筆者過去幾年一直關注全球主要國家和地區的主要產業的發展，也一直在思考，中國半導體產業應該如何做的問題。本篇是日本半導體系列的最後一篇，作爲本系列的結束篇，筆者想談一下筆者對中國半導體行業的一點建議。
筆者的結論非常明確：中短期，中國應該發力電動汽車、功率半導體和人工智慧領域的晶片，以終端的產品應用爲主要的推手發展中國的半導體產業。中短期需要注意的問題，要避免過度的內卷和內耗。長期要靠基礎的研發和突破，纔可能讓中國半導體產業真正成爲全球強國。
半導體產品必須用在某個產品上纔有用處
半導體產業是目前最重要的產業。但是半導體元器件單獨的存在是沒有任何價值的。半導體產品必須在某個工業產品當中，才能發揮合適的作用。比如，CPU和DRAM在電腦當中才能發揮作用。CMOS Image Sensor在數位相機和智慧型手機之中才能發揮作用。
回顧過去幾十年的半導體發展的歷程，我們會發現形成一個半導體和終端產品的良性互動，是最理想的。也就是半導體產品不斷升級換掉，終端產品也不斷升級換代。
從日本發展過程當中，可以非常清楚的觀察到類似的現象。簡單說，就是應用引領半導體產業的發展。
50年代和60年代，半導體產業的發展主要就是晶體管的應用。日本主要的應用產品是收音機和電子計算器。70年代，日本曾經有過上百家電子計算器企業。經過市場的競爭，90年代以後，日本只有夏普，佳能和卡西歐三家企業了。很多人有所不知的是，大名鼎鼎的英特爾公司研發的4004處理器是全球第一款處理器。 是1970年應日本一家名爲Busicom的電子計算器企業的要求而研發的，1971年正式推出產品。
日本的半導體產業90年代以後雖然逐步衰弱了，但是並不是所有細分領域都一蹶不振了。比如，索尼公司的CMOS Image Sensor（也就是把光信號轉變爲電子信號的半導體元器件）過去幾十年一直很強。這是因爲日本的照相機產業一直非常強。90年代以後，日本的照相機企業和綜合電機類公司全面進軍數位相機領域，佔據了全球90%以上的份額。CMOS Image Sensor的畫素不斷提高，數位相機質量也越來越好。
日本還有半導體系細分領域一直也很堅挺，那就是功率半導體。簡單說功率半導體是在各種電子產業和設備中，控制電的半導體元器件，工作範圍包括電壓的升降，交流和直流的轉換，電源的開合，電流頻率的改變等。過去幾十年，日本的東芝、三菱電機、富士電機、羅姆等公司一直在全球功率半導體企業的前十名中。這是因爲日本在機電產品相關產品領域一直非常強大，對功率半導體有很強的需求。比如，全球第一個把IGBT（功率半導體的代表性產品）應用到列車上的國家就是日本。全球第一個推出變頻空調的就是東芝公司，實現變頻功能的就是功率半導體。
類似的現象在其他國家也可以觀察到。德國是工業強國，但是在半導體領域明顯落後於美國和日本。但是德國的英飛凌（西門子公司的半導體部分獨立出來成爲英飛凌）一直是全球功率半導體的第一強。這是因爲德國在機電產品領域對功率元器件一直有很強很高的需求。西門子和東芝及日立這些公司，過去業務內容是有很大雷同的。
半導體第一強國的美國，初期對半導體產業需求主要來自美國龐大的軍工產業。後期是電腦產業。現在主要是人工智慧產業。
電動汽車和碳中和對中國是百年一遇的重大機遇
筆者認爲，目前全球範圍正在形成第四次產業革命。這次產業革命的兩條主線就是DX（digital transformation）和GX（green transformation），也就是全產業和社會整體的數位化轉型和低碳化轉型。今後DX的核心是人工智慧，GX的核心是可再生能源取代傳統化石能源的能源革命。本次的產業革命，已經在2020年前後拉開了序幕。其標誌性事件有兩個個，一個是ChatGPT的誕生，一個是各國在巴黎協定框架下紛紛表明了本國的碳中和目標。中國是在2020年9月份表明了2030年碳達峯和2060年碳中和的國家目標。
第四次產業革命最具有代表性的工業產品就是電動汽車。目前，汽車產業面臨著百年一遇的重大變革，其本質就是汽車從一個機械產品變爲一個帶輪子的智慧電子產品。一個高階電動汽車需要有1000個左右的半導體元器件。車規級晶片的可靠性要求是高於電子級，也就是汽車上用的晶片的質量穩定性要求高於智慧型手機和個人電腦這些產品中晶片。
目前，在人工智慧領域，中國稍遜於美國。碳中和領域，在第一輪競爭中，中國處在全球第一陣營。其本質原因是光伏、風電、水力發電、鋰電池等領域都是相對成熟的產業，中國有相對優勢。
一輛高階電動汽車需要1000個各種半導體元器件，幾乎涵蓋了目前所有的半導體的種類。目前，在電動車領域，中國處在第一陣營。
在本系列的以前的文章中，筆者也曾經分析過日美產業競爭的問題。如果沒有重大的外部環境變化、技術變革、國際競爭格局、生產管理系統等因素的出現，後發國家超越發達國家是一件很難的事情。第四次產業革命，就爲中國提供了百年一遇的趕超機會。
碳中和的推動，能夠有效的推動功率半導體和第三代及第四代半導體材料的發展。目前歐美日主要發達國家的碳中和目標爲2050年。中國的碳中和目標爲2060年。筆者認爲，碳中和是能源革命和產業的重置，是社會的系統性變革。所謂的能源革命是以光伏和風電爲代表的可再生能源逐步取代傳統的化石能源（煤炭、石油和天然氣）。所謂的產業的重置是指產業的低碳化轉型和新一輪的產業地理佈局。
碳中和的發展過程，很大一部分內容是化石能源消費轉變爲可再生電力消費的過程。這個背景下，穩定成長的半導體領域就是功率半導體。舉一個非常簡單的例子，光伏目前在全球範圍穩定增加。但是光伏發的是直流電，而目前的電網是交流電。光伏發電上網需要逆變器，也就是把直流電轉變爲交流電，其中發揮關鍵作用就是功率半導體。比如，電動車的充電樁，最核心的元器件也是功率半導體。
目前，各個國家都在開展第三代半導體（碳化矽和氮化鎵）和第四代半導體（氧化鎵和金剛石等）的研發和應用工作。其實，第三代也好，第四代也好，都是功率半導體的材料。這些材料可以承受更高的電壓、更大的電流，而且往往自身的電力損耗少。而且一些半導體材料可以應用在有放射性的場景和宇宙空間中。
擴大朋友圈和減少內卷是中國需要面對的課題
中國是一個大國，也是一個產業鏈很全的國家。但是，這並不是說，發展半導體產業不需要和其他國家合作。相反，中國如果想成爲半導體全球第一強國，需要廣泛的朋友圈。
其中的道理是非常簡單的，那就是隻有全球有廣泛的客戶，有高技術的國家才能提供更加物美價廉的半導體產品。
我們思考一下，臺灣地區半導體代工產業的成功就可以理解其中的道理。臺積電現在的市值僅次於美國的輝達。現代的半導體產業是一個資本密集＋人才密集的產業。美國的基礎研發和設計＋全球的設備和原材料供應＋臺灣地區的生產和封裝，這三個因素共同爲全球提供了物美價廉的半導體元器件。
目前，全球範圍內，能夠挑戰2奈米製程的只有三家企業，臺積電、英特爾和三星。因爲每前進一步，需要鉅額的研發費用和設備投資，其他企業已經負擔不起了。曾經的臺積電的對手聯華電子，現在只專注7奈米以上的成熟製程，已經放棄了對先進位程的研發。
代工模式的妙處就在於透過生產不同客戶的產品，最大程度的分攤了代工企業的研發費用和設備成本。但是這僅僅是第一步的成本降低。以臺積電爲代表的代工企業，因爲大量的進行生產，積累了更多，能夠提供產品良率的生產技術和技術訣竅（knowhow）。良率的快速的提升是代工模式存在的本質性原因。
目前全球的人口超過了70億，中國的人口超過了14億。這70多億人口中，儘可能多的人成爲中國半導體企業的最終用戶是決定中國半導體行業命運的關鍵之一。
過去十年，網路上經常流行著一些似是而非的言論。其中有一個是「中國只要掌握了技術，什麼都可以做成白菜價」。類似的言論，從幾個角度，其實都有有問題的。首先，能夠把工業產品做成白菜價的，絕不僅僅是中國。發達國家都有過類似的發展過程。比如，50年代，一個晶體管的價格是10美元左右。現在一個蘋果手機的晶片上，集合了幾十億個晶體管。過去幾十年，伴隨著技術的進步和規模化的生產，其他國家也把晶體管做成了白菜價。
第二個問題是，什麼產業都做成白菜價，絕不是什麼好事情。因爲企業沒有充分的利潤和內部留存，很難進行進一步的研發。特別是半導體這樣的資本密集型企業，依靠什麼進行研發？目前我國半導體行業距離發達國家差距是10年左右。目前我國主要人物其實是模仿和消化發達國家的技術。在這個情況下，實現技術突破後，生產更加廉價的晶片是可能的。因爲我們節能了一部分的研發費用。但是，到技術水平接近的時候，中國也需要付出鉅額的研發費用的時候，恐怕我們也不一定能夠做出白菜價。
中國現在就需要面對基礎研究和晶片工業化技術突破的雙重問題
提到晶片問題，我們就聯想到卡脖子的問題。目前，我們國家的晶片被卡脖子，本質上是一些工業技術和生產knowhow沒有掌握而已。技術的掌握是需要時間的。
如果中國想成爲半導體產業的第一強國，恐怕在既有的生態系統和技術體系中是不行的。這需要基礎研究有所突破。過去幾十年，半導體行業有個一個知名的摩爾定律。但是這個摩爾定律也基本走到終點了。今後幾十年，人工智慧和其背後的晶片將是全球爭奪的制高點。中國是否有所突破和有所作爲是關係到中國半導體產業的關鍵問題。
回顧日美半導體摩擦，我們有種誤解就是日本在80年代後期半導體技術超過了美國。但是筆者認爲，準確說是日本製造質量穩定的工業產品的能力超過了美國。而不是半導體科技本身超過了美國。這也是美國後來能夠翻盤的重要原因。
2000年之後，日本不斷的獲得諾貝爾獎。其實日本數學研究也很強，有三位日本數學家獲得過菲爾茲獎。但是筆者曾經查過日本科學家獲得圖靈獎的情況。圖靈獎從1966年創立以來，就沒有日本人獲過獎。日本網路時代和人工智慧時代爲什麼落後，其實基礎研究能力的欠缺也是重要的原因之一。
作爲本系列文章的最後一篇，筆者期望下面一句話作爲結束語：尊重科學，尊重市場，衷心期望中國半導體事業不斷發展進步。
注：本文僅代表作者個人觀點，本文爲作者半導體系列文章
本文編輯徐瑾 jin.xu@ftchinese.com