【淄川区投资】沙粒上的战争

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中国半导体一直是在冒着敌人的炮火匍匐前进,现在,敌人的炮火越来越凶猛。

美国的惊人统治力

1957年,晶体管之父肖克利的八个门徒,在硅谷确立仙童半导体公司,并开发出人类历史上第一块集成电路,硅谷因此成为全天下半导体手艺的起源地,一直延续至今。

时代,只管发生过几回产业转移,七八十年月,半导体制造大量转移至日本;90年月后,转移至韩国和中国台湾。但美国至今依旧保留着在诸多焦点领域的统治力。

以生产装备为例,全球三大巨头应用质料、泛林和ASML,美国独占前两席,而且应用质料在除光刻机以外的险些所有领域都领先,包罗蚀刻、薄膜沉积等。

更恐怖的是,全球三大EDA软件(用于芯片设计)巨头铿腾、明导和新思,均为美国企业,全天下险些所有芯片设计和制造企业都离不开它们。

高端芯片方面,中兴事宜露出出来的众多短板,包罗ADC/DAC(数模转换)、FPGA、高速光通讯接口等芯片,现在也都依赖美国厂商,包罗德州仪器、赛灵思、亚德诺等。

美国的惊人统治力还体现在生态系统上。

现在,三种主流的芯片架构X86、MIPS和ARM,前两种都是美国血统。其中,英特尔的X86架构,与微软的Windows系统结盟,称霸台式机市场。ARM架构虽然是英国血统,却离不开安卓和iOS系统的支持,两者合计占有全球95%以上的手机市场。

而且,ARM实在降生于苹果的一款失败产物。

现在,在全球20泰半导体公司中,美国依旧独占八席,处于绝对的霸主职位,而且基本都是卡住焦点的要害性公司。

中国VS整个产业链

半导体是一个重大的产业,从大类上讲,包罗集成电路(IC)、光电子、星散器和传感器等,其中IC的规模占80%以上。

所谓芯片,就是内含集成电路的硅片,它分为几十个大类,上千个小类。制造一块小小的芯片,涉及50多个学科、数千道工序,包罗设计、制造和封装三大环节。

在这个产业链上,海内企业的差距是全方位的。

首先看设计,华为海思和紫光展锐排列海内前两名。现在,两家公司在不少领域已是天下领先水平,但一个伟大的问题是,其焦点架构由ARM或英特尔授权。

现在,海内仅有中科院的龙芯和总顾问部的申威拥有自主架构,前者用于北斗导航,后者用于神威超级盘算机,民用领域基本是空缺。

装备和质料是又一大短板。制造芯片的三大装备光刻机、蚀刻机和薄膜沉积,海内仅中微半导体的介质蚀刻性能跟上行业节奏,其7纳米装备已入围台积电名单。

此外,北方华创在氧化炉和薄膜沉积装备上成就不俗,但基本还处于28纳米级别。其他装备,如离子注入机、抛光机和洗濯机,也差不多。

差距最大的是光刻机。光刻机用于将设计好的电路图曝光在硅片上,蚀刻机则认真微观镌刻,刻出沟槽或接触孔。现在ASML最先进的EUV光刻机,即将投入三星、台积电的7纳米工艺,而海内上海微电子的光刻机,仍停留在90纳米量产的水平。

质料方面,日本是全球领先者。

在制造芯片的19种主要质料中,日本有14种位居全球第一,总份额跨越60%。全球近七成的硅晶圆产自日本,那是芯片制造的基本。

反观中国,硅晶圆险些是空缺,8英寸国产率不足10%,12英寸依赖入口,打破垄断的希望还在张汝京开办的新昇半导体。他也是中芯国际的首创人。

除了硅晶圆,海内企业还在溅射靶材、研磨液等质料上有所突破,并实现了国产化。前者用于制作金属导线,后者用于芯片研磨抛光。

以上均为单点突破,距离整个行业的崛起还对照远。

芯片制造,海内最先进的是中芯国际和厦门联芯,中芯国际将于今年量产14纳米。而它们的竞争对手,三星、台积电等巨头已经或即将量产7纳米。

最后是封测。这是现在大陆最靠近国际水平的领域,长电科技收购新加坡星科金朋后,跻身全球第三。但全球封测中央在中国台湾,以日月光为首的台湾企业,拥有50%以上的市场份额。

在这样一个超长的产业链中,全球通力互助必不能少。以光刻机为例,荷兰ASML一骑绝尘,但它的乐成得益于各国的鼎力互助,镜头来自德国蔡司、光源来自美国,这险些是西方近百年工业的手艺结晶。

但中国在这个产业链上处于晦气职位,经常面临不友好的产业环境。

巨头封锁与追杀

芯片制造是人类历史上最庞大的工艺之一,加工精度为头发丝的几千分之一,需要上千个步骤才气完成。

云云庞大的工艺,需要巨额的投资。例如,建一个芯片工厂,就动辄需要上百亿美元。这样的投资规模,只有跨国巨头甚至国家才气完成。

这让巨头企业在产业中更具优势,也直接导致了行业的不停集中。

已往40年,半导体行业出现加速垄断趋势。1995年,全球七泰半导体企业投资占比24%,现在这个数字已飙升至80%以上。40年前,全球有几十家主要的装备制造商,现在只剩下三四家。

不仅云云,巨头们不只自身可以使出许多种手段惩戒厥后者,甚至还组建产业同盟抹杀厥后者。

手段之一是低价推销。这内里都是套路:一最先你没有,它通过垄断积累暴利;等你做出来,它马上降价推销,让你越做越亏,暗无天日,最终断了产业化的念想。

昔时液晶大战的凄惨就这样。三星、夏普等液晶巨头,一最先不愿在华建厂,而等深圳市政府组织海内彩电巨头,以及京东方要睁开反扑时,他们却又自动跳出来求互助。效果导致长虹摇动并撤出,京东方则被晾在一边,国产设计泡汤。

享受这一“待遇”的,另有MOCVD装备商。MOCVD是制造LED芯片的装备,在国产化之前,美、德两家巨头依附垄断,每台装备卖2000万。而等海内厂商最先介入时,售价马上暴跌至600万。效果,数十个海内玩家,现在只剩下中微、中晟光电等少数几家。

2017年,高通在华推出重磅设计,与大唐电信旗下的联芯科技确立领盛科技,联手进军中低端芯片市场。体贴海内芯片产业的许多人士都一致以为,这是高通要“借刀杀人”,要以领盛科技用价钱战的方式绞杀正在向中高端芯片市场进军的紫光展讯。

手段之二是发动专利战,拖住对手,袭击下游客户信心。

2000年,张汝京出走台湾,在上海确立中芯国际。之后,他从台积电四处挖人,使得中芯短时间内迅速崛起。但厄运随之而来,老冤家张忠谋很快就提议了专利战。这场连续近七年的战争,最终的效果是中芯割地赔款,张汝京黯然出局。

台积电通过此举,乐成拖住了中芯。而当初引进张汝京的江上舟,也在两年后辞世,死前一直缅怀着中芯的未来。

同样的一幕发生在中微身上。2007年,尹志尧领衔的中微刚推出自己的蚀刻机,就被老东家美国应用质料告上法庭。紧接着,另一巨头泛林推波助澜。幸亏中微从一最先就小心规避专利陷阱,最终赢得了诉讼。

但效果却不甚理想,中微不只赔上巨额的诉讼费,还赔上了下游客户的信心。再加上适逢经济危急,不得不暂时砍掉MOCVD营业。

很不友好的环境

事实上,中国很早就重视了半导体的大战。最早可追溯至上世纪60年月。但在厥后的生长中,由于自身路径,海内产研环境,以及不友好的产业环境等多种缘故原由,逐渐落伍。

中国半导体一直是在冒着敌人的炮火匍匐地前进。现在,敌人的炮火更是越来越凶猛,越来越麋集。

西方一直有一个针对出口管制的制度放置,最早是1949年确立的巴黎统筹委员会,之后在1996年演变为瓦森纳协定。该协定包罗军用、民用两份控制清单,目的是限制向相关国家出口敏感产物和手艺,中国就属于被限制的工具。

已往几十年,国家一直在起劲突破这种封锁。90年月,先后批复908/909工程,时任向导人亮相:砸锅卖铁也要把半导体搞上去。国务院则用财政赤字拨款。

然而,作为两项工程的产物,华晶、华虹等企业到国际上采购装备却遭到抵制,最终生长受限,一直未有大的突破。

2006年以后,国家又搞了01和02专项。前者剑指焦点电子器件、高端通用芯片和基础软件,俗称核高基;后者剑指IC制造和成套工艺。

近年来,两个专项相继着花效果,例如中微的蚀刻机已看齐天下水平,中芯国际的工艺已挺进到14纳米,但受限于不友好的产业环境,水平照样差强人意。

以光刻机为例,ASML的EUV光刻机已投入7纳米工艺,而海内最先进的量产水平是90纳米。之以是差距惊人,缘故原由之一是买不到高水平的镜头和光源,这是光刻机的焦点部件,而海内缺乏相关的手艺。

坊间一直传说,瓦森纳协定阻止向中国出口高端光刻机。这种说法厥后遭到ASML公司的否认,该公司声称,最快将于2019年在中国晶圆厂见到EUV光刻机。

但业内人士透露,在瓦森纳协定中,确实是有光刻机限售条款的,只不外每隔几年,条款就会作响应的调整。之以是调的缘故原由也是,国产水平在不停提高,所谓的调整,顶多也就是“敌人”不停地凭证我方的希望调整炮火的轻重与射程。

一个有意思的细节是,海内研究机构在相关手艺上取得突破不久,ASML公司就否认了禁售的听说。

产业环境并不是唯一的障碍,来自国家层面的干预加倍要命。

美国政府曾多次否决中国企业针对美企的收购行为,包罗著名的紫光并购美光设计。去年更是制裁了中兴通讯,断供其芯片。

2016年,海内某基金收购德国爱思强时,连FBI都跳出来施压,最终迫使德方放弃了生意。

为钱一把辛酸泪

半导体是一个烧钱的行业。上世纪90年月,中央在财政异常拮据的情形下,特批了40亿元搞半导体。但这点钱只是杯水车薪。

向民间要投资,更遭到冷遇。

这个行业不只烧钱,而且周期长,手艺更新快,你刚研发出来,别人已经最先打价钱战。这意味着,前期要不停砸钱,还见不到水花。对民营资源而言,这是无法遭受之痛。

中微董事长尹志尧2004年满腔热血回国创业,就遇到了这个难题。

为造蚀刻机,中微在短时间内,烧光了地方政府和自筹资金,只好四处筹钱续命。那时民间资源对这个行业缺乏领会,也缺乏意愿,尹的一腔热血只能碰一鼻子灰。

万般无奈之下,只好赴硅谷融资。两周内,十几家风投踏破门槛,愿意提供5000万美元。此情此景,令报国心切的尹志尧百感交集:岂非只有美国造得出蚀刻机?

苦心积虑,只为国产化,绝不能大权旁落。在拿回几笔续命钱后,尹志尧继续寻找海内投资人。厥后,在江上舟的引荐下,终于有国开行为中微背书。

跟中微有类似遭遇的,另有京东方。

做液晶面板20年,京东方一直随同种种非议。尤其是它越亏越投的做法,更是被人质疑为绑架政府,由于其大部门资金来自银行和地方政府。

在资源市场上,由于不停增发,京东方背上了圈钱的骂名。但这些钱,大部门来自国资靠山。其间,京东方曾多次拉私募基金入股,却备受冷遇,理由是投资大,短期难见利。

幸运的是,苦熬多年后,京东方靓丽崛起,勇夺五个全球第一,让当初的坚持者赚得盆满钵满。

近年来,国家加大了对半导体行业的投入。大基金一期投入1300亿,已收尾;二期预计跨越2000亿。乍一看,钱不少,但需要投资的项目也许多,涵盖芯片设计、制造、封测、装备等诸多领域。以一期为例,累计投资62个项目,涉及23家上市公司。

这样平均下来,每家获得的投资额并不多,跟撒胡椒面一样。

而纯靠市场手段去召募资金的难度同样异常大。以紫光为例,真正的大规模投资还没最先,市场就已不乏圈钱的质疑声,跟京东方昔时恶战面板产业时所遭遇的挑战险些没有两样。

显然,这样的投资强度是不够的。再看一组数据,就更能看出差距。

全球芯片三巨头,三星、英特尔、台积电,每年的投资都在百亿美元级别,而中芯国际不到对方的十分之一。

装备三巨头,应用质料、泛林、东京电子,每年在研发上投入5—10亿美元不等,而中微半导体直到2017年,收入才破10亿,照样人民币。

人才的亲身痛苦

搞好半导体,主要靠三件事:一个是钱,一个是人,外加一个政策。钱的事好说,事实这些年国家不差钱;人的事很难搞,由于非一朝一夕之功。

数据显示,我国未来需要70万半导体人才,现在只有不到30万,缺口40万。

我们尤其缺行业的领武士物。这些年,01/02专项取得的重大突破,许多都是海归缔造的,他们耐久任职于西欧半导体公司,拥有厚实的行业履历。

张汝京,德州仪器事情20年,在全球盖过20座芯片工厂。回国后,开办了中芯国际,以及海内第一家12寸硅晶圆厂,被誉为中国半导体之父。

尹志尧,闯荡硅谷20年,先后任职于英特尔、泛林和应用质料。回国后,开办中微半导体,险些以一己之力,将海内介质蚀刻机带到了天下水平。

此外,曾任职于霍尼韦尔的姚力军,回国后做出了高纯度溅射靶材;美国留学归来的王淑敏,研发出海内第一款研磨液,打破了外洋垄断。

日本、韩国和中国台湾区域,也是半导体人才的主要泉源。大陆两大代工厂,中芯国际和厦门联芯,都有台湾靠山,许多手艺职员也来自台湾。

这几年,海内存储器的跨越式生长,也离不开日本、韩国、中国台湾手艺职员的孝顺。日本厂商尔必达停业后,大批日本人赴中国寻找时机,包罗前社长坂本幸雄。

以紫光为例,外界看到其董事长赵伟国在资源和产业上动作一再,而事实上,他专心同样多的也是找人。其总投资预计1000亿美元左右的长江储存的执行董事长高启全,即是他费全心思从台湾争抢过来的天下级半导体产业猛人。

然而,引进人才事实不是恒久之计。海内半导体行业要想大生长,必须驻足于培育本土人才。

一方面,外来人才和本土人才,在利益、看法等方面是有冲突的。中芯国际在江上舟离世后,就陷入外来职员和本土职员的派系之争,一度影响到公司的生长。

另一方面,半导体是微加工行业,工艺很要害。许多外国手艺职员之以是牛,是他们一辈子只干一件事积累起来的。

2002年,上海微电子总司理赴德国考察,有工程师告诉他:“给你们全套图纸,也做不出来。”最先他不平,厥后明了了。那里的抛光工人,祖孙三代干着同样一件事,“同样一个镜片,差异工人去磨,光洁度相差十倍。”

这恰是中国半导体行业的一个亲身痛苦。

我们不缺设计职员,但缺工艺工程师,而这类人才很难靠引进来知足。

中芯国际之以是在制程上落伍,除了光刻机等装备受限外,工艺上的履历欠缺才是更主要的缘故原由。

遗憾的是,现在海内不少高校的人才培育,与现实脱节。大多数学生跑去做软件,做应用,却不愿搞更基础的盘算机系统和底层结构。

不容乐观的生态链

在自然界,动植物要生计,必须融入生物链。

做企业也一样。只不外,在企业这个生态链中,先行者有成本优势,再加上稳固可靠的供应链,使得他们能够连续盈利,进而支持着手艺的不停提高。

这对厥后者而言,犹如一道不能逾越的壁垒。

这些年,中国半导体产业面临的一浩劫题,就是若何融入这个生态链。

龙芯是一个很好的例子。这款中科院盘算所自主研发的芯片,只管性能不俗,但一直游离在民用市场外。缘故原由很简朴,市场上有更成熟、性价比更高的处置器。

龙芯的遭遇并非个案。大部门芯片制造厂,在采购装备时,一定思量的是入口装备,由于国产装备刚起步,质量不稳固、一致性差。

昔时,LED芯片刚在海内兴起时,各大芯片厂均只认美、德装备,而地方政府的津贴也只给入口装备。

内忧外祸,将海内MOCVD装备商逼到了绝境,“客户不太愿意用……由于不信托,需要重新验证,这又要花钱。”中晟光电认真人陈爱华说。

直到厥后,工信部为每台国产装备提供2000万津贴,形势才最先好转。

新产物研制出来,没有人用,就不能能盈利;没有盈利,就没钱搞研发。效果只能是恶性循环,胎死腹中。

这个时刻,需要来自生态链的支持。海内半导体行业近年来的提高,尤其是装备和质料领域,很洪水平上得益于中芯国际、厦门联芯等晶圆制造厂的动员。

但这种时机,不是外洋厂商所能提供的。那种一切交给市场的想法,不能说稚子,至少也是罔顾事实的。

几年前,韩国SK海力士曾采购过中微半导体的蚀刻机,厥后放弃了。外面上是由于性能不及预期,现实是忧郁泄露焦点工艺的隐秘。

一个有意思的细节是,只管中国民用芯片九成依赖入口,但军用芯片却基本能自给自足,甚至另有出口。好比,龙芯就稳固运行在北斗导航系统上。

另一款自主芯片,来自总参56所的申威,则撑起了我们的太湖之光超级盘算机。

军用很出彩,民用却卖不出去?问题就在生态链上。

军用市场是一个封锁的小圈子,产物追求稳固性和抗滋扰,对性能并不敏感。龙芯和申威在这里能找到自己的位置。

反观民用市场,性能为王,手艺迭代快,龙芯和申威很难融入这样的生态链。

竣事语

通过以上梳理,我们看到,海内造欠好高端芯片,有外部因素,也有自身缘故原由。

形势看似消极,远景却很灼烁。

一方面,半导体行业向中国转移的大趋势不会改变。另一方面,摩尔定律在工艺上逐渐趋近极限,客观上给了海内企业追赶的时机,而国家也正进一步加大支持和投入。

在国家的支持和企业的自身起劲下,海内半导体产业链正在泛起由点到面的突破,而在眼下,我们也必须迎头遇上。

否则,后面的仗将会越来越难打,由于半导体产业不光是现代高科技产业的基础,更是支持和保障国家平安的战略性、基础性和先导性产业,而且主要性会越来越大。