台积电技术至少领先中芯三代？为何差异这么大？

shuszhao

自2000年建成以来大部分时间都在赔钱的中芯，为何走过了近20个年头，还是与台积电的技术差距仍然没有丝毫缩短，甚至渐行渐远？
5月21日，台湾“天下杂志”发文对大陆和台湾的半导体制造企业进行探讨。
中芯是仅次于台积电、格罗方德和联电的全球第四大专业晶圆代工厂。但据数据公司IC Insights在2017年的统计，前两名占据了全球70%的市场份额。中芯虽然排名第四，但市占率只有6%。
尤其是中芯还在28纳米苦苦挣扎时，台积电7纳米的芯片已于2017年4月开始试产。这意味着，台积电的技术已经至少遥遥领先中芯三代。
那么，自2000年建成以来大部分时间都在赔钱的中芯，为何走过了近20个年头，还是与台积电的技术差距仍然没有丝毫缩短，甚至渐行渐远？

                               
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高度竞争，无法靠当地市场扶植

“天下杂志”援引业内人士说法，对于中芯和台积电两家企业之间至少5年的差距，给出了两个原因。
一方面，现已成气候的华为等大陆企业的第一桶金，都来自高度保护、且对技术要求较低的国内市场，待厚植实力之后，才出征海外。但半导体产业链高度全球化，而且具有多数客户价格较不敏感的产业特性，这让中芯很难如法炮制。
“天下杂志”还用了近来大热的比特币举例。“尽管比特大陆等挖矿机晶片厂商清一色是中国公司，但作为本土企业中的领军者，中芯对于挖矿的商机却‘看得到，吃不到’，厂商的订单全部涌到了对岸的台积电。”
据台积电2018年第一季度的财报显示，公司有9%的营收来自挖矿，规模高达7.5亿美元，而这一数字，已经接近中芯一个季度的总营收金额。
台媒还称，中芯其实是想做这一块业务的，在中芯最近的新闻发布会上，对于分析师的追问，中芯技术团队负责人表示，“我们也很希望做这一块业务”。
而对于中芯无法拿下比特币矿机业务的原因，台媒认为是中芯的制程技术完全跟不上挖矿需求。
“挖矿晶片对于运算效能要求极高，采用的都是28纳米以下的制程，但中芯的28纳米（高性能版）虽已号称量产，良率始终无法提升，自然得不到青睐。”
而现在，随着监管趋严，比特币市场火热不再，用28纳米制程挖矿已经逐渐没有太多的盈利空间，新一代的挖矿晶片现已迅速撤离，转而攻占16纳米以下制程，而台媒援引中芯高层说法称，因为在28纳米上消耗了过多的研发精力和时间，中芯把市场机会都错失掉了。

                               
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地方竞争，无法形成产业集群

另一方面，“天下杂志”还认为，中芯进步缓慢的背后有一定的体制原因。
“因为大陆幅员辽阔，在政府引导下发展半导体的产业政策，需要经历‘中央制定，地方执行’的过程，但地方政府之间有竞争，各省争相下发政策支持，动辄就建百亿资金需求的半导体场。比如中芯就在相隔千里的上海、北京各有两座12寸厂，深圳和天津各有两座8寸厂。这样一来，不但难以形成半导体产业集群，使管理变得复杂，而且会导致各地势力、各种背景的股东，各有各的意见、人马，从而演变成中芯内部派系斗争频繁的最坏结果，效益自然不佳。”
台媒还称，半导体的制造特别困难，必须有人愿意长时间地烧钱支持，但又不会常常干涉；此外，还需要领导者有非常强的个人能力，比如台积电董事长张忠谋。

                               
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张忠谋
此外，“天下杂志”还说，在2014年《国家集成电路产业发展推进纲要》下发后，大陆设立了产业发展基金，在重点高校成立示范性微电子学院，取得了立竿见影的效果。目前，在半导体国际研究方面，大陆学者的曝光度已大增。
在具体的产业方面，台媒援引业内人士的说法称，“大陆的半导体产产业仍处于草创阶段，与世界顶尖技术仍有差距”。
其中，技术门槛最低封测，大陆与国际领先技术之间的差距最小，三年前收购了新加坡星科金朋的江苏长电科技，目前在这一领域的规模已经跻身世界前三。
而在IC设计领域，华为旗下的海思，去年全年营收47亿美元，已成为全球第七大IC公司。台媒采访到的业内人士对海思的评价很高，认为麒麟芯片很先进，光是导入7纳米制程的时间点，就已经相当接近世界最领先的高通。
而中芯主攻的晶圆代工，是几个半导体领域中技术门槛最高的，“但中芯追赶台积电，追得很辛苦，但获利仍然微薄”。


外部封锁与产业规律

事实上，造成台湾和大陆在半导体制造领域技术差异的还有一个原因，设备。
据《中国青年报》援引赛迪顾问公司集成电路产业研究中心副总经理刘堃说法介绍，根据上世纪签订的《瓦森纳协定》，西方国家对中国大陆进行设备出口是有限制的，这很大程度上影响国内企业在芯片制造设备上的先进程度，“有的小企业不得不买二手设备来支撑工厂的运作。”
《瓦森纳协定》全称《关于常规武器和两用物品及技术出口控制的瓦森纳安排》，是世界主要的工业设备和武器制造国在巴黎统筹委员会解散后，于1996年成立的一个旨在控制常规武器和高新技术贸易的国际性组织，拥有33个成员国，中国大陆不在其列，其主要目的是阻止关键技术和元器件流失到成员国之外。
值得注意的是，《瓦森纳协定》虽然允许成员国在自愿的基础上对各自的技术出口实施控制，但实际上，成员国在重要的技术出口决策上受到美国的影响。而中国大陆、朝鲜、伊朗、利比亚等国家或地区均在被限制名单之中。这严重影响了我国与其成员国之间开展的高技术国际合作。
文治资本创始人唐德明在回国前曾供职于国外计算机公司。2002年回国后，他进入一家晶圆制造公司工作，后来选择创业，做芯片的研发设计。他发现，一些国内的企业即便制造了相关的生产设备也很少能有制造企业愿意采购。
除了设备以外，《经济日报》援引外国专家说法称，之前的几十年，中国大陆富豪的致富途径都是通过劳动密集产业，例如组装手机，借此吸引企业家或政府部门投资。但生产半导体却恰巧相反，需要的是数十亿预先投入的资本，等待回收可能需要花上十多年，而中国大陆拥有强大的资金实力可供投资半导体领域是近些年才有的事，这一资金密集型产业，需要多年蓄力，才能取得成就。
以2016年为例，在积体电路资本支出方面，三星是113亿美元，台积电是102.5亿美元，英特尔是96.25亿美元，基本都在百亿美元量级。而2016年中芯国际的资本支出是26.26亿美元。在研发费用层面，台积电2016年研发费用达22亿美元，而中芯当年共投入研发费用3.18亿美元。两者差距十分明显。
《经济日报》还称，长远来看，大陆生产半导体最大的挑战或许还是技术取得。一般合理的解决方式是通过向美国公司购买技术或合伙，但中国大陆对美国半导体公司的收购通常都会被以国家安全理由阻断。日本、韩国、中国台湾对中国大陆的并购提案也都会进行类似的审查。据统计，中国大陆从2015年起对美国半导体公司做过的并购投标总金额为340亿美元，但真正达成的只有44亿美元。
此外，大陆专业人才缺乏也是制约半导体制造技术发展的重要原因。
《每日经济新闻》此前报道称，中芯目前的技术团队中，本土化人才并不多，仍然严重依赖外部人才。由于来自大陆、台湾和海外三方面的员工共存，中芯还需要解决内部融合问题，这个融合矛盾在大唐电信入股后被激发，员工内讧在一段时间内不断出现。
总的来说，大陆对半导体的人才培养和储备都还跟不上。2003年国家教育部新设本科专业集成电路设计与集成系统专业。截至2017年，全国只有41所高校设置了“集成电路设计与集成系统”专业。2015年中国集成电路从业人数为39.4万，其中技术人员只有14.1万，中高端人才供需矛盾突出。


打破外企垄断，大陆在行动

据观察者网22日报道，中央国家机关5月17日发布《2018-2019年信息类及空调协议供货的征求意见》，其中，其中，服务器产品技术增设三款国产芯片——龙芯、飞腾、申威。也即，服务器厂商只有和三个国产芯片合作，研制国产芯片服务器才能入围此类协议供货。
此外，由于之前的“中兴风波”，多家国内芯片企业都加速引进国际高端光刻机。
据日媒17日报道，日前，中芯已向全球最大的芯片设备制造商——荷兰ASML订购了首台最先进的EUV（极紫外线）光刻机，价值1.2亿美元。目前，业内已达成共识，必须使用EUV光刻机才能使半导体芯片进入7nm，甚至5nm时代。消息称，这台几乎相当于中芯国际去年全部净利润的设备，将于2019年前交付。
此后，长江存储也迎来了自己的第一台光刻机，同样来自ASML，不过是193nm沉浸式，用于产20-14nm工艺的3D NAND闪存晶圆，7200万美元一台。
对于中国企业在半导体产业方面的动作，中芯CEO赵海军表示，“中芯已处于有利位置，将抓住有潜力的市场，并通过加速发展制造工艺，扩大可预期的市场空间”。
一位接近中芯的业内人士坦言， 中芯对未来先进工艺做储备是意料之中的，也证明该公司对未来发展的路径非常清晰。

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