IPRdaily导读:在半导体领域,中国需要挑战的是西方数百年积累的工业体系。 中国半导体一直在敌人的炮火下匍匐前进,而现在,敌人的炮火越来越猛烈。 谁让我的“核心”在追击、拦截中受伤? 在国家的支持和企业自身的努力下,国内半导体产业链正在从点到点地突破,在三个历史性机遇的支撑下,我们也必须迎头赶上。
在半导体领域,中国需要挑战的是西方数百年积累的工业体系。
中国半导体一直在敌人的炮火下匍匐前进,而现在,敌人的炮火越来越猛烈。 谁让我的“核心”在追击、拦截中受伤?
1、美国惊人的统治力
1957年,晶体管之父肖克利的八位弟子在硅谷创立了仙童半导体公司,研制出了人类历史上第一块集成电路。 硅谷由此成为世界半导体技术的发源地,并延续至今。
期间,尽管经历了多次产业转移,但在20世纪70年代和80年代,半导体制造大量转移到日本; 20世纪90年代后,转移到韩国和中国台湾。 但美国在许多核心领域仍然保持着主导地位。
以生产设备为例,全球三巨头应用材料、泛林和ASML中,美国占据前两名,而应用材料在除光刻机之外的几乎所有领域都处于领先地位,包括蚀刻和薄膜沉积。
更可怕的是,全球三大EDA软件(针对芯片设计)巨头Cadence、Mentor Graphics、Synopsys都是美国公司,全球几乎所有芯片设计制造公司都离不开它们。
在高端芯片方面,中兴事件暴露出的很多短板,包括ADC/DAC(数模转换)、FPGA、高速光通信接口等芯片目前也依赖美国厂商,包括德州仪器 (TI)、赛灵思 (Xilinx) 和模拟设备 (ADI)。 等待。
美国惊人的统治力还体现在生态系统上。
目前主流的芯片架构有X86、MIPS和ARM三种,前两种都是美国产的。 其中,英特尔的X86架构与微软的Windows系统联盟,主导了桌面市场。 ARM架构虽然起源于英国,但离不开Android和iOS系统的支持,这两个系统合计占据了全球手机市场95%以上的份额。
而且,ARM实际上是从苹果失败的产品中诞生的。
如今,全球前20大半导体企业中,美国依然占据八席,处于绝对霸主地位,基本上是卡在核心的关键企业。
2、中国VS全产业链
半导体是一个巨大的产业。 从类别来看,包括集成电路(IC)、光电子、分路器和传感器等,其中IC规模占比超过80%。
所谓芯片,就是含有集成电路的硅片。 它分为几十个大类和数千个小类。 制造一颗小芯片涉及 50 多个学科和数千道流程,包括设计、制造和封装。
在这个产业链上表情包设计,国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位列国内前两名。 目前,这两家公司在很多领域都处于世界领先水平,但一个巨大的问题是,其架构授权的核心被外人控制。
目前国内仅有中科院龙芯和总参神威拥有独立机构。 前者用于北斗导航,后者用于神威超级计算机。 民用领域基本空白。
设备和材料是另一个主要缺点。 制造芯片的三大设备是光刻机、刻蚀机、薄膜沉积。 在国内,只有中微电子的介质刻蚀机能够跟上行业的步伐。 其7纳米设备已入围台积电。
此外,北方华创在氧化炉、薄膜沉积设备等方面也取得了不错的成绩,但仍基本停留在28nm水平。 其他设备,如离子注入机、抛光机和清洁机,也类似。
最大的差距是光刻机。 光刻机用于将设计好的电路图曝光在硅片上,刻蚀机则负责显微雕刻,刻出凹槽或接触孔。 目前,ASML最先进的EUV光刻机即将投入三星、台积电的7纳米工艺,而国内上海微电子的光刻机还停留在90纳米量产水平。
在材料方面,日本处于全球领先地位。
在制造芯片的19种主要材料中,日本在其中14种中排名第一,合计份额超过60%。 全球近70%的硅片产自日本,是芯片制造的基础。
相比之下,在中国,硅片几乎是空白。 8英寸国产率不足10%,12英寸依赖进口。 打破垄断的希望就在张汝京创办的新盛半导体,该公司将于今年量产。 他也是中芯国际的创始人。
除硅片外,国内企业在溅射靶材、磨削液等材料方面也取得了突破,并实现了国产化。 前者用于制造金属丝,后者用于芯片研磨和抛光。
以上都是单点的突破,离整个行业的崛起还有很远的距离。
芯片制造,国内最先进的是中芯国际和厦门联芯,目前可以实现28nm量产。 而他们的竞争对手三星、台积电等巨头今年也即将量产7nm,相差两三代。
最后是测试版。 这是目前中国大陆最接近国际水平的领域。 长电科技收购新加坡星科金朋后,排名全球第三。 但全球封测中心在中国台湾,以日月光为首的台湾企业占有超过50%的市场份额。
在如此超长的产业链中,全球合作至关重要。 以光刻机为例,荷兰的ASML是最好的,但它的成功得益于各国的充分合作。 镜头来自德国蔡司,光源来自美国。 这几乎是西方工业技术近一个世纪的结晶。
但中国在这一产业链上处于劣势,常常面临不友好的产业环境。 这次中兴事件,无非是表面上的斗争和封锁,而表面下的斗争几十年来一直没有停止过。
3、巨人封锁追击
芯片制造是人类历史上最复杂的工艺,加工精度为千分之一头发丝,需要数千个步骤才能完成。 其难度相当于两枚炸弹和一颗卫星。
如此复杂的过程需要巨大的投资。 例如,建设一家芯片工厂很容易耗资数百亿美元。 这样的投资规模只有跨国巨头甚至国家才能完成。
这让巨头企业在行业中更具优势,直接导致行业集中度不断提高。
近40年来,半导体行业呈现出加速垄断的趋势。 1995年,全球七大半导体公司的投资占比为24%,如今这一数字已飙升至80%以上。 四十年前,全球主要设备制造商有几十家,现在只剩下三四家了。
不仅如此,巨头们不仅可以使用多种手段来惩罚后来者,甚至可以组成产业联盟来杀死后来者。
手段之一就是低价倾销。 这里面都有套路:一开始你没有,它通过垄断积累了巨额利润; 当你做出来的时候,它立即降价并倾销,让你损失的钱越来越多,天就黑了,最后工业化的想法就被断掉了。
这就是当年液晶大战的惨烈。 三星、夏普等液晶巨头起初不愿意在中国建厂,但当深圳市政府组织国内彩电巨头和京东方发起反击时,他们跳出来寻求合作。 结果长虹动摇退出,京东方则被抛在一边,国产计划落空。
享受这种“待遇”的还有MOCVD设备制造商。 MOCVD是一种用于制造LED芯片的设备。 国产化之前,美国和德国两大巨头依靠垄断,每台设备销量2000万台。 当国内厂商开始介入后,价格立即暴跌至600万。 如此一来,国内数十家企业中,只剩下中微电子、中升光电等少数几家。
去年,高通在中国推出了重磅计划,与大唐电信旗下联芯科技成立联芯科技,共同进军低端芯片市场。 不少关注国内芯片行业的人士一致认为,这是高通“借刀杀人”,利用拉萨尔的价格战绞杀正在进军中高端芯片市场的紫光展讯。 5月4日最新消息显示,合资公司已正式获批。
第二种方法是发动专利战,牵制对手,削弱下游客户的信心。
2000年,张汝京离开台湾,在上海创办中芯国际。 之后他又从台积电挖人,让中芯国际在短时间内迅速崛起。 但厄运也随之而来,宿敌张忠谋很快就发起了专利战。 这场持续近七年的战争最终的结果是中芯国际割地赔款,张汝京黯然出局。
通过此举,台积电成功牵制了中芯国际。 而当初介绍张如静的姜尚舟,也在两年后去世了。 去世前,他一直在思考中芯国际的未来。
同样的一幕也发生在中卫身上。 2007年,尹智尧领导的中国微电子刚刚推出自己的刻蚀机,就被老公司应用材料公司告上法庭。 紧接着,另一位巨头范林更是火上浇油。 幸运的是,中微电子从一开始就小心翼翼地避开了专利陷阱,最终赢得了官司。
但结果并不理想。 中微电子不仅损失了巨额法律费用,还失去了下游客户的信心。 加之经济危机,MOCVD业务不得不暂时停产。
4.环境非常不友好
事实上,中国很早就重视半导体战争。 最早可以追溯到20世纪60年代。 但在后来的发展中,由于自身道路、国内产学研环境、产业环境不友好等多种原因,逐渐落后。
中国半导体在敌人的炮火下一直匍匐前进。 现在,敌人的炮火越来越猛烈、越来越密集。
西方一直有出口管制的制度安排。 最早的是1949年成立的巴黎协调委员会,后来演变为1996年的《瓦森纳协定》。该协定包含军用和民用两个管制清单,目的是限制向相关国家出口敏感产品和技术。国家,而中国就是限制对象之一。
过去几十年来半导体ip公司是什么意思,该国一直在努力突破这一封锁。 20世纪90年代,908/909项目相继获批,当时的领导表示,即使卖铁也要用半导体。 国务院利用财政赤字来分配资金。
但作为两个项目的产物,华晶、华虹等企业在国际采购设备方面遭遇阻力,发展最终受到限制,一直没有取得重大突破。
2006年以后,国家启动了01、02专项。 前者指核心电子器件、高端通用芯片和基础软件,俗称核高基; 后者指的是IC制造和完整的工艺。
近年来,两个专项项目相继开花。 比如中微电子的刻蚀机已经达到世界水平,中芯国际的工艺先进到28纳米。 但由于产业环境不佳,水平仍不尽如人意。
以光刻机为例,ASML的EUV光刻机即将投入7nm工艺,而国内最先进的量产水平是90nm。 造成这一惊人差距的原因之一是无法采购作为光刻机核心部件的高水平镜头和光源,国内缺乏相关技术。
有传言称,《瓦森纳协议》禁止向中国出口高端光刻机。 这一说法后来被ASML否认,声称EUV光刻机最快将于2019年出现在中国晶圆厂。
不过,业内人士透露,瓦森纳协议中确实有关于出售光刻机的条款,但每隔几年,该条款就会进行相应调整。 调整的原因是国内生产水平不断提高。 所谓调整,充其量就是“敌人”根据我们的进展不断调整炮火的猛烈程度和射程。
一个有趣的细节是,在国内研究机构取得相关技术突破后不久,ASML就否认了禁令的传闻。
产业环境并不是唯一的障碍,国家层面的干预更为致命。
美国政府多次否决中国企业收购美国企业,其中包括著名的紫光集团收购美光科技。 近日,中兴通讯受到制裁,芯片供应被切断。
2016年,国内基金收购德国爱思强时,连美国联邦调查局(FBI)也跳出来施压,最终迫使德方放弃了这笔交易。 据中兴通讯员工透露,在中兴通讯核心故障事件发生之前,FBI就进入了公司。
5、为钱而苦涩的泪水
半导体是一个烧钱的行业。 20世纪90年代,中央财政拮据时,专门批准40亿元搞半导体。 但这点钱只是杯水车薪。
向私营部门寻求投资遭到冷遇。
这个行业不仅烧钱,而且周期长、技术更新快。 你刚刚开发出来,别人已经开始价格战了。 这意味着前期你要不断地花钱,不能有水花。 对于民间资本来说,这是难以承受的痛苦。
中卫董事长尹志耀2004年满怀热情回国创业时就遇到了这个问题。
为了制造蚀刻机,中卫在短时间内就烧光了当地政府和自筹资金,只好到处筹集资金才能续命。 当时民间资本对这个行业缺乏了解,也缺乏意愿,尹的热情只能遭到挫败。
无奈之下,他们只得前往硅谷筹集资金。 两周内,十几家风险投资公司跨过了门槛,提供了 5000 万美元的资金。 这种情况让一心报国的尹智尧百感交集:难道只有美国才能制造蚀刻机吗?
苦心经营只为本土化,实力不可落下。 拿回几笔延寿钱后,尹智尧继续寻找国内投资者。 后来,在蒋尚舟的推荐下,国家开发银行最终认可了中卫。
京东方与中微电子也有类似的经历。
做液晶面板的20年里,京东方一直伴随着各种非议。 尤其是其亏钱加大投资的做法,被质疑为绑架政府,因为其资金大部分来自银行和地方政府。
在资本市场上,由于新股的不断发行,京东方被指挪用资金。 但这些钱大部分来自国有背景。 在此期间,京东方曾多次要求私募基金投资,但均被拒绝,理由是投资规模大、短期内难以看到盈利。
好在,经过多年的努力,京东方漂亮崛起,拿下了五个全球第一,让原来的追随者赚得盆满钵盈。
近年来,国家加大了对半导体产业的投资力度。 大基金一期投资1300亿元,已完成; 二期预计将突破2000亿元。 乍一看好像不少钱,但需要投资的项目也很多,涵盖芯片设计、制造、封测、设备等诸多领域。 以一期为例,共投资项目62个,涉及上市公司23家。
这样一来,平均每个家庭收到的投资金额并不多,就像辣椒面一样。
单纯通过市场手段筹集资金也非常困难。 以清华紫光为例,真正的大规模投资尚未开始,市场上已经存在赚钱的疑虑,这与京东方在面板行业激战时遇到的挑战几乎相同。
显然,这样的投资力度还不够。 再看一组数据,差距就更明显了。
全球芯片三大巨头三星、英特尔、台积电每年投资数百亿美元,而中芯国际还不到对方的十分之一。
应用材料、泛林、东京电子三大设备巨头每年研发投入在5亿美元到10亿美元之间,而中微去年营收仅超过10亿,而且还是人民币。
6、人才之痛
做好半导体主要靠三个东西:一是钱,二是人,还有政策。 钱谈起来容易,毕竟这些年国家不缺钱; 与人打交道很难,因为这不是一朝一夕就能做到的。
数据显示,我国未来需要70万半导体人才,但目前不足30万,缺口40万。
我们尤其缺乏行业领袖。 多年来,01/02项目取得的许多重大突破都是海归人员创造的。 他们长期在欧美半导体公司工作,拥有丰富的行业经验。
张汝京,德州仪器工作20年,覆盖全球20家芯片工厂。 回国后,他创办了中芯国际和中国第一家12英寸硅片工厂。 他被誉为中国半导体工业之父。
尹智尧在硅谷工作了20年,曾就职于英特尔、Lamlin和应用材料公司。 回国后,他创办了中微半导体,几乎凭一己之力将国产介质刻蚀机推向了世界水平。
此外,曾在霍尼韦尔工作的姚丽君回国后制作高纯溅射靶材; 留美归来的王淑敏研制出国内首创磨料液,打破了国外垄断。
日本、韩国和台湾地区也是半导体人才的重要来源地。 中国大陆的两大代工厂中芯国际和厦门联芯都有台湾背景,很多技术人员也来自台湾。
近年来,国产存储器的跨越式发展也离不开日本、韩国、台湾地区技术人员的贡献。 日本厂商尔必达破产后,大批日本人前往中国寻找机会,其中就包括前社长坂本幸雄。
以清华紫光集团为例,外界看到其董事长赵卫国在资本和产业方面动作频频,但实际上,他的重点也是在找人。 预计总投资约1000亿美元的长江存储执行董事长高启全是他从台湾费力拉拢来的世界级半导体行业领军人物。
目前,长江存储的3D NAND闪存已获得第一笔订单,芯片总数为10,776颗,将用于8GB美元存储卡产品。 今年10月,我国首批完全自主知识产权的32层3D NAND闪存芯片将在这里量产,这也是我国集成电路闪存芯片规模化发展的“零”突破行业。
然而,引进人才毕竟不是长久之计。 国内半导体产业想要大发展,必须立足于本土人才的培养。
一方面,外来人才与本土人才之间存在利益、观念上的冲突。 蒋尚舟去世后,中芯国际陷入了外国人与当地人的派系之争,一度影响了公司的发展。
另一方面,半导体是微加工行业,工艺非常关键。 很多国外技术人员之所以优秀,是因为他们一生只积累了一件东西。
2002年,上海微电子总经理去德国考察,一位工程师告诉他:“如果给你一套完整的图纸,你是做不出来的”。 起初他不肯接受,但后来他明白了。 那里的抛光工人,祖孙三代,都在做着同样的事情。 “同样的镜片,如果由不同的工人打磨,光洁度会相差十倍。”
这是中国半导体行业真正的痛。
我们不缺设计师吉祥物,但缺工艺工程师,而这样的人才很难通过引进来满足。
中芯国际之所以在制造工艺上落后2-3代,除了光刻机等设备有限外,工艺上经验的缺乏是更重要的原因。
遗憾的是,目前我国许多高校的人才培养与实际脱节。 大多数学生跑去做软件和应用,却不愿意去接触更基础的计算机系统和底层结构。
7、生态链不乐观
在自然界中,动植物要想生存就必须融入生物链。
做生意也是一样的。 但在企业的生态链中,先行者拥有成本优势,加上稳定可靠的供应链,使他们能够持续盈利半导体ip公司是什么意思,进而支撑技术的不断进步。
对于后来者来说,这就像一道难以逾越的障碍。
近年来,中国半导体产业面临的一大问题是如何融入这个生态链。
龙芯就是一个很好的例子。 中科院计算技术研究所自主研发的芯片虽然性能不错,但一直游离于民用市场之外。 原因很简单,市场上有更成熟、性价比更高的处理器。
龙芯的遭遇并非孤例。 大多数芯片厂商在采购设备时必须考虑进口设备,因为国产设备刚刚起步,质量不稳定,一致性差。
当年,LED芯片刚在中国兴起时,各大芯片厂只认可美国和德国的设备,地方政府的补贴也只是针对进口设备。
内忧外患,让国内MOCVD设备厂商陷入绝境。 “客户不愿意使用……因为他们不信任它,需要重新验证,这会花钱。” 中升光电负责人陈爱华表示。
直到后来工信部为每台国产设备提供2000万元的补贴,情况才开始好转。
一种新产品开发出来,如果没有人使用,就不可能盈利; 如果没有利润,就没有钱进行研发。 结果只能是恶性循环,胎死腹中。
这个时候就需要生态链的支持。 近年来国内半导体产业的进步,尤其是设备和材料领域的进步,很大程度上得益于中芯国际、厦门联芯等晶圆制造厂的带动。
但这种机会并不是国外厂商能够提供的。 把一切交给市场的想法不能说是幼稚,至少是罔顾事实。
几年前,韩国SK海力士曾购买过中微半导体的刻蚀机,但后来放弃了。 表面上是因为性能没有想象中的好,但实际上是担心泄露核心进程的秘密。
一个有趣的细节是,虽然中国90%的民用芯片依赖进口,但军用芯片基本自给自足,甚至出口。 例如,龙芯在北斗导航系统上稳定运行。
另一款独立芯片是总参五十六学院的神威,支持我们的太湖之光超级计算机。
军用很出彩,但民用就卖不出去? 问题出在生态链上。
军工市场是一个封闭的小圈子。 产品追求稳定性和抗干扰,对性能不敏感。 龙芯和申威都能在这里找到自己的位置。
相比之下,在民用市场,性能为王,技术迭代快。 龙芯和神威很难融入这样的生态链。
结论
通过以上梳理,我们可以看出,我国高端芯片生产不佳,既有外部因素,也有自身原因。
形势看似悲观,但前景光明。
一方面,半导体产业向中国转移的大趋势不会改变。 另一方面,摩尔定律在技术方面逐渐逼近极限,客观上给了国内企业追赶的机会,国家正在进一步加大支持和投入。
近日,我国国家领导人视察武汉时,专门参观指导了长江存储。 受此鼓舞,赵卫国表示,公司将尽快在全球集成电路行业占据重要地位,并在5至10年内成为全球3D闪存主要供应商之一。
在国家的支持和企业自身的努力下,国内半导体产业链正在从点到点地突破,在三个历史性机遇的支撑下,我们也必须迎头赶上。
否则,接下来的战斗将会越来越艰难,因为半导体产业不仅是现代高新技术产业的基础,而且是支撑和保障国家安全的战略性、基础性、先导性产业,其重要性将更加凸显。更重要的是。 大的。
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