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中国大陆芯片制造能赶上世界顶级水平吗?

(2021-05-20 20:56:27) 下一个

去年8月写得,搬到博客来, 在后面根据新的信息补充了一些。

中国大陆芯片制造能赶上世界顶级水平吗? 这是个老问题了,历来就有2种回答,Yes or No.

说Yes的,自从上海中芯成立之初即本世纪初那时就有了,当时中芯势头很猛,2002年即号称量产0.18µm, 而台积电是在2003年拿出0.13µm,2家之间的差距不过一代, 近20年过去了,现在这2家的差距反而是扩大了(5/7/10/14nm, 今年台积电是5nm, 中芯是14nm)。  显然,目前根据历史记录,以前回答No是对了,回答Yes是错得离谱,那么,原因是啥呢?

有人说是美国为首的西方国家在半导体关键设备上对中国进行封锁,还搬出所谓瓦松纳协议,这个协议本来是为了控制军品销售和防止军用技术转移的,但滑稽的是,连俄罗斯老毛子都是这个松散组织的成员,它卖武器啥时需要美国为首的西方批准? 所以这个协议本身就是个笑话。

半导体设备还不算是军工,最多勉强算是军民2用,本来就属于模糊范围,再说那段时间是美国对中国接触政策占绝对上风的时候,老美还天真地指望中共“和平演变”呢? 一直到2018年前,西方资本家对中国出售半导体设备, 美国是根本不管, 中芯以前做得不好,是怪不到美国封锁头上,要怪也只能怪自己。

一个企业能不能做好,无非是3个因素,所谓天时地利人和。 天时就是外部因素,外部环境对2018年前的中芯算是相当好了,西方设备都能买到,台湾技术人员都挖过好几轮了,中国大陆国内有市场,政府也支持(但好像以前支持力度没现在这么大); 地利,就是企业自身管理制度和企业文化, 这方面我对中芯不了解, 但中芯成立之时就是股份企业,连美国高盛都是股东之一, 干部几乎都是台积电挖来的,估计企业制度也是模仿台积电,中国大陆方面在那时也深知原有官办国有企业/机构做半导体不行,那帮废物官僚国营企业和研究院所国家队也就是吹牛功夫超一流,所以上海方面有识之士也觉得现代化企业制度可能是成功的要素之一; 人和,就是员工的素质了,特别是领军人物的眼光, 这个是关键,中芯创始人张汝京也是从美国德州仪器公司(TI)回台湾的,但比他在TI公司时的上司张忠谋, 眼光要差远了。

张忠谋在台积电除了开创革命性的芯片代工(Foundry)商业模式,他对技术趋势也把握准确,比如本世纪初从加大伯克利挖来finFet 结构发明人胡正明, 还有IBM出来的immersion光刻原理发明人林本坚, 这2项革命性技术统治了半导体尖端制造10-20年,台积电现在的5nm 和将来的3nm 还是用finFet结构,而immersion光刻机,现在还是主流,台积电是一直用到2018年的7nm制程,到7nm+ 及5nm才有部分EUV 光刻。

对比之下,张汝京在TI是就是建厂,在中芯时也是建产行家,一气在中国大陆建了不少厂,但技术研发就不行,基本上就是靠挖台积电的技术人员, 没有建立自己的研发机制, 所以是挖来了人,在技术上就赶上一截,但没有后劲,逐渐又落后一大截,于是再挖人,重复这一过程。 到后来连重复这一过程都不顺利了,因为台积电告了它,我记得中芯是输了2次官司,不仅赔钱还赔了不少股份给台积电。 张忠谋还扬言, 说是可以把中芯告倒的,之所以未痛加杀手,是觉得中芯更好对付,不然中芯倒了,中国大陆会出现一个台积电不熟悉的新对手。 2009年左右吧,张汝京从中芯辞职, 中芯后来的主持者也没多大建树,2015年宣称28nm量产也是个笑话,良率一塌糊涂,居然还好意思说是量产,看来是学到了中国大陆吹牛本事了。

OK, 以前中芯之所以做不好,主要是领军人物不行,那么以后,中芯有没有希望呢? 我的回答是mixed。

现在中芯是双CEO制,其中一个CEO就是台积电原研发大将梁孟松,此人是前面说过的finFet发明人胡正明在伯克利的学生,为台积电新制程研发立过大功,但在上司退休后台积电没提拔他,反而把他放在一个他认为是次要部门去了(其实现在台积电的双CEO之一魏哲家,后来就是从这个“次要”部门提上来的), 于是梁孟松愤而转投三星,帮助三星一度在finFet制程上领先台积电,2017年底梁又投到中芯,把原来疙疙瘩瘩的28nm制程理顺,又开发14nm制程, 中芯说是去年底量产,但要是看规模,应该是试产,如果14nm良率能不断改进,估计今年底才是真正量产。

如果梁孟松能把中芯自身的研发机制建立起来,我估计在将来3-5年内,是能够进步到10nm/7nm 制程量产水平的,但再往下做就很困难了,因为没有EUV光刻机,外部环境有大变化,美国去年出手了,阻止了荷兰ASML卖EUV 光刻机给中芯。

插一段,这里说中芯是可能在近期几年内最终做出7nm,  但不要把这当作必然的事,是需要巨大努力的。intel 的10nm(相当于其它家的7nm)制程,做了5年才勉强量产,为啥?不是做不出来小批量产品,而是在良率上过不了关,良率是与成本直接相关的,intel 是要赚钱的,不是像中国那样做宣传的;intel的7nm(=别家5nm)现在也出了问题,我估计也是与实验室或小批量试产良率太低有关。 三星的5nm也声称量产了,但据说良率也不好,导致高通原来在三星下的订单转到了台积电。 台积电在良率上历来表现稳定,这也是台积电除了新制程开发厉害以外的又一个大优势,这也是需要经验积累和极其细致的工作。

华为那个余大嘴,说华为自己牌子芯片断供,是因为华为20年前只开始做芯片设计,没做芯片制造的缘故。 其实他说的是有道理的, 我知道这个坛子说到华为就说是政府或军队的企业,但我从来不是这样认为,它如果是政府的企业,从机制上就决定了它是做不好的。 从天时地利人和这3个要素看华为,它正好是有个好的外部环境,也有个有效的企业管理制度和文化,任正非在以前,也是个低调的优秀领军人物(他在媒体上放卫星是在被美国制裁之后的事),对研发的投入也巨大,总之,华为的成功不是偶然的。如果那时中国大陆有个类似于华为的企业投入半导体制造,的确是有大获成功的可能。

但现在就艰难得多了, 特别是在以后美国为首的西方与中国在技术上分道扬镳的情况下,形成了中国vs西方的技术隔离或半隔离环境,  在这样的外部环境下,即使中国大陆半导体制造行业有出色的领军人物,也有好的企业制度,但要赶上世界顶级水平,还是mission impossible.

今年新的补充:

去年底中芯的梁孟松因为人事矛盾闹辞职,看来应该是上层发话把他挽留下来了,年薪也有原来的30多万美元(我记得梁在2018年进中芯的年薪是20万美元)涨到150多万美元,这是对的,全中国大陆的芯片制造新制程开发目前就指望他和他的团队了, 以前的20-30万美元的确太少。

中芯刚公布的季度财报,把14/28nm 发在一起统计,去年1季度占营收的7.8%, 去年4季度占5.0%, 今年一季度占6.9%, 看来一年下来,28/14nm制程比例没有增加,今年仍然没有14nm的单独占比,我估计很难看,不然就不会还把28/14nm放在一起统计,去年年中我估计他们会在去年底量产,看来我还是高估他们能力了,中芯14nm真正量产应该至今年1季度还没有实现,可能良率还没过关,或者也有可能与量产需要的设备和设备服务缺欠有关, 因为美国政府把中芯放进黑名单而导致美国半导体设备公司无法为中芯提供设备和相关服务了。

 

 

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spot321 回复 悄悄话 谢谢分享精彩!
insoine2 回复 悄悄话 回复 'fonsony' 的评论 :

嗯,EUV光刻难度很大,现在中国大陆连样机都拿不到,估计10-20年内没戏,要有戏的不是战狼,而是装可怜,看能不能再骗一次老美,荷兰ASML厂倒是非常想卖EUV给中国大陆,资本家嘛。

ASML的immersion光刻机都能卖给中国大陆,包括最新款2000i, 理论上是能做到7nm, 但实际能不能量产,就看芯片制造厂的水平了, 中国目前的最高水平,看财报连14nm量产都没有真正实行,哦,嘴炮不算。

中国上海那家光刻机厂现在声称开发能做28nm芯片的immersion光刻机, 不过该厂历史记录不佳,以前声称能做的90nm光刻, 也是它自己找人开的技术鉴定会,而其产品没有一家芯片制造厂使用过。 另外它本身还是受ASML委托为ASML光刻机做维护, 这么多年下来,接触immersion光刻机那么多,其山寨速度也忒慢了。
insoine2 回复 悄悄话 回复 'truth101' 的评论 :

做的是个股,长期投资ASML, TSM, AMD和XLNX, 分别代表半导体设备,制造,fabless和5G,XLNX在华为事件后曾经腰斩,这次创新高后抛掉了,凡是腰斩过的股都不适合长期投资,再说它也要与AMD合并了; AMD也准备反弹之后抛了,因为它与intel用的X86架构眼看就要受ARM架构严重威胁,长期似乎不妙。
fonsony 回复 悄悄话 芯片制造的光刻机集西界大成、中国恐怕一时半刻搞不出、
truth101 回复 悄悄话 很好的文章!
smh 似乎筑了双底, 但双头也不太容易突破.
博主对后市有没有看法? 是会震荡一段时间(几个月)吗?
多谢!
东方明月- 回复 悄悄话 市场环境是关键。汽车工业没有外国限制,政府大量投资。到现在也没有生产出质量过硬,有独立知识产权的产品。

目前中国的生产环境是:要么靠政府投资支持,要么短平快捞钱。俩者都不利于开发新产品。不改变这样的市场环境,创新几乎是不可能的。
mikeOZ 回复 悄悄话 无私产无恒心
insoine2 回复 悄悄话 白钉 2021-05-21 19:27:42
听明白了。台积电就是个装配厂,不造设备。全世界买设备,零件和原材料,按别人的图纸量产芯片且良率高。清华的跑哪了?

回复 '白钉' 的评论 :
嗯,的确是很简单的装配厂,可惜,中芯连这么简单的活也干不好,by the way, 中芯的一个CEO赵海军,就是清华的。
insoine2 回复 悄悄话 回复 '一帖' 的评论 :

不了解NXPI, 不过谢谢你提出它的潜力。

至于芯片3nm/5nm是否到头,这个xx nm or x nm 就到头的观点一直有,比如20nm就到头了,然后7nm又到头了,摩尔定律失效了,但这些年的进步,至少台积电的制程进步,其晶体管密度的增加,还是一直遵循摩尔定律, 昨天看到MIT与台积电台大一起发的论文,说用2维材料做出了1nm芯片,当然这只是样品,离量产还有很长路,但我要说的是,技术的进步是无止尽的。
我住长江边 回复 悄悄话 楼下显然不太懂行,制造超微半导体的活如果好做的话,华为还会被卡脖子吗?在比头发丝还微小百万倍上的半导体上构筑复杂电路,你以为是好玩的嘛
白钉 回复 悄悄话 听明白了。台积电就是个装配厂,不造设备。全世界买设备,零件和原材料,按别人的图纸量产芯片且良率高。清华的跑哪了?
一帖 回复 悄悄话 不好意思,再请教一个离题但与投资芯片股票有关的问题: 与当今走红的几个芯片股新秀TSM,NVDA,QCOM相比,我的直觉是NXPI潜力更大,对CPU,GPU, 5nm, 3 nm 也许很关键,但路已走到头了,再进到亚纳米就有量子效应不可知了。NXP原是从收购motorola-Freescale 技术上做特大功率和超高频芯片,产品独一无二,这些产品一直就是半导体器件的主要瓶頸所在,尤其在电动車和5G 应用的前景上潜力无限。不知你对它的技术,管理和竞争对手正负双方面,有何见解?谢谢!
insoine2 回复 悄悄话 回复 'westshore' 的评论 :

汉芯还不是在比较艰难的半导体制造方向,它是在芯片设计方向,本来应该是容易发展的方向。

另外,汉芯事件,不是哪个人的问题,是体制问题,是由发钱的上级领导决定研发成果,而不是由市场决定,中国科研所谓成果,官办的或多或少都有这个问题,汉芯不过是个极端而且露馅, 我在国内官办研究机构工作过, 工程应用方面的,没有不通过的科研成果,所谓技术鉴定会,请来的鉴定成员都是关系户,鉴定结果当然是皆大欢喜,可是所谓成果,最终能够应用的很少, 凤毛麟角。
insoine2 回复 悄悄话 回复 'lao-fei' 的评论 :

我在公开论坛从来没写过孩子教育的文章, 不过,我在孩子教育方面的观点,跟大多数华人不同,因材施教,孩子自己努力的,鼓励自由发展,不要干涉; 不努力但天赋够,要管;不努力天赋不够的,要扶, 但以后不要做过于挑战性的工作。

中国的半导体产业问题,显然不是中国人天赋不够,因为台韩和中国大陆一样都是东亚文化, 人家能做好,中国大陆做不好,那当然是自己的问题了,但靠它自己似乎是不会反思的,或反省不够,反而找了很多不上路的借口, 如果还是延续这样的思路,再过20年,还是做不好的,不管口号喊得多么响,牛皮吹得多么大!
viBravo5 回复 悄悄话 世界顶级芯片制造水平就是中国台湾芯片制造水平.
westshore 回复 悄悄话 看过一次台湾的芯片领域权威评价大陆的芯片发展的观点,认为大陆不缺人才,不缺技术,更不缺钱(有钱就能招来世界一流人才,这是当年台湾不具备的优势),唯一缺少的是相应的文化环境。
因为这些人才基本都是外来的,尤其是台湾的第一流芯片人才不少在大陆发展,但这就需要一个能信任外来人的文化环境。而大陆发生过美国回去的伪造“汉芯”的事件,有一个坏的开始,使得信任这个词不那么容易实现。
lao-fei 回复 悄悄话 中国大陆芯片制造能赶上世界顶级水平吗?
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记得博主以前写过一篇关于子女教育问题,中心意思就是鼓励子女在学习和工作中遇到困难时,只要想到别人能做到的,你也一定能做到,你就一定会做的更好。
本文这个问题在川普没封锁华为时,不是问题,也没人讨论这个问题。现在被封锁了,那就只能自己研制开发了,只是时间问题,就像您教育子女一样。
insoine2 回复 悄悄话 回复 '二胡一刀' 的评论 :
二胡兄好!
武汉弘芯的光刻机,是ASML的TWINSCAN NXT 1980Di款, 中芯不缺,它是2016年就买了,当时是ASML也是全球最先进的光刻机了。 这光刻机就相当于厨师手里的厨具,能不能做出好吃的菜肴,还要看厨师的手艺。 台积电手艺高超,可以用它做出7nm芯片量产;中芯厨艺就差一截,当时连做28nm多够呛; 而这个弘芯, 就靠它骗政府的补助了。
insoine2 回复 悄悄话 回复 '我住长江边' 的评论 :

过奖了过奖了,这2行都不是我的本行, 都是因为投资而做的功课,其中半导体产业我关注的时间较长。
insoine2 回复 悄悄话 回复 '百万庄大侠' 的评论 :
同意大侠,类似于2战前的德日。
我住长江边 回复 悄悄话 楼主的确是对半导体与生物高科技了解很深,说出来的就是行话,在文学城博主中非常少见
二胡一刀 回复 悄悄话 评价得基本到位可靠。中芯可以考虑把武汉弘芯忽悠来的那台光刻机吃下嘛。
百万庄大侠 回复 悄悄话 一篇很专业也很客观的文章,但中共的强大,绝对是人类社会的祸害!
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