由大陆最新技术突破想到
进入2023年，有关中国大陆在新技术方面取得进展和突破的消息频频传出。首先是一月大陆媒体报道，大陆自主研制的民用大涵道比发动机，为国产大飞机C919配套的CJ-1000A (长江-1000A)完成了首飞，甚至出现了一张照片(下图 ADN)，显示CJ-1000A挂载在一架运-20货机的机翼下测试。目前其国产大飞机C919依赖外国供应商(法美合资CFM国际公司)提供发动机 (LEAP-1C)。同时还有一段视频YouTube显示，CJ-1000A在一架运-20货机的机翼下飞行。美国The Air Current报道了这一事件并将视频存档。普遍认为，发动机可能是中国大陆航空业必须开发的最困难的飞机部件。CJ-1000A测试显然代表了C919作为大陆本土客机发展的一个重要里程碑。据说，中国大陆还计划在CJ-1000A成功的基础上，研发推力更大的民用大涵道比航空发动机，为CR929宽体发动机提供动力。
三月，舆论报道大陆华为技术有限公司成功开发了用于14纳米以上芯片的电子设计自动化(EDA)工具。据大陆媒体报道，华为公司与大陆国内合作伙伴合作研发出该EDA工具。《新浪财经》援引华为轮值董事长徐直军的报告称，华为的目标是“在2024年12月31日胜利会师，把所有软件、硬件、芯片……的开发工具向社会发布。” (下图 TIK TOK) 据透露，华为过去三年在其产品中更换并重新设计了13,000个组件和4000块电路板，以克服美国的制裁。必须指出，14纳米及以上属于成熟的中、低端级半导体芯片。
另据大陆媒体《网易》3月28日报道，为中国人民解放军空军的顶级空优隐身战机J-20(歼-20)开发的WS-15(涡扇15)加力涡扇发动机已进入批量生产。(下图 YouTube) WS-15的额定功率为181千牛顿，预计将为J-20提供超巡航能力，使其能够在不使用加力的情况下获得超音速巡航速度，从而降低燃料消耗。这一发展使大陆成为继美国之后第二个能够制造如此高规格发动机的国家。WS-15的推力为单台最大推力105.23千牛，加力推力181.373千牛，配备三元矢量喷管，要优于美军已停产的F-22。后者搭载的2台119-PW-100低涵道比加力涡扇发动机、单台最大推力104千牛，加力推力156千牛，配二元矢量喷管。这将使J-20比世界上任何其他战术作战飞机都有更大的推力。3月17日，在大陆天津举行的航空投资峰会上，北京航空材料研究所项目负责人张勇告诉观众，WS-19(涡扇19)和WS-20(涡扇20)以及一种未知的下一代发动机的发展瓶颈已经克服。WS-19加力涡扇发动机正在开发中，为沈阳J-35(歼-35) 隐身提战机供动力。WS-20，将为大陆空军的Y-20(运20)客机提供动力。
更早些时候，大陆媒体报道大陆在自主生产光刻胶方面取得的进展，如“南大光电”的“02-专项”高分辨率光刻胶产品关键技术的研究项目顺利验收，其生产的193nm ArF光刻胶先后通过存储和逻辑两家芯片制造企业的验证。南大光电总产能达到25吨/年的第二条光刻胶生产线也已建成，为量产ArF光刻胶打下了坚实基础。(下图 YiCai GLOBAL) ArF(适用于193nm波长光源)、KrF(适用于248nm波长光源)、和EUV(适用于13.5nm波长光源，用于10nm以下的先进制程)光刻胶主要被应用于集成电路，属于高端光刻胶。南大光电通过验收ArF光刻胶项目，理论上可用于90nm－14nm甚至7nm技术节点的集成电路制造工艺。但是通过认证的是50nm的ArF光刻胶。此外，主要生产KrF(248nm深紫外)光刻胶产品的“晶瑞电材企业，” 也正加紧集成电路制造用高端ArF光刻胶的研发。而北京科华、博康已量产KrF光刻胶(可应用于130nm集成电路制程)。北京科华正在研发极紫外EUV光刻胶，已通过02专项验收。在科研方面，2020年中国大陆光刻胶专利申请量为1.29万项，日本光刻胶专利申请量下降至8982项。这显然是一个重要趋势。
其它芯片生产所需设备方面，清洗设备是大陆半导体设备国产化程度最高的领域，达到30%以上；氧化扩散和热处理设备国产化率也将近30%；化学机械抛光设备国产化程度排名第三，国产化率超过20%。刻蚀设备、薄膜沉积设备均显现出行业龙头，如中微公司、北方华创、屹唐半导、拓荆科技、盛美半导体等。
众所周知半导体芯片制造供应链非常尖端复杂，普遍相信没有一个揽括全球各相关行业顶尖供应商、单靠一国之力基本无法发展出一个完整的半导体芯片制造供应链。比如，在先进的深紫和尖端的极紫光刻机中，用到了美国的设计、光源和IP，德国的镜片，日本的靶材和光刻胶，荷兰的扫描仪和步进器等。但是，日本和美国的实践显示，“一国不能独立自主建立一个完整的半导体芯片制造供应链”只是一个神话 -- 日本有一条独立自主地的半导体芯片制造供应链，可以在日本国内生产制造半导体芯片所需的几乎所有原料和设备：硅片、衬底、电子气体、光掩膜、光刻胶、光刻胶辅助材料、抛光材料、湿电子化学品、溅射靶材、超纯过氧化氢、半导体封装材料、探针板可切削陶瓷和光刻机。(下图5 TOKIO X’PRESS) 而日本的半导体芯片生产制造产业链则是建立在引进美国技术的基础之上 -- 1953 年，日本东京通信工业公司从美国西屋电气引进晶体管技术，生产出索尼第一款收音机；1963 年，NEC 自美国仙童半导体公司取得 Planar技术(平面集成电路制造技术)授权，开发MOS IC(场效应集成电路)，并在日本政府的要求下，将取得的技术和国内其他厂商分享，使三菱、京都电气等进入半导体产业；当今日本半导体制造设备巨头东京电子(Tokyo Electron Limited)，也是1968年通过与美国Thermco Products Corp合资，取得美国的先进技术之后，开始进入半导体制造设备生产的。而美国呢，则是世界上独立自主地创造开发出完整半导体芯片生产制造产业链的唯一国家。
美国作为半导体芯片诞生地，由诺伊斯(Robert Noyce)和摩尔(Gordon Moore) 于1957年创建了仙童半导体公司(Fairchild Semiconductor)，诺伊斯接着在1959年发明了集成电路。于是美国在上世纪50、60年代以一国之力，独立自主地研发出了完整的、也是当时世界上仅有的半导体芯片生产制造供应链，涵盖半导体制造所需的设备 、材料和制造流程。这其中就有仙童半导体、德州仪器(Texas Instruments)、雷神(Raytheon)、美国无线电公司(RCA) 奇异/通用电气(GE)、Transitron(自动测试设备)、摩托罗拉(Motorola)、SVG(Silicon Valley Group Inc.2000年为荷兰ASML并购) GCA Corp. (光刻机)、 Perkin-Elmer(光刻机)和Cobilt-Applied Materials(芯片制造材料)等。只是为了利益最大化，美企在上世纪70年代开始将其中大部分技术逐步转移出。但美国的例子证明，可以一国之力发展出完整的半导体芯片生产制造供应链。(下图 tsmc)
其实，行业内的专家、学者和管理层对一国能否发展半导体芯片生产制造供应链是有认识地。如ASML首席执行官温宁克(Peter Wennink)在谈及管控对大陆出售芯片设备时，就说了一句广为流传的名言：“中国的‘物理学定律’和这里的一样，你越给他们施加压力，他们越有可能加倍努力”(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)，以制造能与阿斯麦相匹敌的光刻设备。(下图 Bloomberg) 也就是说，大陆的芯片产业面对美国的封锁禁运时，在政府政策和资金的支持下，依靠本国的力量自力更生实现自立自强。近来大陆在喷气发动机方面的成功，表明独立自主的路线可行，华为在EDA、其它企业在半导体材料方面取得的进展，又为产业的发展注入了“强心剂”。增强了正寻求在半导体领域突破封锁的信心，证明大陆在半导体芯片产业也行，将可以复制其在喷气发动机方面的成功，持之以恒，建成自己的半导体生产供应链。
笔者一直提倡美中继续挂钩，保持密切的经济技术联系，这样保持双方相关行业的良性循环 – 美国将先进技术有偿转让给大陆厂家，后者专注于应用，以美国技术造出性价比高的产品。美国用大陆缴纳的专利费继续创新，然后再卖给大陆制造。美国人享受高薪生活，大陆经济不断进步，大陆人民生活水平也不断提高，美中两国共同前进。可如今大陆进入高端科技领域同美国竞争，与美国在很多领域的差距从曾经的望尘莫及，到望其项背，乃至在一些领域比肩而行。这让总怀有危机意识的美国人担心，大陆人将“打翻天印” (川人民间说法) – 在尖端技术上反噬美国，动美国人的奶酪。自然，美国人认为这是一个坏主意，因此必须将其扼杀在萌芽中。但一味围堵可能适得其反。过去对法国对日本封杀的成功，并不一定能保证对中国大陆也将成功。毕竟，时间、空间和对象全都变了。换位思考，美国对大陆的焦虑也可以理解 -- 某种层度上中国大陆不也对印度的发展感到担心吧(至少部分如此)，虽然大陆没有要对印度施以围堵封杀的言行。(下图1/2 The Atlantic/GLOBALTIMES)
但人类历史证明，两强相争的结果往往是两败俱伤。虽然美国赢了对日本半导体的绞杀，可美国的英特尔没能得瑟几年 -- 韩国和台湾的半导体趁势崛起了。和为贵。希望拟议中的耶伦财长和雷蒙多商业部长访华能早日成行，并获得成果。
参考资料
Cao, A., Zhang, L. and Pan, C. (2023). Tech war: China reliance on chemical in chip manufacturing causes ripples as Japan mulls how to respond to updated US controls. SCMP. 链接 https://www.scmp.com/tech/big-tech/article/3212982/tech-war-china-reliance-chemical-chip-manufacturing-causes-ripples-japan-mulls-how-respond-updated
Georgilidakis, S. (2023). CHINA’S HOMEGROWN C919 ENGINE FLIES! MENTOUR PILOT. 链接 https://mentourpilot.com/chinas-homegrown-c919-engine-flies/
Li, L. (2023). Huawei will support 'all' of China's efforts on chip self-reliance. NIKKEI Asia. 链接 https://asia.nikkei.com/Spotlight/Huawei-crackdown/Huawei-will-support-all-of-China-s-efforts-on-chip-self-reliance
Mark, J. & Roberts, D. T. (2023). United States–China semiconductor standoff: A supply chain under stress. Atlantic Council. 链接 https://www.atlanticcouncil.org/in-depth-research-reports/issue-brief/united-states-china-semiconductor-standoff-a-supply-chain-under-stress/
Military Watch Magazine Editorial Staff. (2023). China’s New WS-15 Jet Engine Finally Enters Serial Production: How Will it Supercharge J-20 Stealth Fighters? 链接 https://militarywatchmagazine.com/article/ws15-j20-enter-serial-production
Ostrower, J. (2023). As congress debates TikTok, China flies its own commercial jet engine. THE AIR CURRENT. 链接 https://theaircurrent.com/engine-development/aecc-c919-cj1000a-tik-tok/
Tamim, B. (2023). Huawei achieves 'strategic breakthrough' in 14nm chip design tools. INTERESTING ENGINEERING. 链接 https://interestingengineering.com/innovation/huawei-strategic-breakthrough-14nm-chip-design-tools
Yeo, M. (2023). Supply chain issues impede mass production of new Chinese engine. DefenseNews. 链接 https://www.defensenews.com/industry/techwatch/2023/03/27/supply-chain-issues-impede-mass-production-of-new-chinese-engine/