上期寫中興通訊BIS事件之波瀾，美國Trump政府一紙裁令就令一個(gè)經(jīng)營了33年，8萬員工的企業(yè)，在一個(gè)月左右時(shí)間有停產(chǎn)關(guān)門的可能性。美國Trump先生讓中國30年來都沒有推廣開來的半導(dǎo)體知識，基本在72小時(shí)內(nèi)達(dá)到了全民科普的效果，讓很多中國人對Trump總統(tǒng)痛恨不已，對他的極限施壓的商人談判方式，也是很痛恨。4年過后，繼任總統(tǒng)拜登，又開始簽署了芯片法案，比之中興通訊的BIS事件的影響，可謂更大更深遠(yuǎn)…加之前段時(shí)間的大基金管理者大部分被國家相關(guān)部門調(diào)查，腐敗情況觸目驚心；筆者作為一個(gè)行業(yè)從業(yè)20年的親歷者，忍不住再多言幾句…芯片設(shè)計(jì)制造，是一個(gè)非常復(fù)雜的產(chǎn)業(yè)鏈，鏈路長，而且各個(gè)環(huán)節(jié)緊密相扣，缺一環(huán)，都會失敗。
首先芯片制造是從硅提純，從多晶硅到單晶硅，多晶硅的純度是98%，這個(gè)是不合適做芯片的；而單晶硅的純度是9個(gè)9，那么就是小數(shù)點(diǎn)后有9個(gè)9！！可以簡單做個(gè)對比，通常黃金的千足金，只有3個(gè)9，萬足金也只有4個(gè)9…達(dá)到9個(gè)9，可想而知，需要多么純！這部分全球供應(yīng)商主要有5家，日商信越半導(dǎo)體（市占率27%）、勝高科技（市占率26%），臺灣環(huán)球晶圓（市占率17%）、德國Silitronic（市占率13%）、南韓LG（市占率9%）.
這四年來，國內(nèi)這部分是有進(jìn)展的，筆者也有所耳聞。進(jìn)步程度和國外領(lǐng)先的信越，SUMCO, 環(huán)球晶相比，是不是身位接近了？這一環(huán)，是牽一發(fā)動(dòng)全身，如果國外這些供應(yīng)鏈提高晶圓的價(jià)格，或者變相的降低大陸客戶的優(yōu)先權(quán)，在產(chǎn)能緊張的時(shí)候，是否會造成整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的不安全？我相信2020年底開始的芯片缺貨，從消費(fèi)類一毛多錢的OTP MCU暴漲2-3倍，甚至部分到了10倍；ARM核的ST MCU, 例如003從1.2RMB含稅，漲到10RMB不含稅；103VE, ZET6等從正常的10RMB多一點(diǎn)含稅，漲到300+含稅，還買不到；xilinx的FPGA，從正常的20-30RMB含稅，漲到2000-3000RMB不含稅，終端產(chǎn)品和設(shè)備廠家，深受其害，和晶圓缺貨，F(xiàn)AB產(chǎn)能短缺，是一一關(guān)聯(lián)的。也許普通消費(fèi)者感受不到，但汽車工廠生產(chǎn)停產(chǎn)，部分車型延期半年交貨，甚至部分車型，只能提供一枚鑰匙，這個(gè)可謂是深有體會吧？
得到了單晶硅棒后，硅棒需要切斷，粗研磨，腐蝕，研磨。研磨部分，前工程部分叫CMP，主要是美國和日本企業(yè)能做；國內(nèi)的是43所，天津的華清?？?，另外江豐也在研發(fā)中。而這部分研磨需要的化學(xué)劑，國內(nèi)目前知道的是安集微電子可以提供部分，銅研磨方面是比較OK。研磨劑分Poly、Oxide、Nitride，Slurry等, 日本企業(yè)諸如Fujimi 在這些領(lǐng)域，擁有極強(qiáng)的技術(shù)能力。同時(shí)在CMP工藝中，特殊氣體，也是非常關(guān)鍵的一環(huán)，目前一部分已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)供貨，如NF3，SF6，WF6，CF4，SiH4等等。目前這部分最難的是DUV光刻膠，國內(nèi)也有企業(yè)開始進(jìn)行研發(fā)了。這里面不得不提ISMI和SEMATECH，這兩個(gè)組織規(guī)定了晶圓和氣體的規(guī)范，除非得到了這兩個(gè)組織的認(rèn)可，否則產(chǎn)品基本不可能走出國門。而這兩個(gè)組織起源是美國的SIA,后來日本成長起來加入進(jìn)去，拆分成了ISMI和SEMATECH。美國十大國家實(shí)驗(yàn)室專攻半導(dǎo)體標(biāo)準(zhǔn)的Albany就是由ISMI托管，其地位與美國煙草協(xié)會，槍支協(xié)會齊平，Albany的先進(jìn)十二寸與十八寸計(jì)劃就投資破160億美元員工2700人…
普通的讀者，可能對這部分比較陌生，但這部分的材料，對FAB生產(chǎn)至關(guān)重要，沒有這些材料的配合，我們FAB就是有了ASML的設(shè)備，也無法工作。因?yàn)楹芏嘈畔⒛壳耙脖容^敏感，不便于深入討論。這部分我相信因?yàn)榇蠡鸷蛧鴥?nèi)最近火熱的半導(dǎo)體投資環(huán)境，應(yīng)該是有很大的促進(jìn)。這部分筆者認(rèn)為最大的問題，和當(dāng)下大基金反腐有類似的地方，這些材料領(lǐng)域是否有持續(xù)的補(bǔ)貼投入？還是只是為了上市套利？如果沒有持續(xù)的補(bǔ)貼投入，人才補(bǔ)貼，人才培養(yǎng)，新材料實(shí)驗(yàn)室補(bǔ)助和建設(shè)，恐怕在下一代材料發(fā)展中，我們又會落后競爭對手一大截。這是一個(gè)系統(tǒng)工程，不能只追求上市；就如高考上了清華北大，也只是一個(gè)人生的新階段，不是上市了，就沒有后顧之憂。國內(nèi)基礎(chǔ)材料研究人員的研發(fā)實(shí)驗(yàn)條件，薪酬待遇，是否支撐他們可以長期安心在該領(lǐng)域突破？從北上深廣杭州蘇州工業(yè)園的房價(jià)，筆者深為擔(dān)憂??！當(dāng)一個(gè)青年優(yōu)秀學(xué)者，為了租房省下2-3千RMB，而不得不選擇租群租房的時(shí)候，我認(rèn)為是沒有辦法安心持續(xù)做好突破的科研工作的。就如一個(gè)企業(yè)，真正的優(yōu)秀人才，不是選出來的，而是持續(xù)經(jīng)營中剩下來的。對于長期的青年，中年科研工作者的生存環(huán)境，他們的家庭生活是否可以幸福，是直接影響他們長期在某個(gè)領(lǐng)域的持續(xù)的鉆研和投入程度的….希望國家有關(guān)層面，考慮芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展的時(shí)候，不要孤立的只看設(shè)備，材料，晶圓，而是一個(gè)個(gè)活生生的人，工程師他們怎么可以安心，幸福的進(jìn)行科技攻關(guān)！
接下來，我們要講提供設(shè)備給半導(dǎo)體foundry廠的廠家。如果沒有這些設(shè)備，foundry廠拿到晶圓，也是沒有辦法加工成芯片的。全球前十大半導(dǎo)體設(shè)備生產(chǎn)商中，有美國企業(yè) 4 家，日本企業(yè) 5 家，荷蘭企業(yè)1 家。里面難尋中國廠商的蹤影。分別是美國的應(yīng)用材料，荷蘭的ASML,日本的Tokyo Electron,美國的LAM Research, 日本的DNS,日本的愛德萬測試，美國的Teradyne, 日本的日立高科技，日本的尼康。這些設(shè)備，有的還得采用一個(gè)很關(guān)鍵的部件，真空傳送腔，據(jù)說目前只有美國和日本兩家公司能做。真空腔必須5061+鈦64合金，無裂縫一次性高壓環(huán)境下鍛造成。這部分國產(chǎn)的鍛造能力，還不能滿足真空腔的設(shè)計(jì)要求。而且現(xiàn)在真空傳送腔是美國管制品，屬于戰(zhàn)略關(guān)鍵物資！這個(gè)是4年前我整理的資料，不知道中微現(xiàn)在發(fā)展如何？很幸運(yùn)的是，中微已經(jīng)上市了，希望后續(xù)能有更好的青年人才培養(yǎng)系統(tǒng)，人才發(fā)展體系，國家要繼續(xù)支持這類龍頭企業(yè)。中國足球就是一個(gè)前車之鑒，如果利益分配體系，只是給了部分高層核心，未來的青年才俊，能在這個(gè)領(lǐng)域，得到多少露水和陽光，形成森林，才是至關(guān)重要的！美國的芯片法案，大家可以看到，它涉及的不僅僅是FAB,設(shè)備，材料，目標(biāo)是構(gòu)建CHIP4，把海外的工廠，設(shè)備，人才吸引到它本土或者它認(rèn)為安全的地方進(jìn)行新的產(chǎn)業(yè)布局。一旦CHIP4成型，以美國的大學(xué)和人才培養(yǎng)體系，我們與之長期抗衡，是非常吃力的…
目前芯片產(chǎn)業(yè)，有兩種模式，一種是IDM,一類是fabless。IDM如英特爾、三星、美光、TI、恩智浦、東芝、英飛凌、ST等，它們是集芯片設(shè)計(jì)、制造、封裝和測試等多個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)于一身的企業(yè)。Fabless如高通、博通、英偉達(dá)，Marvell，聯(lián)發(fā)科、展訊、AMD等等，它們沒有芯片加工廠，自己設(shè)計(jì)開發(fā)和推廣銷售芯片，與生產(chǎn)相關(guān)的業(yè)務(wù)外包給專業(yè)生產(chǎn)制造廠商，那就是晶圓代工廠（Foundry），如臺積電、格羅方德、中芯國際、臺聯(lián)電，華虹宏力等. 臺積電，三星，英特爾目前工藝已達(dá)7nm量產(chǎn)水平，處于第一陣營；而臺積電和三星正進(jìn)入更先進(jìn)的3nm工藝研發(fā)。此次芯片法案簽署，包括英特爾，AMD，微芯，博通，臺積電，格羅方德，三星，高通等一眾大牌企業(yè)，都是受益方。這些受益方獲得總計(jì)527億美元的補(bǔ)貼，相當(dāng)于3500億左右RMB的補(bǔ)貼，力度不可謂不大。這個(gè)補(bǔ)貼方案，將進(jìn)一步催化美國為主導(dǎo)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的繁榮和人才體系的繁榮，特別是人才體系的繁榮，我認(rèn)為國內(nèi)一定要注意：一方面前期國內(nèi)通過不錯(cuò)的產(chǎn)業(yè)政策，確實(shí)吸引了一大批半導(dǎo)體人才來國內(nèi)創(chuàng)業(yè)，很多人才也取得了成功，第一階段的競爭，我們是有領(lǐng)先；但國內(nèi)人才薪酬暴漲，比如3-5年的芯片設(shè)計(jì)工程師薪水可以達(dá)到60萬；5年前，估計(jì)也就20萬出頭，這樣的確可以吸引更多從業(yè)者加入半導(dǎo)體設(shè)計(jì)行業(yè)。但如本文提及的，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)且粋€(gè)很長的鏈路，只是芯片設(shè)計(jì)人員的薪酬暴漲，其他的沒有跟著漲，就會出現(xiàn)人才鏈路分布不均衡甚至斷鏈的可能性！此外，暴漲的芯片人才，外加國內(nèi)不少投機(jī)的半導(dǎo)體投資公司，導(dǎo)致現(xiàn)在芯片設(shè)計(jì)公司人才難以留住，遍地開花的小芯片設(shè)計(jì)公司，不太可能抵擋得住TI，AMD，英偉達(dá)，博通，Marvell等這樣龐大且實(shí)力雄厚的美國芯片公司的，未來的競爭，是一個(gè)長期競爭，不是一個(gè)點(diǎn)的競爭，也不是一個(gè)單面的，而是一個(gè)立體的競爭，牽涉到產(chǎn)業(yè)政策，產(chǎn)業(yè)環(huán)境，人才，企業(yè)，企業(yè)家的雄心等多方面，不重視這個(gè)問題，就會在競爭中敗下陣來。
最后一個(gè)環(huán)節(jié)要講芯片設(shè)計(jì)。芯片設(shè)計(jì)，首先必須要有工具，也就是EDA工具。目前Cadence，synopsis，mentor非常強(qiáng)，國內(nèi)是華大九天。日前華大九天成功上市，市值已經(jīng)超過400億RMB，這個(gè)也是國民對華大九天的厚望。EDA整體涵蓋很廣，包含數(shù)字的仿真，綜合，時(shí)序，后端P&R，DFT,模擬的電路圖，版圖，仿真。芯片后端DRC, LVS, 高端工藝還有老化，ESD等。華大九天也只能做一小部分，距離國外競爭對手在速度，健壯性，可靠性上還有差距。EDA市場必須要有規(guī)模效應(yīng)，還必須和Foundry廠緊密聯(lián)系，持續(xù)不斷迭代演進(jìn)否則很難持續(xù)賺錢。設(shè)計(jì)方面，國內(nèi)最大的還是設(shè)計(jì)人才的問題，一方面是領(lǐng)軍人才，來看未來市場十年技術(shù)市場的變化，其次需要技術(shù)人才，只要領(lǐng)軍人才指明方向，就能落實(shí)實(shí)現(xiàn)，對相關(guān)技術(shù)動(dòng)態(tài)，芯片物理指標(biāo)了如指掌，實(shí)現(xiàn)算法和設(shè)計(jì)。國內(nèi)喊了30多年的產(chǎn)學(xué)研，是否真正能夠如美國伯克利大學(xué)那樣的產(chǎn)出，后續(xù)是一個(gè)重大的考驗(yàn)。目前內(nèi)生人才數(shù)量和質(zhì)量，從筆者看來，是不夠競爭的…怎樣打造新的人才體系，成長體系，營養(yǎng)體系，才是關(guān)鍵。
最后還是需要有軟硬件系統(tǒng)的生態(tài)系統(tǒng)，需要有企業(yè)大量使用芯片，找出不同工作環(huán)境中芯片的不足點(diǎn)，反饋給芯片設(shè)計(jì)公司加以完善。這部分自從高考恢復(fù)以來，憑借中國的人口優(yōu)勢和國民的勤奮，對教育的重視，這一點(diǎn)國內(nèi)進(jìn)步可以說是全球最大的。但現(xiàn)在全民不到1%的人口出生率，特別是發(fā)達(dá)地區(qū)，不到0.7%的人口出生率，這個(gè)隱患不可謂不大。現(xiàn)在嵌入式軟件，硬件，電源，汽車芯片應(yīng)用，很多行業(yè)企業(yè)，都面臨人才不足的情況。當(dāng)內(nèi)生人口都不足，勤奮程度比不上先輩，如何在科技的長期競爭中保持競爭能力，可能不單單是芯片競爭這個(gè)簡單的問題了，而是一個(gè)民族的生存問題。
附一下美國的芯片法案的主要內(nèi)容：
《2022年芯片和科技法案》下設(shè)四支基金：
- 美國芯片基金：共500億美元，其中390億美元用于芯片生產(chǎn)，110億美元用于補(bǔ)貼芯片研發(fā)。用于芯片生產(chǎn)的390億美元中，今年會先撥放190億美元，2023-2026年每年撥放50億美元。用于支持研發(fā)的110億美元中，今天也會先撥放50億美元，2023-2026年的撥放金額分別為20億，13億，11億，16億美元；
- 美國芯片國防基金：共20億美元，補(bǔ)貼國家安全相關(guān)的芯片生產(chǎn)，于2022-2026年由美國國防部分分期派發(fā)；
- 美國芯片國際科技安全和創(chuàng)新基金：共5億美元，用于建立安全可靠的半導(dǎo)體供應(yīng)鏈；
- 美國芯片勞動(dòng)力和教育基金：共2億美元，用于半導(dǎo)體人才培養(yǎng)。
