“互聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)是我們最大的‘命門(mén)’,核心技術(shù)受制于人是我們最大的隱患。”芯片是這一旨在振興中國(guó)技術(shù)行業(yè)的戰(zhàn)略的最后一處弱點(diǎn)。2016年中國(guó)集成電路進(jìn)口金額高達(dá)2296億美元,出口集成電路金額635億美元,進(jìn)出口逆差1661億美元。目前一直著力發(fā)展半導(dǎo)體行業(yè)。
國(guó)家政策的大力支持
國(guó)家層面十分重視目前我國(guó)半導(dǎo)體市場(chǎng)自給不足,供需失衡的問(wèn)題,先后頒布多個(gè)政策文件、成立了國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金,意在做大做強(qiáng)中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)。
十三五規(guī)劃期間,無(wú)論晶圓代工或封裝測(cè)試,大陸IC制造產(chǎn)能將大幅成長(zhǎng),結(jié)合“物聯(lián)網(wǎng)+”與“中國(guó)制造2025”概念,處理器、現(xiàn)場(chǎng)可程式化閘陣列(FPGA)、物聯(lián)網(wǎng)(IoT)與信息安全相關(guān)芯片、存儲(chǔ)器等IC設(shè)計(jì)企業(yè)獲得政策大力支持。
中央政府對(duì)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)于財(cái)稅優(yōu)惠相關(guān)政策主要延續(xù)十二五規(guī)劃期間的國(guó)發(fā)(2011)4號(hào)文與財(cái)稅(2012)27號(hào)文。中央政府在IC企業(yè)資格認(rèn)定與支持領(lǐng)域通過(guò)以半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)投資基金以直接入股方式,對(duì)大陸半導(dǎo)體企業(yè)給予財(cái)政支持或協(xié)助購(gòu)并國(guó)際大廠(chǎng)。
根據(jù)SEMI 最新研究數(shù)據(jù)表示,當(dāng)前中國(guó)大陸正掀起興建晶圓廠(chǎng)的熱潮,預(yù)估2017 年時(shí),中國(guó)興建晶圓廠(chǎng)的支出金額將超過(guò)40 億美元,占全球晶圓建廠(chǎng)支出總金額的70%。而到2018年,中國(guó)建造晶圓廠(chǎng)相關(guān)支出更將成長(zhǎng)至100 億美元,而其中又將以晶圓代工占其總支出的一半以上。
“國(guó)家大基金”負(fù)責(zé)人丁文武介紹,過(guò)去兩年多來(lái),總共決策投資了43個(gè)項(xiàng)目,累計(jì)項(xiàng)目承諾投資額818億元,實(shí)際出資超過(guò)560億元。實(shí)施項(xiàng)目覆蓋了集成電路設(shè)計(jì)、制造、封裝測(cè)試、裝備、材料、生態(tài)建設(shè)等各環(huán)節(jié),實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)鏈上完整布局。
斥巨資緣由成本高
集成電路產(chǎn)業(yè)的特色是贏者通吃,像Intel這樣的巨頭,巔峰時(shí)期的利潤(rùn)可以高達(dá)60%。芯片的成本包括芯片的硬件成本和芯片的設(shè)計(jì)成本。芯片硬件成本包括晶片成本、掩膜成本、測(cè)試成本、封裝成本四部分還包括像ARM陣營(yíng)的IC設(shè)計(jì)公司要支付給ARM設(shè)計(jì)研發(fā)費(fèi)以及每一片芯片的版稅,而且還要除去那些測(cè)試封裝廢片。
從二氧化硅到市場(chǎng)上出售的芯片,要經(jīng)過(guò)制取工業(yè)硅、制取電子硅、再進(jìn)行切割打磨制取晶圓。晶圓是制造芯片的原材料,晶片成本可以理解為每一片芯片所用的材料(硅片)的成本。晶片成本占比最高。
值得一提的是中科院微電子所集成電路先導(dǎo)工藝研發(fā)中心在下一代新型FinFET邏輯器件工藝研究上取得重要進(jìn)展。微電子所殷華湘研究員的課題組利用低溫低阻NiPt硅化物在新型FOI FinFET上實(shí)現(xiàn)了全金屬化源漏(MSD),顯著降低源漏寄生電阻,從而將N/PMOS器件性能提高大約30倍,使得驅(qū)動(dòng)性能達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。
封裝是將基片、內(nèi)核、散熱片堆疊在一起,起著安放、固定、密封、保護(hù)芯片和增強(qiáng)電熱性能的作用,芯片上的接點(diǎn)用導(dǎo)線(xiàn)連接到封裝外殼的引腳上,這些引腳又通過(guò)印制板上的導(dǎo)線(xiàn)與其他器件建立連接。故而封裝對(duì)CPU和其他LSI集成電路都起著重要的作用。封裝成本就是這個(gè)過(guò)程所需要的資金。若產(chǎn)量巨大,封裝成本一般占硬件成本的5%-25%左右。
測(cè)試可以鑒別出每一顆處理器的關(guān)鍵特性,比如最高頻率、功耗、發(fā)熱量等,并決定處理器的等級(jí),不過(guò),如果芯片產(chǎn)量足夠大的話(huà),測(cè)試成本可以忽略不計(jì)。
掩膜或稱(chēng)光罩(mask)這一部分是流程銜接的關(guān)鍵部分,是流程中造價(jià)最高的一部分,也是限制最小線(xiàn)寬的瓶頸之一。成本就是采用不同的制程工藝所需要的成本,像40/28nm的工藝已經(jīng)非常成熟,成本也低——40nm低功耗工藝的掩膜成本為200萬(wàn)美元;28nm SOI工藝為400萬(wàn)美元;28nm HKMG成本為600萬(wàn)美元。不過(guò)在先進(jìn)的制程工藝問(wèn)世之初,耗費(fèi)則頗為不菲。制造一顆芯片需要十幾塊不同的掩膜,所以芯片制造初期投入非常大。芯片量產(chǎn)后,成本相對(duì)來(lái)說(shuō)就比較低了,好的掩膜可以同時(shí)生產(chǎn)上百塊芯片。芯片如果出貨量很大,利潤(rùn)還是非常高的,但如果出貨量很少,那芯片平均制造成本就高得嚇人,幾百萬(wàn)美元打水漂是很正常的。
重大挑戰(zhàn)與機(jī)遇
過(guò)去兩年,中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)布局飛速發(fā)展,國(guó)家政策大力支持,地方政府重金投資,尤其面向臺(tái)灣地區(qū)、美國(guó)、歐洲的整合,引發(fā)海內(nèi)外諸多警惕。
法媒稱(chēng),在美國(guó)新任總統(tǒng)正式就任前兩天,中國(guó)以“真金白銀”的方式展現(xiàn)了同美國(guó)競(jìng)爭(zhēng)而且是在最尖端科技領(lǐng)域同美國(guó)競(jìng)爭(zhēng)的雄心。中國(guó)清華紫光集團(tuán)將在南京投資超過(guò)300億美元建立半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)基地以保證世界第二大經(jīng)濟(jì)體在這一戰(zhàn)略性行業(yè)中的獨(dú)立性。
中國(guó)半導(dǎo)體業(yè)早在10多年前就苦苦尋求制造業(yè)為基礎(chǔ)的突破口,自2014年起在全球掀起了收購(gòu)熱潮,在早期的時(shí)候,在收購(gòu)ISSI和豪威的時(shí)候取得了不錯(cuò)的成果,但一系列的并購(gòu)引起了美國(guó)等政府的警惕,中國(guó)未來(lái)的收購(gòu)將會(huì)變得越來(lái)越艱難。
隨著特朗普的就任,中美對(duì)立將會(huì)加劇從而可能令中國(guó)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展遇到更大挑戰(zhàn)。近期美國(guó)新任總統(tǒng)川普不斷攻擊中國(guó)的貿(mào)易行為。中國(guó)官方已經(jīng)尋求美國(guó)貿(mào)易團(tuán)體等管道,向西方媒體發(fā)聲,希望透過(guò)不同方式對(duì)美國(guó)新政府喊話(huà)。工信部電子司副司長(zhǎng)彭紅兵借助媒體回應(yīng)說(shuō),針對(duì)中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的布局,美國(guó)沒(méi)必要太過(guò)緊張,中國(guó)不希望與美國(guó)發(fā)生沖突,畢竟目前許多相關(guān)計(jì)劃都還在初期擬定階段。
美國(guó)希望保有這些技術(shù),但中國(guó)也希望能夠自給自足,建立制造能力。貿(mào)易政策專(zhuān)家何偉文表示,“國(guó)有企業(yè)在這一領(lǐng)域進(jìn)行收購(gòu)將會(huì)極端困難。”到2025年,中國(guó)希望能夠滿(mǎn)足本國(guó)市場(chǎng)70%的需求而非像目前這樣僅能滿(mǎn)足10%的需求,這一雄心壯志的實(shí)現(xiàn)還要頗具破折。
雖然目前半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展遇到種種問(wèn)題,但是要放平心態(tài),穩(wěn)中求勝,避免短期趨利,期待“中國(guó)芯”的早日強(qiáng)健。