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朱貽瑋:對比,差距;思考,原因

2021/05/08
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本文由朱貽瑋老師授權(quán)發(fā)布!如需轉(zhuǎn)載請聯(lián)系芯思想!

歷史上在同一年份在不同地方出現(xiàn)相似的現(xiàn)象,但是過了幾十年后兩者恰發(fā)展到差異極大的不同。

讓我們來看看發(fā)生在半導(dǎo)體集成電路行業(yè)里的例子。

1968年2月8日中國決定在北京建立878廠(東光電工廠)。就在同一年7月18日,在美國加州圣克拉拉成立了英特爾公司。50余年過去了,中國第一個集成電路專業(yè)化工廠878廠早已退出歷史舞臺,而美國英特爾公司營業(yè)額自1992年以后20多年里(除了2017和2018年外)位居全球第一。2019年達到657.9億美元。

1987年6月北京成立燕東微電子聯(lián)合公司。同年1987年2月,在中國臺灣新竹成立了中國臺灣積體電路公司,簡稱臺積電。30多年過去了,臺積電發(fā)展成為世界上最大的集成電路芯片代工制造公司,從6英寸線開始,不久后建成8英寸線,又快步進入12英寸線;技術(shù)水平上跟著美國跑,最后趕上并超過美國領(lǐng)跑全球。而燕東公司從4英寸線起步,20年后才進入6英寸線,直到2019年才建成8英寸線,于2020年投入生產(chǎn)。

一、對比,差距

1. 878廠VS英特爾

北京878廠在1969年試制出雙極型TTL型中速與非門電路,之后陸續(xù)推出STTL型高速電路和雙極型線性電路,并且各成系列投入批量生產(chǎn)。在上世紀70年代,在封閉的計劃經(jīng)濟時代為國內(nèi)各工業(yè)部門(從二機部到七機部)和科研院所提供了各種應(yīng)用整機所需的眾多集成電路。產(chǎn)品質(zhì)量類別齊全,Ⅲ類、Ⅱ類、ⅠA類,乃至Ⅰ類電路應(yīng)有盡有。當(dāng)時北京878廠和上海無線電19廠被業(yè)界稱為“南北兩霸”,在一年兩次(春季和秋季)全國電子元器件訂貨會上門庭若市,供不應(yīng)求。北京大學(xué)電子儀器廠采用878廠生產(chǎn)的TTL中速電路和STTL高速電路研制成國內(nèi)第一臺一百萬次大型電子計算機。1978年建成小凈化車間后開始上大規(guī)模集成電路。在國內(nèi)領(lǐng)先采用2英寸硅片PMOS電路,試制出計算器電路,接著搞NMOS電路,試制出三片式4位微處理器電路。1980年在國內(nèi)第一家建成大凈化車間,在國內(nèi)首先建成3英寸硅片生產(chǎn)線,打通雙極型模擬電路工藝同時,開始試制CMOS小規(guī)模電路。上世紀80年代中期三大本產(chǎn)品說明書標志878廠發(fā)展的頂峰。但是之后大凈化車間3英寸線沒有投入大批量生產(chǎn),大規(guī)模集成電路也沒有沖上去。在國家改革開放后受到走私電路和大量進口國外集成電路的沖擊,878廠到上世紀80年代后半期~90年代慘淡經(jīng)營,進入21世紀后就悄然退出歷史舞臺。

美國英特爾公司成立后直接上MOS電路,先是主攻DRAM存儲器電路,后來在與日本競爭中退出來,轉(zhuǎn)向主攻運算器電路。在1971年推出世界上第一款4004型4位微處理器電路,不久改型為4040型。到1974年從4位4040型發(fā)展到8位8080型。之后快速往前發(fā)展,經(jīng)過8085型,到1978年推出首款16位機8086型,到1982年又推出另一款16位機80286型。1985年推出第一代32位80386型,1989年推出新的32位80486型。到1993年更推出新一代的奔騰型,本該叫80586,因為當(dāng)時規(guī)定不能用數(shù)字申請專利而選名“奔騰”。1997年奔騰Ⅱ問世,1999年奔騰Ⅲ問世,2000年奔騰4問世。

從奔騰D開始為64位。到2003年推出奔騰4E系列,采用90納米(nm)工藝。之后經(jīng)過65nm、45nm、32nm、22nm、14nm,進展至10nm。英特爾公司依循摩爾定律持續(xù)不斷地追加投資,建設(shè)新的芯片制造線提高工藝技術(shù)水平,開發(fā)新產(chǎn)品,引領(lǐng)PC計算機主頻和性能不斷提高,從而長期占領(lǐng)全球PC計算機市場而不衰。

2.燕東VS臺積電

中國大陸電子工業(yè)部關(guān)于集成電路“七五”行業(yè)規(guī)劃(1986-1990年)要在上海和北京重點發(fā)展集成電路。在國家成立電子振興領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室之后,北京地區(qū)也成立了電子振興領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室。北京地區(qū)電子振興辦在1986年3月組織774廠和878廠共同編寫了用4億元人民幣建設(shè)一條5英寸2~3微米大規(guī)模集成電路生產(chǎn)線初步方案,向國家電子振興辦作了匯報。但由于期望國家出資2億元未能落實而作罷。在這一大方案和另一中方案都不可能實現(xiàn)的情況下,最后采用小方案:利用878廠已經(jīng)引進的4英寸仙童線一部分二手設(shè)備,以及北京市半導(dǎo)體器件二廠在建、而未建完的5000平方米凈化廠房,兩廠組建新公司,建設(shè)4英寸芯片生產(chǎn)線,于1987年6月成立北京燕東微電子聯(lián)合公司。由于首都鋼鐵公司曾承諾要出建設(shè)資金,北京市把燕東公司等4單位(還有878廠、北京市半導(dǎo)體器件二廠和沙河研究所)劃歸首鋼??墒墙Y(jié)果首鋼食言,在燕東等4單位技術(shù)骨干協(xié)助首鋼與日本電氣公司(NEC)談成合資之后,因為4單位職工強烈要求,北京市又把4單位劃回電子口。燕東公司重新千辛萬苦地籌集建設(shè)資金。在電子部先出830萬元之后,北京市有關(guān)單位才跟進投資。經(jīng)過組團赴美考察,到1993年底與美國BIT公司談成轉(zhuǎn)讓合同,1994年夏天燕東派培訓(xùn)人員到BIT公司實習(xí)后,將BIT公司4英寸全線設(shè)備運至北京,經(jīng)過安裝調(diào)試合格后交付燕東使用。然后進行工藝試驗,流通雙極型模擬電路制程,到1996年6月底燕東公司4英寸芯片生產(chǎn)線才通過國家驗收。

由于資金原因燕東公司用5年時間才建成凈化廠房及配套動力設(shè)施,又經(jīng)過5年才引進4英寸線。此時已到“九五”計劃(1996~2000年)初期,國家重點扶持的5個企業(yè):無錫華晶、紹興華越、上海貝嶺、上海飛利浦和北京首鋼日電均已建成投產(chǎn),有4英寸、5英寸和6英寸線,每家實力都比燕東強。前兩家為國有企業(yè),后三家為中外合資企業(yè)。燕東領(lǐng)導(dǎo)為了企業(yè)生存決定采用“退一步 進兩步”的策略,在不放棄模擬電路情況下,回過頭來搞分立器件。公司領(lǐng)導(dǎo)班子年輕化后組織技術(shù)力量攻下背面金屬化工藝難關(guān)后,分立器件進入市場。在分立器件站穩(wěn)之后逐步擴大模擬電路產(chǎn)量,最后達到分立器件和集成電路各占一半的局面。經(jīng)過8年艱苦努力,到2003年底4英寸線達到月產(chǎn)20000片的水平。這就實現(xiàn)了第一個“進一步”。之后到2007年3月建成6英寸線。又經(jīng)過近6年努力,到2013年底達到月產(chǎn)30000片水平,從而實現(xiàn)了第二個“進一步”。這樣,“退一步 進兩步”的戰(zhàn)略決策經(jīng)歷17年得以實現(xiàn)。

在國家于2014年成立大基金之后,燕東公司在大基金大力支持下,從2017年開始到亦莊北京經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)建設(shè)8英寸凈化廠房,到2019年年底8英寸線設(shè)備開始投入生產(chǎn)。

中國臺灣積體電路公司于1987年2月24日在中國臺灣新竹科學(xué)園區(qū)成立。創(chuàng)始人張忠謀首創(chuàng)晶圓代工模式,在中國臺灣工業(yè)研究院電子所的廠房里建設(shè)中國臺灣第一條6英寸線,采用MOS電路工藝。臺積電自己沒有產(chǎn)品,專門為設(shè)計公司和IDM公司代工。之后自行建設(shè)凈化廠房,先是6英寸線,然后是8英寸線。到1994年在中國臺灣證券交易所上市,后來又在1997年到美國上市。依靠不斷地擴大投資,在工藝技術(shù)水平上持續(xù)不斷地追趕美國先進水平。

到1999年臺積電推出可商業(yè)量產(chǎn)的0.18微米銅制程服務(wù),在工藝技術(shù)水平上逐步趕上了美國英特爾公司。2000年并購世大半導(dǎo)體公司,拉大與位居代工第二位的聯(lián)華電子的距離,從此穩(wěn)居全球代工第一。2003年戰(zhàn)勝美國IBM,早一年研發(fā)出0.13微米(130納米)芯片,之后技術(shù)不斷向前推進,從技術(shù)跟隨者發(fā)展為技術(shù)引領(lǐng)者,當(dāng)今在技術(shù)水平上位居世界第一,是全球首家提供7納米和5納米代工服務(wù)的工廠,生產(chǎn)世界上最先進的芯片,并且要建3納米,乃至2納米的芯片生產(chǎn)線。

到了21世紀,很早就建設(shè)了12英寸線,又到臺南科學(xué)園區(qū)新建12英寸廠,后來再到中部科學(xué)工業(yè)園區(qū)蓋廠。因此產(chǎn)量不斷增加,營業(yè)額逐年快速上升。2019年營收346.3億美元,凈利111.8億美元,凈利率高達32%。在全球代工業(yè)中占據(jù)半壁江山,市場占有率高達52%。

二、思考,原因

從前面所述看出,兩起都是在同一年份出現(xiàn)的事情,只是發(fā)生的地點不同,幾十年過去了,各自產(chǎn)生的結(jié)果恰大不相同。這就值得思考,究竟是什么原因造成的?由哪些因素在起作用?

1.英特爾VS878廠

美國英特爾公司是由集成電路發(fā)明者之一的Robert Noyce(諾伊斯,首任CEO)和Gordon Moore(摩爾,第二任CEO)兩人在1968年共同創(chuàng)立的,就是這位摩爾在仙童公司任職時于1965年4月提出了著名的“摩爾定律”:集成電路芯片上所集成的晶體管數(shù)目,每隔18個月翻一番。第三人是Andrew Grove(格魯夫)。

初期英特爾主要業(yè)務(wù)是存儲器電路,尤其是DRAM產(chǎn)品,從4K位到16K位,英特爾是重要生產(chǎn)商。但由于大批日本公司進入,英特爾占比急劇下降,到256K位時英特爾占比僅為1.3%。因此,在擔(dān)任COO的格魯夫的堅持下,英特爾退出DRAM業(yè)務(wù),轉(zhuǎn)向主攻運算器電路,即PC的處理器上,如前所述,從4位經(jīng)過8位16位,到1985年推出80386進入32位,1989年又推出新的32位80486型,英特爾成為世界上微處理器的主要生產(chǎn)商,營業(yè)額逐年上升。到1992年英特爾營業(yè)額超過日本電氣公司,一躍成為全球第一,之后24年一直保持第一。只是2017和2018兩年韓國三星超過英特爾,但是到了2019年英特爾又奪回第一。

英特爾為什么這么成功?這是因為它位于美國硅谷地區(qū),由集成電路發(fā)明人之一諾伊斯和從仙童公司(與德州儀器公司各自研究出集成電路)出來的、提出摩爾定律的摩爾兩人所創(chuàng)立。第三人則是格魯夫,正是格魯夫在1987年起擔(dān)任第三任CEO后,創(chuàng)立了強烈的中央集權(quán)制度,他的名言是:“只有偏執(zhí)狂才能生存”。偏執(zhí)狂講的就是危機感。公司的價值觀中有:以客戶為導(dǎo)向、鼓勵嘗試冒險等。因此在與美國和日本眾多公司激烈競爭中取得勝利。還在8位機年代時,三家美國公司展開激烈競爭, 除了英特爾8080之外,還有莫托洛拉的6800和Zilog的Z80。但是英特爾不久又推出性能更強的8085。之后到16位機時,莫托洛拉推出68000,英特爾先推出8086,后又推出80286。之后又推進到32位,乃至64位,不斷前進,先后把Zilog和莫托洛拉拋在后面而獨占鰲頭。

除了英特爾公司內(nèi)部領(lǐng)軍人物強悍和持續(xù)不斷推出新產(chǎn)品外,不能忽視美國國家的重視和支持的作用。集成電路由美國發(fā)明,在開始十多年一直是美國在世界上領(lǐng)先。但是日本在1960年從美國轉(zhuǎn)讓集成電路技術(shù)后迅速發(fā)展,到20世紀70年代和80年代一度超過美國成為全球第一半導(dǎo)體生產(chǎn)大國,全球前`10名廠家之中日本占6席,前3名都是日本公司,日本電氣公司(NEC)多年位居全球第一。為此,美國一方面打壓日本,另一方面在1991年4月美國國家半導(dǎo)體咨詢委員會主辦了90位半導(dǎo)體工業(yè)專家參加的《2000年微電子技術(shù)研討會》,目的是研究制定美國2000年微電子技術(shù)開發(fā)計劃,即“MICRO TECH 2000”計劃,以振興美國半導(dǎo)體工業(yè)的技術(shù)競爭能力。該計劃致力于開發(fā)0.12微米半導(dǎo)體制造工藝,以期到2000年使美國半導(dǎo)體工業(yè)達到世界領(lǐng)先地位。這需要幾百名科學(xué)家和工程師進行多年的努力,要將許多半導(dǎo)體公司、聯(lián)邦政府實驗室和大學(xué)從事半導(dǎo)體技術(shù)攻關(guān)的人力資源進行更好調(diào)配,要制訂統(tǒng)一計劃,將從事不同技術(shù)開發(fā)工作的人力資源進行集中安排,包括制造設(shè)備、材料、計算機輔助設(shè)計與模擬、生產(chǎn)線與市場的經(jīng)濟模型、封裝與測試等。聯(lián)邦政府的實驗室與大學(xué)一起必須集中精力解決半導(dǎo)體工業(yè)的實際問題。

這一計劃執(zhí)行結(jié)果,使美國半導(dǎo)體技術(shù)奪回第一位置,英特爾從1992年起就超過NEC,登上全球第一寶座。英特爾的成功還有一個重要原因,當(dāng)1971年2月8日納斯達克股市剛建立不久,成立于1968年才3年的英特爾于1971年10月13日就登陸納斯達克,成功融資820萬美元,在資金上支持了英特爾公司。這說明股票上市對初創(chuàng)公司發(fā)展的重大作用。

 

關(guān)于北京878廠退出歷史舞臺的原因,我在《未曾忘卻的記憶:回旋在酒仙橋地區(qū)的集成電路夢》一文中作過分析,現(xiàn)轉(zhuǎn)述于此:

為什么國家重點培養(yǎng)扶植的第一個半導(dǎo)體集成電路專業(yè)化工廠、曾被業(yè)者譽為“北霸天”的878廠后來會衰落下去,一步一步退出歷史舞臺?這一問題始終沒有人深入探討分析原因。在此時此處我想發(fā)表我個人的5點見解,供大家思索參考。

首先,雖然878廠是我國2英寸線和3英寸線第一家,但在大凈化車間3英寸線通線投產(chǎn)后沒能達到規(guī)模經(jīng)濟的產(chǎn)量。采用多品種小規(guī)模CMOS電路作為主要產(chǎn)品系列沒能構(gòu)成大量生產(chǎn)的條件。后來曾想接產(chǎn)沙河研究所的5塊彩色電視機電路,雖有市場需求,但因產(chǎn)品本身未過關(guān),沒能接產(chǎn)成功。

其次,878廠雖為部里重點發(fā)展單位,但后來缺乏穩(wěn)定的強有力的廠長領(lǐng)導(dǎo)。建廠初期較長時間擔(dān)任廠長的鄺少凡在四機部設(shè)立中國電子器件工業(yè)總公司時被調(diào)去參加組建工作。之后各任廠長干不了幾年就換廠長,這樣只顧短期經(jīng)營,缺乏長期規(guī)劃。不像無錫742廠從棉花巷開始,搬至大王基之后,一直發(fā)展到后來組成華晶公司,長期由王洪金擔(dān)任廠長和總經(jīng)理,對企業(yè)經(jīng)營長期實行強有力的領(lǐng)導(dǎo),后來又在四機部及之后電子部持續(xù)大力支持下,使企業(yè)有更大的發(fā)展。

第三,計劃經(jīng)濟時代,國營工廠產(chǎn)生利潤全部上繳國家,工廠需要技術(shù)改造時要立項申請批準后才能獲到資金予以實施。據(jù)878廠財務(wù)科長說,計劃經(jīng)濟年代878廠上繳利潤曾達當(dāng)初總投資額的8倍。但在改革開放后,上級單位中國電子器件工業(yè)總公司把大量資金投到深圳去了。而且,當(dāng)四機部下決心上電視機時,廣播電視處選擇配套的集成電路生產(chǎn)點時,選中了位于無錫大運河旁、風(fēng)景優(yōu)美的錫山公園附近的742廠。從此部資金支持重點轉(zhuǎn)向無錫742廠。之后878廠很難再取得部里資金支持。

第四,集成電路芯片業(yè)不進則退。878廠在投產(chǎn)3英寸線后,器件總公司曾從美國仙童公司引進一條4英寸二手設(shè)備線,三分之二給了甘肅871廠,三分之一給了878廠。但是當(dāng)初878廠領(lǐng)導(dǎo)沒有及時抓住搞技術(shù)改造,后來北京市領(lǐng)導(dǎo)決定組建北京燕東微電子聯(lián)合公司時,878廠把4英寸設(shè)備投到燕東公司去了。這對878廠而言,失去了繼續(xù)前進的機會。

第五,集成電路企業(yè)要長盛不衰,就要不斷開發(fā)新工藝、研制新產(chǎn)品。878廠在技術(shù)科內(nèi)曾設(shè)有新工藝組,也曾成立新品科,但是沒有持之以恒。在由雙極型電路往MOS型電路發(fā)展過程中,曾欲接產(chǎn)沈陽47所6800系列產(chǎn)品和EPROM產(chǎn)品,但從47所轉(zhuǎn)來的6800系列各產(chǎn)品,除6850這一接口電路外,都沒有全面達到性能參數(shù)指標,而不能定型投產(chǎn);EPROM在小凈化車間投片多批,參數(shù)都達不到指標,在財會科周子學(xué)提議下停止再投片。工廠沒能得到國內(nèi)研究所的有效支持也是因素之一。

現(xiàn)在進一步思考,還有下列幾個原因:

(一)當(dāng)1973年9月中日恢復(fù)邦交一周年之際,我國組團赴日考察半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè),全團14人,團員一半為科技界,一半為產(chǎn)業(yè)界,集成電路制造廠只有878廠2名。參觀的8家日本集成電路制造公司中,日本電氣(NEC)當(dāng)時就表示可以轉(zhuǎn)讓3類電路的技術(shù)和3英寸線成套工藝設(shè)備,為雙極型數(shù)字電路和模擬電路,以及MOS電路。美元報價是1類電路3000萬,2類電路4000萬,3類電路5000萬?;貒蟠韴F向國防科委副主任錢學(xué)森作了匯報。可惜當(dāng)時國家資金缺乏,項目資金只有1500萬美元,又處于文化大革命中,正值四機部出“蝸牛事件”,江青批判王諍部長“洋奴哲學(xué)、爬行主義”之際。因此錯失了這次從國外引進技術(shù)的機遇。

(二)在計劃經(jīng)濟年代,所有項目都要經(jīng)國家計委批準,每年由計委統(tǒng)一安排分配資金。當(dāng)時878廠要上集成電路項目,跟著四機部里主管干部只能報到計委機電司副司長一級,到不了計委主任處,更到不了國家領(lǐng)導(dǎo)人那兒。而兩彈一星則是黨中央和國務(wù)院直接抓的重大工程。

(三)1985年國家試點體制改革,決定把電子工業(yè)部在全國各地直屬的170家電子工廠下放到所屬省、直轄市,只留下為電視機配套的陜西咸陽的4400廠和江蘇無錫的742廠,前者生產(chǎn)顯像管,后者生產(chǎn)電視機用集成電路,而仍保留各研究所歸部直接管理。這樣,在北京的878廠和11家7字頭工廠全都下放到北京市。部內(nèi)直屬的其他集成電路廠(871、873、877、879、4433廠)也都下放到所在省里。地方上的資金就遠不如部一級。

(四)1968 年878廠剛建廠時,第一批技術(shù)人員是從774廠(北京電子管廠)三室調(diào)來的6名大學(xué)畢業(yè)后工作才2~6年的年輕技術(shù)人員,他們在三室研制半導(dǎo)體器件,其中3人研制固體電路僅2~3年。還有當(dāng)年到北京無線電工業(yè)學(xué)校共同籌建878廠時學(xué)校里的幾名半導(dǎo)體學(xué)科老師和半導(dǎo)體車間幾名技術(shù)人員。再加上一批剛分配來的大學(xué)畢業(yè)生,為清華、北大和南開三校。就憑這些技術(shù)人員與工人們的忘我勞動支撐起中國第一個集成電路專業(yè)化工廠的運轉(zhuǎn)。既沒有從國外留學(xué)回國的半導(dǎo)體專家,也沒有國內(nèi)大學(xué)教授和研究單位的研究人員。到后來引進3英寸線后,部里才從石家莊十三所調(diào)來俞忠鈺(北大半導(dǎo)體第一屆畢業(yè)生)擔(dān)任總工程師,兩年后又提為廠長。但當(dāng)廠長兩年尚未把大凈化車間3英寸線進入大批量生產(chǎn)時就被上調(diào)去接任中國電子器件工業(yè)總公司總經(jīng)理兼總工程師職務(wù)。1987年后為建設(shè)燕東公司,又從878廠調(diào)去一批企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)和技術(shù)骨干。

總之,878廠的興衰歷史印證了錢學(xué)森在晚年說的一席話:《60年代我們?nèi)ν度?ldquo;兩彈一星”我們得到很多,70年代我們沒有搞半導(dǎo)體,我們?yōu)榇耸ズ芏?。?/p>

2. 臺積電VS燕東

臺積電公司是由張忠謀創(chuàng)立,由他首先推行代工模式,不同于美國、歐洲和日本的IDM模式。

張忠謀,浙江寧波人。在美國德州儀器公司工作20年,位居第三位。1985年被邀到中國臺灣,擔(dān)任工業(yè)研究院院長,臺積電公司成立后出任臺積電總裁,后長期擔(dān)任董事長,直至2018年退位,年齡高達87歲。

臺積電為合資公司,荷蘭飛利浦公司占股27.5%,島內(nèi)公司占股24.2%,中國臺灣政府占股48.3%。中國臺灣政府用開發(fā)基金投了1億美元。臺積電從飛利浦轉(zhuǎn)讓來當(dāng)時最先進的2微米制程技術(shù),工藝起點高。當(dāng)時試驗采用代工模式是為了支持島內(nèi)IC設(shè)計公司,但后來證明可以進入國際舞臺,為海外IC設(shè)計公司服務(wù),乃至IDM公司,這是因為客戶的產(chǎn)品設(shè)計可以得到較大的保障和較穩(wěn)定的產(chǎn)能; 而自己不用設(shè)計產(chǎn)品,也不用去找產(chǎn)品的市場,只要專注于工藝技術(shù)的提高,因而受到客戶訂單的不斷增多而帶動產(chǎn)能不斷增長的需求。這是臺積電能快速發(fā)展壯大的根本原因。

臺積電取得成功的原因除了從引進飛利浦技術(shù)之外,后來又得到美國IBM公司的技術(shù)授權(quán)和德州儀器公司技術(shù)團隊的幫助,以及大量從美國引進人才,比如首任首席技術(shù)官胡正明是加州伯克利大學(xué)教授,以及其得意門生梁孟松,研發(fā)隊長蔣尚義,康奈爾大學(xué)博士蔡力行,喬治亞工學(xué)院博士余振華等等。正是由于工藝技術(shù)起點高,又從美國大量引進人才,因此在技術(shù)水平上先是追隨美國,逐漸逼近趕上進入先進行列,最后位居前茅引領(lǐng)全球。工藝從3微米起步,1990年達1微米,2003年達0.13微米,即130納米(nm),2004年達90nm,隨后65nm,45nm,40nm,28nm,20nm,2015年達16nm,2016年達10nm,2017年達7nm,2019年進入5nm,預(yù)計2021年將進入3nm。

臺積電如何從一個后來者戰(zhàn)勝眾多對手,成長為半導(dǎo)體領(lǐng)域的王者,這也得益于上個世紀70年代中國臺灣當(dāng)局所采取的產(chǎn)業(yè)政策。由于1980年在新竹創(chuàng)辦了科學(xué)園區(qū),制訂了鼓勵發(fā)展集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的優(yōu)惠政策,而且在創(chuàng)立臺積電之際官方出資占大股,達到48.3%。

臺積電成功的原因還在于產(chǎn)學(xué)研合作成功。位處新竹科學(xué)園區(qū)里,就近有中國臺灣交通大學(xué)、清華大學(xué)和工業(yè)研究院等教育科研學(xué)術(shù)機構(gòu),提供了產(chǎn)業(yè)發(fā)展上最重要的人力資源。尤其是交通大學(xué)在半導(dǎo)體基礎(chǔ)研究方面處于領(lǐng)先地位。記得2015年3月30日中國臺灣交通大學(xué)前校長張俊彥院士到北京訪問中國科學(xué)院微電子所時,他就講述了在交通大學(xué)實驗室里已經(jīng)研制出2nm的MOSFET器件。

臺積電1997年10月8日在美國紐約證券交易所上市。由于臺積電業(yè)績連續(xù)創(chuàng)新高,其股價也接連上漲。據(jù)臺積電最近報道,由于技術(shù)領(lǐng)先地位使能把握5G和HPC的行業(yè)大趨勢,2020年營業(yè)收入有強勁的增長,收入增長了31.4%,以新臺幣計算增長了25.2%,達到1.34萬億元(折合成為478.38億美元)。毛利率增長7.1個百分點至53.1%,營業(yè)利潤率增長7.5個百分點至42.3%。全年每股收益增長50%至新臺幣19.97元。

總之,臺積電的成功按照他們自己總結(jié)的原因是:創(chuàng)新是我們的成長的泉源,我們追求的是全面涵蓋策略、營銷、管理、技術(shù)、制造等各方面的創(chuàng)新。

燕東公司在北京地區(qū)電子振興領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室領(lǐng)導(dǎo)下成立。1987年成立時處在“七五”計劃期間。當(dāng)時國家計劃重點在上海和北京建立集成電路南北兩個基地,后來也明確北京建燕東,上海建貝嶺,兩者都是4英寸線,燕東為技術(shù)改造項目,貝嶺為新建項目。但是貝嶺總投資是5000萬美元,為中外合資企業(yè);而燕東只有5000萬人民幣,還包含878廠二手設(shè)備折價和北京市半導(dǎo)體器件二廠的廠房殼子及少量設(shè)備折價在內(nèi)。(當(dāng)時美元與人民幣匯率在1:4左右)北京原來上策是設(shè)想有4億元人民幣建一條5英寸線,但因國家和部市資金沒有只能采取合建燕東這一下策。資金缺乏是燕東最大的問題。剛成立時曾想求助于老廠774廠,但得到的回答是:774廠有821、811凈化廠房,878廠有小凈化和大凈化車間,都沒把集成電路搞上去,燕東就幾十個人行嗎?774廠本身已連續(xù)多年虧損。后來寄希望首都鋼鐵公司投資,不但落空,反而進出首鋼耽誤了兩年。

到是首鋼靠燕東等四單位技術(shù)骨干與日本電氣公司談成建5英寸線合資,執(zhí)行結(jié)果建成國內(nèi)第一條6英寸線。燕東出首鋼后好不容易從電子工業(yè)部爭取到830萬元投資,這樣北京市有關(guān)單位和投資公司才跟進投資。經(jīng)過5年時間建成凈化廠房,又經(jīng)過5年時間從美國BIT公司引進一條4英寸線設(shè)備,經(jīng)過安裝調(diào)試、工藝試驗打通雙極型模擬電路工藝,于1996年6月底才通過國家驗收。主要因為資金困難,前后十年才建成一條4英寸線。

在激烈的國內(nèi)外市場競爭中,為了企業(yè)生存被迫采取“退一步 進兩步”的策略,退回來研制生產(chǎn)晶體管分立器件,這樣才在市場上站穩(wěn)腳跟生存下來,在漫長的時間里艱苦奮斗,堅守國有體制。由于燕東的發(fā)展,在2010年至2012年中,北京市把其他幾個半導(dǎo)體廠組合到燕東。芯片生產(chǎn)線從4英寸線經(jīng)過6英寸線達到8英寸線,現(xiàn)已投產(chǎn)開始“爬坡”,并力爭早日進入12英寸線。

在工藝上,通過整合宇翔公司(原北京市半導(dǎo)體器件三廠)后開始有CMOS工藝,但尚屬中小規(guī)模集成電路,沒法跟上國際上主流水平。現(xiàn)在主要生產(chǎn)4大領(lǐng)域產(chǎn)品:功率半導(dǎo)體、聲光電傳感器MEMS)、聲光電ASIC和高可靠器件。在工藝和產(chǎn)品開發(fā)方面已經(jīng)與多所高校和科研院所建立產(chǎn)學(xué)研教聯(lián)盟,形成技術(shù)創(chuàng)新體系。因此營業(yè)收入連續(xù)四年來保持23%以上增長,好不容易到2019年達到13.3億元。

燕東公司技術(shù)人員來源,早期來自878廠和北京市半導(dǎo)體器件二廠,后來從774廠過來一些。由于國內(nèi)實行按年齡的退休制度,還因老國有企業(yè)效益不好而提前退休。燕東為加強技術(shù)力量,就從774廠和878廠返聘了幾位高工和教授級高工。但沒能得到大學(xué)和科研單位的支持,更沒有來自海外的半導(dǎo)體專家。雖然與引進設(shè)備的美國BIT公司辦了中外合資的手續(xù),后因BIT公司主要負責(zé)人在廣東遭遇車禍死亡而未執(zhí)行。在1996年年底上級領(lǐng)導(dǎo)單位北京市電子辦貫徹國家關(guān)于國有企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)班子年輕化的政策調(diào)整了燕東班子,從774廠調(diào)來恢復(fù)高考后畢業(yè)的年輕干部來擔(dān)任總經(jīng)理,選一位國內(nèi)大學(xué)碩士生擔(dān)任總工程師。就是依靠這批技術(shù)力量把驗收后的燕東4英寸線運轉(zhuǎn)起來,艱難地經(jīng)過多年“爬坡”而發(fā)展起來,再經(jīng)過建6英寸線達產(chǎn),近年才上升到8英寸線。

發(fā)展到現(xiàn)在,經(jīng)過債轉(zhuǎn)股、北京市電控集團(由電子辦改名而成)再投入,近年又得到國家大基金的支持而建成8英寸線,但是仍然是純國有企業(yè),始終沒有上市。因而尚沒有通過股市募集到資金,這也是發(fā)展受到制約的原因之一。

總結(jié):

從上述兩對公司的對比和分析看出,要想把集成電路制造企業(yè)搞上去,發(fā)展成為世界級公司水平,有以下這些因素:

(一)要認識到集成電路制造業(yè)是一個高投資、高技術(shù)、高競爭、高風(fēng)險的產(chǎn)業(yè),只有當(dāng)你進入世界前列之內(nèi)時才有高收益。

(二)持續(xù)高強度的資金投入才有可能使技術(shù)達到接近趕上世界水平,并跑,乃至到達領(lǐng)先地位, 或恢復(fù)領(lǐng)先地位。即使當(dāng)半導(dǎo)體市場處于低谷時期也要保持投資。

(三)高技術(shù)水平又強有力的領(lǐng)軍人才是企業(yè)保持快速往前奔跑的重要條件,要有一批有經(jīng)驗、且團結(jié)一致的技術(shù)和經(jīng)營團隊長期穩(wěn)定工作。

(四)工藝不斷進步、產(chǎn)品不斷更新,擁有強烈的創(chuàng)新精神和敢于探索冒險的精神,一往直前地永不停止。

(五)國家和地方政府不僅在政策層面上制定各項優(yōu)惠政策給以支持,而且要在資金投入上持續(xù)不斷地支持發(fā)展。

(六)堅持以企業(yè)為主,大學(xué)和科研院所緊密配合,形成切實的產(chǎn)學(xué)研合作體系,堅決克服過去“兩張皮”的現(xiàn)象。大學(xué)和科研院所要在技術(shù)創(chuàng)新和人才培養(yǎng)上大力支持企業(yè)。

(七)廣納海外半導(dǎo)體專家教授,鼓勵出國留學(xué)工作多年的專業(yè)制造方面人才回國報效祖國。培養(yǎng)教育半導(dǎo)體和微電子專業(yè)的學(xué)子勇于獻身到芯片制造領(lǐng)域,干上二、三十年以解決高端制造領(lǐng)域的缺板。

(八)抓住機遇從海外引進先進技術(shù),爭取從高起點開始奔跑。努力開展對外技術(shù)合作,有可能爭取合資經(jīng)營。切實實施“引進 消化 吸收 創(chuàng)新”的策略方針。

一萬年太久,只爭朝夕!

英特爾

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英特爾在云計算、數(shù)據(jù)中心、物聯(lián)網(wǎng)和電腦解決方案方面的創(chuàng)新,為我們所生活的智能互連的數(shù)字世界提供支持。

英特爾在云計算、數(shù)據(jù)中心、物聯(lián)網(wǎng)和電腦解決方案方面的創(chuàng)新,為我們所生活的智能互連的數(shù)字世界提供支持。收起

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“芯思想semi-news”微信公眾號主筆。非211非985非半導(dǎo)體專業(yè)非電子專業(yè)畢業(yè),混跡半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)圈20余載,熟悉產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)情況,創(chuàng)辦過半導(dǎo)體專業(yè)網(wǎng)站,參與中國第一家IC設(shè)計專業(yè)孵化器的運營,擔(dān)任《全球半導(dǎo)體晶圓制造業(yè)版圖》一書主編,現(xiàn)供職于北京時代民芯科技有限公司發(fā)展計劃部。郵箱:zhao_vincent@126.com;微信號:門中馬/zhaoyuanchuang