理性讨论，中芯国际能否赶超台积电，为华为全面供货？
====================================== 很荣幸被人在评论里催更，突然有种看小说被催更的感觉。 ====================================== 有很多同学在评论里说，光刻机会被禁运，各种耗材会被禁运，中芯国际肯定凉了。 在这里我想问几个问题： 1.禁运有明确的官方消息吗？如果禁运，那什么时间开始，什么时间结束？ 2.有多少半导体企业可以承受失去中国市场的损失？ 3.欧日韩与美国真的是一条心吗？ 4.美国的企业与美国政府是一条心吗？ 5.美国各党派和各利益集团是一条心吗？ 6.美国的霸主地位能继续维持多长时间？ 一家企业失去20%的订单，是不是说这个企业的利润就减少了20%呢？不是的，因为大量固定资本支出的存在，这家企业很可能进入亏损状态。 有兴趣的同学可以统计下，美国对华为的禁令延期了多少次。我不知道禁令哪一天会真正生效，但从这个过程中可以看出，仅仅是割离华为一家企业就这么困难，更别说割离整个中国半导体了。 华为会不会倒下，我不知道，但它现在是中国半导体的一面旗帜。 ====================================== 芯片行业从业者，先说结论：能，而且我相信时间不会花的太长，10-20年左右。 人类对事物的发展的看法天生存在缺陷：容易高估事物在短时间内的发展速度，但低估长时间的发展速度（10年以上）。而芯片正是一个长发展周期的行业。眼前我们面临着美国的封锁，而本土芯片制造业无力扛起大旗，这种短期的悲观结论被很多人简单的扩展为：本土芯片制造业永远无法成为世界第一。但我相信，在10-20年内，本土芯片制造业有很大希望能问鼎世界。 事实上，中国的芯片制造业已经开始加大马力追赶了。 先上图，自己整理的芯片制程发展史 中芯国际今年量产14nm，与目前已量产的最先进工艺5nm还有三个代差。相比于18年时，28nm vs. 7nm的4个代差，已经追回了一个代差。这中间发生了两个大事，一是国家大基金入场芯片产业，二是前台积电传奇研发人员梁孟松加入中芯国际。 梁孟松是半导体行业中无人不知的传奇人物，从92年-17年，连续带领台积电和三星的工艺制程反超intel，成为全球最大的两家晶圆代工厂。梁孟松是加州大学伯克利分校电机博士，毕业后于AMD工作，92年返回台湾加入台积电，03年时，在台积电与IBM争夺0.13um（130nm）工艺高地的战争中，梁孟松一战成名，在他的带领下，台积电先于IBM一年研发出0.13um铜工艺，坐稳代工界大哥位置。06年，从intel挖来的罗唯仁空降台积电，接手蒋尚义研发副总的位置，堵住了梁孟松晋升的空间，也寒了梁孟松的心，他愤而出走，于08年加入了三星。 对半导体工艺稍有了解的同学可能知道，在20nm以下的工艺中，引入了一种叫做FinFET的技术，可以解决原有工艺中出现的漏电，并大幅改善电路控制。而FinFET技术的发明人胡正明教授正是梁孟松的老师。彼时，三星在20nm制程的研发速度上落后于台积电，梁孟松加入三星后，大胆跳过20nm工艺，通过引入FinFET技术，直接从28nm工艺升级14nm。这一冒险的举动最终还是让梁孟松做成了！14nm的领先工艺让三星一举拿下苹果A9和高通骁龙的订单，让三星半导体迅速崛起！要知道，在28nm的制程上，台积电在代工市场占有率为100%，可以想象三星的崛起在半导体界是多么的震撼！ 17年，梁孟松终于加盟了中芯国际，不到1年的时间，帮助中芯国际从28nm制程跨越到14nm制程，又花了不到300天，把14nm制程的良率从3%提高到95%，达到了量产水平。梁孟松继续在中芯国际谱写他的传奇。 有很多人说，中国有梁孟松又怎么样，也许7nm之前的工艺，可以凭借他的经验快速追赶，但到7nm以下，重新回到自主研发的道路，怎么可能超越台积电和三星？事实上，在半导体行业内，有一个顶尖的、全球性的、行业共同支持的研究所IMEC，全称Interuniversity Microelectronics Centre，中文译文是校际微电子中心，也叫“比利时微电子研究中心”。IMEC负责研究超前产业需求 3～10 年的微电子和信息通讯技术，研究人员来自各大高校、企业，其中就包括了台积电、三星、中芯国际、华为。半导体行业制程的演进方向均是IMEC引领的，由企业负责技术落地。IMEC在2011提出了FinFET工艺，16年提出了GAA工艺，我们可以看到，所有的芯片企业在20nm以下不约而同的使用了FinFET工艺，在7nm以下使用GAA工艺，就是这个原因。 回到上边的问题，半导体行业的演进方向其实IMEC提前3-5年已经给出了，在大的方向上，每个公司的起点都一样，中芯国际不会在这上边走弯路。导致各家半导体企业胜负的真正原因是技术落地时间点的选择、落地的速度和资源的投入力度。Intel此前一直拥有最先进的工艺制程，但在10nm节点被台积电和三星反超，主要原因是intel在10nm节点的工艺选择过于激进，使用了double patterning和 quad patterning技术，良率不达标，迟迟无法量产；三星在7nm节点引入了EUV（极紫外光刻）技术，而台积电继续稳妥的使用DUV（深紫外光刻）技术，量产时间大幅提前三星，有效的抢占了三星的市场。技术都是一样的技术，但选择什么时间落地，多久能落地，才是抢占市场的真正关键点。相信梁孟松在先进半导体制造领域30年的经验，能做出最正确的判断，帮助中芯国际走出最正确的道路。 ======================================================= 2020.5.28 第二次更新 ======================================================= 像集成电路制造这种重资产行业，有钱不一定能成，但没钱是万万不能的！别说光刻机了，随便一个搬晶圆的机械臂就要几十上百万，没钱哪来的设备？所以讲国家集成电路大基金入场之前，先让我们看下中芯国际和台积电的研发投入情况。台积电一骑绝尘将中芯国际踩在脚下，一年的研发支出是其5倍以上，10-15年甚至达到10倍20倍的差距！中芯国际只是中国集成电路产业的一个写照——长期处于生态链下游，利润微薄、艰难求生，无力投入研发。靠这些企业各自为战，根本无法扭转被动局面。在此情况下，集成电路大基金应运而生。 14年6月国家发布了《国家集成电路产业发展推进纲要》，同年9月，大基金正式成立，一期共募得普通股987.2亿元，同时发行优先股400亿元，共募集资金1,387.2亿元。投资分布于：集成电路制造67%，设计17%， 封测10%，装备材料类6%。大家再仔细看一下上图，从15年开始，特别是16年，中芯国际的研发支出暴增，原因就在于此。但仅仅这样是不够的，目前与台积电5倍以上研发支持差距，不是喊喊口号、几万人努力拼一把就能弥补的，中芯国际、中国的集成电路制造业还需要更多的钱！ 19年7月，集成电路大基金二期募资结束，规模在2000亿元左右。按照1:3的投资资金撬动比，预计可撬动社会资金规模在6000亿元，最终总投资资金规模可能达到万亿元。大基金二期首先会关注已经在一期建立合作关系的公司和项目，例如长江储存，中芯国际、华虹等机构，这60多家公司在逐步发展的过程中需要持续的资本支持；对在刻蚀机、薄膜设备、测试设备和清洗设备等领域已布局的企业保持高强度的持续支持，推动龙头企业做大最强，形成系列化、成套化装备产品；对照《纲要》继续填补空白，大基金将加快开展光刻机、化学机械研磨设备等核心设备以及关键零部件的投资布局，保障产业链安全。 从18年3月开始，美发动了对中贸易战，两年时间转瞬即逝。大家在发现国内环境依然相对安稳的同时，也深刻意识到中国在高端制造业领域的薄弱，引发了一番社会大讨论。在此背景下，会不会有集成电路大基金三期呢？我相信会的，特别是在两会上新基建备受瞩目的情况下。 钱多了，人才也就多了。 众所周知，中国互联网产业与美国并驾齐驱，甚至开始引领全球风潮。远点的有微信被whatsapp抄袭，近点的有TikTok席卷全球。是什么造就了互联网的成功呢？有人说是因为马云、马化腾这样有战略思维的大佬，有人说是中国13亿人口的市场够大，还有人说是中国互联网的路子够野。但是这一切的基础是中国庞大的底层程序员。996的段子其实是中国程序员的真实写照，但这么大的工作压力下，为什么每年有无数的年轻毕业生涌入互联网成为底层码农呢？为什么自嘲社畜的程序员，每逢家人聚会，谈及自己的职业时，往往会收到周围羡慕的目光呢？一切都是因为钱。平均几十万的年薪，程序员可以说是打工仔的巅峰了。 现在，国家大基金的入场，集成电路从业者们的工资开始水涨船高，从苦逼向高薪迈进，集成电路成为学校的热门专业，无数学子慕名（望金）而来。人才的基数大了，产业的发展才有柴薪可以烧。哪怕是万里挑一的领袖人才，基数大了，每年也总会出现一些，这就是集成电路的希望所在。另外啰嗦一句，任正非说过，给的钱多了不是人次也变成人才。这句话我感同身受。不谈个人的天赋能力，一年挣50万和一年挣10万的工作心态真的完全不一样。 伴随大基金而来的另一个改变是全民对集成电路的关注，曾经谈到华为，那就是个卖手机的，谈到中芯国际，更是听都没听说过。但到今天，出租车司机也能跟你扯几句芯片和美国禁运。巨大的关注意味着巨大的压力，曾经你考60分，大家觉得还凑合，现在你考80分，出门都抬不起头。集成电路从业者们哪怕为了自己的面子也得干出点样子！ ======================================================= 2020.5.29 第三次更新 修改了几个错别字，感谢各位同学指正（抱拳） ======================================================= 虽然中芯国际因为华为的原因，吸引了大量的目光聚集，也造成了大家对国内芯片产业的一片唱衰，但在另一个少有人注意的领域，国产存储芯片已经不知不觉间开始与国外巨头展开贴身肉搏战了。 存储芯片的两大支柱是DRAM和NAND flash。相信广大男同胞对DRAM这个词耳熟能详，再穷不能穷内存，土豪上个海盗船，没钱也要上个威刚、光威。但其实DRAM芯片的真正厂商是三星、SK海力士、美光，前边那些内存品牌某种意义上只算是贴牌生产。提到NAND flash，很多人就不清楚了，其实它就是SSD、U盘、手机运存使用的存储芯片。可以说电子设备多少都离不开这两个东西。存储芯片相比CPU芯片，对制程要求没有那么高，目前最先进的1z制程（12-14nm，DRAM）也在10nm以上。但即便如此，2020年以前，中国厂商的在存储芯片领域的市场占有率也无限接近与0。 转机就发生在今年，先是长鑫存储的19nm DDR4内存颗粒开卖（光威弈PRO系列），再是长江存储的128层NAND flash研发成功，预计年底量产。虽然与国外巨头还有差距，但已然站在同一个擂台上了！ 时间再回到2016年，前文提到的国家集成电路大基金入场，并由地方政府牵头成立了三家存储芯片厂：福建省电子信息集团及泉州、晋江两级政府共同出资设立的晋江晋华集成电路，投资规划370亿；合肥城投牵头的合肥长鑫，投资规划大约1500亿；紫光集团、湖北国芯和湖北省科投牵头的长江存储，投资规划386亿。这样的资金量，如果不是国家出手，没人愿意掏，毕竟十年的冷板凳不是谁都乐意、更不是谁都有勇气坐的。 2009年，当时的全球第五大DRAM芯片厂奇梦达因次贷危机破产清算，它手中的技术辗转华邦、英飞凌、北极星进入了合肥长鑫，这份技术共有16000份专利以及2.8TB的数据，成为了合肥长鑫进入DRAM领域的敲门砖。奇梦达走了一条埋入式的DRAM技术，而其他大厂走的是堆栈式，正是这一与众不同的技术，帮助合肥长鑫绕开了DRAM领域的专利壁垒。而中国地图南边的福建晋华，背靠台湾、肩临深圳，本应前途一片光明，却因为采用堆叠式技术被美国政府指控窃取美光(Micron)的知识产权，并遭禁运，黯然收场。 合肥长鑫拿到奇梦达的技术后，同时成立了两个研发组，短短4年时间就将奇梦达遗留的46nm技术，提升到10nm级（量产19nm，研发17nm），并于今年进入量产爬坡阶段。关注内存条的同学可能发现，光威弈PRO系列上市后，其他内存纷纷降价。当一种技术中国没有时，遭遇的是禁封、垄断敲诈；但当这种技术中国拥有后，哪怕差一点，遭遇也只可能是低价倾销了。要小心的是，低价是糖衣炮弹，一旦我们因此放弃了自己的技术，糖衣不再，炮弹依旧！  另一边，位于中国腹地武汉的长江存储开始研究3D堆叠式NAND。3D堆叠式就是将原本平面的存储单元像盖房子一样堆起来，同时提高存储器件的容量、性能和可靠性，并降低价格。 三星早在2013年就宣布量产24层的NAND flash，而16年，新成立的长江存储才开始研究32层的NAND flash。仅仅7个月后，长江存储就与中科院微电子所联合设计出了可行的32层3D NAND方案，但不幸的是，一个月前，三星已开始量产64层NAND。到了第二年，长江存储从台湾挖了一大批专家，成功实现了64层NAND的开发，但又是一个月前，三星说，我96层量产了。还要注意的是，一方是实验成功，一方是量产。 按部就班的走，只能跟着吃灰，汤都喝不到。于是，长江存储大胆决定跳过96层，直奔128层！是不是有种三星当年跳过20nm直奔14nm，最终超越台积电的既视感？幸运的是，长江存储成功了，于今年4月成功试制128层NAND，并提出了Xtacking技术，可以大幅缩短研发周期和生产周期（感兴趣的同学可以搜视频了解下，非常直观）。 长江存储128层NAND预计于年底量产，届时与国外大厂的技术差距将缩短到一年以内，而且哪怕国外大厂量产了140层NAND，128层的国产NAND依然有很强的市场竞争力。 合肥长鑫、福建晋华、长江存储，三家存储企业成了两家，这绝对不是偶然。也许在科学理论领域中国还差些味道，但在工程技术领域，中国追赶的速度惊人！回头再看中芯国际，各位是什么想法呢？ 最后，十分感谢大家！这篇文章写了4天了，比我想象的难，也比我想象的长，在大家的支持下才能够完成，十分感谢！ ======================================================= 延申阅读： 为什么华为非要依靠台积电，有其他替代方案吗？ - 嗯起床了的回答 - 知乎 https://www.zhihu.com/question/386052318/answer/1268475613 芯片 5nm 和 7nm 有什么差别，CPU 已经很小了，做大点不行吗？ - 嗯起床了的回答 - 知乎 https://www.zhihu.com/question/397138486/answer/1260988562 ======================================================= 评论里很多同学提到EDA工具，请看下边这篇文章。虽然不认识作者，但写的很专业，就是读起来会比较累。 一线工程师如何看待《没了美国的EDA软件，我们就不能做芯片了》 - 蜀山熊猫的文章 - 知乎 https://zhuanlan.zhihu.com/p/145267446 ======================================================= 有同学说国产芯片还没量产，在这里列一下量产的3款产品，感兴趣的可以看一下。荣耀Play4T 采用麒麟710A，是由中芯国际14nm工艺代工的，不要跟麒麟710T搞混了。 