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國產芯片制造有多難?

時間:2020/5/27 8:03:26瀏覽次數:228

他三次創業,又三次被迫離開。從現實上看,上海20年的投資,是失敗的。大陸芯片產業的發展,是失敗的——我們和世界一流的水平,有肉眼可見的差距。但這其中,每一個為這個行業付出過的人,值得被銘記。他們從白紙開始,將大陸芯片行業,發展到今天。


一旦臺積電向我們斷供,中國大陸芯片的真實現狀就是,落后西方5-10年,甚至更多。

芯片生產大致分芯片設計、芯片制造、芯片封測三大環節。

芯片設計的工具,用的是國外的EDA軟件,就連中國最好的芯片設計公司華為海思,也只是剛剛開始「去美國化」。全球最大最好的芯片制造廠商,就是臺積電。臺積電現在已經實現5納米工藝制式的量產,而大陸最好的芯片制造公司中芯國際,剛剛完成14納米的量產。而制造最先進制程芯片使用的光刻機,都得從荷蘭ASML公司進口。但現在也買不到了,因為美國不讓。大陸最好的光刻機生產廠商是上海微電子,現在生產的是90納米的光刻機。中國表現最好的,是封測環節。但這個環節的利潤,并不高。

真實的情況就是,落后。


沒有人在乎芯片行業是個極其燒錢的行業,什么幾十億,幾百億投進去,連個水花都看不見。也沒人在乎芯片行業是個需要時間的行業,可能幾年、十幾年都看不到成績。也沒有人在乎國產芯片行業的人才缺口,達到了30多萬。也沒有人在乎芯片行業是個「贏者通吃」的行業——老大吃肉,老二喝湯,老三老四舔舔碗底,至于后邊的,全看命。更沒人在乎,由于1996年的《瓦森納協定》,華裔的工程師無法進入歐美半導體公司的核心部門,中國公司買不到近二代的設備。我們的最新研究,就是人家已經過時二代的技術。根本沒人在乎這些,既然國外的芯片有得賣。國產的芯片,罵就對了。


但即便這樣,仍有一大批人,堅守在這個行業,從未離開。十年飲冰,難涼熱血。我知道他們的故事。所以,我想為內地芯片說幾句。我害怕再不說,會來不及。我希望大家能明白,這個行業的差距,是越拉越大的——市場占有率的前兩位,會把錢都賺走。這樣,也能支持它們在研發端投入更多的資金。如果你發現,大陸芯片行業在縮小這個差距,那希望你明白——他們付出了,比汗水更沉重的東西。


01

最先拉了華為一把的,是中芯國際。中芯國際的創始人,叫做張汝京。

沒創辦中芯國際之前,張汝京已經是行業內人人知曉的大佬。他入職的公司,是美國半導體巨頭德州儀器。在德州儀器的20多年,張汝京狂建9座工廠,遍布美國、日本、新加坡、意大利等地。他也成為半導體行業內公認的「建廠狂魔」。就在這時,張汝京的父親張錫綸從臺灣飛去美國,問了他一個問題:「你什么時候來大陸建一所工廠?」

張錫綸曾是我國有名的煉鋼專家。抗戰時期,他和妻子主持的第21兵工廠,生產了中國90%的重機槍。1949年,他帶著剛滿一歲的張汝京來到了臺灣。現在,兒子事業有所成就,他也希望兒子可以在大陸,建一座芯片工廠。

父親的話,戳動了張汝京。

他從小接受的教育,是「以做中國人為榮,我們就是中國人」。如今,是到了為國家做貢獻的時候了。

幾天考慮后,張汝京做出了人生中最重要的決定——辭掉工作,回國辦廠。不出一個月,他回到臺灣,創辦了世大半導體。在張汝京的帶領下,世大很快就建了兩座工廠,一舉成為臺灣第三大芯片公司。公司的業績,也越來越好看。但與此同時,世大也引起了臺積電的注意。在芯片行業,當出現后起之秀時,摧毀它的最好辦法,就是收購它。于是,臺積電發起了對世大的收購。這場收購張汝京也沒什么意見,因為臺積電給出了50億美元的高價,這幾乎是當時世大股價的8倍。但張汝京提了一個條件,「收購完成后,世大的第三個工廠,必須要建在大陸」。當時并沒有人對這個提議提出反對,收購也得以很快完成。但這之后,張汝京三番五次的找到臺積電負責人,詢問大陸建廠的事,都沒有收到明確的回應。臺積電,并不準備兌現承諾。


在經過一番考慮之后,張汝京決定辭職。

臺積電并不同意,并且警告張汝京,「如果離開,你在臺積電的大量股票將被收回」。那就,不要了。錢,不要了;公司,不要了;股票,不要了。張汝京毅然離開臺灣,來到大陸,準備建廠。

這次,張汝京把目光拋向了上海。當時大陸芯片的制程工藝,卡在了0.5微米,停滯不前。建晶圓加工廠太費錢了。一條最普通的8英寸生產線,都需要10億美金。在這樣的背景下,張汝京扮演了開拓者的角色。為了表明決心,他把太太和孩子,甚至90歲的老母親,都一起遷居至上海。初來上海,建廠的人才、設備、資金、需要引進的技術,什么都缺。但當得知張汝京要在大陸建廠時,除了他在德州儀器和世大之前100多位海外同事愿意追隨他,還有300多位臺灣同胞,也跟著他來到了上海。大家都看到了張汝京身上的使命感,家國情懷、回國報效,這一次,終于有了機會。這些,讓張汝京驚喜萬分,建廠初期的骨干,有了。在資金方面,張汝京把他20年積攢的資源和口碑全用上了。在短短一年的時間里,神奇般的籌到了10億美金。要知道,中國建國以來最大的電子工業項目——909工程,最開始的投入是100億人民幣。一個張汝京,抵上了一個國家工程。

在解決了人才、資金問題后,技術和設備,又成了最大的問題。

冷戰結束后,西方國家在美國的主導下,簽署了《瓦森納協定》。這個協定中限制了先進材料、電子器件、軍品等各種商品或技術的出口。而中國,則是這個協定的「禁運國家」。即便中國購買技術的價格讓其他國家難以拒絕,美國也會出面干涉,直接中斷這次交易。為了能買到先進的設備和技術,張汝京找遍了美國五大教會,為其人格背書。并再三承諾,中芯的產品只用于商業用途,不用于軍用等領域,這才拿到了美國的出口許可。

萬事俱備,只待開工。

2000年8月1日,中芯國際開始動土,短短13個月后,到2001年9月,中芯國際正式投產。13個月,也刷新了晶圓加工廠建造速度的世界紀錄。同時,中芯國際的0.25微米以下生產線,也將大陸芯片,第一次推進至納米級。為了吸引更多的海外人才和華人回國,張汝京在廠區周圍,建了從幼兒園到高中的中芯國際學校。并且,一部分工人還能到上海微電子學院進修——這是他們之前,想都不敢想的。與此同時,1500多個單元的住房也同時建了起來。家庭、夢想、事業,在中芯國際,都能找得到。在這種氛圍下,中芯國際不斷地吸納著海外人才。
有了歸屬感,工作效率自然也變得高效。短短3年時間,中芯國際就擁有了4條8寸產線和1條12英寸生產線。毫不夸張地說,這3年,把大陸芯片產業拉快了30年。到了2003年,萬人一心的中芯國際,傲然豎起六座工廠,做到90納米集成電路線寬,躋身全球第三大代工廠。大陸芯片制造業,迎來了最高光的時刻。


02

然而,臺積電一直在關注張汝京。其實不僅是臺積電,當張汝京帶著300多人離開時,臺灣人也慌了神。2000年,臺灣當局以莫須有的罪名,罰了張汝京15萬美金,并警告他馬上從大陸撤資。但張汝京不認慫,宣布放棄臺灣戶籍。臺灣政府氣得抓不到人,拿他沒辦法,只得嚴禁所有臺灣科技公司進入內地。與此同時,臺積電也開始了自己的操作。他們一直在默默準備,等待給張汝京,給中芯國際,致命一擊。

2003年8月,中芯國際即將在香港上市。就在上市前幾天,臺積電在美國加州起訴中芯國際,并索賠10億美金。臺積電并不是狀告中芯國際侵犯它的專利,因為雙方早就在專利上進行了交叉授權。臺積電起訴的是,中芯國際員工,盜取臺積電Trade secret(商業機密)。中芯國際的工程師,很多都來自臺積電,這本身就讓張汝京陷入了劣勢——工程師或有意、或無意,都會在某些項目上用到臺積電的菜單等信息。

這些,誰都說不清楚。要知道,2003年中芯的收入僅有3.6億美金。這場官司輸了,相當于要了中芯國際的命。

官司拖了兩年,中芯拖不住了。中芯選擇了庭外和解,6年分期賠償臺積電1.75億美金。由于當時請的律師并不專業,在「和解協議」上,中芯國際又被臺積電擺了一道。臺積電設置了一個「第三方托管賬戶」。中芯必須將所有技術存到這個賬戶里,供臺積電「自由檢查」。自家最核心的競爭力,最隱私的部分,供人家隨意翻動。這樣,臺積電找起中芯國際的麻煩,變得更加輕松了。
在「和解協議」達成1年零7個月之后,臺積電再次起訴中芯國際,狀告中芯國際違反「和解協議」。臺積電要求中芯國際將剩下的1.3億和解金一次性付清,并指控中芯國際侵犯在0.13微米工藝中,有82%的部分,侵犯了臺積電的專利。但當時中芯國際公司上下,都覺得能和解是好事——這對公司的長遠發展是有好處的。他們都在盡力履行「和解協議」。這次起訴,本質上惡性競爭,蓄意破壞。其中最大的原因,可能是中芯國際當時的技術,步入了45納米的門檻。就連當時日本的媒體都再說,「臺積電在國際上遙遙領先,但在大陸市場的發展屈居中芯國際之后,阻止中芯做大才是臺積電將中芯國際告上法庭的真正原因」。中芯國際的反應也很強硬,堅決否認自己侵權,并準備了充足的證據。公司上下,都覺得這次指控是「莫須有」的,也都覺得自己能打贏這場官司。整個公司在正常運轉,張汝京的工作也在正常進行。

就在宣判的前1天,張汝金還在召集項目組開例會,安排日常工作。但是,中芯國際又輸了。

這一次的代價,更為慘痛——在1.75億美金的基礎上,再賠2億美金,外加10%的股份。如此下來,中芯基本上喪失了競爭力。并且,臺積電還提出了一項要求:張汝京必須離開中芯國際。得知審判結果那一刻,張汝京在電話里嘶聲痛哭。

第三天,他便引咎辭職。

在離開之前,臺積電又要求他簽署了一份競業協議——從2010年算起,三年內不得再從事芯片相關工作。在說完一句「我對事情負責」,叮囑了同事「不要被打趴下」之后。這位61歲的老人,離開了為之奮斗了9年的中芯國際。大陸芯片剛剛燃起的光,又熄滅了。


03

張汝京離開中芯國際后,一個叫做江上舟的人,扛起了中芯國際。

幾年前,正是江上舟接待了張汝京,并一手促成了中芯國際落地上海。除了他對張汝京能力的認可之外,鮮有人知道的是,在1998年,江上舟曾仔細研究過臺灣地區半導體產業。然后得出了一個結論:「如果上海在此時扶持半導體行業,那么2015年-2020年,上海集成電路生產線技術等級和生產規模將可能超越中國臺灣」。我們一直都說,上海不相信互聯網。

中國互聯網企業三大巨頭BAT(百度、阿里巴巴、騰訊),其中百度在北京,阿里巴巴在杭州,騰訊在深圳。其實馬云最初是在上海創業的。但上海沒人相信他那說的東西,也招不到人,最后只能回到家鄉杭州。2008年時,上海市委書記還特意在會上要求全體相關工作人員反思,「上海為何留不住馬云」。并且,「為上海失去這樣一個由小企業發展而成的巨型企業感到相當遺憾」。長時間以來,堂堂魔都,中國金融中心,最拿得出手的互聯網企業,居然是世紀佳緣。
因為上海,選擇相信半導體行業。

在過去的「互聯網黃金二十年」中,上海政府把大量的資金投入半導體行業,扶持內地芯片的發展。他們第一次收獲的,是一個精心包裝的騙局,以及全世界的嘲笑。

2003年2月26日,上海各界領導悉數參加了一場發布會。這場發布會由上海政府新聞辦公室親自主持,上海市長興奮地向全國人民介紹:「這是上海的科技形象」。發布的東西,叫做「漢芯一號」——一款每秒可以進行2億次運算的芯片。性能,甚至超過了同期英特爾的產品。這樣的產品,英特爾用了40年,而「漢芯一號」的研發,只用了16個月。「漢芯一號」的發明者陳進教授,也被眾多媒體稱為「國產芯片的新教父」。有了這樣的成績,上海市當然繼續追加投資。同時,「上海市科技創業領軍人物」「上海交大微電子學院院長」等各種頭銜也授予給陳進。一時間,陳進名利雙收。

3年后,陳進被曝出「將摩托羅拉芯片上的Logo用砂紙磨掉,重新打上‘漢芯’字樣」的丑聞。所謂的「國產第一芯片」的研發過程,就是一張砂紙。消息被確認后,一地雞毛。陳進成了人人喊打的「敗類」,內地芯片行業被全世界嘲諷。美國媒體直接放話,「中國人只有抄襲的本事,他們永遠都無法真正研制出芯片」。

最受傷的,還是上海。

還繼續支持么?不了吧,不是說好「一朝被蛇咬,十年怕井繩」的嘛。何況,互聯網公司那么好賺錢,芯片這種「費錢費力不討好」的行業,何必呢?按道理來講,上海應該是全中國最會「算賬」的省市。但它還在堅持——它仍把各種資源,塞進一個叫做張江高科技園區的地方。

這一次,他們得到了中芯國際。

在最初的幾年,中芯國際的發展超乎所有人的想象。江上舟的判斷,似乎要變成現實。但與臺積電的碰撞和張汝京的出走,還是讓江上舟的愿望落了空。他甚至都不再有機會,能看到這樣的場景——在主持中芯國際工作兩年后,江上舟因病去世。

那時的中芯國際,風雨飄搖。

當時正是整個芯片行業下行的周期,加上金融危機的影響,中芯國際每年都在虧損。到了2010年,中芯國際虧損30億。好在張汝京留下的班底還在,中芯國際的基本盤,穩住了。但喪失競爭力的中芯國際,離臺積電的差距越來越大——臺積電一年的研發費用,甚至比中芯國際20年的都多。為了「活下去」,中芯國際只能「撿」臺積電剩下的。當臺積電升級工藝之后,放棄的那部分市場,中芯國際會接過來。

4G興起時,臺積電都開始用10納米技術。而中芯國際,才剛剛開始28納米的量產。

就在這時,梁孟松加入了中芯國際。

梁孟松也是臺積電舊將。離開臺積電之后,他加入三星擔任研發部部長,將三星的制造技術直接從28納米制程,升級到14納米。而臺積電同樣以「陸續泄漏臺積電公司之營業秘密予三星」之由,將梁孟松告上了法庭。最終的結果,和張汝京相似——三年內不能以任職或者是其他的方式繼續為三星提供任何服務,限制結束之后,也不能到臺積電的競爭對手公司工作。興許是相同的經歷,讓他選擇加入中芯國際。

梁孟松加入中芯國際298天后,中芯國際攻克了14納米的工藝技術。與此同時,在等效7納米的工藝技術,也取得了階段性的進展。這也意味著,中芯國際,能為性能機的「第一梯隊」,提供產品了。

華為,也在這時候正式和中芯國際合作。

就在中芯國際蒸蒸日上時,那個被迫離開中芯國際的61歲老人,也早就開始了他人生中的第三次創業。在簽署競業協議時,他被告知可以從事相關行業中的LED和太陽能領域。在離開中芯國際后,他成立了一家新的工廠,為LED產品生產芯片。新的領域生產難度不算大,甚至一度傳出消息,張汝京準備退休,從事一些關于教育或者慈善的工作。

而張汝京,也徹底從人們的視野中,消失了。

2014年,在上海臨港新城里,新成立了一家叫做上海新昇的公司。

芯片成本最大的材料是硅。硅片技術的發展,主要有兩條路,一條是純度越來越高,一條是尺寸越來越大。硅片尺寸越大,能切割的芯片也就越多,成本也就越低。上海新昇,就是做大硅片的。它后來被上海硅產業集團收購。2020年4月20日,上海硅產業集團上市,當天股價暴漲180%。

而上海新昇的創辦人,叫做張汝京。

那年,他67歲。


尾聲

從結果上談,張汝京是一個失敗的創業者。他三次創業,又三次被迫離開。從現實上看,上海20年的投資,是失敗的。大陸芯片產業的發展,是失敗的——我們和世界一流的水平,有肉眼可見的差距。但這其中,每一個為這個行業付出過的人,值得被銘記。他們從白紙開始,將大陸芯片行業,發展到今天。


誠然,這個行業還算不上強大。但他們放棄優渥的環境,放棄可能更光明的未來,是因為他們心中,都有一個執念:中國,不能沒「芯」!我們不能在芯片上,被人家死死地卡住脖子。至少,我們已經在路上。2020年5月6日,權威半導體第三方調研機構發布全球十大半導體銷售排名,華為海思創造了歷史,首次擠進榜單,排名第10位。

2020年5月15日,國家集成電路基金及上海集成電路基金宣布向中芯國際注資160億元。而中芯國際也在「N+1」「N+2」技術上取得突破,性能大致等于臺積電7nm芯片的性能。那個給大陸芯片輸血20年的上海呢?倘若你打開大陸芯片的版圖,中芯、展訊、銳迪科、芯原……這些內地芯片的新生軍,都在上海。而它們,也占據了大陸芯片行業,接近50%的產值。在互聯網行業最黃金的20年,上海選擇了堅守。它用長達20年的輸血,給大陸芯片行業,留下最后一束炬火。

而今,炬火已有燎原之勢。

時至今日,還有很多人記得江上舟那句,「上海集成電路生產線技術等級和生產規模將可能超越中國臺灣」。上一個20年,不屬于大陸芯片,不屬于上海。下一個20年呢?

我最先想起的,是那句「王師北定中原日,家祭無忘告乃翁」。

向所有為大陸半導體行業、中國半導體行業奮斗過的人們致敬!


彩蛋

在這個關于大陸芯片故事的最后,還留了一個小彩蛋——2018年,張汝京老先生開始了自己人生中的第四次創業。

他創辦了國內第一家CIDM模式的半導體公司。IDM,是芯片的設計、制造、封測三個環節一個公司獨立完成的模式。這種模式,對資金、人才要求特別巨大。而CIDM,是共享式IDM。與臺積電專注生產的模式相比,算是內地當下的最優選擇。張汝京也表示,這不會是自己人生中最后一次創業。我們相信。

同時我們也相信,關于內地芯片的故事,也才剛剛開始。




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