156
前言
“基礎(chǔ)研究將導(dǎo)致出新的知識(shí)，它將提供科學(xué)上的資本。它創(chuàng)造了這樣一種儲(chǔ)備，而知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用必須從中提取。今天，基礎(chǔ)研究已經(jīng)成為技術(shù)進(jìn)步的帶路人，這比以往任何時(shí)候都更加明確。一個(gè)在新的基礎(chǔ)科學(xué)知識(shí)方面依靠別國的國家，其工業(yè)發(fā)展將是緩慢的。而不管他的機(jī)械技術(shù)如何，在世界貿(mào)易競爭中所處的地位將是虛弱的?！?/p>
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
——萬尼瓦爾·布什
01
半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)——?dú)v久彌新的科學(xué)魔方?
1947 年圣誕節(jié)前兩天的一個(gè)中午，物理學(xué)家肖克利和兩位同事美國物理學(xué)家沃爾特·布拉頓（Walter Brattain）和約翰·巴?。↗ohn Bardeen），一起完成了“理論家+實(shí)驗(yàn)家”的合作，發(fā)明了雙點(diǎn)接觸型晶體三極管。晶體管被譽(yù)為“20 世紀(jì)最重要的發(fā)明”。三位科學(xué)家也共同獲得了 1956 年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
事實(shí)上，三極管并非由上述三位發(fā)明。美國發(fā)明家德福雷斯特早在 1906 年就發(fā)明了熱電子三極真空管。為了實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，美國工業(yè)界非?？释苡糜姓髯饔玫木w制成三極管, 從而減小體積和功耗，同時(shí)提高可靠性, 延長壽命。
如果能夠達(dá)到這個(gè)目的，將會(huì)帶來一個(gè)必然結(jié)果：降低成本。這意味著巨大的經(jīng)濟(jì)利益。
但歷時(shí)四十余年幾乎毫無進(jìn)展，直到物理學(xué)家巴丁出現(xiàn)。巴丁熟知量子理論，同時(shí)融會(huì)貫通了 1930s 的三項(xiàng)半導(dǎo)體理論（1931 年英國威爾遜電子能帶理論, 1938 年英國茅特及德國肖特基金屬半導(dǎo)體接觸整流理論, 以及 1935 年蘇聯(lián)理論物理學(xué)家弗朗克爾的光致導(dǎo)電性理論)，同時(shí)與肖克利和布拉頓完美的合作，最終才發(fā)現(xiàn)了晶體管效應(yīng)。
這直接導(dǎo)致了接觸型晶體三極管的誕生。然而，初始的晶體三極管依然無法工業(yè)化。如果當(dāng)時(shí)沒有肖克利這位“實(shí)驗(yàn)家”的話，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展可能就會(huì)延遲了。經(jīng)過肖克利的改良，最終發(fā)展成面接觸 NPN 結(jié)型晶體三極管。這里面有兩種晶體可供選擇：鍺和硅。
這里想表達(dá)一個(gè)觀點(diǎn)：看似“最簡單”的晶體管，也需要完成理論的跨越以及多種理論的融合，同時(shí)需要達(dá)到可產(chǎn)業(yè)化的程度。對于人類來說，發(fā)展一門能夠推動(dòng)人類社會(huì)前進(jìn)的工程科學(xué)技術(shù)不僅僅需要全面而廣闊的研究，而且不能夠依賴特定應(yīng)用的技術(shù)發(fā)展，最終能夠?yàn)楣に囘^程和產(chǎn)品的開發(fā)提供理論指導(dǎo)。
這是極為困難的過程，屬于人類對于完全未知領(lǐng)域的探索。這意味著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)從誕生伊始，就擁有著極高的知識(shí)含量。
終于在 1952 年，美國 TI 公司生產(chǎn)出了工業(yè)上適用的硅晶體三極管，從此美國出現(xiàn)了真正的半導(dǎo)體工業(yè)，這讓電子技術(shù)小型化成為可能。五年后仙童建立，之后仙童的蒲公英（中芯國際的朋友圈和仙童的蒲公英）飄向了全世界。
到 1960 年，美國 TI 公司和費(fèi)爾柴德半導(dǎo)體公司的工程師們創(chuàng)制出半導(dǎo)體集成電路, 為電子技術(shù)微型化開辟了道路。TI 工程師基爾比因此獲得了 2000 年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。這里也有仙童和 IT 的集成電路專利之爭的故事，八仙童之一、后來 Intel 的創(chuàng)始人諾伊斯和基爾比的競爭也讓美國因?yàn)閾碛羞@么多卓越的科學(xué)家而陷入“甜蜜的煩惱”。
半導(dǎo)體技術(shù)正在飛躍發(fā)展。隨著集成電路和微處理器帶來了電子技術(shù)革命而外, 還衍生出了發(fā)光二極管、二極管激光, 功率整流器, 以及各種半導(dǎo)體探測器等等豐富的工業(yè)產(chǎn)品。我們之前文章也提到了 1970s 年代 DRAM（【上篇】榮耀、財(cái)閥與政治：存儲(chǔ)器戰(zhàn)爭的陽謀）等等的發(fā)展。
事實(shí)上，半導(dǎo)體三極管的發(fā)現(xiàn)是在二戰(zhàn)后，依托于貝爾實(shí)驗(yàn)室的固態(tài)物理學(xué)的基本理念做出的一項(xiàng)研究計(jì)劃。這是當(dāng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)的主席凱利制定的，而做這計(jì)劃的緣由是：
凱利認(rèn)為通過對量子力學(xué)的理解，人們有可能改進(jìn)一些材料的性能。1979 年，貝爾公司已經(jīng)擁有了一張由 17 個(gè)實(shí)驗(yàn)室組成的、遍布美國各地的龐大科研網(wǎng)。在 19300 多名工作人員中，博士 2580 人，碩士將近 400 人。
這是一種難以置信的公司科研能力，更是直接推動(dòng)了美國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展。結(jié)果是，貝爾公司使全美國用上了“十二鍵”的集成電路按鍵式電話，將轉(zhuǎn)盤式電話徹底淘汰。
換句話說：如果不是形成了如此強(qiáng)大的基礎(chǔ)科學(xué)研究能力，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)恐怕也無法快速發(fā)展。
自從巴丁發(fā)現(xiàn)表面處理和接觸技術(shù)在發(fā)明晶體三極管過程中的關(guān)鍵性后，半導(dǎo)體集成電路和半導(dǎo)體激光器技術(shù)的發(fā)展是同表面科學(xué)研究成就有密切相關(guān)性的。
如何更好地制造半導(dǎo)體元件材料成為極為重要的學(xué)術(shù)以及工業(yè)研究課題。而半導(dǎo)體材料領(lǐng)域的研究，又回到了基礎(chǔ)科學(xué)研究的范疇。從某種程度上說，這又回到了人類對于未知領(lǐng)域的探索上了。
除此之外，美國的 17 個(gè)國家實(shí)驗(yàn)室中，有大量的關(guān)于半導(dǎo)體技術(shù)的研究項(xiàng)目。例如能源部旗下大名鼎鼎的勞倫斯·利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室、桑迪亞國家實(shí)驗(yàn)室、洛斯·阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室和美國商務(wù)部國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）。美國半導(dǎo)體工業(yè)協(xié)會(huì)（SIA）認(rèn)為這 4 個(gè)實(shí)驗(yàn)室對美國半導(dǎo)體工業(yè)未來的成功發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，例如光刻、建模和仿真，包括設(shè)備設(shè)計(jì)。1993 年，這 4 個(gè)實(shí)驗(yàn)室將價(jià)值約 1.2 億美元的資源用于與商業(yè)半導(dǎo)體行業(yè)的合作研究與開發(fā)協(xié)議。
而半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展到現(xiàn)在，事實(shí)上已經(jīng)進(jìn)入了一種更加極致的狀態(tài)。2019 年 10 月 11 日，位于比利時(shí)的微電子研究中心（IMEC）在東京舉辦的年度研究結(jié)果介紹會(huì)上，發(fā)布了新的半導(dǎo)體技術(shù)路線圖。
?
圖 1：邁向 1nm 節(jié)點(diǎn)的技術(shù)路線圖（來源：IMEC）
在 1nm 節(jié)點(diǎn)，IMEC 提出了基于 CMOS 結(jié)構(gòu)的 Complementary FET（CFET）方案。同時(shí)，IMEC 對材料和晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行著持續(xù)的改良，未來采用 high-NA EUV 光刻可能使晶體管結(jié)構(gòu)繼續(xù)微縮。而在全新的領(lǐng)域里，需要科學(xué)界、產(chǎn)業(yè)界以及社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域更多的資源投入。
到這里有一個(gè)明顯的結(jié)論：半導(dǎo)體是這樣一個(gè)產(chǎn)業(yè)，它蘊(yùn)含著極高的知識(shí)含量，融合著多個(gè)學(xué)科的研究成果，最終還要和工程技術(shù)實(shí)現(xiàn)完美的結(jié)合一起進(jìn)行大規(guī)模的民用方面的生產(chǎn)。
同時(shí)做到這三點(diǎn)的產(chǎn)業(yè)，目前基本上只有半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。這對于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的估值尤為重要。也就是說：
估值來自于對未來的認(rèn)識(shí)和看法。一個(gè)可能會(huì)持續(xù)顛覆人類現(xiàn)有生活方式的產(chǎn)業(yè)，估值怎么給？IMF 測算過，每 1 美元半導(dǎo)體業(yè)的產(chǎn)值可帶動(dòng)相關(guān)電子信息產(chǎn)業(yè) 10 美元的產(chǎn)值，并最終能帶來 100 美元的 GDP。2019 年全球的 GDP 為 87.75 萬億美金，就以全球半導(dǎo)體銷售額 4121 億美金來計(jì)算，可撬動(dòng)的 GDP 高達(dá) 40 萬億美金。
這種價(jià)值鏈的放大效應(yīng)奠定了半導(dǎo)體行業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的重要地位。很明顯，極高的知識(shí)含量、對未來的締造以及由此帶來的巨大的經(jīng)濟(jì)利益形成了科學(xué)魔方的三條變量，這讓半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)存在持續(xù)突破“估值天花板”的合理性。
我們需要做好充分的心理建設(shè)，因?yàn)檫@個(gè)產(chǎn)業(yè)的估值將會(huì)持續(xù)的讓你“無法接受”。更深的含義，在這里就不展開說了。
02
美國的“全產(chǎn)業(yè)鏈”和中國的缺失
1908 年 7 月 3 日，一些考古學(xué)家在對古代米諾斯文化時(shí)期的宮殿進(jìn)行發(fā)掘時(shí)，無意中發(fā)現(xiàn)了技術(shù)史上一個(gè)最引人注目也最神秘的文物之一。
它是一個(gè)小小的、扁平的、沒有色彩的圓盤，直徑 6.5 英寸。同時(shí)這個(gè)圓盤上每一面都布滿了文字，文字落在一條曲線上。這條曲線以順時(shí)針的方向，從圓盤的邊緣呈螺旋形指向圓盤中心，一共 5 圈?？偣?241 個(gè)字母由刻畫出來的垂直線整齊的分布。
自出土后的 110 年來，這個(gè)菲斯托斯圓盤一直是個(gè)未解之謎。它的年代約在公元前 1700 年，這使得它成為了最早的印刷品。但是這個(gè)圓盤的作用和代表卻一直困擾著技術(shù)史學(xué)家，這明顯是一個(gè)“發(fā)明”，但是卻不知道用在何處。
但是技術(shù)史學(xué)家們認(rèn)為：菲斯托斯圓盤開啟了人類印刷業(yè)的后續(xù)努力。
這個(gè)例子，是為了說明：發(fā)明和需求之間的關(guān)系。
我們通常認(rèn)為，需求乃發(fā)明之母。人類的懶惰直接導(dǎo)致了眾多發(fā)明，例如洗衣機(jī)。也比如蒸汽機(jī)這一重要發(fā)明，就是為了解決從英國煤礦里抽水的問題。這讓我們誤以為其他很多重要發(fā)明也是因?yàn)椴煊X到了人們的某種需求，從而會(huì)為了發(fā)明而發(fā)明。
事實(shí)上，也有很多重要的發(fā)明，可以說明“發(fā)明乃需求之母”。
最有代表性的例子就是愛迪生發(fā)明的留聲機(jī)。留聲機(jī)可以說是現(xiàn)代最偉大的發(fā)明家完成的最具獨(dú)創(chuàng)性的發(fā)明之一。愛迪生于 1877 年發(fā)明了第一臺(tái)留聲機(jī)，但是現(xiàn)實(shí)卻非常骨感。他為此發(fā)表了一篇文章，來說明留聲機(jī)的作用，例如保留人的語言、錄下書的內(nèi)容讓盲人來聽、簡單的報(bào)時(shí)等等。包括音樂的復(fù)制，而這并不在當(dāng)時(shí)他重點(diǎn)推薦的應(yīng)用里。
1880 年后，愛迪生發(fā)現(xiàn)沒什么人對他的留聲機(jī)感興趣。他對助手說，這是一個(gè)失敗的發(fā)明，它沒有商業(yè)價(jià)值。又過了幾年，愛迪生還是決定銷售他的留聲機(jī)，主要推銷用途是作為辦公室口述記錄機(jī)使用，就是現(xiàn)在錄音筆的前身了。當(dāng)他有一天看到一些人把他的留聲機(jī)改成投幣就能播放音樂的唱片機(jī)時(shí)，他其實(shí)非常反感，因?yàn)檫@顯然“糟蹋”了他的發(fā)明…
然而我們都知道，后來關(guān)于音樂的錄放，事實(shí)上正式開啟了現(xiàn)代音樂產(chǎn)業(yè)。
又比如汽車。我們常說，當(dāng)?shù)谝惠v汽車被發(fā)明的時(shí)候，就敲響了馬車產(chǎn)業(yè)的喪鐘。但是一直到卡爾·奔馳造出第一輛汽車的二十年后，汽車依然不被認(rèn)可，因?yàn)楫?dāng)時(shí)馬匹和鐵路已經(jīng)足夠滿足當(dāng)時(shí)人們的各種運(yùn)輸需求。直至第一次世界大戰(zhàn)，軍方開始認(rèn)可卡車作為均需品的運(yùn)輸，以致在戰(zhàn)后軍方和汽車制造商進(jìn)行了大量的游說，公眾才逐漸開始接受汽車作為他們的一種需求。在美國，汽車完全替代馬車也花了超過 50 年的時(shí)間。
因此，我們在談?wù)摪l(fā)明和需求時(shí)，常常搞反了他們的關(guān)系。
講發(fā)明和需求的關(guān)系，看似和半導(dǎo)體估值無關(guān)，實(shí)則息息相關(guān)。因?yàn)樽罱曜顐ゴ蟮摹鞍l(fā)明”——智能手機(jī)，這恰恰是一個(gè)現(xiàn)象級的產(chǎn)品，而這個(gè)產(chǎn)品是由喬布斯讓我們成功的接受：我們有智能手機(jī)的需求。
在 2010 年 6 月 8 日，當(dāng)喬布斯拿著 iPhone4 出現(xiàn)在發(fā)布會(huì)現(xiàn)場時(shí)，很多人感覺到，這個(gè)“發(fā)明”將開啟一個(gè)全新的偉大的時(shí)代，喬布斯將會(huì)告訴我們，我們到底需要什么。
當(dāng)天發(fā)布會(huì)的現(xiàn)場，因?yàn)?iPhone4 的金屬邊框結(jié)構(gòu)導(dǎo)致信號不好。蘋果就讓工程師拿著信號發(fā)射器在臺(tái)下，保證喬布斯的演示正常。
在 2010 年時(shí)，諾基亞其實(shí)正如日中天，我們絕大多數(shù)人都還在用全鍵盤或者滑蓋、直板手機(jī)。諾基亞曾經(jīng)公開表示：iPhone 太易碎了，而諾基亞可以經(jīng)受的起任何摔打，用戶沒有觸摸屏的需求。后來，諾基亞也推出了一些觸摸屏手機(jī)，但是使用的是觸摸筆…
我認(rèn)為：喬布斯發(fā)明了智能手機(jī)，然后我們發(fā)現(xiàn)我們可以用智能手機(jī)完成眾多的需求。而在滿足這個(gè)需求的過程中，例如信號更好，需要射頻和天線企業(yè)的努力創(chuàng)新；搭載更大的應(yīng)用，需要芯片設(shè)計(jì)公司的持續(xù)改進(jìn)；智能手機(jī)輕薄的需求，需要芯片制造企業(yè)推動(dòng)制程的微縮…而整個(gè)過程都離不開半導(dǎo)體材料和設(shè)備企業(yè)的支持。
正如此，在出現(xiàn)新的現(xiàn)象級發(fā)明以前，蘋果就會(huì)是整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的帶頭大哥，無論是從利潤獲取還是市值上。而滿足蘋果向前發(fā)展需求的企業(yè)，例如各種供應(yīng)商都不應(yīng)超越蘋果的市值。
偉大的現(xiàn)象級發(fā)明的出現(xiàn)，將會(huì)帶來一個(gè)產(chǎn)業(yè)事實(shí)：美國在解決這個(gè)發(fā)明所需要解決的問題時(shí)，就形成了全產(chǎn)業(yè)鏈?；蛘哒f，美國通過全球的產(chǎn)業(yè)合作，解決了全產(chǎn)業(yè)鏈的問題，例如 ASML 的光刻機(jī)。美國是目前全世界唯一一個(gè)不用擔(dān)心半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈斷裂的國家。
?
圖 2 全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)布局
資料來源：Source: BCG analysis, using market data from Gartner and WSTS
上面這幅圖，很清晰的列出了全球幾個(gè)核心的玩家，其中包括中國。美國人考慮半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，思路可以說很清晰了：從宏觀（經(jīng)濟(jì)、政治、文化）到產(chǎn)業(yè)邏輯，最終實(shí)現(xiàn)了全面的布局。
我們之前提到，韓國在存儲(chǔ)器領(lǐng)域遠(yuǎn)遠(yuǎn)壓制美國，然而美國對此不恐慌，因?yàn)椴⒉粫?huì)對美國構(gòu)成“國家安全”威脅。美國對韓國的控制可以說是全方位的，無論是軍事、科技亦或是經(jīng)濟(jì)上，存儲(chǔ)器 1000 億美金的市場被韓國拿走 80%，美國也無須擔(dān)心。美國有美光，雖然市場份額只有 25%，但是這已經(jīng)足夠了。這僅僅是經(jīng)濟(jì)利益上的選擇，產(chǎn)業(yè)鏈并不面臨斷裂的風(fēng)險(xiǎn)。
美國在幾乎全產(chǎn)業(yè)鏈領(lǐng)域都是“最強(qiáng)”的，除了材料和制造。而其中只有制造，美國看起來相對比較弱，其實(shí)有 Intel，這個(gè)“落后”也還好。即使是材料領(lǐng)域，美國也和日本、韓國相當(dāng)。?
歐洲沒有制造和封裝、日本沒有制造、韓國沒有 Core IP，中國臺(tái)灣沒有設(shè)備、CoreIP。這其中一個(gè)很大的原因，就是“iPhone”沒有出現(xiàn)在這些地方。
然而我們看到，中國什么都有，真的是全產(chǎn)業(yè)鏈，雖然每一環(huán)節(jié)都很弱，弱到近乎不存在，除了需求非常強(qiáng)。這是一個(gè)內(nèi)涵極豐富的圖。這一定程度上得益于我們之前提到的 IC 設(shè)計(jì)、制造和封測、材料和設(shè)備全產(chǎn)業(yè)鏈布局。但是我們事實(shí)上，是以美國成型的 IC 設(shè)計(jì)、制造和封裝、材料和設(shè)備三大環(huán)節(jié)去發(fā)展的，我們沒有美國產(chǎn)業(yè)發(fā)展之初的積累，在面臨沖突的時(shí)候產(chǎn)業(yè)鏈斷裂幾乎是必然。
悲劇的是，我們也沒有美國的金融、軍事實(shí)力，無法對全球產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)┘訅毫?，最終產(chǎn)生了如今的產(chǎn)業(yè)被動(dòng)的結(jié)果。如果當(dāng)年我們有一項(xiàng)“現(xiàn)象級”的發(fā)明，或者更直接的說：iPhone 出現(xiàn)在中國，也許中國的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)又全又強(qiáng)…然而這不太可能，目前看起來，AI 時(shí)代中國有點(diǎn)可能有偉大的發(fā)明，希望如此。
至此，我們需要厘清估值的邏輯：
美國的全產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)建了合理的估值體系，至少是目前華爾街以及各種金融資本認(rèn)可的合理估值體系，包括產(chǎn)業(yè)鏈不同環(huán)節(jié)的市值分布和 PE、PB 倍數(shù)。中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)估值不應(yīng)超過美國，因?yàn)槲覀兠媾R著產(chǎn)業(yè)斷裂的風(fēng)險(xiǎn)，理論上某一環(huán)節(jié)的某一公司可能瞬間休克。
03
政治、經(jīng)濟(jì)與估值的螺旋?
然而，上面說的情況，僅僅是“截止目前”以及“理論上”。最后一部分，簡單談一點(diǎn)基于以上兩點(diǎn)的全新的變化。
中芯國際的上市，可以將“截止目前”轉(zhuǎn)化為“從此以后”。中芯國際作為整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的錨，中芯國際的市值為中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)打開了估值和市值空間。
中國作為占全球半導(dǎo)體需求 23%的龐大市場，理應(yīng)在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中劃分出一塊巨大的財(cái)富和市值。但是因?yàn)榧夹g(shù)原因、政治原因、產(chǎn)業(yè)缺失等原因，中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)過去一直陷入偏見之中。然而中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，又必然的會(huì)推升半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的市值與估值。
假如中芯國際的市值，在一定程度上逼近了臺(tái)積電，而且市值和營收、凈利潤極度不匹配，我們?nèi)绾翁幚恚?/p>
只能說：也許是臺(tái)積電被低估了。因?yàn)榕_(tái)積電本身就擁有顛覆人們認(rèn)知的能力，估值被壓制更重要是因?yàn)楹痛箨懲瑯拥脑颉我蛩亍?/p>
中芯國際 vs 臺(tái)積電，市值的交替拉升也許是一個(gè)權(quán)力和財(cái)富重新分布的過程。而這個(gè)過程，又將影響到政治格局，至少中國臺(tái)灣擁有一個(gè)市值更加龐大的臺(tái)積電會(huì)讓美國更加的不安。
最后一部分的介紹，就到這里。
這是一個(gè)擁有極高知識(shí)含量的產(chǎn)業(yè)，這也是一個(gè)擁有創(chuàng)造未來的能力的產(chǎn)業(yè)，這還是一個(gè)對政治、經(jīng)濟(jì)格局產(chǎn)生巨大影響的產(chǎn)業(yè)。
至于估值，可以樂觀一點(diǎn)。
