中國集成電路產業發展的艱難歷程回顧(值得收藏)

2019-10-04 17:12:04     來源:芯思想作者:朱貽瑋

編者按:全文共16000余字,請大家認真閱讀。朱貽瑋老師以其在產業50多年的閱歷,為讀者回顧了我國集成電路發展的艱難歷程。文章脈絡清楚,資料詳盡,是不可多得的史料文章。


一、中國集成電路產業發展艱難歷程


1、中國集成電路早期研發狀況(中國科學院半導體所、13所等)


1947年美國貝爾實驗室發明半導體點接觸晶體管,1949年研制出鍺合金晶體管。中國科學院應用物理所也于1956年研制出鍺合金晶體管。1954年美國研制出硅合金晶體管。中國北京電子管廠也于1958年研制出硅合金晶體管。就在1958年,美國得克薩斯儀器公司和仙童公司分別研制成半導體單塊集成電路。1959年美國發明平面光刻技術,研制成功平面型擴散晶體管(簡稱“平面管”)。1960年美國采用平面技術研制成集成電路,從此走上可以大量生產的道路。中國科學院半導體所也在1963年研制成平面管,同時有多家單位也在研制平面管。緊接著,中國多家研究單位于1965年分別研制出集成電路,有中國科學院半導體研究所、河北半導體研究所(簡稱13所)、北京市無線電技術研究所(簡稱沙河器件所)等,而在1965年12月份,13所首先在產品鑒定會上鑒定了一種采用介質隔離的DTL型數字電路。

中國集成電路產業發展的艱難歷程回顧(值得收藏)

在研究單位之后,工廠在生產平面型晶體管的基礎上也自行研制集成電路。北方為北京電子管廠(774廠),南方為上海元件五廠,后者在1966年底召開了產品鑒定會,鑒定了一種采用國際上通用的PN結隔離技術的TTL型數字電路。


由此看出,在上世紀五、六十年代,在半導體晶體管和集成電路起步階段,中國距美國只有4~7年時間差距,相差并不是很遠。


2、工業生產初步形成(878廠和上無19廠)


為了加速發展集成電路,四機部決定建設3家集成電路專業化工廠,其中878廠建在北京,由774廠抽人籌建,在北京無線電工業學校內合作建廠。1968年開始建設,到1970年建成投產。878廠于1978年建成中國第一條2英寸線,滯后世界12年。


與此同時,上海儀表局決定將上海元件五廠五車間搬遷到漕河涇建上海無線電十九廠(簡稱上無19廠)。


不久,在北京市和上海市相繼建起了一批集成電路工廠,有北京市半導體器件二廠、三廠、五廠和上無七廠、上無14廠等。而且各地也紛紛建廠,例如常州半導體廠、蘇州半導體廠、天津半導體器件一廠、貴州873廠和4433廠、甘肅749廠和871廠、錦州777廠等。加上各部門一些單位也上集成電路,中國科學院成立了109廠、一機部機械自動化所、五機部214所、七機部771所和691廠等。


熱潮最高時,全國有33個單位引進24條3英寸二手生產線設備。但是,當時處于低水平的重復引進,最后建成投產的只有6~7條線。


878廠于1980年建成中國第一條3英寸線,滯后世界8年。上世紀70年代,在計劃經濟環境下,北方878廠和南方上無19廠號稱“南北兩霸”,全國集成電路工業生產初步形成,自力更生地生產各種小規模集成電路(包括數字電路和線性電路)供應各工業部門和科學院各研究所研制和生產各種電子整機使用,包括工業應用和國防軍工需求。


3、探索突破量產途徑(愛卡、興華和華科)


全國各地集成電路工廠和研究所的芯片線雖然不少,但所采用的硅圓片尺寸都較小,開始都是直徑十幾毫米不規則圓片。第一條2英寸和3英寸線在北京878廠建成后,相繼有幾條3英寸線投產。但月產量都很小,只有幾百片,最多上千片。


為了突破4英寸硅片和提高月產片量,通過不同渠道利用香港國際貿易自由港的優勢,在香港大埔成立了3家公司:愛卡、興華和華科,各自建成了4英寸芯片生產線。首先由華科公司生產消費類電路產品時突破月產20000片的水平,另兩家公司月產量也在10000片以上。為此,當時全國半導體行業協會在南京召開會員大會時,邀請華科公司到會上作了典型發言介紹經驗,以此推進各廠提高自己的產片量。


4、走上技術引進道路(742廠-華晶、華越)


在國家于1978年末轉入改革開放時代之后,我國集成電路產業由自力更生階段轉向技術引進階段。


742廠-華晶


第一個全面引進項目是無錫742廠(江南無線電器材廠)為電視機配套專用雙極型模擬電路,從日本東芝公司引進完整的3英寸芯片生產線,從拉單晶開始,包括制版、3英寸硅圓片加工和封裝測試。1984年達產,月投10000片3英寸片,成品年產量達3000萬塊,成為當時中國技術最先進、規模最大、配套最全、IDM(集成器件制造)模式的專業化工廠。


這是中國集成電路業內第一次從國外全面引進技術的項目,前工序為5微米雙極型模擬電路工藝,后工序為DIP型(雙列直插式)塑料封裝線。


到20世紀80年代末、742廠改為華晶公司后,又從德國西門子公司和日本東芝公司引進2~3微米CMOS型數字電路工藝4英寸和5英寸芯片生產線,合計月投片能力11500片,以及包括DIP型、QFP型、SOP型和PLCC型塑料封裝線。


華越


甘肅871廠在浙江紹興設立窗口后,成立871分廠,后又改名為華越。先后自行建設3英寸和4英寸二手設備芯片生產線后,后來又從日本富士通公司引進一條完整的5英寸芯片生產線,為5微米雙極型數字電路工藝技術。


5、轉入中外合資階段(貝嶺、飛利浦、首鋼日電)


貝嶺


在國家改革開放的浪潮下,上海集成電路企業開始探索中外合資的模式。首先是搞CMOS工藝的上無14廠在漕河涇建設新廠過程中,與比利時洽談合資。當時國家正在上程控交換機擴大有線電話領域。為在上海成立的合資的上海貝爾電話設備公司配套程控交換機專用集成電路,上海貝嶺公司就應運而生。貝嶺公司在1988年建成中國大陸第一條4英寸芯片生產線,滯后世界13年,采用2~3微米MOS電路工藝,首先生產程控交換機所用9種LSI(大規模集成)電路,后來又引進1.2微米CMOS電路工藝。它曾創造中國半導體工廠中最好的經濟效益,又是國內頭一家上市的微電子制造企業。


飛利浦


上海元件五廠、上無七廠和上無19廠與荷蘭飛利浦公司洽談合資,成立了上海飛利浦半導體公司。也在漕河涇于1992年建成中國第一條5英寸芯片生產線,滯后世界10年,采用3微米雙極型模擬電路工藝。它本身沒有產品,建成后初期主要為國際性的飛利浦公司加工,可以說是中國第一條Foundry線,只是為其他設計公司和產品公司代工是后來逐漸形成的。后來改名為上海先進半導體公司。


首鋼日電


北京首都鋼鐵公司(簡稱首鋼)為了拓展業務領域,在北京地區4家集成電路單位(兩廠一所一公司)的幫助下與日本電氣公司經過談判決定合資成立首鋼日電公司,結果于1994年10月在北京建成中國第一條6英寸芯片生產線,滯后世界8年,1995年3月正式投產,采用1.2微米CMOS工藝。1995年銷售額達9.1億元,利潤2.7億元,創中國境內微電子產業最高年營業額的記錄。原計劃70%內銷,但結果主要生產日本電氣公司的產品。


6、908工程和909工程(華晶和華虹)


908工程:


1989年8月8日成立中國華晶電子集團公司(簡稱華晶公司),它是由無錫742廠和24所無錫分所(由四川永川24所MOS部搬遷而來)合并而成。當時中國電子報辟出專欄討論:中國集成電路何處去?


在專家、教授和政府主管官員廣泛發表文章討論之后,機械電子工業部于1990年2月從各單位抽調人員集中編寫1微米集成電路項目建議材料,于當年8月份立項,命名為“908工程”。江蘇、浙江、山東、上海各地都積極爭取,最后部里決定1微米6英寸芯片生產線建設還是放在江蘇無錫,由剛成立不久的華晶集團公司承擔建設。但是由于項目審批和資金到位原因,直到1997年底才建成,前后歷時8年之久。


華晶公司從美國朗訊公司引進一條6英寸芯片生產線,流通0.9微米CMOS工藝2個產品,到1998年1月才通過對外合同驗收。本來是起步最早的6英寸線,結果在北京首鋼日電和上海飛利浦之后,成為第三條6英寸線。


909工程:


1993年3月國家決定將原機械電子工業部分開,成立新的電子工業部,任命胡啟立為部長。鑒于我國集成電路產業嚴重滯后的狀況,1995年電子工業部向國務院提出了《關于“九五”期間加快集成電路產業發展的報告》,當年12月中央經濟工作會議分組會上,胡部長作了關于《發展我國集成電路產業是重中之重》的專題發言。由此,909工程應運而生,決定實施909工程──在上海浦東建設一條8英寸0.5微米集成電路芯片生產線。


國務院決定由胡啟立部長直接兼任董事長。由電子工業部、上海市人民政府共同成立“909工程項目推進委員會”。1996年11月27日上海華虹微電子有限公司超大規模集成電路芯片生產線奠基儀式在浦東新區金橋隆重舉行。


909工程是中國電子工業投資最大的工程,準備投資100億元建設一條8英寸0.5微米的芯片大生產線。經過多方談判,最后還是與日本電氣公司(NEC)合作談判成功,合資成立華虹NEC公司。初期注冊7億美元,中方出資5億美元,日方出資2億美元。1999年2月23日909工程超大規模集成電路芯片生產線建成正式投片。這是中國第一條8英寸芯片生產線,滯后世界11年。


到2000年11月,月投8英寸硅圓片20000片,達到國際上規模經濟水平,工藝為0.24微米的CMOS工藝技術。909工程勝利完成建設任務。


7、從IDM轉向代工(Foundry)(先進、華晶上華)


以前中國集成電路企業和國外公司一樣,采用IDM模式,即集成制造模式,從電路設計、芯片制造到封裝測試都由自己完成。1987年臺灣成立臺灣積體電路公司(簡稱臺積電),提出Foundry(代工)模式,自己不搞設計,只做晶圓制造加工,接受設計公司或產品公司委托加工,另有封裝測試公司。這樣就形成設計業、芯片制造業和封裝測試業三業并舉的局面。


中國大陸最早采用代工模式的是上海飛利浦公司,如前所述,開始主要為飛利浦公司加工,后來改名為上海先進公司后,加大為其他公司加工的比例,并逐漸增加為國內設計公司加工的比例。


純粹的加工模式是在無錫首先實現的。華晶公司通過908工程引進一條1微米6英寸CMOS工藝線,之前還引進一條2~3微米5英寸MOS線,由于缺乏有市場的產品生產,MOS事業部多年虧損造成企業虧損負債運行。在大陸半導體界人士于1997年5月底赴臺參加海峽兩岸半導體交流會后,臺灣半導體界代表回訪大陸時赴無錫考察了華晶公司。然后雙方經過近半年多次談判,最終達成合作協議,由海外華人半導體人士組成香港上華半導體公司,以“來料加工,委托管理”的模式來經營華晶公司MOS事業部5英寸和6英寸線,從而由IDM模式轉變成為國內外設計公司和產品公司服務的中性、純粹的Foundry線,從1998年2月開始執行。從此真正開始了中國大陸的Foundry時代。雙方經過合作、“軟”合資,最后組成無錫華晶上華合資公司,產量逐年提升。最初時,全國只有68家搞IC設計單位,包括公司、大學、研究所和整機單位的設計部門。經過兩年時間,國內客戶的比例就已上升到70%以上。


由于代工企業出現并不斷提高產量,帶動愈來愈多的設計公司成立,設計公司像雨后春筍般地出現在全國各地,主要集中在北京、上海和深圳三個城市。


8、具有特色的典型企業(燕東、士蘭、方正微電子)


燕東公司


電子部關于集成電路“七五”行業規劃(1986~1990年)建設南北兩個微電子基地,要在上海和北京重點發展集成電路。進一步明確南方在上海要建貝嶺公司,北方在北京要建燕東公司。貝嶺為中外合資公司,新建4英寸廠;燕東則是在北京器件二廠內利用未建完的凈化廠房和878廠引進的一部分4英寸工藝設備進行技術改造建4英寸線。前面已述,貝嶺公司在1988年建成中國第一條4英寸線。而燕東公司則因資金原因歷經進出首鋼曲折道路,一直到1996年6月才完成驗收。這時國內集成電路5大骨干企業:無錫華晶、紹興華越、上海貝嶺、上海飛利浦、北京首鋼日電,都已建成投產。燕東公司采用“回馬槍”策略,利用4英寸線的有利條件,回過頭來主攻半導體分立器件,首先使企業在激烈的國內外競爭中立住腳。然后,在“退一步”之后“進兩步”,逐漸提高集成電路投片比例,并在2007年3月建成一條6英寸線,到2013年底月產量達到30000片。現在正在亦莊經濟技術開發區新建8英寸廠,2018年建成投產。


士蘭公司


上世紀80年代,在改革開放的浪潮中,7位年輕人從國有企業紹興871分廠出來下海,與一位臺灣老板結合,成立友旺合資公司,這是一個產品公司,先后承包了遼寧丹東半導體總廠和福建福州一家新建的4英寸廠,經營半導體分立器件和雙極型集成電路。幾年后,到1997年9月,這7人組成的團隊單獨成立杭州士蘭電子有限公司,主要從事MOS型集成電路產品經營。正趕上無錫華晶MOS事業部于1998年2月開始由香港上華公司經營代工模式。這樣,兩者相互支持,一起快速成長。到2000年10月,整體改制為杭州士蘭微電子股份有限公司,并于2003年3月在上海上市。就在上市前1月份,士蘭公司在杭州下沙地區自己建立的5英寸芯片生產線開始投入生產,這標志著從一個產品公司轉變為IDM模式的集成電路生產企業。并在寧波中緯公司之后不久也建成1條6英寸線。而且,產品還拓展至LED半導體照明發光二極管領域。前幾年又新蓋了8英寸廠房,買了8英寸設備投入運行。發展到2017年底,士蘭與廈門市海滄區人民政府簽訂合作協議,士蘭與廈門半導體投資集團公司共同投資170億元在廈門建設2條90~65納米特色工藝12英寸線,并且共同投資50億元建設4/6英寸兼容先進化合物半導體器件生產線。士蘭公司不僅是中國第一個民營集成電路制造企業,而且它是一個成功的IDM企業,從5英寸線、6英寸線到8英寸線,并將朝12英寸線前進。


方正微電子公司


深圳方正微電子有限公司6英寸集成電路芯片加工廠是我國頭一家由整機單位建成、投產的芯片廠,這在我國半導體芯片業界里是一件很罕見、恰又很新鮮的事情。方正集團因何原因決心投身加入芯片加工行列呢?眾所周知,方正集團是由研發、生產激光照排印刷機起家,逐漸發展為多門類、多領域的IT系統整機企業,它生產的產品包括電子出版系統、電腦、顯示器、掃描儀、手機、印刷電路板等。方正集團領導層最后認識到,IC芯片是各種電子整機的核心,IC芯片制造是所有IT整體的核心技術。為此,方正集團下決心進軍這一至高的技術領域。2003年12月7日方正集團公司派出旗下一個公司的女總裁,第一次前往深圳,探索要在深圳籌建一座集成電路芯片廠的項目。這位女總裁是財務出身的企業經營者,在集團內曾在幾家公司工作過,有創辦新公司的經驗。但在這次想象不到會遇到這么多的新問題、會碰到這么多的難題。對于什么是集成電路、它的芯片制造廠是什么樣子、芯片是怎樣制造出來的等眾問題都很不了解的她,卻勇敢地接受了這一艱巨任務。在2003年12月26日成立了方正微電子公司。深圳是改革開放的前沿城市,這時改革開放已經25年了,卻從來沒有一家集成電路制造廠建成過。上世紀80年代中期,就有電子口貴州083基地集成電路廠和航天口西安691廠派人到深圳成立公司籌建半導體廠,但遇到困難后都改搞電子整機裝配了。進到90年代,又有多家海外公司來深圳企圖籌建8英寸芯片廠,都相繼失敗了,其首次是由深圳賽格集團與意法ST公司共同提出的,最后只是建成規模宏大的集成電路封裝測試廠。深圳始終是我國芯片制造業的一塊處女地。但是,就是北大方正集團來到深圳“第一個吃螃蟹”,在當初一無人才、二無技術的條件下,克服前所未有的重重困難,建起了凈化廠房,購買安裝調試了6英寸線設備,進行了工藝試驗,于2006年10月14日舉行建成投產儀式,到2009年12月,經過三年多時間“爬坡”,達到月產20000片水平。后來又購買一條月產能為30000片的6英寸設備,再次進行“爬坡”,最后達到兩條線月產出50000片的預定目標,在近幾年來一直保持著滿負荷地運行。這是因為公司領導長期堅持勤奮學習、知難而進、廣收人才、同甘共苦,才取得驕人的業績,成為中國集成電路行業中一顆新星。


9、國際化建設代工大廠(中芯國際和宏力)


為了加速發展集成電路和軟件產業,國家于2000年6月底公布了18號文件,在此文件鼓勵下,在上海浦東張江開發區先后建立了中芯國際和宏力兩家公司,先是中芯國際建成3條8英寸芯片生產線,緊隨其后,宏力公司也建成1條8英寸線。這兩家公司都是在海外注冊,吸引海外投資,都采用代工模式,招募具有臺灣背景的海外華人經營管理和技術團隊來經營,而且兩公司的領軍人物都在無錫上華公司工作過,具有和中國大陸管理和技術人員合作的經驗。


在8英寸線建設上,北京落后于上海。但北京又吸引中芯國際來北京,結果用兩年時間在亦莊經濟技術開發區建成了中國第一條12英寸芯片生產線,它在2004年9月底投入生產。這時滯后世界只有5年,在建新一代芯片生產線的歷史上拉近了與世界的差距。從此,中芯國際成為中國集成電路制造業的領跑者。


10、臺灣公司來大陸建廠(和艦、中緯、臺積電松江、聯芯、晶合、晉華、臺積電南京)


臺灣公司在21世紀初在大陸政府發布18號文件的鼓勵下,也陸續到大陸建芯片廠。


最早臺灣團隊在江蘇蘇州工業園區于2001年11月注冊成立和艦科技(蘇州)有限公司,建設一條8英寸芯片生產線,于2003年5月正式投產。


然后,2002年2月在浙江寧波保稅區注冊成立中緯積體電路(寧波)有限公司,建設一條6英寸芯片生產線,從臺灣臺積電購買其一廠的二手設備,在2004年6月正式投產。


緊接著2003年8月,臺積電(中國)有限公司在上海松江科技園區注冊成立,建設一條8英寸芯片生產線,于2004年12月投產。


發展到近幾年,臺灣公司經過與大陸地方政府多年溝通談判,紛紛到大陸來建12英寸芯片生產廠。


先有聯電于2014年10月到福建廈門合作建聯芯公司,做代工。


再是力晶公司于2015年5月到安徽合肥合作建晶合公司,準備生產液晶面板LCD驅動電路。


然后,臺積電公司于2016年5月到江蘇南京成立臺積電(南京)公司,獨資建12英寸廠,技術為16納米,于當年7月動土建廠,已于2018年4月建成投產出片。


11、外資獨資來華建廠(海力士、英特爾和三星)


韓國海力士公司首先到中國江蘇無錫來建芯片制造廠,這是為了與韓國三星公司競爭存儲器產品市場。海力士公司于2004年11月與意法半導體公司簽訂在中國合資建廠協議,2005年4月海力士-意法半導體公司在無錫舉行開工典禮。在當地銀行貸款支持下,12英寸廠迅速建成并投入生產。不久其12英寸硅圓片月產量很快達到中國大陸地區最高水平。后來又進行二期擴充,生產DRAM和閃存(Flash)產品。


之后,世界上最有名的美國英特爾公司于2007年3月26日在北京宣布,將在大連建立亞洲首家工廠(英特爾Fab 68號廠)。之前以色列、印度,以及美國本土許多城市都爭取該項目,最終大連脫穎而出。該廠投資25億美元,建成12英寸芯片生產線后采用90納米工藝技術,生產PC機上一部分芯片。近年世界市場上存儲器需求量大增,價格上漲,英特爾大連工廠也轉向生產NAND Flash產品。


韓國三星電子公司見到海力士公司到中國設廠后產能大增,之后也來中國選址建廠,最后選中陜西西安,在2012年9月成立三星(中國)半導體公司,投資100億美元,于2014年月5年建成12英寸芯片生產線,工藝技術水平達到10納米。目前它的月投片量是中國大陸所有12英寸廠中最大的線,主打NAND Flash閃存產品。又于2018年3月二期工程開工,再投資70億美元,擴大產能。


此外,美國萬代半導體公司在重慶成立重慶萬代半導體公司,已于2016年4月開工建設12英寸芯片生產廠,在2018年建成投產。


12、國家大基金注入國家團隊大企業(中芯國際、華虹─宏力─華力、長江存儲)


2014年6月工信部印發《國家集成電路產業發展推進綱要》,將集成電路產業發展上升為國家戰略;9月國家集成電路產業投資基金設立,一期募資1387億元,用于集成電路產業企業的股權投資,扶植產業鏈上的龍頭企業。重點是加大對芯片制造業的投資力度,兼顧設計業和封測業。截至2017年9月,大基金累計投資1003億元,其中芯片制造業投資為主,占比為65%,在芯片制造業中,重點投向三大企業:中芯國際、華虹─宏力─華力、長江存儲,以組成國家團隊。


中芯國際


成立于2000年,現在是中國規模最大、技術最先進的集成電路芯片制造企業,是純商業性的集成電路芯片代工廠,工藝技術為0.35微米到28納米。它擁有5座8英寸廠(上海3座、天津1座、深圳1座)和3座12英寸廠(北京2座、上海1座)。此外,曾幫助武漢新芯公司建成一條12英寸廠,幫助成都建過1座8英寸廠。2016年下半年起其北京12英寸廠第二期擴產,投資15億美元,月產能從20000片增加到45000片。2017年4月28納米工藝放量成長,14納米開始營收。最近又將新增2條12英寸線,使月產量提高到11萬片。近來又要在浙江寧波和紹興各建1座8英寸廠。


華虹─宏力─華力


華虹公司成立于1996年,它是909工程在上海浦東金橋所建,當時是華虹NEC合資公司,早期生產日本NEC公司產品,后來轉為代工廠,這是中國第一條8英寸線,后來又建了第二條8英寸線。華虹集團公司控股上海華虹NEC電子有限公司和上海貝嶺股份有限公司。


宏力公司成立于2000年,于2003年9月開業,它建成兩座12英寸規格的廠房,其中一廠A線(8英寸線)建成投產。


2010年1月華虹與宏力聯合投資,成立上海華力微電子公司,在宏力12英寸廠房內建設1條12英寸線,這稱為“華力一期”。總投資規模為219億元,工藝水平可達到55-40-28納米。


2011年12月29日華虹和宏力聯合宣布雙方已完成了合并交易,然后到2013年1月24日成立了上海華虹宏力半導體制造有限公司。


2016年11月“華力二期”動工建設,由上海華力集成電路制造公司承擔建設和運營。總投資387億元,再建1條12英寸線,月產能40000片,技術水平將達到28-14納米。


2018年3月2日華虹無錫集成電路研發和制造基地項目開工,一期投資25億美元建1條12英寸線,月產能40000片,技術水平為90/65/55納米。總投資將達100億美元,要建幾條12英寸線。


二、50多年發展回顧


嚴格來說中國集成電路產業發展應該時從1965年起步的,到現在有54年了。回顧50多年的艱難歷程,更能體會到集成電路產業是一個高技術、高投資、高風險的產業。現在看來,這是一個超高技術(現已發展到5納米)、超高投資(現建一座12英寸廠高達數十億美元)、高度風險(搞不好就會虧損)、競爭激烈(跟不上就要出局)的行業;但是,要是搞好了,進到前列,乃至成為領跑者,那就有極高的回報。


看看集成度(規模)上中國和美國的差距:

中國集成電路產業發展的艱難歷程回顧(值得收藏)

從上看出,由小規模到大規模,中國與美國的差距在6~8年,但是到后來超大規模和特大規模,差距越來越大,拉大到10~13年。


再看看芯片生產線硅片直徑上中國與美國的差距:


從上看出,一般差距10~13年,短則8年,最后到12英寸時縮短到5年。


中國與美國的差距更大的在于集成電路產業的規模上,也就是產量上。請看年產量的對比:


從上看出,美國從年產100萬塊增長到6億塊才用了8年,而中國則用了26年,差距從開始時6年,拉大了18年,增加到24年!這可是在“文化大革命”1976年結束后的20年啊!產量規模越來越大,而差距則越來越遠啊!


縱觀50多年的發展歷程,從1965年多家研究所研制出集成電路樣品,經過上世紀70年代初步形成工業生產,南北以上無19廠和878廠為代表,在北京、上海、天津、江蘇、貴州、甘肅等省市建起一批集成電路廠,在計劃經濟年代自力更生地生產一大批小規模集成電路,供國內各部門整機單位使用。但是規模都較小,產量不大,在1978年國家進入改革開放年代之后,受到進口電路和走私電路的沖擊,大多數企業前后紛紛退出歷史舞臺。


為了突破封鎖和提高產量,在香港成立了愛卡、興華和華科三家公司,三家都建立了4英寸芯片生產線,先于大陸把月產片量突破10000片,華科還達到20000片,主要生產消費類電子產品,當時起了引領作用。但是這三家公司沒繼續往前發展,盡管興華公司還搞了一條小的5英寸線,最后在世界激烈競爭環境中也一一退出歷史舞臺。


在改革開放的條件下,無錫742廠及之后的華晶公司,還有紹興871分廠之后的華越公司,有幸走上技術引進道路。這一措施使得1985年電子工業部下放絕大部分直屬企業后僅留下的742廠(1989年轉為華晶公司),以及后來又收回紹興871分廠(后改為華越公司)成為“七五”“八五”期間5大企業中的2家國有企業。前者先后引進了3英寸、4英寸、5英寸和6英寸線,后者則引進了5英寸線。


742廠引進的3英寸線雙極型電視機電路曾為我國電視機產業發展作出過很大貢獻。而早在1973年,878廠在“文化大革命”中雖有技術引進3英寸線的機遇,恰未能實現。若有“假如”的話,則歷史就會另寫。但是,當華晶后來技術引進時,資金不再是國家全部投資,而部分資金要企業向銀行貸款,加上那時候貸款利率很高,這導致華晶公司在執行908工程引進6英寸線之后,欠銀行的債務累累,當時正處于“驗收之日便是停線之時”的境界。這給予海外華人團隊組建香港上華公司來管理的機遇。但是1998年2月上華接管華晶MOS線后,僅解決部分虧損。可惜華晶沒有利用上當年國家實行的債轉股政策,最后資不抵債,到2002年以低價被香港中資企業華潤集團收購。在華潤公司運營下,又在無錫新區在上華公司蓋的8英寸廠房里建了8英寸線,公司整體一直運營順利。而實行債轉股的華越公司則維持較長時間,也曾轉讓股份,但最近消息,華越正式停產。這說明單靠技術引進,雖能風光一時,但最終也難免成為過去的歷史。


中外合資曾是一項較為不錯的選擇。上海成立的兩家合資公司:貝嶺和飛利浦(后改為先進),分別建立了國內第一條4英寸線和5英寸線。貝嶺公司為配套程控交換機專用大規模集成電路立下了汗馬功勞。它是鄧小平視察過的唯一的集成電路工廠,又是國內第一家上市的集成電路制造企業。在4英寸線之后建了一條6英寸小線,但未能上量;后來雖然去浦東張江開發區蓋了8英寸廠房,但未能走下去。最后賣掉4英寸線設備,凈化廠房停產,變成一個沒有生產線的設計公司(Fabless Design House)。而飛利浦公司后改為先進公司,在5英寸線之后很快建了6英寸線,在經濟效益不錯時上市后又在院內蓋了一座8英寸廠,廠房雖然不大,但往前進取精神值得可嘉。現在又要籌資合作到臨港蓋12英寸廠。至于北京首鋼日電公司,與日本電氣公司合資建了中國第一條6英寸線,曾經創造可喜的營業額,成為“九五”期間領先企業。但是在合資期限20年期滿又續了兩年后,由于日本電氣公司當年世界第一寶座讓位給美國英特爾公司之后持續走下坡路,最后總部不再給北京首鋼日電下訂單,由于沒轉做代工而停產。僅保留后部封裝和測試,成為一家封測企業。到后來連封測都運營不下去,關廠將設備賣給燕東公司。這樣的結局說明合資企業中,中方不能主導企業經營方向,沒有采取有力措施,在變化多端的世界集成電路市場面前,合資并不是一貼“萬靈藥”。


國家制定計劃并實施的908工程和909工程,如前所述,908工程很不成功,由于立項審批和資金到位延遲,“抗戰8年”才完成對外驗收。1990年立項時,國外6英寸線才出現4年,如能兩年建成,還是較不錯的。本來是國內首先要建的6英寸線,到建成時變為第三條。更不好的結果是使得執行計劃的華晶公司債臺高筑,由于技術引進沒有有市場的產品,造成“驗收之日便是停線之時”的困境。最后迎來上華公司轉向代工。


909工程情況好多了,吸取908工程的教訓,國家重視,成為建國以來電子工業投資最大的工程,由電子工業部部長胡啟立親自掛帥出任董事長。但即使這樣,工程完成后胡部長在所著《“芯”路歷程》一書中追述說:“確實,當時并非不知道其中風險,只是風險之大,復雜程度之深,均遠遠超過我所預料。”實施結果,從1996年11月27日華虹公司超大規模集成電路芯片生產線奠基儀式舉行,到1999年2月23日華虹NEC合資公司芯片生產線正式投片,用兩年另三個月時間建成,這在中國集成電路產業發展歷史上是前所未有的速度。投產后主要生產合資外方日本NEC公司的64兆位DRAM存儲器產品,2000年正趕上國際半導體市場復蘇,華虹NEC公司取得投產當年就盈利的良好業績。但是好景不長,DRAM產品競爭最激烈,韓國三星公司后來居上,更大容量產品占據主流市場,連NEC公司本身都招架不住,更不容說缺乏自主開發能力的華虹NEC。這迫使企業決策考慮改往代工方向轉變。一次在北京召開的首鋼日電和華虹NEC的全國用戶懇談會上,連NEC都派人前來參加,宣布要朝代工方向轉變。最后實施結果,上海的華虹NEC 8英寸廠轉型成功,而北京的首鋼日電6英寸廠沒有轉為代工,到NEC公司不再下訂單時,只能停產關線了。之后華虹與宏力相結合,往前更上一層樓,建立12英寸線。


中國集成電路生產企業從原先IDM轉向Foundry代工,是從上海飛利浦公司開始承接國際飛利浦的訂單開始的,到無錫華晶MOS事業部交給香港上華公司委托管理后,正式成為純粹的中性代工企業。之后新建的芯片生產線大多是采用代工模式,無論是6英寸線,8英寸線,還是12英寸線,如中芯國際和宏力代工大廠等。除非原企業仍然采用IDM模式者,如燕東、士蘭,或國外IDM大廠。


中國臺灣地區集成電路起步在大陸之后,在上世紀70年代中期,從美國RCA公司引進7微米鋁柵CMOS工藝技術,并派一批人員赴美培訓,同時建立集成電路示范廠,于1977年10月開始制造集成電路。示范工廠運作到1979年,電子工業研究發展中心改組為電子工業研究所,討論后決定籌組公司,而電子所進行更尖端的研發。于是到1979年9月在民間成立聯華電子公司(簡稱聯電)籌備處,并于1980年5月正式成立聯電公司,在1979~1981年間陸續從電子所移轉技術,建立臺灣第一條4英寸芯片生產線,于1982年4月投產,并于1984年成立開發部門,自己進行產品和工藝的開發,從而走上良性成長階段。1985~1986年間,電子所在執行“超大型積體電路(超大規模集成電路)計劃”中建了一座6英寸晶圓實驗工廠之際,工研院院長張忠謀提出將實驗工廠轉為民營專業代工公司,這樣,在1987年2月第一家專業積體電路制造廠──臺灣積體電路公司(簡稱“臺積電”)由此產生,與飛利浦公司合作,接受飛利浦公司2微米超大型積體電路技術移轉。從此開始,世界集成電路產業進入代工時代,始終由臺積電領跑。發展到今天,臺積電不僅在代工營業額上遙遙領先,而且在技術水平上也已趕上美國,最近臺積電宣布,5納米技術2019年將投入試生產,并且全球首座5納米芯片工廠開工建設,預計2020年將投入量產。繼聯電和臺積電之后,臺灣成立一批集成電路制造公司,有代工模式的,也有IDM模式,如華邦、華隆微、旺宏、德基、茂矽、合泰、華智等,之后還有世界先進、南亞、力晶、茂德、華亞等。從1980年成立聯電公司之后10余年時間里,臺灣集成電路產業迅速發展。當1997年5月底大陸29人到臺灣參加“兩岸半導體學術研究與產業發展研討會”的時候,整個大陸集成電路營業額僅是臺灣地區營業額的十分之一。


1997年兩岸芯片線數量狀況如下:

中國集成電路產業發展的艱難歷程回顧(值得收藏)

10年之后,到2007年,兩岸芯片線數量狀況成為:


從以上10年變化看出,大陸和臺灣地區都有很大變化,但臺灣地區一直以大尺寸線為主,而大陸仍以中小尺寸線為主,可見技術水平和產量規模的差距了。當大陸改革開放政策在各行業帶來巨大變化之后,大陸的優惠政策也開始吸引臺商到大陸來投資建集成電路芯片廠。在本世紀頭10年里陸續建成蘇州和艦8英寸廠、寧波中緯6英寸廠、上海松江臺積電8英寸等,還有珠海南科和福州福順6英寸廠等。但是,即便是臺商來建的廠,如中緯和南科也因各種原因不能堅持而退出歷史舞臺。就是國外集成電路大廠,如顯赫一時的美國莫托羅拉公司,早在上海華虹之前,到天津興建8英寸廠,廠房都蓋好了,在國際半導體市場處于低谷時暫緩購置設備而錯過了時機,最后無奈轉入中芯國際旗下。在2000年國發18號文件鼓勵下,臺商和海外華人紛紛前來大陸到處要想建芯片制造廠,有的已蓋了廠房框架,有的連廠房都未建,許多單位先后一一消失了。由此可見,半導體集成電路制造業,特別是在中國大陸,其發展歷程是極為困難而艱苦的。也曾經有其他民營企業者涉足試驗,像廣東中山奧泰普公司6英寸廠投產不久就夭折了,又如湖南長沙創芯公司6英寸廠新建成功投了產,“爬坡”上不去也停線數年等待尋找新股東。


只是到了2014年,國家基于信息安全徹底認識到芯片的極端重要性,從而在6月公布了《國家集成電路發展推進綱要》,并于9月間設立了國家發展集成電路大基金,開始大力扶植集成電路產業,重點是集成電路制造業。截至2017年底大基金累計投資67個項目,累計項目承諾投資額1188億元。近3~4年來,在國家大基金推動和引領下,以北京為首,各地地方政府也相繼設立集成電路基金,這就帶來一系列12英寸芯片廠的興建,包括廈門聯芯、合肥晶合、晉江晉華、臺積電南京,以及中芯國際、華虹─宏力─華力、長江存儲等等。


重點回顧一下中國大陸集成電路芯片線數量進展歷史。

中國集成電路產業發展的艱難歷程回顧(值得收藏)

*曾統計12英寸線為1條,指北京中芯國際(后為2條),共計為40條(后為41條)。


大家可能要問:芯片線建了這個多,現今已到2019年,線更多了,為什么芯片還要大量進口?看一看2000年全世界芯片線數量吧!


由此可見,2000年中國大陸25條線僅占世界2.6%,實際產出僅為1%,微乎其微。而美國和日本都有300多條線,各占世界總數的三分之一,日本每個縣都有集成電路工廠。因此,期望國產電路自配率有較大幅度提高,還要大量建集成電路生產線。要知道長期國產電路自配率只有百分之十幾,有人報道曾達27%,有這么高嗎?即使這樣,還有近四分之三要依賴進口。我們過去做五年規劃,幾次提自產率目標為30%,有一次甚至提50%,都未能達到。當然,計劃經濟年代我國只要配國產整機,現在中國已成為世界電子整機裝配大國,電視機、臺式和平板電腦、手機,乃至洗衣機、電冰箱、空調、電飯煲等等,中國產量都在世界之首,它們里面的心臟都是“芯片”啊!整機生產規模發展太快了!


集成電路從美國開始,后來往日本移,這些年又往韓國和中國臺灣地區移,有人預測下一波要往中國大陸移了,能實現否?何時能實現啊?!


我們老一輩中國集成電路產業闖路者們都指望如今奮斗在我國集成電路產業第一線的工程技術人員、工人和企業管理者們一如既往、不忘初心、前赴后繼地擔起這一歷史重任來!我呼吁當今熱衷于出國深造的清華、北大等名校小師弟小師妹們學成早日回來報效祖國,像上世紀五、六十年代的大學生們那樣,勇敢跳進國家集成電路制造產業行業中來,不要追求名利,埋頭苦干10年、20年,以致30年!為振興中國芯片制造業奮斗終身!期望你們取得輝煌業績!

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