日本在材料产能上占据优势后,又用服务将客户捆绑得死死的。
许多半导体材料都有极强的腐蚀性和毒性,曾有一位特种气体的供应商描述,一旦气体泄漏,只需一瓶,就可以把整个城市人口消灭。因此,芯片制造商只能把材料的运输、保存、检测等环节,都交给材料的“娘家”材料商。
而另一方面,材料虽小、威力却大。半导体制造中几万美金的材料不达标,就能让耗资数十亿美金生产线的产品大半报废,
因此制造商们只会选择经过认证的、长期合作的供应商。新进玩家,几乎没有上桌的机会。
而对于材料公司而言,下游用得越多,得到的反馈就越多,就有更多的案例支持、更多的验证机会来提升工艺、改善配比,从而进一步拉大和追赶者的差距。对于后进者而言,商业处境用一句话来形容就是:一步赶不上、步步都白忙。
日本能取得这个成就,其实离不开日本“经营之圣”稻盛和夫在上世纪80年代给日本规划的方向:欧美先进国家不愿再转让技术的条件下,日本人除了将自己固有的“改良改善特质”发扬光大之外,别无出路;各类企业都要在各自的专业领域内做彻底,把技术做到极致,在本专业内不亚于世界上任何国家的任何企业。
这种匠人精神,令日本在规模不大的材料领域,顶住美国、成为领主。
四、何处突围
我们在做产业研究的时候,有个强烈的感受,中国似乎在美国的打压中,陷入一个被无限向上追溯的绝境:
发现芯片被卡脖子后,我们在芯片设计领域有了崛起的华为海思,但随后就发现:还需要代工领域突破;当中芯国际攻坚芯片代工制造时,却又发现:需要设备环节突破;当中微公司、北方华创在逆袭设备、有所收获时,却又发现:设备核心零部件又仰人鼻息;当零部件也有所进展时,又发现:芯片材料还是被卡脖子。
而当我们继续一步步向前溯源、“图穷匕见”时,才发现一切都回到了任正非此前无数次强调的
基础科学。
回顾来看,如果没有1703年建立的现代二进制,那么两百年后的机器语言就无从谈起;如果没有1874年布劳恩发现物理上的整流效应,那么就没有大半个世纪后晶体管的发明和应用;而等离子物理、气体化学,更是刻蚀机等关键设备的必备基础。
而在美国大学中,有7所位列全球物理学科排名前十,有6所位列全球数学学科排名前十,有5所位列全球材料学科排名前十。
基础科学强大的统治力,成为美国半导体公司汲取力量的源泉。
在强势的基础学科背后,却又是1957年就已经埋下伏笔的美国基础学科支持体系——对大学基础学科进行财政支持;通过超级科技项目带领应用落地。
当年美苏争霸,苏联的全球第一颗人造卫星升空刺激了美国执政者,这也成为美国科技发展的重要转折点:
一方面,为了保持“美国领先”,
政府开始直接对研究机构发钱。美国国家科学基金会(NSF)给大学的基础研究经费从1955年的700万美金,飙升到1968年的2亿美金。在2018年,NSF用于基础研究的经费,更是高达42亿美金。这长达50年的基础研究经费里,美国联邦政府出了一半。
尤其值得一提的是,NSF每年为数以千计的基础学科研究生提供奖学金,这其中诞生了42位诺贝尔奖得主。
另一方面,美国
启动了超级工程来落地研发成果。1958年,NASA成立,挑战人类科技极限的阿波罗登月和航天飞机工程也就此启动。
在研究需要250万个零件的航天飞机过程中(作为对比,光刻机零件大约是10万个,一辆汽车只有1万多个零件),大量尖端技术找到用武之地;而这些当时“冷门”的尖端技术,又在条件成熟时,相继转化为杀手级民用品(比如从航天飞机零件中诞生的人造心脏、红外照相机)。
航天飞机的技术外溢,并不是孤例。医院核磁共振设备中采用的超导磁铁,也正是在美国粒子加速器“Tevatron”的研发中应用诞生。美国的超级科技工程,成为基础学科成果的试验田、练兵场和民用转化泉。
事实上,通过基础研究掌握源头科技,随后一步步外溢建立产业霸权,这条路径并不只是美国的专利,也应该是各个产业强国的选择,更是面对美国打压时一条真正可行的道路。王侯将相,宁有种乎。避免无穷尽的“国产替代向上突破”的陷阱,实现和“基础研究向下溢出”的大会师。
事实上,我们面临的困难、打压,日本也经历过。
上世纪八十年代后期,美国对日本半导体产业发起突袭:政治封杀、商业打压、关税压迫无所不用其极,尤其是培养了“新小弟”韩国来挤压日本半导体产业。没几年,日本就从全球第一半导体强国宝座上跌落了。日本半导体引以为傲的三大楷模,松下、东芝、富士通的半导体部门先后被出售。
面对美国的压制,日本选择进军高精尖材料,用时间换空间、用匠心换信心。
1989年,韩国发力补贴存储芯片,而日本通产省制定了投资160亿日元的“硅类高分子材料研究开发基本计划”,重点补贴信越化学为首的有机硅企业。
1995年,韩国发动第二轮存储价格战前夕,而日本东京应化(TOK)则实现了 KrF光刻胶商业化,打破了美国IBM长达10余年的垄断,并在随后第五年,其产品工艺成为行业标准,全球领先。
2005年,三星坐上存储芯片老大的位置,而日本凸版印刷株式会社以710亿日元收购了美国杜邦公司的光掩膜业务,成为光罩龙头。
在韩国全力扩张产能,和其他半导体下游厂搏杀的日子里,日本一步步走到了材料霸主的宝座前。从看似掌握着无解优势的美国人手里,硬生生抢下了一把霸权剑。
但日本的成功仅仅是因为换了一个上游战场吗?显然不是。在过去30年,三大自然科学领域,日本共计收获了16个诺贝尔奖,其中有6个都属于是化学领域,而这些才是日本崛起的坚实地基。
我国的基础研究怎么样呢?2018年,我国基础研究费用,在全年总研发支出中仅占5%,而这还是10年来占比最高的一年。而同期美国基础研究占比则是17%,日本是12%。在国内各个学校论坛上,劝师弟师妹们从基础学科转向金融计算机等应用学科的帖子,层出不穷。
所以有人笑称,陆家嘴学集成电路的,比张江还多。
今年7月份,更是爆出了中科院某所90多人集体离职的迷思。诚然,每个人都有择业的自由,但需要警示的,是大家做出选择的理由。
任正非曾经感叹道:国家发展工业,过去的方针是砸钱,但钱砸下去不起作用。我们国家修桥、修路、修房子……已经习惯了只要砸钱就行。但是
芯片砸钱不行,得砸数学家、物理学家、化学家……
64年前,苏联率先发射的一颗卫星让美国惊醒。美国人一边加码“短期对抗”,一边酝酿“长期创新”,从而开启了多个领域的突破、领先;而今,一张张禁令也让我们惊醒,我国不少产业只是表面上的大,急需要的是骨子里的强。
这些危机之痛,总是令人后悔不已。过去几十年,落后就要挨打的现实一次次提醒着我们,
要实现基础技术能力的创新和突破,才能赢取下一个时代。