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国产芯片制造有多难?

时间:2020/5/27 8:03:26浏览次数:484

他三次创业,又三次被迫离开。从现实上看,上海20年的投资,是失败的。大陆芯片产业的发展,是失败的——我们和世界一流的水平,有肉眼可见的差距。但这其中,每一个为这个行业付出过的人,值得被铭记。他们从白纸开始,将大陆芯片行业,发展到今天。


一旦台积电向我们断供,中国大陆芯片的真实现状就是,落后西方5-10年,甚至更多。

芯片生产大致分芯片设计、芯片制造、芯片封测三大环节。

芯片设计的工具,用的是国外的EDA软件,就连中国最好的芯片设计公司华为海思,也只是刚刚开始「去美国化」。全球最大最好的芯片制造厂商,就是台积电。台积电现在已经实现5纳米工艺制式的量产,而大陆最好的芯片制造公司中芯国际,刚刚完成14纳米的量产。而制造最先进制程芯片使用的光刻机,都得从荷兰ASML公司进口。但现在也买不到了,因为美国不让。大陆最好的光刻机生产厂商是上海微电子,现在生产的是90纳米的光刻机。中国表现最好的,是封测环节。但这个环节的利润,并不高。

真实的情况就是,落后。


没有人在乎芯片行业是个极其烧钱的行业,什么几十亿,几百亿投进去,连个水花都看不见。也没人在乎芯片行业是个需要时间的行业,可能几年、十几年都看不到成绩。也没有人在乎国产芯片行业的人才缺口,达到了30多万。也没有人在乎芯片行业是个「赢者通吃」的行业——老大吃肉,老二喝汤,老三老四舔舔碗底,至于后边的,全看命。更没人在乎,由于1996年的《瓦森纳协定》,华裔的工程师无法进入欧美半导体公司的核心部门,中国公司买不到近二代的设备。我们的最新研究,就是人家已经过时二代的技术。根本没人在乎这些,既然国外的芯片有得卖。国产的芯片,骂就对了。


但即便这样,仍有一大批人,坚守在这个行业,从未离开。十年饮冰,难凉热血。我知道他们的故事。所以,我想为内地芯片说几句。我害怕再不说,会来不及。我希望大家能明白,这个行业的差距,是越拉越大的——市场占有率的前两位,会把钱都赚走。这样,也能支持它们在研发端投入更多的资金。如果你发现,大陆芯片行业在缩小这个差距,那希望你明白——他们付出了,比汗水更沉重的东西。


01

最先拉了华为一把的,是中芯国际。中芯国际的创始人,叫做张汝京。

没创办中芯国际之前,张汝京已经是行业内人人知晓的大佬。他入职的公司,是美国半导体巨头德州仪器。在德州仪器的20多年,张汝京狂建9座工厂,遍布美国、日本、新加坡、意大利等地。他也成为半导体行业内公认的「建厂狂魔」。就在这时,张汝京的父亲张锡纶从台湾飞去美国,问了他一个问题:「你什么时候来大陆建一所工厂?」

张锡纶曾是我国有名的炼钢专家。抗战时期,他和妻子主持的第21兵工厂,生产了中国90%的重机枪。1949年,他带着刚满一岁的张汝京来到了台湾。现在,儿子事业有所成就,他也希望儿子可以在大陆,建一座芯片工厂。

父亲的话,戳动了张汝京。

他从小接受的教育,是「以做中国人为荣,我们就是中国人」。如今,是到了为国家做贡献的时候了。

几天考虑后,张汝京做出了人生中最重要的决定——辞掉工作,回国办厂。不出一个月,他回到台湾,创办了世大半导体。在张汝京的带领下,世大很快就建了两座工厂,一举成为台湾第三大芯片公司。公司的业绩,也越来越好看。但与此同时,世大也引起了台积电的注意。在芯片行业,当出现后起之秀时,摧毁它的最好办法,就是收购它。于是,台积电发起了对世大的收购。这场收购张汝京也没什么意见,因为台积电给出了50亿美元的高价,这几乎是当时世大股价的8倍。但张汝京提了一个条件,「收购完成后,世大的第三个工厂,必须要建在大陆」。当时并没有人对这个提议提出反对,收购也得以很快完成。但这之后,张汝京三番五次的找到台积电负责人,询问大陆建厂的事,都没有收到明确的回应。台积电,并不准备兑现承诺。


在经过一番考虑之后,张汝京决定辞职。

台积电并不同意,并且警告张汝京,「如果离开,你在台积电的大量股票将被收回」。那就,不要了。钱,不要了;公司,不要了;股票,不要了。张汝京毅然离开台湾,来到大陆,准备建厂。

这次,张汝京把目光抛向了上海。当时大陆芯片的制程工艺,卡在了0.5微米,停滞不前。建晶圆加工厂太费钱了。一条最普通的8英寸生产线,都需要10亿美金。在这样的背景下,张汝京扮演了开拓者的角色。为了表明决心,他把太太和孩子,甚至90岁的老母亲,都一起迁居至上海。初来上海,建厂的人才、设备、资金、需要引进的技术,什么都缺。但当得知张汝京要在大陆建厂时,除了他在德州仪器和世大之前100多位海外同事愿意追随他,还有300多位台湾同胞,也跟着他来到了上海。大家都看到了张汝京身上的使命感,家国情怀、回国报效,这一次,终于有了机会。这些,让张汝京惊喜万分,建厂初期的骨干,有了。在资金方面,张汝京把他20年积攒的资源和口碑全用上了。在短短一年的时间里,神奇般的筹到了10亿美金。要知道,中国建国以来最大的电子工业项目——909工程,最开始的投入是100亿人民币。一个张汝京,抵上了一个国家工程。

在解决了人才、资金问题后,技术和设备,又成了最大的问题。

冷战结束后,西方国家在美国的主导下,签署了《瓦森纳协定》。这个协定中限制了先进材料、电子器件、军品等各种商品或技术的出口。而中国,则是这个协定的「禁运国家」。即便中国购买技术的价格让其他国家难以拒绝,美国也会出面干涉,直接中断这次交易。为了能买到先进的设备和技术,张汝京找遍了美国五大教会,为其人格背书。并再三承诺,中芯的产品只用于商业用途,不用于军用等领域,这才拿到了美国的出口许可。

万事俱备,只待开工。

2000年8月1日,中芯国际开始动土,短短13个月后,到2001年9月,中芯国际正式投产。13个月,也刷新了晶圆加工厂建造速度的世界纪录。同时,中芯国际的0.25微米以下生产线,也将大陆芯片,第一次推进至纳米级。为了吸引更多的海外人才和华人回国,张汝京在厂区周围,建了从幼儿园到高中的中芯国际学校。并且,一部分工人还能到上海微电子学院进修——这是他们之前,想都不敢想的。与此同时,1500多个单元的住房也同时建了起来。家庭、梦想、事业,在中芯国际,都能找得到。在这种氛围下,中芯国际不断地吸纳着海外人才。
有了归属感,工作效率自然也变得高效。短短3年时间,中芯国际就拥有了4条8寸产线和1条12英寸生产线。毫不夸张地说,这3年,把大陆芯片产业拉快了30年。到了2003年,万人一心的中芯国际,傲然竖起六座工厂,做到90纳米集成电路线宽,跻身全球第三大代工厂。大陆芯片制造业,迎来了最高光的时刻。


02

然而,台积电一直在关注张汝京。其实不仅是台积电,当张汝京带着300多人离开时,台湾人也慌了神。2000年,台湾当局以莫须有的罪名,罚了张汝京15万美金,并警告他马上从大陆撤资。但张汝京不认怂,宣布放弃台湾户籍。台湾政府气得抓不到人,拿他没办法,只得严禁所有台湾科技公司进入内地。与此同时,台积电也开始了自己的操作。他们一直在默默准备,等待给张汝京,给中芯国际,致命一击。

2003年8月,中芯国际即将在香港上市。就在上市前几天,台积电在美国加州起诉中芯国际,并索赔10亿美金。台积电并不是状告中芯国际侵犯它的专利,因为双方早就在专利上进行了交叉授权。台积电起诉的是,中芯国际员工,盗取台积电Trade secret(商业机密)。中芯国际的工程师,很多都来自台积电,这本身就让张汝京陷入了劣势——工程师或有意、或无意,都会在某些项目上用到台积电的菜单等信息。

这些,谁都说不清楚。要知道,2003年中芯的收入仅有3.6亿美金。这场官司输了,相当于要了中芯国际的命。

官司拖了两年,中芯拖不住了。中芯选择了庭外和解,6年分期赔偿台积电1.75亿美金。由于当时请的律师并不专业,在「和解协议」上,中芯国际又被台积电摆了一道。台积电设置了一个「第三方托管账户」。中芯必须将所有技术存到这个账户里,供台积电「自由检查」。自家最核心的竞争力,最隐私的部分,供人家随意翻动。这样,台积电找起中芯国际的麻烦,变得更加轻松了。
在「和解协议」达成1年零7个月之后,台积电再次起诉中芯国际,状告中芯国际违反「和解协议」。台积电要求中芯国际将剩下的1.3亿和解金一次性付清,并指控中芯国际侵犯在0.13微米工艺中,有82%的部分,侵犯了台积电的专利。但当时中芯国际公司上下,都觉得能和解是好事——这对公司的长远发展是有好处的。他们都在尽力履行「和解协议」。这次起诉,本质上恶性竞争,蓄意破坏。其中最大的原因,可能是中芯国际当时的技术,步入了45纳米的门槛。就连当时日本的媒体都再说,「台积电在国际上遥遥领先,但在大陆市场的发展屈居中芯国际之后,阻止中芯做大才是台积电将中芯国际告上法庭的真正原因」。中芯国际的反应也很强硬,坚决否认自己侵权,并准备了充足的证据。公司上下,都觉得这次指控是「莫须有」的,也都觉得自己能打赢这场官司。整个公司在正常运转,张汝京的工作也在正常进行。

就在宣判的前1天,张汝金还在召集项目组开例会,安排日常工作。但是,中芯国际又输了。

这一次的代价,更为惨痛——在1.75亿美金的基础上,再赔2亿美金,外加10%的股份。如此下来,中芯基本上丧失了竞争力。并且,台积电还提出了一项要求:张汝京必须离开中芯国际。得知审判结果那一刻,张汝京在电话里嘶声痛哭。

第三天,他便引咎辞职。

在离开之前,台积电又要求他签署了一份竞业协议——从2010年算起,三年内不得再从事芯片相关工作。在说完一句「我对事情负责」,叮嘱了同事「不要被打趴下」之后。这位61岁的老人,离开了为之奋斗了9年的中芯国际。大陆芯片刚刚燃起的光,又熄灭了。


03

张汝京离开中芯国际后,一个叫做江上舟的人,扛起了中芯国际。

几年前,正是江上舟接待了张汝京,并一手促成了中芯国际落地上海。除了他对张汝京能力的认可之外,鲜有人知道的是,在1998年,江上舟曾仔细研究过台湾地区半导体产业。然后得出了一个结论:「如果上海在此时扶持半导体行业,那么2015年-2020年,上海集成电路生产线技术等级和生产规模将可能超越中国台湾」。我们一直都说,上海不相信互联网。

中国互联网企业三大巨头BAT(百度、阿里巴巴、腾讯),其中百度在北京,阿里巴巴在杭州,腾讯在深圳。其实马云最初是在上海创业的。但上海没人相信他那说的东西,也招不到人,最后只能回到家乡杭州。2008年时,上海市委书记还特意在会上要求全体相关工作人员反思,「上海为何留不住马云」。并且,「为上海失去这样一个由小企业发展而成的巨型企业感到相当遗憾」。长时间以来,堂堂魔都,中国金融中心,最拿得出手的互联网企业,居然是世纪佳缘。
因为上海,选择相信半导体行业。

在过去的「互联网黄金二十年」中,上海政府把大量的资金投入半导体行业,扶持内地芯片的发展。他们第一次收获的,是一个精心包装的骗局,以及全世界的嘲笑。

2003年2月26日,上海各界领导悉数参加了一场发布会。这场发布会由上海政府新闻办公室亲自主持,上海市长兴奋地向全国人民介绍:「这是上海的科技形象」。发布的东西,叫做「汉芯一号」——一款每秒可以进行2亿次运算的芯片。性能,甚至超过了同期英特尔的产品。这样的产品,英特尔用了40年,而「汉芯一号」的研发,只用了16个月。「汉芯一号」的发明者陈进教授,也被众多媒体称为「国产芯片的新教父」。有了这样的成绩,上海市当然继续追加投资。同时,「上海市科技创业领军人物」「上海交大微电子学院院长」等各种头衔也授予给陈进。一时间,陈进名利双收。

3年后,陈进被曝出「将摩托罗拉芯片上的Logo用砂纸磨掉,重新打上‘汉芯’字样」的丑闻。所谓的「国产第一芯片」的研发过程,就是一张砂纸。消息被确认后,一地鸡毛。陈进成了人人喊打的「败类」,内地芯片行业被全世界嘲讽。美国媒体直接放话,「中国人只有抄袭的本事,他们永远都无法真正研制出芯片」。

最受伤的,还是上海。

还继续支持么?不了吧,不是说好「一朝被蛇咬,十年怕井绳」的嘛。何况,互联网公司那么好赚钱,芯片这种「费钱费力不讨好」的行业,何必呢?按道理来讲,上海应该是全中国最会「算账」的省市。但它还在坚持——它仍把各种资源,塞进一个叫做张江高科技园区的地方。

这一次,他们得到了中芯国际。

在最初的几年,中芯国际的发展超乎所有人的想象。江上舟的判断,似乎要变成现实。但与台积电的碰撞和张汝京的出走,还是让江上舟的愿望落了空。他甚至都不再有机会,能看到这样的场景——在主持中芯国际工作两年后,江上舟因病去世。

那时的中芯国际,风雨飘摇。

当时正是整个芯片行业下行的周期,加上金融危机的影响,中芯国际每年都在亏损。到了2010年,中芯国际亏损30亿。好在张汝京留下的班底还在,中芯国际的基本盘,稳住了。但丧失竞争力的中芯国际,离台积电的差距越来越大——台积电一年的研发费用,甚至比中芯国际20年的都多。为了「活下去」,中芯国际只能「捡」台积电剩下的。当台积电升级工艺之后,放弃的那部分市场,中芯国际会接过来。

4G兴起时,台积电都开始用10纳米技术。而中芯国际,才刚刚开始28纳米的量产。

就在这时,梁孟松加入了中芯国际。

梁孟松也是台积电旧将。离开台积电之后,他加入三星担任研发部部长,将三星的制造技术直接从28纳米制程,升级到14纳米。而台积电同样以「陆续泄漏台积电公司之营业秘密予三星」之由,将梁孟松告上了法庭。最终的结果,和张汝京相似——三年内不能以任职或者是其他的方式继续为三星提供任何服务,限制结束之后,也不能到台积电的竞争对手公司工作。兴许是相同的经历,让他选择加入中芯国际。

梁孟松加入中芯国际298天后,中芯国际攻克了14纳米的工艺技术。与此同时,在等效7纳米的工艺技术,也取得了阶段性的进展。这也意味着,中芯国际,能为性能机的「第一梯队」,提供产品了。

华为,也在这时候正式和中芯国际合作。

就在中芯国际蒸蒸日上时,那个被迫离开中芯国际的61岁老人,也早就开始了他人生中的第三次创业。在签署竞业协议时,他被告知可以从事相关行业中的LED和太阳能领域。在离开中芯国际后,他成立了一家新的工厂,为LED产品生产芯片。新的领域生产难度不算大,甚至一度传出消息,张汝京准备退休,从事一些关于教育或者慈善的工作。

而张汝京,也彻底从人们的视野中,消失了。

2014年,在上海临港新城里,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。硅片技术的发展,主要有两条路,一条是纯度越来越高,一条是尺寸越来越大。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。它后来被上海硅产业集团收购。2020年4月20日,上海硅产业集团上市,当天股价暴涨180%。

而上海新昇的创办人,叫做张汝京。

那年,他67岁。


尾声

从结果上谈,张汝京是一个失败的创业者。他三次创业,又三次被迫离开。从现实上看,上海20年的投资,是失败的。大陆芯片产业的发展,是失败的——我们和世界一流的水平,有肉眼可见的差距。但这其中,每一个为这个行业付出过的人,值得被铭记。他们从白纸开始,将大陆芯片行业,发展到今天。


诚然,这个行业还算不上强大。但他们放弃优渥的环境,放弃可能更光明的未来,是因为他们心中,都有一个执念:中国,不能没「芯」!我们不能在芯片上,被人家死死地卡住脖子。至少,我们已经在路上。2020年5月6日,权威半导体第三方调研机构发布全球十大半导体销售排名,华为海思创造了历史,首次挤进榜单,排名第10位。

2020年5月15日,国家集成电路基金及上海集成电路基金宣布向中芯国际注资160亿元。而中芯国际也在「N+1」「N+2」技术上取得突破,性能大致等于台积电7nm芯片的性能。那个给大陆芯片输血20年的上海呢?倘若你打开大陆芯片的版图,中芯、展讯、锐迪科、芯原……这些内地芯片的新生军,都在上海。而它们,也占据了大陆芯片行业,接近50%的产值。在互联网行业最黄金的20年,上海选择了坚守。它用长达20年的输血,给大陆芯片行业,留下最后一束炬火。

而今,炬火已有燎原之势。

时至今日,还有很多人记得江上舟那句,「上海集成电路生产线技术等级和生产规模将可能超越中国台湾」。上一个20年,不属于大陆芯片,不属于上海。下一个20年呢?

我最先想起的,是那句「王师北定中原日,家祭无忘告乃翁」。

向所有为大陆半导体行业、中国半导体行业奋斗过的人们致敬!


彩蛋

在这个关于大陆芯片故事的最后,还留了一个小彩蛋——2018年,张汝京老先生开始了自己人生中的第四次创业。

他创办了国内第一家CIDM模式的半导体公司。IDM,是芯片的设计、制造、封测三个环节一个公司独立完成的模式。这种模式,对资金、人才要求特别巨大。而CIDM,是共享式IDM。与台积电专注生产的模式相比,算是内地当下的最优选择。张汝京也表示,这不会是自己人生中最后一次创业。我们相信。

同时我们也相信,关于内地芯片的故事,也才刚刚开始。




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