猶如「籠中困獸」的中國半導體,正在冒著敵人的炮火「匍匐前進」

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在半導體這個領域,中國需要挑戰的是,西方上百年積累起來的工業體系。

中國半導體一直是在冒著敵人的炮火匍匐前進,如今,敵人的炮火越來越兇猛。圍追堵截中,誰讓我「芯」痛?

美國的驚人統治力

1957年,電晶體之父肖克利的八個門徒,在矽谷創立仙童半導體公司,並開發出人類歷史上第一塊集成電路,矽谷因此成為全世界半導體技術的發源地,一直延續至今。

期間,儘管發生過幾次產業轉移,七八十年代,半導體製造大量轉移至日本;90年代後,轉移至韓國和台灣。但美國至今依舊保留著在諸多核心領域的統治力。

以生產設備為例,全球三大巨頭應用材料、泛林和ASML,美國獨占前兩席,而且應用材料在除光刻機以外的幾乎所有領域都領先,包括蝕刻、薄膜沉積等。

更恐怖的是,全球三大EDA軟體(用於晶片設計)巨頭鏗騰、明導和新思,均為美國企業,全世界幾乎所有晶片設計和製造企業都離不開它們。

高端晶片方面,中興事件暴露出來的眾多短板,包括ADC/DAC(數模轉換)、FPGA、高速光通信接口等晶片,目前也都依賴美國廠商,包括德州儀器、賽靈思、亞德諾等。

如今,在全球20大半導體公司中,美國依舊獨占八席,處於絕對的霸主地位,並且基本都是卡住核心的關鍵性公司。

中國VS整個產業鏈

半導體是一個龐大的產業,從大類上講,包括集成電路(IC)、光電子、分離器和傳感器等,其中IC的規模占80%以上。

所謂晶片,就是內含集成電路的矽片,它分為幾十個大類,上千個小類。製造一塊小小的晶片,涉及50多個學科、數千道工序,包括設計、製造和封裝三大環節。

在這個產業鏈上,國內企業的差距是全方位的。

首先看設計,華為海思和紫光展銳分列國內前兩名。目前,兩家公司在不少領域已是世界領先水平,但一個巨大的問題是,其架構授權的核心都被外人掌握。

目前,國內僅有中科院的龍芯和總參謀部的申威擁有自主架構,前者用於北斗導航,後者用於神威超級計算機,民用領域基本是空白。

設備和材料是又一大短板。製造晶片的三大設備光刻機、蝕刻機和薄膜沉積,國內僅中微半導體的介質蝕刻機能跟上行業節奏,其7納米設備已入圍台積電名單。

此外,北方華創在氧化爐和薄膜沉積設備上成績不俗,但基本還處於28納米級別。其他設備,如離子注入機、拋光機和清洗機,也差不多。

差距最大的是光刻機。光刻機用於將設計好的電路圖曝光在矽片上,蝕刻機則負責微觀雕刻,刻出溝槽或接觸孔。目前ASML最先進的EUV光刻機,即將投入三星、台積電的7納米工藝,而國內上海微電子的光刻機,仍停留在90納米量產的水平。

晶片製造,國內最先進的是中芯國際和廈門聯芯,目前能做到28納米量產。而它們的競爭對手,三星、台積電等巨頭即將在今年量產7納米,相差兩三代。

最後是封測。這是目前大陸最接近國際水平的領域,長電科技收購新加坡星科金朋後,躋身全球第三。但全球封測中心在台灣,以日月光為首的台灣企業,擁有50%以上的市場份額。

在這樣一個超長的產業鏈中,全球通力合作必不可少。以光刻機為例,荷蘭ASML一騎絕塵,但它的成功得益於各國的鼎力合作,鏡頭來自德國蔡司、光源來自美國,這幾乎是西方近百年工業的技術結晶。

但中國在這個產業鏈上處於不利地位,經常面對不友好的產業環境。這次的中興事件只不過是浮上檯面的鬥爭與封鎖,而台面下的爭鬥幾十年來則是一直沒有消停。

巨頭封鎖與追殺

晶片製造是人類歷史上最複雜的工藝,加工精度為頭髮絲的幾千分之一,需要上千個步驟才能完成。其難度,堪比兩彈一星。

如此複雜的工藝,需要巨額的投資。例如,建一個晶片工廠,就動輒需要上百億美元。這樣的投資規模,只有跨國巨頭乃至國家才能完成。

這讓巨頭企業在產業中更具優勢,也直接導致了行業的不斷集中。

過去40年,半導體行業呈現加速壟斷趨勢。1995年,全球七大半導體企業投資占比24%,如今這個數字已飆升至80%以上。40年前,全球有幾十家主要的設備製造商,如今只剩下三四家。

不僅如此,巨頭們不但自身可以使出很多種手段懲戒後來者,甚至還組建產業聯盟扼殺後來者。

手段之一是低價傾銷。這裡面都是套路:一開始你沒有,它通過壟斷積累暴利;等你做出來,它馬上降價傾銷,讓你越做越虧,暗無天日,最終斷了產業化的念想。

去年,高通在華推出重磅計劃,與大唐電信旗下的聯芯科技成立領盛科技,聯手進軍中低端晶片市場。關心國內晶片產業的很多人士都一致認為,這是高通要「借刀殺人」,要以領盛科技用價格戰的方式絞殺正在向中高端晶片市場進軍的紫光展訊。而5月4日的最新消息顯示,這家合資企業已正式獲批。

手段之二是發動專利戰,拖住對手,打擊下遊客戶信心。

很不友好的環境

事實上,中國很早就重視了半導體的大戰。最早可追溯至上世紀60年代。但在後來的發展中,由於自身路徑,國內產研環境,以及不友好的產業環境等多種原因,逐漸掉隊。

中國半導體一直是在冒著敵人的炮火匍匐地前進。而今,敵人的炮火更是越來越兇猛,越來越密集。

西方一直有一個針對出口管制的制度安排,最早是1949年成立的巴黎統籌委員會,之後在1996年演變為瓦森納協定。該協定包含軍用、民用兩份控制清單,目的是限制向相關國家出口敏感產品和技術,中國就屬於被限制的對象。

過去幾十年,國家一直在努力突破這種封鎖。90年代,先後批覆908/909工程,時任領導人表態:砸鍋賣鐵也要把半導體搞上去。國務院則用財政赤字撥款。

然而,作為兩項工程的產物,華晶、華虹等企業到國際上採購設備卻遭到抵制,最終發展受限,一直未有大的突破。

為錢一把辛酸淚

半導體是一個燒錢的行業。上世紀90年代,中央在財政非常拮据的情況下,特批了40億元搞半導體。但這點錢只是杯水車薪。

向民間要投資,更遭到冷遇。

這個行業不但燒錢,而且周期長,技術更新快,你剛研發出來,別人已經開始打價格戰。這意味著,前期要不斷砸錢,還見不到水花。對民營資本而言,這是無法承受之痛。

中微董事長尹志堯2004年滿腔熱血回國創業,就遇到了這個難題。

為造蝕刻機,中微在短時間內,燒光了地方政府和自籌資金,只好四處籌錢續命。當時民間資本對這個行業缺乏了解,也缺乏意願,尹的一腔熱血只能碰一鼻子灰。

萬般無奈之下,只好赴矽谷融資。兩周內,十幾家風投踏破門檻,願意提供5000萬美元。此情此景,令報國心切的尹志堯百感交集:難道只有美國造得出蝕刻機?

苦心積慮,只為國產化,絕不能大權旁落。在拿回幾筆續命錢後,尹志堯繼續尋找國內投資人。後來,在江上舟的引薦下,終於有國開行為中微背書。

近年來,國家加大了對半導體行業的投入。大基金一期投入1300億,已收尾;二期預計超過2000億。乍一看,錢不少,但需要投資的項目也很多,涵蓋晶片設計、製造、封測、設備等諸多領域。以一期為例,累計投資62個項目,涉及23家上市公司。

這樣平均下來,每家獲得的投資額並不多,跟撒胡椒麵一樣。

而純靠市場手段去募集資金的難度同樣非常大。以紫光為例,真正的大規模投資還沒開始,市場就已不乏圈錢的質疑聲,跟京東方當年惡戰面板產業時所遭遇的挑戰幾乎沒有兩樣。

顯然,這樣的投資強度是不夠的。再看一組數據,就更能看出差距。

全球晶片三巨頭,三星、英特爾、台積電,每年的投資都在百億美元級別,而中芯國際不到對方的十分之一。

設備三巨頭,應用材料、泛林、東京電子,每年在研發上投入5—10億美元不等,而中微半導體直到去年,收入才破10億,還是人民幣。

好的,居然我們的半導體事業正好穩步前進,那麼咱們也要好好學習奉獻自己的一份力量!

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人才的切膚之痛

搞好半導體,主要靠三件事:一個是錢,一個是人,外加一個政策。錢的事好說,畢竟這些年國家不差錢;人的事很難搞,因為非一朝一夕之功。

數據顯示,我國未來需要70萬半導體人才,目前只有不到30萬,缺口40萬。

我們尤其缺行業的領軍人物。這些年,01/02專項取得的重大突破,很多都是海歸創造的,他們長期任職於歐美半導體公司,擁有豐富的行業經驗。

張汝京,德州儀器工作20年,在全球蓋過20座晶片工廠。回國後,創辦了中芯國際,以及國內第一家12寸矽晶圓廠,被譽為中國半導體之父。

尹志堯,闖蕩矽谷20年,先後任職於英特爾、泛林和應用材料。回國後,創辦中微半導體,幾乎以一己之力,將國內介質蝕刻機帶到了世界水平。

然而,引進人才畢竟不是長久之計。國內半導體行業要想大發展,必須立足於培養本土人才。

遺憾的是,目前國內不少高校的人才培養,與現實脫節。大多數學生跑去做軟體,做應用,卻不願搞更基礎的計算機系統和底層結構。

結束語

通過以上梳理,我們看到,國內造不好高端晶片,有外部因素,也有自身原因。形勢看似悲觀,前景卻很光明。

在國家的支持和企業的自身努力下,國內半導體產業鏈正在出現由點到面的突破,而在三大歷史性機遇的支持下,我們也必須迎頭趕上。

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