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摘要 【中國芯片往事:扎根驪山靠手工打磨 清華系成資深玩家】經(jīng)歷了數(shù)個“芯”年,通過上游的芯片制造,和下游應(yīng)用市場的疊加,中國的半導(dǎo)體全產(chǎn)業(yè)鏈布局正在逐漸崛起。
根據(jù)西南證券的研報,國內(nèi)的芯片制造企業(yè)目前已擁有一定的代工優(yōu)勢。
(財經(jīng)天下周刊) 一切的一切,要從集成電路的誕生講起。
67年前,集成電路(Integrated Circuit)的概念初次在美國被提出:將晶體管、電阻、電容、電感等元器件集成在面積微小的平板上,便構(gòu)成了集成電路。
而芯片則是半導(dǎo)體元件產(chǎn)品的統(tǒng)稱,也是集成電路的載體。
在概念提出七年后,美國德州儀器公司的研究員基爾比將鍺晶體管芯片等元件焊在玻璃板上,并成功輸出了正弦波曲線,世界第一塊集成電路由此誕生。
從驪山腳下開啟的自主研發(fā)“芯”路 在集成電路概念進入中國前,國內(nèi)研究人員一般將集成電路稱之為“固體電路”,由于資源有限,起初設(shè)計的固體電路只能從電子計算機布爾代數(shù)中最基本的電路做起。
即便如此,第一代科研人員仍然開辟出一條自主研發(fā)的通路。
1957年,北京電子管廠半導(dǎo)體實驗室成功研發(fā)出鍺晶體管;在接下來的一年內(nèi),中國科學(xué)院微電子所又生產(chǎn)了中國第一批鍺合金高頻晶體管,這批晶體管后應(yīng)用于“109乙機”上,也就是我國第一臺自行研制的晶體管大型通用數(shù)字電子計算機。
當(dāng)時間走到1959年,隨著一位學(xué)者學(xué)成歸國,集成電路的概念也隨之正式進入中國。
那年春天,北京大學(xué)物理系迎來了這位名叫黃敞的歸國博士。
出身于知識分子家庭的黃敞于40年代在清華大學(xué)獲得工學(xué)學(xué)士學(xué)位,后又前往哈佛大學(xué)讀博深造。
畢業(yè)后,黃敞在美國雪兒凡尼亞半導(dǎo)體廠的先進工程部任職,研究晶體管制作工藝和抗輻射集成線路,并獲得了10項專利。
彼時,中國“兩彈”事業(yè)正在緊鑼密鼓地籌備當(dāng)中。
受到錢學(xué)森等前輩歸國的鼓舞,黃敞毅然選擇以環(huán)球旅行的方式回鄉(xiāng),并在歸國后在北京大學(xué)任教,迅速開始科研工作。
此時,美國仙童半導(dǎo)體公司已成功開發(fā)出第一塊硅集成電路。
但中國的科技自主研發(fā)之路,從不甘居于人后。
1961年初,國內(nèi)提出“0515”微型電路研制項目;當(dāng)年,項目組就已研制出了中國第一塊鍺集成電路,并于1962年開始硅集成電路的研究。
由于硅材料研發(fā)和器件工藝均不成熟,項目組采取分工協(xié)作的方式,將核心技術(shù)分為5個課題,由物理所負(fù)責(zé)研發(fā)硅外延技術(shù)、光刻及蒸發(fā)技術(shù),而計算所則需要攻克硅氧化及擴散技術(shù)。
當(dāng)年7月時,物理所已研制出國內(nèi)第一塊硅外延片,經(jīng)過在成都西南無線電器材廠的多次試驗,成功突破了硅集成電路的第一個門檻。
三年后,該所又成功開發(fā)硅集成電路用的介質(zhì)隔離新技術(shù)。
黃敞博士曾撰文回憶這段經(jīng)歷,感慨于中國微電子技術(shù)的崛起,“對鍺集成電路和硅集成電路的研發(fā),為國內(nèi)微電子事業(yè)打下了先行基礎(chǔ)。
” 1960年,中國仿制的第一枚近程導(dǎo)彈發(fā)射成功。
但由于射程較短,技術(shù)上的限制將制約于未來原子彈、氫彈的發(fā)射。
為了提升載體火箭的推力和速度,國家開始計劃研發(fā)安裝于火箭上的彈上微型計算機。
1965年,現(xiàn)中國航天科技集團公司第九研究院第七七一研究所的前身,代號“156工程處”的中科院微電子研究所正式組建,有研發(fā)大規(guī)模集成電路經(jīng)驗的黃敞便受命加入研制團隊。
團隊的研發(fā)成果令人興奮:工程處成立僅一年,中國第一臺自主設(shè)計、自主研究制造的集成電路空間計算器便于北京面世。
無線通信芯片開發(fā)公司展訊通信的創(chuàng)始人、曾經(jīng)“156工程處”的學(xué)生武平轉(zhuǎn)述工程處科研人員的回憶:“在沒有高精密器件的情況下,工程師們只能用鋸子切下硅片;而這些精密的半導(dǎo)體元件,便是在這一片片手工打磨的硅片上制作而成。
” 四年后,“156工程處”遷至陜西臨潼驪山腳下,繼續(xù)在航天微電子領(lǐng)域展開緊鑼密鼓的研究。
驪山位于陜西省西安市臨潼區(qū),容納千萬兵馬俑沉睡,也擔(dān)當(dāng)中國“三線建設(shè)”生產(chǎn)力戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移的根據(jù)地。
“156工程處”作為當(dāng)時頂尖的研發(fā)機構(gòu),則擁有國內(nèi)一流的技術(shù)設(shè)備。
現(xiàn)擔(dān)任華潤半導(dǎo)體公司董事的蕭碩曾是711所的研究生,他回憶說,受國際因素限制,當(dāng)時無法使用最先進的4英寸生產(chǎn)線;但在國內(nèi)僅有的共3條3英寸生產(chǎn)線中,就有1條在“156工程處”。
在物資緊缺、材料設(shè)備進口受制的年代,生產(chǎn)線的匱乏卻擋不住工程師們的探索。
在驪山,黃敞博士及其帶領(lǐng)的團隊推進國內(nèi)首次硅集成電路工藝研究,并研制了國內(nèi)首臺圖形發(fā)生器和CMOS集成電路系列產(chǎn)品,由此開啟存儲器的研發(fā)熱潮。
而驪山還只是萬千自主研發(fā)的縮影。
1965年,河北半導(dǎo)體研究所成為國內(nèi)第一家鑒定固體電路產(chǎn)品的單位,并開始負(fù)責(zé)為第三代電子計算機供應(yīng)電路。
1968年,由當(dāng)時第四機械工業(yè)部籌建的東光電工廠開始生產(chǎn)晶體管邏輯型“與非門電路”,為中國第一臺100萬次大型電子計算機打下堅實基礎(chǔ)。
國家隊帶頭沖向市場化 即使工程師在制造集成電路的過程中,能夠?qū)ⅰ皬?fù)雜問題簡單化”。
但集成電路仍是一個綜合材料、化工、裝備、冶金等多學(xué)科的產(chǎn)業(yè)。
如何成就全產(chǎn)業(yè)鏈的勃興,對于上世紀(jì)的中國,仍是個不小的難題。
上世紀(jì)60年代,國內(nèi)的半導(dǎo)體加工生產(chǎn)甚至可以說處于“石器時代”:所用的光刻機、擴散爐、外延爐等設(shè)備均需要學(xué)生手工繪圖后,再轉(zhuǎn)至機械加工車間生產(chǎn)。
不僅缺失核心設(shè)備,完整生產(chǎn)線和精加工更是無從提及。
對此,國內(nèi)曾采取技術(shù)引進的方式救急。
上世紀(jì)70年代,中國開始從歐美引進設(shè)備,并陸續(xù)建設(shè)40余家集成電路廠。
但這仍解不了生產(chǎn)線不完備的“近火”。
1973年,中國曾派集成電路考察團考察日本日立、三菱等企業(yè)的生產(chǎn)線。
但由于政治和資金因素,再加上對技術(shù)引進和設(shè)備引進的意見不統(tǒng)一,最終未能完成對電氣生產(chǎn)線的全線引進。
四年后,從日本引進彩色顯像管生產(chǎn)線再次被提上日程。
對生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的爭議讓這次引進頗具代表性:市場化思路開始對傳統(tǒng)集成電路生產(chǎn)模式產(chǎn)生沖擊。
在放棄了“照搬”日本原產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)后,引進該生產(chǎn)線的江南無線電器材廠最終選擇以用戶標(biāo)準(zhǔn)為生產(chǎn)方向,而這在未來被證明是一個正確的決定:1985年時,該廠的年生產(chǎn)能力已達到2648萬塊,占據(jù)大部分市場。
除了技術(shù)引進,國家也在持續(xù)加碼集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
1986年,電子工業(yè)部提出“七五”(1986年-1990年)國家科技攻關(guān)計劃的布局,除了開發(fā)3微米技術(shù)、攻關(guān)1微米技術(shù)等技術(shù)關(guān)卡外,國內(nèi)微電子產(chǎn)業(yè)市場化的大幕也開始拉開。
彼時,由電子工業(yè)部牽頭的永川半導(dǎo)體研究所無錫分所成立。
1987年,該所首加入市場化大軍,成立無錫微電子聯(lián)合公司。
四年后,由該公司改制而成的華晶電子集團公司成立,并建設(shè)了首條6英寸生產(chǎn)線,后又從日本和德國引進了4英寸和5英寸芯片生產(chǎn)線;隨后的“908”工程,則讓華晶在技術(shù)上擔(dān)負(fù)起新的挑戰(zhàn),目標(biāo)1微米。
但華晶的量產(chǎn)之路歷經(jīng)波折,由于技術(shù)水平仍落后,雖然銷售收入以每年15%~20%的速度增長,但華晶的年度虧損凈額超億元。
資本市場給了華晶集團第二次生機:1998年,華晶同上華半導(dǎo)體公司合作量產(chǎn)后才開始盈利,并成為中國第一家純晶圓代工企業(yè);直至2002年,同上華整合后的華晶上華半導(dǎo)體被華潤集團收入囊中。
比起“908”華晶曾經(jīng)歷的技術(shù)難關(guān)和量產(chǎn)難關(guān),“909”工程更進一步,但依然讓時任電子工業(yè)部部長的胡啟立捏了一把汗。
為了縮短建廠周期,盡快組建華虹NEC合資公司,“909”工程縮短了審批流程,這便意味著項目的40億人民幣即刻到位;但胡啟立曾回憶道,“如果‘909工程’再翻車,電子工業(yè)部將無法向國務(wù)院和全國人民交代。
”幸而,該工程的主要承擔(dān)企業(yè)上海華虹未負(fù)眾望,凈利潤在千禧年時達到了5.16億元。
對此,胡啟立曾在日后總結(jié)稱,以市場為導(dǎo)向是引進高科技項目必須注意的一點,“如果與市場不合拍,就會被淘汰出局。
”因此,在“908”、“909”兩次工程之后,執(zhí)行市場化策略,并以需求為導(dǎo)向進行產(chǎn)品研發(fā),對于國內(nèi)芯片產(chǎn)業(yè)的“國家產(chǎn)業(yè)投資—助力企業(yè)市場化”路徑有著重要作用。
“909”工程推行19年后,中國芯片產(chǎn)業(yè)又迎來一重磅消息——國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金的成立。
這一“大基金”的總額為1259億元,目前已投項目包括IC設(shè)計、制造、封測和設(shè)備等四大領(lǐng)域的龍頭公司,如紫光集團、中芯國際、長電科技和中微半導(dǎo)體等。
其中,出身于清華大學(xué)的紫光集團堪稱玩轉(zhuǎn)資本運作的“頭號玩家”。
2013年,紫光集團分別以18.7億美元和9.07億美元的價格收購展訊通信、銳迪科微電子,成為世界第三大手機芯片設(shè)計公司;后又控股多家芯片封裝測試企業(yè)和存儲芯片制造廠商,嘗試走通全產(chǎn)業(yè)鏈的道路。
經(jīng)歷了數(shù)個“芯”年,通過上游的芯片制造,和下游應(yīng)用市場的疊加,中國的半導(dǎo)體全產(chǎn)業(yè)鏈布局正在逐漸崛起。
根據(jù)西南證券的研報,國內(nèi)的芯片制造企業(yè)目前已擁有一定的代工優(yōu)勢。
當(dāng)時空轉(zhuǎn)回驪山腳下,曾跟隨黃敞等中國第一代集成電路人的武平或許沒有想到,自己未來將一直在芯片產(chǎn)業(yè)中“浮沉”:從“156工程處”的研究生,后出國深造,到創(chuàng)立展訊通信,再到現(xiàn)在立足于半導(dǎo)體投資。
同成長于“156工程處”,在1982年來到驪山的陳南翔亦如是,在被分配到雙極集成電路研究室后,他輾轉(zhuǎn)美國、德國等地的研究所工作,后于2002年加入華潤微電子,現(xiàn)擔(dān)任常務(wù)副董事長。
無論是華晶、華虹、展訊、華潤,還是其他伴隨中國“芯”路成長的企業(yè);中國芯片產(chǎn)業(yè)始終起于點點星火一般的研發(fā)之心,終究燎原——在市場化和構(gòu)建全產(chǎn)業(yè)鏈的道路上不斷前行。
(文章來源:財經(jīng)天下周刊) (責(zé)任編輯:DF142)。