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14nm時(shí)代 中國(guó)IC設(shè)計(jì)需創(chuàng)新思路

　　
　　2013年中國(guó)IC行業(yè)在資本運(yùn)作層面出現(xiàn)了一個(gè)小高潮：9月底瀾起科技在美國(guó)Nasdaq成功上市，成為過去10年在美國(guó)上市的第4家中國(guó)集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)，也是近3年來在美國(guó)上市的唯一的中國(guó)集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)。在此之前，同方國(guó)芯以定向增發(fā)的方式實(shí)現(xiàn)了對(duì)深圳國(guó)微電子的合并;紫光集團(tuán)斥資17.8億美元收購(gòu)了展訊通信，創(chuàng)造了中國(guó)集成電路設(shè)計(jì)業(yè)最大的資本并購(gòu)案，展現(xiàn)出資本市場(chǎng)對(duì)集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)的高度興趣。除此之外，在技術(shù)研發(fā)、新品發(fā)布、專利權(quán)交易諸多層面，中國(guó)集成電路均表現(xiàn)出了相當(dāng)?shù)幕钴S度。相比之下，2013年全球半導(dǎo)體增長(zhǎng)率可能只有1%。
　　然而，活躍的市場(chǎng)并沒有給中國(guó)半導(dǎo)體業(yè)者帶來成就與滿足，當(dāng)今大多數(shù)中國(guó)半導(dǎo)體人員都存在一種危機(jī)感，這種危機(jī)感可以從近日召開的“2013北京微電子國(guó)際研討會(huì)”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(guó)IC企業(yè)長(zhǎng)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(guó)際半導(dǎo)體業(yè)界日益臨近的技術(shù)變革，已對(duì)中國(guó)企業(yè)的生存形成挑戰(zhàn)。在當(dāng)前形勢(shì)之下，中國(guó)半導(dǎo)體要想不被淘汰，進(jìn)而取得進(jìn)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(dǎo)體健康發(fā)展事關(guān)網(wǎng)絡(luò)和信息安全
　　集成電路產(chǎn)業(yè)的重要性不言而喻，它是信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的核心，國(guó)家重要的基礎(chǔ)性、先導(dǎo)性和戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。對(duì)此，國(guó)務(wù)院副總理馬凱日前在深圳、杭州和上海調(diào)研時(shí)多次強(qiáng)調(diào)指出，發(fā)展集成電路產(chǎn)業(yè)是中央的戰(zhàn)略決策，并將集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提升到推動(dòng)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級(jí)和保障國(guó)家安全的高度。
　　如此重視，不僅因?yàn)榧呻娐樊a(chǎn)品應(yīng)用遍及通信、計(jì)算機(jī)、多媒體、智能卡、導(dǎo)航、功率器件、模擬器件和消費(fèi)類電子等不同領(lǐng)域，市場(chǎng)龐大(根據(jù)中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)，2012年中國(guó)半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模近萬億元)，還因?yàn)檫@個(gè)市場(chǎng)所蘊(yùn)含的機(jī)會(huì)，在未來依然無比誘人。華美半導(dǎo)體協(xié)會(huì)會(huì)長(zhǎng)兼理事長(zhǎng)彭亮指出，在世界進(jìn)入后PC時(shí)代后，未來幾年圍繞移動(dòng)智能終端所開發(fā)的各類芯片仍然是市場(chǎng)熱點(diǎn)，將維持高速發(fā)展的態(tài)勢(shì)。中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)集成電路設(shè)計(jì)分會(huì)理事長(zhǎng)魏少軍指出，集成電路作為電子信息產(chǎn)業(yè)的核心和基礎(chǔ)，其發(fā)展不僅對(duì)IC業(yè)自身至關(guān)重要，更會(huì)對(duì)下游的整機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生重大影響，是事關(guān)網(wǎng)絡(luò)和信息安全的大事。中科院微電子所所長(zhǎng)葉甜春指出，集成電路已成為事關(guān)國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力的戰(zhàn)略高技術(shù)產(chǎn)品，集成電路制造技術(shù)是大國(guó)綜合科技實(shí)力競(jìng)爭(zhēng)的必爭(zhēng)戰(zhàn)略制高點(diǎn)。中國(guó)高端制造裝備與材料依賴進(jìn)口，制造工藝缺乏自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的局面必須扭轉(zhuǎn)。而龐大的市場(chǎng)需求提供了歷史性的產(chǎn)業(yè)發(fā)展機(jī)遇與空間。
　　14nm時(shí)代中國(guó)IC設(shè)計(jì)無Foundry可用?
　　然而，隨著半導(dǎo)體邁向14nm時(shí)代，產(chǎn)業(yè)型態(tài)正處在一個(gè)發(fā)生重大技術(shù)變革的端口，以往我們熟知的產(chǎn)業(yè)周期正在逐漸消失，以往習(xí)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(guó)IC設(shè)計(jì)業(yè)帶來了嚴(yán)重挑戰(zhàn)。
　　全球集成電路正進(jìn)入后摩爾定律時(shí)代，工藝不斷走向細(xì)微化。提高光刻分辨率的途徑有3種：縮短曝光波長(zhǎng)、增大鏡頭的數(shù)值孔徑NA以及減少k1。顯然，縮短波長(zhǎng)是主要的也是方便易行的。目前市場(chǎng)的193nmArF光源是首選，再加入浸液式技術(shù)等，實(shí)際上達(dá)到28nm幾乎已是極限(需要OPC等技術(shù)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(shí)的成本一定比28nm高，因?yàn)楫?dāng)工藝尺寸縮小到22nm/20nm時(shí)，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)(DP)。從原理上DP技術(shù)易于理解，甚至可以三次或者四次曝光，但是必然帶來兩個(gè)大問題：一個(gè)是光刻加掩模的成本迅速上升，另一個(gè)是工藝的循環(huán)周期延長(zhǎng)。一個(gè)有關(guān)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(diǎn)上，一條達(dá)到盈虧平衡的生產(chǎn)線預(yù)計(jì)投資需要高達(dá)80億美元~100億美元，16nm工藝節(jié)點(diǎn)時(shí)可能達(dá)到120億美元~150億美元。
　　除了尺寸縮小之外，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)尚有450mm硅片、TSV3D封裝、FinFET結(jié)構(gòu)與III-V族作溝道材料等諸多新的關(guān)鍵技術(shù)工藝逐漸達(dá)到實(shí)施階段。以至于目前只有少數(shù)高端芯片設(shè)計(jì)公司可以負(fù)擔(dān)這些研發(fā)費(fèi)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(dǎo)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(gè)又一個(gè)奇跡。2012年全球半導(dǎo)體增長(zhǎng)不足1%的時(shí)候，代工業(yè)銷售額卻達(dá)到345.7億美元，與2011年的307億美元相比增長(zhǎng)率達(dá)12.6%。
　　對(duì)此，魏少軍擔(dān)憂地指出，也許再過兩年，中國(guó)IC設(shè)計(jì)企業(yè)將沒有可用的代工廠了。因?yàn)檎漳壳暗男蝿?shì)發(fā)展下去，到了14nm時(shí)代，IC設(shè)計(jì)企業(yè)可能只有一家可供利用的代工廠。而一個(gè)Fundry可以同時(shí)支持的芯片企業(yè)只有5～8家。“那時(shí)如果由代工廠選擇，那么它一定會(huì)選那些實(shí)力最強(qiáng)的、市場(chǎng)份額最大的、產(chǎn)品利潤(rùn)最高的、技術(shù)能力最強(qiáng)的企業(yè)作為自己的客戶。而中國(guó)企業(yè)恰恰都不在這個(gè)范圍之內(nèi)。”
　　發(fā)展中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)需要?jiǎng)?chuàng)新思路
　　集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)說到底是一個(gè)產(chǎn)品企業(yè)，其生存和發(fā)展依賴的是企業(yè)的芯片產(chǎn)品，在同質(zhì)化嚴(yán)重的大背景下，創(chuàng)新成為設(shè)計(jì)企業(yè)突圍的關(guān)鍵，當(dāng)然這種創(chuàng)新不僅局限在產(chǎn)品創(chuàng)新、技術(shù)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(guó)IC產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式時(shí)，業(yè)界經(jīng)常呼吁要盡快實(shí)現(xiàn)整機(jī)和芯片聯(lián)動(dòng)，以使芯片企業(yè)能夠通過與國(guó)內(nèi)整機(jī)企業(yè)的合作，更好地把握市場(chǎng)需求，增強(qiáng)市場(chǎng)拓展能力;而整機(jī)企業(yè)也可通過聯(lián)動(dòng)，得到芯片企業(yè)更好的技術(shù)支持，提升核心競(jìng)爭(zhēng)能力。然而這一設(shè)想一直缺乏有效的組織管理機(jī)構(gòu)和協(xié)調(diào)機(jī)制。根據(jù)魏少軍的介紹，未來我國(guó)有望成立一個(gè)國(guó)家級(jí)的集成電路管理機(jī)構(gòu)，協(xié)調(diào)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，以信息安全為主要抓手，重點(diǎn)發(fā)展信息基礎(chǔ)設(shè)施所需的集成電路芯片，維護(hù)網(wǎng)絡(luò)和信息安全。這種組織模式的創(chuàng)新，希望能為中國(guó)半導(dǎo)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(dǎo)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(zhǎng)的項(xiàng)目?jī)H靠社會(huì)資本投入，缺乏吸引力且風(fēng)險(xiǎn)過大，而過去二三十年間的經(jīng)驗(yàn)又表明純粹的政府投入做不好半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。對(duì)此，華山資本董事總經(jīng)理陳大同表示，我國(guó)將探索資金的管理模式，籌集和建立集成電路專項(xiàng)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(dòng)社會(huì)資金，將成為未來一段時(shí)間中國(guó)對(duì)于具有戰(zhàn)略價(jià)值的大型半導(dǎo)體項(xiàng)目進(jìn)行資金扶持的主要思路。
　　最后，企業(yè)的運(yùn)營(yíng)也應(yīng)當(dāng)創(chuàng)新。目前，國(guó)內(nèi)通信、消費(fèi)電子等傳統(tǒng)半導(dǎo)體市場(chǎng)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(diǎn)市場(chǎng)也不斷升溫，帶來了相應(yīng)的機(jī)遇及挑戰(zhàn)。對(duì)此，小米科技董事長(zhǎng)雷軍在總結(jié)小米手機(jī)成功的秘訣時(shí)認(rèn)為，成功的關(guān)鍵在于商業(yè)模式創(chuàng)新，獨(dú)特的軟件+硬件+互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的發(fā)展模式成就了小米手機(jī)。他同時(shí)呼吁中國(guó)集成電路企業(yè)在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代應(yīng)該敢于用互聯(lián)網(wǎng)的思維進(jìn)行模式創(chuàng)新，以互聯(lián)網(wǎng)的免費(fèi)模式(以BOM價(jià)銷售)經(jīng)營(yíng)IC市場(chǎng)，也許可以獲得更大的商業(yè)成功。