程 鵬，譚 浩

（1.清華大學社會科學學院，北京 100084；2.深圳國際量子研究院，廣東深圳 518048）

黨的十八大以來，習近平總書記高度重視核心技術領域的創(chuàng)新，特別是圍繞破解針對中國科技領域的“卡脖子”難題、將科技發(fā)展主動權掌控在國人手中作出過重要論述。在當今數(shù)字化信息時代，芯片是新興科技產(chǎn)業(yè)中不可或缺的關鍵部件，而中國半導體產(chǎn)業(yè)正面臨著前所未有的限制與封鎖，如何破解這一科技領域的限制和制約，不僅是一個技術性突破的問題，更關系到這一技術背后的科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展問題。隨著科學與技術的互相促進與融合，“科技—產(chǎn)業(yè)—制度創(chuàng)新”一體化發(fā)展機制逐漸形成，科技企業(yè)正在某些核心技術研發(fā)中起到關鍵作用，芯片產(chǎn)業(yè)的強大必然需要科技企業(yè)的發(fā)展與創(chuàng)新。那么，探討如何發(fā)揮市場需求、集成創(chuàng)新、組織平臺的優(yōu)勢，打通從科技強到企業(yè)強、產(chǎn)業(yè)強、經(jīng)濟強的通道非常重要。

1 芯片制造產(chǎn)業(yè)的特點及發(fā)展規(guī)律

當下中國正在通往強起來之路。“強起來”具有多重向度，科技和工程強國是其中重要維度。工程科技作為產(chǎn)業(yè)革命、經(jīng)濟發(fā)展、社會進步的有力杠桿，是人類進步的發(fā)動機［1］。然而工程技術發(fā)展的復雜性同樣受當今資本主義全球化的影響。2020年新冠疫情肆虐全球的同時，以美國制裁華為技術有限公司（以下簡稱“華為”）為標志的社會熱點也不斷敲打著中國人對于尖端技術受制于人的敏感神經(jīng)。到2022 年，美國不斷升級系統(tǒng)性打壓中國芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展的措施，限制中國部分企業(yè)獲得某些“受監(jiān)管”的美國半導體技術的能力，以阻礙中國半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展。從2018 年美國商務部將中興通訊股份有限公司等一批中國企業(yè)單位列入“實體清單”以來，中國各大媒體、產(chǎn)業(yè)論壇、學術機構圍繞芯片技術的討論越來越激烈。中國半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展至今取得了巨大發(fā)展并獲得了一系列的技術突破，這些與中國產(chǎn)業(yè)政策引導是分不開的。但是在中國產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的關鍵時期，社會對于芯片及半導體產(chǎn)業(yè)形成了以下幾個普遍并且具有代表性的認知：一是中國芯片技術落后世界最先進技術大約兩代［2］；二是芯片制造產(chǎn)業(yè)屬于技術密集型產(chǎn)業(yè)，主要特點為制造工序多、產(chǎn)品種類多、技術換代快、投資大風險高、巨頭壟斷等特點［3］；三是中國目前產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力不足，企業(yè)普遍規(guī)模小、投資分散［4］。這些典型的認知都是從表象對行業(yè)或者技術的特征總結，但在對這些表象進行原因探究進而提出政策導向建議時會出現(xiàn)邏輯不清、幾個表象無法統(tǒng)一到同一個脈絡中等問題。因此，迫切需要從整體技術工程入手，通過哲學視角窺其核心理論根基，得出的成果才能更加貼合芯片制造這一工程性技術發(fā)展的客觀規(guī)律及其特征內(nèi)涵。

微觀上，對技術本身特征理解不到位就會出現(xiàn)用某一點技術優(yōu)/劣勢來推斷整體情況的片面陷阱，如認為光刻機是芯片制造的決定因素，只要有了阿斯麥（ASML）公司生產(chǎn)的最先進光刻機就可以奪取芯片制造技術的桂冠［5］。由于這種觀點比較普遍，當美國所謂的“實體清單”和對華為的制裁出來時，社會輿論都在集中于討論ASML 是否會繼續(xù)供貨中國并因此而擔憂。這種認知偏差的來源，就是對于芯片制造技術所涉及的技術鏈條、每一種技術內(nèi)涵以及這些技術所需要的母機設備了解不夠。

宏觀上，對于工程性技術鏈條和上下游配套產(chǎn)業(yè)理解不夠就會出現(xiàn)“為了做而做”的原始動力總結，也會陷入通過簡單的計量方面的對比形成對中國半導體產(chǎn)業(yè)的錯誤定位。比如認為由于人才、技術、資金和研發(fā)有差距，中國無法短期超越美國，并且認為只有出現(xiàn)了超越韓國三星和中國臺灣積體電路制造股份有限公司（以下簡稱“臺積電”）的國內(nèi)其他企業(yè)，中國半導體產(chǎn)業(yè)才算是“超車”成功［6］，諸如此類將大問題不負責任地簡單化的錯誤認知怪圈。

多學科、跨行業(yè)、長鏈條是芯片制造行業(yè)的特點，但任何技術都不是一蹴而就的，因此，這類產(chǎn)業(yè)在發(fā)展過程中必然會經(jīng)歷兩個重要發(fā)展階段：綜合性大企業(yè)階段和分散型專業(yè)化階段。原因是，新技術在最初興起時依靠風險投資建立配套生產(chǎn)線，因而會著力于最終產(chǎn)品的推出，因此行業(yè)發(fā)展前期必然都是從上到下完全自主的大型企業(yè)。對于芯片制造企業(yè)，就會涵蓋從芯片設計到加工線建設，再到最終測試封裝，進而將芯片放入集成電路，再次從產(chǎn)品設計到生產(chǎn)再到組裝測試等環(huán)節(jié)，完成盡可能多的工作。這樣的優(yōu)勢在于，可以發(fā)揮企業(yè)高度統(tǒng)一管理的組織能力優(yōu)勢，集中資源調(diào)配，最快速推出產(chǎn)品并獲得利潤。這個時期的核心驅(qū)動力是經(jīng)濟學理論中的賣方市場行為，是符合經(jīng)濟學客觀規(guī)律的。而當產(chǎn)業(yè)進一步發(fā)展后，終端產(chǎn)品種類、功能、客戶群體的分界線都更加清晰，產(chǎn)業(yè)鏈也會逐步進入第二階段，也就是專業(yè)化階段，綜合型大企業(yè)的部分業(yè)務會逐步被專業(yè)性更強的小企業(yè)占據(jù)，這是利于整體行業(yè)健康發(fā)展的，也是行業(yè)趨于成熟的標志。如商品房、汽車、個人電腦、手機等產(chǎn)品都經(jīng)歷了類似的先綜合后分散的行業(yè)發(fā)展過程，最終的結果是，商品房開發(fā)商、汽車企業(yè)、電子產(chǎn)品等相關終端產(chǎn)品企業(yè)在發(fā)展的過程中技術占比越來越小、服務占比越來越大。當前蘋果和華為已經(jīng)顯現(xiàn)出這一特征。所以，如姚靚等［5］的研究提到，芯片制造產(chǎn)業(yè)的科技史發(fā)展脈絡具體體現(xiàn)就是從美國興起，發(fā)展過程中先后向日本、韓國等國進行了轉(zhuǎn)移。這種歷史發(fā)展變遷，本質(zhì)上就是反映了大工程產(chǎn)業(yè)發(fā)展的歷史必然性。從綜合型大企業(yè)模式向小而散的發(fā)展過程中，更多國家和地區(qū)的企業(yè)憑借自身的客觀優(yōu)勢參與進來：日韓企業(yè)如三星、東芝、松下等，其可成為在部分專業(yè)性產(chǎn)品上有優(yōu)勢的美國同類企業(yè)的替代；而中國臺灣發(fā)展出的如臺積電、聯(lián)發(fā)科技就是分別在芯片代工生產(chǎn)和芯片設計兩方面獨立出來，進行更加專業(yè)化單一業(yè)務的發(fā)展模式的成功案例。根據(jù)以上分析，筆者認為不應該通過規(guī)模和整合度來認定中國半導體企業(yè)的發(fā)展情況，而應該通過覆蓋面和眾業(yè)務單一的小微企業(yè)的同行競爭力來衡量中國的半導體產(chǎn)業(yè)實力。因此，關于中國半導體企業(yè)“普遍規(guī)模小、投資分散”的論調(diào)，并不是說明中國半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展落后，而是當前時期，小規(guī)模、更專業(yè)的企業(yè)是整個行業(yè)在發(fā)展成熟期的特點。解釋這一產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)象，早在1966 年弗農(nóng)（Vernon）就將產(chǎn)品的生命周期劃分為3 個階段：新產(chǎn)品階段、成熟階段、標準化階段［7］，而產(chǎn)業(yè)內(nèi)的企業(yè)數(shù)量以及規(guī)模的調(diào)整也是這一周期理論的市場化反映。之后，Agarwal 等［8］的相關研究也得到了進一步的結論，就是在產(chǎn)業(yè)進入標準化時期后，原來的產(chǎn)品本身價值占比會不斷縮小，取而代之的是與產(chǎn)品相關的服務。這也就意味著，這個產(chǎn)品不能夠算作“先進技術”，而是體現(xiàn)在產(chǎn)品的標準化帶來的諸如工業(yè)設計、用戶挖掘、營銷宣傳、售后服務等一系列廣義的服務范疇和業(yè)務。這一理論本身也契合包括芯片產(chǎn)業(yè)等一系列發(fā)展至今的實際行業(yè)發(fā)展走勢。反觀當前，三星、東芝、英特爾的芯片業(yè)務，除了他們的設計業(yè)務尚有競爭力外，其他被專業(yè)化后的業(yè)務都在逐步喪失競爭優(yōu)勢成為累贅，如三星手機業(yè)務不斷被蘋果、小米、VIVO 等專業(yè)手機商奪走，而東芝、松下等企業(yè)的電子產(chǎn)品業(yè)務也早已被眾多小廠商瓜分。同樣地，三星、東芝、英特爾等企業(yè)的芯片加工廠業(yè)務，也被更加專業(yè)化的代工廠商如臺積電、中芯國際集成電路制造有限公司（以下簡稱“中芯國際”）等奪走。

2 芯片制造的技術內(nèi)涵

芯片制造技術不斷發(fā)展、產(chǎn)業(yè)構成不斷豐富是一個逐步衍變的過程，其標志性革新發(fā)生在20 世紀70 年代到20 世紀80 年代，也就是產(chǎn)業(yè)專業(yè)化的過程。我們現(xiàn)在談論的芯片制造技術，或者稱其為半導體技術，都是指專業(yè)化以后的技術方案，這與技術最初的樣子是有區(qū)別的。由芯片生產(chǎn)線的自動化引領母機設備和配套材料技術的革新，人在整個芯片生產(chǎn)過程中越來越少地直接參與，專業(yè)化意味著更好的工藝重復性、更少的誤操作、更方便的整體控制、更高潔凈度的生產(chǎn)車間，最終反映在整個半導體制程的工程性技術進步。結果是，除了我們熟知的芯片集成度（單個芯片上晶體管數(shù)量）越來越高，芯片生產(chǎn)材料晶圓的良率（合格數(shù)占總生產(chǎn)數(shù)）從原有的5%～10%提高到了現(xiàn)在的80%以上［9］。如今，以臺積電為代表的芯片代工廠，工藝生產(chǎn)線潔凈度、全程自動化水平不斷繼續(xù)升級。以傳輸晶圓部分流程為例，盛裝晶圓的前開式傳送盒通過機械手臂送到加工設備的入口，機械手臂下放過程中，為了避免超凈空間里微小顆內(nèi)部的晶圓傳輸幾乎都是在真空環(huán)境下完成；即便如此，不同真空腔之間隔板開啟的順序也非常有講究，同為高真空度下的不同腔室仍然會有微小壓差，在通常工藝制程過后，晶圓從加工腔傳回傳送腔過程中，隔板開啟一瞬間由于兩邊壓差，瞬間會有極其微弱的氣流導致引起空間顆粒運動從而造成晶圓污染。這種工程性核心技術要求之高可見一斑，尤其對于當前最先進的5 nm 制程，整個加工線的任何一處受到污染都會導致最終產(chǎn)品良率大幅下降。因此，工程技術與科學探究本身攻關方向就有差異，前者解決好“壞問題”，后者關心“有無問題”。

芯片生產(chǎn)大致分為芯片設計、加工、封裝、測試四大環(huán)節(jié)，現(xiàn)代半導體產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成四大分工的專業(yè)化企業(yè)，相比于行業(yè)中期產(chǎn)生的集設計、生產(chǎn)、銷售于一身的整合元件制造廠（integrated device manufacture，IDM）模式，無工廠（fabless）芯片商和代工廠（foundary）合作模式已經(jīng)顯示出更強競爭力。芯片設計商根據(jù)市場需求，通過軟件設計和模擬出某一種功能模塊，之后送至專業(yè)加工廠（fab）進行生產(chǎn)加工。傳統(tǒng)芯片制造通過半導體加工工藝完成，涉及8 個步驟數(shù)百個工藝步驟的組合［10］，主要步驟為晶圓制備、圖形與結構加工、測試、封裝、驗收測試等環(huán)節(jié)。晶圓是芯片加工的最基礎材料，其生產(chǎn)主要分為晶棒和晶片制造兩步，主要工序流程包括硅提純、單晶硅棒生長、裁切與檢測、圓邊研磨、蝕刻拋光等步驟。其中，單晶硅棒生長是整個過程的核心技術難點。單晶硅棒首先將提純處理后的多晶硅塊加熱到熔融態(tài)（1 414 ℃以上），保持溫度和熔融硅穩(wěn)定，通過旋轉(zhuǎn)拉伸特殊晶種（〈1.0.0〉方向）的方式引導晶棒生長。在晶棒生長初期，通過控制速度和溫度，使其逐漸橫向生長到所需尺寸，當前通用尺寸為8 寸和12 寸（1 寸約合3.33 cm）晶圓，之后逐步調(diào)整速度和溫度，以保持其直徑均勻；在晶棒長度達到預定值后進入尾部工序，通過提高溫度阻止晶棒繼續(xù)成晶生長，最終實現(xiàn)晶棒與熔融硅完全分離和完全冷卻，從而完成整個工序。經(jīng)初步檢測與研磨后，柱狀晶棒的直徑更加均勻。接下來，通過金剛石顆粒鋸片對晶棒進行分片處理。為了避免邊角鋒利導致崩裂而影響晶圓強度，需要利用研磨和蝕刻等工藝對整片邊緣進行初步的粗糙度處理，經(jīng)多次反復處理后進入到拋光工序，以達到半導體加工工藝所要求的電學和理化特性［11］，再經(jīng)清洗、風干后，對其進行尺寸、形狀、表面光潔度、平整度等技術指標的成品檢驗。

晶圓加工主要是在晶圓上構造功能性模塊及其配套集成電路的工藝，具體加工方式根據(jù)不同的設計而不同，大體上通過曝光、顯影、蝕刻、離子注入、金屬濺鍍等步驟的交叉組合，最終在晶圓上完成數(shù)層電路及元件加工制作。晶圓加工完成后，晶圓上就形成了緊密排列的模塊陣列。通常，在同一片晶圓上只加工同一種模塊，但為了提高利用率，也有在一片晶圓上混合模塊加工的情況，即粗測后切片并將其中不合格部分剔除，最后將測試通過的小切片固定在塑膠或陶瓷基座上，并在封裝基座內(nèi)焊接芯片與引腳，最終通過規(guī)范排列引腳與外界連接。通過采取封裝技術可以有效保護芯片主體免于受到機械刮傷等其他外源性破壞。封裝后的測試，將作為芯片出廠后的指標標稱出來，配以使用說明和一系列電氣特性參數(shù)列表，如消耗功率、運行速度、耐壓度等。

為說明芯片加工的核心技術點，以下用兩種設備工藝為例說明。

（1）光刻技術。光刻技術是通過對光刻膠進行選擇性曝光，從而改變其化學特性，在除膠液中溶解掉非目標區(qū)域而形成微圖形，再以此圖形為基礎進行刻蝕或蒸鍍工藝而形成金屬或半導體結構，反復重復這一過程，最終在微納尺度上形成復雜堆疊結構。商用光刻設備發(fā)展經(jīng)歷了接觸式曝光、接近式曝光和投影式曝光3 個階段［12］，其發(fā)展過程是隨著曝光波長進行更新?lián)Q代，目標就是能夠曝光出更小的結構圖形。其曝光波長從436 nm 到365 nm（汞燈），再到248 nm（紫外光，DUV），進而發(fā)展到目前最常用的193 nm（極紫外光，EUV），再到當前熱點研究的13.5 nm 和6.x nm 深紫外光源系統(tǒng)［13］。當前的光刻技術已經(jīng)達到了物理極限，隨著光源波長不斷縮小，極紫外光無法透射一般物質(zhì)，導致原有的透鏡聚光系統(tǒng)不再適用，替代方案為反射鏡光學系統(tǒng)；而在當前的13.5 nm～6.x nm 光源方案中，常用薄膜對此波段吸收太強導致沒有可用的反射鏡材料，制約了其進一步發(fā)展。

從整個芯片制造工序來看，光刻只是眾多工序中的一個，所用的設備也是為了滿足生產(chǎn)線的實際需求，然而商用光刻機本身就包括了一套復雜的系統(tǒng)，每個部分都涉及一整套工程化技術。如頂級光刻機生產(chǎn)商荷蘭ASML 公司的NEX:3100 設備，其所用光源來自德國Xtreme Technologies 公司（日本Ushio 旗下子公司），其他部件供應商包括信邦電子股份有限公司、公準精密工業(yè)股份有限公司、尼康株式會社等，同時它又是英特爾、三星、臺積電、英飛凌科技股份有限公司、中芯國際等公司的母機設備供應商。顯而易見，在整個芯片生產(chǎn)鏈條中，光刻機是整個樹狀結構的節(jié)點之一，而每一個節(jié)點的技術能力都影響著下一節(jié)點的技術能力，同時，光刻機本身這一節(jié)點實際上更加預示著整套精密系統(tǒng)部件制造能力的先進性，因此，我們在談論臺積電生產(chǎn)線的先進性時會著重關注配套的光刻機技術指標，同樣在比較光刻機的制造能力時又會去比對更加細分的相關供應商的技術能力。類似于芯片制造這種高科技產(chǎn)業(yè)鏈中，產(chǎn)業(yè)的技術實力客觀上并不是由某一家公司決定，而是由整個鏈條的整體實力決定。以此理論為基礎可得，對于中國半導體產(chǎn)業(yè)來說，并不能說只要有了和ASML 或者臺積電同等級別的企業(yè)就說明中國該產(chǎn)業(yè)實力雄厚。同時，我們也要認識到，工程性技術由于其涉及面廣，其發(fā)展是一個循序漸進的過程，需要投入的同時也需要耐心。

（2）刻蝕技術。刻蝕技術是與光刻技術配合使用的技術之一，通過液體（濕法刻蝕）、等離子體（干法刻蝕）以及其他能夠?qū)Σ煌牧暇哂懈哌x擇比的化學物理過程，將通過光刻工藝預制好的圖形轉(zhuǎn)移到下層的技術。與光刻設備相比，刻蝕設備涉及精密技術不多，刻蝕技術的主要難點是設備工藝的重復性、均勻性和穩(wěn)定性，而這些技術追根究底都屬于材料技術范疇。例如干法刻蝕技術中，當前比較先進的是感應耦合等離子（ICP）刻蝕設備，在半導體加工廠進行流水線工藝過程中，由于這一工藝本身具有極強的腐蝕性，在刻蝕晶圓結構的同時，其長期運行過程中對反應腔體本身也會造成破壞，因此如何最大化降低腔體腐蝕、延長更換周期進而降低成本，成為該設備的主要技術難點。

刻蝕技術由于其設備技術相對成熟，因此，在實際應用過程中就是一種極其典型的工程技術探索過程?？涛g工藝工程師要在滿足客戶要求的工藝探索的同時，需要在規(guī)定期限內(nèi)給客戶一個最終結論，也就是蝕刻工藝的最優(yōu)解或失敗的根本原因，這要求整個探索優(yōu)化過程需要完整記錄，并在所有的多維嘗試節(jié)點給出下一步探索的決策理由。這一過程基本上屏蔽了科學嘗試，對于這種多維空間探索最優(yōu)點的問題，“地毯式”搜索是不現(xiàn)實的。以干法刻蝕工藝為例，一般涉及刻蝕氣體選擇、氣體組分比、工藝氣壓、抽速、電感耦合渦流功率、電容放電功率，對于某些特殊工藝會涉及更多的參數(shù)，多種參數(shù)集合在一起的工藝探索就是典型的多維度問題，遍歷式探索是不現(xiàn)實也是沒必要的。更宏觀地看，芯片產(chǎn)業(yè)的問題或多或少都與此類似，技術革新是需要人力、物力、時間的投入，并且通過科學的邏輯指導前進的，再擴展到整個社會或產(chǎn)業(yè)里，產(chǎn)業(yè)升級就意味著整體人員素質(zhì)的提高、大量有針對性的資金投入以及合理的預期和規(guī)劃。

3 辨析技術與工程：解鎖中國芯片產(chǎn)業(yè)的潛力

芯片制造產(chǎn)業(yè)涉及面廣、技術要求高，中國政府對于其“卡脖子”問題非常重視，但在制定產(chǎn)業(yè)政策、指導投資、調(diào)整人才政策、引進外資等一系列舉措中，往往容易忽略市場這一核心問題，更容易陷入追求數(shù)據(jù)的誤區(qū)。據(jù)統(tǒng)計，2017 年以來中國每年都有相當多企業(yè)利用芯片概念融資騙補而被直接吊銷或注銷營業(yè)執(zhí)照，并且這一數(shù)量逐年大幅增加，僅在2022 年當年，這個數(shù)量是5 746 家［14］。通借鑒美、歐、日、韓等國家和地區(qū)的經(jīng)驗，中國半導體相關產(chǎn)業(yè)整體不斷發(fā)展，但一般采用統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行比對僅圍繞數(shù)字和頭部企業(yè)的相關政策性研究這一過程容易陷入誤區(qū)，只談數(shù)字或只看最尖端技術容易導致以偏概全的不當導向，這也是導致社會輿論出現(xiàn)“超過臺積電、高通企業(yè)等就完成半導體產(chǎn)業(yè)構筑與升級”的謬論。所有產(chǎn)業(yè)發(fā)展都是多方面的，而中國的優(yōu)勢是龐大的市場規(guī)模和齊備的工業(yè)鏈條。數(shù)據(jù)顯示，2022 年中國芯片產(chǎn)量為3 241.9 億顆，僅占世界總產(chǎn)量的5.7%，而根據(jù)《全球電子產(chǎn)業(yè)主要國家生產(chǎn)動向分析報告》，在同期下游全球電子產(chǎn)業(yè)占比排名中，中國以37.2%的占比位居榜首，美國僅為12.6%［15］，相比之下，中國呈現(xiàn)出上下游倒掛局面。中國市場巨大，生產(chǎn)力持續(xù)發(fā)展會使市場進一步壯大，這意味著未來市場潛力更大，且中國巨大的單一市場（相同的語言、文化，人口數(shù)量大）意味著趨同的使用習慣決定了市場上的產(chǎn)品品類和行業(yè)標準相同，大大降低了本土企業(yè)的發(fā)展成本，這一市場優(yōu)勢是除了美國以外的其他半導體強國所不具備的，因此可以說中國是民族半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一片沃土。對于中國芯片制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的條件，則是有每年大量的高校理工類畢業(yè)人才（據(jù)中國工程院咨詢研究項目“世界頂級工學院戰(zhàn)略研究”結果，中國每年工科畢業(yè)生占世界1/3，數(shù)量上全球第一［16］）、全面覆蓋的工業(yè)基礎（據(jù)聯(lián)合國產(chǎn)業(yè)分類類別，現(xiàn)代人類工業(yè)體系有39 個大類，細分為191 個中類，再進一步分為525 個小類，中國是目前唯一掌握525 個工業(yè)門類的國家［17］，世界上缺乏門類較少的國家主要是美國、日本）、國家產(chǎn)業(yè)鼓勵政策和巨額資金投入等，這意味著中國當前已經(jīng)具備了發(fā)展半導體工業(yè)的相對優(yōu)勢。工業(yè)發(fā)展是一項高投入、回報周期長的過程，高科技含量的半導體產(chǎn)業(yè)的這一特點更是突出，美國硅谷從1909 年啟動至今也經(jīng)歷了一百多年的持續(xù)性投入與發(fā)展，因此，我們更需要保持經(jīng)濟增長和國家穩(wěn)定，才能在中長期的芯片制造產(chǎn)業(yè)形成對其他國家超越的預期。

要想將中國芯片產(chǎn)業(yè)的整體水平提高到一個新的高度，應該注意從哲學的維度去把握，從技術和工程兩個角度動態(tài)思考這一產(chǎn)業(yè)發(fā)展問題。陳昌曙教授［18］認為，工程和技術往往被混為一談，似乎工程就是技術、技術就是工程，但從實質(zhì)上講，工程與技術之間存在不可忽視的差別，其中工程有其相對獨立性，需要對工程問題做專門的探討。工程不僅單指技術，還包括經(jīng)濟、管理等諸多方面，而技術不能統(tǒng)攝造物活動的所有領域，因為工程性的調(diào)配和利用也是造物過程，工程只有在工程的事實域中才能成為可能［19］。在中國芯片產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展領域，更要理解好技術與工程之間的辯證關系，不能僅僅因為它們重疊的表象就將其混為一談，只有這樣才能真正破解中國芯片產(chǎn)業(yè)升級的時局迷霧。

首先，技術追求先進性，而工程更多地去追求適用性，尤其是針對芯片的發(fā)展創(chuàng)新來說，這兩種取向存在著區(qū)別。技術創(chuàng)新的要求是要將可能的生產(chǎn)力現(xiàn)實化，追求先進性是技術發(fā)展的取向，更多的是在追求技術極致化的先進性發(fā)展，如通過二極管的方式進行計算自動化的嘗試。而工程創(chuàng)新與技術創(chuàng)新是一種辯證關系，兩者之間既有相同又有不同：技術創(chuàng)新是工程創(chuàng)新的基礎，也是影響工程創(chuàng)新水平的重要因素；但工程的創(chuàng)新仍然有其自身規(guī)律，更重視適用性，其適用性、有效性比工程的技術先進性更適合生產(chǎn)。因此，在工程創(chuàng)新過程中，在許多情況下，都要選擇適用的、成熟的技術，而不是貿(mào)然選用最先進的創(chuàng)新性技術。如當前量子芯片技術雖然百家爭鳴，但到底選擇哪一種體系的芯片作為未來量子計算機原型機的核心芯片方案，在工程上仍無法給出定論，因為目前的芯片性能數(shù)據(jù)還不足夠有說服力，如比特數(shù)最多的是超導約瑟夫森結方案、相干時間最長的是離子體系方案、傳輸距離最遠的是光子體系方案等等。那么，如何選擇合適的技術，或者說在什么時候和什么條件下選擇最新技術對于工程創(chuàng)新至關重要［20］。更進一步說，工程活動需要考慮的因素還包括文化、法律、生態(tài)、倫理等，所以，工程的最優(yōu)解更需要考慮社會利益、生態(tài)利益等問題。在芯片制造領域，中國與其他半導體技術強國的區(qū)別在于，中國半導體技術進步是關系到全國人民福祉的，國家的政策制定偏向于提高老百姓生活水平，而對于老牌資本主義國家，其產(chǎn)業(yè)政策更側(cè)重資本的趨利性，兩種出發(fā)點偏向性雖然不同，但外在表現(xiàn)是相同的。究其本質(zhì)區(qū)別，原因在于，當產(chǎn)業(yè)步入“夕陽”時，資本會毫不猶豫拋棄此項技術的繼續(xù)發(fā)展，而從人民所需出發(fā)的中國卻能夠從更長期、更宏觀的效益進行考量。這也是發(fā)達國家去工業(yè)化趨勢的原因之一。

其次，芯片產(chǎn)業(yè)的核心在于其研發(fā)環(huán)節(jié)，其中技術和工程兩個方面各有特色。技術涉及具體的方法、工具和流程，是為實現(xiàn)某一目標而采用的手段；而工程則是一個更全面的框架，它包括規(guī)劃、設計、實施技術，并將其商業(yè)化以滿足市場和用戶的具體需求。實驗室的研發(fā)是技術創(chuàng)新的關鍵環(huán)節(jié)，但將這些技術突破成功轉(zhuǎn)化為實際應用和商業(yè)產(chǎn)品仍面臨諸多挑戰(zhàn)。這種轉(zhuǎn)化過程可以被視為技術的工程化，中國在芯片制造領域的挑戰(zhàn)正是這一工程化過程中所遭遇的瓶頸。由于中國半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展起步晚，相關領域內(nèi)科研院所的前沿研究內(nèi)容與中國半導體產(chǎn)業(yè)當前發(fā)展所遇到的實際問題相距甚遠，前沿研究具有導向性，需要圍繞世界前沿技術問題開展，而中國相對落后的半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展進程距離這一階段尚有距離。

合理地研究與工程的結合是解決這一矛盾的有效助力。這個過程涉及了從科學到技術到工程、直到社會應用和倫理生態(tài)等諸多復雜環(huán)節(jié)，其中最重要的技術包括以下幾個部分：一是實驗室技術?，F(xiàn)代實驗室是進行實驗/試驗的場所，實驗室的技術成果主要是技術專利、技術新知識、樣品等，如IBM、谷歌、阿里巴巴等科技大企業(yè)的研發(fā)投入大多集中于此，但有些實驗室技術并不意味著一定能投入生產(chǎn)，可能只是代表著能在實驗中成功的技術。二是中間試驗技術。中間試驗技術是指把實驗室的成果放在特定運行位置上進行試驗，以取得各項工藝參數(shù)，確定產(chǎn)品規(guī)格、質(zhì)量，測試工藝的穩(wěn)定性，以及解決技術工程化和商業(yè)化過程中可能遇到的技術問題［21］。中間試驗是一種過渡性準備的實驗，關系到技術轉(zhuǎn)化和擴散的關鍵，是達成工程化的前提。很多國家已經(jīng)著手建立專注中間試驗的專業(yè)機構，如日本的產(chǎn)業(yè)技術綜合研究所。三是商業(yè)技術。技術產(chǎn)品投放到商業(yè)中同樣需要商業(yè)技術，商業(yè)化技術主要是指批量生產(chǎn)的，可獲得經(jīng)濟價值、社會價值的技術，主要包括品牌確定技術、推廣使用技術、產(chǎn)品使用技術、經(jīng)濟效益擴大的營銷技術以及市場信任度、美譽度的顯示技術等［22］。總的來說，技術方法與工程方法也是一種辯證的關系，既相互區(qū)別又互相聯(lián)系。

最后，要想破解中國芯片產(chǎn)業(yè)升級的時局迷霧，還需要關注到工程與技術之間的協(xié)同關系。雖然工程和技術存在差異，但它們在芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展中是相互依存、相互促進的：技術的創(chuàng)新需要通過工程的落地實現(xiàn)商業(yè)化價值，而工程的實踐過程也需要不斷地推動技術的進步。因此，芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要以技術和工程的協(xié)同為基礎，不斷進行技術和工程的交叉融合，形成新的創(chuàng)新思路和創(chuàng)新模式。要想將中國芯片產(chǎn)業(yè)整體水平提高到一個新的高度，需要從哲學的維度去把握，認識到技術與工程之間的差異和協(xié)同關系，注重技術創(chuàng)新和工程實踐的統(tǒng)籌發(fā)展，以及推動科研院所和產(chǎn)業(yè)界的深度融合，共同推動中國芯片產(chǎn)業(yè)的升級發(fā)展?？偟膩碚f，工程包含著更多的內(nèi)容，技術更多是能體現(xiàn)在工程之中，但又不是說工程領域完全包括技術的方方面面，兩者是存在差異性、在生活世界中的統(tǒng)一。

4 結論與啟示

本研究深入分析了芯片制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展特點，強調(diào)了技術與工程之間的關系，為中國芯片產(chǎn)業(yè)的未來發(fā)展提供了有關見解供參考。首先，芯片制造業(yè)的發(fā)展表現(xiàn)為從綜合企業(yè)向?qū)I(yè)化企業(yè)的轉(zhuǎn)變，反映了高科技產(chǎn)業(yè)多學科融合的特征。芯片制造行業(yè)涵蓋芯片設計、晶圓加工、封裝測試等多個環(huán)節(jié)，對核心技術有著高要求，如光刻和刻蝕等反映了系統(tǒng)化精密裝備和重復性工藝。其次，技術和工程在芯片制造中扮演不同但協(xié)同的角色，技術研發(fā)側(cè)重創(chuàng)新，而工程研發(fā)注重實際應用，兩者之間的辯證關系需要協(xié)同發(fā)展。中國有著龐大的市場和雄厚的工業(yè)基礎，為民族芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了機遇，但必須正確理解技術與工程的關系，把握產(chǎn)業(yè)規(guī)律和特征。

根據(jù)以上結論，提出建議如下：首先，要認識到芯片制造業(yè)的長鏈條特點，不斷改善和優(yōu)化創(chuàng)新環(huán)境，促進技術不斷創(chuàng)新。其次，應注重工程技術研發(fā)，以滿足實際產(chǎn)業(yè)需求，推動產(chǎn)學研深度協(xié)同；同時，應支持專業(yè)化分工，提升產(chǎn)業(yè)鏈水平，還要把握產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)律，引導資本與產(chǎn)業(yè)相互協(xié)同，避免盲目投資。最后，要綜合考慮全局，促進區(qū)域協(xié)同創(chuàng)新，以推動整個產(chǎn)業(yè)的協(xié)同發(fā)展。

總之，本研究通過深入剖析芯片制造產(chǎn)業(yè)，強調(diào)了技術與工程之間的關系以及產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)律的重要性，以期為中國芯片產(chǎn)業(yè)的未來提供理論和政策支持。通過正確的政策和戰(zhàn)略，中國有望在全球芯片制造領域取得更大的成功，提高其國際競爭力，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。