据半壁江山，市场占有率高达52%。

二、思考，原因

从前面所述看出，两起都是在同一年份出现的事情，只是发生的地点不同，几十年过去了，各自产生的结果恰大不相同。这就值得思考，究竟是什么原因造成的？由哪些因素在起作用？

1.英特尔VS878厂

美国英特尔公司是由集成电路发明者之一的Robert Noyce（诺伊斯，首任CEO）和Gordon Moore（摩尔，第二任CEO）两人在1968年共同创立的，就是这位摩尔在仙童公司任职时于1965年4月提出了著名的“摩尔定律”：集成电路芯片上所集成的晶体管数目，每隔18个月翻一番。第三人是Andrew Grove（格鲁夫）。

初期英特尔主要业务是存储器电路，尤其是DRAM产品，从4K位到16K位，英特尔是重要生产商。但由于大批日本公司进入，英特尔占比急剧下降，到256K位时英特尔占比仅为1.3％。因此，在担任COO的格鲁夫的坚持下，英特尔退出DRAM业务，转向主攻运算器电路，即PC的处理器上，如前所述，从4位经过8位16位，到1985年推出80386进入32位，1989年又推出新的32位80486型，英特尔成为世界上微处理器的主要生产商，营业额逐年上升。到1992年英特尔营业额超过日本电气公司，一跃成为全球第一，之后24年一直保持第一。只是2017和2018两年韩国三星超过英特尔，但是到了2019年英特尔又夺回第一。

英特尔为什么这么成功？这是因为它位于美国硅谷地区，由集成电路发明人之一诺伊斯和从仙童公司（与德州仪器公司各自研究出集成电路）出来的、提出摩尔定律的摩尔两人所创立。第三人则是格鲁夫，正是格鲁夫在1987年起担任第三任CEO后，创立了强烈的中央集权制度，他的名言是：“只有偏执狂才能生存”。偏执狂讲的就是危机感。公司的价值观中有：以客户为导向、鼓励尝试冒险等。因此在与美国和日本众多公司激烈竞争中取得胜利。还在8位机年代时，三家美国公司展开激烈竞争, 除了英特尔8080之外，还有莫托洛拉的6800和Zilog的Z80。但是英特尔不久又推出性能更强的8085。之后到16位机时，莫托洛拉推出68000，英特尔先推出8086，后又推出80286。之后又推进到32位，乃至64位，不断前进，先后把Zilog和莫托洛拉抛在后面而独占鳌头。

除了英特尔公司内部领军人物强悍和持续不断推出新产品外，不能忽视美国国家的重视和支持的作用。集成电路由美国发明，在开始十多年一直是美国在世界上领先。但是日本在1960年从美国转让集成电路技术后迅速发展，到20世纪70年代和80年代一度超过美国成为全球第一半导体生产大国，全球前`10名厂家之中日本占6席，前3名都是日本公司，日本电气公司（NEC）多年位居全球第一。为此，美国一方面打压日本，另一方面在1991年4月美国国家半导体咨询委员会主办了90位半导体工业专家参加的《2000年微电子技术研讨会》，目的是研究制定美国2000年微电子技术开发计划，即“MICRO TECH 2000”计划，以振兴美国半导体工业的技术竞争能力。该计划致力于开发0.12微米半导体制造工艺，以期到2000年使美国半导体工业达到世界领先地位。这需要几百名科学家和工程师进行多年的努力，要将许多半导体公司、联邦政府实验室和大学从事半导体技术攻关的人力资源进行更好调配，要制订统一计划，将从事不同技术开发工作的人力资源进行集中安排，包括制造设备、材料、计算机辅助设计与模拟、生产线与市场的经济模型、封装与测试等。联邦政府的实验室与大学一起必须集中精力解决半导体工业的实际问题。这一计划执行结果，使美国半导体技术夺回第一位置，英特尔从1992年起就超过NEC，登上全球第一宝座。英特尔的成功还有一个重要原因，当1971年2月8日纳斯达克股市刚建立不久，成立于1968年才3年的英特尔于1971年10月13日就登陆纳斯达克，成功融资820万美元，在资金上支持了英特尔公司。这说明股票上市对初创公司发展的重大作用。

关于北京878厂退出历史舞台的原因，我在《未曾忘却的记忆：回旋在酒仙桥地区的集成电路梦》一文中作过分析，现转述于此：

为什么国家重点培养扶植的第一个半导体集成电路专业化工厂、曾被业者誉为“北霸天”的878厂后来会衰落下去，一步一步退出历史舞台？这一问题始终没有人深入探讨分析原因。在此时此处我想发表我个人的5点见解，供大家思索参考。

首先，虽然878厂是我国2英寸线和3英寸线第一家，但在大净化车间3英寸线通线投产后没能达到规模经济的产量。采用多品种小规模CMOS电路作为主要产品系列没能构成大量生产的条件。后来曾想接产沙河研究所的5块彩色电视机电路，虽有市场需求，但因产品本身未过关，没能接产成功。

其次，878厂虽为部里重点发展单位，但后来缺乏稳定的强有力的厂长领导。建厂初期较长时间担任厂长的邝少凡在四机部设立中国电子器件工业总公司时被调去参加组建工作。之后各任厂长干不了几年就换厂长，这样只顾短期经营，缺乏长期规划。不像无锡742厂从棉花巷开始，搬至大王基之后，一直发展到后来组成华晶公司，长期由王洪金担任厂长和总经理，对企业经营长期实行强有力的领导，后来又在四机部及之后电子部持续大力支持下，使企业有更大的发展。

第三，计划经济时代，国营工厂产生利润全部上缴国家，工厂需要技术改造时要立项申请批准后才能获到资金予以实施。据878厂财务科长说，计划经济年代878厂上缴利润曾达当初总投资额的8倍。但在改革开放后，上级单位中国电子器件工业总公司把大量资金投到深圳去了。而且，当四机部下决心上电视机时，广播电视处选择配套的集成电路生产点时，选中了位于无锡大运河旁、风景优美的锡山公园附近的742厂。从此部资金支持重点转向无锡742厂。之后878厂很难再取得部里资金支持。

第四，集成电路芯片业不进则退。878厂在投产3英寸线后，器件总公司曾从美国仙童公司引进一条4英寸二手设备线，三分之二给了甘肃871厂，三分之一给了878厂。但是当初878厂领导没有及时抓住搞技术改造，后来北京市领导决定组建北京燕东微电子联合公司时，878厂把4英寸设备投到燕东公司去了。这对878厂而言，失去了继续前进的机会。

第五，集成电路企业要长盛不衰，就要不断开发新工艺、研制新产品。878厂在技术科内曾设有新工艺组，也曾成立新品科，但是没有持之以恒。在由双极型电路往MOS型电路发展过程中，曾欲接产沈阳47所6800系列产品和EPROM产品，但从47所转来的6800系列各产品，除6850这一接口电路外，都没有全面达到性能参数指标，而不能定型投产；EPROM在小净化车间投片多批，参数都达不到指标，在财会科周子学提议下停止再投片。工厂没能得到国内研究所的有效支持也是因素之一。

现在进一步思考，还有下列几个原因：

（一）当1973年9月中日恢复邦交一周年之际，我国组团赴日考察半导体产业，全团14人，团员一半为科技界，一半为产业界，集成电路制造厂只有878厂2名。参观的8家日本集成电路制造公司中，日本电气（NEC）当时就表示可以转让3类电路的技术和3英寸线成套工艺设备，为双极型数字电路和模拟电路，以及MOS电路。美元报价是1类电路3000万，2类电路4000万，3类电路5000万。回国后代表团向国防科委副主任钱学森作了汇报。可惜当时国家资金缺乏，项目资金只有1500万美元，又处于文化大革命中，正值四机部出“蜗牛事件”，江青批判王诤部长“洋奴哲学、爬行主义”之际。因此错失了这次从国外引进技术的机遇。

（二）在计划经济年代，所有项目都要经国家计委批准，每年由计委统一安排分配资金。当时878厂要上集成电路项目，跟着四机部里主管干部只能报到计委机电司副司长一级，到不了计委主任处，更到不了国家领导人那儿。而两弹一星则是党中央和国务院直接抓的重大工程。

（三）1985年国家试点体制改革，决定把电子工业部在全国各地直属的170家电子工厂下放到所属省、直辖市，只留下为电视机配套的陕西咸阳的4400厂和江苏无锡的742厂，前者生产显像管，后者生产电视机用集成电路，而仍保留各研究所归部直接管理。这样，在北京的878厂和11家7字头工厂全都下放到北京市。部内直属的其他集成电路厂（871、873、877、879、4433厂）也都下放到所在省里。地方上的资金就远不如部一级。

（四）1968 年878厂刚建厂时，第一批技术人员是从774厂（北京电子管厂）三室调来的6名大学毕业后工作才2～6年的年轻技术人员，他们在三室研制半导体器件，其中3人研制固体电路仅2～3年。还有当年到北京无线电工业学校共同筹建878厂时学校里的几名半导体学科老师和半导体车间几名技术人员。再加上一批刚分配来的大学毕业生，为清华、北大和南开三校。就凭这些技术人员与工人们的忘我劳动支撑起中国第一个集成电路专业化工厂的运转。既没有从国外留学回国的半导体专家，也没有国内大学教授和研究单位的研究人员。到后来引进3英寸线后，部里才从石家庄十三所调来俞忠钰（北大半导体第一届毕业生）担任总工程师，两年后又提为厂长。但当厂长两年尚未把大净化车间3英寸线进入大批量生产时就被上调去接任中国电子器件工业总公司总经理兼总工程师职务。1987年后为建设燕东公司，又从878厂调去一批企业领导和技术骨干。

总之，878厂的兴衰历史印证了钱学森在晚年说的一席话：《60年代我们全力投入“两弹一星”我们得到很多，70年代我们没有搞半导体，我们为此失去很多。》

2. 台积电VS燕东

台积电公司是由张忠谋创立，由他首先推行代工模式，不同于美国、欧洲和日本的IDM模式。

张忠谋，浙江宁波人。在美国德州仪器公司工作20年，位居第三位。1985年被邀到台湾，担任工业研究院院长，台积电公司成立后出任台积电总裁，后长期担任董事长，直至2018年退位，年龄高达87岁。

台积电为合资公司，荷兰飞利浦公司占股27.5％，岛内公司占股24.2％，台湾政府占股48.3％。台湾政府用开发基金投了1亿美元。台积电从飞利浦转让来当时最先进的2微米制程技术，工艺起点高。当时试验采用代工模式是为了支持岛内IC设计公司，但后来证明可以进入国际舞台，为海外IC设计公司服务，乃至IDM公司，这是因为客户的产品设计可以得到较大的保障和较稳定的产能; 而自己不用设计产品，也不用去找产品的市场，只要专注于工艺技术的提高，因而受到客户订单的不断增多而带动产能不断增长的需求。这是台积电能快速发展壮大的根本原因。

台积电取得成功的原因除了从引进飞利浦技术之外，后来又得到美国IBM公司的技术授权和德州仪器公司技术团队的帮助，以及大量从美国引进人才，比如首任首席技术官胡正明是加州伯克利大学教授，以及其得意门生梁孟松，研发队长蒋尚义，康奈尔大学博士蔡力行，乔治亚工学院博士余振华等等。正是由于工艺技术起点高，又从美国大量引进人才，因此在技术水平上先是追随美国，逐渐逼近赶上进入先进行列，最后位居前茅引领全球。工艺从3微米起步，1990年达1微米，2003年达0.13微米，即130纳米（nm），2004年达90nm,随后65nm,45nm,40nm,28nm,20nm，2015年达16nm，2016年达10nm，2017年达7nm，2019年进入5nm，预计2021年将进入3nm。

台积电如何从一个后来者战胜众多对手，成长为半导体领域的王者，这也得益于上个世纪70年代台湾当局所采取的产业政策。由于1980年在新竹创办了科学园区，制订了鼓励发展集成电路产业发展的优惠政策，而且在创立台积电之际官方出资占大股，达到48.3％。

台积电成功的原因还在于产学研合作成功。位处新竹科学园区里，就近有台湾交通大学、清华大学和工业研究院等教育科研学术机构，提供了产业发展上最重要的人力资源。尤其是交通大学在半导体基础研究方面处于领先地位。记得2015年3月30日台湾交通大学前校长张俊彦院士到北京访问中国科学院微电子所时，他就讲述了在交通大学实验室里已经研制出2nm的MOSFET器件。

台积电1997年10月8日在美国纽约证券交易所上市。由于台积电业绩连续创新高，其股价也接连上涨。据台积电最近报道，由于技术领先地位使能把握5G和HPC的行业大趋势，2020年营业收入有强劲的增长，收入增长了31.4％，以新台币计算增长了25.2％，达到1.34万亿元（折合成为478.38亿美元）。毛利率增长7.1个百分点至53.1％，营业利润率增长7.5个百分点至42.3％。全年每股收益增长50％至新台币19.97元。

总之，台积电的成功按照他们自己总结的原因是：创新是我们的成长的泉源，我们追求的是全面涵盖策略、营销、管理、技术、制造等各方面的创新。

燕东公司在北京地区电子振兴领导小组办公室领导下成立。1987年成立时处在“七五”计划期间。当时国家计划重点在上海和北京建立集成电路南北两个基地，后来也明确北京建燕东，上海建贝岭，两者都是4英寸线，燕东为技术改造项目，贝岭为新建项目。但是贝岭总投资是5000万美元，为中外合资企业；而燕东只有5000万人民币，还包含878厂二手设备折价和北京市半导体器件二厂的厂房壳子及少量设备折价在内。（当时美元与人民币汇率在1:4左右）北京原来上策是设想有4亿元人民币建一条5英寸线，但因国家和部市资金没有只能采取合建燕东这一下策。资金缺乏是燕东最大的问题。刚成立时曾想求助于老厂774厂，但得到的回答是：774厂有821、811净化厂房，878厂有小净化和大净化车间，都没把集成电路搞上去，燕东就几十个人行吗？774厂本身已连续多年亏损。后来寄希望首都钢铁公司投资，不但落空，反而进出首钢耽误了两年。到是首钢靠燕东等四单位技术骨干与日本电气公司谈成建5英寸线合资，执行结果建成国内第一条6英寸线。燕东出首钢后好不容易从电子工业部争取到830万元投资，这样北京市有关单位和投资公司才跟进投资。经过5年时间建成净化厂房，又经过5年时间从美国BIT公司引进一条4英寸线设备，经过安装调试、工艺试验打通双极型模拟电路工艺，于1996年6月底才通过国家验收。主要因为资金困难，前后十年才建成一条4英寸线。

在激烈的国内外市场竞争中，为了企业生存被迫采取“退一步进两步”的策略，退回来研制生产晶体管分立器件，这样才在市场上站稳脚跟生存下来，在漫长的时间里艰苦奋斗，坚守国有体制。由于燕东的发展，在2010年至2012年中，北京市把其他几个半导体厂组合到燕东。芯片生产线从4英寸线经过6英寸线达到8英寸线，现已投产开始“爬坡”，并力争早日进入12英寸线。

在工艺上，通过整合宇翔公司（原北京市半导体器件三厂）后开始有CMOS工艺，但尚属中小规模集成电路，没法跟上国际上主流水平。现在主要生产4大领域产品：功率半导体、声光电传感器（MEMS）、声光电ASIC和高可靠器件。在工艺和产品开发方面已经与多所高校和科研院所建立产学研教联盟，形成技术创新体系。因此营业收入连续四年来保持23％以上增长，好不容易到2019年达到13.3亿元。

燕东公司技术人员来源，早期来自878厂和北京市半导体器件二厂，后来从774厂过来一些。由于国内实行按年龄的退休制度，还因老国有企业效益不好而提前退休。燕东为加强技术力量，就从774厂和878厂返聘了几位高工和教授级高工。但没能得到大学和科研单位的支持，更没有来自海外的半导体专家。虽然与引进设备的美国BIT公司办了中外合资的手续，后因BIT公司主要负责人在广东遭遇车祸死亡而未执行。在1996年年底上级领导单位北京市电子办贯彻国家关于国有企业领导班子年轻化的政策调整了燕东班子，从774厂调来恢复高考后毕业的年轻干部来担任总经理，选一位国内大学硕士生担任总工程师。就是依靠这批技术力量把验收后的燕东4英寸线运转起来，艰难地经过多年“爬坡”而发展起来，再经过建6英寸线达产，近年才上升到8英寸线。