中国的IC行业水平是什么样的？-定时IC芯片

中国的IC行业水平是什么样的？-定时IC芯片

中国的经济实力是在最近十年左右才爆发性增长的。由于IC FAB工厂所需投资额巨大，十几年前中国实际上没有多少钱投入，水平落后是必然的。再加上科研体制的问题，早期有一帮公司靠打磨进口芯片冒充自己的产品，造成了极其恶劣的影响，首当其冲的就是“汉芯”，以至于网上一有新闻说中国什么芯片获得突破，立即有人蹦出来说：是打磨掉人家的标打上自己的标的吧? 这种情况直到近些年才有所改观。

首先看IC制造FAB企业的水平：中国目前(2018年初)最先进的IC制程工艺是中芯国际和厦门联芯的28纳米制程。厦门联芯的28纳米良品率已经超过95%，而中芯国际的28纳米良品率还不高，实际上对这一工艺还没完全搞利索。而中芯国际已经把14纳米制程作为研发重点，争取在2019年底之前量产。另外台积电在南京投资的16纳米工厂，目标是2018年底量产。

那么世界最先进水平呢?上周刚刚爆出的消息，三星的7纳米制程刚刚量产成功，而且是应用了ASML最先进的EUV光刻机完成的。而台积电没有使用EUV光刻机的7纳米工艺要到今年底才能量产，英特尔会更晚些。使用EUV光刻机未来可升级到更先进的5纳米制程。

这样看来，中国的IC制程技术比世界最先进水平落后两代以上，时间上落后三年多(台积电和三星的14/16纳米制程工艺都是在2015年开始量产的)。这实际上就是美国对中国大陆IC制造设备的禁运目标。IC制造设备种类非常多，价格都非常昂贵，其中最重要的是光刻机。光刻机的生产厂家并不多，在28纳米以上线宽的时代，日本的佳能和尼康都能制造(对，就是造单反相机的那个佳能和尼康)，但是IC制程工艺进步到十几纳米以下时，佳能和尼康就落后了，基本退出了光刻机市场。目前，世界上唯一的光刻机厂家就剩下ASML。ASML是荷兰飞利浦公司的半导体部门拆分出来的独立公司(飞利浦半导体部门拆分出的另一家公司是NXP恩智浦，最近美国高通公司要收购NXP，需要得到中国政府的批准，赶上美帝对中兴禁运，那么，就拭目以待吧)。ASML的主要股东是飞利浦，但三星，台积电和英特尔都占有股份。去年底, ASML的中国区销售总监对媒体说, ASML最先进的EUV光刻机对中国没有禁运. 但是美国政府又的确有禁运的指示. 那么,到底禁运不禁运? 这个问题得这么看: ASML每年光刻机的产量只有不多的几十台,每台卖一亿多美元,只能优先供应它的主要股东,对,就那三个最先进的IC厂家:三星,台积电,英特尔.中国企业如果订货得排在后面等，交货期将近两年，交货后生产线调试，工艺调整还要一年左右，加到一起，从下订单到量产要至少三年。这样通过正常的商业逻辑和流程，就能达到美国政府制定的，让中国落后于最先进IC工艺至少三年的目标。那美国政府何必要蹦出来说禁运呢?

但是在这里必须说明，中国IC制程落后的最主要原因，并不是买不到光刻机，或者是光刻机到货太晚。最主要的原因在于没有足够的人才和技术!!现状就是，即使把所有最先进的生产设备都马上交给中国IC制造企业，中国IC企业在三年内也没有能力量产最先进的IC制程。事实上中芯国际目前就有14纳米制程的全套设备，而他们的28纳米制程都没整利索。再说一遍：最大的瓶颈在于缺乏技术和人才!!

IC生产工艺异常复杂，是人类目前生产的最复杂的产品，没有之一，有了最先进的生产设备，就比如给了我最高级的画笔和颜料，我仍然画不出一幅能看的画来，因为我根本不会画画，不知道怎么落笔，怎么钩线，怎么涂色。用IC生产设备生产IC，需要经过大量的工艺研发，需要知道用什么材料，制作成什么形状，怎么布局，等等，才能保证良品率。而中国懂这些技术的人才太少太少。中国自己的大学微电子专业离业界先进水平太远，培养出的合格工程师太少。这也解释了，为什么中国的IC制造企业大量高薪挖台湾日本韩国的IC制造人才。指望买到最先进的生产设备，短时间就赶上世界最先进水平是不现实的。技术的积累和人才的培养都需要很长时间。

那么到底有没有机会赶上呢?也许未来5年左右是个弯道超车的机会，但要看运气。原因在于，新一代制程工艺对于半导体线宽的缩小不是无限制的。业界普遍认为，以目前的工艺技术，到了3纳米以下的时候，电子在半导体内的流动就不是按照我们所理解的理论来走了，而是会遇到神秘的量子效应，当前的工艺技术就失效了。各大领先企业都投入巨资研发全新的工艺和技术，试图突破这一限制，媒体上经常能见到某某公司又有什么突破。但到目前为止，还见不到实用的技术突破。所以，也许，在5年之内，各领先企业都会停滞在3纳米制程附近，正是中国赶上来的好机会。但是也有可能，未来5年真会有技术突破，那么领先企业还会继续领跑，中国还得在后面苦苦追赶。

不过IC制程工艺未来有一个发展方向是实用的并且已经在闪存行业应用了：那就是向多层发展，3D堆叠。目前三星已经量产64层堆叠的NAND Flash芯片，正在开发96层堆叠的技术，中国紫光刚刚量产32层堆叠的NAND Flash芯片，64层的计划到2019年才能量产。而除了闪存芯片之外的CPU类IC，目前都是平面的一层，未来肯定会向多层发展，能够成多倍地提高IC的集成度。这种技术也是中国企业需要突破的。

但是，除了对速度和功耗有极致要求的一些IC需要追求最先进的制程工艺外，比如各种CPU和GPU等，其它大部分的IC产品实际上并不需要使用最先进的制程工艺。实际上，目前业内公认性价比最高的制程工艺是28纳米，而这一工艺正在被中国大陆企业掌握。还有一个事实就是，28纳米工艺的营业额目前是台积电所有工艺里最高的。只要把这块市场拿下，做大，中国的IC企业就能占据大半江山了。

再说说FABLESS IC设计企业。这个行业中国进步是比较快的，当然这也和能买到现成的IC设计方案有关(业内叫IP core)，其中最有名的就是ARM架构的CPU了。2017年底，中国大陆的FABLESS企业的营业额已经超过了台湾，而且还在高速发展中。

这里可以举一个每个人都用的产品的例子：手机CPU。目前世界上拥有自主CPU的智能手机厂家只有四个：三星，苹果，华为(麒麟处理器)，小米(小米的松果CPU是基于大唐的技术)。而世界上的手机生产企业能外购到的智能手机CPU也只有四家的产品：高通，联发科(MTK)，三星(魅族最爱用)，紫光展锐。苹果，华为和小米的CPU不外卖。不过，最近华为的麒麟970 CPU开始向联想K9 Plus手机供货了，不知是不是在中国政府的压力下华为才放开的。另外，去年听说，小米的松果CPU也和生产诺基亚品牌手机的HMD公司签订了一个意向书。紫光展锐的智能手机CPU主要用在低端手机上，但是别看低端，2017年紫光展锐的营业额及市场占有率都和台湾联发科MTK相差无几了，在大陆市场的推动下，超过联发科是必然的事。

不要认为国内智能手机CPU企业都靠买ARM的IP core，没什么了不起。要知道，数年以前美国买ARM方案做手机CPU的IC企业可有不少，比如NVidia，Marvell, TI。他们后来都退出了智能手机CPU市场。而中国这几家企业坚持下来了并且发展壮大，很了不起。

在很多产品线上，比如WIFI芯片，蓝牙芯片，交换机芯片，FPGA芯片，中国的FABLESS企业都有布局，都有产品，只不过产品还比较低端，占据高端的都是国际大厂。那么怎么才能走向高端?高端芯片比低端芯片强的主要不在制程工艺上，甚至低端芯片的制程工艺和高端芯片可能是一样的甚至更高。高端芯片高在这几个方面：1.拥有专利，甚至写入了行业标准 2.能领导行业标准的升级，性能更好功能更多 3.在推出时间上能领先低端厂家，吃掉产品生命周期中利润最丰厚的时段。以WIFI芯片为例：国际大厂如英特尔，博通，Marvell, 等，都养了一大批研究人员，对未来几年的技术进行研究，同时在IEEE的WIFI标准化组织里投递研究成果，和同行PK，争取把自己的专利写进下一版标准中去。同时工程部门同步做实现，能在IEEE开会的时候拿出样品做成果展示。当WIFI标准一定稿，立即推出产品。国内做WIFI芯片的小厂根本没有这个实力参与这个游戏，只能等WIFI新版标准发布之后， 拿到文档，仔细研究，然后研发生产。更多的时候，最新标准还无法实现，只能生产老版标准的产品。这就是低端产品和高端产品的主要差别。

总之，在FABLESS设计行业，我国企业的布局已经展开，发展迅猛。主要的问题是，仍然有一些空白点需要填补，已有的产品偏向低端，需要慢慢向高端拓展。

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