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武漢「芯」途,真假千億之間|十城造芯記⑤

2021-06-21 19:53:32

近幾年,國際關係的不確定性讓原本基於高度協作的全球晶片產業鏈備受衝擊,即使造芯不像造原子彈可以關起門來「另起爐灶」,在封閉的體系中獲取勝利的果實,但警惕「無芯可用」的危機,我們不得不重新審視自己真正的造芯實力。

為此,雷鋒網(公眾號:雷鋒網)推出《十城造芯記》系列文章,以產業深度視角,追溯中國十座晶片城市,幫讀者還原中國半導體產業的發展之路,剖析「國產芯」的真正實力。

這是雷鋒網《十城造芯記》系列文章第五篇。

第1-4篇分別是長沙《晶片「四大件」國產自主,扛大旗不靠北上深 》、合肥《打造「IC之都」,或許只需要6年 》、南京《誰是晶片晶圓廠的「基建狂魔」?》、廈門《一顆LED晶片的「奇幻漂流」》。

「是的,至少要投入9000 ~ 12000億美元。」

這是2020年美國政府調研後,要想打造本土完全自主可控的半導體生態圈,需要消耗的資金。

與此同時,還要加上相關產品在美國市場上漲價65%的附加條件。

這意味著半導體產業鏈長期全球化發展,僅靠某一國家或地區打造完整產業鏈成本巨大,對一座城市而言更是如此,不如先打造特色產業,強化產業鏈中的某一環節。

在改革開放時期引進積體電路產線和909工程之後,中國正在經歷第三次造芯浪潮。2014年成立國家大基金,後又陸續推出一系列政策推動鼓勵積體電路發展,在國家牽頭下,各省市發展積體電路產業幹勁十足,打造特色產業力爭最終建成完整產業鏈。

深圳、北京聚集大量晶片設計公司,華為海思、兆易創新是典型代表,中芯國際駐地上海,晶片製造成為上海的特色。13年前,合肥市拿下京東方建設LCD面板高世代線項目,兩年後成功投產,結束我國液晶顯示面板全部依賴進口的局面,「屏」成為合肥重點發展物件……

以「中國光谷」著稱的武漢,從光電產業起步,東邊儲存晶片項目和西邊邏輯晶片製造項目共同勾畫出武漢積體電路產業面貌。

老工業城市轉型,「中國光谷」定基調

時間撥回到20世紀末,全球經濟衰退下,海外直接投資到中國臺灣的資本銳減,許多公司面臨倒閉風險,但光電子行業在臺灣獨樹一幟,經濟浪潮衰退之時欣欣向榮。

黃德修對此感受頗深,在一次兩岸交流活動中目睹臺灣光電子產業的發展,發出「20世紀是臺灣微電子年代,21世紀是其光電子年代」的感慨。黃德修是華中科技大學的教授,在光電子,在光纖通訊、光纖感測、光電子器件等方面成績顯著,現為華中科技大學武漢光電國家實驗室副主任,同時也是武漢市科技專家委員會主任。

這次兩岸學者交流的最後一天,黃德修教授臨時接到通知要向臺灣同胞介紹武漢地區光電子發展情況,當時PPT還未普及,黃德修教授用透明膠紙投影了一張武漢光電子產業分佈圖:

以華中理工大學(現華中科技大學)為中心,東邊是中外合資的長飛光纖光纜廠,是當時國內規模最大,技術最先進的光纖廠;

西邊的武漢郵電科學研究所是國內最早研製出光纖和光纖通訊裝置的研究所,同時還是坐擁當時國內唯一能夠生產光纖通訊實用的半導體鐳射器、探測器的中外合資公司。

講解完這幅分佈圖,黃德修很是激動,做了一個影響深遠的類比:「這很類似美國當年的矽谷」。

黃德修希望把武漢打造成「中國光谷」的想法與華中理工大學時任校長賙濟不謀而合,一個月後,兩人在蘇格蘭格拉斯哥大學博物館偶遇,賙濟對黃德修說,「看來光電子要大搞。」

有了賙濟校長的鼓勵,儘管黃德修坦言「美國矽谷」的類比有些言過其實,但打造武漢光谷的信心只增不減,搶在1999年開年之前,黃德修以華中理工大學的名義向武漢市科委遞交了建議將武漢東湖新技術開發區建設成「中國光谷」的報告。

報告得到市科委的重視,1999年上半年組織專家起草發展光電子產業的相關規劃,提交給武漢市政府。下半年計劃還未有明顯行動,國際市場上就傳來一些消極聲音,彼時以美國為代表的某些發達國家,對光纖通訊產品市場需求估值過高,大量積壓的貨物讓不少公司蒙受虧損甚至倒閉,國際光電子產業下滑嚴重。

不過武漢建設光谷的決心異常堅定,賙濟教授直言開發區抓房地產是不務正業,抓光谷建設和光電子才是重中之重。羅清泉書記也尖銳地指出,IT泡沫本身是一種發展不健全的表現,並贊同黃德修的觀點認為武漢要抓住光電子不放鬆,將「國際光電子產業下滑」的干擾視為武漢搶佔國內外光電子市場的機遇。

武漢光電產業分佈圖,圖片源自賽迪顧問

時間證明,狂風暴雨之中的武漢做出了正確的選擇,一心想要打造「中國光谷」的武漢將原有大型光電子企業規模不斷擴大,與此同時原武漢郵電科學院演變為烽火科技集團、光訊等實體公司,產品暢銷國內外,富士康、華為、中興、聯想、華星光電也相繼落戶武漢東湖高新區。

千億加碼儲存晶片,14年終成IDM

「光通訊和鐳射加工催生了光谷,但在光谷這樣一個‘谷’裡面怎樣去推動更多的新技術和產業的發展值得探索。我們當時判斷,如果想要把光通訊等光電子資訊行業往前推進,從半導體、電子器件、材料等方面打造更深厚的產業技術很重要,大概在2000年之前我們就有了這樣的認知。」光谷發展積體電路產業和半導體顯示產業倡導者鄒雪城教授告訴雷鋒網。

1999年底,鄒雪城教授等人最開始計劃從技術含量最高的設計入手發展武漢積體電路產業,但對產業規模和市場經濟來講,發展晶片製造會有更好的經濟資料表現,加上晶片人才和企業的基礎匱乏,武漢最終將目標指向晶片製造。

彼時國內對晶片製造的認知幾乎侷限於晶圓代工,前前後後建設過不少代工產線,908工程中的無錫華晶,909工程在上海建立起的華虹NEC……要麼單純代工,要麼採用中外合資的方式代工,武漢想選擇一條不一樣的晶片製造發展路線,即建設一座擁有自主技術的IDM廠。

鄒雪城認為,建IDM廠需要自己設計產品,做重資產的投資,為攤銷成本必須要保證市場,大宗產品是首選。2000年左右,網際網路開始進入一波規模化的發展,導致個人電腦的需求激增,大洋彼岸的英特爾的CPU處理器市場一路狂飆。

「CPU能做嗎?可以做,但我們沒法建立起一個圍繞個人電腦的完整生態和軟體。」鄒雪城說:「除此之外,最大宗的晶片產品就是儲存器。CPU的速度越來越快,對記憶體的需求也越來越高,加上影象處理等媒體處理應用對儲存器的需求大,我們看到了儲存器的未來,是值得發展的一個方向。」

武漢從一開始,就決定建設一座覆蓋設計並生產的儲存晶片IDM。

儘管做儲存晶片從技術上有極大的挑戰,但是相對複雜的CPU晶片所需要的複雜生態相比,儲存器要相對單純很多。但對於積體電路產業幾乎為0的武漢來說,建成IDM的挑戰依然不少,一沒有產品及產品定義,二沒有生態和人才,不過武漢還是硬著頭皮開始建廠。

2006年,湖北省政府、武漢市政府和武漢東湖開發區共同投資100多億人民幣,成立武漢新芯積體電路製造公司,專注先進特色工藝開發,擬建兩座12寸晶圓廠。

正當武漢新芯為無核心技術可用而發愁時,脫胎於AMD的世界NOR快閃記憶體頭號公司飛索半導體也在為沒有晶圓代工而發愁,兩家公司最終達成協議,共同開發3D NAND Flash技術並生產儲存晶片。與此同時,飛索半導體成為武漢新芯當時唯二的客戶之一,另一位客戶就是如今國產MCU的代表兆易創新。

兩位客戶的訂單隻能勉強維持武漢新芯的運營,代工模式下的武漢新芯年產能不到2萬片且年年虧損,與武漢最初的目標和設想相差甚遠,兩年後的一場全球金融危機,更是讓武漢新芯置身漩渦,面臨被臺積電及美光等晶片巨頭併購的危機。

為進一步擴產,武漢新芯又為豪威的背照式感測器做代工和封裝,儘管依舊沒有實現盈利,但國內業界一致呼籲保住大陸當時唯一的儲存器公司,武漢新芯咬牙堅持,等待新的機遇出現。鄒雪城教授在回憶這段歷史時直言「武漢新芯慢慢做,做得很艱難」。

轉機發生在2012年,國發文4號文出臺,對軟體產業和積體電路產業給予稅收鼓勵。湖北省委書記、省長、副書記等省委常委,以及武漢市委書記、市長在一次長達4個小時的討論後,一致認為湖北武漢在國家的半導體產業發展過程中,理應扛起儲存晶片的大旗。

國內對儲存晶片的需求量大,國內NAND Flash和DRAM的採購規模幾乎佔據全球供貨量的三分之一,晶片國產化率10%-15%。「如果30%的儲存器我們都能自己搞定,就意味著有可能將我國晶片的國產化率提升到50%,整個國際半導體產業格局都會發生改變。」鄒雪城說。

到2014年,武漢東湖開發區將發展重點指向IC設計業,同時國務院也制定今後十年發展積體電路產業戰略部署,將首個主攻物件指向儲存晶片,武漢新芯受到青睞與扶持。

3年後,紫光集團、大基金和湖北省政府共同出資240億美元,長江儲存橫空出世,武漢新芯被納入長江儲存旗下,共同肩負起國家儲存基地的重要任務,武漢最初規劃的IDM廠商在長江儲存的建成中得以實現。

長江儲存歷經5年發展,從成功設計製造中國首款3D NAND快閃記憶體,到自主研發Xtacking架構,到實現64層3D NAND Flash晶片量產,再到宣佈成功研發128層TLC/QLC快閃記憶體,跑步進入國際領先水平,成為武漢積體電路產業的金字招牌。

長江儲存Xtacking架構

東湖開發區的儲存晶片氣勢正旺,與之隔江相望的東西湖區也做出了一個宏偉的規劃:要打造一個晶圓廠把產業鏈上下游串聯起來。

「千億」投資跨世代晶圓廠,2年建成爛尾樓

幾乎是在國家儲存項目基地落地的同年,自稱為「臺積電副總」的曹山自行組建半導體項目,在全國各地尋找有意願合作的地方政府,雖然大部分情況都是以碰壁而告終,但卻在2017年11月份敲開了武漢東西湖區政府的大門,曹山和他的朋友們共同成立的北京光量藍圖持股90%,和武漢東西湖政府共同成立弘芯半導體。

弘芯半導體創建之初就成為武漢市的明星項目,自2018年起連續兩年被列為湖北省重大專項。據武漢市發改委釋出的檔案顯示,2019年1月,僅僅成立一年的弘芯已經完成65億元的投資,2019年3月,弘芯又拿到15億元的投資。

尤其是到2019年,弘芯半導體自行放出拿到千億投資的訊息、蔣尚義入局、從ASML購入光刻機,武漢弘芯一時間成為全國的焦點,風光無限。

但在這風光的背後,也有不少顯而易見的破綻,成立之初就定下目標,要生產90微米到7納米制程的晶片,建成僅次於臺積電和三星的晶圓廠,這一目標嚴重違背半導體行業的發展規律,另外在項目落地之前直接略過了專家問詢。

這顆因前期種種不嚴謹埋下的定時炸彈終於在2020年7月30日發出警報,武漢市釋出檔案自曝,弘芯項目因為存在較大資金缺口,隨時面臨資金斷裂導致項目停滯的風險。

號稱千億投資的弘芯項目被大範圍曝光和披露後,國家發改委於2020年10月指出,對於晶片爛尾項目現象,將引導地方加強對重大項目建設的風險認識,按照「誰支援、誰負責」的原則,對造成重大損失或引發重大風險的,予以通報問責。正開展地如火如荼的晶片投資熱,在其影響下漸冷。

武漢東西湖也在2020年11月收購了光量藍圖,完全接管弘芯。就在上個月,武漢弘芯正式更名為武漢新工現代製造有限公司,依然從事生產大規模積體電路生產。

結語

經歷了20多年的發展,有光電產業打基礎,儲存晶片牽頭,武漢已經初步形成了從材料裝置到晶片設計、封測、製造以及應用端較為完整的產業鏈,聚集100多家積體電路企業,在全國積體電路產業發展城市前十排名中,佔據一席之地。

在這一發展歷程中,長江儲存和武漢弘芯就像是武漢積體電路產業發展的兩面,真千億項目達到國際領先水平,假千億項目被揭露是一場騙局,武漢的造芯形象橫亙在兩個真假千億項目之間。

「其實弘芯項目造成的經濟上的損失和影響沒有網上傳的那麼嚴重,武漢東西湖區政府投資的錢買了軟體和光刻機裝置,修建了廠房。可以設想一下,如果弘芯被接手後能夠建設成功 ,那麼就會形成一個東南區域的IDM和一個西北區域的Foundry代工兩個輪子,這雙輪轉動起來,也會繁榮武漢積體電路的發展。」鄒雪城教授說。

文章參考連結:

http://www.guanggoo.com/t/32869

https://news.ifeng.com/a/20170928/52212290_0.shtml

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