彎道超車(chē)：中國半導體產(chǎn)業(yè)的生存之道

      提及中國的半導體產(chǎn)業(yè)，盡管我們在追趕中取得了不小的成績(jì)，但若將我們的投入與目前在市場(chǎng)中的影響力相比，顯然不能算成功，而從當下全球半導體產(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(ài)立信和英偉達在移動(dòng)芯片市場(chǎng)的無(wú)奈退出，預示著(zhù)未來(lái)半導體產(chǎn)業(yè)的勝者將更多依賴(lài)企業(yè)自身龐大的資金實(shí)力和持續不斷的投入，這種現實(shí)之下，中國半導體產(chǎn)業(yè)要逆勢成長(cháng)，甚至像業(yè)內所言的“彎道超車(chē)”談何容易。那么問(wèn)題來(lái)了，中國半導體產(chǎn)業(yè)真的還有機會(huì )嗎？

日前，賽迪顧問(wèn)發(fā)布的《中國IC 28納米工藝制程發(fā)展》白皮書(shū)針對中國半導體企業(yè)現狀和企業(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)節點(diǎn)作為中國半導體產(chǎn)業(yè)“彎道超車(chē)”的策略。那么這種策略真的能給中國半導體產(chǎn)業(yè)帶來(lái)“彎道超車(chē)”的機會(huì )嗎？理由何在？
　　眾所周知，作為技術(shù)含量頗高的半導體產(chǎn)業(yè)，如何切入，或者說(shuō)切入點(diǎn)和趕超點(diǎn)的選擇至關(guān)重要。如果過(guò)于超前，一來(lái)技術(shù)水平難度和風(fēng)險過(guò)大，很可能無(wú)功而返；其次是從市場(chǎng)需求的角度看，也不足以實(shí)現市場(chǎng)化的支撐力，導致有技術(shù)無(wú)市場(chǎng)或市場(chǎng)相對較小而造成的空白期。相反，如果過(guò)于落后，不僅與全球半導體產(chǎn)業(yè)水平的差距越來(lái)越大，造成資源的無(wú)端浪費，同樣也背離了市場(chǎng)的主流需求。
　　在此，我們不得不提或者參照ITRS（International Technology Roadmap for Semiconductors國際半導體技術(shù)藍圖）技術(shù)節點(diǎn)的概念。該概念定義為“在工藝中實(shí)現重大進(jìn)步”，或者說(shuō)“每節點(diǎn)實(shí)現大約0.7倍的縮小”或“每?jì)蓚€(gè)節點(diǎn)實(shí)現0.5倍的縮小”。而根據半導體工藝路線(xiàn)圖的演進(jìn)，40納米的下一代工藝節點(diǎn)應該是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(guò)32納米卻很快跳躍到28納米。因為當工藝演進(jìn)到32納米時(shí)，使用基本相同的光刻設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(lái)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(kāi)關(guān)時(shí)的能耗則減小了50%。

另外，推動(dòng)半導體產(chǎn)業(yè)前進(jìn)的主要動(dòng)力之一是光刻工藝尺寸的縮小。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和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和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。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(lái)很長(cháng)一段時(shí)間內的關(guān)鍵工藝節點(diǎn)。
　　更為重要的是，從市場(chǎng)需求看，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，即從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。之后隨著(zhù)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(chǎng)需求量將會(huì )出現小幅下滑。此外，28納米工藝技術(shù)因其性?xún)r(jià)比高、應用領(lǐng)域廣泛，預計還將持續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(lái)很長(cháng)一段時(shí)間內作為高端主流的工藝節點(diǎn)?？紤]到中國物聯(lián)網(wǎng)應用領(lǐng)域巨大的市場(chǎng)需求，28納米工藝技術(shù)預計在中國將持續更長(cháng)時(shí)間，為6—7年。

除了技術(shù)節點(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，方能百戰不殆。具體到半導體產(chǎn)業(yè)，主要有IDM和傳統的行業(yè)分工模式。
　　所謂IDM（Integrated Device Manufacturer），是指從設計到制造、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，但也存在明顯弊端，例如生產(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。
　　相比上述一家企業(yè)大包大攬近乎于“一條龍”的IDM模式，傳統行業(yè)分工模式是指在半導體產(chǎn)業(yè)中，隨著(zhù)分工的逐漸深入，已經(jīng)形成專(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。該模式的最大優(yōu)點(diǎn)是靈活性強，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的適配難度。
　　與上述芯片產(chǎn)業(yè)傳統發(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(chǎng)不再僅限于產(chǎn)業(yè)鏈中的制造，還可以參與到專(zhuān)業(yè)芯片的前期設計和后期服務(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(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，需要半導體設計企業(yè)對工藝、器件有深入的理解。讓半導體設計企業(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。
　　俗話(huà)說(shuō)：事實(shí)勝于雄辯。在中國半導體產(chǎn)業(yè)中，聯(lián)合創(chuàng )新發(fā)展模式已被驗證。例如2014年高通與中芯國際宣布將雙方的長(cháng)期合作拓展至28納米晶圓制造，中芯國際借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)。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納米工藝設計包（PDK），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?！爸懈呗?lián)合創(chuàng )新”正推動(dòng)中國28納米走向成熟，也開(kāi)啟了IC產(chǎn)業(yè)發(fā)展新模式。作為全球領(lǐng)先的無(wú)晶圓半導體廠(chǎng)商，高通是少數幾家能夠以規?；图夹g(shù)資源支持半導體代工廠(chǎng)開(kāi)發(fā)及成熟化領(lǐng)先制程工藝的廠(chǎng)商。
　　綜上所述，我們認為，當中國半導體產(chǎn)業(yè)相關(guān)廠(chǎng)商屢屢宣布新的技術(shù)突破，但卻始終在業(yè)內遭受詬病，且遲遲達不到市場(chǎng)化的現實(shí)看，我們理應重現審視中國半導體產(chǎn)業(yè)創(chuàng )新與市場(chǎng)化的內涵，即不要一味地流于形式上的技術(shù)上的追趕，而是根據自身的特點(diǎn)和優(yōu)勢，在發(fā)展模式和節點(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(chē)”，還有可能在產(chǎn)業(yè)的道路上跑偏。