行业 | “特色工艺”会是中国集成电路发展的机会吗?

“1965年，戈登·摩尔受电子学杂志邀请，根据自己产业经验以及贝尔实验室晶体管技术写了篇文章，推算出了摩尔定律——预测芯片中的晶体管数量每年会翻番。10年后的IEDM会议上，戈登·摩尔在报告中将每年改为了每两年。而这条摩尔定律，指导了整个集成电路的发展。”

电子科技大学集成电路中心主任、博导张波教授在“2019中国（成都）电子信息博览会”同期举办的“第二届中国（成都）集成电路发展高峰论坛”上的演讲用摩尔定律的起源作为开头，那段历史拉开了全球集成电路发展的帷幕，业内企业像是虔诚的教徒追随着圣经。

张波随后提出两个问题：这样的极限是什么？进一步该怎么做？

“曾经一维方式中，我们依靠线宽缩小来提供性能、降低价格，如今线宽缩小却带来了不小的挑战。”张波表示虽然当前线宽仍在不断缩小，从5nm到3nm再到1nm，但每个工艺节点的成本已经非常高昂（如下图）。

每个工艺节点的SoC开发成本 来源：IBS

此时，产业选择了一个很重要的方向——More than Moore。张波认为，More than Moore的提出说明集成电路已经不是靠一维方向发展，也有了如先进封装的三维发展方向。

“如今人们把More than Moore翻译成‘超越摩尔定律’，这并没有把本质讲清楚，我们02专项有另一种称呼。”张波对More than Moore有着更独到和深入的认识。

怎么理解More than Moore？

另一种称呼就是“非尺寸依赖的特色工艺”。张波表示：“More than Moore的白皮书提到，器件性能的提升不完全靠尺寸缩小，而是靠功能增加来提高性能。”随后其举了一位非常重视非尺寸特色工艺厂商的例子，它就是X-Fab。

资料显示，X-Fab是全球顶尖模拟/混合信号集成电路技术及晶圆代工企业，从事混合信号集成电路的硅晶片制造。

张波称，该公司眼中的非尺寸特色工艺是通过基于CMOS工艺，将模拟功能进行集成，以此优化器件成本并增加整体性能。“器件是拿来用的，增加性能才是核心重点，特色工艺就能够增加功能。”张波说道：“把eNVM、BiCMOS、RF CMOS、BCD工艺、SOI RF-SOI工艺等不是依靠尺寸缩小的工艺，统称为非尺寸依赖的特色工艺。”

其有三大优势：

1，非尺寸依赖；

2，建厂与维护成本低；

3，工艺相对成熟、产品研发投入相对较低。

“而这些优势仅仅是皮毛。”张波认为非尺寸依赖的特色工艺的好处远远不止这些，并用几大国际大厂的例子加以佐证。

首先还是X-Fab，其从0.13μm~1.0μm工艺就含有7个平台，每个平台有不同的选项来针对各种产品种类。其次，安森美在收购Fairchild之后，公司MOSFETs器件就有2000多个品种，其驱动号称还有100多钟。谈及英飞凌，其功率MOS器件更是达到了3000多个种类。这些繁多的产品，就是针对不用应用来满足客户需求的。

张波将这些特点总结为“平台繁多、种类庞杂、种类众多”，其也是非尺寸特色工艺的非常重要的优势。

那么问题来了，既然优势这么多，我国能做吗？

机遇在哪？

是否“能做”这件事得从两方面考虑，一方面是国际行情是否有空间，一方面是我国是否有这个实力。

前者，张波用了三张PPT表达的一目了然。

首先，从下图的2017年功率半导体分立器件市场分布来看，该市场的前十大玩家占据了60.60%的市场份额，直接表明该领域并没有垄断企业。

其次，在模拟芯片市场中，2017年全球前十大模拟芯片厂商销售了约330亿美元，占据了接近61%的市场份额，依旧没有垄断企业的出现。

最后这张2018年的模拟芯片市场分布图，腾出了更多的“其他”空间。

国际行情来看，特色工艺是一个种类众多、应用强相关、且无垄断行业的存在，这些都是中国机遇。

再看我国国情。

“改革开放40年来，我国建立了门类齐全的现代工业体系，工业经济实力迅速壮大并跃升为世界第一制造大国，也是世界上唯一拥有完整制造业体系、产品和产业链的大国。世界银行统计数据显示，2017年中国制造业增加值为3.59亿美元，占全世界的28.57%，是美国和德国制造业增加值的综合，遥遥领先于世界其他国家。”张波迅速分析了中国制造业现状，认为中国是当之无愧的制造大国。

此外，下面这张图也表明了中国是集成电路应用大国，每年消耗的集成电路占比全球最大，预计2019年达到60.5%。

海关总署给出的数据也表明了我国是集成电路进口大国（如下）。

虽然我们是进口大国，但有个问题不容忽视。

“我们只看到了进口数量多，但在看单价时，却发现我们集成电路进口单价不足1美金。在进口名录里，我们虽进口了动辄上百、上千美金的CPU，不过还存在大量价格很低的芯片，比如工业控制用MCU，电源管理电路等。其价格和工艺要求都不是很高，但此种特色工艺产品我们仍在进口。”以上种种，都是张波眼中的中国特色工艺的机遇：“如今国际环境复杂，国内企业的信任度提高，我们看见了很大的国产替代空间。”

此时又有一个问题，机遇归机遇，我们现有产业基础是否能做呢？

我们能做吗？能抓住机遇吗？

能不能做这件事上，以我们现有的产业基础来看，显然是多虑了。

张波举例表示：“华虹如今不光有12英寸厂，在坚持8英寸厂的同时，又在无锡建12英寸厂。华润微电子也是在6英寸、8英寸的基础上，开始谋划12英寸。CEC在上海投资了359亿元，来建设8英寸和12英寸厂。以前不一定把特色工艺放在眼里，如今都开始做了。”

不断扩产能的同时，我们也不必担心产能过剩问题。正如张波所说：“无论哪家，年产能都没有超过100万片的。而台积电2018年12英寸晶圆产能高达1200万片，8英寸为1100万片（比5年前增加了540万片）。”加起来也不见得赶上台积电，谈何产能过剩？张波认为：“只要做出产品，毛利率高，就是好产品。”

如今的缺货行情，加上新能源汽车、5G的发展，给特色工艺带来了很多机遇。

此时又有一个问题横在我们面前——我国相关企业产品体系太单薄。

从模拟芯片排行榜来看，国际大厂特色工艺常常是IMD模式，将制造、设计再到应用为一体化。我国基本都是代工厂、IC设计公司，很难去跟国际老牌企业的模式较量。此外，国际大厂历史悠久、人才储备扎实，这些又成为我们撼动市场的难题。

张波坚信：“我们是市场大国，经过几代炎黄子孙的努力已经拥有特色工艺产业基础，且在如今的政治生态下，都会是我们自主可控芯片给中国特色工艺的机遇。”