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近日,有媒体帮中芯国际(SMIC)放了一个卫星,豪迈地宣称中芯国际“未来比肩英特尔三星”。
本院感觉突兀得很:从2000-2016年、从180纳米到45纳米工艺,中芯国际都是“全方位引进”、受制于人,文中却说“中芯国际已经开始冲刺 28 纳米、14 纳米以及 7 纳米等先进工艺制程技术”、“2017 年也将投入7纳米制程研发,有能力做到行业领先的工艺制程”,这不是天荒夜谈吗。
感觉媒体误导很深,故特写下本文字,从中芯国际谈及中国整个芯片产业的现状,以免谣言四布,有碍视听。
那么,中国芯片生产装备研发和制造的重任该谁承担呢?
由于芯片生产装备研发风险巨大、投资巨大,社会企业难以承担,以当前的体制,只能由“国家队”来承担。中国芯片生产装备研发的“国家队”当属中科院微电子研究所。
微电子研究所近30年来又干了什么呢?
1958年,中国科学院109厂创建,面向生产计算机所需的晶体管,1986年,109厂与半导体所、计算所相关部门合并组建微电子中心,2003年9月,正式更名为“中国科学院微电子研究所”。可见,微电子所时间很长、积累很深。
微电子所近年在芯片领域的成果,如下。
(1)22纳米工艺级别成果
2016年 22纳米集成电路核心工艺 2016年北京市科学技术奖一等奖叶甜春,徐秋霞,朱慧珑,陈大鹏,赵超,闫江,王文武,霍宗亮,李俊峰,殷华湘,李东三,张建勇,王敬
2016年 纳米集成电路关键技术及应用 2016年中国电子学会科学技术奖技术发明类一等奖叶甜春,徐秋霞,朱慧珑,赵超,张卫,王敬
(2)65-40纳米工艺级别成果
2012年 超大规模集成电路65-40纳米成套产品工艺研发与产业化 2012年度北京市科学技术一等奖中芯国际,微电子所(陈岚、叶甜春等)
(3)100纳米工艺级别成果
2009年12月23日 100nm高密度等离子刻蚀机研发与产业化 国家科学技术进步二等奖
2008年12月 100nm高密度等离子刻蚀机研发与产业化 北京市科学技术奖一等奖赵晋荣、张伯旭、耿锦启、张建勇、李东三、王宝全、李 兵、孙 岩、张秀川、刘利坚、赵梦欣、南建辉、夏 威、白志民、徐华
(4)90-65纳米工艺级别成果
2008年 90-65纳米极大规模集成电路大生产关键技术研究 2008年国家科技进步二等奖徐秋霞
2007年 90-65纳米极大规模集成电路大生产关键技术研究 2007年教育部科学技术一等奖徐秋霞、叶甜春
(5)180-100纳米工艺级别成果
2002年 0.18/0.1微米CMOS集成电路关键技术 2002年北京市科学技术二等奖 钱 鹤 徐秋霞 刘 明朱亚江 海潮和 陈宝钦 韩郑生 陈焕章 李俊峰
2001年 0.18/0.1微米CMOS集成电路关键技术 2001年科学技术部“九五”攻关优秀成果奖微电子中心
乍看之下,成果丰硕,覆盖了2000年来芯片工艺进步的各时期特征。不过疑问随之升起:
1)既然如此跟踪得紧,那为什么同时期(2000-2016年,180纳米-45纳米)的中国晶圆厂却一直在采购国外同等级设备?
2)上述成果,哪些进入了产业环节、上线生产、良品率达到多少?
我们不能怪业界不爱国、不优先采购国产设备和技术,而是这些技术成果只停留在纸面上,成本和良品率都不过关,甚至适应不了工业使用环境,根本没有产业化。不断跟踪、但总在落后。而这些落后的成果、不能用的成果,却一再获得大奖!?上述摘出来的五项纸面成果,都是一个项目2次获奖。每次成果发布,上报纸、上电视,一番海吹,欺骗公众的爱国热情。
没有实质性成果,是因为没有时间、没有积累吗,不象。上面列出来的有些成员,连续参与多项成果、最早在1978年就是中国DRAM研发的“主要技术骨干”,1983年出国“学习先进经验”,1986年起一直担任相关项目的负责人计有30年,可谓资深得很、积累丰厚,让国际上卓有成就的一列系列创业公司望尘莫及。“跟踪、模仿”了近40年,却没有成果能够大规模产业化,还能说“时间不够,需要积累”吗?
中国科技界的“权威”们总是以“科技进步要积累,我们发展的时间还短、底子还薄”来为自己的无能来辩护、搪塞。而恰恰相反的是,在科技发展领域,没有“时间、积累”一说,因为世界科技知识体系,在基础理论方面从来都是公开的,每一时期的新技术、新产品,其依赖的基础知识对各国科研人员来说都处在相同的起跑线上,由基础知识到工程化只差一层纸--技术窍门。每一时期的研发过程都不会比上一时期需要更长的时间、更大的难度。比如00年要研发的产品,其时间并不需要把80年、90年时期产品研发再重走一遍。以外国为例,他们新产品研发、创业的主力军都是刚不毕业不久的博士、硕士、甚至是提早缀学的大学生。他们并不需要把他们老师、老师的老师那时期的工作“跟踪、模仿”一遍,才能着手新产品研发。
举一例,近年中芯国际携手合作的Crossbar公司--最新锐的RRAM(阻变存储器)IP核提供商,成立于2010年,主要技术骨干就是当时刚毕业的博士生,而Crossbar向中芯国际直接提供成熟的IP核,供客户使用。而微电子所在2015年底也向中芯国际提出合作,却是才起步研发,至今仍未能提供成熟的IP核供客户选择,“进展很快”,但就是给不出Ready的时间表。微电子所成立了数十年,而Crossbar只有数年,谁的时间更长?谁的积累更深?何况微电子研究所背靠国家的资金大靠山,非Crossbar背后几个小VC可比。微电子所上述“成果”,确确实实为有关人士带来了名誉,带来了职称职务,带来了奖金,带来了经费,带来了进一步申请国家科研经费的荣耀资历和权威性,但就是没有为中国芯片产业带来突破发展的希望!
这些项目课题中,用了很多“关键技术”、“核心技术”、“先导研究”等词汇,一来“装”高大上、二来表明立项之初就没有想着要实用,只是“研究研究”。搞科技的人竟变得象文人一样玩弄文字来谋生。
微电子所的所有获奖人员,你们觉得耻辱吗?给微电子所相关项目立项、拔款、颁奖的官员们,你们觉得内疚吗?
你们掌握着权力,你们成为了权威,但你们“钦点”、接受“御命”的人物成就了什么?你们“御命”研发的成果落地没有?你们一再“相马”,一再“注重过程”,但你们的“马”有哪次领头冲过终点线?你们“注重的过程”哪次结出了公众可享用的果实?
这些“钦点、御命”的个人和机构,总喜欢通过媒体“放卫星”,放一个冲天炮,收获社会的重视和官员的喝彩,再收获得名誉和经费,然后,就没有然后了。“神龙见首不见尾”呐。
象微电子所一样的“国家队”科研机构何其多,占用了紧缺资金和势位资源,却只能出纸面的成果,还成为打压万众创新的“权威人士”。
前几年,某地方重点项目,花了10亿美元,帮英特尔把过时的生产线搬到大连来继续生产。还有一例更明显的,当年中国多部委、顶级专家联合论证,买下世界70%的彩色显像管产能时,外方(如日本等国)用这笔甩卖彩管生产线的钱,很快就升级换代技术,新一代的LED屏、等离子屏纷纷面世,中国的彩管屏生产厂一下都傻了眼,事后又花大价钱开始“引进”LED、等离子屏等新技术,但每次引进的都是过时技术,LED第1代至第8代技术,我们何尝能同步获得过最新的技术?
中国的官员和专家那条搪塞的理由:中国底子薄、资金投入不够。而我们买二手设备和过时技术的资金,却在给外方研发新技术供血。外方每波次都能甩掉旧技术和旧设备,换来资金,研发新技术和新设备,继续赚钱,进入不断升级、盈利、再升级的良性循环;而中国每次鼓吹“大发展”最后都成了大出血,付出大量资金,买来过时技术和设备,生产次等、接近淘汰的产品,即使眼看要摊平引进成本时,外方就推出新产品横扫市场,中方只有亏损、失去发展后劲,陷入落后、(花钱)引进、再落后的恶性循环。可见,中国不是没有钱,而是官员和专家们太傻、太贪、太短视。
退一万步来说,如果中国的科技靠“买”就能解决,那么,科技部的功用是什么呢?
科技部除不遗余力地乱花钱外,对于科研团队的选择,总是“相马”而不是“赛马”。充份市场化的企业,摒弃“相马”、只“赛马”,早成为共识,因为企业耗不起时间、耗不起资金,只对“冲线的马”投入资金,而不会为“相马”付出没底的成本。
科技部也没有超能的“相马”水平,“相”出来的马都是劣马,“钦点、御命”的团队/企业总是不能出活。但科技部长期坚持“相马”的高风险运作方式,其中一个原因在于,只有“相马”方式,他们才觉得对科研资金的把握感--定向输送利益(下文会提及一些案例)。
即使排除利益驱动、让人利令致昏的问题,某些官员和专家短视、静态看待问题。某位令人尊敬的院士在2009年说:“中国芯片业终于能赶上来了,因为工艺线宽已经到了10纳米以下的物理极限,外国人跑不动了”。天啊,这还是出自一位令人尊敬的院士之口。
平面线宽翻不动了,人家就不会研究3D结构的芯片?硅基芯片到达物理极限,人家就不会研究碳基芯片?
传统计算方式的芯片扩展不了,人家就不会研究量子计算等新模式的芯片?
总是静态地看问题,总是低估创新的无穷性,更可怕的是,总以别人停下来作为自己能追赶的前提,这样的专家、这样的官员,怎么可能带领中国科技的进步。外国人一直在不停地跑,而抱持旧观念的中国人倒很可能累死在无尽的追赶路上。
2000-2010年,是中国现代芯片产业萌发的10年,走过一拔拔的英雄、枭雄和骗子。除失职的微电子研究所外,试摘出更多其他几个环节的典型案例,以更详尽描绘中国芯片业的全貌。
1)2004年完成鉴定、2006年初尝试做市场推广,国防科大的飞腾系列DSP,以其与美国TI公司的TMS320系列DSP“脚对脚兼容”(就是模仿界的巅峰之作了),中国终于有了自己设计的高性能DSP,虽然只是模仿的。技术有了,但由于“模仿”的出身,在极端注重“知识产权”的芯片业界,该芯片一直未见在工业、商用市场打开局面,TMS320仍占中国工业、商用市场DSP的主流。飞腾DSP研发投资多少,因为是军方项目,且项目交叉,很难统计,但相信不会是小数额,军方为此专门购入一条生产线来做试制,那少说也是10亿级别的事了。这是DSP的国家队代表。
2)2005年发布“龙芯2号”(64位俗称“大CPU”,龙芯1号是32位“小CPU”),2006年科技部部长带队鉴定。2004年成立“中科梦兰”公司尝试做产业化推广。“龙芯”CPU确实自主研发,吃透了每一条设计代码、自主生成了每一个版图,但毕竟属美国MIPS的仿制品,在商业推广始终无法回避“知识产权”壁垒,在2006年,忍受着各种舆论质疑,“龙芯”向MIPS购买了“MIPS结构授权”。虽然如此,“龙芯”仍是国内芯片设计公司中,唯一掌握自主、自研CPU核技术能力的单位。“龙芯”的问题仍然与飞腾DSP类似,即名声很火、市场很温,除了国防和政府领域,商业市场推广步履维艰。这是CPU的国家队代表,龙芯课题组前后使用资金约在6亿元左右,相对于走完CPU设计全程、培育了一大批专业人才来看,倒是很节省的成本。
3)插一小曲,谈“熊猫EDA系统”。芯片产业链环节很多,第一层次:生产装备研发和制造商,材料(晶圆,化学介质等材料为主)研发和制造商,等。第二层次,EDA工具研发和提供商,封装、测试设备研发和制造商。第三层次,晶圆厂、封装厂、测试厂,等等。第四层次,IP核研发和提供商(上面有述及),芯片设计和品牌企业。第五层次,芯片应用方案设计公司和推广公司,等。
中国在上世纪80、90年代,对所有层次上都曾布局(20世纪中国最后一次芯片产业“大会战”),但到2000年,第一、二层次基本上全军覆没,技术水平大大落后于世界前沿--当1999年中国还把1微米当作“国家计划目标”时外国已走进纳米时代,在高科技领域遵循“赢者通杀”原则,落后意味彻底完蛋,没有人会采用。可见中国从来没有具备过先过、完整的芯片产业链,只在第三层次、第四层次、第五层次零散地发挥一点作用,这些层次还受制于技术源头的第一、二层次。
EDA工具,是第三层次加工厂的验证工具,也是第四层次IP核设计、芯片设计者的必备开发平台,中国现在的EDA平台全部仰赖外方(著名如Cadence、Synopsys)。中国“国家队”曾经“集中力量办大事”,自主研发出一个“熊猫EDA系统”,在内部系统使用,但很尴尬地,2000年后,“熊猫团队”的大部份成员跑到了外国EDA公司当了销售人员,“守城门”的人反水当了“攻城门”的前锋部队。不能怪反水的人,“城门”确实太旧、太落后了,守不住、也没有守的意义。
4)晶圆代工、封装测试代工等企业,这些芯片业中“农民工”,上面以中芯国际为例说过,这里不重复。只补充一句,由于类似中芯国际这样的“国家队”,技术受限于人,设备的性能和采购成本都没有议价的能力,代工赚的血汗钱远不够摊销设备采购占用的资金成本,所以长期亏损,正如上面提到过的,付过时设备的款项,供养了外方研发新设备。只有一些小型商业化的民企,如一些封装厂,借代工赚到了真金白银。5)少数商业化的芯片设计企业,商业运作上比较成功,但技术水平如何,则不敢恭维。如著名的华为海思,它的手机主芯片,号称自主研发、自有品牌,但是,内面关键的IP核是谁的?处理器核授权自哪里?RF模块用了谁的IP?小米公司亦起念要做自己的芯片,尝试过就知道甜苦,“雷布斯”感慨道:“做芯片的确很难”。
中国做芯片的难,不在资金、不在时间、不在经验,而在于环境之难。国外许多很有特色、很强竞争力的芯片公司,都是创业公司,短时间找到市场突破口,迅速做强做大,在某个很窄的领地站稳脚根。如果ARM、Infineon、Marvell、broadcom、联发科等,都起自创业者团队,短时间(一般10年内)做出特色,扎下根基,才有现今的蓬勃。他们的历史绝没有微电子所那么悠久,他们的靠山也没有微电子所、大唐电讯那么有来头(“红头文件”来打市场,谁比得了)。中国的“国家队”公司,可以买到世界上最先进的EDA设计平台,可以罗网世界最顶尖的博士,花钱都可以买得到这些条件。但“国家队”花再多的钱却换不回最新的科技能力,因为他们缺乏创新创业的精神,只是奉命行事,或另有所图。
6)特别举列两个“钦点、御命”,“相马”相出劣马的例子。
首当其冲自然就是赫赫有名的上海交通大学陈进教授。海归博士、长江学者,无数特色光环加身,经科技部、教育部、军方人士的“相马”,“天将降大任于斯人”,轻松收获数亿元国家经费。但不堪地,陈进找了2名民工,打磨MOTOROLA的芯片,贴上“汉芯”的标志,就作成果发布了。2005年东窗事发,经媒体炒作,陈进本人倒没有什么伤筋动骨,反倒让社会对“中国芯”充满了疑惑,事件的负面影响特别恶劣。2006-2008年间,谁要称芯片创业、“中国芯”,基本上被社会人士另眼相看,视为“骗子”。--史称“汉芯事件”。
2008年,某深有背景的清华大学教授,经著名经济学家、中国经济界良心W某某的推荐到G省(可见那10年间芯片真好题材,连书斋里的学究也跑到科技队伍来“相马”了。不过,事后W某某辟谣,说自己不懂芯片,从来没推荐过,成为一个“罗生门事件”。但W某某作为改革开放的经济总师亲自出来辟谣,也见得事件不寻常),他声言要解决G省“缺芯少魂”、产业升级困境。该项目在G省论证时没有通过,科技部“钦点”了一批专家,调到北京开第2次项目论证会,自然立项成功,科技部给了2亿、G省给了2亿。4亿元国家扶持资金半年内就全部转到了国外,英国ARM公司分了一半、台湾加工厂分了一半,在G省落地的“新XX公司”人去楼空。然后,就没有然后了。“芯”和“魂”在哪里?天知道。此事与“方舟”、“汉芯”事件不同之处,消息压制在小范围之内,并没有张扬。
7)从2000-2010年,真正令人肃然起敬的芯片草根英雄,北京君正公司的刘强,珠海炬力前董事长赵广明。
不是说他们两位的技术水平有多高,不是说他们两位的芯片营业收入有多么的巨大,而是说他们具有了外国明星芯片公司那种创新创业、刻苦、无畏、敬业的精神。2001年起,冲击“中国芯”目标的团队中,有刘强一号人,“方舟”还是最早一颗“中国芯”。但是,很快地,他的商业合作伙伴(海归博士 董事长李XX),拿到了“国家队”(科技部863专项基金)给的钱后,就不做CPU了,把钱用来盖大楼。~~呵呵,科技部怎么做资金管理的哟。
刘强“流落江湖”,只能从草根开始白手起家,抛掉“红头文件”的光环,走起了“民科”的野路子,新生的“君正芯片”,在复读机、游戏机、学习机等的冷僻市场取得突破,不到4年时间,君正没有成为伸手要国家科研经费的大户,却成为了北京中关村的纳税大户,2010年北京君正顺利实现IPO,上市表现一直良好。君正成为2000-2010年间,中国草根芯片企业创业成功,走得比较顺利、比较利索的一家,刘强、以及长期支持刘强的倪光南院士都得到了善果。(当然,以后的征途尚远)
如果说刘强因计算所的背景,还带有一点点“官方”色彩的话,珠海炬力的赵广明,则更接近一个草根英雄的形象。
2000年前,赵广明和朋友们创立了珠海炬力公司,说不尽的艰辛,后来,赵广明力排众议,剑走偏锋地选定了MP3芯片为突破口,走纯市场化的运作道路,一战成功,并带动起无数围绕炬力芯片的小型电子公司共同成功。炬力也是获外资青睐比较早的一家中国芯片公司。
可惜“成也萧何,败也萧何”,可能是技术出身的人在初出道时都比不上玩资金的人多心眼吧,也可能确实缺钱要抓住机会发展公司,赵广明在融资谈判时,让出了炬力的主导权(不得不佩服马云在阿里“同股不同权”设计上的先见之明),更给几个台湾小股东参与进入公司,这些台湾小股东以“国际化经验更丰富”为理由,忽悠了董事会,窃据了珠海炬力的主导权。赵广明不久就被排挤出局。
事后,赵广明力图东山再起,组织新公司,但在融资成功、即将再次启航的前一刻,遭遇不明“车祸”去世。商场如战场,哪里没有刀光剑影啊。
新公司则在赵广明朋友们的坚持下仍然办了起来,目前仍是中国芯片企业群中的一颗闪亮但不火热的星星。而失去创始人的珠海炬力,则在这10年来逐步流于平庸。赵广明的故事虽然有点悲壮,但更能说明2000-2010年间,真正“中国芯”事业奋斗群体的艰辛,汗水、泪水、还有一腔热血!本院一直为没能赶去参加赵广明的告别仪式感到遗憾。本院总在想,如果赵广明能得到“国家队”十分之一的资源,他就不用为融资的事,让宵小之辈窃取了领导权,更不会客死异乡。
2010年后至今,中国芯片产业仍在进步。比如,有更多的中国企业敢于搞芯片了、不把芯片视为高不可攀,连专心市场和品牌的“雷布斯”也高调宣称杀入芯片行业,要自产芯片了。又比如,“国家队”的运作思路亦有新变化,只会采购设备、招聘中专生做搬运工的中芯国际,积极地向台湾同行挖角,薪水不菲,说明开始重视人才的作用,不再是眼中只有“人力”、设备和资金的土豪。科技部亦开始改变“相马”的做法,更加直接地从美国延揽“曾跑过终点线”的“赛马”--虽然马有点老,来了就能用,降低了“相马”、“养马”的风险,资金使用上,也尝试改“拔款”为“投资”,流程上更靠近商业投资的流程,加入了第三方投资基金的市场化意见,而不只是“专家评审、领导拍板”。项目立项和结题更注重产品的进口替代、市场占有率等客观指标,而不是“专家组意见”,不再玩“先导研究”、“关键技术突破”、“核心技术研发”等文字游戏。等等。
对芯片产业链中的第一层次、第二层次开始出现国产渗透,有了一点积极的效果,如化学制剂、金属靶材、蚀刻机等。但仍很零星,未能连成线。
2011-2020这个十年,仍有3年未满,中国芯片业的“小宇宙”何时爆发,我们拭目以待吧。
我们回顾一下前面提及过的纠结问题,如微电子研究所作为芯片装备研究的“国家队”、“主力军”,年年出“成果”、年年获奖,但从不对社会、对产业作出实质性、较大的贡献。为什么?
“集中力量办大事”的优势为什么在芯片等强调科技、强调研发的领域就不灵了?
那些科技权威总强调“底子薄、投入少、时间短”,真的吗?
作为一面镜子,我们先谈论一下英国ARM公司,就在中国20世纪最后一次“芯片业大会战”的同期,几个大学刚毕业、找不到工作的英国大学生,在车库里创办了一家ARM的公司。(车库,又见车库,难道中国就缺车库?)ARM不到10年时间,在2000年已经名声鹊起,在芯片业的“皇冠”位置--CPU芯片上,隐然与英特尔的X86系列两雄并立,互见特色。ARM几乎垄断了手机在内绝大部份高端嵌入式产品的市场,近年更发力与X86争夺服务器市场,低功耗、超低耗的特色发挥得无与伦比。
论底子,我们聚集了全国芯片业界的精英专家、“共和国长子”,随便哪个指头都足以掐死那几个大学生;论资金,我们在20世纪90年代再怎么穷,也比那几个大学生要富得多,自家的银行更不省心融资、路演;论时间,我们专家、院士们随便扯下一根胡子,都比那几个大学生的年纪要长。
而论成果,今天,我们CPU设计水平、CPU芯片的市场占用率,还远远不及ARM公司在15年前(2000年时)的水平,就是说,ARM公司早年版本的设计代码已经全部开放,再给了15年时间给中国的专家们阅读,但仍到了人家当年的水平--当然不止是技术水平,还有项目整体的运作能力。--原创精神、草根历程,与仿制思路、官方作派就是大有不同。
可见,真正的差别在于文化底蕴、社会环境。
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