中國“芯”28nm關(guān)鍵節點(diǎn)需要怎樣的推動(dòng)力？

　　在中國全面實(shí)現工業(yè)化的今天，幾乎所有人都將目光集中在飛機發(fā)動(dòng)機、集成電路、生物工程等重點(diǎn)行業(yè)。這其中，集成電路行業(yè)發(fā)展尤為引人注目。國際金融危機后，發(fā)達國家加緊經(jīng)濟結構戰略性調整，集成電路產(chǎn)業(yè)的戰略性、基礎性、先導性地位進(jìn)一步凸顯，美國更將其視為未來(lái)20年 從根本上改造制造業(yè)的四大技術(shù)領(lǐng)域之首?！蓖瑫r(shí)也有業(yè)內人士將集成電路比喻為工業(yè)生產(chǎn)的“心臟”，其重要性可見(jiàn)一斑。

　　日前，賽迪顧問(wèn)發(fā)布《中國IC 28納米工藝制程發(fā)展》白皮書(shū)，闡釋全球及中國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展現狀，并對“聯(lián)合創(chuàng )新”模式給予極高評價(jià)。

　　28納米為IC工藝制程發(fā)展關(guān)鍵節點(diǎn)

　　全 球方面，白皮書(shū)數據顯示，2014年全球集成電路產(chǎn)業(yè)規模達到3331.51億美元。從區域分布來(lái)看，集成電路產(chǎn)業(yè)主要分布在北美、歐洲、日本和亞太地區 (除日本)。同時(shí)，也形成了以英特爾、三星、臺積電、高通為代表的龍頭企業(yè)。其中，美國企業(yè)占據主導地位，在全球前20大半導體廠(chǎng)商中達到9家，其余包括 日本企業(yè)3家、歐洲企業(yè)3家、韓國企業(yè)2家，中國臺灣企業(yè)3家;中國方面，根據工信部統計，2014年，中國集成電路產(chǎn)業(yè)實(shí)現銷(xiāo)售收入2672億元人民 幣，同比增長(cháng)11.2%，比上年提高3.6個(gè)百分點(diǎn)。

　　技術(shù)演進(jìn)角度，白皮書(shū)認為，縱觀(guān)集成電路50年來(lái)的發(fā)展歷程，自發(fā)明以來(lái)所取得的成 功和產(chǎn)品增值主要歸功于半導體制造技術(shù)的不斷進(jìn)步。工藝技術(shù)持續快速發(fā)展現有技術(shù)不斷改進(jìn)，新技術(shù)不斷涌現，帶動(dòng)了芯片集成度持續迅速提高，單位電路成本 呈指數式降低。白皮書(shū)認為綜合技術(shù)和成本等各方面因素，28納米都將成為未來(lái)很長(cháng)一段時(shí)間內的關(guān)鍵工藝節點(diǎn)。

　　從工藝角度，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(kāi)關(guān)時(shí)的能耗則減小了50%。此外，目前28納米采用的是193納米的浸液式方法，當尺 寸縮小到22/20納米時(shí)，傳統的光刻技術(shù)已無(wú)能為力，必須采用輔助的兩次圖形曝光技術(shù)(double patterning，簡(jiǎn)稱(chēng)為DP)。然而這樣會(huì )增加掩膜工藝次數，從而致使成本增加和工藝循環(huán)周期的擴大。這就造成了20/22納米無(wú)論從設計還是生產(chǎn) 成本上一直無(wú)法實(shí)現很好的控制，其成本約為28納米工藝成本的1.5-2倍左右。

　　從市場(chǎng)需求角度，白皮書(shū)同時(shí)表示，隨著(zhù)28納米工藝技術(shù) 的成熟，28納米工藝產(chǎn)品市場(chǎng)需求量呈現爆發(fā)式增長(cháng)態(tài)勢——從2012年的91.3萬(wàn)片到2014年的294.5萬(wàn)片，年復合增長(cháng)率高達79.6%，并且 這種高增長(cháng)態(tài)勢將持續到2017年。白皮書(shū)還表示，因為成本等綜合原因，14/16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(lái)很長(cháng)一段時(shí)間 內作為高端主流的工藝節點(diǎn)。

　　白皮書(shū)還調研了中國28納米工藝制程現狀。白皮書(shū)稱(chēng)，自45納米工藝技術(shù)于2011年被攻克之后，以中芯國際 為代表的IC制造企業(yè)積極開(kāi)展28納米工藝技術(shù)的研發(fā)。中芯國際的28納米生產(chǎn)制程經(jīng)過(guò)幾百人研發(fā)團隊和近三年時(shí)間，于2013年底實(shí)現產(chǎn)品在上海試生 產(chǎn)。2015年9月，中芯國際28納米工藝產(chǎn)品將基本上實(shí)現量產(chǎn)。首先量產(chǎn)的將是PolySiN工藝，下一步集中在HKMG工藝。

　　聯(lián)合創(chuàng )新將推動(dòng)中國IC產(chǎn)業(yè)發(fā)展

　　如 何進(jìn)一步從半導體制造領(lǐng)域著(zhù)手突破、進(jìn)而實(shí)現整個(gè)半導體水平的提升?在去年工信部頒布的《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》中，主管部門(mén)提出了指導性意見(jiàn)， 其中包括：以技術(shù)創(chuàng )新、模式創(chuàng )新和體制機制創(chuàng )新為動(dòng)力，充分利用全球資源，推進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節開(kāi)放式創(chuàng )新發(fā)展，加強國際交流合作，提升在全球產(chǎn)業(yè)競爭格局中 的地位和影響力。

　　值得關(guān)注的是，工信部多次強調“模式創(chuàng )新”和“加強國際交流合作”。而賽迪發(fā)布的白皮書(shū)也利用較大篇幅論述晶圓制造廠(chǎng)與 IC設計企業(yè)聯(lián)合創(chuàng )新的必要性。白皮書(shū)認為傳統IDM模式面臨巨大挑戰，而行業(yè)分工模式也存在諸多不足;白皮書(shū)經(jīng)過(guò)大量調研認為，聯(lián)合創(chuàng )新將開(kāi)啟IC產(chǎn)業(yè) 發(fā)展新模式。

　　所謂IDM(Integrated Device Manufacturer)，即從設計到制造、封裝測試以及投向市場(chǎng)全包的運營(yíng)方式。其特征是經(jīng)營(yíng)范圍覆蓋IC設計、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、德州儀器等。該模式具備內部資源整合能力強、利潤高以及技術(shù)領(lǐng)先等優(yōu)勢，但白皮書(shū)認為其存在明顯弊端，主要體現在——生 產(chǎn)運營(yíng)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(chǎng)難以匹配。

　　而傳統的行業(yè)分工模式源于產(chǎn)業(yè)的專(zhuān)業(yè)化分工。隨著(zhù)分工的逐漸深入，形成 了專(zhuān)業(yè)的IP(知識產(chǎn)權)核、無(wú)生產(chǎn)線(xiàn)的IC設計(Fabless)、晶圓代工(Foundry)及封裝測試(Assembling & Testing)廠(chǎng)商。模式的最大優(yōu)點(diǎn)是靈活性強，但劣勢也很明顯——工藝對接難度加大，延緩產(chǎn)品上市時(shí)間;Foundry標準化的工藝研發(fā)，不利于滿(mǎn)足 客戶(hù)特色需求;各Foundry工藝不統一，增加了Fabless適配難度。

　　在此背景下，白皮書(shū)提出，聯(lián)合創(chuàng )新將開(kāi)啟IC產(chǎn)業(yè)發(fā)展新模 式。這種模式可在實(shí)現分工的基礎上合作，在合作的基礎上分工，聯(lián)合創(chuàng )新模式中，各種領(lǐng)域內有所長(cháng)的企業(yè)，彼此以深度伙伴關(guān)系合作的形式，達到各環(huán)節的有效 垂直整合。代工廠(chǎng)不再僅限于產(chǎn)業(yè)鏈中的制造，可以參與到專(zhuān)業(yè)芯片的前期設計和后期服務(wù);此外，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;第三，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。

　　白皮書(shū)稱(chēng)，從集成電路行業(yè)發(fā)展來(lái)看，新工藝與新材料 的引入需要設計企業(yè)與制造企業(yè)緊密合作，需要IC設計企業(yè)對工藝、器件有深入的理解。讓IC設計企業(yè)加入到工藝研發(fā)過(guò)程中，可以結合工藝進(jìn)行設計優(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，從而確保設計的產(chǎn)品在性能方面獲得優(yōu)勢，也能有效降低風(fēng)險。

　　白皮書(shū)重點(diǎn)介紹“中高聯(lián)合創(chuàng )新”模式

　　何 為聯(lián)合創(chuàng )新模式的典范?白皮書(shū)力挺“中高聯(lián)合創(chuàng )新”。白皮書(shū)認為，作為全球最大的、領(lǐng)先的Fabless廠(chǎng)商Qualcomm(美國高通公司，以下簡(jiǎn)稱(chēng) “高通”)，和中國內地最大的Foundry廠(chǎng)商中芯國際的合作具有典型意義和示范作用。 白皮書(shū)稱(chēng)，中芯國際與高通的聯(lián)合創(chuàng )新模式，主要體現在協(xié)同技術(shù)創(chuàng )新、相互經(jīng)驗分享、聯(lián)合人才培養、促進(jìn)市場(chǎng)開(kāi)拓等方面。這種聯(lián)合創(chuàng )新是一種從技術(shù)到產(chǎn)業(yè)的 全生態(tài)合作，有利于加速28納米制程技術(shù)在中國的采用。

　　白皮書(shū)表示，高通擁有眾多關(guān)于半導體工藝和設計的領(lǐng)先技術(shù)。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)，協(xié)同技術(shù)創(chuàng )新也有利于中芯國際建立世界級的28納米工藝設計包(PDK),可以幫助高通以外的其它設計企業(yè)對中芯國際28納米工藝樹(shù)立信心。為 了加大與中芯國際的合作與協(xié)同創(chuàng )新力度，高通還在上海設立了專(zhuān)門(mén)的研發(fā)中心來(lái)為中芯國際提供現場(chǎng)支持。

　　此外，作為IC設計廠(chǎng)商，高通與多 家海外晶圓制造廠(chǎng)合作開(kāi)發(fā)芯片，在支持晶圓代工廠(chǎng)的制程技術(shù)成熟化和不斷演進(jìn)方面累積了很多經(jīng)驗，并得到實(shí)際產(chǎn)品的驗證。這方面的知識積累和經(jīng)驗優(yōu)勢使高 通在低功耗、高性能、移動(dòng)端的芯片領(lǐng)域處于全球第一的位置。高通也是少數幾家能夠以規?；图夹g(shù)資源支持晶圓代工廠(chǎng)開(kāi)發(fā)領(lǐng)先制程工藝的設計企業(yè)。而中芯國 際和高通開(kāi)展合作后，高通可以把這些成熟的合作經(jīng)驗帶到中國，與中芯國際進(jìn)行分享，生產(chǎn)出符合市場(chǎng)需求的產(chǎn)品、并保證產(chǎn)品良率的提高。

　　白 皮書(shū)還表示，“中高聯(lián)合創(chuàng )新”模式還可以強化業(yè)內其它客戶(hù)對中芯國際28納米制程的信心，有利于中芯國際承接除高通之外的更多訂單，并獲取發(fā)展所必須的重 要利潤。28納米技術(shù)未來(lái)將成為中芯國際重要的增長(cháng)動(dòng)力之一。中芯國際實(shí)力進(jìn)一步增加以后，進(jìn)而可以聘用、培養一流的高技術(shù)人才，投入更多的資金用于研 發(fā)，開(kāi)發(fā)更先進(jìn)的工藝技術(shù)，最終形成一個(gè)良性循環(huán)，讓研發(fā)與市場(chǎng)更加有效地結合起來(lái)。

　　對于該模式帶來(lái)的成果之一，工信部在《2014年集成電路行業(yè)發(fā)展回顧及展望》中稱(chēng)，中芯國際與高通合作的28納米驍龍處理器成功制造，標志著(zhù)其在28納米工藝制程成熟的路徑上又邁出重要一步。

　　開(kāi)放合作是中國IC發(fā)展的重要方向

　　開(kāi) 放、創(chuàng )新將幫助中國集成電路產(chǎn)業(yè)迅速走向國際前沿。今年5月，工信部副部長(cháng)懷進(jìn)鵬表示，中國集成電路市場(chǎng)需求強大，中美雙方在集成電路領(lǐng)域合作空間廣闊。 中國在實(shí)施《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》過(guò)程中將充分發(fā)揮市場(chǎng)配置資源的決定性作用，更好發(fā)揮政府作用，堅持開(kāi)放發(fā)展原則，歡迎包括美國半導體企業(yè)在 內的國外企業(yè)參與其中。

　　事實(shí)上，以高通為代表的海外企業(yè)已經(jīng)深度參與中國的集成電路產(chǎn)業(yè)。去年，高通與中芯國際宣布了將雙方的長(cháng)期合作拓 展至28納米晶圓制造，即前文所述“中高聯(lián)合創(chuàng )新”模式合作項目之一。中芯國際藉此成為中國內地第一家在最先進(jìn)工藝節點(diǎn)上生產(chǎn)高性能、低功耗手機處理器的 晶圓代工企業(yè)。僅僅一年多時(shí)間，中芯國際28納米芯片組實(shí)現商用，采用其28納米工藝的驍龍410處理器已經(jīng)應用于主流智能手機。

　　此事件 在中國推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”和“中國制造2025”戰略的大背景下具備里程碑意義，中芯國際首席執行官兼執行董事邱慈云博士表示，“這對整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)說(shuō)意義非 凡，我們通過(guò)與高通的緊密合作，實(shí)現了中國內地制造核心芯片應用于主流智能手機零的突破”;高通總裁德里克·阿博利表示，“這標志著(zhù)高通和中芯國際在先進(jìn) 工藝制程和晶圓制造合作上再次取得重大進(jìn)展”。

　　而在今年6月份，高通攜手中芯國際、華為、IMEC，共同投資中芯國際集成電路新技術(shù)研發(fā) 公司，該公司目前以14納米先進(jìn)邏輯工藝研發(fā)為主，此項目是集成電路制造企業(yè)與國際業(yè)界公司、研究機構合作模式上的重大突破，充分整合了國際產(chǎn)業(yè)鏈的上下 游公司、國際尖端研發(fā)力量等優(yōu)勢資源。該項目為比利時(shí)國王菲利普·利奧波德·路易斯·瑪麗訪(fǎng)華期間與中國簽署的一系列協(xié)議之一，這項代表著(zhù)中國和比利時(shí)最 尖端科技之間的合作，受到了各方的關(guān)注。中國國家主席習 近 平、比利時(shí)國王菲利普共同見(jiàn)證了簽約儀式。

　　此外在近日，中芯國際、國家集成 電路產(chǎn)業(yè)投資基金股份有限公司和高通宣布達成向中芯長(cháng)電半導體有限公司投資的意向并簽署不具有法律約束力的投資意向書(shū)，投資總額為2.8億美元。如本輪擬 進(jìn)行的投資一旦完成，將幫助中芯長(cháng)電加快中國第一條12英寸凸塊生產(chǎn)線(xiàn)的建設進(jìn)度，從而擴大生產(chǎn)規模，提升先進(jìn)制造能力，并完善中國整體芯片加工產(chǎn)業(yè)鏈。