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原标题:台湾半导体产业的繁荣能给中国芯哪些启发?

2018年4月,美国对中兴通讯的“封芯”事件戳中了中国人的神经。事件本身带来的反思既包括自主创新的重要性,也涵盖了产业链经营的深刻内涵。对于中国而言,芯片生产所需的精细化学品、高纯度硅、封装材料等原料以及光刻机等精密装备,都存在海外依赖。在整个芯片的长产业链中,任何一个环节的问题都有可能引发区域的行业危机。

半导体被称为国家工业的明珠,是国家综合实力的体现。美日韩是世界公认的半导体产业最发达的三个国家,它们培育了众多耳熟能详的跨国企业,英特尔、AMD、高通、三星、SK海力士、首尔半导体、东芝、瑞萨、信越等,个个体量惊人、实力雄厚。在上世纪九十年代,中国台湾曾经一度成为全球IC产业最发达的地区之一,期间,联发科、台积电、联电、日月光、联咏、瑞昱等企业迅速发展,让台湾半导体在全球产业链中占有一席之地。如今,在全球电子产业转移、大陆半导体崛起的形势下,台湾的IC产业仍旧活跃于一线,尤其是晶圆代工方面,台积电、联电一直位列全球十大晶圆代工厂商之中,让人惊叹不已。

市场经济与国家战略

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历史告诉我们,没有一个国家是靠市场经济将芯片做到世界第一的。

台湾半导体崛起的关键因素:政策、人才、策略、专利、机遇

全球只有五个区域将半芯片业做到成功,其中有作为集成电路发源地的美国、在集成电路设备和知识产权模块有优势的欧洲、作为后来赶超者的日本和韩国、中国台湾地区,这其中都离不开政府的责任。

坚定不移地执行科技振兴台湾的政策。台湾是一个岛屿,资源匮乏、人口有限,发展附加值产业是其壮大的必经之路。在上世纪七十年代,台湾确定了以科技产业为核心的政策,扶持了众多科技公司,威盛电子、联电、富士康均在此期间成立;其中,联电是台湾第一家半导体企业。

半导体是资金、技术、人才高度密集的产业,全球三家顶尖的半导体企业英特尔、三星电子和台积电,它们的成长也并非仅靠一己之力。

台湾为了支持半导体产业的发展,做了很多尝试和创新,比如建立了世界上第一个由政府主导成立的科技产业园区——新竹科技产业园;上世纪七十年代,台湾工研院与美国RCA签订长达十年的合约,同年7月,首座积体电路工厂破土,次年产制三吋晶圆成功。

一个例子是,在二十世纪七八十年代的日美贸易战中,日本靠国家力量扶植出一批半导体企业和美国竞争,以至于当时日本企业的销售价比美国企业成本价还高。此时美国成立了一座国家研究院,联合17家公司参与做基础研究并出资分享成果。17个公司间既是竞争也是合作关系。这就是著名的联合攻关计划(SEMATE-CH),简要概括就是联合研发,避免重复建设,这也是美国半导体赶超日本的契机。当时,我在英特尔任职,曾被派到这个研发中心工作,非常震撼于这种联合攻关的国家战略。

对教育和人才的重视带来人才的供给。台湾的半导体人才一方面来源于本土大学,一方面来源于美国。台湾清华大学、交通大学、台湾大学都在早期就开通了半导体相关专业,并与美国等知名企业合作,通过产学研形式帮助人才快速成长。据OFweek电子工程网获悉,台湾之所以有源源不断的半导体人才,是因为它们与硅谷之间形成了一种成熟人才输送的模式,即台湾人去到硅谷工作、学习、成长,待自己技术成熟、翅膀硬了再回来创业。联华电子曹兴诚、台积电董事长张忠谋、联发科蔡明介等在创业之前均在美国硅谷做高管,拥有多年的工业和专业背景。

中国的战略导向遵循国际半导体的发展规律。但值得注意的是,国产半导体在战术布局上正出现重复建设的问题。每个地区过于看重当地的招商效果,全国布局过于分散,地区和企业缺乏统筹规划,导致同质化发展。

以IC代工带动整个半导体产业的策略。美国是半导体产业的发源地,在上世纪70年代,硅谷已经形成了相当成熟的行业、人才、专利等制度,在芯片、ODM等领域无人能及。台湾虽然坚定了发展半导体的决心,但从什么地方突破仍是需要思考一番!从代工起步,谋求在全球芯片产地一席之地,台湾半导体企业起初专注于封装环节。之后,台湾半导体产业发展旺盛,联发科和晨星做芯片、日月光专注于晶圆制造、精材科技做封装,逐步将半导体范围扩大到设计、制造、封装、测试等全产业链。

无论是美国扶持英特尔,韩国扶持三星还是中国台湾地区的台积电,全世界成功的几个国家和地区都没有做重复投资。

重视半导体专利有利于提升自身话语权。半导体的发展绕不开专利授权,很多专利在美国,如果想让自己在行业内有足够的话语权,重视专利是必须走的一条路;台湾威盛和英特尔曾经因CPU授权问题闹得不可开交,联发科与高通也官司不断……台湾半导体最厉害的IC代工,这与它们对专利的重视密不可分,台积电圆代工业务全球第一,连续多年垄断台湾专利申请榜单,并专门成立了“知识产权”部门,对专利的投入值得学习。大陆的后起之秀中芯国际发展遇到瓶颈,其中很大一部分原因就是其与台积电的专利纠纷。

从设计、代工到封装测试,半导体产业链环节很多,有轻资产也有重投资,并非所有细分领域都能吸引人才和增加经济效益。中国范围很大,但如果各地区仅以区域经济效益来布局,并不利于实现产业链整体上的自主可控。

抓住了两次集成电路的产业变革机遇。集成电路大致有三个快速发展的机遇时期。第一个是上世纪六十年代,以美国主导的半导体行业变革,微处理器、存储器是当时的主流产品;第二个是上世纪八十年代末,以客户为导向的晶圆代工模式兴起,台积电、联电等台湾本土IC代工企业崛起;第三个是上世纪九十年代末,SOC产业的发展给IC产业带来机遇,形成了设计、制造、封装、测试为一体的全产业链,芯片设计联发科、制造巨头联咏科技、封装大咖力成等纷纷出现。

以存储器为例,其研发和制造耗资庞大,中国却有包括武汉长江存储、合肥长鑫、福建晋华在内的三个地区在做。好钢应用在刀刃上,好的方法是各地区集中力量搞特色,例如基于中芯国际的影响力,上海一带专注发展芯片代工企业,以培养出下一个台积电为目标。

除了上述原因,台湾半导体产业的发展离不开岛内的大环境和大陆的支持,为什么这么说呢?一是由于台湾的电子产业非常发达,涉及手机、电脑、LED、电子组装等,整个产业链非常完善,相关公司众多,给了半导体企业发展和崛起的良好土壤。据统计,台湾本土的上市公司,近乎一半的企业与电子相关。二是由于大陆廉价的劳动力,给了台湾半导体企业高速发展的源动力,台湾很多与电子相关的厂商将自己的制造中心设在大陆。

再以台湾地区为例,被誉为经济奇迹的重要推手李国鼎先生,20世纪六七十年代在中国台湾当局经济部门担任主要负责人。他在规划新竹开发区时,基于土地和劳动力价格快速上涨、缺乏原料和能源的情况,做出这样一个判断:应集中力量发展微型计算机及其外围设备和中文计算机软件。到美国考察后,他认为地区最适合发展电子信息产业。1973年,他和时任台湾当局行政部门负责人孙运璇推动台湾地区仿效韩国“科技研究院”,成立以当局资金为主的工业技术研究院,后来其电子中心升级为电子工业研究所,并筹建商业公司,才有了台联电、台积电等芯片代工企业的诞生。

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摒弃跟随者心态

台湾IC产业的繁荣带给我们的启示

在世界半导体的发展历程中,中国是追赶者的角色,但这并不意味着企业只能以引进的方式发展。

一、加大对半导体产业的扶持力度

从企业家精神上来说,要摒弃跟随者心态。引进的技术必然是他国淘汰的落后技术,引进做研究、投入生产会造成落后于市场的不良循环。可以从发达国家引进,但这只是个翘板,最终发目的是超越。台积电在1980年起家时引进了欧美技术,但最近它以5nm半导体工艺的试产超越了英特尔,实现了行业跟随者到领先者的身份转变。

国家对半导体行业的重视有目共睹,2000年,以国务院18号文件颁布为标志,中国集成电路产业进入了真正的起步阶段。在2008年以后,国家继续加强对IC产业的关注,颁布各项政策扶持IC产业发展以填补巨大产业需求。正是政策的扶持,我国的半导体行业迎来了高速发展期,近十年取得了非常大的发展和突破,并且依旧保持了高速增长的态势。据相关数据统计,2018上半年大陆半导体产业销售额2677.7亿元,同比增长21.6%。

中国半导体业仍需要敢于超越的企业家,而这样的精神力量正在涌现。

二、对高端专业人才的培育和引进

今年8月,FMS2018国际闪存会议上,长江存储CEO杨士宁首次公开他研发多年的3DNAND闪存堆栈结构Xtacking。与国外NAND闪存技术相比,国产闪存无疑是追赶者,但Xtacking采用的技术路线却是全球唯一,与传统技术相比有很多先进之处,如更高的I/O速度、更少的芯片面积以及更低的开发成本。杨士宁演讲结束后台下掌声一片,这是中国企业者敢为天下先的例证。

芯片行业是一个高度竞争的行业,也是一个高技术人才的密集型行业,台湾半导体产业的繁荣离不开很多专业的高端人才。近年来,大陆对人才的引进方面下了苦功,台湾IC人才流入大陆的不计其数。张汝京曾是台湾大学培育的高材生,在德州仪器工作多年后来大陆创办中芯国际,目前成为全球十大IC晶圆代工企业之一,台联电孙世伟、蔡力行等相继加盟清华紫光,内地对人才的重视加速产业发展。国家加大力度培养半导体人才并取得成效,清华北大等专业院校的高端IC设计人才频出,给中国半导体产业振兴提供了人才基础。

中国大陆早期集成电路发展也曾经历自主研发的黄金时代。抗美援朝后,中国集成电路以国防应用为主,北方以北京电子管厂为先,南方以上海元件五厂为先,各自形成了北、南两大地区集成电路的发展摇篮,并先后在全国出现40余家集成电路工厂。与此同时,以黄昆、谢希德为代表的科学家培养了一批集成电路人才,带领中国集成电路实现从无到有的建设起步。1965年,王守觉在约1平方厘米大小的硅片上刻蚀了7个晶体管、1个二极管、7个电阻和6个电容的电路,标志着新中国第一块集成电路的诞生。

三、在某些半导体专业领域实现弯道超车

直到20世纪80年代初,在电子厂自己找出路的大背景下,大量工厂出国购买技术和生产线,自主研发的思路逐渐被引进所替代。1980年,在航天691厂(后来并入航天771所)工作的侯为贵被派往美国考察生产线。1985年,侯为贵在深圳创办了中兴半导体,也就是中兴通讯。然而在巴黎统筹委员会的技术限制下,中国引进的只能是发达国家淘汰的二手设备,并未形成核心技术优势。

我国的半导体产业起步较晚,企业如果在传统的芯片领域直接与英特尔、AMD、高通等巨头正面PK,无疑是自寻死路,但在某些专业的IC设计领域,中国企业可以站在前面,比如比特币挖矿ASIC芯片,目前中国是这个领域的绝对领导者,国内的挖矿芯片厂接近20家,产值占全球一半。据统计,2017年比特大陆的销售额预计达到惊人的143亿人民币,超过了国产手机芯片设计厂商展讯,荣登2017年中国十大集成电路设计公司排行榜第二名,仅次于华为海思。

中国何时才能出现下一个芯片的黄金时代?

近日,国内某企业发布全球首款量产7纳米芯片,也属于挖矿芯片,虽然在CPU/GPU等领域现在无法超越美国,但在某专业芯片领域,成为行业霸主,弯道超车未为不可。

作为资本、技术、人才密集型产业,集成电路的发展需要产业链上下游紧密协同,在长期市场验证中磨练出成熟的产品。由于试错成本极高,因而集成电路人才培养往往需要在实战中升华,进而形成一整套严格的流程。这也意味着,相比很多行业,集成电路投资回报周期更长。

四、抓住AI、物联网机遇迎来更大的突破

只有持之以恒、久久为功的努力才能成就在核心、高端、通用芯片领域向领先水平的赶超。期待在不远的将来,也有Intel、TI、三星公司那样世界级的科技公司诞生在中国。

借助于两次集成电路变革的机遇,台湾半导体起来了!国内芯片企业要想实现未来的跨越式发展,抓住AI、物联网的机遇是目前唯一的办法。在过去,智能手机、平板电脑等智能终端是主要需求,未来物联网、人工智能等将是引领中国集成电路产业发展的创新应用商机。

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完善半导体产业链是重中之中

半导体是我国重点发展的产业之一,近年来也诞生了海思、紫光、中兴微、华大、士兰微等影响力不错的企业,但与世界顶尖的半导体公司仍有差距,国内的半导体产业链尚不完善,如高端芯片、存储器、晶圆代工、封装等领域仍有突破和上升的空间。台湾半导体起步比大陆早,产业链相对完善,从它们的发展之路中,我们能学到很多的知识。正是大陆半导体企业在不断学习和进步,才造就了如今的形势,中国大陆已成为全球最重要的半导体战场之一。

文章来源:电子工程世界

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