14nm時代 中國IC設計需創(chuàng)新思路

　　2013年中國IC行業(yè)在資本運作層面出現(xiàn)了一個小高潮：9月底瀾起科技在美國Nasdaq成功上市，成為過去10年在美國上市的第4家中國集成電路設計企業(yè)，也是近3年來在美國上市的唯一的中國集成電路設計企業(yè)。在此之前，同方國芯以定向增發(fā)的方式實現(xiàn)了對深圳國微電子的合并;紫光集團斥資17.8億美元收購了展訊通信，創(chuàng)造了中國集成電路設計業(yè)最大的資本并購案，展現(xiàn)出資本市場對集成電路設計企業(yè)的高度興趣。除此之外，在技術研發(fā)、新品發(fā)布、專利權交易諸多層面，中國集成電路均表現(xiàn)出了相當?shù)幕钴S度。相比之下，2013年全球半導體增長率可能只有1%。

　　然而，活躍的市場并沒有給中國半導體業(yè)者帶來成就與滿足，當今大多數(shù)中國半導體人員都存在一種危機感，這種危機感可以從近日召開的“2013北京微電子國際研討會”所有演講嘉賓的發(fā)言中清楚地感受出來。

　　壓力不僅來源于中國IC企業(yè)長期存在的小而散、創(chuàng)新能力不足等老大難問題久拖無解，更來自于國際半導體業(yè)界日益臨近的技術變革，已對中國企業(yè)的生存形成挑戰(zhàn)。在當前形勢之下，中國半導體要想不被淘汰，進而取得進步與發(fā)展，只有跳出以往的窠臼，探尋全新的發(fā)展思路，包括管理模式創(chuàng)新、投資模式創(chuàng)新，以及商業(yè)模式創(chuàng)新等。

　　半導體健康發(fā)展事關網(wǎng)絡和信息安全

　　集成電路產業(yè)的重要性不言而喻，它是信息技術產業(yè)的核心，國家重要的基礎性、先導性和戰(zhàn)略性產業(yè)。對此，國務院副總理馬凱日前在深圳、杭州和上海調研時多次強調指出，發(fā)展集成電路產業(yè)是中央的戰(zhàn)略決策，并將集成電路產業(yè)的發(fā)展提升到推動經濟轉型升級和保障國家安全的高度。

　　如此重視，不僅因為集成電路產品應用遍及通信、計算機、多媒體、智能卡、導航、功率器件、模擬器件和消費類電子等不同領域，市場龐大(根據(jù)中國半導體行業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)，2012年中國半導體市場規(guī)模近萬億元)，還因為這個市場所蘊含的機會，在未來依然無比誘人。華美半導體協(xié)會會長兼理事長彭亮指出，在世界進入后PC時代后，未來幾年圍繞移動智能終端所開發(fā)的各類芯片仍然是市場熱點，將維持高速發(fā)展的態(tài)勢。

　　中國半導體行業(yè)協(xié)會集成電路設計分會理事長魏少軍指出，集成電路作為電子信息產業(yè)的核心和基礎，其發(fā)展不僅對IC業(yè)自身至關重要，更會對下游的整機系統(tǒng)產生重大影響，是事關網(wǎng)絡和信息安全的大事。中科院微電子所所長葉甜春指出，集成電路已成為事關國家競爭力的戰(zhàn)略高技術產品，集成電路制造技術是大國綜合科技實力競爭的必爭戰(zhàn)略制高點。中國高端制造裝備與材料依賴進口，制造工藝缺乏自主知識產權的局面必須扭轉。而龐大的市場需求提供了歷史性的產業(yè)發(fā)展機遇與空間。

　　14nm時代中國IC設計無Foundry可用?

　　然而，隨著半導體邁向14nm時代，產業(yè)型態(tài)正處在一個發(fā)生重大技術變革的端口，以往我們熟知的產業(yè)周期正在逐漸消失，以往習慣的發(fā)展節(jié)律也有可能被打亂，這給仍以小、微企業(yè)為主的中國IC設計業(yè)帶來了嚴重挑戰(zhàn)。

　　全球集成電路正進入后摩爾定律時代，工藝不斷走向細微化。提高光刻分辨率的途徑有3種：縮短曝光波長、增大鏡頭的數(shù)值孔徑NA以及減少k1。顯然，縮短波長是主要的也是方便易行的。目前市場的193nmArF光源是首選，再加入浸液式技術等，實際上達到28nm幾乎已是極限(需要OPC等技術的幫助)。所以fabless公司NVIDIA的CEO黃仁勛多次指出工藝制程在22nm/20nm時的成本一定比28nm高，因為當工藝尺寸縮小到22nm/20nm時，傳統(tǒng)的光刻技術已無能為力，必須采用輔助的兩次圖形曝光技術(DP)。從原理上DP技術易于理解，甚至可以三次或者四次曝光，但是必然帶來兩個大問題：一個是光刻加掩模的成本迅速上升，另一個是工藝的循環(huán)周期延長。一個有關成本的數(shù)字是，從65nm、45nm、28nm、22nm、16nm一路發(fā)展下來，芯片的研發(fā)制造成本越來越高。22nm工藝節(jié)點上，一條達到盈虧平衡的生產線預計投資需要高達80億美元~100億美元，16nm工藝節(jié)點時可能達到120億美元~150億美元。

　　除了尺寸縮小之外，半導體產業(yè)尚有450mm硅片、TSV3D封裝、FinFET結構與III-V族作溝道材料等諸多新的關鍵技術工藝逐漸達到實施階段。以至于目前只有少數(shù)高端芯片設計公司可以負擔這些研發(fā)費用，繼續(xù)跟蹤定律的廠家數(shù)量越來越少。近兩年來，盡管全球半導體業(yè)幾乎徘徊在3000億美元左右，但是代工業(yè)卻創(chuàng)造了一個又一個奇跡。2012年全球半導體增長不足1%的時候，代工業(yè)銷售額卻達到345.7億美元，與2011年的307億美元相比增長率達12.6%。

　　對此，魏少軍擔憂地指出，也許再過兩年，中國IC設計企業(yè)將沒有可用的代工廠了。因為照目前的形勢發(fā)展下去，到了14nm時代，IC設計企業(yè)可能只有一家可供利用的代工廠。而一個Fundry可以同時支持的芯片企業(yè)只有5～8家。“那時如果由代工廠選擇，那么它一定會選那些實力最強的、市場份額最大的、產品利潤最高的、技術能力最強的企業(yè)作為自己的客戶。而中國企業(yè)恰恰都不在這個范圍之內。”

　　發(fā)展中國半導體產業(yè)需要創(chuàng)新思路

　　集成電路設計企業(yè)說到底是一個產品企業(yè)，其生存和發(fā)展依賴的是企業(yè)的芯片產品，在同質化嚴重的大背景下，創(chuàng)新成為設計企業(yè)突圍的關鍵，當然這種創(chuàng)新不僅局限在產品創(chuàng)新、技術創(chuàng)新上，管理模式創(chuàng)新、投資模式創(chuàng)新以及商業(yè)模式創(chuàng)新等也極為重要。

　　首先是組織模式創(chuàng)新。在探討我國IC產業(yè)發(fā)展模式時，業(yè)界經常呼吁要盡快實現(xiàn)整機和芯片聯(lián)動，以使芯片企業(yè)能夠通過與國內整機企業(yè)的合作，更好地把握市場需求，增強市場拓展能力;而整機企業(yè)也可通過聯(lián)動，得到芯片企業(yè)更好的技術支持，提升核心競爭能力。然而這一設想一直缺乏有效的組織管理機構和協(xié)調機制。根據(jù)魏少軍的介紹，未來我國有望成立一個國家級的集成電路管理機構，協(xié)調產業(yè)發(fā)展，以信息安全為主要抓手，重點發(fā)展信息基礎設施所需的集成電路芯片，維護網(wǎng)絡和信息安全。這種組織模式的創(chuàng)新，希望能為中國半導體開創(chuàng)出一條有效的發(fā)展路徑。

　　其次是投資模式創(chuàng)新。半導體的Foundry廠與液晶面板廠、LED芯片廠一樣，都需要大量資金的投入，但是這種贏利周期極長的項目僅靠社會資本投入，缺乏吸引力且風險過大，而過去二三十年間的經驗又表明純粹的政府投入做不好半導體產業(yè)。對此，華山資本董事總經理陳大同表示，我國將探索資金的管理模式，籌集和建立集成電路專項發(fā)展資金，中央政府投入一部分，地方資金投入一部分，然后用政府資金撬動社會資金，將成為未來一段時間中國對于具有戰(zhàn)略價值的大型半導體項目進行資金扶持的主要思路。

　　最后，企業(yè)的運營也應當創(chuàng)新。目前，國內通信、消費電子等傳統(tǒng)半導體市場面臨新需求，而物聯(lián)網(wǎng)、智能電網(wǎng)、汽車電子、醫(yī)療電子等熱點市場也不斷升溫，帶來了相應的機遇及挑戰(zhàn)。對此，小米科技董事長雷軍在總結小米手機成功的秘訣時認為，成功的關鍵在于商業(yè)模式創(chuàng)新，獨特的軟件+硬件+互聯(lián)網(wǎng)服務的發(fā)展模式成就了小米手機。他同時呼吁中國集成電路企業(yè)在互聯(lián)網(wǎng)時代應該敢于用互聯(lián)網(wǎng)的思維進行模式創(chuàng)新，以互聯(lián)網(wǎng)的免費模式(以BOM價銷售)經營IC市場，也許可以獲得更大的商業(yè)成功。