“缺芯潮”来了!芯片制造的全球“军备竞赛”已经拉响

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“缺芯潮”如何重塑半导体产业

发于2021.6.28总第1001期《中国新闻周刊》

4月中旬,全球最大晶圆代工厂台积电的台湾工厂发生停电事故。有研究机构预测,仅停电半天,报废晶圆损失或超过2000万美元,一大批客户受到影响。6月初,台湾封测厂京元电子暴发外籍员工群体感染,确诊人数超过200人,2000多人停工居家隔离,预计6月产量将减少30%~35%。台湾疫情向半导体产业的蔓延,让全球芯片产能雪上加霜。

此前,同样引发人们忧虑的是台湾遭遇半个世纪以来最严重的干旱,由于需要清洗厂房与硅片,晶圆代工厂耗水量巨大,为保证其用水,约占台湾灌溉面积五分之一的农田停止灌溉。

这足以显示台湾晶圆代工产业的地位,美国半导体行业协会甚至提出极端假说称,如果台湾半导体代工厂停工一年,全球电子产业将面临4900亿美元损失。台积电创始人张忠谋将1987年创办台积电与晶体管、摩尔定律等量齐观,视之为改变半导体产业的创造。台积电与晶圆代工业务的兴起确实深刻改变了半导体产业,使之成为全球化程度最深的产业之一。

但是这一轮“缺芯潮”引发了供应链安全隐忧。欧美对半导体产业过度集中于日韩、中国台湾地区表现出了担忧,提出一系列刺激计划吸引芯片产业回流,中国的芯片产业链国产化进程也在提速。芯片制造的全球“军备竞赛”已经拉响,半导体产业现有格局或将被重塑。

模式之争

从各国家、地区半导体产能占比变迁中可以发现,1990年台湾半导体产能几近于零,此后一路扩张至2020年的22%,这是台积电等晶圆代工厂崛起的结果。

半导体产业有两种模式,一种是IDM模式,即芯片设计、制造等环节集于一家公司,比如英特尔、英飞凌等;另一种则是代工模式,由台积电开创,兴起于上个世纪90年代,核心是芯片设计公司无须涉足制造、测封等环节,相应诞生了一批像高通、英伟达、联发科这样的无晶圆厂商。由于无须同时承担设计环节的高研发投入与制造环节的重资产投入,无晶圆厂商的营收增幅往往快于IDM厂商。

尽管IDM厂商在2019年仍拥有全球半导体近七成产能,但在更多应用先进制程、手机SoC(系统级芯片)所属的逻辑芯片领域,代工模式占据近八成产能,被认为是产业主流。

“IDM模式的弊端之一便是企业倾向于追求利润率高的产品,如果将设计与制造环节分开,代工厂无论生产附加值高或低的产品,同样赚取代工费用,有利于产业生态更为均衡。”复旦大学微电子学院教授、矽典微联合创始人徐鸿涛博士告诉《中国新闻周刊》,这也是在代工模式下半导体产业得以迅速发展的原因。

但是在这一轮“缺芯潮”中,IDM企业显示出供应链更为稳定的优势。中芯国际创始人张汝京就曾表示,在当前阶段,下游制造环节对上游设计环节的支持十分重要。但是在代工模式下,晶圆代工厂扩张产能往往谨慎,这是全球半导体产能始终处于紧平衡的重要原因。

其实去年以来代工厂扩张产能动作频仍。3月底,台积电宣布将在未来3年投资1000亿美元增加产能,并且支持高端制程技术的研发,一改此前“稳健扩产”作风,要以5倍的速度建厂扩产,中芯国际也在一年之内两度宣布扩张28nm及以上成熟制程的产能。

尽管如此,多位业内人士告诉《中国新闻周刊》,从扩张产能的规模看,代工厂仍在谨慎行事。这与代工业务的特点有关,在芯片产业链的全部资本支出中,制造环节占比高达64%,但增值仅占比24%。“晶圆代工的毛利率并不高,一旦产能利用率不高,晶圆厂或许就会陷入亏损。”酷芯微电子董事长姚海平告诉《中国新闻周刊》。

一位晶圆代工厂人士向《中国新闻周刊》解释,“晶圆代工厂在扩产前,都需要已有工厂的产能利用率达到相当水平,如果已有产线产能利用率只有百分之七八十,再扩产往往意味赔钱,伴随设备等大量资本投入的折旧压力就不小。”

相比于晶圆代工厂的谨慎,徐鸿涛注意到,一些无晶圆厂商反而开始参与建厂,“因为他们更加清楚风险与需求”。

2020年下半年,联发科就曾花费16.2亿元新台币购置半导体再租给力积电生产。但最为典型的案例莫过于联电,联电今年的资本支出仅为15亿美元,尽管如此,相比去年增幅也达50%。其采取与芯片设计公司三星等合作扩张产能的方式,即芯片设计公司出资购买设备,提供给联电,再让后者代工芯片。4月底,联电更是宣布与多家芯片设计公司合作扩充位于台南的12英寸晶圆厂产能,芯片设计公司以议定价格预先支付订金的方式,确保取得未来产能的长期保障。

如此一来,半导体产业长期存在的两种模式似乎伴随“缺芯潮”蔓延而变得模糊,无晶圆厂商为了保证产能开始向IDM模式靠拢,而一些IDM厂商,如英特尔,则在今年宣布启动代工业务。

今年2月,帕特·盖尔辛格出任英特尔首席执行官,在其3月下旬的一次演讲中,除了抛出英特尔将投资200亿美元新建两座晶圆厂,预计在 2024 年量产 7nm 或更先进制程的消息外,还宣布了英特尔将重返晶圆代工业务。

这一消息在当日直接冲击了台积电股价,但在近一个月之后的一次演讲中,台积电创始人张忠谋回应道,“英特尔要做晶圆代工业务相当讽刺。台积电 1986 年成立,在 1985 年筹资期间就找英特尔投资,但是英特尔拒绝,虽然当年度的景气状况没有太好,但仍是有一点看不起的意味。”

“英特尔此前也多次尝试进入代工业务,我也曾参与类似的项目,当时给Altera公司做代工,我们内部半开玩笑地说,英特尔最终收购Altera就是因为代工产品一直做出不来,英特尔就干脆买下这家公司。”一位曾在英特尔参与多个制程研发的工程师告诉《中国新闻周刊》,英特尔做代工的一个重要阻力便是缺少服务意识,“很难想象英特尔愿意低姿态地陪伴小客户成长,像台积电创办初期的一些小客户,如高通,现在也变成了巨头。但英特尔会挑选客户,当年苹果曾找英特尔做代工,就因为订单量有限被拒绝,如今这被英特尔高层认为是个极其愚蠢的决定。”

同时,技术问题也被他认为是英特尔从事晶圆代工的障碍之一,“英特尔工厂的工具相对比较封闭,更多生产高附加值芯片如CPU。但比如同样为28nm制程芯片,不同类别的芯片往往需要不同的工艺,因此英特尔产线能否很好服务于诸如手机芯片、车规芯片等尚存疑问”。

但显然,英特尔重归晶圆代工业务并非仅仅是一家企业看中芯片制造市场,其背后的深意或许可以归结为盖尔辛格的一句话,“美国公司应该将三分之一的半导体生产放在美国本土进行。”目前,这一比例仅为12%。

大力刺激半导体回流

盖尔辛格所言现状源于代工模式的兴起。据波士顿咨询数据,美国半导体制造业所占市场份额从1990年的37%降低至如今的12%,如果按照目前趋势发展下去,可能降低至6%,但是相比之下,美国半导体公司占全球芯片销售额的47%。

研究劳动力市场与经济政策的智库Employ America发文回顾美国半导体产业的 历史 称,从上世纪80年代起,为了与日本、韩国等国家的半导体公司竞争,美国的半导体政策逐渐转向鼓励缩减运营成本、提高公司利润,忽略了对于半导体供应链的构建,使半导体产业围绕巨头形成了一套脆弱的供应链。“在去工厂、轻资产的运营理念下,虽然每家半导体公司的资产负债表看起来更加稳健,美国芯片制造的优势却已经转向中国台湾、韩国等其他地区”。

目前,全球芯片制造75%的产能在东亚地区,而美国正希望芯片制造业回流,但其面临人才与成本的瓶颈。

张忠谋提到,美国晶圆制造的条件与台湾地区相较具有绝对优势,包括水电等资源,但是美国的人才敬业程度和台湾地区不能比,台湾地区有大量优秀的工程师、技师、作业员比较愿意投入制造业。

前述英特尔工程师也向《中国新闻周刊》解释,美国芯片制造业不断流失的一个原因便是美国的文化体系不太容易产生服务意识。芯片属于精密加工制造业,与东亚文化圈更为兼容,需要工人有很强的纪律性、服从性,因此当今世界最重要的代工厂都集中在东亚。“即使是英特尔这样的美国公司,其工厂的管理体系也与其他部门不同,推行军事化管理”。

美国在成本方面的劣势更为明显,在美国建设一个新芯片工厂的10年总拥有成本大约比亚洲地区高25%~50%,假如要满足半导体自给自足,美国需进行3500亿~4200亿美元的前期投资,这一数字也比中国大陆的1750亿~2500亿美元要高出不少。

(工作人员在黄色光源工作环境中观察光刻胶前烘情况。光刻胶又名光阻,是半导体芯片制造工业的核心材料。图/新华)

美国半导体行业协会今年2月致信美国总统拜登,提到竞争国家均投入巨资吸引半导体制造、研究,美国的缺席导致自身失去竞争力,造成美国在全球半导体制造份额中的降低。美国需要鼓励建设并更新半导体制造设施,并在研究领域投入。

当地时间6月8日,美国国会参议院通过了《美国创新与竞争法》,其中批准拨款520亿美元,在今后5年里大力促进美国半导体芯片的生产和研究。参议院民主党领袖舒默曾称其为“ 历史 性的520亿美元投资,用以确保美国保持芯片生产的领先地位”,并直言,“这项法案将确保美国不再依赖外国芯片加工商。”据路透社报道,其中包括390亿美元的生产和研发激励,以及105亿美元的实施计划,包括国家半导体技术中心、国家先进封装制造计划和其他研发计划,以及 15亿美元的应急资金。

美国商务部长吉娜·雷蒙多在芯片厂商美光 科技 出席活动时称,这520亿美元的资金将为芯片生产和研究产生超过1500亿美元的投资,当中包括州和联邦政府以及私营企业的出资,也就是通过联邦资金释放更多私人资本,“到完成时,在美国可能有七家、八家、九家、十家新工厂。”她预计,各州将为芯片设施争夺联邦资金,而商务部将有透明的资金发放程序。

去年以来,美国国会两党议员不断提出鼓励美国芯片产业发展的法案,如“2020美国晶圆代工法案”(AFA)、“为芯片生产创造有益的激励措施法案”(CHIPS)。CHIPS法案还被纳入拜登提出的2.3万亿美元基础设施计划,于今年早些时候颁布,批准了半导体制造激励措施和研究计划,但尚未提供资金,拜登也曾呼吁拨款500亿美元,促进半导体生产和研究。

此前,苹果、亚马逊、谷歌、微软等 科技 巨头联手包括英特尔、高通、台积电等在内的芯片产业链企业,组建了一个游说团体——美国半导体联盟(SIAC),目标便是向美国政府施压,要求美国国会为CHIPS法案提供500亿美元资金。

台积电、三星等均已计划在美国扩建芯片厂的情况下,一场对于政府补贴政策的争夺已然展开。早在去年5月,台积电便宣布将在美国亚利桑那州投资120亿美元新建12英寸厂,预计将在2024年建成投产,初期月产能为2万片5nm芯片,而这一计划的投资与产能规模在今年被多次曝出仍在扩大。

在向美国得州政府提交的文件中,三星也披露了其赴美建厂计划的具体细节:计划耗资170亿美元,10年内在当地创造约1800个就业机会,位于奥斯汀,面积700万平方英尺。三星还提醒说,该项目“竞争激烈”,美国亚利桑那州凤凰城、纽约北部的Genesee县及韩国替代地点都是奥斯汀的潜在竞争者。如果落户奥斯汀,将在今年二季度破土动工,预计在2023年第三、第四季度投入运营,传闻将用于生产先进的3nm制程。三星明确要求在20年内,得州特拉维斯县和奥斯汀市对三星芯片厂的税收减免将达约14.8亿美元,高于先前提到的8.055亿美元。

谈及美国积极复兴半导体制造产业,张忠谋认为,美国做事永远是“胡萝卜与棒子”一起,补贴只不过短期几年而已,不能弥补长期的竞争劣势,过了补贴政策的那几年,还是要看实力。

供应链安全被打破

持续增长的旺盛需求正在拉长半导体的景气周期。不只是美国,韩国、日本、欧洲等国家或地区都在吸引半导体制造回流。日本政府已经承诺扩大现有约2000亿日元的基金规模,支持国内的芯片制造行业。韩国政府业宣布为本土芯片产业提供1万亿韩元长期贷款,扩张8英寸晶圆厂产能,并增加材料和封装投资。欧盟提出的“2030数字指南”计划的目标之一便是到2030年,欧洲半导体生产至少占据全球产值的20%。

伴随分工模式兴起,半导体产业曾被视为全球化程度最深的产业之一,基于2019年的数据,在对整个产业附加值的贡献中,有6个国家和地区(美国、韩国、日本、中国大陆、中国台湾和欧洲)的贡献度都至少达到8%。但经历这一轮“缺芯潮”,出于维护供应链安全的考量,半导体产业正在向本地收缩,中国也不例外。

波士顿咨询曾作出预测,假设在每个地区建设完全自给自足的本地供应链,将需要9000亿~1.225万亿美元的增量前期投资,并导致半导体价格整体上涨35%~65%,最终导致消费者电子设备成本上升。

“趋势已经很明显,这在日本厂商的产品中得到充分体现,拆开日本的电子产品,会发现其使用的芯片基本上都来自日本,未来各地也会遵循这样的趋势,简单说就是在哪里设计,就要在哪里生产。”上海一家芯片设计公司CEO刘东(化名)告诉《中国新闻周刊》。

中国半导体行业协会副理事长、中国半导体行业协会集成电路分会理事长叶甜春认为,美国、欧盟强化本土产业链,缺芯固然是一项因素,但根本原因是对供应链安全的一种担心。芯片产业链全球化发展的地域分工,导致有些地区的工业空心化,现在各地希望在本地建立一个至少能够维持最小可行制造能力的产业体系。

但在他看来,欧美要建设本土晶圆制造业是很困难的,这是一个成本、供应链体系和产业生态的问题。首先供应链企业要跟过去,把供应链重建起来,经济代价和后续的运维成本会非常高昂;其次,发展制造业需要人才资源作为支撑,欧美高校的人才体量能否支撑制造产业的重建,也值得考量。“继续创新”或许是欧美发展制造业的一条路径,但通常意义上的产业回流是很难 *** 作的。

对于中国当下的芯片产业前景,叶甜春在接受《中国电子报》采访时指出,国内集成电路存在“卡脖子”问题,在部分领域显得被动,但是跟10年前近乎“休克”的状态相比,是完全不一样的。但他担心的是,眼前的问题得到缓解之后,对后续的布局缺乏紧迫感,耽误两年然后发现“卡脖子”这个问题始终存在。

他的建议是,对中国而言,首先是确保供应链的安全,28nm以上的供应链要实现绝对安全,14nm、7nm的技术短板也要尽快补齐。此外还要锻造长板,真正摆脱“受制于人”需要掌握足够的反制手段。要把握好全球化分工与供应链产业链自主可控的“度”。

国产替代如何加速

刘东注意到,其实从去年开始,国内的芯片厂商,包括一些终端产品厂商,已经在将供应链逐步从境外转移至中国大陆,当时主要是受到华为被制裁事件的冲击,随着这一轮“缺芯潮”爆发,这一趋势将更加明显。

深迪半导体今年为国内一家一线手机厂商供应六轴IMU惯性传感器芯片,深迪半导体公共关系负责人黄杜告诉《中国新闻周刊》,从2019年第一次送样,经历两年的测试才最终谈成,“对于手机厂商更换一款芯片的成本并不小,因此一旦习惯于采购外国厂商的芯片就没有动力冒风险更换。”

而多位国内手机厂的供应商向《中国新闻周刊》证实,在消费电子领域,国内终端厂商今年都在转移产业链,“能用国产替代的都尽可能使用国产替代,就算国内供应商无法做主力供应商,也会让其作为辅助供应商。”

徐鸿涛甚至认为,这次“缺芯潮”的一个原因便是国产替代导致代工厂新产品导入规模增长,“比如原来一家代工厂的产能分配中,量产与新产品导入的比例可能是8:2,但随着新产品导入的需求增加,就挤占了量产部分的比例分配,其中部分原因便是国产替代和产能紧张导致开辟新供应商需求的加剧,一款新产品都要经历漫长新产品导入才能量产。”

不仅是终端厂商在更多启用国内芯片厂商的芯片,一些国内的无晶圆厂商也开始将产能向中国大陆转移。

对于刘东的公司而言,与其合作的代工厂遍布中国大陆和台湾,韩国、美国。“只是每家投产多少不一,一方面是要为特定种类的芯片寻找更适合的工艺,另一方面也是为了规避风险。但是一旦产能全球性紧缺,即使产能再分散,风险也难以回避。”刘东反问,“这一轮‘缺芯潮’中,已经可以看到地方保护色彩加重,比如一家韩国代工厂,面对一位韩国客户与中国客户的需求时,他会怎么选择?”

一家三星投资的芯片设计公司负责人告诉《中国新闻周刊》,正是由于三星背书,其产能几乎未受影响,反而扩张产能争抢到产能紧缺的竞争对手的订单。

用刘东的话来说,“大家都变得不那么有 *** 守”。这在一定程度上也源于政府的干预,前述刚刚成立的SIAC便在公开信中称,“当行业努力纠正短缺造成的供需失衡时,政府应该避免干预。”外界认为这暗指美国政府此前施压包括台积电在内的代工厂保证 汽车 芯片产能。

有中芯国际人士告诉《中国新闻周刊》,中芯国际在分配产能时会从终端应用的角度考虑,也就是如果某款芯片缺失,会不会影响普通人生活,甚至国民经济,“会仔细甄别企业的产能需求,依企业真实需求而定,也不会多给企业产能。”

多位业内人士都感慨,在这一轮“缺芯潮”中更能看到中芯国际的意义。“如果产能在国内,遇到疫情这样的极端情况,至少还能见面沟通,但如果投产在韩国、中国台湾的代工厂,连见面协调的可能都没有。”一位芯片厂商负责人透露,从去年开始,公司就在将产能从境外逐步转移至中国大陆,目前已接近一半,甚至直接邀请一家国内代工企业入股,“也是为了未来更顺畅地转移产能”。

这样的产能转移不止发生在某一家公司身上,姚海平也坦言,公司会将中芯国际14nm、12nm制程作为主打的平台,“14nm以下先进制程代工其实可选余地并不多,无非是三星、台积电、中芯国际等几家。现在中芯国际的先进工艺的产能利用率还不高,所以今年其扩张产能集中在28nm等成熟制程,因为其先进制程工艺刚刚开发出来不久,国内的设计公司做出针对的设计需要时间,估计在明年年中中芯国际先进制程产能也会变得非常饱满。”

中国缺少的不仅是先进制程的产能,其实,目前市场上20nm以上工艺节点产能占据了82%,更多的芯片产品依赖成熟制程产能。

“国内除了中芯国际和华虹,形成量产能力的也就是华润上华,但每月8英寸晶圆的产能可能只有两三万片,确实太少,可能都无法支撑大一点的客户。新的代工厂产能完全跟不上,特别是目前一些产品需要特定工艺,比如BCD高压,其实只有中芯国际、华虹、华润上华这三家公司有技术准备,再无其他选择,这就是目前的现状。”前述中芯国际人士告诉《中国新闻周刊》。

黄杜提到,“前一段时间政府征求对行业支持政策的意见建议,我们提出除了鼓励主要以线宽制程为标准的先进标准工艺,也要支持不依赖于线宽的MEMS特色工艺,MEMS惯性传感器芯片在人工智能物联网时代将会获得越来越广泛的应用。”

MEMS工艺是芯片制造的一种特殊工艺,被广泛应用于惯性传感器芯片制造,而惯性传感器芯片已经进入每一部智能手机,手机横屏与竖屏视角的转换便依赖这颗芯片实现。

“如今各地晶圆厂烂尾的情况已经让政府感到担忧,但总体而言,大陆的产能仍然很短缺。”有晶圆厂商负责人告诉《中国新闻周刊》,“几年前公司原本计划投资建设晶圆厂,计划投资50亿元,年产能为1万片8英寸晶圆,但之后项目夭折,原因便是地方政府不再支持。” “当时项目遇到国家收紧半导体投资,地方政府对于项目获得国家资金支持没有信心,就需要地方承担大部分资金压力。”这位负责人说,工厂从开工到“投片”需要3年时间,而根据当时的测算,8年才能回本,这段时间对于地方政府来讲过于漫长。

当下,政府对于晶圆厂的支持无疑举足轻重,中芯国际创始人张汝京在总结项目能够获得成功的条件时就说到,要有政府支持,中央政府通常是在政策和税务上的支持,地方政府通常是给予土地和项目奖励等支持,为了引进一些新项目,需要各级地方政府制定一些准入的指导。

他向《中国新闻周刊》建议说,通过国家发改委窗口指导,一定程度上避免错误的投资导致的国家财产和资金的损失的考量下,可以积极推动国家需要的这类半导体公司。但是如果管控过于严苛,也可能会把这个产业的发展遏制住,减缓国家集成电路与半导体产业的发展。“投资金额小于10亿元以下的,按现有方式进行备案;对于政府投资金额低于某一数位的,如50亿元以下的,由省市相关发改委窗口指导;金额更大的由上一级的发改委管控。至于民企或外资为主的,因为政府担的风险较小,可适度放宽指导窗口。”

在叶甜春看来,此前多地都爆出芯片制造的“烂尾”工程,是因为个别项目在市场定位、技术研发、团队配置等方面没有做好准备,仓促上马。对于做好准备的项目,该上马还是要上马。

他指出,据不完全统计,国内逻辑IC存在40万片12英寸的月产能缺口,存储器至少缺20万~30万片月产能。保守估计,月产能缺口在60万~70万片。整体产能缺口这么大的时候,应该更大规模、更有效率地扩产。“中国貌似缺乏最新的技术和产品,但是全球80%以上的产品用不到最尖端制程,14纳米以上制程能覆盖绝大部分需求——虽然市场份额可能只有百分之六七十,但这上面有大量文章可做。”

“眼见他起高楼,眼见他宴宾客,眼见他楼塌了。”

许多人曾用这样的描述形容互联网泡沫与投机者,如今,轮到了半导体行业,业内用 “芯片烂尾潮” 来形容一系列光怪陆离的景象,但真正内核的原因仍有待挖掘。

2020 年 10 月 20 日,由于不少地方芯片项目烂尾的报道持续发酵,国家发改委新闻发言人孟玮在例行发布会上指出:国内投资集成电路产业的热情不断高涨,一些没经验、没技术、没人才的 “三无” 企业投身集成电路行业,个别地方对集成电路发展的规律认识不够,盲目上项目,低水平重复建设风险显现,甚至有个别项目建设停滞、厂房空置,造成资源浪费。

武汉弘芯是一个涉及上千亿资金的明星项目,成立于 2017 年 11 月,目标是为实现 14 纳米和 7 纳米制程的芯片生产线,每月产能 3 万片,还聘来了台积电关键研发人物蒋尚义担任 CEO。2019 年 12 月,弘芯还成功引进了国内唯一能生产 7 纳米芯片的 ASML 光刻机设备,一时风光无限。

2020 年 6、7 月份,武汉弘芯被曝出,项目存在较大资金缺口,随时面临资金链断裂导致项目停滞的风险。同时,由于弘芯项目二期用地一直未完成土地调规和出让,且缺少土地、环评等支撑资料,无法上报国家发改委窗口指导,导致国家半导体大基金、其他股权基金无法导入。同时,弘芯还被曝出拖欠着供应商数千万工程款,价值 5.8 亿元的 “全新” 光刻机也被抵押给银行。

实际上,类似弘芯这类经过短暂风光却频现问题的半导体项目,也在不少地方存在并发生着。

在 2019 年,南京德科码 30 亿美元晶圆项目停摆,沦为欠薪、欠款、欠税的 “三欠” 公司,被法院列为失信被执行人;成都格芯消耗政府 70 亿元投资建设了厂房,现在停产、停业、倒闭裁员,沦为一座空房;贵州华芯通半导体宣布破产清算,与高通的合作以失败告终;江苏淮安德怀半导体被曝腐败窝案,46 亿元资金打了水漂……

据悉,国家下一步将引导地方加强对重大项目建设的风险认识,按照 “谁支持、谁负责” 原则,对造成重大损失或引发重大风险的,予以通报问责。

近年来,国家对半导体产业的投资扶持力度堪称前所未有,尤其是在中兴、华为事件之后。

2014 年 9 月 24 日,国家大基金一期成立,首期募资 1387.2 亿元,为国内单期规模最大的产业投资基金;2018 年两会之后,国内提出发展集成电路产业的城市高达 30 个,多地政府都成立了集成电路产业发展基金,预计募集基金规模超过 3000 亿元;2019 年 10 月 22 日,国家大基金二期成立,注册资本为 2041.5 亿元,业内预计两期大基金可以撬动的 社会 资本规模超过 1 万亿元,越来越多的地方政府、 社会 资本介入半导体产业,希望能实现一些突破。

但盯上这块大蛋糕的人更多。用企查查搜索 "芯片" 关键词, 能得到 54733 家名称里带芯片的注册公司,而搜索 “半导体” 和 “集成电路”,分别能得到 91247 与 261681 家企业数据。

这么多资金投入、这么大扶持力度、这么多企业参与,却换来了一波 “芯骗” 苦果,不禁让人思考问题出在哪里?追责固然重要,然而在新的发展周期启动前,我们该如何从源头上避免下一次芯片烂尾潮?

对此,华裔微纳电子学家马佐平向 DeepTech 分享了其独到看法。他是中科院外籍院士,兼任耶鲁大学电机系讲座教授、前系主任,也曾在 IBM、Intel、 HP、日立、东芝、台积电等国际大厂担任高级 科技 顾问。

以下对话内容,在保持原意的基础上略有删改。

DeepTech:你怎么看待这批地方芯片烂尾项目?

马佐平:在 2014 年国家大基金成立的时候,我曾向相关负责人谏言,建议从大基金中拿出一部分钱来做基础研究,做技术扎根,虽然业绩要到 5 10 年后才能看到,但是这个非常重要。而那位负责人当时的回应是:“我们都了解,也都非常赞同,但我只是一个执行的人,上面花钱投入,希望我们每年要有业绩,所以我不能等着 5 年、10 年以后再看业绩,那到时候我也不知道被调到哪里去了。”

于是,就有相当一部分钱去投入到买设备去盖厂房等方面。我记得在 2018 年 4 月中兴事件之后,一个月内就传出将会新成立一个大基金。

再后来就如我们现在看到的现象,出现一大堆骗钱的烂尾芯片项目。可以说这个并不是意外,症结就是有些地方在乱撒钱,很多投资并没有明晰让从业者做什么,为什么要做这个?甚至没有有效监督,成百上千家新的公司纷纷成立,很多对半导体根本不了解的人都去开公司了。

这对产业发展来讲不但没有用处,反而有害处,优质资源被浪费掉了,也把半导体行业变成了一个骗钱行业,真正要做事情的人反而被人家看不起。

最重要的一定是要好好找真正的专家团进行规划,我们到底缺什么?我们到底要把钱用在怎样的刀口上,不能投机取巧,搞形象工程。

DeepTech:以武汉弘芯为例,他们聘到了台积电资深的元老蒋尚义,甚至成功引进了 7 纳米光刻机,而且武汉有比较成功的长江存储、武汉新芯等项目,地方应该不缺乏经验?

马佐平:这个非常可惜。弘芯聘请的 CEO 蒋尚义是我的大学同学,非常有实力的一个人,他是台积电创办人张忠谋十分倚重的研发元老,人称 “蒋爸”,期间也雇我做过顾问,他如果要带团队真的有能力做成,非常好的一个人,可是没想到的是,这么好的一个人也被骗。

很多国内报道都说背后有几个人在北京搞了一个空壳公司(北京光量)做大股东,根本没有资本和技术实力 *** 盘,而且也查不到更多信息。

DeepTech:我们能否从根源上避免部分地区乱撒钱搞芯片的方式?

马佐平:可以参考国外的决策经验,比如在美国,别说几千几万亿的项目,就是只有几个亿的项目,政府推进工程发包之前,也会请很多专家组成顾问团,各种审核,怎样花钱,第一步做什么,第二步做什么,细节都要规划到了,至少要推敲几个月。

华为事件之后,外媒还传言中国要投入 9 万亿用更大力度全面扶持半导体产业,且不说这个数字是真是假,如果真是这么大的资金规模,决定过程至少要超过一年以上。首先行政部门需要有一个非常清晰的规划和审核,之后还要看参众两院多方投票是否能通过,可能到最后只能批准 5 万亿的预算,不过都会有非常充分的理由支撑,不是随便拍脑门决定的。

政府工程发包的时候也要有一个顾问团,都是来自各个领域的专家,包括技术方面、财务方面、执行方面的专家,然后给出落实建议,要具体执行的时候,还有另外的顾问团或是顾问公司,各个环节是非常独立的,杜绝之间的利益关系。

而如果是拍脑门决定,无疑效率非常高,但是会有很多欠考虑的地方以及看不到衍生出来的关联影响。我们不能在开会的时候,大家都说这个计划很好很好,一开始执行才发现里面利益牵扯太多,乃至没办法打破。

DeepTech:这个情况在当下的半导体行业,是很普遍的一个现象?

马佐平:很普遍。我经历过太多这种事情,地方半导体行业有很多外行领导内行的情况,我的建议也要组建无利益关系的顾问团,其实很容易,但是后来有人跟我们讲,你这种是不可能的,你如果去搞这种顾问团的话,等于是把人家利益部分都砍掉了。最后很多钱,流向了骗子和贪污。

你这个项目要这么多钱是干什么的?你一项一项地把它列出来,审核部门再找相关专家、顾问团详细讨论和决策,就会很难被蒙骗,可能要很久才能出来方案,但是,将来出错的几率就会很小。

DeepTech:扶持半导体事业已经成为国家战略,而且市场的投资热度都很高,但我们造的芯片可能大多在一些非常细分的领域或者相对中低端一些,这种方式能让中国半导体事业进阶到一个理想预期么?

马佐平:现在业界投资的很多芯片,是有一些商机的,虽然不是最高端的芯片,但在中国市场的需求量还是很大。如果这批创业者比较了解的话,抓住这个重点,弥补市场空白,外面进不来,刚好我们自己有这个能力去弄,而且可以很快研发出来,一定程度上可以把我们国内的供应链产业链给加强,当然这只是短期。

长远来看,我们国家芯片产业真正的目标还是要做高端芯片,像华为等公司需要的旗舰手机芯片、5G 设备芯片等,它需要非常高端的基础技术支撑,国内没办法供应它,那短期能怎么办?没办法,那就要沉下心来做长期打算,真的是忍痛前行。

芯片产业链非常复杂,涉及面非常广,从材料、制造、设计、设备、封装、生产最后到市场,这些环节全部都紧密连在一起,哪里是我们最弱的?那里我们能够迎头赶上等等,需要系统规划一下。

我觉得对于芯片产业,完全要自己封闭起来搞,这是不可能的,一定要争取国际合作,即便美国技术领先,也是要靠国际力量的。我觉得我们可以用外交手段等,推进业界寻求国际合作,而且不能说,完全是我们这边都占利,这种强势的方法不太可行,我们也需要给到对方好处,大家互相促进,能自力更生固然好,但对于芯片产业来说几乎不可能。

这也是一个很现实的事, 因为芯片产业不是某个单一的东西,比如说我们自己造原子d、人造卫星很厉害,攻克几个关键技术就可以做出来。

芯片产业发展是日新月异的,每一个星期每一个月都在创新,你现在以为跟别人的差距差不多了,人家两年以后又翻了一倍,不可能自己闭关自守,我们需要深刻了解这一点,有的时候需要放下一些身段跟人家合作。

我们经常说要赶超,但现阶段只要不差的更远就不错了,人家研发能力更强,也不是不动的,人家也在努力发展。

DeepTech:这么多年来,我们的芯片产业似乎与国际产业链的契合紧密度仍然不够?比如我们遇到制裁禁令会变得很被动,也难以牵动国际产业链帮助进行脱困。

马佐平:契合度比较低。最主要是你可以给人家什么,人家跟你合作,人家能得到什么,我们要得到什么,需要互利的基础,都是很现实的问题。

中国有一个很大的利基就是市场非常大,中国市场已占到全球集成电路市场的近乎一半。此外中国的扶持政策、财力、建厂土地等都具备很大的吸引力,还有一方面,中国近年来培养出来的工程师人才,是美国的好几倍,这些都是非常大的优势所在,怎样利用好这些资源互利,不要老是去对抗。

我们可以集中所有的力量去干一件大事,刚好那个东西不是那么复杂,但现在对于芯片产业来讲,完全不是这个样子,太复杂了。比如一台光刻机就有几十万个零件,其中比较精密的材料来自很多发达国家,荷兰的 ASML 可以把它整合起来,但是里面的关键元件和技术有一大部分是美国提供的,所以美国可以通过一些手段卡住它对中国的供应。

我知道很多地方领导希望看到有实体的东西,比如盖大楼、建厂房、买设备,有一个实体东西在那就安心了,但是这不解决核心问题。

DeepTech:怎么解决你说的核心问题?

马佐平:这需要看一个芯片项目具体的性质,是要做什么事情,但最重要的是人,没有靠谱的人才团队,大楼盖起来,机器买来也没有用。人才为什么会去?他需要知道很明晰且有力的规划,将来能切实落实。据我所知,弘芯就曾计划从台积电高价挖来一些人,给他们开出 3 倍高的薪水,但是呢,单纯为钱而来的人并不一定是最好的人才。

至少要把人才稳住,之后要扩建什么当然是无可厚非的,不能本末倒置。

弘芯项目当前的处境非常可惜,据我了解,蒋尚义已经寻找到了 50 多个得力干将,因为在芯片业界有一个规则,不能从同业竞争公司之中挖来骨干马上雇佣,这期间至少要 “周转” 一年时间, 但是真的有几个厉害人,因为信任他,所以愿意跟着他。

如果没有太多意外和干扰,我相信他带领团队真的可以做成弘芯,而且可能不需要太多年,就能越过 14 纳米工艺,实现 7 纳米乃至更高的水平,因为蒋尚义在台积电就曾领导过 7 纳米工艺的研发突破。

遗憾的是,没人出面将弘芯的局面稳住,就看着它垮掉,这些人才如果都散掉了,不仅前面的钱白花了,重要的是接下来再想攻克 7 纳米工艺谈何容易,再试图从台积电等大厂挖核心人才也会被盯得更紧了。

DeepTech:芯片烂尾潮之外,最近半导体行业还有哪些现象显示出了不好的征兆?

马佐平:我看到了很多中国公司在报道里说开发出了第三代半导体,所谓的第三代半导体,好像很先进,其他的都是一代、二代,我们有了第三代芯片不是更先进吗?其实要我来说,不是第三代,只不过是 “第三类” 半导体,可以局部用到一些大功率、 汽车 、高温设备等细分领域。

还有很多人大谈摩尔定律失效。摩尔定律有狭义与广义之分,狭义的摩尔定律就是把芯片微器件不断缩小,肯定是快到尽头了,比如说台积电 5 纳米,再下一个阶段 3 纳米,最多 1.5 纳米,能够分布几百亿个晶体管等等,但我认为广义的摩尔定律才刚刚开始,很多业内人士也赞同这个说法。

芯片不只是平面的,工程师可以堆叠好几层乃至几十层,新的制造封装工艺在台积电已经在不断突破,而且预期很快会变成主流,就是广义的摩尔定律还不会失效,可以想象一下如果一层有几百亿个晶体管,像盖高楼一样构建几层乃至几十层会有怎样的性能,芯片纳米工艺到极限之后,可把它立体化,用三维的方法重新定义。

DeepTech:我还看到不少光电芯片、乃至碳基芯片可能要取代硅基芯片的说法。

马佐平:光电芯片当然在某些方面可以有很好的应用,而所谓的碳基也好,比如石墨烯或者纳米碳管的炒作,这些是不可能取代硅芯片的,尤其是石墨烯领域的报道很多是在乱讲,它能够做导体,但你要做到硅基晶体管的水平是完全不对的,用碳基取代硅基有些痴人说梦。


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