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武汉“芯”途,真假千亿之间

来源:原创    更新时间:2021-06-22 05:24:44    编辑:星谷下载    浏览:109

国际关系的不确定性让原本基于高度协作的全球芯片产业链备受冲击,即使造芯不像造原子弹可以关起门来“另起炉灶”,在封闭的体系中获取胜利的果实,但警惕“无芯可用”的危机,我们不得不重新审视自己真正的造芯实力。

为此,雷锋网(公众号:雷锋网)推出《十城造芯记》系列文章,以产业深度视角,追溯中国十座芯片城市,帮读者还原中国半导体产业的发展之路,剖析“国产芯”的真正实力。

这是雷锋网《十城造芯记》系列文章第五篇。

第1-4篇分别是长沙《芯片“四大件”国产自主,扛大旗不靠北上深 》、合肥《打造“IC之都”,或许只需要6年 》、南京《谁是芯片晶圆厂的“基建狂魔”?》、厦门《一颗LED芯片的“奇幻漂流”》。

“是的,至少要投入9000 ~ 12000亿美元。”

这是2020年美国政府调研后,要想打造本土完全自主可控的半导体生态圈,需要消耗的资金。

与此同时,还要加上相关产品在美国市场上涨价65%的附加条件。

这意味着半导体产业链长期全球化发展,仅靠某一国家或地区打造完整产业链成本巨大,对一座城市而言更是如此,不如先打造特色产业,强化产业链中的某一环节。

在改革开放时期引进集成电路产线和909工程之后,中国正在经历第三次造芯浪潮。2014年成立国家大基金,后又陆续推出一系列政策推动鼓励集成电路发展,在国家牵头下,各省市发展集成电路产业干劲十足,打造特色产业力争最终建成完整产业链。

深圳、北京聚集大量芯片设计公司,华为海思、兆易创新是典型代表,中芯国际驻地上海,芯片制造成为上海的特色。13年前,合肥市拿下京东方建设LCD面板高世代线项目,两年后成功投产,结束我国液晶显示面板全部依赖进口的局面,“屏”成为合肥重点发展对象……

以“中国光谷”著称的武汉,从光电产业起步,东边存储芯片项目和西边逻辑芯片制造项目共同勾画出武汉集成电路产业面貌。

老工业城市转型,“中国光谷”定基调

时间拨回到20世纪末,全球经济衰退下,海外直接投资到中国台湾的资本锐减,许多公司面临倒闭风险,但光电子行业在台湾独树一帜,经济浪潮衰退之时欣欣向荣。

黄德修对此感受颇深,在一次两岸交流活动中目睹台湾光电子产业的发展,发出“20世纪是台湾微电子年代,21世纪是其光电子年代”的感慨。黄德修是华中科技大学的教授,在光电子,在光纤通信、光纤传感、光电子器件等方面成绩显著,现为华中科技大学武汉光电国家实验室副主任,同时也是武汉市科技专家委员会主任。

这次两岸学者交流的最后一天,黄德修教授临时接到通知要向台湾同胞介绍武汉地区光电子发展情况,当时PPT还未普及,黄德修教授用透明胶纸投影了一张武汉光电子产业分布图:

以华中理工大学(现华中科技大学)为中心,东边是中外合资的长飞光纤光缆厂,是当时国内规模最大,技术最先进的光纤厂;

西边的武汉邮电科学研究所是国内最早研制出光纤和光纤通信设备的研究所,同时还是坐拥当时国内唯一能够生产光纤通信实用的半导体激光器、探测器的中外合资公司。

讲解完这幅分布图,黄德修很是激动,做了一个影响深远的类比:“这很类似美国当年的硅谷”。

黄德修希望把武汉打造成“中国光谷”的想法与华中理工大学时任校长周济不谋而合,一个月后,两人在苏格兰格拉斯哥大学博物馆偶遇,周济对黄德修说,“看来光电子要大搞。”

有了周济校长的鼓励,尽管黄德修坦言“美国硅谷”的类比有些言过其实,但打造武汉光谷的信心只增不减,抢在1999年开年之前,黄德修以华中理工大学的名义向武汉市科委递交了建议将武汉东湖新技术开发区建设成“中国光谷”的报告。

报告得到市科委的重视,1999年上半年组织专家起草发展光电子产业的相关规划,提交给武汉市政府。下半年计划还未有明显行动,国际市场上就传来一些消极声音,彼时以美国为代表的某些发达国家,对光纤通信产品市场需求估值过高,大量积压的货物让不少公司蒙受亏损甚至倒闭,国际光电子产业下滑严重。

不过武汉建设光谷的决心异常坚定,周济教授直言开发区抓房地产是不务正业,抓光谷建设和光电子才是重中之重。罗清泉书记也尖锐地指出,IT泡沫本身是一种发展不健全的表现,并赞同黄德修的观点认为武汉要抓住光电子不放松,将“国际光电子产业下滑”的干扰视为武汉抢占国内外光电子市场的机遇。

           

武汉光电产业分布图,图片源自赛迪顾问

时间证明,狂风暴雨之中的武汉做出了正确的选择,一心想要打造“中国光谷”的武汉将原有大型光电子企业规模不断扩大,与此同时原武汉邮电科学院演变为烽火科技集团、光讯等实体公司,产品畅销国内外,富士康、华为、中兴、联想、华星光电也相继落户武汉东湖高新区。

千亿加码存储芯片,14年终成IDM

“光通讯和激光加工催生了光谷,但在光谷这样一个‘谷’里面怎样去推动更多的新技术和产业的发展值得探索。我们当时判断,如果想要把光通讯等光电子信息行业往前推进,从半导体、电子器件、材料等方面打造更深厚的产业技术很重要,大概在2000年之前我们就有了这样的认知。”光谷发展集成电路产业和半导体显示产业倡导者邹雪城教授告诉雷锋网。

1999年底,邹雪城教授等人最开始计划从技术含量最高的设计入手发展武汉集成电路产业,但对产业规模和市场经济来讲,发展芯片制造会有更好的经济数据表现,加上芯片人才和企业的基础匮乏,武汉最终将目标指向芯片制造。

彼时国内对芯片制造的认知几乎局限于晶圆代工,前前后后建设过不少代工产线,908工程中的无锡华晶,909工程在上海建立起的华虹NEC……要么单纯代工,要么采用中外合资的方式代工,武汉想选择一条不一样的芯片制造发展路线,即建设一座拥有自主技术的IDM厂。

邹雪城认为,建IDM厂需要自己设计产品,做重资产的投资,为摊销成本必须要保证市场,大宗产品是首选。2000年左右,互联网开始进入一波规模化的发展,导致个人电脑的需求激增,大洋彼岸的英特尔的CPU处理器市场一路狂飙。

“CPU能做吗?可以做,但我们没法建立起一个围绕个人电脑的完整生态和软件。”邹雪城说:“除此之外,最大宗的芯片产品就是存储器。CPU的速度越来越快,对内存的需求也越来越高,加上图像处理等媒体处理应用对存储器的需求大,我们看到了存储器的未来,是值得发展的一个方向。”

武汉从一开始,就决定建设一座覆盖设计并生产的存储芯片IDM。

尽管做存储芯片从技术上有极大的挑战,但是相对复杂的CPU芯片所需要的复杂生态相比,存储器要相对单纯很多。但对于集成电路产业几乎为0的武汉来说,建成IDM的挑战依然不少,一没有产品及产品定义,二没有生态和人才,不过武汉还是硬着头皮开始建厂。

2006年,湖北省政府、武汉市政府和武汉东湖开发区共同投资100多亿人民币,成立武汉新芯集成电路制造公司,专注先进特色工艺开发,拟建两座12寸晶圆厂。

正当武汉新芯为无核心技术可用而发愁时,脱胎于AMD的世界NOR闪存头号公司飞索半导体也在为没有晶圆代工而发愁,两家公司最终达成协议,共同开发3D NAND Flash技术并生产存储芯片。与此同时,飞索半导体成为武汉新芯当时唯二的客户之一,另一位客户就是如今国产MCU的代表兆易创新。

两位客户的订单只能勉强维持武汉新芯的运营,代工模式下的武汉新芯年产能不到2万片且年年亏损,与武汉最初的目标和设想相差甚远,两年后的一场全球金融危机,更是让武汉新芯置身漩涡,面临被台积电及美光等芯片巨头并购的危机。

为进一步扩产,武汉新芯又为豪威的背照式传感器做代工和封装,尽管依旧没有实现盈利,但国内业界一致呼吁保住大陆当时唯一的存储器公司,武汉新芯咬牙坚持,等待新的机遇出现。邹雪城教授在回忆这段历史时直言“武汉新芯慢慢做,做得很艰难”。

转机发生在2012年,国发文4号文出台,对软件产业和集成电路产业给予税收鼓励。湖北省委书记、省长、副书记等省委常委,以及武汉市委书记、市长在一次长达4个小时的讨论后,一致认为湖北武汉在国家的半导体产业发展过程中,理应扛起存储芯片的大旗。

国内对存储芯片的需求量大,国内NAND Flash和DRAM的采购规模几乎占据全球供货量的三分之一,芯片国产化率10%-15%。“如果30%的存储器我们都能自己搞定,就意味着有可能将我国芯片的国产化率提升到50%,整个国际半导体产业格局都会发生改变。”邹雪城说。

到2014年,武汉东湖开发区将发展重点指向IC设计业,同时国务院也制定今后十年发展集成电路产业战略部署,将首个主攻对象指向存储芯片,武汉新芯受到青睐与扶持。

3年后,紫光集团、大基金和湖北省政府共同出资240亿美元,长江存储横空出世,武汉新芯被纳入长江存储旗下,共同肩负起国家存储基地的重要任务,武汉最初规划的IDM厂商在长江存储的建成中得以实现。

长江存储历经5年发展,从成功设计制造中国首款3D NAND闪存,到自主研发Xtacking架构,到实现64层3D NAND Flash芯片量产,再到宣布成功研发128层TLC/QLC闪存,跑步进入国际领先水平,成为武汉集成电路产业的金字招牌。

           

长江存储Xtacking架构

东湖开发区的存储芯片气势正旺,与之隔江相望的东西湖区也做出了一个宏伟的规划:要打造一个晶圆厂把产业链上下游串联起来。

“千亿”投资跨世代晶圆厂,2年建成烂尾楼

几乎是在国家存储项目基地落地的同年,自称为“台积电副总”的曹山自行组建半导体项目,在全国各地寻找有意愿合作的地方政府,虽然大部分情况都是以碰壁而告终,但却在2017年11月份敲开了武汉东西湖区政府的大门,曹山和他的朋友们共同成立的北京光量蓝图持股90%,和武汉东西湖政府共同成立弘芯半导体。

弘芯半导体创建之初就成为武汉市的明星项目,自2018年起连续两年被列为湖北省重大专项。据武汉市发改委发布的文件显示,2019年1月,仅仅成立一年的弘芯已经完成65亿元的投资,2019年3月,弘芯又拿到15亿元的投资。

尤其是到2019年,弘芯半导体自行放出拿到千亿投资的消息、蒋尚义入局、从ASML购入光刻机,武汉弘芯一时间成为全国的焦点,风光无限。

但在这风光的背后,也有不少显而易见的破绽,成立之初就定下目标,要生产90微米到7纳米制程的芯片,建成仅次于台积电和三星的晶圆厂,这一目标严重违背半导体行业的发展规律,另外在项目落地之前直接略过了专家问询。

这颗因前期种种不严谨埋下的定时炸弹终于在2020年7月30日发出警报,武汉市发布文件自曝,弘芯项目因为存在较大资金缺口,随时面临资金断裂导致项目停滞的风险。

号称千亿投资的弘芯项目被大范围曝光和披露后,国家发改委于2020年10月指出,对于芯片烂尾项目现象,将引导地方加强对重大项目建设的风险认识,按照“谁支持、谁负责”的原则,对造成重大损失或引发重大风险的,予以通报问责。正开展地如火如荼的芯片投资热,在其影响下渐冷。

武汉东西湖也在2020年11月收购了光量蓝图,完全接管弘芯。就在上个月,武汉弘芯正式更名为武汉新工现代制造有限公司,依然从事生产大规模集成电路生产。

结语

经历了20多年的发展,有光电产业打基础,存储芯片牵头,武汉已经初步形成了从材料设备到芯片设计、封测、制造以及应用端较为完整的产业链,聚集100多家集成电路企业,在全国集成电路产业发展城市前十排名中,占据一席之地。

在这一发展历程中,长江存储和武汉弘芯就像是武汉集成电路产业发展的两面,真千亿项目达到国际领先水平,假千亿项目被揭露是一场骗局,武汉的造芯形象横亘在两个真假千亿项目之间。

“其实弘芯项目造成的经济上的损失和影响没有网上传的那么严重,武汉东西湖区政府投资的钱买了软件和光刻机设备,修建了厂房。可以设想一下,如果弘芯被接手后能够建设成功 ,那么就会形成一个东南区域的IDM和一个西北区域的Foundry代工两个轮子,这双轮转动起来,也会繁荣武汉集成电路的发展。


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