
很多人可能知道IBM是全球最大的IT服务商,但鲜有人知,在半导体制造领域,IBM也曾是领跑者。
1988年,IBM搭建了全球第一条200mm晶圆生产线。随后在2002年,IBM又建成了全球最先进的300mm生产线。数据显示,2003年,IBM的晶圆代工业务凭借6.3%的市场份额曾挤进世界前三强,仅次于台积电和联电,IBM在半导体领域一时风光无两。然而, 时过境迁,美国担心的事情正在发生——IBM也开始在芯片生产环节寻求亚洲厂商代工,至此连同AMD和英特尔在内的美国三大芯片巨头都开始依赖亚洲芯片代工厂。
据外媒报道,当地时间8月17日, IBM发布了一款用于新型数据中心的处理器芯片——Power10 ,这款芯片由三星电子生产,采用7nm EUV(极紫外光刻)工艺,其性能将是上一代的3倍。据悉,Power系列是IBM面向企业级用户推出的高性能处理器芯片, 最早由IBM自己生产,然后交给格芯负责代工,后者是一家位于美国的半导体晶圆代工厂商,也是世界第三大晶圆代工厂,现在再交给三星电子。
开头提到,既然IBM拥有半导体制造部门, 曾在半导体制造领域占据一席之地,那么为何今天会依赖外部市场代工呢?IBM是如何走到这一步?
当初,IBM建立晶圆工厂的目的是为自家产品提供生产服务,帮市场代工不是主要考虑。但是, 由于英特尔的强势竞争,IBM的处理器产品在市场逐渐边缘化,导致IBM销售的处理器数量很难填补工厂的庞大产能 ,这意味着制造均摊的成本大幅增加。半导体制造是个需要时刻保持更新的行业, 生产工艺每数年升级一次,动辄耗资数十亿美元,如果没有大量出货,那么很难负担制造成本。
随着制造成本增加,IBM逐渐减少对半导体制造部门的投资。根据Gartner市调公司的调查数据显示, 2004年,IBM公司在半导体制造领域以10亿美元的资本支出位列全球第11位;到2010年,这一排名已跌出20名开外。
同时,研发和生产投资跟不上使IBM的生产工艺落后市场,产品竞争力不足。 2010年,POWER处理器第7代所用的生产工艺是45nm,同时期最先进的已跨入32nm工艺时代。 由于达不到经济规模效应,芯片制造部门成为IBM的"包袱"。 2013年,半导体制造部门占IBM营收为1.4%,但该部门每年亏损最多达到15亿美元。
IBM只能选择将该业务剥离出去,来改善IBM的盈利能力。 2014年10月,IBM宣布将旗下全球半导体制造业务出售给格芯,把业务重点放在核心的芯片设计和系统创新上。
除IBM外,AMD和英特尔也选择将高端芯片业务交由亚洲厂商代工。2018年8月,由于格芯制程工艺落后,其最大客户AMD宣布采用7nm制程工艺的处理器和芯片,全部交由台积电代工;2019年,英特尔将部分14nm订单外包给三星生产; 2020年7月,英特尔与台积电达成协议,从2021年采用台积电的6nm制程工艺量产处理器或显卡。这三大美国半导体供应商都有一个相同的特征——曾经或现在居于全球最大半导体芯片制造商队列。
在这样的背景下,美国越来越担心半导体制造业务过分依赖外部市场,可能存在风险 ,尤其是疫情冲击全球供应链,更加剧这种担忧。最近,美国就计划重振本土半导体行业,在6月提出相关法案斥资370亿美元(约合2600亿元人民币)用于扩大本土研究和制造业务。 那么,为什么美国会在半导体制造领域"式微"、对亚洲的代工厂越来越依赖呢?
美国是半导体芯片的发源地,在经历了成熟的发展阶段后, 美国芯片企业认为半导体制造业务投入成本高昂、技术开发周期快,于是考虑将重心放在芯片设计这个高附加值的环节。 1990年代,美国涌现了一批优秀的Fabless企业,即只负责芯片的电路设计与销售的企业。
随着后来经济全球化进程加快、国际分工理念广泛得到认同,美国一些IDM(集芯片设计、制造、封装和测试等多个环节于一身的运营模式)企业逐渐将芯片制造部门剥离出去, 转型成为Fabless企业,就如今天文章的主人公IBM类似,这推动了美国芯片制造业务大量向亚洲区域转移。
上文提到过,半导体制造部门具有很高的资金和技术壁垒,需要持续研发更优的生产工艺和投入巨资改良生产线,这种行业特点容易造成强者愈强的局面。 亚洲地区的半导体企业专注晶圆代工环节,并紧贴市场需求变化,这意味着它们的生产线迭代速度能够保持行业最快。 伴随着时间的推进,亚洲地区逐渐发展出最成熟的半导体制造业务,并涌现了一批高端代工企业,如台积电、联电、中芯国际等。
此消彼长,不进则退, 随着亚洲的先进制程工艺水平不断提高,美国芯片制造与之的差距也在拉大,而且趋势是越来越难跟上 ,如今美国在全球芯片制造的占比也大幅下降。 英国《金融时报》指出,目前全球仅有12%的芯片在美国制造。
不难看到,虽然美国还是全球半导体行业的霸主,但在芯片制造领域已然面临巨大的挑战,随时还可能被甩到更后,也因此当前美国正出台各种扶持本土芯片产业的政策,以试图扭转这种局面,而全球半导体芯片制造格局或有可能迎来新的变化。
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中国一家民企华为,因为在5G领域一下子超越了美国,更因为没有在美国上市,美国也无法动用资本的手段来控制华为。
所以能拿到台面上的方法都无效之后,美国连借口也懒得找了,直接联合欧洲各芯片厂商封锁芯片供应,还有中国台湾的台积电,都加入到围堵华为的队伍中。
没有理由,只有目的,那就是想挤死华为,进而迟滞中国的5G产业发展。
而且这也不是美国唯一的手段,美国的铁杆盟友、五眼联盟的澳大利亚频频在国际事务中攻击中国。
为了拖慢中国崛起的步伐,美国似乎已经恼羞成怒,拉开了对中国极限施压的序幕!
华为承受了很大压力,因为芯片的断供,华为产能和销售额大幅缩水,手机在国内的市场占有率退出了前四,持续研发的资金也受到影响。
既然手机的芯片不卖给我们,那么,我们自己生产不可以吗?
答案是,不可以。
因为制造手机芯片所用到的7纳米制程的光刻机为荷兰阿斯麦尔公司(ASML)所有,而该公司也在美国的授意或威胁之下,不肯把光刻机卖给中国。
这一次随着华为被制裁,也曝出了一个令国人更加震惊的消息,原来在芯片行业让西方人高歌猛进的研发团队,竟然也是一群黄皮肤黑眼睛的人!
而对于如今要在半导体行业发力的中国而言,这是一个必须要予以深刻反思的问题。
中微半导体股份有限公司董事长兼总经理尹志尧说:全球芯片领域的专家,在芯片界排名前十的行业里,或者创始人、或者CEO竟然都是华人。
其中最著名的就是杨培东,杨培东出生于1971年,在国内完成大学学习后赴美留学,之后一直在美国工作,更是在2016年当选为美国科学院院士,在半导体制造领域拥有极高的权威。
正是这群人紧紧地扼住了中国芯片业发展的咽喉,限制了中国在5G通讯领域的发展。
在这里,我们并不能简单地把这类人归于不爱国的范畴而大加指责,因为这里有个矛盾,那就是国家的理想与个人理想之间的矛盾。
限于国家发展的共性规律,当年国内确实没有发展半导体的环境,为了自己能学有所成,他们选择了到海外发展,所以造成了我国在半导体领域的人才流失,导致美国芯片专家多数是华人的现象。
好在近几年,我国在芯片领域的布局,这类人才大量流失的情况有了一定改善。
当年我们为什么在实际上没有重视芯片
这么明显的命门,为什么就轻易被美国抓住呢?
说出来,令人心酸,不是中国人没看出来,因为二十年前,手机在我国悄然兴起,低廉的制造成本使它受到了青年人的追捧,以拥有一款小巧的手机为荣。
巨大的手机市场,催生了对芯片的强劲需求、芯片制造业一片大好。
但在1990年到2001年前后发生了几件事,让我国不得不重新审视国家的产业发展方向。
1993年7月23日,美国公然断掉GPS导航系统,在公海逼停我国银河号货轮,强迫银河号接受美国检查;
紧接着,2001年4月1日,在中国南海,我国的歼-8型81192战机被美国的一架EP-3电子侦察机撞损后坠海,飞行员王伟失踪。
这一系列的事件让我们认识到我国在国防、在军事上要比肩美国,还有很长的路要走。
那个时候,是发展综合性的军力国力最重要,还是发展几十年以后才有可能被打压的手机芯片重要?答案不言而喻。虽然国防军工也要芯片,但芯片不是全部。我们只能一步步解决。
一个小小的芯片怎么就会影响到国家的产业布局呢?
别看芯片小,它可是烧钱的行当,2000年,我国改革开放成效见长,国力有了很大增强,GDP突破10万亿大关,但是用钱的地方还是太多,一个指甲盖大小的芯片有多烧钱呢?
可以说,是越小越烧钱!
而且芯片的研发周期长,技术风险大,把钱砸进去,也不一定能看到结果,一旦研发方向出现错误,前期所有的钱就相当于丢进了水里,实在是一个烧钱烧到绝望的行业。
单以制造芯片所用到的光刻机举例就可以说明问题,就算是现在以一台EUV(极紫外)光刻机横行全球芯片业的荷兰阿斯麦尔公司(ASML),也是靠不断海量资金的融入才能维持产品的升级迭代研发。
阿斯麦尔公司为了筹集EUV光刻机的研发资金,于2012年提出“客户联合投资计划”:客户先通过注资的方式成为股东,然后拥有优先订货权。
也就是加钱抢票的意思。
通过这种手段,阿斯麦尔公司把研发资金的压力及风险转嫁到了客户身上。
谁也不知道,究竟要往“风险”里面砸多少钱,花多长时间,一旦公司实力稍差,在研发还未完成时,自己的公司就爆仓了,前期所投的钱也血本无归。
但客户们为了早人一步实现产品升级,也只好甘心情愿冒着被阿斯麦尔公司当杀猪盘的风险继续投资。
通过这一项计划,阿斯麦尔公司从美欧日手里筹来了53亿欧元资金,折合人民币500亿,占到了当年我国国防预算的7.4%。
听起来不多,但这仅是“首付”,之后还要源源不断地砸钱,其它相关产业如晶元的提取制作都得花钱,如果把钱都给了芯片,那么我们的高铁和北斗卫星的事关国防民生的项目又怎么能不受影响。
我们的国力决定我们只能有选择地发展而不能全面铺开。有些零部件只能暂时采取国际分工的方式,甚至暂时受制于人。
如果那个时候就去和美欧比烧钱,无疑会掉入他们的圈套。
但华为的崛起令世界都来不及反应!
美欧、甚至连我国自己都没想到,华为能成为通讯行业的一匹黑马,更成为5G领域的领头羊,这才是美国不能接受的。
在美国的印象中,本来觉得自己在通讯行业还能在原地等中国二十年,或者是十年。
没想到华为像头灰犀牛一样狂奔着冲到他们跟前,并很快把他们甩在身后。
美国人不敢再装绅士了,于是对华为痛下杀手,意图再次封印中国的 科技 发展。
建国后,我们的尖端 科技 一路狂奔,走到今天,可以说接近于西方,甚至有些地方还远远强于西方,比如华为手里的5G技术。
但越尖端的前沿 科技 越需要一个雄厚的产业链为之支撑。
一条产业链的模式大概是这样子的,原材料——粗加工——精加工——制造业——尖端 科技 。
这条产业链理想状态应是均匀的,由于我们在尖端 科技 这个链条上跑的太快,把精加工与制造业这两个链条相对性地拉细。
换言之,我国的精加工与制造业是赶不上高端 科技 的需求的。
这就是我们有求于美欧、日本的地方。
精加工与制造业就是支撑我们高 科技 发展的命门所在,在电子集成方面,我们被拉细的环节就是芯片制造业!
对此西方发达国家心知肚明,他们的制裁,像是一支箭射向了阿基琉斯之踵,芯片断供瞬间让华为遭遇巨大危机!
哀而不伤,痛而不亡的芯片断供
事实上,美国这一招确实狠辣,打痛了华为,但却打不死华为,更达不到拖慢我们在芯片业的发展脚步的目的。
说起来,有人可能不信,阿斯麦尔公司引以为傲的7纳米制程应用最多的地方也就是手机通讯行业,而对于国防角度来说,并不是太卡脖子的事。
就连美国人当年引以为傲的外星 科技 ——F-22上面使用的处理器——PowerPC-603E,1995年研发,其芯片制程还没有步入纳米级,尚处于微米级别,硬要换算成纳米大概也就是500纳米制程;
美军卖遍全球的“神机”——F-35战斗机,其搭载芯片制程45纳米,而现在我国的芯片水平已经攻入了28纳米甚至是14纳米制程以内了。
也就是说,满足我国国防需要的芯片,我们是能够造出来的。
其次,美国制裁华为,到底打疼了没有?确实打疼了,可是普通人有没有感觉到?相信很多人没有感觉到,因为除了华为手机,我们还有其他手机可选。
其实回过头来,才能看明白,二十多年前国家在权衡利弊后,做出的决策虽然艰难,却是正确的。
这种疼,有可能在二十年前国家就意识到了,但我们当时只能选择更加重要的方面。
因为手机如果没了华为,我们还可以选择其它手机,如果我国的北斗导航卫星没了,我们如何选择?如果我们的歼20没有了,我们该如何选择?如果我们的高铁没了,我们又该作如何选择?
相比之下,81192飞行员王伟,才是我们身上最痛的地方,是我们不能再忍受的。
所以二十年前选择国防、航天、高铁、粮食安全,忍痛做出暂时的取舍是正确的,为的是不再让银河号事件重演,不再让我们的国土受到侵犯。
其实我们早已悄悄发力
我们要一直放弃半导体芯片行业吗?当然不会。
2018年4月16日晚,美国商务部发布公告称,美国政府在未来7年内禁止中兴通讯向美国企业购买敏感产品。
换言之,是对中兴下达了封杀令。
短短一年后,又将q口对准了华为,并决心要彻底毁掉华为!
这一次我们并没有忍气吞声,国家的力量开始下场帮忙!二十年来欠芯片行业的,我们今天要还!
清华大学和西安 科技 大学开始开设半导体相关专业培养人才,其它知名大学也积极跟进,并与市场充分融合,虽然目前在光刻机等方面,与国际上还有相当大的差距,但却也以肉眼可见的速度在缩小。
大概从2009年开始,中国已经在芯片行业发力,一路攻坚克难,国产首套90纳米高端光刻机已经成功研制。
2020年6月,上海微电子设备有限公司透露,将在2021-2022年交付首台国产28nm工艺浸没式光刻机。
这个成果标志着国产光刻机工艺从以前的90nm一举突破到28nm,有了阶段性的飞跃。
差距还很远,但我们已经迎头追赶。
同样,我们在这个行业也准备弯道超车,我国光电所微细加工光学技术国家重点实验室研制出来的SP光刻机是世界上第一台单次成像达到 22纳米的光刻机,结合多重曝光技术,可以用于制备10纳米以下的信息器件。
这不仅是世界上光学光刻的一次重大变革,同时也意味着在光刻领域,我们找到了一条更为便捷的生产工艺,研发成本和周期进一步降低,其意义在于有可能抢到工业4.0的第一赛道。
虽然面对未来,我们还有更长的路要走,但毕竟我们是看到了曙光。
正如70年前,西方封锁核技术,但我们的原子d还是在罗布泊炸响。
十年前,封锁高铁、盾构机技术,但我们现在的高铁和地铁却世界一流!制出一流芯片,还会远吗?
我们青年对于国内芯片及光刻产业最大的支持,就是该学习的好好学习,将来投身于国家的芯片产业,发挥作用;
该工作的努力工作,为国家做贡献,只要不被国外的智库干扰了发展思路,不给国家添乱,我们就成功了。
为什么这一次遇到发达国家的打压,我们觉醒了,选择不再忍了?其实一切都是经济说了算。
因为2020年,除去疫情影响,我国的GDP是101.6万亿,人均GDP连续两年超1万美元。
是2000年的十倍。
占到美国经济发展总量的70%还多,手里更是握十万亿左右的外汇,甚至比美国人自己手里的现金都多,殷厚的家底才是我们反击的底气。
我们并不是觉醒,其实一直都睁着眼睛,看着敌视我们的国家在表演。
处理芯片是硬件配置设备的关键所属,也是我国高新科技水准里边最经典的意味着。“中芯国际人”的小故事持续运转,紧系着中国半导体产业的运势与运行。
5月5日,上海积塔半导体官方微博公布的文章表明,张汝京博士研究生以积塔半导体监事会主席、积塔学院医生真实身份,应邀在积塔半导体临港厂区讲谈公司文化专题讲座。与此同时,据芯榜信息,张汝京已辞职青岛芯恩。从打开树林到功成身退,张汝京一手带下去的芯恩,将来将如何选择?
在中国半导体材料发展历程中,张汝京的每一次自主创业都为中国半导体产业的进步进行了开拓性的奉献。他创建的中芯国际为大陆第一家半导体器件公司,新升半导体为大陆第一家300mm大单晶硅片公司,芯恩为大陆第一家CIDM方式的公司。
前不久获知,张汝京已辞职青岛芯恩,调任上海积塔半导体监事会主席一职。回放张汝京上一次“放开手”,2017年年末,在新升半导体慢慢走上正轨之时,张汝京挑选离开:“我就很高兴如今中国缺大单晶硅片的问题逐渐拥有实际性的解决方法,那么就交到我国来再次发展壮大。实际上我非常想要做的是IDM。”
2018年,张汝京带上芯恩项目落户口青岛,基本建设、建成投产中饱经曲折。三年后,这一新项目宣布投片取得成功,也为青岛发展趋势半导体产业引入了一针强心剂。现如今,74岁的中国半导体材料鼻祖再度挥手告别自身的自主创业之作,打开一段在半导体芯片行业的辉煌旅途。
据了解,张汝京此次进军的上海积塔半导体是一家特点加工工艺集成电路芯片制造公司,所制造的BCD、IGBT/FRD、SGT/MOSFET、TVS、SiC元器件等处理芯片普遍业务于汽车电子产品、工业控制系统、电池管理、移动智能终端,乃至城市轨道、智能电网等高档应用商店。
积塔半导体是华大半导体集团旗下全资子公司,华大半导体归属于中国电子CEC,是中央政府可以直接监管的国有控股超大型企业集团。将来,积塔半导体将担负打造出网络信息安全“国家队”的历史进程每日任务,张汝京再一次走到了行业发展的窘境上。返回青岛芯恩,张汝京的放开手离开,或代表着其已完成“取得成功工作交接”,发展趋势彻底走上正轨。
2018年,在集成电路进出口额做到3120.58亿美金、中兴事情暴发之时,提高自主可控工作能力、摆脱海外高端芯片垄断性看起来刻不容缓。
张汝京在接收访谈时曾讲到:“中国到了这一环节,特别是在要做仿真模拟和数学模型混和商品,而IDM(融合元器件生产制造)最好。但是,IDM必须较强的设计工作能力。期待根据一共有共享资源方式,邀约全世界会做仿真模拟和数学模型混和处理芯片的设计部门一起加盟协同创立IDM公司,根据订制化开发设计生产制造高端芯片,从而取代海外进口的。”
因此,他放下过去善于的晶圆代工线路,挑选CIDM方式(C指Commune),即一共有共享资源式的IDM,再弥补一项大陆集成电路产业链的空缺。2018年4月,70岁的张汝京在西海岸新城区的中德生态园带领创立了青岛芯恩,这也是他继世大半导体、中芯国际、LED产品研发生产制造行业、上海新升以后的第五次自主创业。
一个月后,芯恩处理芯片新项目签字仪式全面启动,为中国第一个协同式集成电路生产制造(CIDM)新项目。签订期内的公布数据表明,该项目规划2019年底一期整线建成投产,2022年满产。
但芯恩的进步之途可以说一波三折。2019年12月,芯恩6栋裙楼到顶,8英尺厂机器设备逐渐搬进。接着又遭受新冠疫情等冲击性,相继传来股权融资不如意、控股股东移主的信息,总体进展再度被推迟。
2021年8月,芯恩于青岛举行动员会。大会上官方宣布8英尺厂投片取得成功,投片商品为电力电子器件,合格率达90%以上,光罩厂也于同期完成了商品交货。而8英尺生产线仅仅第一步,芯恩将来挥剑现阶段最现代化的12英尺圆晶的芯片制造。
2021年9月起,芯恩与国银租用相继签定2份融资租赁合同,总共股权融资29亿人民币;11月,国银租用又发布消息,其与芯恩集成电路再签融资租赁业务协议书,以先购买设备再回租的方法向芯恩股权融资27亿人民币。8英尺厂投片取得成功、积放融资租赁合同签定,芯恩以真实的行为展示出对新项目成功推动的自信心与信心。
半导体产业特点相悖,除资产、技术装备外,优秀人才及时也是公司完成经营规模扩张、尖端技术、配套设施齐备的主要支撑点之一。
张汝京曾在2021年胡润财富榜全世界500强品牌发布会上那样表明:现阶段的半导体业较大的问题是优秀人才匮乏。他大力号召同行要加速人才的培养服务体系和梯队建设,要眼光长久。
据了解,芯恩现阶段待岗的1400多名职工,在其中300位以上为领域专业工作人员,全体人员平均年龄为33岁。精英团队关键职工在国际期刊、杂志期刊上论文发表超出300篇,发布半导体材料有关专利权2000多项,包含好几个半导体材料基本专利权。截止到2021年12月,芯恩已提交308项申请专利,在其中275件得到审理号。“我还在青岛做的事便是‘抛砖’,期待可以打动越来越多的‘玉’参加到中国的半导体产业之中来。”
为了更好地增加人才培养和贮备,张汝京邀约了许多领域人员,2018年和青岛大学携手并肩共创了青岛大学微纳技术学院,与此同时出任了终生声誉医生。芯恩不但与学校创建产学研合作方式,芯恩的技术专家也会经常性校园内进行培训讲座,共享全新半导体产业动态性。
高薪职位“挖”高端人才,也变成青岛新经济企业招兵买马的一个普遍存在。2022年4月,芯恩一次性公布了百余个招聘职位,涉及到技术研发、信息科技、检测中心等好几个岗位,薪酬范围在10k-30k不一。
除此之外,芯恩生产制造的IC商品主要是面对汽车电子产品、智能家居系统与IDT工业电子等主要用途,与青岛的行业优点行业相切合。一直以来,青岛将新一代信息技术产业放置发展趋势的第一位。
青岛党代会明确提出了构建现代化产业链优先大城市总体目标,在其中,集成电路、新式表明、虚拟现实技术、人工智能技术、生物技术等十大新型产业,将打造出一批五百亿级和万亿级产业群,基本建设我国战略新型产业产业基地。
2022年3月底,青岛市颁布了适用集成电路发展趋势的十条对策:给与设计方案公司本年度最大500万余元补助;给与新项目最大500万余元适用;给与公司最大500万的一次性奖赏;给与全职的引入的顶级优秀人才(精英团队)500万余元安置费;给与各家创业投资风险投资组织每一年总计奖赏额度最大500万余元……一条条全是“真金白银”。
张汝京引入的自主创业遗传基因、青岛终端产品用户要求切合、地市级方面国家扶持政策等,均为芯恩发展方向引入了决心和支撑点。
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