关于芯片制造（较长，没耐心的可以跳过）

andy00126

 

这些努力在2018年遭受检验，美国制裁中兴通讯，封锁一枚指甲盖大小的芯片，竟然导致这家世界电信巨人直接休克。国人这才震惊，改革开放都40年了，中国竟然还有落后世界30年的产业？！
半导体产业，也称集成电路产业，在产品上分为处理器芯片，记忆和存储芯片、特定功能芯片、存储器、分立器件、设备、材料等等。从生产工序可以分为IP开发、设计、代工、封测等环节。如今已是分工精细、内容繁帙。我们不如化繁就简，因循几个疑问，完成文章的总结，首先：当我们在谈论中国“缺芯”的时候，具体是指什么？
2018年，中国芯片进口超过3100亿美元，数量上是石油的两倍，大于石油钢铁粮食进口额的总和。数字并不能展现全貌，其实中国自主研发芯片在全球占比并不低，仅次于美、韩、日，和德国不相上下。2018年全世界芯片产值4688亿美元，这当中的2/3来到中国，考虑到中国负责生产全世界90%的电脑、90%的手机和90%的家电，根据清华大学微电子研究所所长魏少军的研究，进口芯片中60%再次出口，只有40%是真的被中国消费了。
因此“进口多”并不是问题，更实质的是，在关键品类上，中国几乎空白。除了前文提到的存储器（三星、海力士、美光）、光刻机（AMSL）要仰人鼻息。再比如最近很火的可编程逻辑芯片（FPGA）基本被Intel和赛灵思(Xilinx)垄断，还有高铁缺一不可的（IGBT）、数字信号处理芯片（DSP）、CPU、GPU、MCU、半导体设备、硅片等等都依赖进口。
用通俗的话来讲，中国“缺芯”，缺的是高端芯片的生产能力。
除了华虹NEC，909工程还进行了上下游的投资，其中包括一家叫做华为的企业。这家负重前行的民营企业，如今可以算作中国科技产业的担当。翻看集成电路各细分行业的前十榜单，中国品牌鲜有上榜。但是在芯片设计上，华为旗下的海思已经跻身世界前十，当下谈起中国芯片，几乎言必称海思。
在电子产品空前繁荣的时代，产品的差异性一定是通过芯片体现。可以引以为幸的是，中国在芯片设计领域已经做出成绩。目前，收入过亿的中国芯片设计企业已超过百家，放在全行业是不错的成绩。对此，张忠谋颇有功劳，正是由于台积电把“芯片制造”专业化，从而大大降低了芯片设计的门槛。在次之前，如果没有工厂和上几千人团队谈何造芯？但是现在，经常看到一个从硅谷回来的博士带着3个人就能开一家芯片设计公司。
不过，此景之下有些问题必须指出，第一，借着举国“芯片焦虑”，中国商业界普遍过渡包装过渡宣传。比如所谓的AI芯片，名字很高大上，但实质是该芯片专用于图像或语音识别，又或者只能用来挖矿。也是就俗称的特定场景集成电路（ASIC），其设计难度远远小于通用芯片（CPU），因此Intel等依旧代表了芯片能力的高峰。用“XX企业自主设计芯片的XX芯片，在XX环境（特定场景）下性能超越的intel”的宣传标语来消费国人的芯片焦虑，是误导且恶意的。
第二，芯片设计的上游依赖ARM的IP授权，过程依赖EDA等工具，下游依赖台积电的生产，是所谓“受制于人”的典型。欧美日的芯片设计公司毛利普遍在50%以上，而国内一般在20%，其一是因为技术不够unique，其二是因为产业链没有话语权，常常被人“加价不加量”。
不妨以此为标准，督查一下你身边繁杂的商业真相——谁在蹭热点，谁在干实事。中兴事件后举国激愤，几乎人人言必称自主芯片，也有很多企业家跳出来承揽担当人的角色。中国芯片设计行业率先繁荣是好事，是进步，但是并没有根治行业痛点。最典型的如董小姐，高调宣布“格力造芯，即使500亿也要把芯造出来”。业内人听了都是直摇头，这句话说得就很外行，500亿到底是设计芯片，还是制造芯片？ “设计”用不了那么多，“制造”又远远远远不够。
事实上，针对每一家中国芯片设计公司，都可以送上关键三问：（1）谁来生产？（2）卖给谁？（3）有没有利润？
目前来看，这关键三问，往往也是死亡三问。

11
造芯为什么那么难？或者更针对地问：屡试不爽的中国模式为什么没有在半导体行业发挥奇迹？
不得不说，凭借国家力量，统一方向，后来居上，中国堪称顶级玩家。比如，以技术换市场的高铁模式。当然，和集成电路更有可比性的是面板行业。就在5年前，“缺屏少芯”还是并列的痛事，面板是和汽车零配件、芯片、石油一样年进口额500亿美元以上的商品。2010年尤其令人沮丧，中国台湾供应商联合日韩品牌集体涨价，澎湃向上的中国大陆电子产业咬牙切齿又只能引颈就戮。但是就在这之后，京东方累计耗资3000亿，轮番亏损轮番投资，终于迎来回报，不仅逼迫日韩关闭低世代产线，把台湾企业逐出市场，而且在连年亏损后实现盈利。巧合的是，60年前，在京东方的前身——北京电子管厂，诞生了中国独立拉制的锗单晶，那正是中国半导体事业的起点。此番读来颇有意味。
中国半导体，不仅有大型国有企业的加持，光是2014年大基金5年投资1400亿，规模不可谓小，但是却没有掀起太多波浪，归根到底，和半导体行业的奇葩特性有关。
市场份额向头部集中是普遍存在的经济规律，而在半导体行业尤其显著。张忠谋很早说过：当工艺进步到5纳米，全行业只有三家公司，英特尔和三星一定会在里面，第三家如果不是台积电，应该就没人了。张大帅更有名的一句话是：这个行业，不进前3，没有太大意义。
随手翻翻细分行业的市占率，图像传感器市场前三名占了90%的市场份额，还算少的。DRAM存储器市场前三名占了99%的份额，属于正常发挥。
这种“老大吃肉喝汤，其他人坐等饿死”的局面，原因在于集成电路是一代设备、一代工艺、一代产品。行业一流产线每年都会这样进化：在多大直径（越大越先进）硅圆片上，加工间隔多少纳米（越小越先进）线宽的晶体管。（并不绝对，集成度是更关键的指标）

晶圆片
更可怕的是，工艺研发需要的花费是累进的，32/28纳米的芯片制造工艺研发费用在人民币90亿元上下，12英寸晶圆厂的投资额已达200多亿元，现在行业主流的14纳米或7纳米芯片制造生产线的投资额以500亿元起步。
就在中兴被制裁后，中芯国际向世界顶级光刻机制造商ASML购买了一台极紫外光刻机（Extreme Ultravidet Lithography），售价是惊人的1.2亿美元。只一台光刻机的价格，就超过了中芯国际一年的利润。需要注意的是，这还只是一台设备，并不是整条生产线。一条生产线，除了光刻机，还需要刻蚀机、薄膜沉积设备、单晶炉、CVD、显影机、离子注入机、CMP抛光机等等。算成本的时候，记得算上每年20%的维护费用，也可以不算，因为如果你想保持在队伍最前列，基本每年都要更新。
紫光赵伟国说，现在一座先进的工厂，随随便便要花上100亿美元。再看看行业巅峰的对决，三星和台积电的在7纳米生产厂上的投资都超过了200亿美元。
大基金5年1400亿的投资看似很多，但是平摊到一年，其实赶不上三星或台积电一年的研发开支。遑论还要在中国成百上千的集成电路企业上广撒网。
不仅价格吓死人，更令梦想窒息的是，由于玩家越来越少，行业逐渐固化。比如前文提到的ASML，市场占有率75%，由于长期专注生产顶级光刻机，搞来搞去全世界也就Intel、三星、台积电会买，为了保证游戏能一直玩下去，大家逐渐构筑起联盟。2012年，在一次增资扩股后，Intel、三星、台积电成为了ASML的股东。
衣公子常说，所有的规矩都是老一辈定下，管住新一辈的。不用展开，已经可以想象作为行业后来者要面对多大的困难。
集成电路产业是当之无愧的“碎钞机”。行业内有过玩笑，怎么让一个亿万富翁破产？答案是怂恿他从事集成电路行业。
Intel、三星、台积电从八十年代开始，每年把赚到的钱全部掏出来，甚至还不够，真正的狠人再借钱继续砸。当然，由于产业大投入、长周期、高利润的特点，只要熬得住，也可以成为“印钞机”。随着玩家不断被冲刷洗礼，每一年赚的钱和每一年需要砸的钱，像雪球一样越滚越大，30多年后的今天，令人望而生畏。
12
你会关心集成电路代工（Foundry）的第二名是谁吗？
第二名是格罗方德（GlobalFoundries），2009年从AMD独立出来。AMD是Intel一生的死敌，却也是终身的挑战者，以坚韧和不服输闻名。在芯片生产上对于亲儿子格罗方德一直照顾有佳。不过，最新的7纳米制式上，AMD设计的Vega 20芯片放弃了格罗方德，交给台积电代工。
因为格罗方德（GlobalFoundries）根本没有7纳米制程的生产线，并且在2018年宣布放弃进军7纳米。不只是格罗方德，飞思卡尔、恩智浦、英飞凌、德州仪器等IDM企业陆续分拆制造业务或宣布不再投入研发新一代制造技术。
当年，摩尔的随口一说，成了贯穿行业60年的金科玉律，也是缠绕在全行业头顶的生死咒符。18个月晶体管数量翻一倍，性能翻一倍，各人以此为目标玩命冲，凡是跟不上的，就被一脚踹下飞速前进的时代列车，在石子和荆棘上翻腾几下，从此消失不见。
行业龙头的护城河越来越宽。台积电目前在代工市场占有率超过50%，不仅仅是数字上构成垄断。市占率的计算考虑了所有段位的芯片，如果只看个别顶级工艺，那么台积电就是100%。智能手机之后，电子产品飞速发展，产能永远不足，除了2019年1月出现少见的松动，一直都是客户围着台积电要产能，后者成了电子行业名副其实的“爸爸”。
每当台湾地震，科技界没人关心地区领导人安危，只关心会不会影响台积电生产。2017年，老爷子在夏威夷摔了一跤，从深圳、中关村、硅谷、波士顿128号公路都在打听要不要紧。更有记者日夜守在台北桃园机场，老爷子是被人抬下、扶下，还是自己走下，直接关系兆亿基金对于全球各大科技公司的持仓。

张忠谋

哪里有领先，哪里就有追赶。
梁孟松，是张忠谋手下开发14纳米的干将，2008年从台积电负气出走，环伺良久的三星n顾茅庐，盛邀其加盟。当时台积电14纳米已经投产，三星还尴尬地研究着20纳米。梁孟松甫一到来，就建议三星放弃20纳米，直接攻坚14纳米，最终不仅顺利投产，而且从台积电手中抢夺了苹果A9的大订单。在上演了行业内精彩绝伦的复仇大戏后，2017年梁孟松加盟中芯国际，一年半后，中芯国际从28纳米直接迈入14纳米工艺。
我们再次重温半导体行业四大精髓，坚定国家意志、引进先进技术、抓住领军人才、穿越长期亏损。“引进先进技术”最容易学，“抓住领军人才”可遇不可求，而剩下两项才是对举国智慧和韧性的考验。

 

 

RPG7

 

一块芯片从设计到制出样品芯片 ，性能、功效、能不能用不先说，几亿十几亿人民币花没了。给航发一回事，都是烧钱烧出来滴，跟技术有一定关系，主要是钱。

 

 

万太6号门春美多

 

卡西欧士 发表于 2019-10-27 18:04
你相信一个连猪肉价格都控制不住的国家，能抓住领军人才，能做好基础研究，做得好芯片？反正我不信

国外都是私人投资，尚且能世界领先，何况国内是国家意志，赶超没有问题，问题是时间长短。
原来只是花钱买技术，买设备，但是关键技术人家不卖给你，不是想买就能买的。

 

 

逍遥我乐

所以说特朗普是个“好同志”.

至少让政府意识到靠买办，做不到国家强大.

Miketom

无官不腐，无官不贪。

万太6号门春美多

 

坚定国家意志、引进先进技术、抓住领军人才、穿越长期亏损。经典。

 

 

大漠骆驼

 

单片机芯片学科基础差

 

 

重装步兵

各国各有所长，电子美国第一，机械德国最好，电力中国最佳，一个国家想每样都领先是不可能的

隔壁老刘

 

这么复杂

 

 

zqs7985

参见另一篇文章，把为何别人做不出来顶级芯片说的更明白：

上亿美元一台，光刻机之战
http://app.myzaker.com/news/arti ... 65132ce40113c000057

节选一些片段：
“光刻机的原理非常简单，就是用光把图案投射到硅片上。然而实现上有两个难点，一个是如何让图案尽可能地小，另一个是怎么让生产效率最高。
图案要多小呢？最新技术是一平方毫米 ( 比芝麻还小 ) 里面有一亿个晶体管。
生产效率要多高呢？目前的核心技术是一小时出产近 300 片 300mm 晶圆，每片晶圆上千个芯片。ASML 的先进光刻机 7x24 小时工作，全年停机时间不超过 3%。
光头一次只能曝光 26x33mm 橡皮那么大的区域，一块晶圆曝光一遍至少要移动好几百次。你可以想象光刻机台的移动速度有多快。更何况每次移动的定位要精确到几十纳米，就是头发丝的几万分之一。”

“ASML 的前辈们从公司一开始就决定好了主攻方向，那就是 " 定位精准 " 和 " 唯快不破 "，这个理念称为后来成功的基石。
让精密动作到令人发指的机器 7x24 小时稳定工作，是工程学上的巨大挑战。
我们经常看到新闻，说某科研单位实现了多少 nm 光刻，这时你要理解从实验室刻出两条线到工厂 7x24 之间是有天堑的。”

“ASML 研发前身飞利浦物理实验室 ( NATLAB ) 的特色就是，不在乎成本但是要做到最好。这个伟大的实验室是 CD 光盘的诞生地，也是 NXP ( 恩智浦 ) 的诞生地。
所以 ASML 光刻机的设计原则也是，尽量不考虑成本和售价，但是要做到最精密和最可靠。
ASML 在 90 年代中期的老机型 PAS5500，现在还在官网翻新出售。这足可见其可靠性之高。
这刚好契合了半导体厂商的需求，投资以数十亿美元计的工厂，最怕的就是停线。设备贵一倍都没关系，只要能不停运转，就可以源源不断地印钱。
作者 René 也把光刻机称为 License to Print Money。”

“我在国内联系了一些出版社希望出版《ASML's Architects》，但很不幸多数出版社并不认为它有商业价值，即使市面上还没有介绍这间公司的书。
一家著名大学出版社的编辑说，只写一个公司的书销路会很窄，暗示我应该写个故事拼盘。我开玩笑反驳说《腾讯传》不是卖得很好吗？他说，那不一样。
我猜他可能是对的，这种书也许就能卖个几千本，谈不上赚钱。而且现在读者更喜欢快餐读物，更关心结论；尤其希望听到马云等偶像直接告诉我们：人生成功秘诀是什么，韭菜能不能吃，贸易战能不能赢 ...
虽然如此，如果一本书能够吸引独立思考的年轻人或半导体从业者喜欢他的行业，有热情投身进去学习和钻研，对国家大力支持的集成电路产业还是会有莫大好处的。
你们是希望和未来。”

桑落吟

 

。。。