由大陸最新技術突破想到

進入2023年，有關中國大陸在新技術方面取得進展和突破的消息頻頻傳出。首先是一月媒體報道，大陸自主研製的民用大涵道比發動機，為國產大飛機C919配套的CJ-1000A (長江-1000A)完成了首飛，甚至出現了一張照片(下圖 ADN)，顯示CJ-1000A掛載在一架運-20貨機的機翼下測試。目前其國產大飛機C919依賴外國供應商(法美合資CFM國際公司)提供發動機 (LEAP-1C)。同時還有一段視頻YouTube顯示，CJ-1000A在一架運-20貨機的機翼下飛行。美國The Air Current報道了這一事件並將視頻存檔。普遍認為，發動機可能是中國大陸航空業必須開發的最困難的飛機部件。CJ-1000A測試顯然代表了C919作為大陸本土客機發展的一個重要里程碑。據說，中國大陸還計劃在CJ-1000A成功的基礎上，研發推力更大的民用大涵道比航空發動機，為CR929寬體發動機提供動力。

三月，輿論報道大陸華為技術有限公司成功開發了用於14納米以上晶元的電子設計自動化(EDA)工具。據大陸媒體報道，華為公司與大陸國內合作夥伴合作研發出該EDA工具。《新浪財經》援引華為輪值董事長徐直軍的報告稱，華為的目標是「在2024年12月31日勝利會師，把所有軟體、硬體、晶元……的開發工具向社會發布。」 (下圖 TIK TOK) 據透露，華為過去三年在其產品中更換並重新設計了13,000個組件和4000塊電路板，以克服美國的制裁。必須指出，14納米及以上屬於成熟的中、低端級半導體晶元。

另據大陸媒體《網易》3月28日報道，為中國人民解放軍空軍的頂級空優隱身戰機J-20(殲-20)開發的WS-15(渦扇15)加力渦扇發動機已進入批量生產。(下圖 YouTube)  WS-15的額定功率為181千牛頓，預計將為J-20提供超巡航能力，使其能夠在不使用加力的情況下獲得超音速巡航速度，從而降低燃料消耗。這一發展使大陸成為繼美國之後第二個能夠製造如此高規格發動機的國家。WS-15的推力為單台最大推力105.23千牛，加力推力181.373千牛，配備三元矢量噴管，要優於美軍已停產的F-22。後者搭載的2台119-PW-100低涵道比加力渦扇發動機、單台最大推力104千牛，加力推力156千牛，配二元矢量噴管。這將使J-20比世界上任何其他戰術作戰飛機都有更大的推力。3月17日，在大陸天津舉行的航空投資峰會上，北京航空材料研究所項目負責人張勇告訴觀眾，WS-19(渦扇19)和WS-20(渦扇20)以及一種未知的下一代發動機的發展瓶頸已經克服。WS-19加力渦扇發動機正在開發中，為瀋陽J-35(殲-35) 隱身提戰機供動力。WS-20，將為大陸空軍的Y-20(運20)運輸機提供動力。

更早些時候，大陸媒體報道大陸在自主生產光刻膠方面取得的進展，如「南大光電」的「02-專項」高解析度光刻膠產品關鍵技術的研究項目順利驗收，其生產的193nm ArF光刻膠先後通過存儲和邏輯兩家晶元製造企業的驗證。南大光電總產能達到25噸/年的第二條光刻膠生產線也已建成，為量產ArF光刻膠打下了堅實基礎。(下圖 YiCai GLOBAL) ArF(適用於193nm波長光源)、KrF(適用於248nm波長光源)、和EUV(適用於13.5nm波長光源，用於10nm以下的先進位程)光刻膠主要被應用於集成電路，屬於高端光刻膠。南大光電通過驗收ArF光刻膠項目，理論上可用於90nm－14nm甚至7nm技術節點的集成電路製造工藝。但是通過認證的是50nm的ArF光刻膠。此外，主要生產KrF(248nm深紫外)光刻膠產品的「晶瑞電材企業，」 也正加緊集成電路製造用高端ArF光刻膠的研發。而北京科華、博康已量產KrF光刻膠(可應用於130nm集成電路製程)。北京科華正在研發極紫外EUV光刻膠，已通過02專項驗收。在科研方面，2020年中國大陸光刻膠專利申請量為1.29萬項，日本光刻膠專利申請量下降至8982項。這顯然是一個重要趨勢。

其它晶元生產所需設備方面，清洗設備是大陸半導體設備國產化程度最高的領域，達到30%以上；氧化擴散和熱處理設備國產化率也將近30%；化學機械拋光設備國產化程度排名第三，國產化率超過20%。刻蝕設備、薄膜沉積設備均顯現出行業龍頭，如中微公司、北方華創、屹唐半導、拓荊科技、盛美半導體等。

眾所周知半導體晶元製造供應鏈非常尖端複雜，普遍相信沒有一個攬括全球各相關行業頂尖供應商、單靠一國之力基本無法發展出一個完整的半導體晶元製造供應鏈。比如，在先進的深紫和尖端的極紫光刻機中，用到了美國的設計、光源和IP，德國的鏡片，日本的靶材和光刻膠，荷蘭的掃描儀和步進器等。但是，日本和美國的實踐顯示，「一國不能獨立自主建立一個完整的半導體晶元製造供應鏈」只是一個神話 -- 日本有一條獨立自主地的半導體晶元製造供應鏈，可以在日本國內生產製造半導體晶元所需的幾乎所有原料和設備：矽片、襯底、電子氣體、光掩膜、光刻膠、光刻膠輔助材料、拋光材料、濕電子化學品、濺射靶材、超純過氧化氫、半導體封裝材料、探針板可切削陶瓷和光刻機。(下圖 TOKIO X』PRESS) 而日本的半導體晶元生產製造產業鏈則是建立在引進美國技術的基礎之上 -- 1953 年，日本東京通信工業公司從美國西屋電氣引進晶體管技術，生產出索尼第一款收音機；1963 年，NEC 自美國仙童半導體公司取得 Planar技術(平面集成電路製造技術)授權，開發MOS IC(場效應集成電路)，並在日本政府的要求下，將取得的技術和國內其他廠商分享，使三菱、京都電氣等進入半導體產業；當今日本半導體製造設備巨頭東京電子(Tokyo Electron Limited)，也是1968年通過與美國Thermco Products Corp合資，取得美國的先進技術之後，開始進入半導體製造設備生產的。而美國呢，則是世界上獨立自主地創造開發出完整半導體晶元生產製造產業鏈的唯一國家。

美國作為半導體晶元誕生地，由諾伊斯(Robert Noyce)和摩爾(Gordon Moore) 於1957年創建了仙童半導體公司(Fairchild Semiconductor)，諾伊斯接著在1959年發明了集成電路。於是美國在上世紀50、60年代以一國之力，獨立自主地研發出了完整的、也是當時世界上僅有的半導體晶元生產製造供應鏈，涵蓋半導體製造所需的設備 、材料和製造流程。這其中就有仙童半導體、德州儀器(Texas Instruments)、雷神(Raytheon)、美國無線電公司(RCA) 奇異/通用電氣(GE)、Transitron(自動測試設備)、摩托羅拉(Motorola)、SVG(Silicon Valley Group Inc.2000年為荷蘭ASML併購) GCA Corp. (光刻機)、 Perkin-Elmer(光刻機)和Cobilt-Applied Materials(晶元製造材料)等。只是為了利益最大化，美企在上世紀70年代開始將其中大部分技術逐步轉移出。但美國的例子證明，可以一國之力發展出完整的半導體晶元生產製造供應鏈。(下圖 tsmc)

其實，行業內的專家、學者和管理層對一國能否發展半導體晶元生產製造供應鏈是有認識地。如ASML首席執行官溫寧克(Peter Wennink)在談及管控對大陸出售晶元設備時，就說了一句廣為流傳的名言：「中國的『物理學定律』和這裡的一樣，你越給他們施加壓力，他們越有可能加倍努力」(The laws of physics in China are the same as here, The more you put them under pressure, the more likely it is that they will double up their efforts)，以製造能與阿斯麥相匹敵的光刻設備。(下圖 Bloomberg) 也就是說，大陸的晶元產業面對美國的封鎖禁運時，在政府政策和資金的支持下，依靠本國的力量自力更生實現自立自強。近來大陸在噴氣發動機方面的成功，表明獨立自主的路線可行，華為在EDA、其它企業在半導體材料方面取得的進展，又為產業的發展注入了「強心劑」。增強了正尋求在半導體領域突破封鎖的信心，證明大陸在半導體晶元產業也行，將可以複製其在噴氣發動機方面的成功，持之以恆，建成自己的半導體生產供應鏈。

筆者一直提倡美中繼續掛鉤，保持密切的經濟技術聯繫，這樣保持雙方相關行業的良性循環 – 美國將先進技術有償轉讓給大陸廠家，後者專註於應用，以美國技術造出性價比高的產品。美國用大陸繳納的專利費繼續創新，然後再賣給大陸製造。美國人享受高薪生活，大陸經濟不斷進步，大陸人民生活水平也不斷提高，美中兩國共同前進。可如今大陸進入高端科技領域同美國競爭，與美國在很多領域的差距從曾經的望塵莫及，到望其項背，乃至在一些領域比肩而行。這讓總懷有危機意識的美國人擔心，大陸人將「打翻天印」 (川人民間說法) – 在尖端技術上反噬美國，動美國人的乳酪。自然，美國人認為這是一個壞主意，因此必須將其扼殺在萌芽中。但一味圍堵可能適得其反。過去對法國對日本封殺的成功，並不一定能保證對中國大陸也將成功。畢竟，時間、空間和對象全都變了。換位思考，美國對大陸的焦慮也可以理解 -- 某種層度上中國大陸不也對印度的發展感到擔心吧(至少部分如此)，雖然大陸沒有對印度施以圍堵封殺的言行。(下圖1/2 The Atlantic/GLOBALTIMES)

但人類歷史證明，兩強相爭的結果往往是兩敗俱傷。雖然美國贏了對日本半導體的絞殺，可美國的英特爾沒能得瑟幾年 -- 韓國和台灣的半導體趁勢崛起了。和為貴。希望擬議中的耶倫財長和雷蒙多商業部長訪華能早日成行，並獲得成果。

參考資料 

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