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中国集成电路制造业如何开启自主模式?

导读: 由于历史的缘故,长期以来多数国人在心理上和现实上默认为技术的取得是依赖技术移转(技转)或并购,造成疏于自行开发技术和产品经验的累积。

集成电路制造生产设备与科技

在整个集成电路产业中,资金投入最多的是晶圆生产工厂的生产设备。一座装备齐全有经济规模的先进生产工厂,大概包含有四、五十种用途不同上千台的精密昂贵设备。这些设备牵涉到很多非常专业深奥的科技,下面仅对涉及到的类别做简单介绍,具体细节暂不一一阐述:

·原子扩散、离子注入退火、和薄膜沉积及生长的高温炉管;

·薄膜沉积、刻蝕及去除的气态化学反应设备;

·表面除污、薄膜刻蝕及去除的液态化学反应槽;

·薄膜沉积的固态物理溅射设备;

·高真空、高电压的离子注入机;

·精密光学成像的曝光机;

·精密抛光的化学机械研磨机;

·成像、成形后的检验机台;

·器件和产品的电性量测机台等。

一块集成电路“一生”从无到有,就是在这些设备之间来回反复操作数百多次的结果。这些生产技术的科学原理都很深奥,设备的设计都很复杂精密,因此负责的工程师都必须学有专精,加上在专业上以“工匠精神”经年累月积累经验,才能做到专业能力与时俱进不掉队,合格地执行制造任务。

技术取得:自力更生为主,技转、并购为辅

由于历史的缘故,长期以来多数国人在心理上和现实上默认为技术的取得是依赖技术移转(技转)或并购,造成疏于自行开发技术和产品经验的累积。

技转和并购确实可以比较快得到技术和市场,这对于应用周期长的技术或产品或许值得,但是对于变化快的技术或产品,技转则意味着落后。因为为了保证技转成功量产,技术来源者提供的技术或产品一定是已经成熟量产有些时候了的,而不是还在优化并即将推出的下一代。如果技术接受方不能很快地接受、吸收、消化、创新、迎头赶上,来源者将继续维持领先的地位,要得到未来新的技术和产品都必须重新再谈。

进一步讲,技转或并购的机会并不常有,更何况现在西方国家对中国技转和并购的管控越来越严格,要靠技转先拉近差距再图赶上的机会已越来越不容易。因此,技术取得必须“以自力更生为主,技转、并购为辅”!

产品推销:要有过往记录(track record)证明

集成电路主要的使用者有两类:一类是用它来组装通用产品的整机生产厂,另外一类是有特殊应用的专业客户。前者的产品要面对广大的群众,使用量庞大,发生差错的机会大增;后者的使用量虽然小,但是产品很贵重,可靠性很关键。两者都容不得差错,否则后果都不堪设想,业界已经有很多教训。这就是为什么即便是国内的整机生产厂,对采用新上市的国产元器件因为还没有长期大量在市场流通,积累足够可信的过往记录(track record),仍然非常保守。然而,没有被大量采用就无法积累可信的过往记录,就更加不容易得到订单! 这是典型的“先有鸡还是先有蛋”的矛盾!

同样的矛盾也发生在国产的集成电路生产设备及材料的供应者商和集成电路生产厂之间,他们也因为同样的原因难以得到订单,成长缓慢。

举国力集众智共促中国集成电路产业全方位成长

●腹背受敌,中国集成电路产业砥砺前行

材料/生产设备、集成电路、整机产品,是由上到下互为上下游的三个层面。材料/生产设备是支持集成电路生产的两大基础产业,而集成电路是整机产品的核心器件。中国是整机生产大国,但却是材料、生产设备和集成电路三者的生产小国。

先进国家一直以管制对中国输出上述三者(材料、生产设备和集成电路)的松紧为手段,来限制中国整个集成电路乃至高科技产业的成长:有时候放松一点,让中国比较容易取得,以弱化自行发展的意志和动力,继续拉大能力的差距;有时候调节销售数量,即控制产业成长的速度又维持使用者采购的渴望。这种外在的管制,使中国整个集成电路制造业(包括材料、生产设备、集成电路)在不知不觉中被削弱了!雪上加霜地,上述来自内部的“鸡/蛋”矛盾使削弱又进一步加重!所以说中国整个集成电路产业的成长长期以来受困于腹背受敌!

异军突起,新能源产业开启双赢模式

幸运的是,最近几年来因为同是半导体的太阳能和LED照明的生产工厂在全国各地遍地开花。这两个新能源产业对原材料和生产设备的需求量很大,而规格要求比集成电路制造相对宽松,使得国产材料和生产设备产业不但得到很多意想不到的生意,企业营业额大幅度成长,量和质都得到很大的提升,更因此有机会能够积累大量的量产过往记录,增加集成电路生产者采购的信心。

虽然大家都知道太阳能和LED照明两产业本身目前的经营都还很惨淡,却带动了周边的配套产业,也间接对集成电路制造的两大基础产业的成长产生了良性“副作用”。这是因为中国市场的体量天生巨大,不但有能力吸收新进产业本身的成长成本,更可以善用其新需求,让其他相关产业受惠。

创新思维:建设“共享”示范工厂

就生产半导体芯片的材料和设备对技术要求的严格程度而言,生产太阳能和LED照明芯片的要求最宽松,然后要求越来越严格的顺序依次是集成电路产业的六英寸,再来是八英寸,再其次是早期的十二英寸生产,最后是最先进的十二英寸生产最严格。

中国集成电路两大基础产业,材料和设备产业,固然因为两个新能源产业过去的蓬勃发展,初步舒缓了取得量产过往记录和销售的矛盾。但是两者技术层次比较低,因此必须考虑到建立在技术层次更高的各种尺寸的集成电路生产厂,以从中积累真正属于集成电路的量产过往记录——踏踏实实地补上我们和世界先进公司相比落下的功课。

过去就是因为太阳能和LED照明企业在全国各地遍地开花,大量的建设才能有机会积累大量的量产过往记录。要从真正使用生产集成电路的设备和材料的工厂中得到充分的过往记录,也必须有大量的集成电路生产工厂。

为达到这个目的,而且不影响正在生产的现成工厂,作者提出由政府或业界共同投资建设一些以使用各种尺寸的国产设备和材料为原则的产业示范工厂的想法。在这些工厂里,国内所有设备和材料企业可以把自己开发中的、试用中的、销售中的设备产品都集中到这里来,从市场上补以国产还没有的二手设备,组成一条完整的生产线。在这里,灵活安排并同时进行这些设备和材料的开发、改良、生产、认证、展示、销售于集成电路生产之中,同时也利用这些设备做代工生产业务,实际使用这些设备。这是一个产业资源整合的,兼具生产与示范功能的量产工厂。客户可自由参观工厂,根据自身实际生产情况来从线上进行设备的评估采购。这个工厂既能够收集大量产品厂内国产设备的过往记录,又节省了设备引入使用企业前的现场验证过程,间接减少了彼此的经营成本。在这个共享经济时代,集成电路行业的发展理念也应该与时俱进,这样的一种发展模式也可以理解为此行业的“共享”发展模式,具体细节将会在后续文章中详细阐述。

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