芯片是国人之痛,然而从根本上说,芯片之痛是忽视基础学科之痛。
芯片可粗略分为设计和制造两个方面,这两个方面都与基础科学密不可分。从设计上来说,射频芯片、模拟芯片这种核心芯片本质是由无数晶体管巧妙组合在一起设计出来的,其设计原理基于物理学中的电学结构、电磁场、电磁波等知识。而我们熟知的数字芯片,如CPU、存储器等,除了物理学科的知识外,还涉及在数学基础上发展起来的计算机原理、信息论等。从制造上来说,把数千万甚至上亿晶体管刻在微小的晶圆上,要能十分精巧地控制电子流动,这又涉及到半导体物理和材料科学。作为芯片制造核心设备之一的光刻机,集分子激光、精密光学等多种基础学科于一身。荷兰的ASML公司几乎垄断了全世界高端光刻机市场,以中国目前的技术,只能制造中低端芯片,如果想要制造高端芯片,必须使用ASML的光刻机。
目前,虽然我们有海思、中芯国际等知名芯片设计和芯片制造企业,但就整体产业发展而言,相较国际一流水平还有较大差距。“起步晚是重要的历史原因,主导理念的偏差导致创新推进不够是现实原因。曾经,我们在很多方面,希望能够用更省事的办法解决问题,所谓‘造不如买,买不如租’。”中国工程院院士、中国科学院计算技术研究所研究员倪光南指出,“实践证明,核心技术是买不来的。中国芯片技术和产业的‘短板’最终还是需要中国人踏实创新来解决。”
华为创始人任正非有一个经典论述:修桥、修路、修房子只要砸钱就行了,芯片砸钱不行,得砸数学家、物理学家、化学家。中国要踏踏实实在数学、物理学、化学等各方面去努力,我们才可能在这个世界上站得起来。
过去几十年,包括华为在内的信息技术行业,主要依托现有理论和基础技术进行技术创新、工程创新及解决方案创新,做了一些短期看似“无用的”基础研究。如今,华为全球60多个基础实验室,已集结了700多位数学博士、200多位物理和化学博士;华为战略研究院正专注基础理论的突破和革命性技术的发明,围绕信息的全流程,研究和发掘未来5-10年的技术。
在华为的眼里,大学是基础理论研究与突破的主战场,为此,华为每年投入3亿美元支持相关大学开展基础科学、基础技术等的创新研究。华为董事、战略研究院院长徐文伟介绍,未来5-10年,华为将继续采取“支持大学研究、自建实验室、多路径技术投资”等多种方式把工业界的问题、学术界的思想、风险资本的理念整合起来共同创新。
2009年,4G刚刚步入商用,华为就启动了从芯片到材料、从散热到算法等贯穿整个5G的基础研究,如今已向5G投入超过40亿美元研发费用。5G商用之路刚启程,华为就已成为领跑者。华为已在全球获得50多个5G商用合同,20多万个5G基站已发货,全球将近2/3的5G基站由华为建设。
中粤联合投资合伙人罗浩元说:“从来就没有随随便便的成功,托起华为成功的关键是核心技术的积累。现在,像华为这样对基础研究有执念的企业虽然还不是普遍现象,但华为的成长历程让人们看到,基础研究之于企业和行业的价值。”