拯救國芯 需打破這7個魔咒

中國半導(dǎo)體科研的起步比國外沒有晚多少。早在 1956 年就被列成重點發(fā)展的戰(zhàn)略領(lǐng)域，并成立了中科院半導(dǎo)體所和北京大學(xué)半導(dǎo)體專業(yè)。我的博士導(dǎo)師李志堅院士和副導(dǎo)師李瑞偉教授也都是在 1958 年就開始在國內(nèi)從事半導(dǎo)體研究的;清華大學(xué)也在 1960 年就送出了第一批半導(dǎo)體專業(yè)畢業(yè)生。

聽老一輩講，早期的半導(dǎo)體技術(shù)就是提煉超純半導(dǎo)體材料，俗稱“拉單晶”。在產(chǎn)業(yè)的發(fā)展上，中國在分立器件時代還是不錯的，全國各地建起了許多運營健康、系列成套的工廠。由于分立器件技術(shù)和設(shè)備不需要一兩年就更新一次的“折騰”，加上這些工廠主要是按國家計劃生產(chǎn)，供給國內(nèi)的產(chǎn)品企業(yè)，所以產(chǎn)業(yè)的規(guī)模和效益還是相當不錯的。我的家鄉(xiāng)遼寧阜新市就有一個晶體管廠，一直是當?shù)厍嗄耆讼蛲墓ぷ鲉挝唬轿掖髮W(xué)畢業(yè)的時候仍在經(jīng)營。我小的時候去那里買過二極管和三極管，裝的單管半導(dǎo)體收聽本地的中波電臺效果很好。

趙海軍 國家“千人計劃”專家 中芯國際執(zhí)行副總裁、首席運營官

到了集成電路時代，主要是從上世紀七十年代末開始，中國就跟不上了。八十年代初我考入清華大學(xué)半導(dǎo)體專業(yè)，對這一點感受尤其深刻。其實在國家層面上，中央和地方政府一直不遺余力地重視和支持這個產(chǎn)業(yè)：在八十年代就從國外引進了很多條三吋生產(chǎn)線，僅僅我了解的就有二十多條。但除了無錫的 742 廠(后來的華晶)，其它的基本都沒做起來，現(xiàn)在也都不在了。原因基本上有兩個，一個管理上的，就是集成電路芯片的生產(chǎn)除了生產(chǎn)線超凈車間和硬體設(shè)備以外，還需要極為精細的系統(tǒng)管理;另一個是技術(shù)上的，就是大家熟知的“摩爾魔咒”，剛引進的技術(shù)和設(shè)備過一兩年就淘汰了;有時生產(chǎn)線還未調(diào)通，市場的需求就已經(jīng)轉(zhuǎn)向了新一代生產(chǎn)線。由于建設(shè)集成電路生產(chǎn)線的成本越來越高，風(fēng)險越來越大，國內(nèi)建設(shè)的步子就慢下來了;到 2000 年間，建設(shè)的僅有 908(華晶 6 吋廠)和 909(華虹 8 吋廠)兩條線，和國外的差距也越來越大了。我們這些學(xué)半導(dǎo)體專業(yè)的人也都沒有地方去，只好到國外尋找發(fā)展。

現(xiàn)在，中國已經(jīng)成為世界上第二大經(jīng)濟體，也是世界上對集成電路進口量最大的國家，集成電路芯片制造再一次被國家選為戰(zhàn)略領(lǐng)域，國務(wù)院近期還專門發(fā)布了《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進綱要》。因此我們一定要抓住機會，在這一輪中取得扎扎實實的進步，實現(xiàn)跨越發(fā)展。

如何去發(fā)展呢?我想最重要的就是解決生產(chǎn)線管理和技術(shù)節(jié)奏上的“魔咒”。當下，國家的外匯儲備多達 4 萬億美元，投入一點兒資金做科研本身應(yīng)該是沒有問題的。但科研結(jié)果并不等于集成電路芯片產(chǎn)業(yè)，要轉(zhuǎn)化成大生產(chǎn)的競爭力后才成為生產(chǎn)力。這并不是集成電路芯片制造的特殊性，而是我國的普遍現(xiàn)狀，是目前社會各界都格外關(guān)注的。不久前習(xí)總書記在科學(xué)和工程兩院院士聯(lián)合大會指出:“多年來，我國一直存在著科技成果向現(xiàn)實生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化不力、不順、不暢的痼疾......中國遇到了一個科研轉(zhuǎn)化成生產(chǎn)力與實際產(chǎn)品的競爭力問題，這一環(huán)我們相當?shù)谋∪?rdquo;。在目前生產(chǎn)線管理和技術(shù)節(jié)奏跟國際龍頭企業(yè)都有差距的情況下我們首先要在科研-生產(chǎn)的轉(zhuǎn)化上取得突破。

要將科研成果轉(zhuǎn)化成大生產(chǎn)技術(shù)，首先要由生產(chǎn)需求驅(qū)動研發(fā)，由企業(yè)牽頭，研發(fā)與生產(chǎn)環(huán)環(huán)相扣。科研的突破往往是一百次試驗中有一次成功就可以發(fā)表文章和申請專利了。但生產(chǎn)則需要一百次都要成功，而且結(jié)果要一模一樣。

只有一開始就把科研的目標定為生產(chǎn)技術(shù)，每一步都想著研發(fā)的技術(shù)是給生產(chǎn)線用的，發(fā)表文章和驗收報告只是副產(chǎn)品。技術(shù)的穩(wěn)定性和生產(chǎn)成本才會在一開始就得到重視。如若不然，科研階段就確定了的基礎(chǔ)框架，在生產(chǎn)中再改動幾乎是不可能的。其次是要把從科研到生產(chǎn)的流程設(shè)定，嚴格執(zhí)行。

在科研過程中一定要在起步階段就引入客戶及真正的代表性產(chǎn)品來考驗技術(shù)的可行性，通過加壓試驗來發(fā)現(xiàn)和解決技術(shù)中的“夾生飯”，剔出“地雷”和“砂子”。不然的話，大生產(chǎn)的過程就會像活人趟雷區(qū)，技術(shù)中薄弱點就像一個個定時炸彈，在產(chǎn)品的生產(chǎn)甚至使用中逐漸炸開，生產(chǎn)線和產(chǎn)品公司都苦不堪言，辛辛苦苦開發(fā)的技術(shù)也補丁上摞補丁，企業(yè)就會失去進入龍頭企業(yè)的機會第三是生產(chǎn)線自身的精細化系統(tǒng)化管理。

很多時候大家以為生產(chǎn)線沒有技術(shù)含量，只需要解決態(tài)度問題，通過嚴格的軍事化紀律管理和執(zhí)行科研單位轉(zhuǎn)給過來的技術(shù)流程做就可以了。實際上，科研結(jié)果在生產(chǎn)線上的轉(zhuǎn)化涉及到設(shè)備再選型、技術(shù)二次調(diào)試、客戶訂制標準建立、大生產(chǎn)重復(fù)性檢測、以及成本優(yōu)化等多方面，是非常復(fù)雜的，在一定程度上比科研階段更有挑戰(zhàn)性;需要精細計劃，專業(yè)操作，和激情投入，可以用“Specific 精準、Technical 專業(yè)、Enthusiastic 激情”來概括。

我是從生產(chǎn)線上的工程師一步一步做上來的，感受最深的是工廠里的任何一環(huán)都要非常精準，每個細節(jié)都要精細化。我們擰個螺絲，并不是說擰緊了就行了，而是要用手指擰到擰不動了，拿標記筆畫好一個九十度線，然后再用量身打造的扳手精準地擰到位。有一個很形象的比喻，就是在生產(chǎn)線里做事要一次做對，相當于在餐廳里把盤子刀子叉子一次放好，沒有一點兒叮叮當當?shù)捻懧?。把生產(chǎn)化技術(shù)做到位并不容易，100 次試驗必須成功 100 次，而且這 100 次的結(jié)果要一模一樣，好一點壞一點都不行。沒有這樣精準的執(zhí)行，多好的技術(shù)成果都沒辦法做出一流的產(chǎn)品。

我對技術(shù)從科研到生產(chǎn)線轉(zhuǎn)化的另外一個感受是在技術(shù)交接階段就必須迅速提高技術(shù)使用效率。在集成電路大生產(chǎn)中，65 納米的標準就是 65 納米，如果去追求 45 納米的水平，則成本就會高 30%左右。同時生產(chǎn)工藝需要有容量，全部沿用 90 納米的舊設(shè)備就會使每一個步驟都繃在最緊的點，返工率會很高，根本無法成功大生產(chǎn)。同時，在不同生產(chǎn)線出來的同種產(chǎn)品，技術(shù)表現(xiàn)必須一樣。如果一個更優(yōu)一個略次，就會給終端用戶增添許多驗證和管理上的負擔(dān)，造成無法進入市場。所以，要實現(xiàn)技術(shù)成果到生產(chǎn)力的轉(zhuǎn)化，實際上是技術(shù)理念、流程理念、做事方法、以及文化習(xí)慣等多方面的綜合。我們現(xiàn)在做大生產(chǎn)技術(shù)管理，其實就是要把技術(shù)要點、做事習(xí)慣、和團隊愿景有機地結(jié)合起來。這是一個非常專業(yè)的領(lǐng)域非常值得我們多花功夫去琢磨，去推動。

英特爾、三星、臺積電發(fā)展得那么好，并非一朝一夕，是長期踏踏實實積累的結(jié)果。中國想要把集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展成與國力、世界地位相匹配的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，除了在科研上大力投入外，還得在生產(chǎn)化技術(shù)與生產(chǎn)化管理上與世界先進水平取得同步。集成電路產(chǎn)業(yè)第一梯隊主要是屈指可數(shù)的幾家老牌巨無霸龍頭，如英特爾、三星、臺積電等，這些公司的技術(shù)質(zhì)量和產(chǎn)品平臺非常復(fù)雜，我們在短時期內(nèi)還無法超越。如果要在技術(shù)節(jié)奏上與他們比肩并進會像星球大戰(zhàn)一樣耗盡我們的大量資源;同時也難以判斷我們在哪些方面趕超了它們，在哪些方面還沒有趕上。除去這幾位巨無霸龍頭以外的集成電路制造公司，如格羅方德，臺聯(lián)電等，組成了第二梯隊，與國內(nèi)的中芯國際等后起之秀有很大的可比性。我們目標應(yīng)該是在運營指標上成為第二梯隊的第一名。

半導(dǎo)體集成電路大生產(chǎn)主要的運營指標有七個：

第一是“一次做對率”，要達到 100%。無論是一個新的技術(shù)平臺，一臺新型設(shè)備的采購，還是一個新產(chǎn)品的導(dǎo)入，都要一次成功否則就會推遲甚至喪失進入市場的機會，造成客戶流失和產(chǎn)能空置。

第二是生產(chǎn)線的成品率要保持在 99.5%以上。如果下線了一萬產(chǎn)品片，最后只有九千五百片合格地交貨給客戶，那這個生產(chǎn)效率就太低了。

第三是生產(chǎn)線的穩(wěn)定性，就是發(fā)生突發(fā)事件的幾率，在每 10 萬片交貨中要少于 1 次。

第四是交貨周期要快過理論值。交貨周期與你投資設(shè)定的產(chǎn)能與設(shè)備合理性有關(guān)系。如果購買的設(shè)備產(chǎn)能多達 2 萬片，而你每月的訂單只有 1 萬片，你的交貨周期自然就會很短;但如果你建成的產(chǎn)線是 3 萬片，而每一步都在不多不少 3 萬片產(chǎn)能瓶頸，而你又要每月投片 3 萬片以上，那你就做不快，很可能無法準時交貨。在國際上，客戶除了對產(chǎn)品的質(zhì)量非常關(guān)心以外，對交貨周期也非常重視。我們必須在同等的投資情況下，實現(xiàn)交貨周期最短。

第五是工藝缺陷的密度，取決于工藝設(shè)定的合理性和設(shè)備維護的質(zhì)量，是一代生產(chǎn)技術(shù)成熟程度的標志，到達本征密度的時間被稱為“學(xué)習(xí)周期”。第二梯隊的第一名要用最短的時間完成“學(xué)習(xí)”。

第六是最低的生產(chǎn)成本。我們身處中國，在生產(chǎn)運營成本上比較有競爭性，除了人力資源上的優(yōu)勢外，國內(nèi)還有許多生產(chǎn)設(shè)備和材料的企業(yè)在 02 專項的大力支持下發(fā)展得很好，為我們?nèi)〉昧撕艽蟮谋镜貎?yōu)勢和競爭力。

第七是客戶放心度。要通過“說到做到、周到厚道”留給客戶最放心的體驗。作為一個集成電路生產(chǎn)廠要做到有信譽負責(zé)任，這是說到做到;提前替客戶把問題解決掉，出了問題不推卸，責(zé)任永遠留給自己這是周到厚道。我們的目標應(yīng)該是把這種敞開胸懷的文化傳達給客戶，成為客戶最喜歡的生產(chǎn)廠。

集成電路芯片制造需要打造堅強的團隊。在團隊構(gòu)建以后還要不斷地建設(shè)，按照工廠的實際情況來設(shè)立階段性的目標，一步一個臺階。中國集成電路制造產(chǎn)業(yè)一直在探索如何再發(fā)展。過去，無論是中芯國際還是華虹都走了一段漫長且艱難的路。在國家的支持下，通過不懈打拼，才達到了如今的規(guī)模。下一步，我們一方面是管好用好已有資源，使它發(fā)揮更大效應(yīng);另一方面，是承接起前一輩的奮斗精神，再接再勵，把中國集成電路制造業(yè)推向新的規(guī)模。通過各方努力，我們得到了北京市政府以及北京經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)的大力支持，2013 年 7月在北京注冊成立了中芯北方集成電路制造(北京)有限公司，規(guī)劃建立月產(chǎn)三萬五千片 28 納米技術(shù)的 12 吋生產(chǎn)線，目前已進入裝機階段。現(xiàn)在我們正在做第二個三萬五千片生產(chǎn)線的計劃，配合中國集成電路產(chǎn)業(yè)大發(fā)展的進軍號角，將發(fā)展落到實處。