主题：【原创】谈谈中国的集成电路产业——历史变迁和产业概述 -- cmosplay

讲讲集成电路制造吧,算是对楼主的补充。由于所处环境视野所限，属于坐井观天，借用抱朴仙人的话，下面的东东，一律收入”放之四海而皆不准”专栏。

由于不会插图，就先简单铺垫下吧，现在IC产业链中，设计的价值占比大概50%~60%，最小资金规模10万到100万美金量级；IC制造价值占比20%~30%，最小资金规模十亿美金量级；封测价值占比10%~20%，最小资金规模千万美金量级。

现在还在搞和准备搞IC代工制造的,基本也就下面这几家了: intel，TSMC，UMC，IBM，GFS(Global foundries)，SEC(三星)，STM，SMIC，外加正要加入战场的HLMC(华力)。注意这里仅包含主流的12寸生产线,已经宣布退出竞争的一些公司(像Toshiba)虽然还有12寸生产线也没计入；另外memory生产公司也排除在外。其中intel是传统的一条龙(IDM)，最近开始低调的代工。

从价值和资本规模看，大概就能明白为什么搞制造的越来越少。投资额巨大，一条12寸生产线要20亿美金，这还只是投资的冰山一角，继续研发新工艺也得不断烧钱，intel就宣称他们32nm工艺研发费用是70亿美金。IC制造是资本密集产业，容易亏，所以玩家越来越少，很多fab靠的是政府支持才能撑着。

为什么各国政府都大力支持呢？除了经济、就业等方面考虑之外，对于中国这类国家，还有两方面的战略意义。其一是大规模人员、技术的储备，可以轻易的在相近行业转化、渗透，例如国内近几年太阳能行业的飞速发展，很多核心技术、团队直接从IC制造行业搬过去。另外近年国内IC产业发展很快，但一个潜在问题是IC设计公司大多在海外投片，例如国内第一大的设计公司海思(2010年8亿美金的营收，来自台湾半导体业的统计)，就是在台湾投片；而设备和原料供应极度依赖国外进口。IC制造是产业链的基石，离开制造，IC设计、设备、原料等上下游产业都是空中楼阁。中国现在每年进口芯片花的钱比石油还多，不发展IC制造等于引颈待戮。

看IC代工厂的竞争力，就是看它为客户（设计公司）提供的竞争力。而设计公司的核心竞争力是对市场的反应能力。

具体点，从代工厂看客户/产品大概可以分为下面三类：

第一类是小客户，产品量小，通常不采用最先进的工艺，例如目前大多数在65nm节点，正在往40nm转进。这类客户的特点是本身设计能力不强，并且无法承受流片验证失败。IC设计需要大量用到各类IP，约三分之二是设计公司自有IP，六分之一来自第三方IP供应商，六分之一来自IC代工厂，对于中小客户出于成本考虑后者的比例更高。代工厂在设计服务投入越来越多的资源，除了帮助小客户成功以外，额外的回报是更好的绑定它们---如果要转移生产线，他们还得自己去研发这些IP。而流片验证失败，主要原因是代工厂提供的模型不准确。中小设计公司直接用代工厂提供的标准单元库进行设计，默认这些标准单元都是模型准确的，他们也无法校验。标准单元的校验是个工作量大又枯燥的笨活，把笨活做得扎实与否就是好与差的区别。当然，IC行业分工很细，把笨活委托给专业公司去做也是常规做法。

第二类是中端产品，寿命周期较长，市场需求比较大而且相对稳定，利润也较低，特点是量大。这类客户可能会在多家代工厂下单，他们主要考虑成本，质量和库存。成本和质量没啥好说的，其中库存主要取决于代工厂的产品制造周期，一旦市场开始不景气，他们会缩小战线，产品制造周期短的代工厂就有很大优势继续会获得订单，至于生产周期长的代工厂吗，你懂的。优秀的代工厂在缩短产品制造周期上是不择手段的，个人对此深有体会。曾经把某公司的一个极限做法（这里不说细节以免引出是非），和一个在三四家代工厂呆过,做过研发也做过厂长二十多年经验的老法师讨论，他听了之后第一反应是，不可能！

第三类是一些走在行业前列的设计公司，产品走高端路线，采用先进工艺。他们的特点是力争第一时间进入市场，量产时间的迟早是主要考虑。新工艺研发期间，往往和代工厂一起做新产品设计，到工艺研发结束导入量产，产品设计也差不多定型。在导入量产阶段，1000片/月和10000片/月可能遇到完全不同的问题，实力雄厚的代工厂往往采取烧钱策略，例如量产导入一上来就上万片/月,客户订单不够就补以工程试验晶圆（一般一片晶圆卖几千美金），在导入量产阶段光晶圆的消耗就几亿美金，为的就是替客户省半年到一年的量产时间。

IC代工在进入45/40nm节点后，一个明显的趋势是设计公司转换代工厂的难度和成本大大上升，代工厂间的马太效应明显，intel是IDM暂不考虑，TSMC目前在这个节点的代工市场份额超过三分之二，同样的事情正在28nm节点发生。

IC代工的竞争，最终是各代工厂形成的产业链之间的效率竞争。为了提升整体效率，一些先进代工厂进行垂直整合，虚拟IDM（除了IC设计由于和市场直接相关，交由设计公司处理，其余全部一条龙服务）之间的竞争正是目前势态的最好表述。最有效率的虚拟IDM，将获得最大的市场份额。

说起IC制造，就不能不提intel。ARM+安卓的移动平台，搭配人民战争的汪洋大海，wintel联盟也抗不住了，微软宣布支持ARM, intel宣布加入安卓大家庭。现在是所有人都不看好intel，至少过去十几年拥有技术主导权的一幕正在完结，不过intel在制造工艺上是仍然领先，利用工艺上的优势来代工市场分一杯羹是很自然的选择。目前似乎intel还只在试水阶段，尚未对代工市场产生实质影响。

不过，就算intel加入代工市场，短期内也对TSMC难有威胁。TSMC建立了一条高效率的产业链，竞争优势极难复制。不过，intel的加入对于第二集团的打击将是巨大的，澡盆就这么点大还有个大象要挤进来，所有玩家都承受着巨大的压力。

未来IC代工局面可能是，一两家独占鳌头，三四家仅能糊口，其余都在打酱油。

国内IC制造，12寸生产线就是SMIC和HLMC。其余的8寸甚至5、6寸生产线，低端工艺出来的产品附加值低，指望它们扭转中国70%以上芯片进口的局面是不现实的，毕竟，大家愿意掏几千块去抢ipad3/iphone5，对于五年前的山寨手机没人感冒。

SMIC可以说在推动国内IC产业链的建立起了汗马功劳，不过自身却不赚钱，一直却在亏、亏、亏。目前65nm工艺已经量产，40/45nm正在量产导入阶段，在IC制造业算是第三世界成员吧。纯技术角度看，SMIC主要的问题在于模型不准确，和设计服务部门太弱，为客户提供的IP不够扎实、丰富。这和它工艺研发的历史以及运营的指导思想直接相关，就是大客户倾斜导向。SMIC的主流工艺，一般都是在一些大设计公司提供产品的情况下开始研发，而这类公司一般有自己的标准单元库甚至模型，因此他们会要求SMIC调整工艺来匹配设计需求。他们的产品能够量产，不意味着小设计公司（只能用SMIC提供的模型和标准单元库）的产品能量产或者通过验证。SMIC的65nm工艺量产已经几年，国内的中小设计公司的订单还不成气候，这是主因。现在SMIC有点像一些大设计公司的专用后备厂，行业景气时会有订单，一不景气fab就要空转。史玉柱有句话说搞网游最应该关注的是不收费的客户，这句话放到IC制造业这也同样成立，做代工最应该关注的是没啥钱的小客户。SMIC的底子扎实，人员储备整齐，却一直在惨淡经营，除了在DRAM来回折腾过引起大笔投资打水漂外，行业竞争的激烈是个主因；另外对行业发展趋势关注不够，效率提升重心在工厂，和先进代工厂竞争就像快船对航母，结果吗，看看它的股价就知道了。

HLMC的成立，可以看成政府的一招战略棋，志在布局取势，着眼长远。短期内HLMC的发展非常不顺，买来的65nm/55nm工艺已经快要成非主流了但是仍然很难争取到客户，而40nm的发展却还未见曙光。如果说SMIC是恨铁不成钢但是好歹还可以打打酱油，那么HLMC目前就是无米下锅，更加可怕的是，它还是一个嗷嗷待哺的婴儿，发育阶段长期营养不良的后果是什么？内忧外患，形势不好。简单就个人所知，讲一下它的“内忧”吧。HLMC定位非常高，买的设备都是直接要求能做28nm，但是，决策者低估了一个代工厂的“软实力”的重要性，具体点的就是生产、运营、客户管理等等各类IT系统及其整合，还有人材储备不足。究起原因大概是觉得华力的前身宏力、华虹以前都是做代工的也还不错，拿来主义能有大用，结果没想到进入后才发现12寸生产线不好搞，雷区处处。设备相当于人的骨架，而这些IT系统就相当于筋腱，没有筋腱或者筋腱和骨架配合不好，去参加百米跑结果不言而喻。SMIC是发展了好多年，才有一套在业界都还称得上有效率的系统，HLMC要一切从头，蹉跎岁月是少不了的。从理论上讲，最好的选择是政府做黑脸，强迫HLMC直接从SMIC采购这些系统，既为HLMC省了时间，又让SMIC以前研发的投入有些回报，在强大的财务压力下喘口气，双赢的事情，可惜历史没有假设。第二，对于核心技术的轻视。在走入浸泡式光刻的时代，光刻可以说是IC工艺的核心，而OPC就是核心中的核心。现在浸泡式光刻所用波长193nm，HLMC建立时喊口号要做40/45nm，关键尺寸比波长还小得多的情况下，稍微有点物理常识的人都知道各种干涉、衍射的问题一大堆，解决这些问题就靠OPC。数千万美金一台的光刻设备都买了，却不着力建设OPC团队，诸位有见过吃饭的家伙都外包的吗？第三，HLMC走的也是SMIC的老路，不重视设计服务，看起来也是准备当二奶，让人无法看好它的未来。政府下这一着棋，本意是布局做眼，现在看起来倒像出了一个昏招，且看接下来的发展吧。

站得高点，从IC制造产业链角度看，和先进国家地区相比国内差距不小。前面讲了些制造相关，其实稍微内行点的人都看到，楼主也提到过的EDA公司并没有包含在内。长远看，3C (IP characterization, process characterization, material characterization)才会是国内产业链中最弱的一环。如今IP的重要性与日俱增（看看ARM的发展），所谓“NO IP, NO IC”，IP characterization越来越重要，而尺寸进入亚波长之后、3D架构的引入，各种工艺问题层出不穷，28nm起高K金属栅带来的材料选择、工艺制备也问题多多，这也是它们存在的原因。打个比方，把IC制造当作汽车，它们就相当于润滑油。这些润滑油公司的客户通常大而少，还大多惨淡经营，任何公司摊上这样的客户都好不了，所以它们也是生存唯艰，正因为如此，也将成为国内产业链的短板---IC设计，处于价值链的大头，凡是赚钱的，国外再怎么封锁，以中国人的聪明才智迟早要赶上的，看看国内设计公司的发展就知道了；IC代工制造，是基础产业，除了少数赢家，最终都是要靠政府输血输血再输血，最后就是比后台的财力，而中国政府是世界上最有钱的；但是润滑油公司，产值相对整个产业链太小，又无名气又不赚钱，还需要厚积才能薄发，这种领域不会有私人资本愿意进入的。

顺便一直有个疑问，希望河友们帮忙解惑。美国有很多像润滑油公司这种小公司，创业时前面好几年都是挣扎求存，它们当时所处的环境看起来并无大好前途，却得到IBM、TI等的支持而生存下来，绝处逢生后厚积薄发在产业链中创造不小的价值。一个范例如ARM的成长。这不是个案，不是偶然因素所致。似乎美国的产业资本，眼光比国内的长远，到底什么样的因素使然？

整篇下来，都在说IC代工制造，几乎不提IDM。主要是因为，从全球行业发展来看，IDM受到IC代工威胁，生存空间逐渐狭窄，很多IDM公司不是变成fabless，就是fab-lite，从AMD，TI，TOSHIBA等的转向可见这是大势所趋。国内IC制造业的未来，重点还是应该放在代工上。

一句套话，国内IC制造业前途是光明的（有全世界最有钱的后台），道路是曲折的（跟上别人非常辛苦困难）。SMIC和HLMC（或者还有大连的intel？）在未来十年里，将是国内整个产业链的支柱。

SMIC过去几年换帅风波不断，可能很多人认为这类企业的问题基本上都是管理的问题，个人倒是觉得巴菲特说了实话，良好的管理记录与其说是因为你多有效率，倒不如说是因为你上了哪条船。IC制造业显然就像是一条险恶的航道，国内又是两条漏水的船，换谁来掌舵也都吃力。

这个行业的发展，现在不缺市场，也不缺基础人才、专业人才，也有政府的大力支持，到底缺什么呢？窃以为真正缺乏的能从产业链的角度看问题的领导型人才，千军易得，将帅难求。IC产业的特点是发展快，不在潮头不易看清形势，国内IC制造业发展起步晚，一直落后于世界先进水平，缺乏相应的环境是主因。不管是从海外引进，还是国内其余行业转移，或者着眼未来现在开始培养，都必须抱着客观的态度。事实上对于国内IC制造业应有的期望，就是在三到五年内进入IC制造业的第二世界，技术上只落后一代左右，财务上勉强糊口不用国家输血便是绝大的成功。

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