中國(guó)的IC行業(yè)水平

這里就是重點(diǎn)中的重點(diǎn)了?中國(guó)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力是在最近十年左右才爆發(fā)性增長(zhǎng)的?由于ICFAB工廠所需投資額巨大,十幾年前中國(guó)實(shí)際上沒有多少錢投入,水平落后是必然的?再加上科研體制的問題,早期有一幫公司靠打磨進(jìn)口芯片冒充自己的產(chǎn)品,造成了極其惡劣的影響,首當(dāng)其沖的就是“漢芯”,以至于網(wǎng)上一有新聞?wù)f中國(guó)什么芯片獲得突破,立即有人蹦出來說:是打磨掉人家的標(biāo)打上自己的標(biāo)的吧?這種情況直到近些年才有所改觀?

首先看IC制造FAB企業(yè)的水平:中國(guó)目前(2018年初)最先進(jìn)的IC制程工藝是中芯國(guó)際和廈門聯(lián)芯的28納米制程?廈門聯(lián)芯的28納米良品率已經(jīng)超過95%,而中芯國(guó)際的28納米良品率還不高,實(shí)際上對(duì)這一工藝還沒完全搞利索?而中芯國(guó)際已經(jīng)把14納米制程作為研發(fā)重點(diǎn),爭(zhēng)取在2019年底之前量產(chǎn)?另外臺(tái)積電在南京投資的16納米工廠,目標(biāo)是2018年底量產(chǎn)?

那么世界最先進(jìn)水平呢?上周剛剛爆出的消息,三星的7納米制程剛剛量產(chǎn)成功,而且是應(yīng)用了ASML最先進(jìn)的EUV光刻機(jī)完成的?而臺(tái)積電沒有使用EUV光刻機(jī)的7納米工藝要到今年底才能量產(chǎn),英特爾會(huì)更晚些?使用EUV光刻機(jī)未來可升級(jí)到更先進(jìn)的5納米制程?

這樣看來,中國(guó)的IC制程技術(shù)比世界最先進(jìn)水平落后兩代以上,時(shí)間上落后三年多(臺(tái)積電和三星的14/16納米制程工藝都是在2015年開始量產(chǎn)的),這實(shí)際上就是美國(guó)對(duì)中國(guó)大陸IC制造設(shè)備的禁運(yùn)目標(biāo)?

IC制造設(shè)備種類非常多,價(jià)格都非常昂貴,其中最重要的是光刻機(jī)?光刻機(jī)的生產(chǎn)廠家并不多,在28納米以上線寬的時(shí)代,日本的佳能和尼康都能制造(對(duì),就是造單反相機(jī)的那個(gè)佳能和尼康),但是IC制程工藝進(jìn)步到十幾納米以下時(shí),佳能和尼康就落后了,基本退出了光刻機(jī)市場(chǎng)?

目前,世界上唯一的光刻機(jī)廠家就剩下ASML?ASML是荷蘭飛利浦公司的半導(dǎo)體部門拆分出來的獨(dú)立公司(飛利浦半導(dǎo)體部門拆分出的另一家公司是NXP恩智浦,最近美國(guó)高通公司要收購NXP,需要得到中國(guó)政府的批準(zhǔn),趕上美帝對(duì)中興禁運(yùn),那么,就拭目以待吧)?ASML的主要股東是飛利浦,但三星,臺(tái)積電和英特爾都占有股份?

去年底,ASML的中國(guó)區(qū)銷售總監(jiān)對(duì)媒體說,ASML最先進(jìn)的EUV光刻機(jī)對(duì)中國(guó)沒有禁運(yùn),但是美國(guó)政府又的確有禁運(yùn)的指示,那么,到底禁運(yùn)不禁運(yùn)?

這個(gè)問題得這么看,ASML每年光刻機(jī)的產(chǎn)量只有不多的幾十臺(tái),每臺(tái)賣一億多美元,只能優(yōu)先供應(yīng)它的主要股東?對(duì),就那三個(gè)最先進(jìn)的IC廠家:三星?臺(tái)積電?英特爾,中國(guó)企業(yè)如果訂貨得排在后面等,交貨期將近兩年,交貨后生產(chǎn)線調(diào)試,工藝調(diào)整還要一年左右,加到一起,從下訂單到量產(chǎn)要至少三年?這樣通過正常的商業(yè)邏輯和流程,就能達(dá)到美國(guó)政府制定的,讓中國(guó)落后于最先進(jìn)IC工藝至少三年的目標(biāo)?那美國(guó)政府何必要蹦出來說禁運(yùn)呢?

但是在這里必須說明,中國(guó)IC制程落后的最主要原因,并不是買不到光刻機(jī),或者是光刻機(jī)到貨太晚?最主要的原因在于沒有足夠的人才和技術(shù)!!現(xiàn)狀就是,即使把所有最先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備都馬上交給中國(guó)IC制造企業(yè),中國(guó)IC企業(yè)在三年內(nèi)也沒有能力量產(chǎn)最先進(jìn)的IC制程?事實(shí)上中芯國(guó)際目前就有14納米制程的全套設(shè)備,而他們的28納米制程都沒整利索?再說一遍:最大的瓶頸在于缺乏技術(shù)和人才!!

IC生產(chǎn)工藝異常復(fù)雜,是人類目前生產(chǎn)的最復(fù)雜的產(chǎn)品,沒有之一,有了最先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備,就比如給了我最高級(jí)的畫筆和顏料,我仍然畫不出一幅能看的畫來,因?yàn)槲腋静粫?huì)畫畫,不知道怎么落筆,怎么勾線,怎么涂色?

用IC生產(chǎn)設(shè)備生產(chǎn)IC,需要經(jīng)過大量的工藝研發(fā),需要知道用什么材料,制作成什么形狀,怎么布局,等等,才能保證良品率?而中國(guó)懂這些技術(shù)的人才太少太少?中國(guó)自己的大學(xué)微電子專業(yè)離業(yè)界先進(jìn)水平太遠(yuǎn),培養(yǎng)出的合格工程師太少?這也解釋了,為什么中國(guó)的IC制造企業(yè)大量高薪挖臺(tái)灣日本韓國(guó)的IC制造人才?指望買到最先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備,短時(shí)間就趕上世界最先進(jìn)水平是不現(xiàn)實(shí)的?技術(shù)的積累和人才的培養(yǎng)都需要很長(zhǎng)時(shí)間?

那么到底有沒有機(jī)會(huì)趕上呢?也許未來5年左右是個(gè)彎道超車的機(jī)會(huì),但要看運(yùn)氣?原因在于,新一代制程工藝對(duì)于半導(dǎo)體線寬的縮小不是無限制的?業(yè)界普遍認(rèn)為,以目前的工藝技術(shù),到了3納米以下的時(shí)候,電子在半導(dǎo)體內(nèi)的流動(dòng)就不是按照我們所理解的理論來走了,而是會(huì)遇到神秘的量子效應(yīng),當(dāng)前的工藝技術(shù)就失效了?

各大領(lǐng)先企業(yè)都投入巨資研發(fā)全新的工藝和技術(shù),試圖突破這一限制,媒體上經(jīng)常能見到某某公司又有什么突破?但到目前為止,還見不到實(shí)用的技術(shù)突破?所以,也許,在5年之內(nèi),各領(lǐng)先企業(yè)都會(huì)停滯在3納米制程附近,正是中國(guó)趕上來的好機(jī)會(huì)?但是也有可能,未來5年真會(huì)有技術(shù)突破,那么領(lǐng)先企業(yè)還會(huì)繼續(xù)領(lǐng)跑,中國(guó)還得在后面苦苦追趕?

不過IC制程工藝未來有一個(gè)發(fā)展方向是實(shí)用的并且已經(jīng)在閃存行業(yè)應(yīng)用了:那就是向多層發(fā)展,3D堆疊?目前三星已經(jīng)量產(chǎn)64層堆疊的NAND Flash芯片,正在開發(fā)96層堆疊的技術(shù),中國(guó)紫光剛剛量產(chǎn)32層堆疊的NAND Flash芯片,64層的計(jì)劃到2019年才能量產(chǎn)?而除了閃存芯片之外的CPU類IC,目前都是平面的一層,未來肯定會(huì)向多層發(fā)展,能夠成多倍地提高IC的集成度?這種技術(shù)也是中國(guó)企業(yè)需要突破的?

但是,除了對(duì)速度和功耗有極致要求的一些IC需要追求最先進(jìn)的制程工藝外,比如各種CPU和GPU等,其它大部分的IC產(chǎn)品實(shí)際上并不需要使用最先進(jìn)的制程工藝?實(shí)際上,目前業(yè)內(nèi)公認(rèn)性價(jià)比最高的制程工藝是28納米,而這一工藝正在被中國(guó)大陸企業(yè)掌握?還有一個(gè)事實(shí)就是,28納米工藝的營(yíng)業(yè)額目前是臺(tái)積電所有工藝?yán)镒罡叩?只要把這塊市場(chǎng)拿下,做大,中國(guó)的IC企業(yè)就能占據(jù)大半江山了?

再說說Fabless IC設(shè)計(jì)企業(yè)?這個(gè)行業(yè)中國(guó)進(jìn)步是比較快的,當(dāng)然這也和能買到現(xiàn)成的IC設(shè)計(jì)方案有關(guān)(業(yè)內(nèi)叫IP Core),其中最有名的就是ARM架構(gòu)的CPU了?2017年底,中國(guó)大陸的Fabless IC企業(yè)的營(yíng)業(yè)額已經(jīng)超過了臺(tái)灣,而且還在高速發(fā)展中?

這里可以舉一個(gè)每個(gè)人都用的產(chǎn)品的例子:手機(jī)CPU?目前世界上擁有自主CPU的智能手機(jī)廠家只有四個(gè):三星,蘋果,華為(麒麟處理器),小米(小米的松果CPU是基于大唐的技術(shù))?

而世界上的手機(jī)充電器生產(chǎn)企業(yè)能外購到的智能手機(jī)CPU也只有四家的產(chǎn)品:高通,聯(lián)發(fā)科(MTK),三星(魅族最愛用),紫光展銳?蘋果,華為和小米的CPU不外賣?不過,最近華為的麒麟970CPU開始向聯(lián)想K9 Plus手機(jī)供貨了,不知是不是在中國(guó)政府的壓力下華為才放開的?

另外,去年聽說,小米的松果CPU也和生產(chǎn)諾基亞品牌手機(jī)的HMD公司簽訂了一個(gè)意向書?紫光展銳的智能手機(jī)CPU主要用在低端手機(jī)上,但是別看低端,2017年紫光展銳的營(yíng)業(yè)額及市場(chǎng)占有率都和臺(tái)灣聯(lián)發(fā)科MTK相差無幾了,在大陸市場(chǎng)的推動(dòng)下,超過聯(lián)發(fā)科是必然的事?

不要認(rèn)為國(guó)內(nèi)智能手機(jī)CPU企業(yè)都靠買ARM的IP Core,沒什么了不起?要知道,數(shù)年以前美國(guó)買ARM方案做手機(jī)CPU的IC企業(yè)可有不少,比如Nvidia,Marvell,TI?他們后來都退出了智能手機(jī)CPU市場(chǎng)?而中國(guó)這幾家企業(yè)堅(jiān)持下來了并且發(fā)展壯大,很了不起?

在很多產(chǎn)品線上,比如WIFI芯片,藍(lán)牙芯片,交換機(jī)芯片,FPGA芯片,中國(guó)的FABLESS企業(yè)都有布局,都有產(chǎn)品,只不過產(chǎn)品還比較低端,占據(jù)高端的都是國(guó)際大廠?那么怎么才能走向高端?高端芯片比低端芯片強(qiáng)的主要不在制程工藝上,甚至低端芯片的制程工藝和高端芯片可能是一樣的甚至更高?

高端芯片高在這幾個(gè)方面:1.擁有專利,甚至寫入了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)?2.能領(lǐng)導(dǎo)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的升級(jí),性能更好功能更多?3.在推出時(shí)間上能領(lǐng)先低端廠家,吃掉產(chǎn)品生命周期中利潤(rùn)最豐厚的時(shí)段?

以WIFI芯片為例:國(guó)際大廠如英特爾,博通,Marvell,等,都養(yǎng)了一大批研究人員,對(duì)未來幾年的技術(shù)進(jìn)行研究,同時(shí)在IEEE的WIFI標(biāo)準(zhǔn)化組織里投遞研究成果,和同行PK,爭(zhēng)取把自己的專利寫進(jìn)下一版標(biāo)準(zhǔn)中去?同時(shí)工程部門同步做實(shí)現(xiàn),能在IEEE開會(huì)的時(shí)候拿出樣品做成果展示?當(dāng)WIFI標(biāo)準(zhǔn)一定稿,立即推出產(chǎn)品?國(guó)內(nèi)做WIFI芯片的小廠根本沒有這個(gè)實(shí)力參與這個(gè)游戲,只能等WIFI新版標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布之后,拿到文檔,仔細(xì)研究,然后研發(fā)生產(chǎn)?

更多的時(shí)候,最新標(biāo)準(zhǔn)還無法實(shí)現(xiàn),只能生產(chǎn)老版標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品?這就是低端產(chǎn)品和高端產(chǎn)品的主要差別?

總之,在Fabless設(shè)計(jì)行業(yè),我國(guó)企業(yè)的布局已經(jīng)展開,發(fā)展迅猛?主要的問題是,仍然有一些空白點(diǎn)需要填補(bǔ),已有的產(chǎn)品偏向低端,需要慢慢向高端拓展?

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