台积电断供、麒麟遭遇停产 为何芯片制造这么难？

白石洲老虎 腾讯科技 今天


来源：白石洲老虎
作者：刘东阳

台积电断供华为一事，再次成为热门话题。有消息称华为已经安排拉货，具体数量不明确。但可以确定的是：从今天（9月15日）开始，麒麟芯片停产了。

为何“造芯”那么难？我们缺技术？资金？人才？基础学科？政策扶持？今天，咱就聊聊这个。如有不足之处、错漏之处，还请各位不吝赐教。

1、行业分工高度垂直，全球布局、全球参与。

大体而言，简单地可以分为设计、IP授权、晶圆代工（生产）、封装测试等几个大板块。高通（美国）、MTK（中国台湾）、华为海思（深圳）、紫光展锐（上海）等，都属于设计公司，俗称：Fabless。从IP授权公司（比如：ARM公司）那里拿到授权后，自行设计芯片，然后交给晶圆厂家（例如：台积电）代工生产。经过封测之后，才能进行销售。手机行业里的IDH公司（也叫方案公司）、集成商（品牌厂家）则根据这些芯片的性能、功能，设计好PCBA（主板），再结合外围器件（屏幕、摄像头、电池等），最终形成整机。

2、IP授权公司。

目前最大的是ARM（安谋）ARM的前身是艾康电脑（Acorn），1978年在英国剑桥成立，1990年成为独立的公司。2016年，被日本软银以243亿英镑收购。这几天，日本软银和美国英伟达在洽谈出售ARM事宜。如果400亿美金的收购价格成立，那么毫无疑问，这是半导体历史上，截至目前最大笔的一次交易。与此同时，ARM也会变成一家美国公司。ARM的客户，除了前文提到的那几家，还有博通、英飞凌、意法半导体（ST）、德州仪器（TI）、三星、恩智浦（NXP）、索尼、日本电气（NEC）等国际一流大公司。

3、晶圆代工厂。

目前最大的企业是中国台湾地区的台积电（TSMC）。芯片的原材料是硅，所以有人笑称芯片的“祖宗”是沙子。但从沙子变成芯片，则要经过无数次的“千锤百炼”、无数道复杂的工艺。单晶硅锭完成之后，要用金刚石锯进行切割，切成厚度不能超过一毫米的晶圆片（wafer），然后再经过研磨、抛光等工艺，才能变成平滑、清洁的硅晶圆片。除了台积电，还有格罗方德、三星等厂家进行晶圆代工。

4、芯片进程。

随着技术的不断发展，芯片的进程，从前几年的40纳米、28纳米、14纳米一路高歌猛进。现在已经突破了7纳米，向更加先进的5纳米、3纳米挺进。目前大陆地区的厂家，暂时还无法满足这个技术要求。所以，麒麟芯片，目前无法在国内进行代工生产。也有人提出：当进程达到1纳米的时候，是“硅基”的极限，将来一定会有别的材料出现代替硅，并提出了“炭基”概念。不知道这个是否可行？

5、光刻机。

荷兰的阿斯麦光刻机，最近两年逐渐被人们所熟知。在这个领域，阿斯麦一家独大、傲视全球。英特尔、台积电、三星都是它的股东。光刻是集成电路非常重要的工艺技术，极其复杂。没有它，晶圆片也就无法继续下去了。

6、EDA（Electronic Design Automation）软件设计。

目前被美国的Synopsys（新思科技）、Cadence、Mentor Graphics（明导国际）等三大企业占据。这三家在全球的市场份额，超过了60%。EDA是设计芯片必需的软件工具，没有它，很多工作就无法开展，芯片在产线上的“流片”也会成问题。

7、时间沉淀。

无须讳言，国内的芯片行业，与国外的同行对比，我们的确起步慢，存在时间差。2001年，展讯在上海成立，2003年发布6600B芯片。2004年，海思半导体成立，2012年发布K3V2，2014年发布麒麟910芯片。这与国内半导体行业的整体发展状况，有很大的关系。可喜之处，就是我们在努力奔跑，奋力追赶。

8、人才与基础学科。

与芯片行业有关的人才，全世界都缺。两年前（2018年）就有报道指出：国内的人才缺口超过30万。因此，行业内、厂家之间，互相“挖人”，成为一种常态。设备可以买（假如别人愿意卖给你），资金可以多渠道获取，但人才实在稀缺。芯片的研发与制造，已经不仅仅局限于半导体范畴，还会涉及到物理、化学、生物、数学等众多学科。这些方面人才的培养与输出，都上升到国家战略层面了。

9、资金投入。

芯片行业太烧钱了。一个12英寸的晶圆厂，投资就达到200亿人民币。台积电2016年在南京建厂，其投资额（30亿美元）就大体与此相当。芯片的研发费用，动辄以十亿美金计算。这样巨量的资金投入，不是哪个企业都能玩、敢玩的。除了国家扶持，企业本身也需要募集大量的资金。台积电、MTK、三星、高通等都是上市公司。投入--再投入--再追加投入，不断的循环。总之，烧钱烧到你怀疑人生。

10、勇气、胆识和韧劲。

巨额的投入，可能最后一无所得，甚至负债累累、倾家荡产。穷尽一辈子甚至几代人的努力，也不见得就一定能成功。芯片这个行业，风险奇高无比，往往是条不归路。太遥远的不提，就看看这二十年来，倒下了多少企业，失败了多少案例，就能明白这一点。足够的勇气、过人的胆识、十足的韧劲，也是必不可少的因素。

结语：

本文属于抛砖引玉、班门弄斧。芯片行业的事儿，当然远远不止以上提到的这些。随便一个环节，拆开来，都会涉及到更多的细节。就行业本身而言，“速胜论”是不现实的，我们要承认这个差距。不管是在时间上还是技术上。但一味退让也不行，那样只会被别人“卡脖子”卡得更加厉害。自力更生、艰苦奋斗、迎难而上才是真正的出路。既然“被打醒”了，那就一个字：干！

（部分资料来源于网络，整理而成。同时感谢《芯事》一书提供的部分数据。致谢！）



欢迎分享、点赞、在看，一键三连

    阅读原文