半导体迈向14nm时代 中国IC设计需创新思路

2013-11-19 09:27:38来源: 中国电子报 关键字:半导体  14nm
    2013年中国IC行业在资本运作层面出现了一个小高潮:9月底澜起科技在美国Nasdaq成功上市,成为过去10年在美国上市的第4家中国集成电路设计企业,也是近3年来在美国上市的唯一的中国集成电路设计企业。在此之前,同方国芯以定向增发的方式实现了对深圳国微电子的合并;紫光集团斥资17.8亿美元收购了展讯通信,创造了中国集成电路设计业最大的资本并购案,展现出资本市场对集成电路设计企业的高度兴趣。除此之外,在技术研发、新品发布、专利权交易诸多层面,中国集成电路均表现出了相当的活跃度。相比之下,2013年全球半导体增长率可能只有1%。

然而,活跃的市场并没有给中国半导体业者带来成就与满足,当今大多数中国半导体人员都存在一种危机感,这种危机感可以从近日召开的“2013北京微电子国际研讨会”所有演讲嘉宾的发言中清楚地感受出来。

压力不仅来源于中国IC企业长期存在的小而散、创新能力不足等老大难问题久拖无解,更来自于国际半导体业界日益临近的技术变革,已对中国企业的生存形成挑战。在当前形势之下,中国半导体要想不被淘汰,进而取得进步与发展,只有跳出以往的窠臼,探寻全新的发展思路,包括管理模式创新、投资模式创新,以及商业模式创新等。

半导体健康发展事关网络和信息安全

集成电路产业的重要性不言而喻,它是信息技术产业的核心,国家重要的基础性、先导性和战略性产业。对此,国务院副总理马凯日前在深圳、杭州和上海调研时多次强调指出,发展集成电路产业是中央的战略决策,并将集成电路产业的发展提升到推动经济转型升级和保障国家安全的高度。

如此重视,不仅因为集成电路产品应用遍及通信、计算机、多媒体、智能卡、导航、功率器件、模拟器件和消费类电子等不同领域,市场庞大(根据中国半导体行业协会数据,2012年中国半导体市场规模近万亿元),还因为这个市场所蕴含的机会,在未来依然无比诱人。华美半导体协会会长兼理事长彭亮指出,在世界进入后PC时代后,未来几年围绕移动智能终端所开发的各类芯片仍然是市场热点,将维持高速发展的态势。

中国半导体行业协会集成电路设计分会理事长魏少军指出,集成电路作为电子信息产业的核心和基础,其发展不仅对IC业自身至关重要,更会对下游的整机系统产生重大影响,是事关网络和信息安全的大事。中科院微电子所所长叶甜春指出,集成电路已成为事关国家竞争力的战略高技术产品,集成电路制造技术是大国综合科技实力竞争的必争战略制高点。中国高端制造装备与材料依赖进口,制造工艺缺乏自主知识产权的局面必须扭转。而庞大的市场需求提供了历史性的产业发展机遇与空间。

14nm时代中国IC设计无Foundry可用?

然而,随着半导体迈向14nm时代,产业型态正处在一个发生重大技术变革的端口,以往我们熟知的产业周期正在逐渐消失,以往习惯的发展节律也有可能被打乱,这给仍以小、微企业为主的中国IC设计业带来了严重挑战。

全球集成电路正进入后摩尔定律时代,工艺不断走向细微化。提高光刻分辨率的途径有3种:缩短曝光波长、增大镜头的数值孔径NA以及减少k1。显然,缩短波长是主要的也是方便易行的。目前市场的193nmArF光源是首选,再加入浸液式技术等,实际上达到28nm几乎已是极限(需要OPC等技术的帮助)。所以fabless公司NVIDIA的CEO黄仁勋多次指出工艺制程在22nm/20nm时的成本一定比28nm高,因为当工艺尺寸缩小到22nm/20nm时,传统的光刻技术已无能为力,必须采用辅助的两次图形曝光技术(DP)。从原理上DP技术易于理解,甚至可以三次或者四次曝光,但是必然带来两个大问题:一个是光刻加掩模的成本迅速上升,另一个是工艺的循环周期延长。一个有关成本的数字是,从65nm、45nm、28nm、22nm、16nm一路发展下来,芯片的研发制造成本越来越高。22nm工艺节点上,一条达到盈亏平衡的生产线预计投资需要高达80亿美元~100亿美元,16nm工艺节点时可能达到120亿美元~150亿美元。

除了尺寸缩小之外,半导体产业尚有450mm硅片、TSV3D封装、FinFET结构与III-V族作沟道材料等诸多新的关键技术工艺逐渐达到实施阶段。以至于目前只有少数高端芯片设计公司可以负担这些研发费用,继续跟踪定律的厂家数量越来越少。近两年来,尽管全球半导体业几乎徘徊在3000亿美元左右,但是代工业却创造了一个又一个奇迹。2012年全球半导体增长不足1%的时候,代工业销售额却达到345.7亿美元,与2011年的307亿美元相比增长率达12.6%。

对此,魏少军担忧地指出,也许再过两年,中国IC设计企业将没有可用的代工厂了。因为照目前的形势发展下去,到了14nm时代,IC设计企业可能只有一家可供利用的代工厂。而一个Fundry可以同时支持的芯片企业只有5~8家。“那时如果由代工厂选择,那么它一定会选那些实力最强的、市场份额最大的、产品利润最高的、技术能力最强的企业作为自己的客户。而中国企业恰恰都不在这个范围之内。”

发展中国半导体产业需要创新思路

集成电路设计企业说到底是一个产品企业,其生存和发展依赖的是企业的芯片产品,在同质化严重的大背景下,创新成为设计企业突围的关键,当然这种创新不仅局限在产品创新、技术创新上,管理模式创新、投资模式创新以及商业模式创新等也极为重要。

首先是组织模式创新。在探讨我国IC产业发展模式时,业界经常呼吁要尽快实现整机和芯片联动,以使芯片企业能够通过与国内整机企业的合作,更好地把握市场需求,增强市场拓展能力;而整机企业也可通过联动,得到芯片企业更好的技术支持,提升核心竞争能力。然而这一设想一直缺乏有效的组织管理机构和协调机制。根据魏少军的介绍,未来我国有望成立一个国家级的集成电路管理机构,协调产业发展,以信息安全为主要抓手,重点发展信息基础设施所需的集成电路芯片,维护网络和信息安全。这种组织模式的创新,希望能为中国半导体开创出一条有效的发展路径。

其次是投资模式创新。半导体的Foundry厂与液晶面板厂、LED芯片厂一样,都需要大量资金的投入,但是这种赢利周期极长的项目仅靠社会资本投入,缺乏吸引力且风险过大,而过去二三十年间的经验又表明纯粹的政府投入做不好半导体产业。对此,华山资本董事总经理陈大同表示,我国将探索资金的管理模式,筹集和建立集成电路专项发展资金,中央政府投入一部分,地方资金投入一部分,然后用政府资金撬动社会资金,将成为未来一段时间中国对于具有战略价值的大型半导体项目进行资金扶持的主要思路。

最后,企业的运营也应当创新。目前,国内通信、消费电子等传统半导体市场面临新需求,而物联网、智能电网、汽车电子医疗电子等热点市场也不断升温,带来了相应的机遇及挑战。对此,小米科技董事长雷军在总结小米手机成功的秘诀时认为,成功的关键在于商业模式创新,独特的软件+硬件+互联网服务的发展模式成就了小米手机。他同时呼吁中国集成电路企业在互联网时代应该敢于用互联网的思维进行模式创新,以互联网的免费模式(以BOM价销售)经营IC市场,也许可以获得更大的商业成功。

关键字:半导体  14nm

编辑:北极风 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/xfdz/2013/1119/article_27880.html
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