半導(dǎo)體業(yè)的最大特征有兩條:一個(gè)是摩爾定律,每兩年工藝制程前進(jìn)一個(gè)臺(tái)階,基本上同樣工藝的產(chǎn)品,因?yàn)橹瞥坛叽缈s小,其產(chǎn)品成本可以下降約 50%;另一個(gè)是規(guī)?;慨a(chǎn),所以有“印鈔機(jī)”與“呑金獸”之稱。
眾所周知涉及芯片制造業(yè)孕育著巨大風(fēng)險(xiǎn),因?yàn)榧夹g(shù)要求高,投資巨大等,而且要不斷的投入,讓許多“新進(jìn)者”望而生畏。
但是近期在中國又掀起一輪“造芯”的高潮,許多地方政府都熱衷于興建各類芯片生產(chǎn)線,認(rèn)為如果再不上馬生產(chǎn)線,已經(jīng)跟不上“時(shí)代的步伐”。
盡管中國擁有全球最大的 IC 市場,是無可爭議的事實(shí),但是它是屬于全球的,要取得訂單必須能從對手的手中去搶過來,需要競爭中勝出。
現(xiàn)階段中國真的沒有必要去興建那么多條 12 英寸先進(jìn)工藝的芯片生產(chǎn)線,投資巨大,負(fù)擔(dān)太重。如果市場定位僅在 65-28 納米段,由于對手太多,除了臺(tái)積電,格羅方徳之外,還有三星、聯(lián)電等。以下聯(lián)電的經(jīng)歷值得思考,中國半導(dǎo)體業(yè)也一定不可幸免。
聯(lián)電講述它的 28 納米制程經(jīng)歷,這是當(dāng)前晶圓代工產(chǎn)業(yè)最賺錢的服務(wù),聯(lián)電是少數(shù)緊追在臺(tái)積電之后開發(fā)出 28 納米制程的公司;但只要聯(lián)電一旦追上,臺(tái)積電的 28 納米就會(huì)改版,「每次改版,客戶就會(huì)改用新的制程,」聯(lián)電只好再重新投資一次,臺(tái)積電光是用這樣的方式,就已經(jīng)把聯(lián)電拖累。
盡管中國半導(dǎo)體業(yè)具有特殊性,它不可能學(xué)習(xí)聯(lián)電那樣放棄追趕 7 納米制程,無論如何要進(jìn)行突破,解決 0 到 1 的能力問題。因此能夠集中力量突破更先進(jìn)的制程技術(shù),或者具特色的工藝能力才是當(dāng)務(wù)之急。
其實(shí)這樣的“沖動(dòng)”已不是首次,可能也不可避免,但是不能總是這樣循環(huán)下去,而要設(shè)法去提高與改進(jìn)。
誠然現(xiàn)階段中國半導(dǎo)體業(yè)的發(fā)展,可能并非存在哪種模式下一定優(yōu)越,正是百花齊放的好時(shí)代。但是對于它的風(fēng)險(xiǎn)性可能尚缺乏足夠的重視與認(rèn)識。因?yàn)榘雽?dǎo)體業(yè)有許多獨(dú)特的規(guī)律,其中生產(chǎn)線太分散,不但造成互相爭搶人材,力量不能集中,同時(shí)未來要保證生產(chǎn)線的連續(xù)運(yùn)行是十分困難的。因?yàn)槲覀儫o法與如三星、臺(tái)積電、英特爾等大牌廠商相比擬,它們的單條生產(chǎn)線規(guī)模大,訂單穩(wěn)定,設(shè)備廠可以從它的提供服務(wù)中獲得收益。
芯片制造生產(chǎn)線的基本狀況
如今建設(shè)一條 12 英寸芯片生產(chǎn)線的投資已經(jīng)很高,少則 30-50 億美元,其中僅半導(dǎo)體設(shè)備的投資占 70%以上。如 2017 年美國加州 UC Berkeley 大學(xué)的理論數(shù)據(jù),一條月產(chǎn) 12 英寸硅片,50,000 片的生產(chǎn)線,需要 50 臺(tái)光刻機(jī),10 臺(tái)大束流離子注入機(jī),8 臺(tái)中束流離子注入機(jī),40 臺(tái)付蝕機(jī)以及 30 臺(tái)薄膜淀積設(shè)備等,估計(jì)各類設(shè)備的總計(jì)臺(tái)(套)要超過 500 個(gè)。(注:不同產(chǎn)品的工藝,其設(shè)備會(huì)有所不同)。
2017 年臺(tái)積電在中國臺(tái)南建設(shè)新芯片生產(chǎn)線作環(huán)評時(shí)列出的數(shù)據(jù):每日用水量 20-25 萬噸;日用電量 150-222 萬千瓦;及日污水排放 16.5-17.6 萬噸等。
除此之外由于芯片生產(chǎn)線中大量使用氮?dú)饧扒鍧嵉膲嚎s空氣等,通常在生產(chǎn)線附近一定會(huì)建供氣站等。
芯片生產(chǎn)線要集中布局
縱觀全球各國與地區(qū),它們的芯片生產(chǎn)線布局一定是相對集中,不會(huì)分散。
其中最為關(guān)鍵的因素是要維持芯片生產(chǎn)線的連續(xù)不間斷運(yùn)行,一定要得到原設(shè)備廠商的技術(shù)支持,它包括有兩個(gè)方面,一個(gè)是維修工程師能最快時(shí)間到達(dá),另一個(gè)是要擁有足夠規(guī)模的另備件倉庫。
而原設(shè)備廠商在生產(chǎn)線附近地區(qū)設(shè)立服務(wù)中心,決定于已經(jīng)安裝的設(shè)備總量,如果達(dá)不到一定規(guī)模時(shí),設(shè)備廠商會(huì)因財(cái)務(wù)原因而采取“異地代管”模式。
所以在這個(gè)地區(qū)有原設(shè)備廠的服務(wù)中心,對于保證生產(chǎn)線連續(xù)運(yùn)行是相當(dāng)?shù)年P(guān)鍵。舉個(gè)例子,一條年銷售額 10 億美元的生產(chǎn)線,如果生產(chǎn)線停擺 1 小時(shí)可能造成損失達(dá) 114,155 美元。
另外,芯片生產(chǎn)線的產(chǎn)業(yè)鏈很長,需要配套的項(xiàng)目很多,如果該地區(qū)能聚集多條的芯片生產(chǎn)線,那么如氣體、掩膜等供應(yīng)可能會(huì)有更多的集中服務(wù)。
半導(dǎo)體業(yè)需要有規(guī)模,才能產(chǎn)出更多的硅片,具有經(jīng)濟(jì)效益,通常認(rèn)為一條 12 英寸芯片生產(chǎn)線月產(chǎn)能達(dá) 30,000-40,000 片是個(gè)財(cái)務(wù)臨界點(diǎn)。