彎道超車：中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的生存之道

      提及中國的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，盡管我們在追趕中取得了不小的成績，但若將我們的投入與目前在市場中的影響力相比，顯然不能算成功，而從當(dāng)下全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢看，競爭愈演愈烈，退出、兼并和整合之勢越發(fā)明顯，AMD的隕落；德儀、愛立信和英偉達(dá)在移動(dòng)芯片市場的無奈退出，預(yù)示著未來半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的勝者將更多依賴企業(yè)自身龐大的資金實(shí)力和持續(xù)不斷的投入，這種現(xiàn)實(shí)之下，中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)要逆勢成長，甚至像業(yè)內(nèi)所言的“彎道超車”談何容易。那么問題來了，中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)真的還有機(jī)會(huì)嗎？

日前，賽迪顧問發(fā)布的《中國IC 28納米工藝制程發(fā)展》白皮書針對中國半導(dǎo)體企業(yè)現(xiàn)狀和企業(yè)特點(diǎn)，首次提出了聯(lián)合創(chuàng)新發(fā)展模式和將28納米技術(shù)節(jié)點(diǎn)作為中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)“彎道超車”的策略。那么這種策略真的能給中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)帶來“彎道超車”的機(jī)會(huì)嗎？理由何在？
　　眾所周知，作為技術(shù)含量頗高的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，如何切入，或者說切入點(diǎn)和趕超點(diǎn)的選擇至關(guān)重要。如果過于超前，一來技術(shù)水平難度和風(fēng)險(xiǎn)過大，很可能無功而返；其次是從市場需求的角度看，也不足以實(shí)現(xiàn)市場化的支撐力，導(dǎo)致有技術(shù)無市場或市場相對較小而造成的空白期。相反，如果過于落后，不僅與全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)水平的差距越來越大，造成資源的無端浪費(fèi)，同樣也背離了市場的主流需求。
　　在此，我們不得不提或者參照ITRS（International Technology Roadmap for Semiconductors國際半導(dǎo)體技術(shù)藍(lán)圖）技術(shù)節(jié)點(diǎn)的概念。該概念定義為“在工藝中實(shí)現(xiàn)重大進(jìn)步”，或者說“每節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)大約0.7倍的縮小”或“每兩個(gè)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)0.5倍的縮小”。而根據(jù)半導(dǎo)體工藝路線圖的演進(jìn)，40納米的下一代工藝節(jié)點(diǎn)應(yīng)該是32納米，然后是22納米。然而，產(chǎn)業(yè)界從40納米向下演進(jìn)時(shí)，中間經(jīng)過32納米卻很快跳躍到28納米。因?yàn)楫?dāng)工藝演進(jìn)到32納米時(shí)，使用基本相同的光刻設(shè)備便可以延伸縮小至28納米。在成本幾乎相同的情況下，使用28納米工藝制程可以給產(chǎn)品帶來更加良好的性能優(yōu)勢。與40納米工藝相比，28納米柵密度更高、晶體管的速度提升了大約50%，而每次開關(guān)時(shí)的能耗則減小了50%。

另外，推動(dòng)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)前進(jìn)的主要?jiǎng)恿χ皇枪饪坦に嚦叽绲目s小。目前28納米采用的是193納米的浸液式方法，當(dāng)尺寸縮小到22和20納米時(shí)，傳統(tǒng)的光刻技術(shù)已無能為力，必須采用輔助的兩次圖形曝光技術(shù)（double patterning，簡稱為DP）。然而這樣會(huì)增加掩膜工藝次數(shù)，從而致使成本增加和工藝循環(huán)周期的擴(kuò)大。這就造成了20和22納米無論從設(shè)計(jì)還是生產(chǎn)成本上一直無法實(shí)現(xiàn)很好的控制，其成本約為28納米工藝成本的1.5—2倍左右。因此，綜合技術(shù)和成本等各方面因素，28納米都將成為未來很長一段時(shí)間內(nèi)的關(guān)鍵工藝節(jié)點(diǎn)。
　　更為重要的是，從市場需求看，隨著28納米工藝技術(shù)的成熟，28納米工藝產(chǎn)品市場需求量呈現(xiàn)爆發(fā)式增長態(tài)勢，即從2012年的91.3萬片到2014年的294.5萬片，年復(fù)合增長率高達(dá)79.6%，并且這種高增長態(tài)勢將持續(xù)到2017年。之后隨著14和16納米工藝技術(shù)的逐漸進(jìn)步，28納米產(chǎn)品的市場需求量將會(huì)出現(xiàn)小幅下滑。此外，28納米工藝技術(shù)因其性價(jià)比高、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，預(yù)計(jì)還將持續(xù)4—5年。同樣是成本原因，14和16納米不會(huì)迅速成為主流工藝，因此，28納米工藝將會(huì)在未來很長一段時(shí)間內(nèi)作為高端主流的工藝節(jié)點(diǎn)?？紤]到中國物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域巨大的市場需求，28納米工藝技術(shù)預(yù)計(jì)在中國將持續(xù)更長時(shí)間，為6—7年。

除了技術(shù)節(jié)點(diǎn)的選擇外，每個(gè)產(chǎn)業(yè)都會(huì)因其特點(diǎn)具有自己獨(dú)特的發(fā)展模式，而了解產(chǎn)業(yè)的發(fā)展模式，做到知己知彼，方能百戰(zhàn)不殆。具體到半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，主要有IDM和傳統(tǒng)的行業(yè)分工模式。
　　所謂IDM（Integrated Device Manufacturer），是指從設(shè)計(jì)到制造、封裝測試以及投向市場全包的運(yùn)營方式。其特征是經(jīng)營范圍覆蓋IC設(shè)計(jì)、芯片制造、封裝測試，甚至下游終端產(chǎn)品制造，代表企業(yè)有三星、英特爾等。該模式具備內(nèi)部資源整合能力強(qiáng)、利潤高以及技術(shù)領(lǐng)先等優(yōu)勢，但也存在明顯弊端，例如生產(chǎn)運(yùn)營成本高制約技術(shù)創(chuàng)新；技術(shù)進(jìn)步難度大；產(chǎn)能和市場難以匹配。
　　相比上述一家企業(yè)大包大攬近乎于“一條龍”的IDM模式，傳統(tǒng)行業(yè)分工模式是指在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中，隨著分工的逐漸深入，已經(jīng)形成專業(yè)的IP（知識(shí)產(chǎn)權(quán)）核、無生產(chǎn)線的IC設(shè)計(jì)（Fabless）、晶圓代工（Foundry）及封裝測試（Assembling & Testing）廠商。該模式的最大優(yōu)點(diǎn)是靈活性強(qiáng)，但劣勢也很明顯，例如工藝對接難度加大，延緩產(chǎn)品上市時(shí)間；Foundry標(biāo)準(zhǔn)化的工藝研發(fā)，不利于滿足客戶特色需求；各Foundry工藝不統(tǒng)一，增加了Fabless的適配難度。
　　與上述芯片產(chǎn)業(yè)傳統(tǒng)發(fā)展模式相比，聯(lián)合創(chuàng)新發(fā)展模式的優(yōu)勢明顯。首先，代工廠不再僅限于產(chǎn)業(yè)鏈中的制造，還可以參與到專業(yè)芯片的前期設(shè)計(jì)和后期服務(wù)。其次，聯(lián)合創(chuàng)新模式加快Foundry工藝進(jìn)步速度，有助突破產(chǎn)業(yè)發(fā)展瓶頸；最后，這種模式可提高Fabless工藝適配能力，提升產(chǎn)品性能優(yōu)化空間。而從集成電路行業(yè)發(fā)展來看，新工藝與新材料的引入需要設(shè)計(jì)企業(yè)與制造企業(yè)緊密合作，需要半導(dǎo)體設(shè)計(jì)企業(yè)對工藝、器件有深入的理解。讓半導(dǎo)體設(shè)計(jì)企業(yè)加入到工藝研發(fā)過程中，可以結(jié)合工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，提高Fabless的工藝適配能力，提升產(chǎn)品性能的優(yōu)化空間，從而確保設(shè)計(jì)的產(chǎn)品在性能方面獲得優(yōu)勢，也能有效降低風(fēng)險(xiǎn)。
　　俗話說：事實(shí)勝于雄辯。在中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中，聯(lián)合創(chuàng)新發(fā)展模式已被驗(yàn)證。例如2014年高通與中芯國際宣布將雙方的長期合作拓展至28納米晶圓制造，中芯國際借此成為中國內(nèi)地第一家在最先進(jìn)工藝節(jié)點(diǎn)上生產(chǎn)高性能、低功耗手機(jī)處理器的晶圓代工企業(yè)。而僅僅一年多時(shí)間，中芯國際28納米芯片組已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商用。作為雙方28納米制程工藝合作的一部分，高通為中芯國際提出實(shí)際的產(chǎn)品需求。這對幫助中芯國際利用、改進(jìn)和完善其生產(chǎn)能力，打造出高良品率、高精確度的世界級商用產(chǎn)品至關(guān)重要。同時(shí)，雙方協(xié)同技術(shù)創(chuàng)新的模式也有利于中芯國際建立世界級的28納米工藝設(shè)計(jì)包（PDK），幫助高通以外的其它設(shè)計(jì)企業(yè)對中芯國際28納米工藝樹立信心。“中高聯(lián)合創(chuàng)新”正推動(dòng)中國28納米走向成熟，也開啟了IC產(chǎn)業(yè)發(fā)展新模式。作為全球領(lǐng)先的無晶圓半導(dǎo)體廠商，高通是少數(shù)幾家能夠以規(guī)?；图夹g(shù)資源支持半導(dǎo)體代工廠開發(fā)及成熟化領(lǐng)先制程工藝的廠商。
　　綜上所述，我們認(rèn)為，當(dāng)中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)相關(guān)廠商屢屢宣布新的技術(shù)突破，但卻始終在業(yè)內(nèi)遭受詬病，且遲遲達(dá)不到市場化的現(xiàn)實(shí)看，我們理應(yīng)重現(xiàn)審視中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新與市場化的內(nèi)涵，即不要一味地流于形式上的技術(shù)上的追趕，而是根據(jù)自身的特點(diǎn)和優(yōu)勢，在發(fā)展模式和節(jié)點(diǎn)技術(shù)上的創(chuàng)新和選擇（例如聯(lián)合創(chuàng)新模式），畢竟目前全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的競爭已然白熱化，孤注一擲技術(shù)上的比拼，非但不能“彎道超車”，還有可能在產(chǎn)業(yè)的道路上跑偏。