行業(yè) | “特色工藝”會是中國集成電路發(fā)展的機(jī)會嗎?

“1965年，戈登·摩爾受電子學(xué)雜志邀請，根據(jù)自己產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗(yàn)以及貝爾實(shí)驗(yàn)室晶體管技術(shù)寫了篇文章，推算出了摩爾定律——預(yù)測芯片中的晶體管數(shù)量每年會翻番。10年后的IEDM會議上，戈登·摩爾在報告中將每年改為了每兩年。而這條摩爾定律，指導(dǎo)了整個集成電路的發(fā)展?！?/p>

電子科技大學(xué)集成電路中心主任、博導(dǎo)張波教授在“2019中國（成都）電子信息博覽會”同期舉辦的“第二屆中國（成都）集成電路發(fā)展高峰論壇”上的演講用摩爾定律的起源作為開頭，那段歷史拉開了全球集成電路發(fā)展的帷幕，業(yè)內(nèi)企業(yè)像是虔誠的教徒追隨著圣經(jīng)。

張波隨后提出兩個問題：這樣的極限是什么？進(jìn)一步該怎么做？

“曾經(jīng)一維方式中，我們依靠線寬縮小來提供性能、降低價格，如今線寬縮小卻帶來了不小的挑戰(zhàn)?！睆埐ū硎倦m然當(dāng)前線寬仍在不斷縮小，從5nm到3nm再到1nm，但每個工藝節(jié)點(diǎn)的成本已經(jīng)非常高昂（如下圖）。

每個工藝節(jié)點(diǎn)的SoC開發(fā)成本 來源：IBS

此時，產(chǎn)業(yè)選擇了一個很重要的方向——More than Moore。張波認(rèn)為，More than Moore的提出說明集成電路已經(jīng)不是靠一維方向發(fā)展，也有了如先進(jìn)封裝的三維發(fā)展方向。

“如今人們把More than Moore翻譯成‘超越摩爾定律’，這并沒有把本質(zhì)講清楚，我們02專項(xiàng)有另一種稱呼?！睆埐▽ore than Moore有著更獨(dú)到和深入的認(rèn)識。

怎么理解More than Moore？

另一種稱呼就是“非尺寸依賴的特色工藝”。張波表示：“More than Moore的白皮書提到，器件性能的提升不完全靠尺寸縮小，而是靠功能增加來提高性能。”隨后其舉了一位非常重視非尺寸特色工藝廠商的例子，它就是X-Fab。

資料顯示，X-Fab是全球頂尖模擬/混合信號集成電路技術(shù)及晶圓代工企業(yè)，從事混合信號集成電路的硅晶片制造。

張波稱，該公司眼中的非尺寸特色工藝是通過基于CMOS工藝，將模擬功能進(jìn)行集成，以此優(yōu)化器件成本并增加整體性能。“器件是拿來用的，增加性能才是核心重點(diǎn)，特色工藝就能夠增加功能?！睆埐ㄕf道：“把eNVM、BiCMOS、RF CMOS、BCD工藝、SOI RF-SOI工藝等不是依靠尺寸縮小的工藝，統(tǒng)稱為非尺寸依賴的特色工藝?！?/p>

其有三大優(yōu)勢：

1，非尺寸依賴；

2，建廠與維護(hù)成本低；

3，工藝相對成熟、產(chǎn)品研發(fā)投入相對較低。

“而這些優(yōu)勢僅僅是皮毛?！睆埐ㄕJ(rèn)為非尺寸依賴的特色工藝的好處遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這些，并用幾大國際大廠的例子加以佐證。

首先還是X-Fab，其從0.13μm~1.0μm工藝就含有7個平臺，每個平臺有不同的選項(xiàng)來針對各種產(chǎn)品種類。其次，安森美在收購Fairchild之后，公司MOSFETs器件就有2000多個品種，其驅(qū)動號稱還有100多鐘。談及英飛凌，其功率MOS器件更是達(dá)到了3000多個種類。這些繁多的產(chǎn)品，就是針對不用應(yīng)用來滿足客戶需求的。

張波將這些特點(diǎn)總結(jié)為“平臺繁多、種類龐雜、種類眾多”，其也是非尺寸特色工藝的非常重要的優(yōu)勢。

那么問題來了，既然優(yōu)勢這么多，我國能做嗎？

機(jī)遇在哪？

是否“能做”這件事得從兩方面考慮，一方面是國際行情是否有空間，一方面是我國是否有這個實(shí)力。

前者，張波用了三張PPT表達(dá)的一目了然。

首先，從下圖的2017年功率半導(dǎo)體分立器件市場分布來看，該市場的前十大玩家占據(jù)了60.60%的市場份額，直接表明該領(lǐng)域并沒有壟斷企業(yè)。

其次，在模擬芯片市場中，2017年全球前十大模擬芯片廠商銷售了約330億美元，占據(jù)了接近61%的市場份額，依舊沒有壟斷企業(yè)的出現(xiàn)。

最后這張2018年的模擬芯片市場分布圖，騰出了更多的“其他”空間。

國際行情來看，特色工藝是一個種類眾多、應(yīng)用強(qiáng)相關(guān)、且無壟斷行業(yè)的存在，這些都是中國機(jī)遇。

再看我國國情。

“改革開放40年來，我國建立了門類齊全的現(xiàn)代工業(yè)體系，工業(yè)經(jīng)濟(jì)實(shí)力迅速壯大并躍升為世界第一制造大國，也是世界上唯一擁有完整制造業(yè)體系、產(chǎn)品和產(chǎn)業(yè)鏈的大國。世界銀行統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2017年中國制造業(yè)增加值為3.59億美元，占全世界的28.57%，是美國和德國制造業(yè)增加值的綜合，遙遙領(lǐng)先于世界其他國家。”張波迅速分析了中國制造業(yè)現(xiàn)狀，認(rèn)為中國是當(dāng)之無愧的制造大國。

此外，下面這張圖也表明了中國是集成電路應(yīng)用大國，每年消耗的集成電路占比全球最大，預(yù)計(jì)2019年達(dá)到60.5%。

海關(guān)總署給出的數(shù)據(jù)也表明了我國是集成電路進(jìn)口大國（如下）。

雖然我們是進(jìn)口大國，但有個問題不容忽視。

“我們只看到了進(jìn)口數(shù)量多，但在看單價時，卻發(fā)現(xiàn)我們集成電路進(jìn)口單價不足1美金。在進(jìn)口名錄里，我們雖進(jìn)口了動輒上百、上千美金的CPU，不過還存在大量價格很低的芯片，比如工業(yè)控制用MCU，電源管理電路等。其價格和工藝要求都不是很高，但此種特色工藝產(chǎn)品我們?nèi)栽谶M(jìn)口。”以上種種，都是張波眼中的中國特色工藝的機(jī)遇：“如今國際環(huán)境復(fù)雜，國內(nèi)企業(yè)的信任度提高，我們看見了很大的國產(chǎn)替代空間?！?/p>

此時又有一個問題，機(jī)遇歸機(jī)遇，我們現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)是否能做呢？

我們能做嗎？能抓住機(jī)遇嗎？

能不能做這件事上，以我們現(xiàn)有的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)來看，顯然是多慮了。

張波舉例表示：“華虹如今不光有12英寸廠，在堅(jiān)持8英寸廠的同時，又在無錫建12英寸廠。華潤微電子也是在6英寸、8英寸的基礎(chǔ)上，開始謀劃12英寸。CEC在上海投資了359億元，來建設(shè)8英寸和12英寸廠。以前不一定把特色工藝放在眼里，如今都開始做了。”

不斷擴(kuò)產(chǎn)能的同時，我們也不必?fù)?dān)心產(chǎn)能過剩問題。正如張波所說：“無論哪家，年產(chǎn)能都沒有超過100萬片的。而臺積電2018年12英寸晶圓產(chǎn)能高達(dá)1200萬片，8英寸為1100萬片（比5年前增加了540萬片）?！奔悠饋硪膊灰姷泌s上臺積電，談何產(chǎn)能過剩？張波認(rèn)為：“只要做出產(chǎn)品，毛利率高，就是好產(chǎn)品。”

如今的缺貨行情，加上新能源汽車、5G的發(fā)展，給特色工藝帶來了很多機(jī)遇。

此時又有一個問題橫在我們面前——我國相關(guān)企業(yè)產(chǎn)品體系太單薄。

從模擬芯片排行榜來看，國際大廠特色工藝常常是IMD模式，將制造、設(shè)計(jì)再到應(yīng)用為一體化。我國基本都是代工廠、IC設(shè)計(jì)公司，很難去跟國際老牌企業(yè)的模式較量。此外，國際大廠歷史悠久、人才儲備扎實(shí)，這些又成為我們撼動市場的難題。

張波堅(jiān)信：“我們是市場大國，經(jīng)過幾代炎黃子孫的努力已經(jīng)擁有特色工藝產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，且在如今的政治生態(tài)下，都會是我們自主可控芯片給中國特色工藝的機(jī)遇?！?/p>