原创 半导体供应链的秋月春风---大江大河看中国大陆

2020-8-12 13:50 5312 55 13 分类: 供应链管理 文集: 供应链札记

前面的系列可以说均是为了便于理解内地半导体事业的发展,可即便如此,鉴于技术和产业链的精细繁杂、国际局势的变幻莫测、以及我国半导体与电子业发展的曲折历史与尴尬现实,我们还是需要先从产业发展缩影、中芯国际的坎坷史开始谈起,以此管窥二十年来我国半导体事业发展的点点滴滴。

中芯国际的曲折历程

中芯国际(SMICSemiconductor Manufacturing International Corporation,中芯国际集成电路制造有限公司)于2000年成立于上海,是由来自中国大陆、中国台湾、美国和新加坡的资本共同出资兴建的半导体代工企业,初期股权的多样化是为突破国际技术封锁和企业长远发展计,2019年半导体代工业务全球排名第五位。初期在张汝京先生带领下,在上海、北京、天津、成都、武汉和深圳进行了大规模的投资建厂,以期在规模和工艺上实现赶超,事实上SMIC的产能曾一度接近TSMCUMC。然而终因“瓦森纳协议”的技术封锁限制,在引进设备和技术时困难重重,为此,张汝京先生做了最大努力和付出,以调用一切资源获得美国的出口许可。2007年至2009年那段时间里,SMIC45 纳米和32 纳米技术上实现突破后,内地半导体产业的升级依稀看见了曙光。这跟张汝京先生的美籍台商身份、以及初创股东来自全球各路资本有着莫大关系。

SMIC取得的成绩有目共睹,但持续激进的投资扩张与技术封锁带来的举步维艰,让企业无法兼顾投资与营收的平衡,在取得成绩的同时也连续几年出现亏损。这在晶圆代工这种拼投资拼人才拼技术的行业并不算稀奇,但那些追求短期财务回报的股东并不买账。更为麻烦的是,2008年金融危机导致存储芯片价格崩盘,SMIC的经营活动也陷入困局,大唐电信趁机入股并成为大股东,这原是好事。然而,大唐意欲谋求控制权为SMIC之后的内讧危机埋下了伏笔。另外对SMIC造成叠加打击的是,2009年美国法院对TSMC起诉SMIC知识产权一案,判决SMIC败诉。彼时的大背景是内地缺乏高端半导体人才团队,SMIC当时有从原世大半导体(后并入TSMC)挖人,这些人才团队对原公司的工艺流程有所模仿,这大致是TSMC诉讼的由来。

SMIC的败诉也可视为在国际技术封锁的背景下,台岛当局对张汝京先生在大陆创办SMIC进行的刻意阻击,彼时台当局对内地科技项目投资的干预和打压颇多。因各种复杂因素,SMIC在应对TSMC长达数年的诉讼过程中处理不慎,导致最终付出巨大代价,创始人张汝京先生也遗憾地离开。“行百里者半九十”,这是产业界的重大损失。那以后,持续多年的干扰,使SMIC在先进制程的研发上几乎止步不前。后张汝京时代,元勋江上舟先生竭力维系各方面之平衡,力挽狂澜,拨正SMIC的航向,但江先生却于2011年因癌症而意外辞世。至此,SMIC陷入风雨飘摇:股东的控制权之争和员工的派系之争,内讧不断,治理问题频发……这家被寄予厚望的半导体产业的领头羊,曾经就这样跌入深渊,纷争各方也两败俱伤。好在始终有人相信,光明的芯时代不远了,新篇章也正在打开。

回首SMIC那段陷入泥潭的岁月,业内人士分析,是当时复杂的局势和各方的目标与利益诉求的对立让企业无法承受,而所有症结的源头就在于技术封锁。这就涉及到“瓦森纳协议”和“巴统”。美苏冷战期间,美国和西欧等国家在巴黎成立“巴黎统筹委员会”(简称“巴统”),限制向苏联、中国等国家出口包括军事武器装备、尖端技术和稀有物资,1991年苏联解体、冷战结束,“巴统”于1994年解散。但1996年,美国等33个西方国家又在奥地利维也纳签订了一个臭名昭著的“瓦森纳协议”(关于常规武器和两用物品及技术出口控制的瓦森纳协定,Wassenaar Arrangement on Export Controls for Conventional Arms and Dual-Use Good and Technologies),实施新的控制清单与信息交换规则。

此协议包含两份控制清单:一份是军民两用商品和技术清单,涵盖先进材料、材料处理、电子器件、计算机、电信与信息安全、传感与激光、导航与航空电子仪器、船舶与海事设备、推进系统等;另一份是涵盖各类武器弹药、设备及作战平台等军品清单。中国在被禁运国家之列。据此协议,西方对中国半导体技术的出口,一般按“N-2”的原则审批,即比先进技术晚两代,加之审批过程再拖延时间,结果就是中国拿到的技术和设备比最先进的大约晚两三代。“巴统”和“瓦森纳协议”先后成为我国半导体产业技术进步的障碍。

经过数十年的发展,半导体全球产业链的上下游已形成了一个庞大的、广覆盖的国际分工协作体系,从供应源头端到市场端,各种各样的软硬件技术、材料、设备,以及元器件的设计、制造与封测,外加下游终端产品的设计、组装和消费,构成一个供销体系的大循环。这个大循环各环节环环相扣,缺一不可。全球性的分工合作一方面创造了最佳的效率、最好的技术、和最大的市场;另一方面,任一环节的缺失或突变都会导致大循环的断裂或梗阻,导致无法向最终消费者供应产品或服务,导致企业无法运转,无法生存。最终,得不到市场的验证和反馈,技术就无法升级迭代。可以看出,当供应链发生剧变时问题的本质在于哪个环节更容易被替代。

对华技术封锁正是出于这样的考虑,妄图将中国的技术和产业锁在容易被替代的环节。业内人士还指出除了技术封锁之外,SMIC经历的艰难曲折历程还跟管理体制、专业人才、社会环境等因素有一定的关系,在多重困难下,SMIC发展的难度自然非比寻常。晶圆加工环节的工序极其复杂繁多,但凡一个地方有细微的差错就会导致整块晶圆报废,这需要所谓的“量产技术”和“统合技术(Integration Technology)”,需要大量的、有多年行业经验的专业人才、吃苦耐劳精神、以及戮力同心的团队精神才能出成果,才能保障“正品率”,才能产生竞争力,才有机会参与全球供应链分工。

10年、20年弹指一挥间,曾经带着光荣使命、被寄予厚望的SMIC,从当初曾与TSMC实力接近,到如今难以望其项背,而如今光刻机等尖端设备的封锁困境更甚于以往。不过,值得欣慰的是,近几年SMIC在经历了诸多风波之后,已重新理顺了各种复杂的关系,摆正航向,聚拢人才,在风起云涌的产业大潮中披荆斩棘,奋力前行。

中国大陆是全球半导体器件的最大市场,但供应严重依赖进口,本土品牌存在感较弱,且面临技术封锁困局,但好歹也经历了这么多年的风雨洗礼,积累了一定的经验,在设计、制造、设备、材料及配套技术上有一大批后备企业,在封测和显示面板等领域竞争力增强,代表性企业有长电、华天、通富微电、京东方等,在资金、人才、市场、机制安排等方面已有所积累和准备。困难避无可避,只能披荆斩棘地前行,在命运攸关的时刻,只能奋力一搏。相信时间会站在奋斗者、开放者、合作者的一边。归纳起来还有以下几方面思考:

第一、半导体产业投资周期长且金额巨大,供应链环节多,技术复杂度高,市场千变万化,并呈极强的周期性波动,这对从业者的专业性、业内经验和团队规模都有极高要求。产业雪球越滚越大,势能也越来越强,如今技术壁垒和资金壁垒均达到了惊人的程度,同时风险也在积聚。现阶段主要显现出的是先发优势,尤其在IC制造环节,几个掌握先进工艺技术的寡头垄断市场,但未来技术的方向并不明朗,市场也可能急剧波动。会不会有新的革命性技术工艺出现?会不会有像ASML这样的颠覆者出现?今日的巨头会否像尼康、佳能们那样黯然离去?而尼康、佳能们又会否卷土重来?企业究竟是选择IDM(Integrated Design and Manufacture,设计制造一体化)模式、Fabless(无晶圆厂的设计公司)模式,还是Fab-lite(轻晶圆厂,介于IDMFabless之间)好呢,就大多数初创企业而言,适宜选轻资产的Fabless,之后再择机向Fab-lite过渡,或最终走向IDM

IDM模式也自有优势,因为虽然建厂会背负沉重压力,但好在不会受制于Foundry(晶圆代工厂,Fabrication意思相近)。从产业链或区域经济分布的角度来看,没两个像样的Foundry厂行么?但问题又来了,Foundry又需要多种先进设备和原材料,如果设备和材料的供应不解决好,保不准哪一天又会出新的岔子……这还有个完吗?难不成非要逼着走回大而全、小而全的老路?并不完全是这样,如果全产业链百分百都由自己来做,别说中国,美国也不行,那得需要多少钱、多少人、多少技术和多少年呢?更何况,如果那样的话,国际分工与合作早就荡然无存了,国际市场也就消失了,产业将大幅萎缩,结果会导致研发停滞、技术停滞,企业就缺少效率、活力和竞争力,连生存都成问题。

说到底,半导体产业是典型的全球性分工合作的产业,美国的政策属逆势而行。我们要做的是扩大开放,积极拥抱一切合作与分工,建立尽量广的供应链联盟,在供应链上设置必要的风险级别和优先级别,中国台湾、日韩、欧洲、以及美国以外的其他区域供应链优先于美国;同时,必须做好供应链备份,加大技术工艺攻关力度,弥补产业链的短板,增强极端条件下供应链的协同能力,提升供应链的抗风险能力和制衡能力;另外,根本之计还在于基础科研取得成效,只有在基础性技术上获得国际市场认可,才能拥有真正的话语权,彻底扭转补了东墙补西墙的被动局面。

第二、持久战和接力赛。我们与世界先进水平有很大差距,宜树立信心,奋发有为,但不宜有老虎吃天、一步登天的想法。从历次失败中汲取教训,走出周而复始的“投资-失败、再投资-再失败”的怪圈,避免半导体行业重走光伏行业曾走过的冤枉路,对技术周期、市场周期、体制弊端、人才瓶颈、国际封锁、长周期效应等因素有通盘考虑和充分的预备方案。从机制上规避原地打转转,或类似错误反复发生。避免急功近利和赚快钱的思维,避免短期看似有效但长期无效,一味追求短期成果和数量、危害长远目标的作法。风物长宜放眼量,重视基础研究、创新生态,兼顾解决迫切问题与技术的引进、消化和研究,制订十年、二十年乃至三十年的发展目标和方案预案,结合实际变化及时调整,分阶段推进落实。

第三、短期工作在符合战略方向的基础上机动灵活,宜科学评价成果和绩效,不宜盲目追求立竿见影。产业政策既要发挥关键技术的攻坚作用,也要引导产业均衡协调发展;着眼于突破关键环节和业已暴露的瓶颈,同时兼顾从材料、设备、设计、制造、到封测等的全产业的生态闭环。要务实也要有开阔的视野,不能只见树木,不见森林。产业政策和各项投资兼顾市场导向和战略研究,接受社会监督,兼顾短期效益、社会效益和长期成效。对基础性、先导性、战略性技术和产品,初期可辅以适量的财政采购、适度规模的市场进行产业培育,以引导技术生态的良性循环,这样后发技术才有机会在合适的机遇期一跃而起。建立科学合理的绩效评价和监督制度,鼓励进取,包容失败,最大限度降低由机制弊端带来的损失,降低试错成本和资源浪费,将客观性失误同肆意挥霍、失职懈怠区分开来。

第四、提升供应链的竞争力和制衡能力。除了建立广泛的、互利互惠的供应链联盟、及弥补短板、均衡发展之外,重要的还有培育某种独特的供应链能力,像日韩和中国台湾那样成为某一个或几个单项冠军,可以是技术、材料、设备、工艺、以及底层基础能力等的任一环节,其能力几乎无法被替代或短期内很难被替代,拥有这种能力,供应链才具有竞争力,被随意攻击的可能性会大大降低。

第五、尊重和培育企业家精神、专家精神。企业可结合市场需求和技术趋势,力争先凭借细分领域的微创新突出重围,然后再追求长远发展和规模效应。产业链宜培育多样繁荣的企业群体,比如一定数量的规模型、支柱型企业,和细分领域数十万、数百万有“一技之长”的小微规模的隐形冠军型企业;再比如国有资本投资的企业,外资投资的企业,和民间资本投资的企业,等等。只有百花争艳,才有技术和人才的长期的激荡和积聚。

第六、构建长期的全面的半导体人才梯队培养和服务体系。业内预测2020年大陆IC专业人才需求约72万,但缺口仍有32万,尽管这个缺口在逐年减小,但业界人才供不应求的状况,仍会加剧跳槽和挖角,这不利于技术长周期型企业和行业的发展。业内技术人才成长周期长,且与互联网、通信等行业相比薪酬缺少吸引力,以及家庭原因、生活配套、子女教育等因素,均不利于人才队伍建设。大陆半导体产业急需各类领军人才,研发、设计、制造团队,和工程师、技术员、作业员。业界资深人士建议从高校和科研单位培养机制、海外尖端人才引进、以及生活配套改善等方面多管齐下。

第七、培养创新机制、土壤和文化氛围。培育从高校、科研院所、企业、到民间科研力量的创新能力,建立技术研究联动机制,破除束缚创新的有形和无形的牢笼。除了应用创新、功利创新,也要多一些基础创新、底层创新和公共产品创新,让当代中国的发明创造为人类社会献一份力。改善监督机制,发挥新闻媒体和社会监督的力量,建立有效的鼓励创新和造假追责制度,提升大学和科研院所的创新含金量,促进发明创造产业化。

第八、培育常态化机构,研究半导体产业运行规律,动态研判瞬息万变的市场和未来技术趋势,类似DARPASIASEMATECHSRCSIRIJSTARC等组织,不管是官方还是民间的,以提升专业性和前瞻性为目标,有全球视野和未来眼光,能给予客观的、独立的意见,少些官僚习气和套话空话,多接地气,听取不同意见和专业人士的批评,了解前沿信息、企业实情与市场需求,能真正发挥服务性、专业性和协调性作用。观察技术、市场和时局能透过现像看本质,能充分联想和想象,预判未来的多种可能性,并给出应对策略。

第九、降低发展先进技术的负面影响。长期以来,像房地产这样的低效的经济形态,挤占了半导体等先进技术行业的资本、人才等发展资源,客观上产生了对先进技术的挤出效应。发展先进技术的有利条件是,社会资本会自发地投向知识密集型产业,高素质人才会自发地流入技术创新和创造社会财富的领域,这需要从制度和产业政策等方面引导资源配置。

第十、由财政出资或社会兴办大型实验室等公共产品和服务,配套建立便捷高效的开放使用平台,为企业、事业单位和社会公众提供先进技术的配套服务和支撑。

第十一、有条件的企业可考虑垂直整合、强关联性业务整合,尝试产业融合发展,在上下游融合中孕育新技术,实现技术突破,这方面日韩等国家的家电企业和半导体企业已经有很好的示范,我国一些企业也有探索先例,比如比亚迪对电池、IGBT和整车等的业务整合,TCL由彩电向显示面板的业务整合,尤其应支持类似华为这样的有先进技术和人才、充满奋斗精神的企业,在半导体设计、制造、设备、材料以及软硬件配套等领域有更多建树。规模型企业可科学探索多元化经营,企业文化宜伴随技术同步转型,避免思维僵化。

 一个经济体的半导体产业强大与否,表面看是尖端技术的突破程度,实际上体现的是其工业体系的深度与广度,是对基础科研的重视程度。我国拥有最全的工业门类,但与发达国家相比,隐形冠军少,工业底子不扎实,在材料、设备、工艺制程和工具平台等方面仍有很大进步空间。缺乏科学精神,重应用而轻基础,多权宜之计而少长久之计,重局部而忽略整体,被现像迷惑而忽略本质问题等倾向阻碍了技术进步和发展的质量,这是在向市场经济转型过程中出现的问题。有专业人士认为因为我们的体制、人员素质、以及过去半导体产业的失误和失败,所以我们无法取得IC制造的成功。对此,我们不敢苟同,企业也丝毫没必要有情绪反弹,重点是在事实上见真章。同时,业内可以这些意见为鞭策,以卧薪尝胆的精神,披荆斩棘,奋力向前。

当前,新冠疫情和国际局势交错影响着世界经济和科技发展走势,企业处于全球性的市场竞争和资源配置体系中,只有长期连续的积累,才有机会脱颖而出。半导体产业链异常庞大,异常复杂,异常精细,涉及到犬牙交错的国际分工,涉及到数学、物理、化学、计算机、通信、微电子、材料、机械等等多学科知识,从实验室到产业化有个客观的、循序渐进的过程,终极成效的取得需要持续不间断地投入资金、人才、技术、市场等配套因素,缺一不可,如何保持长期吸引和汇集这些发展要素,避免被经济周期和技术迭代周期洗出局,至为关键和重要

PC、手机之后,下一个巨大市场可能是汽车电子、IOTAI,等等,但具体到这个市场究竟在哪里、何时来,最终还是会以自下而上的方式先被市场所发现。业内应理性认识国际分工与供应链的内核,以及产业迁移的发展路径并提前应对,正视技术后发的不利因素,在变化中发现和把握机遇。面对市场和技术的双周期,企业要有充分的调研分析判断,在保持战略定力的前提下机动调整,实施相应的产能和投资策略,在低谷时扛得住风险,保持技术研发的连续性,有条件的企业可研究和尝试反周期策略。当我们孤身面对强悍的劫匪时,争吵不是重点,决心、行动、智慧和耐心才是最最根本的。

后续将分享介绍支撑半导体器件的材料和设备等供应链内容,欢迎关注收听喜马拉雅听书同名专辑。谢谢!

参考资料:

1、“芯”想事成:中国芯片产业的博弈与突围,陈芳 董瑞丰,人民邮电出版社,20188

2、十年磨一剑---集成电路产业历史回顾和发展规律探讨,王永文,王阳元,中国集成电路,2007.3

3、中芯国际辉煌二十年发展历程2020-4-3振王府图书馆,360个人图书馆

4、公司内部内讧,中芯国际:我也很无奈啊 ,2019-04-12,与非网

5、我国电子产业发展历史,百度文库,许家四,2020-3-20

6、集成电路发展历程及未来展望,阚凯,蝌蚪五线谱,2017-11-20

7、集成电路的过去、现在和将来(一)世界集成电路的发展历史,集成电路应用,王龙兴,20141

8、集成电路产业50年回眸 朱贻玮,电子工业出版社,2016-3

9、芯片历史的4次拐点,甲子光年,虎嗅网,2019-06-12

101985:中国芯奇点,陈伊凡,底层设计师2020-05-13

11、未曾忘却的记忆:回旋在酒仙桥地区的集成电路梦icbank2018-05-09 芯思想,朱贻玮

12、陈大同:中国半导体将迎来黄金十年,但我们要做好长期艰苦的心理准备,2020-05-23澎湃新闻·澎湃号,

13、中国半导体发展简史! ittbank搜狐号,2018-12-24

14、中国半导体产业40年记,半导体行业观察,财经无忌,月落乌啼,2020-5-23

15、大陆二十城芯事:起家、落后到奋起,中国68年集成电路峥嵘岁月,智东西搜狐号,心缘2019-07-09

16、决策依据:《疫情下的元器件供应链》蓝皮书,今日芯闻,吴振洲 李明骏 杨宇光2022-5-8

17、一文看懂2018全球半导体市场数据,20190222日,半导体行业观察,摩尔精英

18、从3211亿美元的IC进口数据解析中国集成电路,2019-02-12,芯谋研究

19、中国芯片的真实情况,这篇文章终于说透了,中外管理杂志,2018-09-28

20、中国芯片差在哪?这篇讲全了。钱塘号,锌科技,2019-2-21

21、中国半导体产业发展历史大事记,集成电路网,王磊,2018-04-02

22、盘点中国半导体的历史进程,胡薇• 2018-10-29http://www.elecfans.com/d/804710.html

23909工程:第二次冲击IC高地,1998https://business.sohu.com/file/659tzdb-n.html

24、知乎 关中中年刀客 对“谁知道世界集成电路(芯片)发展简史?的回答

链接:https://www.zhihu.com/question/342449845/answer/802291524

25、首钢的“芯”酸往事:亏损一年多后不再痴情芯片产业,陈永乐,周程,知识分子,2018-4-24

26、中国半导体产业悲惨之路!李飞,知乎,2018-4-28

 

 

作者: VV草木本芯, 来源:面包板社区

链接: https://mbb.eet-china.com/blog/uid-me-3925380.html

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文章评论6条评论)

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VV草木本芯 2020-12-16 08:36

原篇幅过长,作了部分删减

VV草木本芯 2020-8-14 11:08

追忆流年寻梦少年: 看完了感觉后背发冷啊,差距很大很大啊!
目前的现状,很难一下子突破?
坚持持久战。速胜论行不通

追忆流年寻梦少年 2020-8-14 09:36

看完了感觉后背发冷啊,差距很大很大啊!
目前的现状,很难一下子突破?

FPFA兔兔爸 2020-8-13 09:23

好书!

最近正在找“中芯国际”的材料,这个很有借鉴

VV草木本芯 2020-8-12 20:26

qwqr3231: 其实对本土这些龙头企业了解并不是很深入,边角料倒是经常看到,收藏了慢慢学习。
本土品牌在成长中,本土供应链在建设中,否则 动不动被断供在肿么办,
当然,现实的差距不小

qwqr3231 2020-8-12 14:57

其实对本土这些龙头企业了解并不是很深入,边角料倒是经常看到,收藏了慢慢学习。
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