中國的IC行業水平

這里就是重點中的重點了?中國的經濟實力是在最近十年左右才爆發性增長的?由于ICFAB工廠所需投資額巨大,十幾年前中國實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口芯片冒充自己的產品,造成了極其惡劣的影響,首當其沖的就是“漢芯”,以至于網上一有新聞說中國什么芯片獲得突破,立即有人蹦出來說:是打磨掉人家的標打上自己的標的吧?這種情況直到近些年才有所改觀?

首先看IC制造FAB企業的水平:中國目前(2018年初)最先進的IC制程工藝是中芯國際和廈門聯芯的28納米制程?廈門聯芯的28納米良品率已經超過95%,而中芯國際的28納米良品率還不高,實際上對這一工藝還沒完全搞利索?而中芯國際已經把14納米制程作為研發重點,爭取在2019年底之前量產?另外臺積電在南京投資的16納米工廠,目標是2018年底量產?

那么世界最先進水平呢?上周剛剛爆出的消息,三星的7納米制程剛剛量產成功,而且是應用了ASML最先進的EUV光刻機完成的?而臺積電沒有使用EUV光刻機的7納米工藝要到今年底才能量產,英特爾會更晚些?使用EUV光刻機未來可升級到更先進的5納米制程?

這樣看來,中國的IC制程技術比世界最先進水平落后兩代以上,時間上落后三年多(臺積電和三星的14/16納米制程工藝都是在2015年開始量產的),這實際上就是美國對中國大陸IC制造設備的禁運目標?

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

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

去年底,ASML的中國區銷售總監對媒體說,ASML最先進的EUV光刻機對中國沒有禁運,但是美國政府又的確有禁運的指示,那么,到底禁運不禁運?

這個問題得這么看,ASML每年光刻機的產量只有不多的幾十臺,每臺賣一億多美元,只能優先供應它的主要股東?對,就那三個最先進的IC廠家:三星?臺積電?英特爾,中國企業如果訂貨得排在后面等,交貨期將近兩年,交貨后生產線調試,工藝調整還要一年左右,加到一起,從下訂單到量產要至少三年?這樣通過正常的商業邏輯和流程,就能達到美國政府制定的,讓中國落后于最先進IC工藝至少三年的目標?那美國政府何必要蹦出來說禁運呢?

但是在這里必須說明,中國IC制程落后的最主要原因,并不是買不到光刻機,或者是光刻機到貨太晚?最主要的原因在于沒有足夠的人才和技術!!現狀就是,即使把所有最先進的生產設備都馬上交給中國IC制造企業,中國IC企業在三年內也沒有能力量產最先進的IC制程?事實上中芯國際目前就有14納米制程的全套設備,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和人才!!

IC生產工藝異常復雜,是人類目前生產的最復雜的產品,沒有之一,有了最先進的生產設備,就比如給了我最高級的畫筆和顏料,我仍然畫不出一幅能看的畫來,因為我根本不會畫畫,不知道怎么落筆,怎么勾線,怎么涂色?

用IC生產設備生產IC,需要經過大量的工藝研發,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?而中國懂這些技術的人才太少太少?中國自己的大學微電子專業離業界先進水平太遠,培養出的合格工程師太少?這也解釋了,為什么中國的IC制造企業大量高薪挖臺灣日本韓國的IC制造人才?指望買到最先進的生產設備,短時間就趕上世界最先進水平是不現實的?技術的積累和人才的培養都需要很長時間?

那么到底有沒有機會趕上呢?也許未來5年左右是個彎道超車的機會,但要看運氣?原因在于,新一代制程工藝對于半導體線寬的縮小不是無限制的?業界普遍認為,以目前的工藝技術,到了3納米以下的時候,電子在半導體內的流動就不是按照我們所理解的理論來走了,而是會遇到神秘的量子效應,當前的工藝技術就失效了?

各大領先企業都投入巨資研發全新的工藝和技術,試圖突破這一限制,媒體上經常能見到某某公司又有什么突破?但到目前為止,還見不到實用的技術突破?所以,也許,在5年之內,各領先企業都會停滯在3納米制程附近,正是中國趕上來的好機會?但是也有可能,未來5年真會有技術突破,那么領先企業還會繼續領跑,中國還得在后面苦苦追趕?

不過IC制程工藝未來有一個發展方向是實用的并且已經在閃存行業應用了:那就是向多層發展,3D堆疊?目前三星已經量產64層堆疊的NAND Flash芯片,正在開發96層堆疊的技術,中國紫光剛剛量產32層堆疊的NAND Flash芯片,64層的計劃到2019年才能量產?而除了閃存芯片之外的CPU類IC,目前都是平面的一層,未來肯定會向多層發展,能夠成多倍地提高IC的集成度?這種技術也是中國企業需要突破的?

但是,除了對速度和功耗有極致要求的一些IC需要追求最先進的制程工藝外,比如各種CPU和GPU等,其它大部分的IC產品實際上并不需要使用最先進的制程工藝?實際上,目前業內公認性價比最高的制程工藝是28納米,而這一工藝正在被中國大陸企業掌握?還有一個事實就是,28納米工藝的營業額目前是臺積電所有工藝里最高的?只要把這塊市場拿下,做大,中國的IC企業就能占據大半江山了?

再說說Fabless IC設計企業?這個行業中國進步是比較快的,當然這也和能買到現成的IC設計方案有關(業內叫IP Core),其中最有名的就是ARM架構的CPU了?2017年底,中國大陸的Fabless IC企業的營業額已經超過了臺灣,而且還在高速發展中?

這里可以舉一個每個人都用的產品的例子:手機CPU?目前世界上擁有自主CPU的智能手機廠家只有四個: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)?

而世界上的手機充電器生產企業能外購到的智能手機CPU也只有四家的產品:高通,聯發科(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開始向聯想K9 Plus手機供貨了,不知是不是在中國政府的壓力下華為才放開的?

另外,去年聽說,小米的松果CPU也和生產諾基亞品牌手機的HMD公司簽訂了一個意向書?紫光展銳的智能手機CPU主要用在低端手機上,但是別看低端,2017年紫光展銳的營業額及市場占有率都和臺灣聯發科MTK相差無幾了,在大陸市場的推動下,超過聯發科是必然的事?

不要認為國內智能手機CPU企業都靠買ARM的IP Core,沒什么了不起?要知道,數年以前美國買ARM方案做手機CPU的IC企業可有不少,比如Nvidia,Marvell,TI?他們后來都退出了智能手機CPU市場?而中國這幾家企業堅持下來了并且發展壯大,很了不起?

在很多產品線上,比如WIFI芯片,藍牙芯片,交換機芯片,FPGA芯片,中國的FABLESS企業都有布局,都有產品,只不過產品還比較低端,占據高端的都是國際大廠?那么怎么才能走向高端?高端芯片比低端芯片強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方面:1.擁有專利,甚至寫入了行業標準?2.能領導行業標準的升級,性能更好功能更多?3.在推出時間上能領先低端廠家,吃掉產品生命周期中利潤最豐厚的時段?

以WIFI芯片為例:國際大廠如英特爾,博通,Marvell,等,都養了一大批研究人員,對未來幾年的技術進行研究,同時在IEEE的WIFI標準化組織里投遞研究成果,和同行PK,爭取把自己的專利寫進下一版標準中去?同時工程部門同步做實現,能在IEEE開會的時候拿出樣品做成果展示?當WIFI標準一定稿,立即推出產品?國內做WIFI芯片的小廠根本沒有這個實力參與這個游戲,只能等WIFI新版標準發布之后,拿到文檔,仔細研究,然后研發生產?

更多的時候,最新標準還無法實現,只能生產老版標準的產品?這就是低端產品和高端產品的主要差別?

總之,在Fabless設計行業,我國企業的布局已經展開,發展迅猛?主要的問題是,仍然有一些空白點需要填補,已有的產品偏向低端,需要慢慢向高端拓展?

【東莞充電器】