2019年注定是中美兩國科技產(chǎn)業(yè)的多事之秋,。隨著貿(mào)易糾紛持久不下，華為事件后,，眾多國內(nèi)大型半導(dǎo)體廠商及跨國企業(yè)均開始重新評估自身在供應(yīng)鏈中的定位,。貿(mào)易拉鋸戰(zhàn)也將在某些方面迫使中國企業(yè)尋求自主創(chuàng)新，加快國產(chǎn)產(chǎn)品替代過程,，緩解未來風(fēng)險的沖擊,。
作為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈上技術(shù)壁壘最高的一環(huán)，半導(dǎo)體制造除了半導(dǎo)體設(shè)備本身極具技術(shù)難度之外,，各個環(huán)節(jié)設(shè)備之間的工藝配合以及誤差控制需要大量的經(jīng)驗積累,。一般集成電路制造需經(jīng)過幾十步甚至上千步的工藝，例如在20nm技術(shù)節(jié)點,，集成電路產(chǎn)品的晶圓加工工藝步驟約1000步,，在7nm時將超過1500步，任何一個步驟的誤差放大都會帶來最終芯片良率的大幅下滑,，因此半導(dǎo)體制造行業(yè)是一個高度精密的系統(tǒng)工程,。
國內(nèi)晶圓代工“兩頭在外”，工藝制程差距2~3代
作為技術(shù)及資本密集型行業(yè),，晶圓代工行業(yè)集中度達到了空前的地步,。自中芯國際2000年成立開始，中國大陸在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域一直追趕,，但目前差距仍然十分明顯,。根據(jù)集邦咨詢旗下拓墣產(chǎn)業(yè)研究院最新報告統(tǒng)計,，2019年第二季全球晶圓代工市場市占率排名前三分別為臺積電、三星與格芯,，臺積電更是豪取全球幾乎半數(shù)市場份額,。
目前大陸晶圓代工企業(yè)和本土設(shè)計公司在產(chǎn)值方面出現(xiàn)嚴重的不匹配。局限主要體現(xiàn)在兩方面：
從產(chǎn)能端來看,，“兩頭在外”現(xiàn)象嚴重,，本土晶圓制造代工廠給國外設(shè)計公司做代工，國內(nèi)設(shè)計公司也依靠海外代工廠去制造芯片,。
西南證券報告指出,，2017年，大陸整個晶圓代工產(chǎn)業(yè)規(guī)模為440億元,，其中本土晶圓代工規(guī)模370億元,，外資在國內(nèi)設(shè)立晶圓代工廠產(chǎn)業(yè)規(guī)模為70億元。中國本土IC設(shè)計公司占據(jù)中國本土晶圓代工營收規(guī)模中的190億元,，占比高達51%,。2017年中國IC設(shè)計公司對晶圓產(chǎn)值需求約671億元，中國本土晶圓代工廠提供給本土IC設(shè)計公司的產(chǎn)能按照產(chǎn)值僅滿足28.3%,，還存在481億元的晶圓代工缺口,，“兩頭在外”現(xiàn)象十分顯著。
從晶圓代工工藝角度來看,，目前國內(nèi)晶圓代工廠在特色工藝領(lǐng)域(BCD等模擬工藝,、射頻、e-NVM,、功率器件等)同國外晶圓代工廠差別不大,，基本能滿足國內(nèi)設(shè)計公司要求，同時也承接了大規(guī)模海外設(shè)計公司的需求,。國內(nèi)晶圓代工廠難以滿足國內(nèi)設(shè)計公司對主流工藝(16nm及以下)和高性能模擬工藝的需求,。
從制程端來看，與海外巨頭有2~3技術(shù)代的差距,。本土IC設(shè)計公司近年來設(shè)計工藝逐漸向90nm以內(nèi)節(jié)點發(fā)展,。2017年，設(shè)計公司采用0.13um節(jié)點占比53%,，2018年90nm及以下節(jié)點制程的需求將超過0.13um,，至2025年中國設(shè)計公司70%會用到90nm以內(nèi)制程。而大陸目前最先進的工藝制程為28納米,，僅有中芯可提供,，第一代FinFET 14納米技術(shù)進入客戶驗證階段，而全球最領(lǐng)先的臺積電則已向5納米進軍。與英特爾和三星對比,，代表大陸最先進水平的中芯在量產(chǎn)14納米與其有近5年的時間差距,。
根據(jù)西南證券的分析報告，28納米是中芯和臺積電技術(shù)差距的拐點,。90納米中芯落后臺積電1年，65納米落后2年,，40納米落后3年,，28納米整整落后6年，技術(shù)差距呈增大趨勢,。28納米之后的先進制程,，中芯和臺積電的差距越來越小，14納米落后臺積電3.5年,，比原計劃提前了半年,，10納米及以下預(yù)計落后3年。
滿足于“從0到1”?!工藝越發(fā)展越落后為哪般?
自中芯國際起,，中國大陸發(fā)展晶圓代工事業(yè)已近20年,，近10年來更是得到政策、資金多方面的支持,，為何與業(yè)內(nèi)先進的差距依然明顯?
一位在本土晶圓廠任職的管理層A君指出了大陸落后的一個客觀原因：在大陸發(fā)展代工產(chǎn)業(yè)的早期,，國際廠商通過瓦森納條約等禁令對大陸實施半導(dǎo)體設(shè)備、材料等先進技術(shù)出口限制,，導(dǎo)致從芯片設(shè)計,、生產(chǎn)等多個領(lǐng)域，大陸都不能獲取到國外的最新科技,。例如就光刻機而言,，英特爾、三星,、臺積電2015年能買到ASML 10納米的光刻機,。而大陸的中芯國際，2015年只能買到ASML 2010年生產(chǎn)的32納米的光刻機,。5年時間對半導(dǎo)體來說,，已經(jīng)足夠讓市場更新?lián)Q代3次了。因此,，國際上對大陸的限制,，一定程度上阻礙了大陸半導(dǎo)體發(fā)展的進程。
A君還指出,，隨著工藝演進,，越先進的工藝研發(fā)制造復(fù)雜性越高，成本也越高昂，單個企業(yè)已獨力難支,，因此一些行業(yè)領(lǐng)先者已組成了先進工藝研發(fā)聯(lián)盟,，以共同負擔(dān)研發(fā)力量和成本，例如IMEC的協(xié)同創(chuàng)新聯(lián)盟,，而這些聯(lián)盟事實上都不向大陸開放,，使大陸更失去了寶貴的學(xué)習(xí)機會?！熬拖褚蝗貉芯可?，肯定不會帶著你這個小學(xué)生玩啊。然而只有和高手一起玩,，你才能成為高手,。”他比喻說,。
此外,，深有體會的A君還表示，晶圓代工是一個技術(shù)密集,、資金密集,、研發(fā)周期長的行業(yè)。每一代工藝節(jié)點的挑戰(zhàn),、成本都顯著上升,，而且隨著IC設(shè)計成本的飆升，能夠負擔(dān)得起先進節(jié)點費用的客戶越來越少,，工藝實現(xiàn)量產(chǎn)的過程也越來越復(fù)雜,，很難找到影響量產(chǎn)的致命缺陷。國內(nèi)晶圓廠雖然近幾年看起來是獲得了大基金等的大量資金投入,，但是相比同行研發(fā)投入還是不夠,。
在國內(nèi)晶圓廠曾工作超過十年的B君告訴集微網(wǎng)記者，國內(nèi)晶圓代工行業(yè)在先進技術(shù)方面始終無法追趕的一個原因在于,，技術(shù)發(fā)展對應(yīng)的窗口期導(dǎo)致在邏輯器件工藝發(fā)展的過程,，永遠都是邏輯最先、1~2年后RF產(chǎn)品,、3~4年后MCU產(chǎn)品,，最后是power類的產(chǎn)品。所以從這個角度來看,，無法實現(xiàn)真正意義上的追趕,，因為領(lǐng)先者永遠可以拿到最初的紅利，跟進者只能在MCU這個窗口期利用成本和服務(wù)的配合去實現(xiàn)價值,，這部分也足以支撐企業(yè)的發(fā)展,。
“國內(nèi)晶圓廠這幾年是取得了一些成績，但是嚴格說起來也只是實現(xiàn)了‘從0到1’的突破，1就夠了嗎?后面還有99步呢?!現(xiàn)在大陸最先進就做到14納米,，現(xiàn)在還在驗證,，是否能做出來，做出來又能做到什么水平?”半導(dǎo)體行業(yè)專家莫大康對集微網(wǎng)記者表示,，“又以28納米為例來看,，臺積電當(dāng)年量產(chǎn)過程用了9個季度左右就實現(xiàn)，并迅速占領(lǐng)了市場,。反觀國內(nèi),，中芯國際花了幾年，現(xiàn)在HKMG還是不過關(guān),，市場占有率也很低。現(xiàn)在廈門聯(lián)芯都能提供28納米 HKMG工藝了,，華力也快了,，國內(nèi)、境外競爭很激烈,，也反應(yīng)出國內(nèi)晶圓廠在先進工藝研發(fā)上的不扎實,、競爭性不強?！?/p>
眾所周知,，在中國IC設(shè)計業(yè)剛剛起步時，作為還在學(xué)習(xí)發(fā)展階段中的中國IC設(shè)計業(yè)來講,，反向設(shè)計服務(wù)公司曾被很多公司青睞,。通過對芯片內(nèi)部電路的提取與分析、整理,，實現(xiàn)對芯片技術(shù)原理,、設(shè)計思路、工藝制造,、結(jié)構(gòu)機制等方面的還原,，來幫助自己進行芯片設(shè)計?！霸谙冗M工藝上,，我們也會參考一些同行的樣本進行分析，但是半導(dǎo)體工藝不可能像IC設(shè)計一樣做反向,，越先進的工藝,，涉及的制程步驟越多越復(fù)雜，不可能還原的,。因此只能自己一步一步摸索,。”A君指出。
對此,，莫大康表示,，工藝know-how怎么來的?是一片一片硅片試出來的，100片不行,，那就1000片,、10000片……沒有捷徑可走。
人才匱乏,，被嫌棄的代工行業(yè)
國內(nèi)晶圓廠在先進工藝上本就缺失,，那研發(fā)工作是怎么進行的?他們?nèi)绾蔚玫较冗M工藝的知識?這方面，除了下決心長期培養(yǎng),，就是挖掘海外人才,。然而在過去一段時間，大陸由于在全球尤其是日韓臺灣地區(qū)挖掘半導(dǎo)體人才,，引發(fā)了爭議和敵視,，這種做法可行性值得商榷。
“技術(shù)人才不足,、客戶產(chǎn)品多元化不夠,、基礎(chǔ)研發(fā)歷練不深?！痹趪鴥?nèi)外資晶圓廠擔(dān)任高級管理職務(wù)的C君對集微網(wǎng)表示,。
“人才的培養(yǎng)需要時間，必須從學(xué)校開始培養(yǎng)物理,、化學(xué),、材料、數(shù)學(xué)的人才,?？上Т箨懕緛砭腿狈H性的師資，招回來的千人計劃也是參差不齊,?！?/p>
他指出，短期內(nèi)只能靠海外進口人才,，例如最近引進的梁孟松,、蔣尚義等。但是老師父帶著一堆小學(xué)生,，怎么能做出好東西?小學(xué)生需要時間的磨練和經(jīng)驗累積,，研發(fā)基礎(chǔ)不夠好，就像練武的人馬步扎不穩(wěn),，耍的功夫都是花槍,?！笆Y爸(蔣在臺灣行業(yè)的昵稱)有一定的影響力，但是老師父還是需要一幫子的高手徒弟,。一個門派的強大不能只是靠掌門人,，要大師兄，二師兄,，三師兄…都武藝高強,。師父傳授的武藝，徒弟要有慧根能舉一反三,，甚至更上一層樓,。沒有很深的基本教育，加上多年的實戰(zhàn)經(jīng)驗,，不容易成功,。”他強調(diào),，“而且從另一個角度看,，蔣爸在臺灣德高望重，大陸的晚輩是否會認可,，從而鼎力支持?各級政府又將如何擺正角色?蔣爸又如何平衡國家利益和企業(yè)利益?”
對于引進人才“魚龍混雜”的情況,，A君給出了另一個角度的解釋,。他認為,，不排除確實有部分人員參差不齊的情況，但是有一些引進人才沒有發(fā)揮出期望的水平,，卻是因為“水土不服”,。他解釋，每個晶圓廠的工藝都有自己的獨特之處,，硬件環(huán)境也不同,，因此有一些高手換了一個環(huán)境后出現(xiàn)了不適應(yīng)的狀況是很正常的，這就需要看公司管理者是否能進行正確引導(dǎo),。
筆者一位曾在比利時IMEC學(xué)習(xí)工作多年的同學(xué)卻感慨,，張忠謀全世界也就一個啊!國內(nèi)在先進工藝上完全沒經(jīng)驗，有錢可以招人,，而且得挖團隊,，各個環(huán)節(jié)都要專家，學(xué)費肯定是要交的,，招到好的人,，學(xué)費省一些。但是現(xiàn)在多少雇傭兵是真的有干貨的,，得打問號,。
另外他還指出,，現(xiàn)在代工行業(yè)普遍薪資低，年輕人有得選都不愿意去工廠,?！霸谏虾＃T士畢業(yè)進fab也只是開個8000元,，博士12000元左右,，再看看互聯(lián)網(wǎng)、金融行業(yè)又是什么水平?行業(yè)被嫌棄,，大城市生活成本高,，小城市fab沒人愿意去，聰明人都不愿意入行,，怎么發(fā)展?”他戲稱,，如果當(dāng)初有得選，也去考財大了,。
莫大康直指：每年800萬大學(xué)畢業(yè)生,，但是能進入代工行業(yè)的少之又少，進來的也沒有經(jīng)驗,，領(lǐng)軍人才更是缺乏,。
好在情況有所轉(zhuǎn)變。B君指出,，人才的培養(yǎng),，從高校、技術(shù)人才培養(yǎng)和整體配套的政策措施,，利于產(chǎn)業(yè)發(fā)展和進步,。看美國從高校,、科研到企業(yè)的連貫性,，培養(yǎng)力促成了今天的正向循環(huán)，美日做的很好,，韓國臺灣也有改善,，大陸現(xiàn)在開始重視這個問題。
實現(xiàn)突破靠R&D,，而不是RMB
在巨大的市場和國家意志需求下,，中國大陸掀起晶圓建廠熱潮，根據(jù)SEMI截止今年2月份的數(shù)據(jù),，大陸目前擁有全球最多數(shù)量的晶圓廠項目,，多達30個新的廠房或產(chǎn)線在建或計劃建造。其中,，13個瞄準(zhǔn)了晶圓代工市場,，其余的廠房則面向LED,、存儲或其他技術(shù)。2月份以來,，又有多個晶圓廠項目公布,，建廠潮仍在持續(xù)。
對此,，業(yè)內(nèi)人士均是憂心忡忡,，認為最終國內(nèi)晶圓廠洗盤勢在必行。
“新建的廠,，技術(shù)在哪里?訂單在哪里?太離譜!”莫大康感嘆道,，國內(nèi)研發(fā)體系還很薄弱，現(xiàn)在還靠投資拉動,，“大基金今年已經(jīng)第五年,，投資拉動的政策是否需要作出改變了?圖快不一定有利，效果不一定好還浪費資金,?！彼赋觯艾F(xiàn)在這么多項目,，最后的結(jié)果一定會洗盤,，但是在這之前會死掉多少項目?損耗又得有多少?”
C君也表示很悲觀：“中央也沒有好好管理，放縱每個地方政府,，沒有制度和管理,，更沒有懲罰機制，造成今天晶圓廠項目片地開花,，最終大部分都會成為廢墟,。需要資源集中,，優(yōu)先做出一個成功的項目,，要有當(dāng)初‘兩彈一星’的精神和制度，才能讓國內(nèi)的代工廠有出頭的一天,。最重要的還是中央需要控制資源,，集中開發(fā)，看到成果再給巨大激勵,，重賞重罰,，去除弊端?！彼f,，急功近利的問題會帶來很多困擾，最后換下CEO,，一切又要重新開始,，悲哀,。“華為也是避開了剛才上述的很多問題,，資源集中和研發(fā)專注,，加上一個強勢又不斷自我改進的領(lǐng)導(dǎo)，才能有今天,?！?/p>
他說，看臺灣的例子,，精英都集中在臺積電,，人才不會像大陸這樣分散，聯(lián)電和其他廠的工藝也相對落后,，領(lǐng)先的都在臺積電,。資源整合和集中，才能開發(fā)出先進的產(chǎn)品,。
他甚至建議,，蓋這些fab廠，中央應(yīng)該學(xué)股市IPO的流程,，讓項目組和地方領(lǐng)導(dǎo)去審議會評估項目的可行性,，不合格的就打回去重做，第三次不及格就永久廢棄,。
“中國賺快錢的文化促成了產(chǎn)業(yè)這樣發(fā)展,。”B君指出,，從國家投入來看,，各地競爭不如協(xié)同發(fā)展?！皬娜?、韓、臺來看均是傾盡國家之力發(fā)展半導(dǎo)體,，最優(yōu)秀的人才都在半導(dǎo)體行業(yè),，反觀大陸，并非如此,。大基金兩期與全球資本投入比,，相差甚遠，更何況這些資金并非投入一個領(lǐng)域,?；パa型發(fā)展方式，比競爭更好,。從現(xiàn)有形式來看,，只是拉長了戰(zhàn)略的成效時間,。”他強調(diào),，要么資源整合集中力量做一件事,，要么貫通產(chǎn)業(yè)鏈以提升競爭力，更好地服務(wù)客戶,。
最后的希望
A君表示,，好在現(xiàn)在硅材料到了極限，工藝再繼續(xù)發(fā)展就要通過新的路徑,，這對國內(nèi)晶圓廠來說算是一個好消息,，屆時大家都會處在同一起跑線。
B君補充說,，工藝到了FinFET會是一個不同的局面,，我們并沒有落后太多，能夠趕上RF這一波的紅利,，爭奪更多市場空間,。因為智能手機市場有40%是中低端產(chǎn)品，以每年18億支出貨量的總數(shù)來看,，足以支撐包含主控芯片,、RF產(chǎn)品等。此外還有汽車市場,，包含所有的主控芯片,、總線、ADAS等配套芯片(汽車的MRAM),，AI人工智能,、物聯(lián)網(wǎng)(以臺積電的技術(shù)路線來看)，讓中國有機會與最先進企業(yè)競爭,，加上MCU將迎來更大的市場與空間,。同時以16、12和10nm為主的FinFET會與28/40nm一樣成為FinFET的成熟工藝,，隨著成本的降低帶來更多應(yīng)用的切入,。
莫大康表示,，業(yè)內(nèi)對中美貿(mào)易摩擦始終存了僥幸心理,，認為中美打不起來，不可能決裂,，卻沒想到特朗普這么狠,。“要留好后手,，踏踏實實做好研發(fā),。各方面的政策也應(yīng)重新審視,，以更好地支持企業(yè)的研發(fā)工作?！?/p>
“半導(dǎo)體市場是一個全球市場,，不能關(guān)起門來做事?！盉君贊同道,，“從這個角度來看，貿(mào)易戰(zhàn)某種程度來說是好事,，能促進我們審視自我,，補齊短板?！?/p>