中国大陆芯片制造能赶上世界顶级水平吗?
文章来源: insoine22021-05-20 20:56:27

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。