◆逆袭的路，一定充满血和泪。
正解局出品
芯片多重要，不用再说，大家想必也很清楚了。
下面这幅图是1985年以来，全球十大半导体芯片制造商排名。红框标记出来的就是我们熟悉的：三星。
从中间可以清楚地看到三星跨越的过程：在1985年，还不见影子；到1990年代，已经挤进前十，2000年后更是一步一个脚印，最终取代制霸芯片行业20多年的英特尔，成为芯片行业老大。
我在先前一篇文章里（《5G芯片战：华为示好被拒，苹果宁愿牵手老仇人》）也说过，全球第一款商用5G手机是三星推出的Galaxy S10 5G，搭载的正是三星自己的芯片Exynos5100。
三星，是如何在重围中杀出一条血路，硬生生登上芯片行业巅峰的？
这是当下，很值得细究的一个题目。
三星自研的5G基带芯片——Exynos5100
1. 韩国也要搞芯片
二战后，世界产业转移有一条主线：美国→日本→韩国、新加坡和中国香港、台湾（所谓亚洲“四小龙”）→中国大陆→东南亚、南亚……
虽然我们习惯把韩国和日本并称“日韩”，但其实，韩国不论是在经济社会发展上，还是产业上都差日本至少一个档次。
这样并不难理解，二战后，韩国战火肆虐，但同样是这场战争，日本却被放松节制，迎来“特需景气”，打下经济腾飞的底子。
在1965年，日本、韩国GDP总量分别为910亿美元、31亿美元，日本将近是韩国的30倍，哪怕是人均，日本也是韩国的8.5倍。
所有产业发展，都要受制于宏观环境。
韩国首尔1960年代街头
电子产业1950年代左右在美国兴起，截至1956年，美国电子设备销售额超过30亿美元。
因为朝鲜战争，美国开始支援日本产业发展，并开始大规模转移技术，在1955—1970年的十几年里，日本电视机、洗衣机、冰箱、吸尘器、收音机等产品在国内基本普及，还大量对外出口，最大的出口地就是美国。
到1971年，日本电子工业产值已达94.5亿美元，位居世界第2（仅次于美国）。
随后，日本在半导体芯片等更有技术含量的领域，也取得重大进步。1985年，日本DRAM芯片几乎占据全球市场份额的80%。
现在，人们把韩国叫做“三星共和国”，因为三星拥有160多家子公司，市值相当于韩国GDP的1/5。三星的产品和服务涉及韩国人生活的方方面面，每个韩国人在一生中几乎都没有办法不和三星打交道。
但在二十世纪六七十年代，三星却主要生产化肥，做些农产品贸易。
1969年5月，三星成立电子公司。说是电子公司，其实也主要是生产电冰箱，给日本的三洋代工12英寸黑白电视机。
但三星创始人李秉哲很早就敏锐地做出判断：
由于受到世界各国经济长期不景气以及贸易保护主义增强的影响，依靠大量出口增强国力的发展模式已经达到了一定界限。电子产品是最适合韩国经济发展阶段的产业。
三星，要在韩国搞芯片。
2. 借钱可以，借技术不行
对于韩国人要搞芯片的打算，日本人在某种程度上觉得可笑。
直到1974年，三星也只是建立了冰箱、空调、洗衣机等白电生产线而已。
核心电子器件，基本靠进口。
外部环境方面，1961年，朴正熙发动5·16军事政变，建立军人政府，开启了推动韩国经济长足发展的“江汉奇迹”，但韩国当时的工业也主要集中在钢铁、造船等重工业上，人均GDP也不过400多美元。
同时，在芯片领域，已经显得有些拥挤了。美国镁光、日本三菱、夏普等巨头占据着产业的顶端。
所以，当时日本三菱CEO直接说“对于GDP水平较低的韩国，半导体产业并不适合”，并说三星不能开发芯片的原因有四个。
三星电子1970年代的电视机生产线
但同时，对于三星的试探，美日芯片企业都开始警觉起来。
镁光一度愿意以400万美元的价格，把较为落后的设计图纸提供给三星，到最后关头，又无情反悔，打发走了三星方面人员。
夏普客客气气，面上答应，实际上却处处提防，不允许三星员工接近最先进的生产线。
甚至，夏普连工厂的基本信息都不肯透露。三星前去考察学习的研究员只能通过自己的手指间距离、身高、步数，来估计工厂的面积等数据。
但对于制造精密的芯片，这样得来的数据显然是没有多少价值的。
李秉哲向老交情日本NEC（日电）会长要求学习技术，得到的答复是：“钱我可以借给你，但是技术不能借给你。”
三星创始人李秉哲
作为追赶者，要在核心领域、关键技术上有所建树，是非要花一番力气不可的。
3. 每卖一片芯片倒赔1美元
知易行难。
芯片，是世界产业史上最复杂的大规模生产过程。一是技术密集，生产工艺复杂，难度大，需要很多精密设备和核心材料。二是资本密集。需要大量的研发投入。
而根据著名的“摩尔定律”：
当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件的数目，约每隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。
这些无疑都让追赶者的追赶难上加难。
也正因这样，三星管理团队对于三星进军芯片领域，一直举棋不定。但李秉哲和他的儿子李健熙坚信，三星不能只是买芯片，而是应该有自己的芯片。
机会稍纵即逝。
1973年石油危机重创西方经济体。1974年12月，李氏父子不顾管理层的劝告，自掏腰包入股当时已经濒临破产的美国Hankook半导体公司。
到1977年，业务实现整合，成为三星半导体。
三星在1979年投资建设水原研发中心.
期间的磕磕碰碰很多，就不展开了。
将近15年后，1983年，三星终于成功开发出64位芯片，但却落后日本技术4年。
对于日新月异的电子产业领域来说，这种技术不仅落后，还意味着不能有多少经济产出。由于日美技术的发展，芯片价格从每片四五美元，暴跌到25美分，而三星当时的生产成本是1.3美元。
也就是说，三星即便卖出去产品，每卖一片芯片，不光不赚钱，还要倒贴至少1美元。
三星在拼命奔跑，但整个1980年代只是一个追赶者、陪跑者。
1980年代，三星电子财报几乎年年报亏，股权资本全部亏空。
4. 26年后终于逆袭
1987年11月，李秉哲去世。
几个月之后，三星推出4M KDAM，但仍然比世界先进水平慢了半年。
越是尖端技术，越没有捷径可走，明明知道没有经济效益，却偏偏要做过一番才行：因为，技术是靠积累来实现迭代升级的。
16M KDAM，三星仍然落后3个月。
64M KDAM，三星已经追赶上日美先进企业。
检验三星技术实力的时刻也到了。美日韩，几乎同步投入256M DRAM芯片研发。256M DRAM容量是64M的4倍，芯片上Cell个数达到2.56亿个，线路宽度精准至头发的1/400即0.25微米。要做到这些，必须在设备上创新。
三星投入了1700亿韩币研发，工程师加班加点，终于抢在美日企业前面推出256M DRAM。
三星从追赶，到超越，逆袭的路走了26年。
在这漫长的追赶途中，三星在芯片、制造、封装、检测等关键环节也建立起自己的技术，完全摆脱外部依赖。
三星突出重围，靠的远不只是死磕。
1990年代前后，三星曾经连续五年在200mm晶圆上投入超过5亿美元，最终，成为全球DRAM市场的领军企业。
直到今天，不惜血本投入研发仍然是三星成功的底气所在。
今年4月，三星宣布，在未来10年内将在逻辑芯片领域投入133兆韩元（近1200亿美元），以超越台积电，成为全球第一大芯片代工厂，并对英特尔保持领先，坐稳全球第一大半导体厂商的宝座。
这需要长远的眼光，才能不急功近利，追求眼前的回报。
作为追赶者，闭门造车是行不通的。
李健熙曾说：
我的一生，80%时间都用在育人选贤上。
三星一开始就注意从国外吸收先进技术，李健熙先后50多次到美国硅谷，引进技术和挖人。
三星还曾在美国、韩国成立两个研发团队，同时开展工作，相互竞争。
现在，三星在全球数十个国家（地区）成立三星综合技术院（SAIT），在中国就设有10个研究所。
追赶者，也离不开更强大力量的支持。
韩国政府一直注重吸引到欧美国家留学的韩国学生回国，在第一轮回国潮里，三星就招聘了近140人，也为三星电子产业打下了人才基础。
政府还为大财团提供资金，来支持这种风险大、资金投入大的产业，甚至不惜动用日本的战争赔款。
1999年，韩国又推出BrainKorea21，耗费3.6万亿韩元，支持人才培养。三星电子和成均馆大学合作，创办半导体工学系，韩国教育部将其列为“创新型专业”，专门为韩国企业培养芯片产业人才。
其实，日本半导体产业兴起同样离不开通产省（现在的“经济产业省”）的鼎力支持，1976—1980年，日本对半导体做出的预算高达700亿日元，国家直接拨款就有290亿日元。
5. 追赶的路，从来就没有好走的
40来年前，韩国三星还在为日本企业代工黑白电视机，即便倒推20多年，三星的芯片技术还在被日美企业吊打。
而今，三星已经成为世界芯片行业的霸主，在全球量产芯片市场的占有率已超过50%。
2018年三星芯片部门营收高达86.29万亿韩元（约5000亿人民币），利润44.57万亿韩元（约2590亿人民币），利润率达到51.7%。
三星丰富的产品选择
但这让人羡慕的利润背后，是三星在芯片领域二三十年的苦苦追赶。
李氏父子远见卓识，极富企业家精神。李秉哲至死也没有看到三星芯片的胜利，最终在李健熙手中实现成功。
还有一批批孜孜不倦的研发者。三星第一台半导体生产线只用了半年完工，而国际同行往往要花两三年，这背后是研发人员、管理者的通宵达旦。
当然，还有政府的强力支持。
这世界上，追赶的路，从来就没有好走的。
道阻且长，但，行则将至。
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华为芯片即将断供？50年前，韩国曾为了芯片拼尽所有
1、芯片危机
前几天，“华为没有芯片了”登上热搜，牵动亿万民心。
华为业务总裁余承东在中国信息化百人会2020年峰会上表示，华为手机上半年发货1.05亿台，销售额高达2558亿元。本来可以超过三星，但在美国的制裁下未能如愿。
与此同时，他还发布了一个坏消息。由于美国的第二轮制裁，华为高端的麒麟系列芯片只能支撑到9月15日，这可能是最后一代麒麟。
▲ 余承东
美国的制裁，事实上非常精准。华为可以设计芯片，但是无法生产。5nm高端芯片，目前只有两家公司拥有成熟的技术，那就是台积电和三星。
台积电的停止代工，确实是一场灾难。
而三星作为对手，当然更指望不上。然而，三星的发家史，却可能带给我们帮助。
在以芯片为核心的半导体行业，有两个让人震惊的事实。
一是当今的霸主竟然不是美国，而是我们的邻居韩国。早在2017年，三星就在半导体领域问鼎世界第一，推翻了稳占25年龙头的英特尔。不仅如此，SK海力士还占据了第三名。
二是半导体产品比石油还要暴利。同样在2017年，中国进口了2601亿美元的芯片，竟然比石油还多。而芯片，占据了大约80%的半导体市场份额。
如此顶尖的产品，天下三强有其二，小小的韩国为何有如此大的威力？
更恐怖的是，韩国在半导体领域的起步比美国晚了20年，他们为什么能够后发先至呢？
我们不妨从韩国的代表企业三星身上寻找答案，也许这个答案能够为中国的企业带来启示。
2、始于足下
三星的发家史，比韩国的 历史 更加曲折悠长。1938年，李秉喆在大邱市创建了三星商会，主要往中国东北出口干鱼、水果和蔬菜。
为什么叫三星呢？这里包含一个远大的志向。
“在中国，一为最大，在韩国，三为最大。太阳有冷热之变化，而星辰却永恒不变，我就是要建立一个庞大而永恒的企业。”
▲ 当年的三星商会
乱世之下，企业连生存都是难题。1941年日本偷袭珍珠港后，为了应对美国的反击，三星95%的产品被收为军饷，商会摇摇欲坠。
好在福祸相倚，二战后日本被迫归还了朝鲜半岛，同时把产业转让给了韩国人。李秉喆也凭借政治上的关系，购买日方产业成为了崛起的财阀势力。
后来韩鲜战争的爆发，再一次让三星梦碎。但在韩国政府的强力扶持下，战后的三星迅速恢复了元气，在制糖、毛纺和肥料方面成为了韩国的龙头。
▲ 三星创始人李秉喆
对于雄心远大的李秉喆来说，韩国被殖民与吞并的 历史 ，一直是心头的大痛。他时刻不忘实业报国，寻找着适合韩国发展的高附加值道路。
有一次，他前往日本东京电子工业团地参观，三洋电机会长井植岁男的话让他豁然开朗。
“电子工业从以沙子为原料的硅片到录像机，都是从无到有的产业，其附加值高达99.9%。”
1969年1月，他回国就建立了三星电子，把电子产业的心脏——芯片，当成了毕生的事业。
▲ 韩国首尔1960年代街头
对于起步落后美国20年的三星来说，要发展芯片谈何容易。高端产品早就发展为城堡，有层层专利筑起来的坚固壁垒，对方可以轻易地击杀攻城者。
在当时的芯片界，美国的仙童、镁光、摩托罗拉，日本的三菱、东芝、夏普，早就抢占了制高点，哪里还有新手的位置？
但千里之行，始于足下，李秉喆大胆地迈出了第一步，默默地积蓄着力量。
3、血亏不弃
1973年，第一次石油危机爆发，油价狂涨两倍多，引发了严重的经济危机，美国的工业产值下降了14%。
李秉喆却在一片混乱中看到了机会，他无视管理层的警告，竟然在第二年自掏腰包，入股濒临破产的美国半导体公司Hankook。
这一冒险至极的举动，为公司推开了芯片的大门。1978年，他又成立了三星半导体，决心进军芯片领域。
原先忠告“韩国经济水平低、不适合发展半导体”的日本企业，见此情形后立刻警觉起来，尽一切手段防止技术的流失。
70年代，三星的电视机畅销世界，但只是些边缘的技术，李秉喆对芯片仍魂牵梦萦。念念不忘，必有回响，在等待了十几年之后，他终于等到了机会。
1982年，他前往美国考察时，敏锐地发现了美日关系的裂痕。日本的256K DRAM内存芯片已经批量生产，美国的256K DRAM才研制出来。
美国感到了威胁，于是上升到了政治层面，美国商务部决定调查日本芯片的廉价倾销。
李秉喆趁着美国对日本的敌意，在1983年建立了首个芯片厂，并在年底研发出了64K DRAM，成功在第二年出口到了美国。
64K DRAM在技术上落后了4年，属于最低端的芯片，本身没有多少竞争力。日本企业更如群狼，他们联合起来降低价格，从每片4美元降到了0.3美元，企图消灭一切对手。
▲ 日本夏普
当时三星的成本为每片1.3美元，每卖一片就要血亏1美元。面对着巨额的亏损，李秉喆并没有后退，反而加大了赌注，以逆周期投资的方法研发更大容量的芯片。
1986年底，他已经赔了3亿美元。但形势正如他的预判，英特尔等厂商因为持续掉血退出了DRAM市场，谁能够撑下去谁就有可能赢得未来。
美日的半导体战争持续升级，三星则静待时局的变化。恰如猛虎卧荒丘，潜伏爪牙忍受。
4、渔翁得利
由于日本厂商DRAM的低价策略，眼看着就要成为半导体行业的王者。力不从心的美国在1987年3月，宣布对日本产品实施反倾销关税。
面对美国的制裁，日本只能减少产量以提升价格，结果导致了美国市场的供不应求。三星生产的256K DRAM则趁机填补了空缺，一举摆脱了亏损，站稳了脚跟。
令人始料未及的是，美日的半导体大战，笑到最后的却是韩国。在扭亏为盈之后，三星继续全力研发更大容量的DRAM存储芯片。
到1992年，三星已经和美日并驾齐驱，并抢先研究出64M DRAM，成为了行业引领者，从此晋升为世界第一大DRAM制造商。
▲ 时至今日，三星自研的5G基带芯片，同样为世界顶级
从1969年的芯片梦，到1983年的首个芯片厂，三星用了23年时间实现了梦想。
它究竟是怎么做到的呢？
首先，当然是美国的大力扶持。 美国不仅仅在技术上帮助了韩国，更拱手把美国市场让给了韩国。
当美国对日企征收100%反倾销关税时，对三星的关税只有0.74%。如此大的差别对待，使原本处于劣势的三星反败为胜，攻陷了原本日企占领的美国市场。
其次，三星重金吸收全世界的顶尖人才。 1986年，三星就挖走了日本东芝的生产部部长。
等到1990年日本经济泡沫破裂后，他们更是以3倍的工资挖日本的技术人员，配备4室1厅的公寓，还安排了秘书、厨师和司机。
然后，三星还建立了情报机构，专门收集美国和日本的技术动向，并秘密拉拢两国的技术人员。
日本经济泡沫破裂后，三星通过情报知晓了东芝在闪存芯片方面的突破，果断向东芝发出了合作邀请。经济窘迫的东芝为了续命，只得答应了请求。
▲ 日本东芝
正是东芝的闪存技术，帮助三星赶超了竞争对手，最终问鼎了DRAM和闪存领域的世界第一。
不得不感慨三星的深谋远虑，这完全是一场经典的战役。从全局出发，不计较一城一池的得失。待时机成熟时，不仅全面收复失地，而且发起了反攻。
5、技术至上
当然，三星芯片的成功还有一个重要因素，那就是韩国政府的鼎力支持。
比如1982年到1987年的“半导体工业振兴计划”，韩国政府提供了3.46亿美元贷款，极大地刺激了行业的发展。
在研究4M DRAM时，直接由政府部门牵头，联合了六所大学，配合企业界的三星、LG、现代共同技术攻关。在三年的研发里耗资1.1亿美元，政府承担了57%的费用。
许多人看到三星时，会下意识地轻蔑，觉得三星不过是依靠美国的全力扶持，才走向了崛起的道路。
但是，世界上许多国家或公司，正是以这种方式发家。日本也是得到了美国大量的经济援助，美国独立更是多亏了法国的帮忙。
关键在于，当机会来临时，你有没有准备好，能不能抓住它。
比起运气来，三星崛起更大的原因是对技术的尊重：冒险收购先进企业、重金吸收顶级人才，哪怕多年亏损也不改初衷。
因为有了这些充足的准备，韩国才抓住了美国赐予的良机。
正如同李秉喆所说： “技术的支配者将支配全世界。”
李秉喆去世于1987年，并没有看到韩国芯片的称霸，但他的儿子李健熙带领三星实现了他的梦想：
“摆脱个人企业的范畴，为了通过技术的先进化，给后世留下一个富裕的祖国，向最尖端的半导体事业进军。”
从一片荒芜，发展成为枝叶葳蕤的森林。三星的霸业，成就了无数韩国人心中的世界第一。
任何一个国家想要摆脱贫困，都必须借助技术。而发展技术离不开唯才是举、知已知彼，还有实业报国的志向、破釜沉舟的勇气。
不管前路有多么危险，发展技术是华为唯一的出路，也是每一家有远大志向公司的出路。
作者：令狐空
美日韩在芯片领域的霸权是如何一步步确立的
2020年8月7日，华为余承东公开表示海思麒麟高端芯片已经“绝版”，中国最强的芯片设计公司，就在我们眼皮子底下被锁死了未来。
华为海思推出第一款麒麟（Kirin）芯片是在2009年，虽然当时反响一般，但奏响了麒麟腾飞的乐章，随后每一年都有不小的进步：麒麟925带领Mate7打入高端阵营；麒麟955助力华为P9销量过千万……自己研发的芯片，成为华为手机甩开国内友商的最大武器。
然而到了2020年8月7日，麒麟系列的高端芯片却被迫提前退休，余承东表示麒麟系列中最先进的Kirin 990和Kirin 1000系列，在9月15日之后将无法生产，华为Mate40将成为麒麟高端芯片的绝唱。绝版的原因很简单：受到美国禁令影响，台积电将不再为华为代工。
台积电并非没有抗争。全球高制程工艺一线难求，台积电话语权其实很强，而且几周前刚刚超过英特尔成为世界第一大半导体公司。所以面对美国禁令，台积电也曾斡旋过，但只要美国提起一个公司的名字，就能让台积电高管们吓出冷汗。这个公司就是： 福建晋华。
福建晋华成立于2016年，目标是在存储芯片领域实现突破。福建晋华是IDM一体化工艺，即设计、制造、封装都要做，一旦产品落地，对大陆整个半导体工艺的都会有所带动和提升。晋华一期投资款高达370亿元，还和台湾第二大代工厂台联电进行了技术合作。
研发人员日夜奋战，成立一年多后，晋华就打造出了一座12寸的生产线，并准备投产，不料却迎来了 资本主义的铁拳。
2017年12月，美国镁光 科技 即刻以窃取知识产权为由开始狙击晋华，晋华也不甘示弱，双方在中国福州和美国加州互相起诉。就当局势焦灼之时，早就虎视眈眈的特朗普政府在2018年10月29日发起了闪电战： 将福建晋华列入实体名单，严禁美国企业进行合作。
禁令发出后，和晋华合作的美国应用材料公司（Applied Materials）的研发支持人员当天就打包撤离，另外两家美商科磊和泛林也迅速召回了前来合作的工程师。更严重的是，由于设备中含有美国原件，欧洲的阿斯麦、日本东京电子也暂停了对晋华的设备供应。
晋华员工回忆外资撤退场景时，总结说：“这些人根本给我们时间道别。”
福建晋华官网上的生产进度，停留在了2018年试投片日，迟迟没有更新，而产品页则直接显示“页面在建设”中。去年5月10日，英国《金融时报》称，晋华已经开始寻求出租或者出售自己的工厂。仅仅一个回合，担当中国存储突破的种子选手，就被打倒在了起跑线上。
“实体名单”就像是一份死刑通知书，可以瞬间让企业坠入地狱。美国制裁的决心、打击的力度，令同样采用美国核心零部件和核心技术支撑的台积电不寒而栗。同样，本来兴致勃勃要来抢台积电蛋糕的三星没了下文；中芯也含蓄地表示，可能不能为“某些客户”代工。
为什么这些公司不愿意去触碰美国“逆鳞”？半导体领域，美国真的就独霸天下吗？其实并不然。
虽然美国半导体行业产值大约占全世界的47%，体量上处于绝对优势；但韩国、欧洲、日本、中国台湾、中国大陆等其他“豪强”也各有擅长，与美国的差距并不是无法越过的鸿沟。
比如， 韩国 在产值1500亿美金的存储芯片领域，占据压倒性优势，双强（三星、海力士）占据65%市场；
欧洲 在模拟芯片领域有三驾马车（英飞凌、意法半导体、恩智浦），从80年代起就从未跌出全球二十强。
日本 不但有独步天下的图像识别芯片，以信越日立为首的几家公司，更是牢牢扼住了全世界半导体的上游材料。
中国台湾在千亿美元级别的芯片代工领域，更胜美国一筹，台积电和联电占据60%的规模，以日月光为首的封测代工也能抢下50%的市场；
中国大陆依托庞大的下游市场，近年芯片设计领域发展迅速，不但诞生了世界前十的芯片设计巨头华为海思，整体芯片设计规模也位居世界第二。
这些企业从账面实力来看，甚至可以让芯片行业“去美国化”，合力搞出一部没有美国芯片的手机。 但美国515禁令一下，各路豪强却莫敢不从。
一超多强的局面似乎就像“纸老虎”，在美国霸权之下，众半导体商分封而治可能才是目前的“真相”。大家忌惮的，其实是美国手握的两把利剑：芯片设备和设计工具 。 这两把剑又和日本的材料一起，组成了威力极强的美日半导体霸权三张牌： 设备、工具和材料。
那么，美日手中握的这三把剑究竟可怕在何处？是如何能挟制各路 科技 巨头豪强？了解这些答案，才能了解华为们的突围之路。
一、设备：芯片制造的外置大脑
设备商对于一般行业而言，就是个卖铲子的，交钱拿货基本就完事儿了；但 半导体设备商却不同，不仅提供设备卖铲子，还要全程服务卖脑子，可谓是芯片制造商的外置大脑 。
芯片制造成本高昂，只有将良品率控制在90%上下，才不会亏本。但要知道，芯片制造，工序一千起步，这就导致，哪怕每一步合格率都有99%，最终良率都会在0.9*0.9的多次累积下，趋近于0。因此，要想不亏本， 每个步骤的合格率就得控制在99.99%乃至99.999%以上。
要达到这个状况，就对设备的复杂度提出了超高要求。 就目前最先进的EUV光刻机来说，单台设备里超过十万个零件、4万个螺栓，以及3000多条线路。仅仅软管加起来，就有两公里长。这么一台庞大的设备，重量足足有180吨，单次发货需要动用40个货柜、20辆卡车以及3架货机才能运完。
而更为重要的是，即使设备买回来，也远不是像电视冰箱一样，放好、插电就能开动这么简单。一般来说，一台高精度光刻机的调试组装，需要一年时间。而零件的组装、参数的设置、模块的调试，甚至螺丝的松紧、外部气温都会影响生产效果。哪怕一里外的一辆地铁经过，都能导致多数设备集体失灵。
这也是所有精密仪器的“通病”。比如，十年前，北京大学12个高精度实验室里价值4亿元的仪器突然失灵，而原因居然是位于地下13.5米深的北京4号线经过了北大东门产生了1Hz~10Hz的震动，为此北大高精度实验室不得不集体搬家。
因此， 半导体制造设备每开动一段时间，就必须联系专门原厂服务人员上门调校。 荷兰光刻机巨头ASML阿斯麦曾有一个客户，要更换光器件；由于当时阿斯麦的工程师无法出国，便邀请客户优秀员工到公司学习，用了近2个月，才仅仅掌握了单个零部件更换的技能。
因此，阿斯麦、应用材料等半导体巨头，不只是把设备卖掉就结束了，更是在中国建立了2000人左右的庞大支持团队。其中应用材料的第二大收入就是服务，营收占比超过25%，而且稳定增长，旱涝保收。
而设备厂的可怕之处正在于， 不但通过“一代设备，一代工艺，一代产品”决定了制造厂的工艺制程，更是通过售后服务将制造厂牢牢的拿捏在手中 。 随着工艺越来越越高精尖，设备商的话语权也正在进一步提升。
设备商的强势，可以从利润上明确的反映出来。过去5年，芯片制造厂的头部效应越来越明显，但上游设备商的净利润率反而大幅提升：泛林利润率从12%提升到22%，应用材料从14%上升到18%。代工厂想要客大欺店，那是根本不存在。
也正因如此，在长达六十年的时间里，美国一直都在以各种手段，来保证自己在设备领域的绝对主导地位。
根据2019年全球顶级半导体设备厂商排名，全球前五大半导体设备商占据了全球58%行业营收。 其中，美国独占三席；其余两席，一席是日本的东京电子，另一席荷兰的阿斯麦，恰巧，这两家又都是美国一手扶持起来的。
具体来说，应用材料（AMAT）和泛林（LAM）、科磊（KLA），是根正苗红的美国企业。
其中，泛林在刻蚀机的市场占有率高达50%以上。应用材料则不仅在刻蚀机领域与泛林平分秋色，在离子注入、化学抛光等等细分设备环节也都占据半壁江山，甚至高达70%。科磊则在半导体前道检测设备领域占据了50%以上的市场，并在镀膜测量设备的市占率达到了98%。
而光刻机巨头阿斯麦，看似是一家荷兰企业，其实有一颗美国心。 早在2000年前后，光刻机市场还停留在DUV（深紫外）光刻阶段，日本尼康才是真正的霸主，但到了EUV（极紫外）阶段，尼康却在美国的一手主导下被淘汰出局。
原因很简单，EUV技术难度登峰造极： 从传统DUV跨越到EUV，意味着光源从193nm剧烈缩短到13.5nm。这需要将20KW的激光，以每秒5万次的频率来轰击20微米的锡滴，将液态锡汽化成为等离子体。这相当于在飓风里以每秒五万次的频率，让乒乓球打中一只苍蝇两次。
当年，全球最先进的EUV研发机构是英特尔与美国能源部带头组建的EUV LLC联盟， 这里有摩托罗拉、AMD、IBM，以及能源部下属三大国家实验室，可谓是集美国科研精华于一身。 可以说，只有进入EUVLLC联盟，才能获得一张EUV的门票。
美国彼时正将日本半导体视为大敌，自然拒绝了日本尼康的入会请求，而阿斯麦则保证55%零部件会从美国供应商处采购，并接受定期审查。这才入了美国的局，从后起之秀变成了“帝花之秀”。
美国不仅对阿斯麦开了门，还送了礼：允许阿斯麦先后收购了美国掩罩技术龙头Silicon Valley Group、美国光刻检测与解决方案玩家Brion、美国紫外光源龙头Cymer等公司。 阿斯麦技术心、研发身，都打上了星条旗烙印。那还不是任凭美国使唤。
而早年的东京电子，只是美国半导体始祖仙童半导体（Fairchild）的设备代理商，后来又与美国Thermco公司合资生产半导体设备，直到1988年才变成日本独资，但东京电子身上也已经流着美国公司的血。
因此，在2019年六月，面对第一轮美国禁令，东京电子就表示：“那些被禁止与应用材料和泛林做生意的中国客户，我们也不会跟他们有业务往来”，义正词严表明了和美系设备商共进退。
至此，美国靠着多年的“时间积累”和超高精密度“工艺技术”，在设备领域形成了牢牢的主动权。而时间和技术，都不是后进者可以一蹴而就的。
二、EDA(设计软件）：生态网络效应下的“幌金绳”
如果说设备是针对芯片生产的一把封喉剑，那么 EDA无疑是芯片设计环节的“幌金绳”，虽不致命但可以令“孙悟空”束手束脚、无处施展。
EDA这根“幌金绳”分三段： 首先，它是芯片设计师的“PS软件+素材库”， 可以让芯片设计从几十年前图纸上画线的体力活，变成了软件里“素材排列组合+敲敲代码”的脑力活。而且，现在仅指甲盖大小芯片，也有几十亿个晶体管，这种工程量，离开了EDA简直是天方夜谭。
20年前的英特尔奔腾处理器的线路图一角，目前晶体管密度已经上升超过1000倍
其次，EDA的奥秘，在于其丰富的IP库。 即将经常使用的功能，标准化为可以直接调用的模块，而无需设计公司再重新设计。如果说芯片设计是厨师做菜的话，软件就是厨具，IP就是料包。
而事实上，EDA巨头公司，往往是得益于其IP的独占。比如Cadence（楷登电子）拥有大量模拟电路IP，而其也是模拟及混合信号电路设计的王者；而Synopsys（新思 科技 ）的IP库更偏向DC综合、PT时序分析，因而新思在数字芯片领域独占鳌头。
而在全球前三的IP企业中，EDA公司就占了两个，合计市场份额高达24.1%。在Synopsys的历年营收中，IP授权是仅次于EDA授权的第二业务。
EDA还有一项重要的功能是仿真 ，即帮设计好的芯片查漏补缺。毕竟一次流片（试产）的成本就高达数百万美金，顶得上一个小设计公司大半年的利润。业内广为流传一句话： 设计不仿真，流片两行泪。
加州大学教授有一个统计测算，2011年一片SoC的设计费用大概为4000万美元，而 如果没有EDA，设计费用则会飙升至77亿美元，增加了近200倍。
因此，EDA被誉为半导体里的最高杠杆，虽然全球产值不过一百多亿美元，但却可以影响全球五千多亿集成电路市场、几万亿电子产业的发展。
EDA如此高效好用，那我国自主化状况如何呢？很可惜，比操作系统还尴尬 。
我国最大的EDA厂商华大九天在全球的份额差不多是1%，而美国三大厂商Synopsys（新思 科技 ）、Cadence（楷登电子）以及Mentor Graphics（明导 科技 ，2016年被西门子收购）则占据了80%以上的市场。
这也就导致了虽然我国芯片设计位居世界第二，但美国一声令下，芯片设计就会面临“工具危机”，巧妇难为无米之炊。不过，既然软件已经交过钱了， 用旧版本难道不行吗？
很可惜，并不能。
因为这背后有一张EDA商、IP商、代工厂们互相嵌合的生态网。EDA是不断更新的。新的版本对应更新的IP库和PDK文件。而PDK即工艺设计包，则又包含了芯片工艺中的电流、电压、材料、流程等参数，是代工厂生产时的必备数据。 新EDA、新IP、新工艺，互相促进、互为一体。
因此，用旧版的软件就会处处“脱节”：做设计时无法获得最新的设计IP库，找代工厂时又无法和工艺需要最新的EDA、PDK进行匹配。长此以往，技术越来越落后，合作伙伴也越来越少。不过既然EDA不过是0101的代码，从破解小组里找几个高手不就好了吗？
很遗憾，也几乎不可能。
每个EDA软件出厂时都会内嵌一个Flexlm加密软件， 把EDA和安装的设备进行一一锁定 ，包括主机号、设备硬盘、网卡、使用日期等信息。而Flexlm的密钥长度达239位，暴力破解的难度非常大。如果用英特尔高性能的CPU来破解的话，需要4000左右的核年（core-year），也就是说 用40核的CPU，需要100年 。
当然，也可以采用分布式的方式，继续增加CPU数量减少时间。然而，即使破解成功了，来到了全新的IP库门前时，也会被EDA厂商通过“修改时间、文件大小、确认IP来源”等方式，再次进行验证，然后被拒绝。油然而生一股挖了百年地下隧道、却撞到石头上的酸爽。
破解并不有效，也不敞亮，还和我国知识产权保护的态度相违背。因此，依然还是要靠华大九天等公司自研崛起。那么， 这条出路有多宽呢？ 其实单纯写出一套软件，难度并不大。关键还是要有海量丰富的IP、PDK，以及产业上下游的支持配合。单点突破未必有效，需要军团全面突围，而这并非一朝一夕之功。
三、材料：工匠精神最后的堡垒
2019年，日韩闹了矛盾，双方都很刚，但日本断供了韩国几款半导体材料后，没多久韩国三星掌门人李在镕就飞往日本恳请松口了，后来他更是跑到比利时、中国台湾，试图绕道购买或者收点存货过日。
按理说，韩国也是半导体强国，三星在设计、制造领域更是主要玩家，但面对区区几亿美金的材料，却被闹得狼狈不堪。
材料真的有这么难吗？讲真，半导体原始材料是非常丰富的，比如硅片用的就是满地球的沙子。但要实现半导体的“材料自由”，却并不容易，必须打通任督二脉： “纯度”、“配方” 。
纯度是一个无止境之路。我国已经实现自产的光伏硅片，一般纯度是6-8个9，即99.999999%，但半导体的硅片纯度却是11个9，而且还在不断提高。小数点后多3到5位，就意味着杂质含量相差了1000到10万倍。
这个差距有多大呢？ 假设，光伏硅片里包含的杂质，相当于一桶沙子洒在了操场上；那么半导体硅片的要求则是在两个足球场大的面积里，只能容下一粒沙子。
那么， 为什么必须将杂质含量降到这么低呢？ 因为原子的大小只有1/10纳米，哪怕仅有几个原子大小的杂质出现在硅片上，也会彻底堵塞一条电路通道，导致芯片局部失灵。如果杂质含量更高的话，甚至会和硅原子混在一起，直接改变硅片的原子排列结构，让硅片的导电效率完全改变。
经过刻蚀后的硅表面和锡颗粒，如同明月在金字塔后升起
要达到如此纯度，需要科学和工艺的完美结合。
一方面，需要大量基础科学仪器来辅助。比如在材料生产过程中，设备自身就会有金属原子渗透影响纯度，因此需要不断改良。而要确认纯度，也是高难度。就像特种气体，就需要专门的仪器来检测10亿分之一（PPB级）的杂质含量水平。实现这个难度，就不仅需要半导体企业，还需要奥林巴斯等光学企业出马助力。
另一方面，从实验室到工厂车间也需要工艺积累。材料制造，不仅对生产设备要求高，就连工厂里的地垫、拖把，也都是高级别特供。而且，生产车间温度、湿度的不同，也会影响材料纯度，就不得不反复尝试后得出标准。
而高纯度只是第一步，复合材料（比如光刻胶）的配置更是难以跨越的鸿沟。如果说 “纯度”是个艺术科学的话，那么“配方”就是玄学科学 。
其实，无论提纯、还是配置，基本的理论原理、工艺技术都不是难事儿。但如何选材、配比，从而实现极致的效果，却需要高度依赖经验法则，即业内常说的 “know-how” 。
同样的材料，不同的配比就会有不同的效果；就像我们用红黄蓝三色去搭配，不同的配比就能得到不同的颜色。而即使用同样的配方、采用同样的工艺， 在不同的湿度、温度甚至光照下，也会有不同，甚至相差很远的效果。
这些影响材料效果的参数，无法通过精密计算获得，只能是实验室、车间里一次次调配、实验、观察、记录、改良。有时候，为了得到10%的效果改良，可能需要花费几年。然而，这提升的10%，虽然抢占的只是几百亿规模的市场，但却影响着万亿半导体行业。
因此， 无论是提纯，还是配方，其实需要的都是超长的耐心待机、极致专注。 这不禁令人会想到日本的寿司之神，一辈子只做寿司，而一个学徒仅拧毛巾就要练五年。虽然在生活中，这种执着看起来有些迂腐可笑，但事实上，材料领域做得最好的，正是日本企业。
据SEMI推测，2019年日本企业在全球半导体材料市场，所占份额达到66%。19种主要材料中，日本有14种市占率超过50%。而在占据产值2/3的四大最核心的材料：硅片、光刻胶、电子特气和掩膜胶等领域，日本有三项都占据了70%的份额。最新一代EUV光刻胶领域，日本的3家企业申请了行业80%以上的专利。
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，就可以把整个厦门市人口消灭。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。基础学科研究的长周期、弱转化、低收入，令研究员们在日益上涨的房价、动则数百亿利润造假套现面前，相形见绌。
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。
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