廣泛應用于全球眾多領域的芯片，長期由美國為首的少數西方國家壟斷和控制，美國不僅擁有全球一流的研制和設計人才，而且，壟斷了研發芯片材料的核心技術及生產設備，即使允許向國外出口低端生產和加工設備，其價格也十分昂貴。因此，作為像中國一樣的發展中國家，雖然花大價錢進口生產加工低端芯片的生產設備，但是，由于不掌握芯片材料的核心技術，只能長期步其后塵。
結束“中國芯痛”現狀唯一出路是：由國家協調聚集現有的經驗和國際一流人才，整合國內研發力量，加快研發第二代芯片材料和應用步伐，各級政府在政策上給予必要的政策扶持和資金投入。
芯片材料國產化道路艱難
據業內人士介紹，作為廣泛應用的半導體材料——硅芯片為單元素材料，屬于第一代芯片材料；而砷化鎵、磷化銦為合成元素材料，屬于第二代芯片材料。第二代芯片材料與第一代芯片材料相比，物理性能優越，具有禁帶寬度大、電子遷移率高的特點。隨著高溫大功率電子器件和高頻微波器件材料迅速發展，第二代芯片材料需求量大增，戰略意義越來越重大。
目前，居全球壟斷地位發展成熟的芯片，均出自第一代芯片材料。但是同時，美國、德國、以色列、日本等國家也相當重視第二代芯片材料的研發，并將其作為戰略性儲備技術，多用于軍事領域，對包括中國在內的國家嚴格禁運。美國商務部2015年4月決定對中國4家機構限售“至強”芯片，就是其長期對中國禁運高端芯片材料政策的體現。
近年來，中國出臺一系列措施大力推動芯片材料國產化，特別是第二代化合物芯片技術的出現，為打破美歐在芯片材料領域的壟斷提供了契機。一些科研機構和企業合作，從第二代芯片材料研發起步，開始取得突破和進展，有的不僅研制出基于第二代芯片材料的芯片設計和生產技術，而且，開發出第二代芯片材料生產設備，擁有了自己的知識產權專利。
但是，技術方面的突破不等于產業方面的突破。
信息產業人士周知，當前國內外集成電路產業的一大嚴峻現狀是：“國際產能飽和，本土產能缺乏”。近幾年來，中國政府出臺眾多扶持政策，大力發展信息產業，但芯片材料國產化道路依然艱難緩慢。
中國的有利因素在于，中國擁有全球最大、增長最快的集成電路市場，2013年規模達9166億元，占全球市場份額的50%。隨著經濟發展方式的轉變、產業結構的加快調整，以及新型工業化、信息化、城鎮化、農業現代化同步發展，對集成電路需求將大幅增長。
但劣勢也很明顯，多年來，中國芯片材料產業投資規模不足，2008年至2013年，中國集成電路行業固定資產投資總量僅400億美元（1美元約合6.32元人民幣）左右，而美國英特爾公司一家2013年投資就達130億美元。隨著中央和地方集成電路投資基金的成立，本土產業有望獲得重金支持，但是，由于實際情況并不樂觀，芯片材料國產化，特別是高端芯片材料國產化仍步履艱難和徘徊不前。對此，業內人士不斷發出“中國芯痛”的感慨。
長期“沉淪”于第一代芯片
資料顯示，2013年，居全球芯片材料研發領域首位的美國高通公司營收益近250億美元，其中，近一半來自龐大的中國市場。中國雖然有號稱600家芯片設計公司，但是，芯片材料嚴重依賴進口，所有產品均屬于中低端產品，國內年營收益超過10億美元的廠家寥寥無幾。據資料顯示，2013年，中國集成電路進口金額高達2313億美元，多年來與石油一起位列最大兩宗進口商品。2013年，中國生產了14.6億部手機、3.4億臺計算機、1.3億臺彩電，但是，由于主要以整機制造為主，以集成電路和軟件為核心的價值鏈核心環節缺失，致使行業平均利潤僅為4.5%，低于工業平均水平1.6個百分點。
2015年2月10日，中國國家發改委決定對美國高通公司進行反壟斷處罰，其罰款高達人民幣60.88億元，約合9.75億美元，同時，還公布了高通公司在中國實行壟斷的證據。美國高通公司之所以明目張膽地違反世貿規定，在中國實行行業壟斷措施，問題就在于中國沒有實現高端芯片材料國產化。
國家出于信息安全的考慮，將芯片材料國產化作為一項事關國計民生的重大戰略，建立了上千億元的基金資助，但是，發展國產芯片材料至今步履維艱，其中，根本原因在于，由于第一代芯片材料生產加工投資十分巨大，一條生產線就需要十億、幾十億、上百億美元，而且，只能引進發達國家的淘汰設備，因此，芯片材料國產化仍遙遙無期。此外，對生產企業來說，研發第二代芯片材料前期投入是天文數字，況且，有可能血本無回。因此，寧可高價進口第一代芯片材料，也不愿投入第二代芯片材料研發。而這狀況只能造成中國步發達國家后塵，難以找到新的出路。
有專家撰文說，在過去政策中，有關部門對集成電路產業的發展，強調空白技術突破、國際專利申請，以及學術文章的發表，好像只要答辯一過、專利一申、文章一發，中國的集成電路產業就可打破外國的技術壟斷；其實恰恰相反，這些年來，中國的集成電路產業和國際先進水平的差距在不斷擴大。
美國不推新一代產品為暴利壟斷
長期以來，芯片材料研制和生產，不僅是衡量一個國家產業競爭力和綜合國力的重要標志，而且是掌握國家信息安全門戶的“鑰匙”。美國不僅壟斷了第一代芯片材料的研制和相關裝備制造技術，而且，早在5年前，便大力開發第二代芯片材料。然而，美國遲遲不推出新一代產品，利益考量有很多。
一是出于暴利壟斷需要。一片直徑八英寸的硅芯片材料，成本僅有100多美元，然而，一條硅芯片材料的生產線，卻要價10億美元以上，甚至100億美元天價，而一條第二代芯片材料生產線僅需要數億美元，顯然，美國普及新一代芯片材料技術將失去暴利壟斷地位。
二是出于成本回報需要。美國在國內外建立了眾多生產廠家，不僅投入了眾多的設計和生產設備，而且，為培養相關的技術人才注入大量資金。如果推出新一代芯片材料，必須在設備和人才方面有新的投入，因此，美國延遲更新換代為的是獲取更多利潤。
三是出于銷售淘汰落后設備需要。美國對生產高端芯片材料的設備采取壟斷措施，對于生產高端芯片材料的設備嚴格控制；但是，對中低端設備，特別是對進入淘汰期的設備則允許出口，包括中國在內的發展中國家，不得不引進美國的芯片生產線，為此付出巨大代價。
四是出于對軍用級芯片材料禁運需要。以美國為首的西方國家，一直對一些國家實行嚴格的軍用級芯片材料禁運措施，絕不允許高端芯片材料技術流失。
2015年4月9日，美國商務部決定對以中國超級計算機“天河”為業務主機的三家超級計算中心和“天河”的研制者國防科大采取限售措施，限售的產品則直指已在“天河二號”上裝配近10萬的英特爾“至強”CPU。據悉，中國超級計算機“天河二號”連續多年蟬聯世界第一超級計算機的桂冠。
業內人士認為，超級計算機芯片由于長時間高負荷工作，每隔一段時間需要更換，因此美國的制裁對中國現有的“天河”系列超級計算機的正常運行可能會產生一定的影響。雖然這個制裁不難繞過（“天河二號”主任設計師盧宇彤曾透露，“限售令”的確會給“天河二號”升級計劃帶來一定的負面影響，但升級是一項復雜的系統工程，不可能將成敗完全系于CPU——編注），但是，至少會增加中國維護現有超算系統的麻煩和成本。然而，美國發起的這場“貿易戰”并非只對中國產生影響，對生產“至強”芯片材料的英特爾公司而言，這意味著減少大量芯片材料的銷售額。同時，美國媒體有報道認為，今后令人關注的是，這一禁運只會刺激中國更多使用國產芯片來構建新型的超級計算機，屆時，這家美國企業將會被排除出中國這一領域的市場。美國政府指責中國采用“非市場”手段，將美國軟硬件巨頭排擠出中國核心領域市場，而他們現在此舉恰恰會加速這個進程。
二代芯片材料研制期待國家更多扶持
實踐證明，第二代芯片材料研發和生產需要資金雖然相當巨大，但是低于長期以來進口第一代芯片材料及生產設備所需的巨額資金，而聚集和造就一支具有國際先進水平的技術人才和研發隊伍與擴大第二代芯片的應用領域將成為關鍵，其中，研發軍民兩用的芯片材料可以成為突破口。
鮮為人知的是，中國相關機構研發第二代芯片并非沒有進展，近幾年來，有關科研部門和信息產業集團在第二代芯片材料研發上取得了歷史性突破。試驗結果表明，中國自行研發的第二代芯片材料，其性能和技術指標達到當今國際先進水平。之所以取得如此成績，是因為他們在總結芯片材料研發發展現狀和未來發展趨勢的基礎上，將目標直接定在第二代芯片材料的研發上，即：在硅元素芯片材料的基礎上，從第二代的芯片材料設計和生產起步。如今，他們不僅掌握了屬于第二代芯片材料的芯片設計和生產技術，而且，成功開發出可以批量生產第二代芯片材料的先進設備。
據了解，中國研發的第二代芯片材料具有重大的經濟價值，可廣泛應用于無線通信、無線互聯網、手機、物聯網、智能電網、智能機器人等，幾乎涉及人類現代生活的各個領域，市場規模相當巨大。
業內人士認為，打破以美國為首的西方國家芯片材料的壟斷，是一項事關一個國家國計民生的戰略舉措，希望國家對此制訂相應的長期發展計劃，整合全國所有研發第二代芯片材料的技術隊伍，以優惠政策聚集世界一流的科技人才。
同時，他們希望，此前已經建立的國家集成電路產業投資基金和國家金融部門，對第二代芯片材料研發和批量生產給予政策的支持，如：合理改善進口芯片材料及生產加工設備已經形成的利益鏈，重視對研發第二代芯片材料的投入等。建議國家將研發和生產第二代芯片材料列入“十三五”重大項目予以重點扶持，統籌全國科研力量，組建研發第二代芯片材料的國家團隊，其重要戰略意義絕不亞于當年的“兩彈一星”工程。