光刻機被荷蘭人卡脖子,拋光機與離子注入設(shè)備是美國人的天下,就連中國最擅長的半導(dǎo)體測試封裝,上游設(shè)備也被德國人所壟斷。 造不如買,買不如租的思路持續(xù)二十年,一直到被卡脖子斷供的當口,我們才茫然反思:中國半導(dǎo)體設(shè)備自主,真比造原子彈還難嗎? 起碼在刻蝕機領(lǐng)域并非如此。 與風口上的光刻機做個簡單對比:造芯片,就是將掩膜版上的芯片線路在硅晶圓上雕刻出來。其中,光刻機是描摹圖案的筆,刻蝕機是在晶圓上雕刻的刻刀。 在諸多半導(dǎo)體設(shè)備之中,光刻機是最精密,單臺造價最貴的一個;而刻蝕機則是在光刻機發(fā)展遇到瓶頸后,推動摩爾定律繼續(xù)前行的主要功臣,近些年來,更是全部半導(dǎo)體設(shè)備中市場最大的一個。 上世紀七八十年代起,這個市場就被美國應(yīng)用材料、拉姆研究以及日本東京電子,壟斷了80%市場。其中高端的等離子刻蝕機,更是一直到2015年都對中國實施出口控制。 解除封鎖背后,主要歸功于一個叫做中微半導(dǎo)體的企業(yè),2004年由60歲高齡的尹志堯歸國創(chuàng)業(yè),2007年首臺CCP刻蝕設(shè)備研制成功,再到2015年突破等離子刻蝕機的封鎖。中微成功的背后,其實是一套已經(jīng)被驗證過多次的中國半導(dǎo)體三步突圍方法論。 造芯片、造設(shè)備雖說是一個技術(shù)主導(dǎo)的產(chǎn)業(yè),但也是一個經(jīng)驗為王的產(chǎn)業(yè)。一千個清華畢業(yè)生,或許也抵不上一個在硅谷工作二十年的老師傅。2004年歸國創(chuàng)立中微半導(dǎo)體的尹志堯,就是一個典型代表。 “我是個癌癥病人,只剩下半條命,哪怕豁出這半條命,也想為國家造出光刻機、等離子刻蝕機來,我們一起干吧!” 說話的人是江上舟,時任上海市經(jīng)委副主任兼國家中長期科學(xué)和規(guī)劃重大專項組長,同時也是尹志堯在北京四中的學(xué)弟。在2004年的上海世界半導(dǎo)體設(shè)備展前后,為了動員學(xué)長回國,他使出了全身的解數(shù)。 學(xué)弟盛情邀約,但究竟以高齡華人身份返鄉(xiāng)創(chuàng)業(yè);還是以美國巨頭高管的身份光榮退休,尹志堯陷入兩難。用他的原話說就是“創(chuàng)業(yè)就是走上了一條不歸路,對于我這個創(chuàng)業(yè)時年已經(jīng)六旬的人來說,很可能累死在工作的崗位上?!?/p> 但“學(xué)成”不還鄉(xiāng),如錦衣夜行。改革開放已經(jīng)二十多年,當時的中國正需要一次徹徹底底的高端制造業(yè)大升級。具有豐富經(jīng)驗的海外華人工程師、高管,正是這場浪潮中的領(lǐng)路人。 在《中國芯酸往事》中,我們曾經(jīng)梳理:中芯國際成立于2000年;展訊通信成立于2001年;匯頂科技成立于2002年;華為海思成立于2004年;瀾起科技成立于2004年;兆易創(chuàng)新成立于2004年;中微半導(dǎo)體成立于2004年…… 其中,中芯國際創(chuàng)始人張汝京,曾在德州儀器工作20年;兆易創(chuàng)新創(chuàng)始人朱一明曾是iPolicy Networks Inc的資深工程師;而中微半導(dǎo)體創(chuàng)始人尹志堯,也曾任全球最大半導(dǎo)體刻蝕機巨頭美國應(yīng)用材料的副總裁。 背后原因有二:其一,中國改革開放培養(yǎng)出的第一批人才80年代留學(xué)后,2000年回國,正是技術(shù)、人脈、經(jīng)驗的巔峰;其二,半導(dǎo)體創(chuàng)業(yè),除了技術(shù)難度高,更存在一個Know-how的經(jīng)驗黑箱。 在美國工作二十年,尹志堯一路升至應(yīng)用材料公司副總裁、等離子體刻蝕事業(yè)群總經(jīng)理。先后在三家芯片刻蝕機寡頭中的兩家都有所建樹,手握86項美國專利。當年他帶領(lǐng)15位硅谷資深華裔科學(xué)家回國,就連《今日美國》也用了相當篇幅來對中微半導(dǎo)體進行重點報道。 刻蝕機雖不如光刻機復(fù)雜,但也是一個需要至少融合50多個學(xué)科和專業(yè)知識的精密器械。從研發(fā)到新品上市,即便對應(yīng)用材料以及拉姆研究這樣的巨頭來說,一般需要用三到五年時間。 而一開始只有15人團隊創(chuàng)業(yè)的中微,創(chuàng)業(yè)僅三年,就研制成功了首臺CCP刻蝕設(shè)備產(chǎn)品,并運往國內(nèi)客戶,在45nm、22nm、14nm、7nm介質(zhì)刻蝕,等離子刻蝕上一路狂奔,用不到十五年時間,在技術(shù)上基本追平對手三十多年的積累。 有人是方法論的第一步,而選對了上海,則是中微成功方法論的第二步。上海給中微與中芯國際的,一方面是幫扶,一方面則是1+1大于2的產(chǎn)業(yè)配套。 2004年,中微落地上海后,曾招致不少質(zhì)疑。只靠尹志堯團隊自籌的150萬美金,中微可能還沒開門,就得歇業(yè)。但民營企業(yè)被政府補貼后,它究竟姓社還是姓資?而作為一個華人在海外注冊的企業(yè),中微又到底是外國公司,還是中國公司? 漢芯教訓(xùn)在前,誰也承擔不起國有資產(chǎn)流失的罪名。 更何況,半導(dǎo)體創(chuàng)業(yè)初期,資本只進不出是產(chǎn)業(yè)常識。而當年的應(yīng)用材料與拉姆研究,僅僅是為了維持領(lǐng)先地位,每年的研發(fā)經(jīng)費投入就以數(shù)億乃至十幾億美金起步。 但上海一直以來都是全國對高新技術(shù)最為包容的地方之一。2000年,張汝京建立中芯國際之時,他曾將首站選在香港,只可惜特首都同意了,中芯卻被地產(chǎn)商趕出了香港。 打道回上海,張汝京立刻得到了時任上海市長的接待,指著正在規(guī)劃中的張江,領(lǐng)導(dǎo)大手一揮,中芯國際要建廠“想要哪塊都可以!”錢、人、地皮,只有中芯不敢要,沒有當時的上海不配合。 而當年中芯國際享受的待遇,中微一樣也沒落下。給錢、給人、給地方,在江上舟等人力保下,中微創(chuàng)業(yè)初期,就拿到了上海市政府提供的5000萬啟動資金。之后,江上舟又引薦尹志堯找到國家開發(fā)銀行行長陳元,拉來5000萬美元無息貸款。 專項、上海政府的扶持下,中微在那個所有人都把半導(dǎo)體當騙子的年代里,挺過了創(chuàng)業(yè)初期最艱難的一段時光。 但中芯與中微同在張江,他們真的只是孤立的閃光點嗎?1+1大于2,才是張江高科真正的目的。 設(shè)備雖然位于半導(dǎo)體行業(yè)上游,其實同樣需要下游代工廠以及上游零件企業(yè)的配合。就拿光刻機來說,一臺由十萬個零件構(gòu)成的EUV光刻機中,90%的部件均來自外部廠商,為保障研發(fā)進度,阿斯麥也會主動引進臺積電、三星等代工廠成為自己的股東。 而刻蝕機雖然沒有光刻機復(fù)雜,但要知道:高端的光刻機都是相似的,而刻蝕機就連基礎(chǔ)款都復(fù)雜的千姿百態(tài)。 具體原因在于:刻蝕半導(dǎo)體底層需要ICP設(shè)備,而刻蝕上層線路則需要CCP設(shè)備。即便同樣是刻蝕底層,也會根據(jù)芯片的存儲、計算、車載等不同類型,需要搭配不同類型的刻蝕機。 總而言之,刻蝕機類型,會根據(jù)工藝以及半導(dǎo)體類型,而分成非常多不同的型號。自然,也就需要整個產(chǎn)業(yè)上下游的配合。 除了引薦尹志堯與張汝京等人回國,江上舟其實也是張江高科產(chǎn)業(yè)園的規(guī)劃者之一。早在中微入駐之前,此處就已經(jīng)引進了華虹、宏力、上海臺積電、上海貝嶺等數(shù)條先進集成電路;此后,紫光、兆易、韋爾半導(dǎo)體、阿里又相繼入駐,從上游設(shè)備,覆蓋到下游封裝測試。 就拿中芯國際來說,歷次中微的最新設(shè)備出爐,中芯國際多是首批“嘗鮮”兼“試毒”的下游客戶。一直到2016年,中芯國際也還是中微占比達到39%的第一大客戶。 而中微與中芯國際的崛起背后,企業(yè)本身的奮斗固然是主要原因,但必須承認的是,所有的科技革新背后,其實都離不開一個肯花力氣,愿意燒錢的政府。 如果說過去十幾年的潛伏,是半導(dǎo)體設(shè)備產(chǎn)業(yè)從零到1的國產(chǎn)化起步,那么從2018年起的三年催化,則是國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備全面崛起的臨門一腳。 背后原因有三: (1)2018年開始的那一場斷供,讓半導(dǎo)體自主從一個產(chǎn)業(yè)的隱憂,變成了一個國家的明傷,半導(dǎo)體不自主則科技不自主,成為所有人的共識。 (2)刻蝕機本身的市場,已經(jīng)隨著芯片制程的不斷提升而飛速發(fā)展。 (3)科創(chuàng)板、國家大基金的出現(xiàn),讓中國半導(dǎo)體,不再只是一個靠情懷生存的孤島,創(chuàng)業(yè)者有未來,投資者能退出,企業(yè)有聯(lián)合,一個健康的商業(yè)生態(tài)正蓬勃崛起。 第一點就不再贅述,這里需要解釋一下的是第二點,刻蝕機的重要性。 芯片領(lǐng)域,有一個約定俗成的產(chǎn)業(yè)規(guī)范,叫做摩爾定律:集成電路上可容納的元器件的數(shù)量每隔18至24個月就會增加一倍(相應(yīng)的芯片制程也會不斷縮?。?。 但制程如何提升呢?英特爾、高通、海思這些設(shè)計企業(yè)名頭雖響,但他們只是摘桃子的下游。真正起決定作用的,其實是材料與設(shè)備企業(yè)。 前面我們提到,光刻機是其中起到?jīng)Q定性作用的一環(huán),但提升制程,光刻機不是萬能的。 打個簡單比方,從硅片到芯片,可以想象成從一張紙最終雕刻成窗花的過程。光刻機是畫花樣的筆;而刻蝕機,則是用物理或者化學(xué)方法,根據(jù)花樣來進行雕刻的刀。 制程要先進,畫筆首先得細;但刻刀也不能落下。更何況,隨著單位體積內(nèi)晶體管數(shù)量越來越密,想一次加工完全部圖案,產(chǎn)品良率自然受到影響。這時候,多重刻蝕技術(shù)就登場了。 其原理可以簡單理解為:先打線稿雕刻第一遍,再處理細節(jié)二次、三次雕刻。這也就導(dǎo)致了,每次芯片制程的提升,都會導(dǎo)致刻蝕步驟的成倍增加。 而近些年,刻蝕機在芯片各種半導(dǎo)體設(shè)備投資中的占比,已經(jīng)一躍超過光刻機,成為最大的一頭。 而借著市場東風,中微自然一躍而起,躋身千億市值俱樂部。 當然,市場機遇之外,成就了中微估值的,其實也離不開國家大基金、科創(chuàng)板的托舉。而中微正是國家半導(dǎo)體大基金的第一個被投,2014年一次性拿到4.8億人民幣。而科創(chuàng)板的出現(xiàn),更是讓中微走到臺前,從此什么都可以是問題,唯獨錢不是問題。 資本做引,芯片,變成了科技致富、企業(yè)估值一飛沖天的不二法門。星星點點出現(xiàn)的江上舟、張汝京、尹志堯,被一條名為科技自主的暗線牽連,踟躕獨行二十年后,也終于成為了市場的主角。 最近,我們詢問一位知名二級市場分析師:中微、中芯國際,他們的實力真的配得上他們的市值嗎(中微在市場遠遠落后的情況下,二級市場估值接近lam三分之一)? 他這樣反問:如果中微的二級估值都追不上應(yīng)用材料與拉姆,工程師住不起房,企業(yè)沒有發(fā)展的動力,我們的自主突破又從何談起? 尾聲 回到最根本的那個問題,中國半導(dǎo)體崛起難嗎?難!在剛畢業(yè)的大學(xué)生到七旬高齡的歸國專家一同努力下,七十年發(fā)展我們?nèi)匀粵]能走出包圍。 但中國半導(dǎo)體發(fā)展真的有那么難嗎?或許也沒那么難,訣竅總結(jié)其實很簡單:天時地利人和。 無數(shù)像江上舟、倪光南一樣振臂高呼的官員學(xué)者,張汝京、尹志堯一樣應(yīng)聲而起的實業(yè)家,無數(shù)為科技自主而奮斗的精英,他們是中國芯片、操作系統(tǒng)、精密設(shè)備的人和。 上海的半導(dǎo)體,北京的軟件、AI,合肥的屏幕……地方的支持,締造了產(chǎn)業(yè)的奇跡,他們是科技興國的地利。 基礎(chǔ)齊全,壓力、資金、國家關(guān)懷,三者一同就位,則構(gòu)成了中國半導(dǎo)體發(fā)展幾十年來前所未有的天時:對中國半導(dǎo)體來說,未來充滿希望。 責任編輯:七禾編輯 |
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