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很榮幸被人在評論裏催更,突然有種看小說被催更的感覺。
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有很多同學在評論裏說,光刻機會被禁運,各種耗材會被禁運,中芯國際肯定涼了。
在這裏我想問幾個問題:
1.禁運有明確的官方訊息嗎?如果禁運,那什麽時間開始,什麽時間結束?
2.有多少半導體企業可以承受失去中國市場的損失?
3.歐日韓與美國真的是一條心嗎?
4.美國的企業與美國政府是一條心嗎?
5.美國各黨派和各利益集團是一條心嗎?
6.美國的霸主地位能繼續維持多長時間?
一家企業失去20%的訂單,是不是說這個企業的利潤就減少了20%呢?不是的,因為大量固定資本支出的存在,這家企業很可能進入虧損狀態。
有興趣的同學可以統計下,美國對華為的禁令延期了多少次。我不知道禁令哪一天會真正生效,但從這個過程中可以看出,僅僅是割離華為一家企業就這麽困難,更別說割離整個中國半導體了。
華為會不會倒下,我不知道,但它現在是中國半導體的一面旗幟。
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芯片行業從業者,先說結論:能,而且我相信時間不會花的太長,10-20年左右。
人類對事物的發展的看法天生存在缺陷:容易高估事物在短時間內的發展速度,但低估長時間的發展速度(10年以上)。 而芯片正是一個長發展周期的行業。眼前我們面臨著美國的封鎖,而本土芯片制造業無力扛起大旗,這種短期的悲觀結論被很多人簡單的擴充套件為:本土芯片制造業永遠無法成為世界第一。但我相信,在10-20年內,本土芯片制造業有很大希望能問鼎世界。
事實上,中國的芯片制造業已經開始加大馬力追趕了。
先上圖,自己整理的芯片制程發展史
中芯國際今年量產14nm,與目前已量產的最先進工藝5nm還有三個代差。相比於18年時,28nm vs. 7nm的4個代差,已經追回了一個代差。這中間發生了兩個大事,一是國家大基金入場芯片產業,二是前台積電傳奇研發人員梁孟松加入中芯國際。
梁孟松是半導體行業中無人不知的傳奇人物,從92年-17年,連續帶領台積電和三星的工藝制程反超intel,成為全球最大的兩家晶圓代工廠。梁孟松是加州大學柏克萊分校電機博士,畢業後於AMD工作,92年返回台灣加入台積電,03年時,在台積電與IBM爭奪0.13um(130nm)工藝高地的戰爭中,梁孟松一戰成名,在他的帶領下,台積電先於IBM一年研發出0.13um銅工藝,坐穩代工界大哥位置。06年,從intel挖來的羅唯仁空降台積電,接手蔣尚義研發副總的位置,堵住了梁孟松晉升的空間,也寒了梁孟松的心,他憤而出走,於08年加入了三星。
對半導體工藝稍有了解的同學可能知道,在20nm以下的工藝中,引入了一種叫做FinFET的技術,可以解決原有工藝中出現的漏電,並大幅改善電路控制。而FinFET技術的發明人胡正明教授正是梁孟松的老師。彼時,三星在20nm制程的研發速度上落後於台積電,梁孟松加入三星後,大膽跳過20nm工藝,透過引入FinFET技術,直接從28nm工藝升級14nm。這一冒險的舉動最終還是讓梁孟松做成了!14nm的領先工藝讓三星一舉拿下蘋果A9和高通驍龍的訂單,讓三星半導體迅速崛起!要知道,在28nm的制程上,台積電在代工市場占有率為100%,可以想象三星的崛起在半導體界是多麽的震撼!
17年,梁孟松終於加盟了中芯國際,不到1年的時間,幫助中芯國際從28nm制程跨越到14nm制程,又花了不到300天,把14nm制程的良率從3%提高到95%,達到了量產水平。梁孟松繼續在中芯國際譜寫他的傳奇。
有很多人說,中國有梁孟松又怎麽樣,也許7nm之前的工藝,可以憑借他的經驗快速追趕,但到7nm以下,重新回到自主研發的道路,怎麽可能超越台積電和三星?事實上,在半導體行業內,有一個頂尖的、全球性的、行業共同支持的研究所IMEC,全稱Interuniversity Microelectronics Centre,中文譯文是校際微電子中心,也叫「比利時微電子研究中心」。IMEC負責研究超前產業需求 3~10 年的微電子和資訊通訊技術,研究人員來自各大高校、企業,其中就包括了台積電、三星、中芯國際、華為。半導體行業制程的演進方向均是IMEC引領的,由企業負責技術落地。IMEC在2011提出了FinFET工藝,16年提出了GAA工藝,我們可以看到,所有的芯片企業在20nm以下不約而同的使用了FinFET工藝,在7nm以下使用GAA工藝,就是這個原因。
回到上邊的問題,半導體行業的演進方向其實IMEC提前3-5年已經給出了,在大的方向上,每個公司的起點都一樣,中芯國際不會在這上邊走彎路。導致各家半導體企業勝負的真正原因是技術落地時間點的選擇、落地的速度和資源的投入力度。 Intel此前一直擁有最先進的工藝制程,但在10nm節點被台積電和三星反超,主要原因是intel在10nm節點的工藝選擇過於激進,使用了double patterning和 quad patterning技術,良率不達標,遲遲無法量產;三星在7nm節點引入了EUV(極紫外光刻)技術,而台積電繼續穩妥的使用DUV(深紫外光刻)技術,量產時間大幅提前三星,有效的搶占了三星的市場。 技術都是一樣的技術,但選擇什麽時間落地,多久能落地,才是搶占市場的真正關鍵點。 相信梁孟松在先進半導體制造領域30年的經驗,能做出最正確的判斷,幫助中芯國際走出最正確的道路。
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2020.5.28 第二次更新
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像積體電路制造這種重資產行業,有錢不一定能成,但沒錢是萬萬不能的!別說光刻機了,隨便一個搬晶圓的機械臂就要幾十上百萬,沒錢哪來的裝置?所以講國家積體電路大基金入場之前,先讓我們看下中芯國際和台積電的研發投入情況。台積電一騎絕塵將中芯國際踩在腳下,一年的研發支出是其5倍以上,10-15年甚至達到10倍20倍的差距!中芯國際只是中國積體電路產業的一個寫照——長期處於生態鏈下遊,利潤微薄、艱難求生,無力投入研發。靠這些企業各自為戰,根本無法扭轉被動局面。在此情況下,積體電路大基金應運而生。
14年6月國家釋出了【國家積體電路產業發展推進綱要】,同年9月,大基金正式成立,一期共募得普通股987.2億元,同時發行優先股400億元,共募集資金1,387.2億元。投資分布於:積體電路制造67%,設計17%, 封測10%,裝備材料類6%。大家再仔細看一下上圖,從15年開始,特別是16年,中芯國際的研發支出暴增,原因就在於此。但僅僅這樣是不夠的,目前與台積電5倍以上研發支持差距,不是喊喊口號、幾萬人努力拼一把就能彌補的,中芯國際、中國的積體電路制造業還需要更多的錢!
19年7月,積體電路大基金二期募資結束,規模在2000億元左右。按照1:3的投資資金撬動比,預計可撬動社會資金規模在6000億元,最終總投資資金規模可能達到萬億元。大基金二期首先會關註已經在一期建立合作關系的公司和計畫,例如長江儲存,中芯國際、華虹等機構,這60多家公司在逐步發展的過程中需要持續的資本支持;對在刻蝕機、薄膜裝置、測試裝置和清洗裝置等領域已布局的企業保持高強度的持續支持,推動龍頭企業做大最強,形成系列化、成套化裝備產品;對照【綱要】繼續填補空白,大基金將加快開展光刻機、化學機械研磨裝置等核心裝置以及關鍵零部件的投資布局,保障產業鏈安全。
從18年3月開始,美發動了對中貿易戰,兩年時間轉瞬即逝。大家在發現國內環境依然相對安穩的同時,也深刻意識到中國在高端制造業領域的薄弱,引發了一番社會大討論。在此背景下,會不會有積體電路大基金三期呢?我相信會的,特別是在兩會上新基建備受矚目的情況下。
錢多了,人才也就多了。
眾所周知,中國互聯網產業與美國並駕齊驅,甚至開始引領全球風潮。遠點的有微信被whatsapp抄襲,近點的有TikTok席卷全球。是什麽造就了互聯網的成功呢?有人說是因為馬雲、馬化騰這樣有戰略思維的大佬,有人說是中國13億人口的市場夠大,還有人說是中國互聯網的路子夠野。但是這一切的基礎是中國龐大的底層程式設計師。996的段子其實是中國程式設計師的真實寫照,但這麽大的工作壓力下,為什麽每年有無數的年輕畢業生湧入互聯網成為底層碼農呢?為什麽自嘲社畜的程式設計師,每逢家人聚會,談及自己的職業時,往往會收到周圍羨慕的目光呢?一切都是因為錢。平均幾十萬的年薪,程式設計師可以說是打工仔的巔峰了。
現在,國家大基金的入場,積體電路從業者們的薪資開始水漲船高,從苦逼向高薪邁進,積體電路成為學校的熱門專業,無數學子慕名(望金)而來。人才的基數大了,產業的發展才有柴薪可以燒。哪怕是萬裏挑一的領袖人才,基數大了,每年也總會出現一些,這就是積體電路的希望所在。另外啰嗦一句,任正非說過,給的錢多了不是人次也變成人才。這句話我感同身受。不談個人的天賦能力,一年掙50萬和一年掙10萬的工作心態真的完全不一樣。
伴隨大基金而來的另一個改變是全民對積體電路的關註,曾經談到華為,那就是個賣手機的,談到中芯國際,更是聽都沒聽說過。但到今天,出租車司機也能跟你扯幾句芯片和美國禁運。巨大的關註意味著巨大的壓力,曾經你考60分,大家覺得還湊合,現在你考80分,出門都擡不起頭。積體電路從業者們哪怕為了自己的面子也得幹出點樣子!
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2020.5.29 第三次更新
修改了幾個錯別字,感謝各位同學指正(抱拳)
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雖然中芯國際因為華為的原因,吸引了大量的目光聚集,也造成了大家對國內芯片產業的一片唱衰,但在另一個少有人註意的領域,國產儲存芯片已經不知不覺間開始與國外巨頭展開貼身肉搏戰了。
儲存芯片的兩大支柱是DRAM和NAND flash。相信廣大男同胞對DRAM這個詞耳熟能詳,再窮不能窮記憶體,土豪上個海盜船,沒錢也要上個威剛、光威。但其實DRAM芯片的真正廠商是三星、SK海麗仕、美光,前邊那些記憶體品牌某種意義上只算是貼牌生產。提到NAND flash,很多人就不清楚了,其實它就是SSD、U槽、手機運存使用的儲存芯片。可以說電子裝置多少都離不開這兩個東西。儲存芯片相比CPU芯片,對制程要求沒有那麽高,目前最先進的1z制程(12-14nm,DRAM)也在10nm以上。但即便如此,2020年以前,中國廠商的在儲存芯片領域的市場占有率也無限接近與0。
轉機就發生在今年,先是長鑫儲存的19nm DDR4記憶體顆粒開賣(光威弈PRO系列),再是長江儲存的128層NAND flash研發成功,預計年底量產。雖然與國外巨頭還有差距,但已然站在同一個擂台上了!
時間再回到2016年,前文提到的國家積體電路大基金入場,並由地方政府牽頭成立了三家儲存芯片廠:福建省電子資訊集團及泉州、晉江兩級政府共同出資設立的晉江晉華積體電路,投資規劃370億;合肥城投牽頭的合肥長鑫,投資規劃大約1500億;紫光集團、湖北國芯和湖北省科投牽頭的長江儲存,投資規劃386億。這樣的資金量,如果不是國家出手,沒人願意掏,畢竟十年的冷板凳不是誰都樂意、更不是誰都有勇氣坐的。
2009年,當時的全球第五大DRAM芯片廠奇夢達因次貸危機破產清算,它手中的技術輾轉華邦、英飛淩、北極星進入了合肥長鑫,這份技術共有16000份專利以及2.8TB的數據,成為了合肥長鑫進入DRAM領域的敲門磚。奇夢達走了一條埋入式的DRAM技術,而其他大廠走的是堆疊式,正是這一與眾不同的技術,幫助合肥長鑫繞開了DRAM領域的專利壁壘。而中國地圖南邊的福建晉華,背靠台灣、肩臨深圳,本應前途一片光明,卻因為采用堆疊式技術被美國政府指控竊取美光(Micron)的智慧財產權,並遭禁運,黯然收場。
合肥長鑫拿到奇夢達的技術後,同時成立了兩個研發組,短短4年時間就將奇夢達遺留的46nm技術,提升到10nm級(量產19nm,研發17nm),並於今年進入量產爬坡階段。關註記憶體條的同學可能發現,光威弈PRO系列上市後,其他記憶體紛紛降價。 當一種技術中國沒有時,遭遇的是禁封、壟斷敲詐;但當這種技術中國擁有後,哪怕差一點,遭遇也只可能是低價傾銷了。要小心的是,低價是糖衣炮彈,一旦我們因此放棄了自己的技術,糖衣不再,炮彈依舊!
另一邊,位於中國腹地武漢的長江儲存開始研究3D堆疊式NAND。3D堆疊式就是將原本平面的儲存單元像蓋房子一樣堆起來,同時提高記憶體件的容量、效能和可靠性,並降低價格。
三星早在2013年就宣布量產24層的NAND flash,而16年,新成立的長江儲存才開始研究32層的NAND flash。僅僅7個月後,長江儲存就與中科院微電子所聯合設計出了可行的32層3D NAND方案,但不幸的是,一個月前,三星已開始量產64層NAND。到了第二年,長江儲存從台灣挖了一大批專家,成功實作了64層NAND的開發,但又是一個月前,三星說,我96層量產了。還要註意的是,一方是實驗成功,一方是量產。
按部就班的走,只能跟著吃灰,湯都喝不到。於是,長江儲存大膽決定跳過96層,直奔128層!是不是有種三星當年跳過20nm直奔14nm,最終超越台積電的既視感?幸運的是,長江儲存成功了,於今年4月成功試制128層NAND,並提出了Xtacking技術,可以大幅縮短研發周期和生產周期(感興趣的同學可以搜視訊了解下,非常直觀)。
長江儲存128層NAND預計於年底量產,屆時與國外大廠的技術差距將縮短到一年以內,而且哪怕國外大廠量產了140層NAND,128層的國產NAND依然有很強的市場競爭力。
合肥長鑫、福建晉華、長江儲存,三家儲存企業成了兩家,這絕對不是偶然。也許在科學理論領域中國還差些味道,但在工程技術領域,中國追趕的速度驚人!回頭再看中芯國際,各位是什麽想法呢?
最後,十分感謝大家!這篇文章寫了4天了,比我想象的難,也比我想象的長,在大家的支持下才能夠完成,十分感謝!
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有同學說國產芯片還沒量產,在這裏列一下量產的3款產品,感興趣的可以看一下。榮耀Play4T 采用麒麟710A,是由中芯國際14nm工藝代工的,不要跟麒麟710T搞混了。