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蔡南雄:建立中国集成电路产业体系的另类思考

2018/04/26
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阅读需 33 分钟
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中美贸易摩擦最近一个受害者,中兴通讯,因为缺“芯”造成部分产品可能停产的危机,突出了我国集成电路产业问题真实的严重程度。我国一直重视这个产业,曾经四次(908 计划、909 计划、金禧年的中芯 / 宏力,和现在的大基金 / 紫光)政策性投入大量资金。各种媒体也不时有关心这方面的报道,但多只是说明政府的政策和总结产业状况而已,政府的政策性投入也只及于少数热门产品的个别产业环节,全盘的战略思维不够,更少见严格检讨及改善执行效果,以至于至今仍然顾此失彼,整体效果不彰(如两次投入 DRAM,结果船过水无痕)。本文在产业目前的基础上提出另类思考,希望有助于更快地建立我国完整的,技术上能独立自主的,产量上能自给自足的集成电路产业体系。
 
一、产业背景说明
集成电路应用广泛,种类繁多,技术深奥。完整的集成电路产业体系有很多环节,除了产品的规格定义、设计和生产等核心环节之外,还包括支持这些环节的各种设备及材料硬件,和支持个别环节及串联全部运营的软件,是一个错综复杂的有机体,因此建立完整的集成电路产业体系必须以全盘系统规划的思维来处理。
    
二、我国的集成电路产业体系必须完整,技术上必须能独立自主,产量上必须能自给自足
集成电路是国防和产业的核心器件。中国集成电路缺口 90%,这些缺口产品是由人口数和我国相当的先进地区(西欧、北美、日本、韩国、中国台湾、新加坡)供应的。虽说在自由贸易的思路下,全球产业分工不必什么都做,但是这些地区目前分别在军事上和贸易上是中国崛起的挑战者,必要时都有在这产业对我国“卡脖子”的风险,这次“中兴通讯事件”就是一个典型的例子。因此,对我国所有会用到的集成电路而言,第一节所述整个产业所有的环节都必须完整,技术上必须能独立自主,产量上必须能自给自足!我国这方面相当弱小,在这次事件的提醒下,目前的进度必需加快。由于任务庞大复杂,方法必须有另类的思考。
 
三、另类思考的基础和原则
1、思考的基础:企业经营需要不断做 PDCA(规划 - 执行 - 检讨 - 改善 - 再规划)循环:掌握新情势,善用新成果,才能在新的基础上,不断调整企业运营的内容,创造更好的成果。建立我国的集成电路产业体系的运作也应如此。
 
2、所有产业环节同样重要,必须一视同仁对待:为建立完整的,能独立自主的,能自给自足的产业体系,所有产品、技术不论先进或成熟,所有生产技术晶圆不论 6 吋、8 吋或 12 吋,所有产业环节不论核心或支持配套都必须同样受到重视(曾经有人说大尺寸生产出来后,小尺寸工厂就无法生存,严重影响适合用小尺寸工厂生产的产品的发展)。常常为了一个几毛钱的小器件可能使一件几千元的整机无法出货。
 
3、全国一盘棋,集中资源一起考虑:所有和集成电路相关的单位:学校、研究所、企业,必须统合思考,依性质适当分工并且互相支援。原则上只对目前的任务做调整,不推倒重来,以免浪费资源,耽误进度。
 
四、另类的思考的方向
1、要生产什么?这绝对是产业链的第一步,知道了才能决定整个产业链其他各环节需要增加什么?
 
生产什么?首先当然至少是必需依靠进口的那 90%。这些产品的种类和数量海关有资料(虽然可能存在一定的偏差,但仍然有很好的参考价值)。另外工业和信息化部也有很多相关的资料,业界也有很多市场调查报告。这些资料(数据)收集来后,做科学的数据分析,总结出的具体数据,就可以决定全国各种相应配套资源(人才、资金、设备等环节)需要增加什么。备齐了,必要时可以进口取代,保障国防和产业的需求。
 
生产什么?当然包括我们自己创新的产品,希望这部分的比例越来越多,使我国每个整机器件的自制率不断提高!
 
2、合理分工,精准布置各阶层的核心任务,有序合作落实产业的发展:集成电路是最复杂深奥的高科技产业,产品变化和技术提升都很快。产品开发、转入生产、进入量产都必须个别专心专业,良好分工密切配合。学校的核心任务是培育人才,教导的应该以理论及其应用到产品加产业分析为主,必要的实验可以和研究所或企业合作,不宜花钱自建实验线,因为无法跟上不断进步的研究所和企业。集成电路产业牵涉的科技复杂深奥,而且企业以经营效益为本,学生进入企业后参与的生产任务必需精准,技术开发失效分析任务必需快且正确,这都须要有坚强的理论基础才能很快上手,在企业没有多少时间可以做理论学习。研究所的核心任务除了理论研究还是要不断精进外,应该开发尚未商业化的先进产品和技术。企业的核心任务应该是产品的商业化和生产效益(成本、质量和生产速度)的提升。我们应该理顺我国所有上述三个层次单位的核心任务,给于充足资源,赋予合作完成建立我国完整的集成电路产业体系的任务。
 
3、建立共享平台以同时加速开发及完善所有产业环节:共享平台的例子之一是(注一)中所提的设备共享生产平台。这个平台的作用在解决(注二)连一个实验机会都不给怎么生产出好芯片的困境!文中所提下游产品使用企业对采用国产新产品心存犹豫,连一个实验机会都不给,是可以理解的。因为企业是要负责赢亏的,高科技产品技术复杂,不但“换装”不易,而且容易出错,用新元件(不单是国产的)风险比较大,一旦出错影响企业利润。因此我倡议由政府支持建立共享平台,其主要任务就是要你做实验!这个平台不像只做研究的学校或研究所的实验线,其任务是提供产业开发同时贯穿所有环节的,包括财务。财务要找出正确合理的赢亏数目和原因以利改善,因此平台的经营还要关注效益!
 
4、强调研发方法的重要性,重视提高其效益:我国因为接触西方科技比较晚,落后较多,历来科技的提升多以为就是技术引进,因此缺少自己从头研发的方法的训练,更缺乏把研发成果导入批量生产过程的认知,因此新科技和产品的开发和商品化相对较少较慢。研发就是创新,必须做很多大胆假设小心求证的试错(trial and err)过程。我国集成电路产业落后很多,要赶超先进水平有无数的试错要做,方法是否正确有效,直接影响资金投入的多少,更影响时间长短!这是我国提升这个产业最根本的关键能力!最近从海内外引进很多有独立研发和量产经验的工程师,将有助于这方面的水平的提升。
 
5、媒体报道不要假大空:比如把实验成功暗喻成已经上市,把客制专用当成通用,常常误导大众对产业状况的公知,产生错误的期待和评论,甚至影响政府和投资者的决策,延误产业的发展;
 
6、资金的配置:资金再多也必须配合任务的需合理运用。主要有下面几方面:1. 学校和研究所应该有最精密的量测和分析工具;研究所也要有能制造还在开发中的特殊器件、电路或产品的设备;2. 建立各产品量产的全部硬件和软件;3. 支持所有环节技术开发必要的尝试 / 错误试验(trial and err))所有的相关费用;4. 支持上述各环节参与共享平台开发过程的费用。
 
五、中国练好基本功未来前途未可限量
总结过去四十几年来集成电路产业长期维持稳定成长的情况。这些年来产业稳定成长的主要原因有二:一是使用入口不断增加,二是产品新应用不断出现。在 1990 年以前的 20 年,集成电路的使用人口主要在北美、欧洲、日韩、中国台湾等高科技发达地区,只有大约 13 亿的市场。从 1990 年中国改革开放成功产生购买力后再增加 13 亿人口的市场。自 2013 年一带一路开始后,将像中国一样逐渐带动全球另外 45 亿人口的市场,比这之前 26 亿人口的市场增加约 1.8 倍,即全球 70 亿人口潜在的市场还有三分之二待开发!中国这时候练好基本功,前途未可限量。
 
 
后记
我从基层工程师做起,从事集成电路产业到今年正好 40 年,前后在先进地区和大陆工作和创业也分别各正好 20 年,这次“中兴通讯事件”动静很大,媒体多有报道,我也觉得“匹夫有责”,乃做此文助兴。内容根据我的草根(hand-on)经验和深思熟虑而来,然而纸短情长无法尽述细节,难免引发物议,谬误之处欢迎指教。 
 
(注一)关于打造集成电路设备共享生产平台的建议;蔡南雄 2017-09-14,半导体行业观察
 
(注二)中国芯片困境!连一个实验机会都不给怎么生产出好芯片?AITime 2018,04,19,最新头条
 
 

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