走向世界前列：中国的枢纽型创新

对于5G、人工智能和物联网这种与人类生产生活各个方面都密切结合在一起的科技创新，我们将之称为“枢纽型创新”。

不同于某一特定机器设备的发明或者新产品、新材料的出现，枢纽型创新领域的突破，会带动整个产业体系出现一次全面而广泛的革新。

人类历史上影响重大的“枢纽型创新”有几次呢？第一次是瓦特发明蒸汽机，一级能源被广泛应用到工业和交通等领域，继而开启了工业革命，此后的内燃机也是在此基础上的改进；第二次是法拉第关于电力的改进，电力运用为人类搭建起来了一套新的能源体系，今天生产生活的方方面面都被它深深影响着；第三次则是大规模集成电路技术的发明，也就是芯片——它创造了信息产业并改变了工业生产的控制方式，几乎一切机器都会用到集成芯片，此后的互联网和移动互联网都是集成电路技术的继续。

当下时代引领变革的核心枢纽是人工智能，而5G和物联网则是支撑变革的基础。它也是人类历史上第一次主要由软件创新而非硬件创新所推动的产业革命。可以预料的是，人工智能将在5G和物联网技术的支持下，像电力和芯片一样渗透我们生产生活的方方面面。

第一次工业革命后，中国沦为了半殖民地社会；第二次工业革命后，中国在跌到谷底后奋发图强努力追赶，勉强在信息产业革命的前夜补上了前两次工业革命的“功课”。第三次工业革命后，中国奋起直追，直到今天，在信息产业上，进入了第一梯队的行列。在人工智能和5G革命爆发的前夕，中国终于处在一个比较有利的位置。

一、领先世界的5G技术和通信产业链

世界各地智库和机构发布的各种5G报告，虽然角度和方法各有不同，但几乎都认可中国的领先地位。由美国技术专家组成的国防创新委员会发布的《5G生态系统：美国国防部的风险和机遇》中特别强调：“中国在5G开发方面已然处于领先地位。”

截至2019年3月，中国厂商已申请5G的专利占全球的34%，排名第一。第二名韩国25%。美国和芬兰各占14%、瑞典占近8%、日本占5%，加拿大、英国和意大利同样排名前十，但占比均低于1%。

这些专利中，最关键的是5G的“标准必要专利”（standard essential patents， 简称“标专”）。中国的华为拥有1554个5G“标专”，芬兰的诺基亚、韩国的三星和LG紧随其后；另外一家中国公司中兴也拥有1208个5G“标专”，排名第五。拥有5G“标专”最多的美国公司是高通，排在第六位，有846项标准必要专利，相当于中兴的三分之二和华为的一半。此外，大唐电信所控股的中国电信科学研究院也拥有352项5G标准必要专利。

在5G技术国际标准方面，中国移动以10个标准项排在世界第一；华为排在第二名，有8项；瑞典的爱立信第三，6项。美国标准立项最多的高通公司只有5项，排在第四。此外，中国还有中兴通信有2项，中国联通有1项。根据美国的统计，中国总共有21个国际标准立项，居第一；欧洲14项；美国只有9个，居第三；日本4项，韩国2项。

在基础构架方面，中国企业也处于“领头羊”地位。2017年，在杭州召开的国际移动通信标准组织专业会议上，正式确认5G核心网采用中国移动牵头并联合26家公司提出的SBA架构作为统一的基础架构——该架构由中国移动牵头联合全球14家运营商及华为等12家网络设备商提出。

从各个方面来看，中国在5G 技术领域都居于世界第一的水平，而且与美国拉开了不小的差距。

从产业链的角度来看，中国更是遥遥领先，后边看不见对手。当前能提供5G设备的制造商全球范围内只有华为、中兴、诺基亚和爱立信，没有一家美国公司。中国5G产业链的完整性得到了严格检验，华为大量出货5G基站，甚至还发布了Mate20X和Mate40、Mate X等多款5G手机，各项指标都处于世界领先地位。

有专业人士把这些手机拆了个底朝天，发现里面从芯片到通信基带，从屏幕到电池，绝大部分都是国产的。甚至在Mate30中，已经不再有任何美国生产的零部件了——当然，这些零部件中仍然包含了大量来自美国的专利技术。

诺基亚和爱立信虽然是欧洲公司，但其设备组装制造基地却在中国。爱立信有45%的产品是在中国制造的，诺基亚的这一比重则为10%。也就是说，从产品产地来看，全世界5G核心设备绝大部分都是在中国制造的。

离开中国的产业链支持，没有任何国家能以有市场竞争力的成本制造出5G核心设备。

中国庞大的电子信息产业链带来的成本优势无与伦比。在无线通信设备市场上，华为和中兴能压过老牌巨头爱立信、诺基亚绝不是无缘无故的。

美国电信咨询企业“侦查分析”（ReconAnalytics）测算：华为、中兴两家公司的产品，要比其对手的报价低30%～50%。对此，路透社援引一位电信领域业内人士声称，这样的定价“不合常理”，甚至用的“是不是基于市场”这样的措辞来形容。

但这还不是实际差异，更换设备还得考虑安装、调试、潜在的故障停运损失等。举个例子，美国科技网站“前沿”（The Verge）曾透露：俄勒冈东部电信花费50万美元购买华为设备，为4000名客户提供服务，若要替换同等级别的设备，所需费用可达120～150万美元。也就是说，诺基亚和爱立信的产品最终价格可能是华为、中兴的2～3倍之多。

然而，在价格高如此多的情况下，诺基亚和爱立信竟然还面临着大幅亏损的境况。诺基亚和爱立信在2019年4月公布了他们的季报，前者净亏损4.98亿美元，同比扩大137%；后者勉强走出窘境，净利润约2.51亿美元，但2018年全年还是亏损的。相反，价格只有其一半甚至更低的华为和中兴的净利润额倒是不低——这就不仅是公司管理和技术水平的问题了，背后是整个中国电子信息产业链和人力资源培养体系的强大支撑。

二、人工智能“总量第二、增量第一”

在本轮产业革命中最核心的技术——人工智能方面，中国目前尚未取得像5G这样稳固的优势地位，这是值得我们担忧和需要加倍努力的地方。

美国是人工智能技术的发源地。早在1956年，美国学者就召开了人类历史上第一次人工智能学术研讨会，并在20世纪60年代掀起了第一次人工智能热潮，当时的中国还在大力发展煤炭钢铁产业，努力让自己的钢铁产量达到工业国家的水平。80年代第二波人工智能浪潮爆发的时候，中国正在大力发展“三来一补”的简单外贸加工业，补足自己在轻工业方面的短板。2012年，在机器深度学习算法得到关键性突破之时，国内对人工智能的关注度仍不算高。

人工智能引起我们高度重视，是受2016年3月谷歌公司的阿尔法狗战胜韩国围棋大师李世石事件的影响。

2017年3月，“人工智能”作为一个产业发展的重要专业术语第一次出现在政府工作报告中。

深度学习算法的关键突破是由加拿大多伦多大学实现的，人工智能热潮的兴起是由美国的谷歌推动的。

不过，中国作为“跟跑者”，在钢铁产量世界第一、轻工业产品世界第一、手机电脑产量世界第一、5G技术世界第一的情况下，一旦开始在人工智能领域加大资源投入，很快就会追上来，跻身世界第一梯队，成为与美国并列的两大人工智能强国之一。

2019年1月，世界知识产权组织发布了首份人工智能专利报告。美国和日本在1950—2016年占据这一领域的主导地位，但最近10年中国的申请数量大幅增加，最近几年已经超过这两个传统强国。

在过去20年的人工智能专利授权总量方面，美国占比为31.8%；其次是日本，占比23.4%；中国占比22.2%。

但是在专利申请量方面，中国从2016年开始，连续三年占据全球人工智能专利申请量的一半以上，不仅超过了美国，还超过了包括美国在内的其他所有国家的总和，增长速度相当迅猛。

从历史统计来看，人工智能企业最早从1991年开始萌芽，2005年以后进入高速成长期，2013年以后发展势头趋于稳定。而中国第一家人工智能企业诞生于1996年，2003年进入高速发展期。

在人工智能专利申请的企业排名中。百度在中国企业中位居首位，专利申请数量达到1522项，排名从第11位上升至第4位。中国国家电网公司排名第6，专利数量为1173项。腾讯也从第20位上升至第8位，专利总数为766项。

不过，中国的增长速度快于美国。中国2018年共计申请3万项人工智能公开专利，大约较5年前增加10倍，达到美国的2.5倍。人工智能专利申请数量排名前20位的学术机构中，中国占了17个，在快速增长的“深度学习”领域尤其强大。

2019年全球人工智能初创企业排名，上榜的前100家人工智能创业公司中有77家都位于美国，23家在美国以外，其中位于中国的有6家，以色列有6家，英国有6家，其余位于加拿大、德国、瑞典、日本、印度的AI创业公司均为1家。在增长潜力上，中国仍然占优。2017年，全球AI初创企业的融资额达到152亿美元，创出历史新高。其中，中国占比48%（合计73亿美元），超过美国的38%。

在人工智能技术的应用领域，中国目前有一项处于领先地位，就是图像识别。在图像识别方面，中国之所以能世界领先，是因为我们有全世界最独特而广阔的应用场景——安防领域的人脸识别。为了社会治安和国家安全，中国在各个领域广泛推动人脸识别，不管是坐飞机、火车、高铁，还是入住宾馆、进出校园，都需要人脸识别。而西方发达国家受民粹主义意识形态的限制，把这些安全需求和人权隐私捆绑在一起，大规模的摄像头监控和人脸识别技术因此遭到歧视和非理性的排斥，使之无法广泛使用——这就相当于把人脸识别的应用市场拱手相让，中国企业可以在几乎没有竞争对手的地方大展拳脚。经过短短两三年的发展，我们就走到了世界前列。

现在，不仅是人脸识别，还发展出来了猪脸识别、猫脸识别，等等，我国图像识别技术傲视全球。图像识别也成了第四代人工智能技术第一个实现大规模产业化的应用技术领域。

总体来看，在人工智能领域，中国发展速度相当快，在增量上已经位居世界第一，且率先实现了大规模产业化应用。

三、物联网：局部优势与巨大短板并存

1.场景应用领先世界

我国的物联网技术相对于5G技术而言，还没有取得世界领先地位。

中国在物联网方面领先的主要是一些实际应用场景而非核心技术领域。

思科公司全球战略创新事业部副总裁克朗斯在2018年发表了一篇关于物联网的文章，主题就是：学习中国。

这篇文章以作者的亲身经历开篇：

25年前，我第一次访问北京时，街道和人行道上遍布人群、自行车和卡车。最近，我刚第14次访问回来，虽然交通繁忙的景象仍然存在，却有一个实际的区别——如今，嵌入物联网（IoT）技术的智能自行车、公共汽车和火车队正在使城市交通变得更加智能化，更加便捷和高效。

在许多方面，智能出行传达了中国物联网转型的精髓：它以中国传统为基础，以新奇和意想不到的方式整合先进技术。中国已不再是一个技术模仿者——它已经成长为一名技术创新者，并巩固了其作为物联网领导者的地位，这让我十分震惊。

……

我亲眼看到物联网的发展如何渗透几乎所有的业务部门和公共系统，不仅包括制造业和工业部门，还包括交通运输、城市服务（包括减少污染）、医疗保健、零售、农业，等等。

在北京，我使用了一家在2016年收购优步中国公司的滴滴出行软件。当我点击滴滴的应用程序时，它自动翻译了我和位置最近的司机之间的问题和答案——司机在30秒内找到了我。

思科副总裁列举的这些方面——工业、交通、城市运营、医疗保健、零售、农业等方面，中国确实已经有相当多物联网应用案例。这和中国过去五年掀起的“互联网+”创新浪潮有密切关系。物联网，归根结底就是互联网的一种形式。用饿了么App点外卖，是用网络把人（吃饭的人和做饭的人）联系起来，这是“人联网”；在自行车上安装感知芯片，可以用手机开启和付费，这就是“物联网”。在应用场景创新方面，中国因为有庞大的通信、物流、交通、金融等基础设施网络，又有全世界数量最庞大的城市中产阶级消费群体，在这方面走到世界前列是必然的。

2. 传感芯片严重依赖进口

物联网的核心技术之一是传感器。在这方面，中国存在着重大短板。目前我国高端传感器60%依靠进口，传感器芯片80%依赖进口。物联网传感器涉及的技术种类很多又都很复杂。目前全球传感器包括力学传感、温/湿度传感、速度传感、位移传感、流量传感、光学传感、电量传感、声学量传感、气体传感、生理传感、视觉/图像传感等，细分起来多达2.6万余种，随着技术创新，新的品种和类型还在不断出现。在这个领域落后，基本不大可能在三五年内追赶上来。

经过几十年的努力，中国传感器制造行业取得长足进步，但与发达国家相比仍存在明显差距。从全球市场看，美国、日本、德国占据全球传感器市场近七成份额——美国占了29%，德国占了19%，日本占了21%。而中国仅占10%左右。

在国内已有的1700多家企业、大专院校、科研机构中，都在不同程度地研发、小批量生产制造传感器产品。但是非专业型、非主流产品的企业比例较高，产值相对较低。物联网龙头企业缺乏，国内与物联网有关的30余家上市公司也只是业务关联，且业务收入只占营业额的一小部分。产值过亿的传感器企业仅占总数的5%，产品种类齐全的专业厂家不足3%。与国外相比，在产品品质、工艺水平、生产装备、企业规模、市场占有率和综合竞争能力等方面都存在较大差距。

传感器产业中，与国际差距最大的领域，又体现在核心技术最为密集的新品研制方面，落后世界先进水平近10年。工业物联网中最重要的微机电系统传感器（MEMS）更是大部分依赖进口。这对我们的物联网、大数据、云计算、“互联网+”、智慧城市，乃至军工与武器装备水平的整体发展与提高都产生了严重的制约和影响。

四、后台核心技术：芯片与超级计算的竞争

1.芯片与人工智能芯片

芯片是三大枢纽型创新都必不可少的核心硬件。其对应关系如图1所示。

图1 芯片的对应关系

（1）通用计算芯片的产业链革命

芯片是人工智能存在的基础载体。众所周知最重要的计算芯片就是CPU（中央处理器）。在个人电脑时代，美国一直处于垄断地位，全世界的电脑CPU几乎都是美国的英特尔和AMD公司生产的，这一垄断地位至今仍不可动摇。不过，这种垄断地位已经变得岌岌可危。

美国在计算机芯片方面垄断的终结，从产业的视角来看是一个很有意思的案例。

芯片生产有两种模式：独家生产和产业链协作。英特尔和2019年之前的AMD都是独家生产模式，这也是美国垄断时代芯片产业的唯一生产模式。在公司管理、技术研发、市场运营等方面，英特尔几乎已经做到极致，没有任何公司可以与之匹敌，其垄断地位看起来很难打破。

最终成功挑战英特尔的，不是一家企业，而是一种新的生产方式。

芯片的产业链条，从大的方面说，可以分为3个环节：研发设计—生产制造—封装测试。它还有两个关键性的上游产业：以硅晶圆为代表的核心原材料生产和以光刻机为代表的核心装备制造。三大环节如图2 所示。

图2 三大环节示意图

其中，能把“研发设计—生产制造—封装测试”这个链条在一家企业内部做完的，称之为独家生产模式。产业链协作模式，就是将这三个链条分开，由不同的专业企业来完成。

芯片又叫集成电路，就是把计算机所需要的计算电路压缩到一个极其微小的电路板上。1942年在美国诞生的第一台电子计算机，它是一个占地150平方米、重达30吨的庞然大物，里面的电路使用了17468只电子管、7200只电阻、10000只电容、50万条线。要把这些东西集成到指甲盖那么大的一个硅片上，难度之大难以想象。更何况，今天的集成电路需要集成的已经不再是几千几万条电路了。

华为公司2019年9月发布的麒麟990芯片，晶体管数量超过100亿个，是当时人类历史上单位面积集成晶体管数量最多的量产芯片。苹果公司最新的M1芯片上，已经集成了150亿个晶体管电路。而芯片巨头英伟达2020年发布的旗舰显示芯片RT×3090的晶体管规模已经达到280亿个。

这些电路在芯片上密密麻麻地分布着，还分为很多层，就好像一个复杂的大楼中间的各种电路和管道一样，它们该如何布局走线，需要首先根据需求被设计出来。要设计出几十亿条电路，分成很多层，并且互相不干扰还能配合计算，难度非常大。但难度更大的是生产制造，这些电路极其细小，肉眼根本无法看见。目前，用在手机上的主流集成电路宽度是7纳米宽。2019年7月，世界上最大的芯片加工企业台积电宣布，公司已经突破3纳米工艺——也就是可以把每个电路的宽度压缩到3纳米（1纳米是1毫米的百万分之一）。

生产制造的办法不是把电线粘到芯片上去，也不是用刀在上边刻出来。而是用“光刻”。光刻的工艺流程是：在硅片表面覆盖一层光刻胶，然后，用光线（一般是紫外光、深紫外光、极紫外光）透过设计好的电路掩模，一丝一丝地照射在光刻胶上边。被光线照射到的光刻胶会发生变化，没有被照到的则会保持完好。再用刻蚀溶剂去洗光刻胶，被光照过的部分，溶剂就会透过光刻胶腐蚀到硅片；没有被照到的部分，光刻胶就会保护硅片，令其保持完好。

最后，在被腐蚀出来的线路中，注入导电的离子，就形成了芯片上的电路。

其中，最关键的技术有两个。

一是纯度极高的硅晶圆。因为电路特别细小，硅晶圆上面的任何细微杂质都会影响它的导电性能。太阳能电池板中也需要用到硅晶圆，纯度要求是99.9999%，也就是杂质不能超过硅元素的万分之一。而芯片制造所需要的硅晶圆纯度要求更高，还要在小数点后边再增加五个9，也就是99.999999999%，即杂质不能超过十亿分之一。

电子级高纯度硅晶圆的制造主要掌握在日本、德国、韩国的极少数企业手中。经过几十年的技术追赶，在2018年，江苏鑫华半导体材料科技有限公司已经成功量产纯度要求达到99.999999999%的电子级多晶硅，在经过一系列严格验证、检测之后，不但能供应国内市场，还出口到韩国。自此，我国打破了长期以来国外高纯度材料的技术垄断，但该公司的目前产量只能满足国内需求量的三十分之一左右。

芯片生产的第二个关键是光刻机，也就是用光线和光刻胶在硅片上刻线的机器。

高端光刻机是人类工业成就的巅峰，在指甲盖大小的硅片上刻出来几十亿条电路，而且还要拥有极高的可靠度，几乎二十四小时连续不断地工作，每天刻几万片，连续工作几十年。这几乎无法想象。其技术极为复杂，需要最尖端的机械、材料、化学、光学等技术支持。

高端光刻机的制造技术，目前几乎被荷兰的阿斯麦（ASML）公司所垄断。阿斯麦公司是飞利浦公司的技术人员出来创办的，飞利浦对其有投资也有技术支持。飞利浦是诞生于1891年第二次工业革命期间的国际机械和电器巨头。而阿斯麦的光学技术则源于德国蔡司公司的支持——这是一家诞生于1846年的公司，专业从事光学镜片的生产研究。在最新一代的极紫外光刻技术专利中，阿斯麦排第二，排第一的就是蔡司公司。

光刻机所需的光刻胶生产技术也只有少数顶级化工企业掌握。超过80%的市场份额掌握在日本住友、TOK、美国陶氏等公司手中。而光刻的软件控制系统和光源技术，则由美国公司垄断。目前，中国在顶级光刻机的关键零部件和核心软件领域，还没有自己的一席之地，这也是我国产业安全的一大关键薄弱环节。

芯片生产的关键设备还有一个蚀刻机，用来在硅片和光刻胶被光刻以后，对光刻胶和硅片进行溶蚀，把电路刻出来。中国已经掌握高端蚀刻机的制造技术，三星、台积电等顶级芯片加工企业都在用中国生产的蚀刻机。但其重要性和技术难度不如光刻机。

将以上这些材料、设备和技术整合起来，就可以根据设计方案制造芯片了。

完成制造环节以后，芯片生产就会进入最后的封装测试环节。

由于芯片集成度极高，单位面积上的电路数量极多，光刻技术虽然厉害，也难免会出现失误，并不能保证每一条设计好的电路都能好好地刻上去——刻出来十几亿甚至几十亿条电路，其中总有一些是坏的。所以，在最后封装的时候，必须要逐一进行测试。测试其性能能达到设计的百分之多少。根据测试结果确定其具体型号，性能好的就是高端型号，差一点的就是中低端型号。所以，芯片生产中的封装测试环节，技术含量比普通产品的质检技术含量要高很多，在产业价值链上的重要性也高很多。

1987年之前，全世界半导体企业都是一样的商业模式：英特尔等巨头自己设计芯片，在自有的工厂生产，并且自己完成芯片测试与封装。1987年，在美国德州仪器担任副总裁的张忠谋回到老家中国台湾，创办了台湾积体电路制造股份有限公司（台积电），开创了芯片代工模式。他的设想是：“我的公司不生产自己的产品，只为半导体设计公司制造产品。”这在当时不可想象，因为那时还没有独立的半导体设计公司。但张忠谋相信，芯片制造其实跟其他工业品制造一样，可以实现产业链分解和转移，尤其是生产制造和产品设计可以分开，而且这种专业化分工比独家生产更有效率。

做出创业决定的时候，张忠谋已经56岁了。20年后的2007年，台积电的净利润接近800亿元人民币，其市值高达2200亿美元，超过英特尔成为全球最大的半导体公司。专业化对提升制造能力确实有效，在台积电率先突破7纳米制程的时候，英特尔还只能生产12纳米芯片。

有了台积电这种专业的芯片制造企业作为支持，芯片设计作为一个专门的产业才发展起来。今天，产业链协作模式已经成了主流。英特尔的老对手AMD也把自身的制造环节独立出来成立了格罗方德公司，专门做芯片代工，自己则专注于研发设计，而且最先进的制程也委托台积电代工，并不委托给格罗方德。目前，连英特尔自己也开始为一些小型的芯片设计企业做代工。

代工模式兴起以后，芯片产业链就彻底分散了——世界各国的企业都可以根据自己的需求设计芯片，然后找代工厂代工。尽管要把芯片设计好，对技术实力的要求也非常高，但总比全链条打通要容易得多。所以，产业链协作模式，有利于芯片产业的多元化发展，满足客户的个性化定制化需求。

总的来说，美国在芯片领域的垄断地位，不是被新技术而是被一种新的产业模式打破。当前，美国在芯片领域仍旧位于世界前列，但垄断地位已不复存在。

中国自己的芯片代工制造也在快速进步。目前领军的代工企业是位于上海张江的中芯国际。2018年的时候，中芯国际已能够代工生产28纳米的芯片；2019年上半年宣布14纳米也已经量产，12纳米的技术开始进入客户导入阶段。

代工领域的第二名是上海华虹集团，1996年成立，是专门承担国家芯片发展战略的企业，到2018年底，已经实现了28纳米量产。此外，三星、格罗方德、德州仪器等知名厂商也纷纷在中国投资建设芯片代工厂，一个庞大的硅晶圆代工技术集群区正在中国逐步形成。

（2）存储芯片的大国之争

在各种主流芯片中，存储芯片是技术含量相对较低的一种。技术含量较低就意味着：后发国家相对容易掌握核心技术，同时，人力、土地、材料等成本对企业的竞争力影响会更大。因此，它也是从芯片产业中心美国最早开始往国外转移的产业。

现代信息存储技术是由华人发明的。1949年，在哈佛大学计算机实验室工作的王安博士（江苏昆山人，上海交通大学毕业）研制出了磁芯存储器，并于1949年10月申请了专利。在这之前，IBM推出过一款打孔存储器——在卡纸上打孔来记录信息，属于信息时代以前的技术。

1951年，王安离开哈佛大学，以仅有的600美元，创办了王安电脑公司。1956年，他将磁芯存储器的专利权卖给IBM，获利50万美元。他将这50万美元全部用于研究工作。1964年，王安公司推出最新的用电晶体制造的桌上电脑，取得了巨大的成功。至1986年前后，王安公司达到了它的鼎盛时期，年收入达30亿美元，在美国《财富》杂志所排列的500家大企业中名列146位，在世界各地雇用了3.15万员工。而王安本人也以20亿美元的个人财富跻身美国十大富豪之列。

IBM购买了王安的磁芯存储器专利之后，推出了磁芯存储器产品，大受欢迎。直至20世纪70年代初，世界90%以上的电脑，都还在采用磁芯存储器。1966年，IBM在磁芯存储的基础上研发出了晶体管DRAM内存，这就是现在仍在使用的内存条。英特尔公司就是从做存储芯片起家的。1965年，英特尔的创始人摩尔提出，“当价格不变时，集成电路上可容纳的晶体管数量，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍”，这就是著名的“摩尔定律”。但这句话当时说的是存储芯片，还不是计算芯片CPU。1974年的时候，英特尔已经在存储芯片领域占据了全球74%的市场份额。

不过，到了20世纪70年代中后期，从事存储芯片制造的美国企业就开始出现竞争力下降的情况，日本企业在这方面开始占据上风。

日本的胜利和其国家产业政策密不可分。

在20世纪70年代，尽管日本可以生产DRAM存储芯片，但是最关键的制程设备和生产原料要从美国进口。为了补足短板，1976年3月，经通产省、自民党、大藏省多次协商，日本政府启动了“DRAM制法革新”国家项目。由日本政府出资320亿日元，日立、富士通、三菱、东芝、NEC五大企业联合筹资400亿日元。总计投入720亿日元为基金，由日本电子综合研究所和计算机综合研究所牵头，设立VLSI联合研发体。

在这个技术攻关体系中，日立（HITACHI）公司负责电子束扫描装置与微缩投影紫外线曝光装置；富士通公司负责研制可变尺寸矩形电子束扫描装置；东芝公司负责EB扫描装置与制版复印装置。电子综合研究所负责对硅晶体材料进行研究。三菱则负责开发制程技术与投影曝光装置。NEC公司负责进行产品封装设计、测试、评估研究。

在产业化方面，日本政府为半导体企业，提供了高达16亿美元的巨额资金，包括税赋减免、低息贷款等资金扶持政策，帮助日本企业打造DRAM集成电路产业群。到1978年，富士通公司研制成功64KDRAM大规模集成电路，达到了美国同期的技术水准。这一年，日本64KDRAM存储器开始进入国际市场，出口迅速增加。

针对难度大的高风险研究课题，VLSI项目采用多个实验室群起围攻的方式，调动各单位进行良性竞争。各企业的技术整合，保证了DRAM量产成功率，奠定了日本在存储市场的优势。

1980年，日本宣告为期四年的“VLSI”项目完成，其间申请的实用新型专利和商业专利，达到1210件和347件。这一年，日本的存储芯片只占全球销量的30%，美国公司占到60%。但到了1985年局势就完全倒转了。原本价格虚高的内存模块，价格暴降了90%。一颗两年前还卖100美元的64KDRAM存储芯片，现在只要5美元就能买到了，日本厂商还能赚钱。

由于日本廉价存储芯片大量倾销，美国的存储芯片企业镁光被迫裁员一半，1400名工人失业。从1985年至1986年，英特尔连续亏损六个季度，市场份额暴跌到仅剩1%。当时，英特尔的年销售额为15亿美元，亏损总额却高达2.6亿美元，关闭了7座工厂，并裁减员工。濒临破产的英特尔，被迫选择全面退出存储芯片市场，转型发展计算芯片，由此获得新生，成了一代CPU巨头。

螳螂捕蝉，黄雀在后。日本企业和美国企业血拼存储芯片的时候，韩国的三星看准了机会开始进入这个市场。

三星公司由李秉喆创立于1938年，最开始只是做泡菜和鱼干的生意，到1969年涉足电子产业，也只是做黑白电视机。看到半导体发展起来，李秉喆觉得是个机会，但技术要求太高，垄断在美日手中，公司内部反对涉足半导体的声音很大。这时候他的儿子李健熙从美国留学回来，李秉喆就给了他一笔钱，让他去试试。1974年，李健熙买下韩国半导体公司，进军内存，但投入太大，技术要求太高，折腾了好多次，亏得惨不忍睹。

关键时刻，美国人抛来了橄榄枝。他们竞争不过日本人，就开始扶植韩国企业起来跟日本对着干。三星从美国企业手里买到了很多制造存储芯片的技术和设备，开始迅速发展壮大起来。美国资本也大量进入三星公司，双方结成利益同盟。

当年日本除了半导体，在汽车、机械等领域也对美国形成碾压之势。美国本来是扶持日本对抗苏联和中国的，结果发现日本竟然对本国经济构成威胁，于是连续动用政治手段打压日本经济。日本是被美国驻军的国家，对美国霸权没有抵抗能力。在1985年9月，被逼着签订了《广场协议》，同意让日元兑美元大幅度升值。此后三年，日元对美元升值了一倍，意味着同样日元定价的商品，在国际上价格就要涨一倍，这就大大降低日本制造产品的竞争力。同一年，美国政府联合半导体行业协会对日本发起301条款起诉。1986年9月，日本迫于压力，与美国签署了《半导体条约》，停止所谓的“倾销”，日本半导体产品在美国的售价不能低于市场平均价格，并强制性地为美国半导体企业“预留”日本20%的市场份额，由此换得美国放弃301条款起诉。而美国仍不满意，1987年3月，再度借口日本未遵守承诺，对日本半导体产品实施进口限制，征收3亿美元的惩罚性关税，连续征收了四年。

与此同时，美国开始照搬日本的研发模式——政府牵头，由14家厂商组成“美国半导体制造技术战略联盟”，集中补足半导体技术短板。

为应对日本挑战，美国产业界也积极推动产业升级，在存储芯片之外，计算芯片大大发展了起来。到了1992年，美国本土公司重新夺回了半导体行业的全球市场。做存储芯片的美光也没破产，活了下来。

鹬蚌相争，渔翁得利。三星公司一边从美国购买技术，一边享受日元升值带来的好处，存储芯片事业发展一片大好。李秉喆也被证明是一个商业奇才，能够深刻洞察存储芯片的产业特征，那就是：规模效应极强，谁拥有最大的产能，谁就占据优势。存储芯片技术上比计算芯片简单，种类上比传感芯片少，生产线投资量巨大，适合大规模批量生产。他就坚持大投入，在存储芯片价格跌破成本以后仍然持续扩张产能，还利用这个机会收购别的竞争对手产能。韩国政府、财团以及美国资本都在背后为三星提供资金支持，这让三星在价格战中熬了过来，日本方面的竞争对手纷纷放弃存储芯片生产。

到1992年，三星成了全球最大的存储芯片生产商。韩国还有一家海力士也做存储芯片发展了起来。

日本的日立、NEC、三菱将存储芯片业务剥离了出来，联合成立“尔必达”公司，以此抗衡三星，在九十年代的第一轮三星冲击中勉强站稳了脚跟，没有被击垮。但到2008年，金融危机爆发，内存价格持续暴跌，最高时从2.25美元跌到0.3美元，所有内存厂都在亏损，三星又来了个猛的，加大投资，扩大产能，继续让内存价格暴跌，最后所有的内存厂都亏不起了。德国巨头奇梦达倒了，日本尔必达也于2012年被美光收购。东芝的内存业务也一蹶不振，在2017年被卖掉。

这样，日本的半导体产业就在美国和韩国的夹攻下基本被摧毁。三星、海力士、美光三大巨头占据了全球存储芯片市场百分之九十以上的份额，其中三星一家就占了70%。

日本对这场半导体大战的不满是可想而知的，尤其是对韩国。日本文化崇拜强权，美国人来丢过原子弹还长期驻军，被美国企业打败他不敢不服。但韩国曾经是日本的殖民地，在产业链条上长期处于日本的下游。这一次韩国跟美国联手打垮日本的半导体，日本一直在找机会报复。

等到2019年，东芝卖掉其内存业务之后两年，日本借口韩国在二战劳工赔偿问题上的一些做法，对韩国发动贸易战：限制半导体关键材料的对韩出口，试图打垮韩国的半导体产业。

从1976年日本组建研发联合体开始，这场围绕存储芯片展开的发达国家产业争夺战，已经持续了四十多年，仍然没有看到尽头。

存储芯片美日韩三国混战的故事表明，这种战略性产业，并不存在纯粹的市场自由竞争。韩国政府在三星和海力士扩张过程中，也提供了大量的资金、政策支持，才让它们从亏本抢份额的惨烈战争中生存了下来。存储芯片几十年的产业大转移，是产业规律、企业家和国家力量综合影响的结果。

中国作为全世界电子产品最大生产国，同时也是最大的芯片进口国，每年进口两千多亿美元的芯片，其中最大的进口来源地是美国；第二是韩国，超过700亿，其中存储芯片占了很大部分。不管从国家经济安全还是从市场利益的角度来看，都必须要进入存储芯片领域。

2014年6月，中国颁布《集成电路产业发展推进纲要》，提出设立国家集成电路产业基金（简称“大基金”），将半导体产业新技术研发提升至国家战略高度。大基金一期募集了1387亿，已经全部投了出去。二期2019年开始募集，规模可能超过2000亿。

除了中央的大基金以外，各地也纷纷跟进组建本地支持芯片产业发展的基金。目前，已经成立或宣布设立的地方集成电路产业发展基金的目标规模合计已达3000亿元。其中显然会有很大部分投入到在集成电路产业价值链中三分天下有其一的存储芯片领域。

作者简介：李晓鹏，经济学博士，中兴大城首席经济学家。著有《中国崛起的经济学分析》《城市战略家》《中国的产业政策》《中国的产业规划》《从黄河文明到“一带一路”》（第1-3卷）等书。

文章摘自：《人工智能5G和物联网时代的中国产业革命》

出版单位：天津科学技术出版社有限公司