中國“芯”28nm關(guān)鍵節(jié)點需要怎樣的推動力？

　　在中國全面實現(xiàn)工業(yè)化的今天，幾乎所有人都將目光集中在飛機發(fā)動機、集成電路、生物工程等重點行業(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(jié)構(gòu)戰(zhàn)略性調(diào)整，集成電路產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性、先導(dǎo)性地位進一步凸顯，美國更將其視為未來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也有業(yè)內(nèi)人士將集成電路比喻為工業(yè)生產(chǎn)的“心臟”，其重要性可見一斑。

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

　　28納米為IC工藝制程發(fā)展關(guān)鍵節(jié)點

　　全 球方面，白皮書數(shù)據(jù)顯示，2014年全球集成電路產(chǎn)業(yè)規(guī)模達到3331.51億美元。從區(qū)域分布來看，集成電路產(chǎn)業(yè)主要分布在北美、歐洲、日本和亞太地區(qū) (除日本)。同時，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(jù)主導(dǎo)地位，在全球前20大半導(dǎo)體廠商中達到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(jù)工信部統(tǒng)計，2014年，中國集成電路產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)銷售收入2672億元人民 幣，同比增長11.2%，比上年提高3.6個百分點。

　　技術(shù)演進角度，白皮書認(rèn)為，縱觀集成電路50年來的發(fā)展歷程，自發(fā)明以來所取得的成 功和產(chǎn)品增值主要歸功于半導(dǎo)體制造技術(shù)的不斷進步。工藝技術(shù)持續(xù)快速發(fā)展現(xiàn)有技術(shù)不斷改進，新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，帶動了芯片集成度持續(xù)迅速提高，單位電路成本 呈指數(shù)式降低。白皮書認(rèn)為綜合技術(shù)和成本等各方面因素，28納米都將成為未來很長一段時間內(nèi)的關(guān)鍵工藝節(jié)點。

　　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%，而每次開關(guān)時的能耗則減小了50%。此外，目前28納米采用的是193納米的浸液式方法，當(dāng)尺 寸縮小到22/20納米時，傳統(tǒng)的光刻技術(shù)已無能為力，必須采用輔助的兩次圖形曝光技術(shù)(double patterning，簡稱為DP)。然而這樣會增加掩膜工藝次數(shù)，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納米無論從設(shè)計還是生產(chǎn) 成本上一直無法實現(xiàn)很好的控制，其成本約為28納米工藝成本的1.5-2倍左右。

　　從市場需求角度，白皮書同時表示，隨著28納米工藝技術(shù) 的成熟，28納米工藝產(chǎn)品市場需求量呈現(xiàn)爆發(fā)式增長態(tài)勢——從2012年的91.3萬片到2014年的294.5萬片，年復(fù)合增長率高達79.6%，并且 這種高增長態(tài)勢將持續(xù)到2017年。白皮書還表示，因為成本等綜合原因，14/16納米不會迅速成為主流工藝，因此，28納米工藝將會在未來很長一段時間 內(nèi)作為高端主流的工藝節(jié)點。

　　白皮書還調(diào)研了中國28納米工藝制程現(xiàn)狀。白皮書稱，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)過幾百人研發(fā)團隊和近三年時間，于2013年底實現(xiàn)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)品將基本上實現(xiàn)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)新將推動中國IC產(chǎn)業(yè)發(fā)展

　　如 何進一步從半導(dǎo)體制造領(lǐng)域著手突破、進而實現(xiàn)整個半導(dǎo)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)展推進綱要》中，主管部門提出了指導(dǎo)性意見， 其中包括：以技術(shù)創(chuàng)新、模式創(chuàng)新和體制機制創(chuàng)新為動力，充分利用全球資源，推進產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)開放式創(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(diào)“模式創(chuàng)新”和“加強國際交流合作”。而賽迪發(fā)布的白皮書也利用較大篇幅論述晶圓制造廠與 IC設(shè)計企業(yè)聯(lián)合創(chuàng)新的必要性。白皮書認(rèn)為傳統(tǒng)IDM模式面臨巨大挑戰(zhàn)，而行業(yè)分工模式也存在諸多不足;白皮書經(jīng)過大量調(diào)研認(rèn)為，聯(lián)合創(chuàng)新將開啟IC產(chǎn)業(yè) 發(fā)展新模式。

　　所謂IDM(Integrated Device Manufacturer)，即從設(shè)計到制造、封裝測試以及投向市場全包的運營方式。其特征是經(jīng)營范圍覆蓋IC設(shè)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(nèi)部資源整合能力強、利潤高以及技術(shù)領(lǐng)先等優(yōu)勢，但白皮書認(rèn)為其存在明顯弊端，主要體現(xiàn)在——生 產(chǎn)運營成本高制約技術(shù)創(chuàng)新;技術(shù)進步難度大;產(chǎn)能和市場難以匹配。

　　而傳統(tǒng)的行業(yè)分工模式源于產(chǎn)業(yè)的專業(yè)化分工。隨著分工的逐漸深入，形成 了專業(yè)的IP(知識產(chǎn)權(quán))核、無生產(chǎn)線的IC設(shè)計(Fabless)、晶圓代工(Foundry)及封裝測試(Assembling & Testing)廠商。模式的最大優(yōu)點是靈活性強，但劣勢也很明顯——工藝對接難度加大，延緩產(chǎn)品上市時間;Foundry標(biāo)準(zhǔn)化的工藝研發(fā)，不利于滿足 客戶特色需求;各Foundry工藝不統(tǒng)一，增加了Fabless適配難度。

　　在此背景下，白皮書提出，聯(lián)合創(chuàng)新將開啟IC產(chǎn)業(yè)發(fā)展新模 式。這種模式可在實現(xiàn)分工的基礎(chǔ)上合作，在合作的基礎(chǔ)上分工，聯(lián)合創(chuàng)新模式中，各種領(lǐng)域內(nèi)有所長的企業(yè)，彼此以深度伙伴關(guān)系合作的形式，達到各環(huán)節(jié)的有效 垂直整合。代工廠不再僅限于產(chǎn)業(yè)鏈中的制造，可以參與到專業(yè)芯片的前期設(shè)計和后期服務(wù);此外，聯(lián)合創(chuàng)新模式加快Foundry工藝進步速度，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。

　　白皮書稱，從集成電路行業(yè)發(fā)展來看，新工藝與新材料 的引入需要設(shè)計企業(yè)與制造企業(yè)緊密合作，需要IC設(shè)計企業(yè)對工藝、器件有深入的理解。讓IC設(shè)計企業(yè)加入到工藝研發(fā)過程中，可以結(jié)合工藝進行設(shè)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(shè)計的產(chǎn)品在性能方面獲得優(yōu)勢，也能有效降低風(fēng)險。

　　白皮書重點介紹“中高聯(lián)合創(chuàng)新”模式

　　何 為聯(lián)合創(chuàng)新模式的典范?白皮書力挺“中高聯(lián)合創(chuàng)新”。白皮書認(rèn)為，作為全球最大的、領(lǐng)先的Fabless廠商Qualcomm(美國高通公司，以下簡稱 “高通”)，和中國內(nèi)地最大的Foundry廠商中芯國際的合作具有典型意義和示范作用。 白皮書稱，中芯國際與高通的聯(lián)合創(chuàng)新模式，主要體現(xiàn)在協(xié)同技術(shù)創(chuàng)新、相互經(jīng)驗分享、聯(lián)合人才培養(yǎng)、促進市場開拓等方面。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。

　　白皮書表示，高通擁有眾多關(guān)于半導(dǎo)體工藝和設(shè)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際的產(chǎn)品需求。這對幫助中芯國際利用、改進和完善其生產(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，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(shè)計包(PDK),可以幫助高通以外的其它設(shè)計企業(yè)對中芯國際28納米工藝樹立信心。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(shè)立了專門的研發(fā)中心來為中芯國際提供現(xiàn)場支持。

　　此外，作為IC設(shè)計廠商，高通與多 家海外晶圓制造廠合作開發(fā)芯片，在支持晶圓代工廠的制程技術(shù)成熟化和不斷演進方面累積了很多經(jīng)驗，并得到實際產(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、移動端的芯片領(lǐng)域處于全球第一的位置。高通也是少數(shù)幾家能夠以規(guī)?；图夹g(shù)資源支持晶圓代工廠開發(fā)領(lǐng)先制程工藝的設(shè)計企業(yè)。而中芯國 際和高通開展合作后，高通可以把這些成熟的合作經(jīng)驗帶到中國，與中芯國際進行分享，生產(chǎn)出符合市場需求的產(chǎn)品、并保證產(chǎn)品良率的提高。

　　白 皮書還表示，“中高聯(lián)合創(chuàng)新”模式還可以強化業(yè)內(nèi)其它客戶對中芯國際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)未來將成為中芯國際重要的增長動力之一。中芯國際實力進一步增加以后，進而可以聘用、培養(yǎng)一流的高技術(shù)人才，投入更多的資金用于研 發(fā)，開發(fā)更先進的工藝技術(shù)，最終形成一個良性循環(huán)，讓研發(fā)與市場更加有效地結(jié)合起來。

　　對于該模式帶來的成果之一，工信部在《2014年集成電路行業(yè)發(fā)展回顧及展望》中稱，中芯國際與高通合作的28納米驍龍?zhí)幚砥鞒晒χ圃欤瑯?biāo)志著其在28納米工藝制程成熟的路徑上又邁出重要一步。

　　開放合作是中國IC發(fā)展的重要方向

　　開 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，工信部副部長懷進鵬表示，中國集成電路市場需求強大，中美雙方在集成電路領(lǐng)域合作空間廣闊。 中國在實施《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進綱要》過程中將充分發(fā)揮市場配置資源的決定性作用，更好發(fā)揮政府作用，堅持開放發(fā)展原則，歡迎包括美國半導(dǎo)體企業(yè)在 內(nèi)的國外企業(yè)參與其中。

　　事實上，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(nèi)地第一家在最先進工藝節(jié)點上生產(chǎn)高性能、低功耗手機處理器的 晶圓代工企業(yè)。僅僅一年多時間，中芯國際28納米芯片組實現(xiàn)商用，采用其28納米工藝的驍龍410處理器已經(jīng)應(yīng)用于主流智能手機。

　　此事件 在中國推進“互聯(lián)網(wǎng)+”和“中國制造2025”戰(zhàn)略的大背景下具備里程碑意義，中芯國際首席執(zhí)行官兼執(zhí)行董事邱慈云博士表示，“這對整個產(chǎn)業(yè)鏈來說意義非 凡，我們通過與高通的緊密合作，實現(xiàn)了中國內(nèi)地制造核心芯片應(yīng)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(biāo)志著高通和中芯國際在先進 工藝制程和晶圓制造合作上再次取得重大進展”。

　　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(gòu)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。該項目為比利時國王菲利普·利奧波德·路易斯·瑪麗訪華期間與中國簽署的一系列協(xié)議之一，這項代表著中國和比利時最 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(xí) 近 平、比利時國王菲利普共同見證了簽約儀式。

　　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電半導(dǎo)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，投資總額為2.8億美元。如本輪擬 進行的投資一旦完成，將幫助中芯長電加快中國第一條12英寸凸塊生產(chǎn)線的建設(shè)進度，從而擴大生產(chǎn)規(guī)模，提升先進制造能力，并完善中國整體芯片加工產(chǎn)業(yè)鏈。