基爾比和他制作的第一塊集成電路
1990年全球十大半導(dǎo)體企業(yè)，日本占了6席，數(shù)據(jù)由云鋒金融整理
數(shù)據(jù)來(lái)自IDC
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文/挖數(shù)
來(lái)源：挖數(shù)（ID:washu66）
2018年初，日本時(shí)報(bào)發(fā)表了一篇《為什么中國(guó)造不出像樣的半導(dǎo)體？》的文章，提到中國(guó)大陸目前是世界最大芯片市場(chǎng)，但國(guó)內(nèi)使用的半導(dǎo)體只有16%是國(guó)產(chǎn)，大陸每年在芯片進(jìn)口上要花2000億美元，甚至超過(guò)了石油進(jìn)口。
文章還提到中國(guó)大陸在發(fā)展芯片的路上有以下障礙：
1、時(shí)間障礙：中國(guó)大陸在70年代才開(kāi)放商業(yè)，而現(xiàn)代芯片是1958年左右發(fā)明的，存在20年的發(fā)展時(shí)間差；
2、資金障礙：幾十年來(lái)，勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)是中國(guó)大陸致富的途徑，而半導(dǎo)體需要?jiǎng)虞m幾十億的前期投入，而且要10年甚至更久才能見(jiàn)效，鮮有中國(guó)企業(yè)有這等財(cái)力或經(jīng)驗(yàn)?zāi)苓M(jìn)行這種理性投資；
3、技術(shù)障礙：日韓可以從美國(guó)購(gòu)買(mǎi)技術(shù)或者與之結(jié)成伙伴關(guān)系，但中國(guó)大陸沒(méi)法那樣做，收購(gòu)美國(guó)半導(dǎo)體公司常被否決，日韓等也對(duì)中國(guó)大陸的收購(gòu)采取類似嚴(yán)厲的審核。
從以上陳述，我們大概能知道為什么國(guó)家在芯片上這么焦慮。
芯片對(duì)于國(guó)家是頭等大事，但對(duì)于一個(gè)普通人卻遠(yuǎn)在天邊，很多人不知道芯片到底是個(gè)什么玩意，這里挖數(shù)試著通俗講一下。
芯片的由來(lái)
說(shuō)到芯片，這也跟發(fā)明大王愛(ài)迪生有關(guān)，1883年，愛(ài)迪生正在為尋找電燈泡的燈絲材料而犯愁，他無(wú)意中做了一個(gè)小小的實(shí)驗(yàn)，在真空電燈炮內(nèi)部碳絲附近裝了一小截銅絲，希望銅絲能阻止燈泡的碳絲蒸發(fā)。
實(shí)驗(yàn)失敗了，但卻發(fā)現(xiàn)沒(méi)有連接在電路里的銅絲，竟能因接收到碳絲發(fā)射的熱電子而產(chǎn)生微弱的電流，他為這一發(fā)現(xiàn)申請(qǐng)了專利，命名“愛(ài)迪生效應(yīng)”。
后來(lái)愛(ài)迪生的助手，英國(guó)物理學(xué)家約翰·弗萊明利用“愛(ài)迪生效應(yīng)”發(fā)明了世界第一只電子二極管，又稱真空二極管。
電子管起到對(duì)電流信號(hào)的放大作用，是早期電視機(jī)、收音機(jī)等電子產(chǎn)品不可或缺的元件，但電子管的體積跟手掌一樣大，耗電又多，世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)就是用電子管做的，用了1.8萬(wàn)只電子管，占地170平方米，重30噸。
為了把電子管的體積縮小，1947年美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的三個(gè)科學(xué)家肖克利、布拉頓和巴丁發(fā)明了可以替代電子管的晶體管，這是一種用鍺和硅等材料做成的元件，它可以做的非常小，有多小呢？用現(xiàn)在的技術(shù)，60億枚晶體管所占的面積不過(guò)是一張銀行卡的大小而已。
三個(gè)人因此而獲得了1956年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
有了晶體管，各種電子設(shè)備才可以做得足夠小，但晶體管是分散獨(dú)立的，大批量制造耗時(shí)耗力，1958年美國(guó)德州儀器的工程師杰克·基爾比發(fā)明了集成電路，這種技術(shù)可以把很大數(shù)量的晶體管印刷到一塊硅片上，從而實(shí)現(xiàn)了晶體管的規(guī)?；a(chǎn)。
基爾比由此獲得了2000年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，而集成電路也就是我們常說(shuō)的芯片。
芯片是把晶體管等器件小型化，并集成到一塊硅片（又稱晶圓）上的一種電子器件，它是一種非常精密的器件，對(duì)制造工藝的要求非常高。
英特爾和高通
英特爾是PC的芯片霸主，高通是手機(jī)的芯片霸主，提到芯片都繞不開(kāi)這兩家美國(guó)公司。
英特爾
1955年，上文提到的晶體管發(fā)明者肖克利離開(kāi)貝爾實(shí)驗(yàn)室，在硅谷創(chuàng)建了肖克利半導(dǎo)體實(shí)驗(yàn)室，后來(lái)公司的八名員工聯(lián)合辭職，于1957年創(chuàng)建仙童半導(dǎo)體公司，到了1968年，仙童半導(dǎo)體其中兩位創(chuàng)辦人羅伯特·諾伊斯和高登·摩爾辭職，同年創(chuàng)建英特爾公司。
隨著個(gè)人計(jì)算機(jī)崛起，英特爾將自己的業(yè)務(wù)專注到個(gè)人計(jì)算機(jī)的芯片，也就是CPU，從此業(yè)績(jī)起飛，成為全球在PC領(lǐng)域最有利可圖的硬件供應(yīng)商。
90年代PC開(kāi)始普及時(shí)，英特爾的股價(jià)也跟著飛漲，巔峰時(shí)期的市值達(dá)到 3233億美金，壟斷了全球PC芯片超過(guò)90%的市場(chǎng)份額。
英特爾目前在PC芯片的主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手是AMD，有趣的是AMD也是仙童半導(dǎo)體的離職員工創(chuàng)建的。
1965年，上文提到的英特爾創(chuàng)辦人之一高登·摩爾在《電子學(xué)》雜志發(fā)表了一篇文章，預(yù)言半導(dǎo)體芯片上集成的晶體管和電阻數(shù)量每年將增加一倍，這就是著名的“摩爾定律”。
高通
1985年由美國(guó)加州大學(xué)圣地亞哥分校的兩位教授創(chuàng)立，一開(kāi)始主要專注于無(wú)線電通信技術(shù)的研發(fā)，積累了非常多這方面的專利。
隨著智能手機(jī)的崛起，高通開(kāi)始了手機(jī)CPU的研發(fā)，2007年發(fā)布了第一款驍龍芯片，隨后驍龍芯片迅速適用于各種智能手機(jī)、平板電腦和智能手表。
截至2017年底，高通在智能手機(jī)芯片的市場(chǎng)份額是 42%。
其股價(jià)隨著智能手機(jī)的普及而狂飆，截至目前的市值是928億美金。
高通2017年收入為222.9億美金，其中65%來(lái)自中國(guó)大陸，可見(jiàn)我們對(duì)芯片進(jìn)口的依賴。
日本、韓國(guó)、中國(guó)臺(tái)灣接棒
日本
冷戰(zhàn)期間，為了對(duì)抗蘇聯(lián)，美國(guó)開(kāi)始了對(duì)日本的大規(guī)模援助，由此日本以極低廉的價(jià)格獲得了美國(guó)大量技術(shù)授權(quán)，其中就包括晶體管的技術(shù)。
在政府的補(bǔ)貼下，日本晶體管得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展，1959年，日本包括索尼、NEC、三洋、東芝在內(nèi)的企業(yè)一年生產(chǎn)了8650萬(wàn)顆晶體管，這一規(guī)模已經(jīng)超過(guò)了技術(shù)發(fā)源地美國(guó)。
1960年日本利用逆向工程的方式研發(fā)了日本第一塊集成電路，這距離集成電路在美國(guó)的發(fā)明僅過(guò)去2年。
1962年，日本的NEC公司從美國(guó)仙童半導(dǎo)體公司那以技術(shù)授權(quán)的方式學(xué)會(huì)了集成電路的批量制造工藝，在日本政府主導(dǎo)下，NEC又將技術(shù)開(kāi)放給了三菱、京都電氣等公司，由此日本芯片產(chǎn)業(yè)正式起航。
到了1989年，日本芯片在全球的市場(chǎng)占有率達(dá)到53%，超過(guò)了美國(guó)的37%。
日本的快速發(fā)展驚動(dòng)了美國(guó)，為了改善美國(guó)本土的貿(mào)易逆差，美國(guó)與日本及另外3國(guó)簽訂了《廣場(chǎng)協(xié)議》，加速了日元的升值。
由于日元快速升值，芯片出口變得無(wú)利可圖，日本國(guó)內(nèi)資金轉(zhuǎn)而涌入了房地產(chǎn)和金融，泡沫越來(lái)越大，最后泡沫破裂，日本進(jìn)入“失落的十年”，芯片行業(yè)從此一落千丈，而美國(guó)也在1993年重新奪回芯片份額全球第一的地位。
日本的衰退給了同樣拿到美國(guó)技術(shù)授權(quán)的韓國(guó)和臺(tái)灣可趁之機(jī)。
韓國(guó)
由于朝鮮戰(zhàn)爭(zhēng)原因，韓國(guó)起步晚，1969年，當(dāng)日本的NEC、三菱已經(jīng)在批量生產(chǎn)集成電路時(shí)，韓國(guó)的三星還只是一家經(jīng)營(yíng)紡織、化肥、制糖的傳統(tǒng)公司。
在樸正熙的鐵腕治理下，韓國(guó)以舉國(guó)之力發(fā)展芯片，80年代，韓國(guó)電子通信研究所牽頭，聯(lián)合三星、LG、現(xiàn)代和韓國(guó)的6所大學(xué)，一起對(duì)DRAM（內(nèi)存）這個(gè)芯片領(lǐng)域進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，投入了1.1億美元的研發(fā)費(fèi)用，其中政府承擔(dān)其中的57%。
1983年，三星電子在韓國(guó)本土投產(chǎn)了全國(guó)第一座半導(dǎo)體工廠。
為了平衡日本，美國(guó)大力扶持韓國(guó)，短短3年時(shí)間就援助了韓國(guó)超過(guò)20億美金，并且在技術(shù)授權(quán)方面非?？犊?。
到了1989年，韓國(guó)的三星成功實(shí)現(xiàn)了4M DRAM的量產(chǎn)，與日本幾乎同個(gè)時(shí)間投放市場(chǎng)，自此韓國(guó)成功追上日本。
日本泡沫期間，韓國(guó)開(kāi)始瘋狂擴(kuò)張，1990年開(kāi)始，三星建立了26個(gè)研發(fā)中心，LG建立了18個(gè)，現(xiàn)代14個(gè)，在芯片領(lǐng)域的研發(fā)投入從1980年的850萬(wàn)美金飆升到1994年的9億美金，專利數(shù)方面也從1989年的708項(xiàng)飆升到1994年的3336項(xiàng)。
到了2008年，單韓國(guó)的三星和SK海力士?jī)杉夜揪驼紦?jù)了全球DRAM市場(chǎng)75%的份額。
中國(guó)臺(tái)灣
臺(tái)灣的芯片起步比韓國(guó)稍晚一些，1975年，當(dāng)時(shí)的經(jīng)濟(jì)部長(zhǎng)孫云璇訪問(wèn)韓國(guó)時(shí)看到韓國(guó)政府高薪聘請(qǐng)美國(guó)的韓裔工程師回國(guó)發(fā)展，受到了很大觸動(dòng)。
回臺(tái)灣后，他便成立了臺(tái)灣工業(yè)技術(shù)研究院，并選派一批工程師到美國(guó)RCA公司學(xué)習(xí)集成電路的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)，這批工程師中就有后來(lái)創(chuàng)辦了聯(lián)發(fā)科（MTK）的蔡明介。
臺(tái)灣芯片產(chǎn)業(yè)的半壁江山歸屬于臺(tái)積電。
1987年，已經(jīng)55歲的張忠謀創(chuàng)立了臺(tái)灣積體電路制造公司，簡(jiǎn)稱“臺(tái)積電”，在這之前，他是美國(guó)德州儀器公司的資深副總裁，畢業(yè)于麻省理工學(xué)院，27歲即加入德州儀器，有著非常深厚的半導(dǎo)體技術(shù)積累。
當(dāng)時(shí)全球很多芯片公司都是IDM模式，即從芯片的設(shè)計(jì)、制造到封裝一條龍都自己做，投資巨大，門(mén)檻極高，臺(tái)積電沒(méi)有采取這種模式，而是顛覆規(guī)則，專注于制造這個(gè)環(huán)節(jié)，把自己定位為全球各大芯片公司的晶圓代工廠，這種模式叫做Foundry（代工）。
依靠張忠謀的人脈，1988年，僅成立一年的臺(tái)積電就邀請(qǐng)到時(shí)任英特爾CEO的安迪格魯夫過(guò)來(lái)參觀工廠，經(jīng)過(guò)一番嚴(yán)格審核后，臺(tái)積電順利拿到英特爾的認(rèn)證和訂單。
依靠“代工”這種創(chuàng)新模式，臺(tái)積電能夠比其他芯片公司更加專注，從而抓住機(jī)會(huì)瘋狂成長(zhǎng)，到了2002年，臺(tái)積電以超過(guò)50億美金的營(yíng)收進(jìn)入全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)前10名，并成為全球最大的晶圓代工公司。
臺(tái)積電“代工”路線的成功，催生了芯片行業(yè)Fabless（專注芯片設(shè)計(jì)，不建廠）的模式，2000年全球前20大芯片公司中有4家采取了Fabless模式。
截至目前，臺(tái)積電在晶圓代工的全球市場(chǎng)占有率達(dá)到6成，遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先第二名的三星。
從股價(jià)也可以看到臺(tái)積電的快速崛起，截至目前其市值達(dá)到 2325億美金。
中國(guó)大陸極限突圍
早在1956年，周恩來(lái)總理就主持制定了“1956-1967年十二年科學(xué)技術(shù)發(fā)展遠(yuǎn)景規(guī)劃”，把半導(dǎo)體、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化和電子學(xué)列為國(guó)內(nèi)急需發(fā)展的高新技術(shù)。
1958年，中科院半導(dǎo)體研究室成功研制第一只鍺晶體管，1959年成功研制第一只硅晶體管，到了1968年又成功研制了第一個(gè)集成電路，這些都僅僅比美國(guó)晚10年，甚至比韓國(guó)和臺(tái)灣都早。
但后來(lái)因?yàn)椴豢煽沟臍v史原因，中國(guó)大陸的半導(dǎo)體發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后，1983年有一份報(bào)告曾指出中國(guó)大陸的芯片產(chǎn)業(yè)跟美國(guó)、日本有15年左右的差距。
摘自知乎北風(fēng)的一個(gè)回答
1978年中國(guó)大陸剛改革開(kāi)放，一窮二白，普通民眾連吃飯都成問(wèn)題，各種跟生活息息相關(guān)的行業(yè)，比如紡織業(yè)、農(nóng)業(yè)、家用電器行業(yè)等等都急待發(fā)展，而芯片這種重投入，晚見(jiàn)效行業(yè)的優(yōu)先級(jí)只能往后排。
舉個(gè)例子，2000年中國(guó)大陸的GDP是1.2萬(wàn)億美金，而當(dāng)時(shí)單英特爾一家公司的市值就有3280億美金，接近中國(guó)GDP的30%，人家動(dòng)輒上百億的研發(fā)投入，我們?nèi)ツ睦锾瓦@個(gè)錢(qián)？
更難的是芯片不僅是制造業(yè)頂端的一個(gè)行業(yè)，還是一個(gè)高度市場(chǎng)化的行業(yè)，怎么解釋這個(gè)市場(chǎng)化？
比如2002年，中國(guó)大陸手機(jī)市場(chǎng)80%都是外資公司。
假設(shè)這時(shí)出來(lái)一個(gè)國(guó)產(chǎn)芯片，性能落后美國(guó)和日本十幾年，摩托羅拉和諾基亞憑什么會(huì)用？不僅外資品牌不敢用，國(guó)內(nèi)的波導(dǎo)、TCL等也不敢用，因?yàn)橛昧烁赓Y的競(jìng)爭(zhēng)就處于下風(fēng)了。
這也是我們一直不敢大規(guī)模投資芯片的一個(gè)原因，我們?cè)诘纫粋€(gè)時(shí)機(jī)，等一個(gè)資金充裕、且國(guó)產(chǎn)電子產(chǎn)品足夠普及的時(shí)機(jī)。
在等待的過(guò)程中，我們悄悄播下了2顆種子，一顆叫中芯國(guó)際，2000年成立于上海，一顆叫華為海思，2004年成立于深圳。
還記得上文提到的芯片業(yè)務(wù)分為IDM（全包）、Foundry（代工）和Fabless（專注設(shè)計(jì)，沒(méi)有工廠）三種么？
中芯國(guó)際屬于Foundry，對(duì)標(biāo)中國(guó)臺(tái)灣的臺(tái)積電，華為海思就是Fabless，有自己的芯片品牌但沒(méi)有工廠，對(duì)標(biāo)中國(guó)臺(tái)灣的聯(lián)發(fā)科（MTK）。
說(shuō)起中芯國(guó)際，它跟臺(tái)積電也頗有淵源，中芯的創(chuàng)始人叫張汝京，他跟臺(tái)積電創(chuàng)始人張忠謀一樣也在美國(guó)的德州儀器工作了幾十年，后來(lái)回臺(tái)灣創(chuàng)立了世大半導(dǎo)體，3年后，世大成為臺(tái)灣第三大的芯片代工公司。
就在他準(zhǔn)備大干一番時(shí)，張忠謀與世大的大股東秘密協(xié)商，最后以50億美金收購(gòu)了世大，張汝京被迫出走，并開(kāi)始籌劃他的二次創(chuàng)業(yè)。
正當(dāng)他在新加坡、香港和上海搖擺不定時(shí)，上海政府開(kāi)出了極其優(yōu)厚的條件，最終他下定決心在上海創(chuàng)立了中芯國(guó)際。
中芯國(guó)際曾有一段輝煌的歲月，當(dāng)時(shí)張汝京一方面找到日本東芝、富士通、歐洲微電子等企業(yè)合作，為大陸輸入了先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備，另一方面從海外和臺(tái)灣引進(jìn)400多位技術(shù)人才，在他的不遺余力下，中芯國(guó)際僅成立3年就在美國(guó)和香港同時(shí)上市。
中芯的高調(diào)讓臺(tái)積電感受到了威脅，2004年，臺(tái)積電在美國(guó)起訴中芯侵犯其知識(shí)產(chǎn)權(quán)，由于張汝京之前創(chuàng)立的世大被臺(tái)積電收購(gòu)，其知識(shí)產(chǎn)權(quán)都?xì)w臺(tái)積電所有，而張汝京在原有領(lǐng)域創(chuàng)業(yè)，免不了會(huì)用到之前的技術(shù)積累。
官司一直打到了2009年，最終以中芯賠償3.7億美金，張汝京辭職結(jié)束。
后來(lái)中芯經(jīng)歷了一系列高管動(dòng)蕩，一直到2011年第三代CEO邱慈云上任才最終穩(wěn)定下來(lái)。
由于背靠大陸廣闊的市場(chǎng)，中芯國(guó)際發(fā)展穩(wěn)健，從其股價(jià)也可見(jiàn)一斑，2011年開(kāi)始一直穩(wěn)步上揚(yáng)。
2017年，中芯國(guó)際迎來(lái)了第四任CEO，曾在臺(tái)積電擔(dān)任資深研發(fā)長(zhǎng)，以及在三星電子擔(dān)任研發(fā)副總經(jīng)理的梁孟松。
這位技術(shù)大牛的加入讓中芯在工藝方面發(fā)展迅速，據(jù)媒體報(bào)道，2019下半年中芯的技術(shù)工藝已經(jīng)與臺(tái)灣第二大芯片代工廠聯(lián)電旗鼓相當(dāng)。
從2019年第一季度的營(yíng)收上看，中芯已成功進(jìn)入全球前五。
排名第九的華虹半導(dǎo)體也來(lái)自中國(guó)大陸。
說(shuō)完中芯再來(lái)說(shuō)海思，雖然海思2004年才創(chuàng)立，但其實(shí)它脫胎于1991年成立的華為ASIC設(shè)計(jì)中心（ASIC是專用集成電路的意思），當(dāng)時(shí)的華為成立才4年。
1993年，ASIC設(shè)計(jì)中心成功研制出華為第一塊數(shù)字ASIC，緊接著是1996年、2000年和2003年的十萬(wàn)門(mén)級(jí)、百萬(wàn)門(mén)級(jí)和千萬(wàn)門(mén)級(jí)ASIC，漸漸得到華為高層的重視。
2004年，華為的銷售額達(dá)到462億人民幣，員工數(shù)也突破一萬(wàn)，此時(shí)ASIC設(shè)計(jì)中心正式獨(dú)立，改名為海思半導(dǎo)體有限公司，海思的英文名是Hi-Silicon，Silicon即為硅，硅是制作芯片最重要的半導(dǎo)體材料。
與芯片行業(yè)一水的男性CEO不同，海思的總裁何庭波是女性，碩士畢業(yè)于北京郵電大學(xué)，1996年加入華為。
2009年，海思推出第一款面向市場(chǎng)的手機(jī)芯片-K3。
2013年底，海思推出第一款SOC手機(jī)芯片-麒麟910，對(duì)標(biāo)高通的芯片品牌-驍龍。
隨著華為手機(jī)銷量猛增，海思的研發(fā)費(fèi)用也節(jié)節(jié)高，2018年華為的研發(fā)費(fèi)用是147億美金，超過(guò)了英特爾和蘋(píng)果，其中很大一部分用在海思上。
2018年，華為手機(jī)沖上全球手機(jī)銷量第三的位置。
而海思2018年的營(yíng)收也去到中國(guó)大陸第一，全球芯片設(shè)計(jì)（Fabless）公司第5的位置。
英特爾屬于IDM模式的公司，所以不在上列
媒體預(yù)計(jì)2019年，海思將取代臺(tái)灣的聯(lián)發(fā)科（MTK），進(jìn)入全球前四。
還記得上文提到的“我們?cè)诘纫粋€(gè)時(shí)機(jī)，等一個(gè)資金充裕、且國(guó)產(chǎn)電子產(chǎn)品足夠普及的時(shí)機(jī)”么？
這個(gè)時(shí)機(jī)已經(jīng)到來(lái)！
參考資料：
《日韓中的半導(dǎo)體“三國(guó)殺”》-云鋒金融
《臺(tái)積電：掌握華為芯片命運(yùn)的臺(tái)灣晶圓代工巨頭》-礪石商業(yè)評(píng)論
