近日,国内部分中高端汽车厂家,第一次因芯片短缺,遭遇停产风波。信号本身的意义,可能比实际产生的影响更大。这一年,美国对中国芯片的“绞杀”步步升级,从芯片产品到核心装备、上游软件、关键材料….留给中国芯片的时间不多了。
如何突围,将是一场艰难的硬仗,坐拥国内集成电路产业半壁江山的长三角被给予厚望。这里不仅有国内最顶尖的晶圆工厂,世界前列的封装企业...更重要的是一个完整的产业闭环如何形成。它的价值,或许要比几纳米的进步,更令人期待。
苏州是长三角传统的制造加工重镇。您可能不知道的是,这里还诞生了全国最早一批光刻胶企业。苏州瑞红电子化学品有限公司,1993年开始光刻胶的生产,并率先实现集成电路芯片制造领域大量使用的核心光刻胶的量产。
光刻胶,并非胶水。是加工芯片的关键材料。生产过程中,它被涂抹在硅片上,在紫外光等辐射的作用下,经过蚀刻等工艺,最终在硅片上“画”出完整的集成电路。对于光刻胶来说,波长越短,意味着它"画"出的线路越加精细,造出的芯片体积更小性能更好。中美贸易摩擦大背景下,光刻胶也成为深刻影响中国半导体产业链安全的关键材料。
目前,日本和美国完全主导了高端光刻胶市场。去年日韩贸易摩擦,日本通过限制对韩出口光刻胶以及相关原材料,就曾一度引发韩国半导体产业链震荡。
苏州瑞红的母公司晶瑞股份董事长吴天舒告诉记者,中国的光刻胶起步其实并不算晚,上世纪八九十年代,国内就已经组织过科研院校进行重点公关。苏州瑞红眼下正在优化提升的i线250纳米光刻胶,就源自十年前的国家“02专项”计划。
但现实却是,国内300纳米级别的光刻胶刚刚量产不久,而国际上已经达到了7纳米甚至5纳米。“起个大早却赶个晚集”,差距却越来越大。其中很重要的一个原因就是,下游企业给的机会不多,“因为他们要追求良品率、稳定性,留给国产材料评估的机会不是很多”。其后果就是,“我们材料企业的积极性就会减弱”。
芯片从起点的制造研发、到最后应用于整机,是一条漫长的链路。曾经有段时间,我们希望能够用更省事的办法解决问题,“造不如买,买不如租”是主流思想,这也导致我国芯片产业链国产化程度非常低。
眼下,随着国际情势风云突变,芯片领域卡脖子技术对国家安全的重要性日益凸显。在国家的大力倡导之下,如今一批像苏州瑞红一样的中国企业开始致力于芯片关键技术研发。但如同光刻胶技术一样,其它技术研发企业,尤其是上游研发企业,同样遇到了应用环境支持度低以及技术突破后“落地难”问题。
南京江北新区,是江苏省唯一的国家级新区。成立之初,他们就将集成电路产业列为重点发展方向。此后,随着台积电12寸晶圆厂的落地于此,一批上下游相关企业陆续在此集聚,打造“芯片之城”甚至“芯片之都”,成为江北新区最大的野望,“突破口”选在了EDA软件之上。
芯华章科技股份有限公司,成立于今年3月,从事EDA智能软件和系统研发。上个月,芯华章刚刚发布的一款多功能可编程适配解决方案“灵动”,它可以替代多种原型验证进口子板。
EDA中文名称是,电子设计自动化工具,设计人员通过它来完成逻辑编译、分割、布局、布线和仿真等工作。“这么说,没有一颗芯片可以不用EDA工具做出来”,芯华章创始人CEO王礼宾告诉记者,EDA不光对于芯片至关重要,从设计阶段开始,一直到制造、封装,每个环节都需要用到EDA工具,“没有一个环节可以离开”。公司运营副总裁傅强则直接将EDA比喻为芯片产业链上的“命门”。“是因为它在最前沿。EDA再没有上游企业了,就只有人和技术”。
其实整个EDA市场并不大,每年全球加在一起也只有百亿美元左右,但它卡住的却是身后5000亿美金的芯片产业,上万亿的电子产业。目前市面上95%的EDA市场份额被三大美国公司垄断。尽管以芯华章为代表国产EDA还只能在某些细分领域上实现突破,距离整体赶超还十分遥远。不过,公众和资本显然已经迫不及待。芯华章两个月内连获三轮过亿融资。5月间,仅仅因为投资国内某EDA软件公司,申通地铁竟然9天拉出8个涨停,股价翻番。
不过,相比于资本和公众的热情,EDA软件最主要的使用者,芯片设计公司的态度却并不积极。这又是为什么呢?记者来到了合肥市高新技术开发区。
高新区是合肥重点打造的三大集成电路产业集聚区,这里有205家集成电路企业,超过一半都是芯片设计类企业。杰发科技便是其中之一。作为一家车规级汽车芯片设计企业,他们主要致力于车载影音系统、智能驾舱系统的研发,在这个细分领域,已经成为国内头部企业,部分产品已经完全能够替代进口。在他们看来,正因为EDA是贯穿整个芯片制造的工具,改用国产软件风险还是太大。
软件性能是一方面,更重要是“有可能会面临着我做出来的这些东西跟下游的一些交付对不上”。对于他们这样的企业来说,一次投片的成本至少都在千万级别以上,哪怕是一个参数对不上,这款芯片就彻底报废了。
对于上游企业来说,没有试错的机会,他们的产品就得不到提高;产品不提高,下游就更没有使用的动力。目前中国的芯片设计企业数量世界第一,水平世界第二。在长三角聚集了大量的芯片设计公司,但几乎都是中小企业,抗风险能力差。如何帮助双方打破"应用难"的尴尬,探索正在进行。
不久前,江北新区召集来自本省和全国的专家,以及企业方代表,就新区EDA创新设计中心项目进行论证。设立创新中心的目标是结合产业上下游,集中力量推进国产EDA软件发展。
除了设立平台,新区相关部门还会定期走访企业,帮助他们完成产业对接。王礼宾就对这里的“早餐会”印象颇深。在他们公司所在的研创园,每个礼拜一、礼拜四有个"开放早餐"。园区所有的企业都可以参加,“你有什么样的需求,大家都那什么,都有需求,都会到那边聚集起来,这样就很方便”。
对于集成电路企业来说,人才永远都是产业生态中最重要的那一环。目前,全国从事芯片EDA技术研发的人员不超过1千人,而美国单Cadence一家的研发人员超过7000人,Synopsys公司研发人员则超过5000人……
不久前,全国首家以集成电路命名的大学,已经开始授课。学校全部由新区出资建设,生源主要来自高校大三、大四或研究生阶段的学生,甚至连在职的企业员工也可报名。目前阶段,所有的学生都是免费就读。在学校最早开设的一批课程中就包括EDA软件设计培训。目的是帮助有志于从事EDA研发的年轻人,快速完成从学校到企业的无缝衔接。
新区为何要花这钱?南京市委常委、江北新区党工委副书记罗群告诉记者,类似的工作,其实他们已经做了许多。比如,一套美国Synopsys公司的EDA软件动辄几千万人民币,一般的设计企业很难承受,他们就设立公共共享平台。无论是从哪个角度,最重要的就是“要在江北新区打造这么一个生态圈”,让企业能有一个充分施展的空间,让产业链每个环节都能强起来、硬起来。
南京江北新区集成电路产业服务中心副总经理吕会军则建议,能否从金融或者保险的角度做些尝试。比如,“通过提供金融保险产品,降低企业在试用过程中的风险”,这样会更有利于推动设计、制造和封测,三业之间的联动。
目前,江北新区这里已经汇聚集成电路企业近400家,产值将近500亿元。而在江北新区的两翼,合肥也已形成了经开区、高新区、新站高新区,三大集成电路产业基地,设计、制造、封测及设备材料等上下游企业全部到齐;上海更是国内集成电路产业链最完善、产业集中度最高、综合技术能力最强的地区。从小圈变大圈,打造一条贯穿整个长三角的产业闭环,时机正在成熟。
今年6月,长三角一体化发展重大合作事项签约仪式上,来自上海、苏州、宁波的三家上游材料企业,与合肥长鑫共同签约,联手打造合肥长鑫12英寸晶圆制造基地。12英寸晶圆芯片是当下主流产品。
截至去年年底,我国已建与在建中的12寸生产线共25条,其中,长三角地区的生产线就有13条。如此"快马加鞭"地建厂扩能,合肥市发改委主任朱胜利并不意外,在他看来,除了市场有需求。这对推动高端芯片自主、带动上下游产业链的国产化,都具有重要意义。就像长鑫,他也希望进入到国内一流的应用商当中,“大家企业都来用,那对它提高信任,提高产品的竞争力有好处”。
签约半年后,苏州瑞红发布重大公告。公司花费3000万美金约合2亿人民币,从韩国购得一台ASML浸没式光刻机,建造新型试验室,用于12-25纳米的光刻胶研发。购机费用就已经堪称天价,更大的开销还在后头。每年2000万的折旧、2000万的运行费用,以及上千万的材料等等,研发一款新品代价颇高。
吴天舒告诉记者,下定如此之大的决心,是因为他们代表苏州参与了长鑫项目。今后,他们的产品可以直接送到长鑫的生产平台进行测试。解决了后顾之忧,才终于可以放手一搏。而他们的目标是,“3年之内拿下28纳米”。
(看看新闻Knews记者 秦扬轲)
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