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中國大陸芯片製造能趕上世界頂級水平嗎?

(2021-05-20 20:56:27) 下一個

去年8月寫得,搬到博客來, 在後麵根據新的信息補充了一些。

中國大陸芯片製造能趕上世界頂級水平嗎? 這是個老問題了,曆來就有2種回答,Yes or No.

說Yes的,自從上海中芯成立之初即本世紀初那時就有了,當時中芯勢頭很猛,2002年即號稱量產0.18µm, 而台積電是在2003年拿出0.13µm,2家之間的差距不過一代, 近20年過去了,現在這2家的差距反而是擴大了(5/7/10/14nm, 今年台積電是5nm, 中芯是14nm)。  顯然,目前根據曆史記錄,以前回答No是對了,回答Yes是錯得離譜,那麽,原因是啥呢?

有人說是美國為首的西方國家在半導體關鍵設備上對中國進行封鎖,還搬出所謂瓦鬆納協議,這個協議本來是為了控製軍品銷售和防止軍用技術轉移的,但滑稽的是,連俄羅斯老毛子都是這個鬆散組織的成員,它賣武器啥時需要美國為首的西方批準? 所以這個協議本身就是個笑話。

半導體設備還不算是軍工,最多勉強算是軍民2用,本來就屬於模糊範圍,再說那段時間是美國對中國接觸政策占絕對上風的時候,老美還天真地指望中共“和平演變”呢? 一直到2018年前,西方資本家對中國出售半導體設備, 美國是根本不管, 中芯以前做得不好,是怪不到美國封鎖頭上,要怪也隻能怪自己。

一個企業能不能做好,無非是3個因素,所謂天時地利人和。 天時就是外部因素,外部環境對2018年前的中芯算是相當好了,西方設備都能買到,台灣技術人員都挖過好幾輪了,中國大陸國內有市場,政府也支持(但好像以前支持力度沒現在這麽大); 地利,就是企業自身管理製度和企業文化, 這方麵我對中芯不了解, 但中芯成立之時就是股份企業,連美國高盛都是股東之一, 幹部幾乎都是台積電挖來的,估計企業製度也是模仿台積電,中國大陸方麵在那時也深知原有官辦國有企業/機構做半導體不行,那幫廢物官僚國營企業和研究院所國家隊也就是吹牛功夫超一流,所以上海方麵有識之士也覺得現代化企業製度可能是成功的要素之一; 人和,就是員工的素質了,特別是領軍人物的眼光, 這個是關鍵,中芯創始人張汝京也是從美國德州儀器公司(TI)回台灣的,但比他在TI公司時的上司張忠謀, 眼光要差遠了。

張忠謀在台積電除了開創革命性的芯片代工(Foundry)商業模式,他對技術趨勢也把握準確,比如本世紀初從加大伯克利挖來finFet 結構發明人胡正明, 還有IBM出來的immersion光刻原理發明人林本堅, 這2項革命性技術統治了半導體尖端製造10-20年,台積電現在的5nm 和將來的3nm 還是用finFet結構,而immersion光刻機,現在還是主流,台積電是一直用到2018年的7nm製程,到7nm+ 及5nm才有部分EUV 光刻。

對比之下,張汝京在TI是就是建廠,在中芯時也是建產行家,一氣在中國大陸建了不少廠,但技術研發就不行,基本上就是靠挖台積電的技術人員, 沒有建立自己的研發機製, 所以是挖來了人,在技術上就趕上一截,但沒有後勁,逐漸又落後一大截,於是再挖人,重複這一過程。 到後來連重複這一過程都不順利了,因為台積電告了它,我記得中芯是輸了2次官司,不僅賠錢還賠了不少股份給台積電。 張忠謀還揚言, 說是可以把中芯告倒的,之所以未痛加殺手,是覺得中芯更好對付,不然中芯倒了,中國大陸會出現一個台積電不熟悉的新對手。 2009年左右吧,張汝京從中芯辭職, 中芯後來的主持者也沒多大建樹,2015年宣稱28nm量產也是個笑話,良率一塌糊塗,居然還好意思說是量產,看來是學到了中國大陸吹牛本事了。

OK, 以前中芯之所以做不好,主要是領軍人物不行,那麽以後,中芯有沒有希望呢? 我的回答是mixed。

現在中芯是雙CEO製,其中一個CEO就是台積電原研發大將梁孟鬆,此人是前麵說過的finFet發明人胡正明在伯克利的學生,為台積電新製程研發立過大功,但在上司退休後台積電沒提拔他,反而把他放在一個他認為是次要部門去了(其實現在台積電的雙CEO之一魏哲家,後來就是從這個“次要”部門提上來的), 於是梁孟鬆憤而轉投三星,幫助三星一度在finFet製程上領先台積電,2017年底梁又投到中芯,把原來疙疙瘩瘩的28nm製程理順,又開發14nm製程, 中芯說是去年底量產,但要是看規模,應該是試產,如果14nm良率能不斷改進,估計今年底才是真正量產。

如果梁孟鬆能把中芯自身的研發機製建立起來,我估計在將來3-5年內,是能夠進步到10nm/7nm 製程量產水平的,但再往下做就很困難了,因為沒有EUV光刻機,外部環境有大變化,美國去年出手了,阻止了荷蘭ASML賣EUV 光刻機給中芯。

插一段,這裏說中芯是可能在近期幾年內最終做出7nm,  但不要把這當作必然的事,是需要巨大努力的。intel 的10nm(相當於其它家的7nm)製程,做了5年才勉強量產,為啥?不是做不出來小批量產品,而是在良率上過不了關,良率是與成本直接相關的,intel 是要賺錢的,不是像中國那樣做宣傳的;intel的7nm(=別家5nm)現在也出了問題,我估計也是與實驗室或小批量試產良率太低有關。 三星的5nm也聲稱量產了,但據說良率也不好,導致高通原來在三星下的訂單轉到了台積電。 台積電在良率上曆來表現穩定,這也是台積電除了新製程開發厲害以外的又一個大優勢,這也是需要經驗積累和極其細致的工作。

華為那個餘大嘴,說華為自己牌子芯片斷供,是因為華為20年前隻開始做芯片設計,沒做芯片製造的緣故。 其實他說的是有道理的, 我知道這個壇子說到華為就說是政府或軍隊的企業,但我從來不是這樣認為,它如果是政府的企業,從機製上就決定了它是做不好的。 從天時地利人和這3個要素看華為,它正好是有個好的外部環境,也有個有效的企業管理製度和文化,任正非在以前,也是個低調的優秀領軍人物(他在媒體上放衛星是在被美國製裁之後的事),對研發的投入也巨大,總之,華為的成功不是偶然的。如果那時中國大陸有個類似於華為的企業投入半導體製造,的確是有大獲成功的可能。

但現在就艱難得多了, 特別是在以後美國為首的西方與中國在技術上分道揚鑣的情況下,形成了中國vs西方的技術隔離或半隔離環境,  在這樣的外部環境下,即使中國大陸半導體製造行業有出色的領軍人物,也有好的企業製度,但要趕上世界頂級水平,還是mission impossible.

今年新的補充:

去年底中芯的梁孟鬆因為人事矛盾鬧辭職,看來應該是上層發話把他挽留下來了,年薪也有原來的30多萬美元(我記得梁在2018年進中芯的年薪是20萬美元)漲到150多萬美元,這是對的,全中國大陸的芯片製造新製程開發目前就指望他和他的團隊了, 以前的20-30萬美元的確太少。

中芯剛公布的季度財報,把14/28nm 發在一起統計,去年1季度占營收的7.8%, 去年4季度占5.0%, 今年一季度占6.9%, 看來一年下來,28/14nm製程比例沒有增加,今年仍然沒有14nm的單獨占比,我估計很難看,不然就不會還把28/14nm放在一起統計,去年年中我估計他們會在去年底量產,看來我還是高估他們能力了,中芯14nm真正量產應該至今年1季度還沒有實現,可能良率還沒過關,或者也有可能與量產需要的設備和設備服務缺欠有關, 因為美國政府把中芯放進黑名單而導致美國半導體設備公司無法為中芯提供設備和相關服務了。

 

 

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評論
spot321 回複 悄悄話 謝謝分享精彩!
insoine2 回複 悄悄話 回複 'fonsony' 的評論 :

嗯,EUV光刻難度很大,現在中國大陸連樣機都拿不到,估計10-20年內沒戲,要有戲的不是戰狼,而是裝可憐,看能不能再騙一次老美,荷蘭ASML廠倒是非常想賣EUV給中國大陸,資本家嘛。

ASML的immersion光刻機都能賣給中國大陸,包括最新款2000i, 理論上是能做到7nm, 但實際能不能量產,就看芯片製造廠的水平了, 中國目前的最高水平,看財報連14nm量產都沒有真正實行,哦,嘴炮不算。

中國上海那家光刻機廠現在聲稱開發能做28nm芯片的immersion光刻機, 不過該廠曆史記錄不佳,以前聲稱能做的90nm光刻, 也是它自己找人開的技術鑒定會,而其產品沒有一家芯片製造廠使用過。 另外它本身還是受ASML委托為ASML光刻機做維護, 這麽多年下來,接觸immersion光刻機那麽多,其山寨速度也忒慢了。
insoine2 回複 悄悄話 回複 'truth101' 的評論 :

做的是個股,長期投資ASML, TSM, AMD和XLNX, 分別代表半導體設備,製造,fabless和5G,XLNX在華為事件後曾經腰斬,這次創新高後拋掉了,凡是腰斬過的股都不適合長期投資,再說它也要與AMD合並了; AMD也準備反彈之後拋了,因為它與intel用的X86架構眼看就要受ARM架構嚴重威脅,長期似乎不妙。
fonsony 回複 悄悄話 芯片製造的光刻機集西界大成、中國恐怕一時半刻搞不出、
truth101 回複 悄悄話 很好的文章!
smh 似乎築了雙底, 但雙頭也不太容易突破.
博主對後市有沒有看法? 是會震蕩一段時間(幾個月)嗎?
多謝!
東方明月- 回複 悄悄話 市場環境是關鍵。汽車工業沒有外國限製,政府大量投資。到現在也沒有生產出質量過硬,有獨立知識產權的產品。

目前中國的生產環境是:要麽靠政府投資支持,要麽短平快撈錢。倆者都不利於開發新產品。不改變這樣的市場環境,創新幾乎是不可能的。
mikeOZ 回複 悄悄話 無私產無恒心
insoine2 回複 悄悄話 白釘 2021-05-21 19:27:42
聽明白了。台積電就是個裝配廠,不造設備。全世界買設備,零件和原材料,按別人的圖紙量產芯片且良率高。清華的跑哪了?

回複 '白釘' 的評論 :
嗯,的確是很簡單的裝配廠,可惜,中芯連這麽簡單的活也幹不好,by the way, 中芯的一個CEO趙海軍,就是清華的。
insoine2 回複 悄悄話 回複 '一帖' 的評論 :

不了解NXPI, 不過謝謝你提出它的潛力。

至於芯片3nm/5nm是否到頭,這個xx nm or x nm 就到頭的觀點一直有,比如20nm就到頭了,然後7nm又到頭了,摩爾定律失效了,但這些年的進步,至少台積電的製程進步,其晶體管密度的增加,還是一直遵循摩爾定律, 昨天看到MIT與台積電台大一起發的論文,說用2維材料做出了1nm芯片,當然這隻是樣品,離量產還有很長路,但我要說的是,技術的進步是無止盡的。
我住長江邊 回複 悄悄話 樓下顯然不太懂行,製造超微半導體的活如果好做的話,華為還會被卡脖子嗎?在比頭發絲還微小百萬倍上的半導體上構築複雜電路,你以為是好玩的嘛
白釘 回複 悄悄話 聽明白了。台積電就是個裝配廠,不造設備。全世界買設備,零件和原材料,按別人的圖紙量產芯片且良率高。清華的跑哪了?
一帖 回複 悄悄話 不好意思,再請教一個離題但與投資芯片股票有關的問題: 與當今走紅的幾個芯片股新秀TSM,NVDA,QCOM相比,我的直覺是NXPI潛力更大,對CPU,GPU, 5nm, 3 nm 也許很關鍵,但路已走到頭了,再進到亞納米就有量子效應不可知了。NXP原是從收購motorola-Freescale 技術上做特大功率和超高頻芯片,產品獨一無二,這些產品一直就是半導體器件的主要瓶頸所在,尤其在電動車和5G 應用的前景上潛力無限。不知你對它的技術,管理和競爭對手正負雙方麵,有何見解?謝謝!
insoine2 回複 悄悄話 回複 'westshore' 的評論 :

漢芯還不是在比較艱難的半導體製造方向,它是在芯片設計方向,本來應該是容易發展的方向。

另外,漢芯事件,不是哪個人的問題,是體製問題,是由發錢的上級領導決定研發成果,而不是由市場決定,中國科研所謂成果,官辦的或多或少都有這個問題,漢芯不過是個極端而且露餡, 我在國內官辦研究機構工作過, 工程應用方麵的,沒有不通過的科研成果,所謂技術鑒定會,請來的鑒定成員都是關係戶,鑒定結果當然是皆大歡喜,可是所謂成果,最終能夠應用的很少, 鳳毛麟角。
insoine2 回複 悄悄話 回複 'lao-fei' 的評論 :

我在公開論壇從來沒寫過孩子教育的文章, 不過,我在孩子教育方麵的觀點,跟大多數華人不同,因材施教,孩子自己努力的,鼓勵自由發展,不要幹涉; 不努力但天賦夠,要管;不努力天賦不夠的,要扶, 但以後不要做過於挑戰性的工作。

中國的半導體產業問題,顯然不是中國人天賦不夠,因為台韓和中國大陸一樣都是東亞文化, 人家能做好,中國大陸做不好,那當然是自己的問題了,但靠它自己似乎是不會反思的,或反省不夠,反而找了很多不上路的借口, 如果還是延續這樣的思路,再過20年,還是做不好的,不管口號喊得多麽響,牛皮吹得多麽大!
viBravo5 回複 悄悄話 世界頂級芯片製造水平就是中國台灣芯片製造水平.
westshore 回複 悄悄話 看過一次台灣的芯片領域權威評價大陸的芯片發展的觀點,認為大陸不缺人才,不缺技術,更不缺錢(有錢就能招來世界一流人才,這是當年台灣不具備的優勢),唯一缺少的是相應的文化環境。
因為這些人才基本都是外來的,尤其是台灣的第一流芯片人才不少在大陸發展,但這就需要一個能信任外來人的文化環境。而大陸發生過美國回去的偽造“漢芯”的事件,有一個壞的開始,使得信任這個詞不那麽容易實現。
lao-fei 回複 悄悄話 中國大陸芯片製造能趕上世界頂級水平嗎?
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記得博主以前寫過一篇關於子女教育問題,中心意思就是鼓勵子女在學習和工作中遇到困難時,隻要想到別人能做到的,你也一定能做到,你就一定會做的更好。
本文這個問題在川普沒封鎖華為時,不是問題,也沒人討論這個問題。現在被封鎖了,那就隻能自己研製開發了,隻是時間問題,就像您教育子女一樣。
insoine2 回複 悄悄話 回複 '二胡一刀' 的評論 :
二胡兄好!
武漢弘芯的光刻機,是ASML的TWINSCAN NXT 1980Di款, 中芯不缺,它是2016年就買了,當時是ASML也是全球最先進的光刻機了。 這光刻機就相當於廚師手裏的廚具,能不能做出好吃的菜肴,還要看廚師的手藝。 台積電手藝高超,可以用它做出7nm芯片量產;中芯廚藝就差一截,當時連做28nm多夠嗆; 而這個弘芯, 就靠它騙政府的補助了。
insoine2 回複 悄悄話 回複 '我住長江邊' 的評論 :

過獎了過獎了,這2行都不是我的本行, 都是因為投資而做的功課,其中半導體產業我關注的時間較長。
insoine2 回複 悄悄話 回複 '百萬莊大俠' 的評論 :
同意大俠,類似於2戰前的德日。
我住長江邊 回複 悄悄話 樓主的確是對半導體與生物高科技了解很深,說出來的就是行話,在文學城博主中非常少見
二胡一刀 回複 悄悄話 評價得基本到位可靠。中芯可以考慮把武漢弘芯忽悠來的那台光刻機吃下嘛。
百萬莊大俠 回複 悄悄話 一篇很專業也很客觀的文章,但中共的強大,絕對是人類社會的禍害!
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