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国产芯片的真实水平如何?

7月16日,中国资本市场和半导体产业发生了一件万众瞩目的大事。

作为中国大陆最大的半导体代工企业,中芯国际集成电路制造有限公司(以下简称“中芯国际”)成功在科创板上市。发行价27.46元,当日报收82.92元,大涨202%,成交金额高达480亿元人民币。

就在同一天,另一条新闻同样引发了人们的关注——台积电在二季度业绩说明会上透露:“未计划在9月14日之后为华为继续供货。”(注:美国政府此前宣布的对华为限制新规,将于9月15日生效。)

毫无疑问,这两条新闻之间有紧密的联系。

如果不是美国对我们的科技企业进行打压和封锁,国内的绝大多数人根本都不知道我们和对手在高端技术领域上存在这么大的实力差距,也不会知道原来做芯片是一件这么难而且重要的事情。

这件事也再次充分证明,敌人是最好的老师。科研领域老前辈们这么多年苦口婆心的呐喊,效果远远不及对手直接扇过来的巴掌。

确实,正如大家所见,芯片是世界上最难掌握的核心技术之一,也是衡量一个国家科技实力的参考标准之一。

虽然我们知道,芯片其实就是沙子做成的。但我们更应该知道,从一颗沙子到一颗芯片,经历的每一个步骤都非常不易。

首先,整个过程的步骤(工序)数量就非常惊人。

芯片,也就是集成电路(IC,Integrated circuit )。从整体上来说,芯片的研发和制造包括IC设计、IC制造和IC封测三大环节。这三个大环节里面,又包括了很多小环节。例如,像硅片制造,就包括了100多道工序。

芯片制造的大致流程

芯片行业的企业分为两种模式,分别是IDM模式和Fabless模式。

IDM模式,是芯片的设计、生产、封装和检测都是自己做。

Fabless模式,就是将工作进行分工。无晶圆厂的芯片设计企业,专注于芯片的设计研发和销售。而实物产品的晶圆制造、封装测试等环节,外包给代工厂(称为Foundry)完成。

IDM和Fabless的对比

放眼全球,只有英特尔、三星、TI(德州仪器)等极少数几家企业能够独立完成设计、制造和封测所有工序。

大部分芯片企业,选择的是当一个Fabless,也就是专门从事芯片设计。例如华为、中兴、联发科、高通,都是Fabless。而负责代工生产的Foundry,主要有TSMC(台积电)、格罗方德、联华电子、中芯国际等企业。

中国目前没有IDM模式的企业,我们走的是Fabless模式。也就是说,我们只有Fabless(芯片设计企业)和Foundry(晶圆制造企业、封装测试企业)。其中有不少企业还很不错,排名世界前列。

就拿现在最火的5G终端芯片来说吧。全球有能力做出产品的,一共只有5家企业,华为海思和紫光展锐是中国大陆的,联发科是中国台湾的。另外2家,是美国的高通和韩国的三星。

世界上最厉害的几家Foundry代工厂中,台积电和联华电子是中国台湾的。本文开头提到的中芯国际,是中国大陆的。

台积电

对于中芯国际的实力,大家要有一个客观清醒的认识。尽管它这几年工艺水平进步神速,规模扩张也很快,但距离世界一流企业还有很大的差距。

中芯国际目前已经实现28nm HKC+平台的量产,完成了14nm FinFET技术的开发、客户导入和量产,正在进行12nm技术的客户导入。据预测,中芯国际2022年可升级到7nm工艺,2024年下半年升级到5nm工艺。

而台积电那边,2015年就已经量产14nm了,现在正在全力量产5nm。两者的差距,大约是4~5年。

从销售业绩和市场占有率来看,中芯国际别说对标台积电,就连前三都挤不进去,勉强处于第二梯队。

所以说,对于中芯国际,我们首先是要爱护,然后是要理性。科创板上市只是前进过程中的一小步,后面还有很长的路要走。

众所周知,芯片产业一直以来都遵循着摩尔定律的节奏快速发展,工艺制程从微米到纳米,再从90纳米、65纳米一直发展到现在的7纳米、5纳米。

对芯片企业来说,上了这条船就是逆水行舟,不进则退。

不管是Foundry还是Fabless,都是如履薄冰的生意。唯有不停地投入资源,不断地更新换代,才能避免自己在激烈的追逐中落后。如果落后,就意味着淘汰出局。

曾经有人总结了做芯片的四大成功要素,那就是——砸钱、砸人、砸时间,看运气

2018年芯片禁运事件爆发之后,很多公司动辄信誓旦旦地说自己要拿几十亿搞芯片,好像很有魄力很有决心的样子。其实别说几十亿,就算几百亿,对芯片产业投资来说,也并不算多。

目前随便一款28nm芯片的研发设计,都是好几亿起步。像华为的麒麟980,研发费用就达到了3亿美元。一条28nm工艺集成电路生产线的投资额,约50亿美元。

再举个例子,一直都从事芯片研发的联发科,近三年来,每年的研发投入都在550亿新台币(约125亿人民币)以上。过去的16年里,研发投入达150亿美元以上。

中芯国际这次上市募集的几百亿资金,光是在深圳盖一个14nm工艺的晶圆厂,就要花去将近一半。

芯片的烧钱程度,可想而知。

搞芯片,还离不开大量的芯片技术人才。联发科技16000名员工中,有9000人是研发工程师,由此可见芯片产业对人才的重度依赖。

然而,人才也不是简单花钱就能很快“买”来的。

根据《中国集成电路产业人才白皮书(2017-2018)》显示,到2020年前后,我国集成电路行业人才需求规模约72万人,现有人才存量只有40万,缺口将达32万。

虽然芯片人才奇缺,但目前国内年轻人从事芯片行业的意愿并没有想象中那么强烈。相比于纯软件,集成电路的学习难度更大、学习周期更长,就业面却更为狭窄,很难吸引年轻人的加入。

芯片企业普遍反映,现在最大的困难在于人才难求,而非资金不够

更让人头大的,是时间。

搞芯片,就算你肯砸钱、砸人,也不代表你一定会成功,关键还要看你能不能熬得住时间。

芯片行业有一句共识:“做芯片要能板凳坐得十年冷”,这真不是开玩笑。从开始投入到看到回报,其中的过程非常漫长。天天烧钱不见回报,谁能受得了?如果熬不住选择了放弃,就是前功尽弃。

话说回来,如果投入资金一定能出成果,那投也就投了。关键是,这里面存在极大的风险。

如果流片失败,对于很多企业来说,根本承受不住这样的损失,可能会直接导致破产。就算芯片做出来了,如果市场不认可,卖不出去或者销量不好,也意味着巨大的经济损失,可能导致一蹶不振甚至彻底失败。

所以说,芯片之难,难于上青天。

现在中国小有成就的芯片企业,都是从死人堆里爬出来的,值得我们大家敬佩,更值得我们爱护。正是这些企业,扛起了中国芯片的大旗,在昂首前进。

总而言之,中国是一个伟大的国家,中华民族是踏实勤奋和充满智慧的民族,所以,没有什么是我们做不了。大家应该对自己国家的企业有足够的自信,对国家日益强大的科技实力有足够的自信。

目前我们对芯片产业的重视度仍然在不断加强,产业布局、资金投入、技术研发、人才培养等各个方面都在快速进步。我相信,只要坚持做正确的事,未来会有更多的中国优秀芯片企业涌现出来,国产芯片的水平肯定会赶超对手。我们在全球芯片产业链上的话语权,也一定会越来越大!

有朝一日沙聚塔,何惧对手放阴招!

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作者/徐梅 编辑/黄剑(本文原 …

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