国之重器,中芯国际!

文摘   2024-11-08 13:33   加拿大  

美国政府的眼中钉肉中刺,除了华为,就是中芯国际。

因为这是中国大陆唯一一家有能力做高端芯片的企业,这也留给了中国芯片破局一线生机。

但你可知道,这家中国第一大半导体芯片制造企业曾是一家外资公司,且一路走来内忧外患不断,大起大落。

因此,笔者这就来和大家聊聊,如今撑起中国芯片制造大业的中芯国际,以及那些跌宕起伏的历史往事。


#01

上世纪七八十年代,中国台湾开始探索发展什么样的产业可以替代无法长期维系的劳动力密集型产业。权力中心的智库专家们给出了一个答案,学习韩国发展半导体产业。

70年代的韩国,在军事强人朴正熙上台后,他通过拉拢三星、现代等大型财阀势力,借助与日本妥协换来的资金与制造业技术,韩国赌博式地疯狂押注了半导体产业

片说明: 大韩第三共和国缔造者朴正熙

特别是DRAM存储芯片领域。

一台电脑,除了需要运算所用的CPU中央处理器外,还需要DRAM存储芯片对计算数据进行存储。

美国是DRAM的第一代霸主,英特尔最早就主攻DRAM,但考虑到DRAM的技术要求与利润率并不高,所以美国的DRAM存储芯片业务大量转移到了日本。

进入80年代,日本经济崛起,并受到了美国的强力打压,其中就包括日本的半导体、汽车等重要产业。

图片说明: 美国政客砸日本半导体收音机发泄不满

而韩国就乘着美国打压日本半导体芯片的机会,从日本和美国引入技术,大力扩产DRAM芯片,通过逆周期投资的赌博方式,在21世纪取代了日本、美国,成为全球存储芯片之王。

而那时,中国台湾的半导体产业发展完全落后于韩国,台湾地区曾派人前往韩国学习考察。

片说明: 孙运璿与李国鼎 

70年代,在孙运璿、李国鼎为代表的经济、科技领军人物的领导下,以及潘文渊、胡定华等海外的华人科技学者、高管回到台湾省,他们合力建立起工业研究院、电子工业研究所、咨询工业策进会等重要机构,并派出大量人才先后前往韩国、美国的RCA公司学习半导体制造,这些事件为中国台湾半导体芯片产业的崛起打下基础。

80年代,掌舵台湾省经济的李国鼎三顾茅庐邀请在美国半导体产业已经混到顶级高管的华人大佬张忠谋,去台湾省掌舵半导体产业。

但当时的张忠谋如果只考虑钱,根本不会跟随李国鼎去台湾地区的,因为他已坐上全球顶尖半导体公司德州仪器副总裁、三号人物的宝座。

但之后,张忠谋在与德州仪器新上任的总裁之间产生了业务发展的矛盾,最终,张忠谋没有在德州仪器公司的权力游戏中获胜,以不满被安排远离核心业务的虚职为由,他离开了德仪。

日后,他转战了一家美国半导体材料与一家科技产业的投资公司,并未取得更好的成绩,之后,他决定接受李国鼎的邀请,回到中国台湾,担任工研院院长。

片说明: 李国鼎与张忠谋

80年代末期,在台湾省经济部门的主导下,张忠谋的工研院与台湾本土的台塑集团等资本,联合荷兰电子巨头飞利浦集团,合资成立了台湾最先进的晶圆厂台积电公司。

张忠谋也顺势成为了台积电的创始人,在他领导下,台积电业务逻辑完全是打破传统的。

当时,无论是美国英特尔、德州仪器、IBM、还是日本的东芝、NEC,都既负责设计半导体,又拥有晶圆厂、制造自家的半导体,这一模式被称为IDM垂直整合制造模式。

张忠谋在美国最后一份工作是负责半导体投资的。一次,一个创业者就打电话给他,要融资5000万美元做一家IDM半导体公司,但许久后,这人突然失联了,于是张忠谋打电话问他为什么不再联系,难道不需要融资了吗?

这个人回复张忠谋:他放弃了IDM的既要设计芯片,还要建厂制造芯片的计划,仅用已有的500万美元,他就能专心搞芯片设计业务了。

这件事让张忠谋恍然大悟。

创立台积电后,他大力推行对IDM业务的拆分,以台积电为代表的中国台湾半导体公司需要利用好制造业优势,All in芯片制造、晶圆代工,就是这样的模式塑造了今天的高端芯片代工之王台积电。

早期台积电并不被人看好,甚至美国、日本没有任何一家半导体公司愿意合作,这导致最早几年台积电的主要业务仅依靠股东飞利浦的半导体订单,因此公司连续亏损多年。

但转机也在一瞬间。80年代之后,美国打压日本,特别是日本的芯片产业,当时日本芯片价格十分低廉,美国因高劳动力成本问题难以与日本匹敌,所以,大量美国芯片制造订单不得不转给台积电这类海外晶圆厂。

也因此,慢慢地台积电半导体代工业务开始有了商业化空间,但台积电要想成为芯片代工之王还有很长的路要走,首当其冲的就是技术。

张忠谋非常看重研发,所以,在台积电内部有着很强的研发为重的文化。

互联网上长期流传着一张名为“台积电研发六骑士”的老照片,站在台北地标建筑圆山饭店外的这六人为台积电技术的崛起做出了巨大贡献。

从左至右,分别是林本坚、杨光磊、蒋尚义、孙元成、梁孟松、余振华。

其中左右台积电命运的这位叫林本坚,他发明的浸润式光刻法,不仅迅速让台积电的半导体制造水平与其他厂商拉开差距,还助力了一家传奇公司的崛起,它就是造光刻机的ASML

这家公司的前身是荷兰飞利浦集团极为边缘的光刻机业务团队,上世纪竞争力长期低于日本的尼康、佳能,甚至也比不过美国公司,在获得荷兰另一家名为阿斯麦ASM的投资后,飞利浦将光刻团队改名为ASML,中文名阿斯麦尔。

片说明: ASML办公室是飞利浦大楼外的铁皮屋

在早期的干式光刻法时代,ASML阿斯麦尔竞争力并不强,但由于飞利浦是台积电股东,台积电不得不大量采购不怎么好用的ASML光刻机。

正是晶圆厂不断贡献的产品优化意见,以及类似德国蔡司公司向ASML提供的镜头技术,以及林本坚改造发明了浸润式的光刻法,才有了后来ASML产品的快速改进,甚至在2000年之后,赶超了日本尼康、佳能两大光刻机的头部企业。

片说明: 退休后在台湾省清华大学教书的林本坚教授

当然美国也在AMSL的崛起中扮演了重要作用。比如,在美日经济战中,美国打压限制日本芯片发展,将尼康、佳能排除在新一代EUV光刻机技术联盟之外。荷兰ASML更是借助美国资本与部分美国技术,才壮大成为世界光刻机之王。

片说明: 10万个零件组成、180吨重的光刻机

所以,林本坚是台积电崛起的代表人物,而研发团队的六个人中还有引入了CoWoS先进封装技术的蒋尚义,这个当年商业化并不出彩的技术,如今成为了配合AI运算的高带宽存储器HBM必不可少的核心封装技术。

片说明: 台积电研发副总裁蒋尚义

可以说如今韩国SK海力士能在存储芯片领域超越韩国三星,靠的就是蒋尚义十几年前引入的CoWoS封装技术。

当时蒋尚义是台积电的研发总负责人,日后还两度进入中芯国际,担任要职。而另外几个人中,还藏着梁孟松和杨光磊,他们一个在日后帮助中芯国际突破高端芯片制造,一个曾担任中芯国际独立董事,向中芯介绍了海外的先进理念。

不过回到这张照片拍摄的时代,中芯国际还未登场,而台积电也只刚刚在国际舞台上崭露头角,台积电日后真正的崛起不止靠“六骑士”的研发技术,还靠资本的游戏。

上世纪90年代,美国德州仪器公司华人技术专家张汝京从美国退休回到中国台湾,创立了一家名为世大半导体的公司,仅用3年时间,他就让世大跃升为台湾地区第三大半导体公司,仅次于台积电和联华电子。

片说明: 张汝京

作为台湾地区最早发展起来的半导体巨头,联华电子曾一度听命于张忠谋。

但对于联电这家台湾省最大半导体企业的发展路线,张忠谋与高管们闹掰了,最后,联电公司高层联手免去张忠谋董事长职位。

之后,张忠谋潜心经营台积电,他暗下决心,一定要让台积电超越联电,复仇联电当年把自己踢出董事会的所作所为。

2000年,时机来了,张忠谋大手一挥,巨资收购了当年同在德州仪器的张汝京创立的世大半导体,就是这场收购案让台积电超越联电,成为台湾第一芯片巨头。

张忠谋曾想招揽张汝京做自己的左膀右臂,但张汝京却拒绝了他。

张汝京到了已知天命的年纪,他想回到大陆,为祖国的芯片产业付出自己的力量。

要知道张汝京名字里的京字就代表着故乡南京。

虽然不舍,但同样出身于大陆的宁波人张忠谋还是点头同意了,他默许了张汝京带着一众台湾工程师回到内地,创办中芯国际。

但请记住,中芯国际是来自台湾省的张汝京博士创立的,虽然有国内资金支持,但起初吸收的大部分投资来自海外,所以,严格意义上说属于外资公司。

当时,相比大陆地区已有的华虹、华润等半导体企业,中芯国际似乎还是个外人,那中芯国家之后是如何一步步发展起来,成为中国半导体芯片的领军者的呢?


#02

冷战期间,一个叫巴黎统筹委员会的机构登上了历史舞台,这个由欧美国家主导的机构,其设立目的是对社会主义国家进行出口管制。

苏联解体之后,这个冷战的政治经济产物本应解散,但它却换了一副皮囊。

1996 年 7 月,原巴统成员国在内的 33 个国家在奥地利维也纳签署了一份名为《瓦森纳》的协定,并从当年的11月1日起实施新的控制清单和信息交换规则。

虽然《瓦森纳协议》声称不针对任何国家和组织,但实际上具有明显的集团性质和针对发展中国家的特点。并且,该协议在实际操作中很大程度上受美国控制。

而参与《瓦森纳协议》的国家同意,禁止向中国出口多种敏感技术和产品,其中就包括先进的半导体芯片以及制造芯片的设备、材料等。

但伴随着中国改革开放后,拥抱世界经济,加入WTO世贸组织,开放市场,这一协议也变得愈发模糊。

如果严格执行,当时华虹半导体领军的中国半导体芯片企业们是无法获得西方半导体产品和技术的,但伴随着合资模式的开启,比如华虹合资日本NEC,慢慢地西方的半导体技术与设备开始进入中国。

而当时带着一群台湾工程师回到大陆的张汝京,也在努力攻克技术与研发。而作为当时的外资,中芯国际在2004年赴美在纽约股票交易所上市,甚至可以顺利拿到国外的设备与技术,但这并不代表中芯的发展就会一帆风顺。

没几年,张忠谋的台积电就对中芯国际发起技术诉讼,起诉中芯侵犯芯片制造技术知识产权,将专利大锤砸向中芯国际与张汝京。

在台湾省岛内的新闻媒体上,张汝京被抹黑,被台湾方面辱骂。但他选择埋头苦干,为自己笃定的事业而付出。

片说明: 台湾省对张汝京的罚款与取消居住权威胁

张汝京向来是非常谨慎的,他要求台湾的工程师绝对不可以使用台积电的技术,避免专利问题,结果还是有一个漏网之鱼,台积电的一个工程师在设备上使用了台积电专利的菜单。

面对这场被抓到了把柄的法律战,最终在2009年11月10日,张汝京宣布辞职,被迫离开中芯国际。

年事已高的张汝京并未选择退休养老,之后多年他转战了多家大陆半导体公司。2022年,他加入上海积塔半导体,76岁的年纪,依旧为中国汽车芯片而战。

回到危机中的2009年,很多人认为,痛失核心人物张汝京,会导致中芯国际发展的一蹶不振。确实之后几年,中芯国际的发展并不理想,但那些年,中芯国际反而逐渐迎来了新生。

2010年,失去了创始人的中芯国际完成了第一次新股配售,也是这次新股配售重塑了这家企业的定位,从一家外资半导体公司转向中国芯片企业。

片说明: 中芯国际2004年与2010年股东结构对比

大唐电信成为中芯最大股东,持股 14.3%,上海实业集团为第二大股东,持股8.7%,而台湾省的台积电为第三大股东,占股6.9%,不过次年,中投公司出资 2.5 亿美元入股中芯国际,获得11.6%的股份,至此,前三大股东全部变成中国资本。

但记住那些年,中国半导体产业的发展从技术升级的角度看,几乎是停滞的,因为我们主要还是依靠低廉的劳动力优势在进行生产,但真正推动中国产业升级的还是国家的产业政策。

2014年,国家集成电路产业基金拔地而起,在半导体芯片领域执行国家产业政策的大基金入场后,中芯国际成为首批扶持对象。

2015年底,国家集成电路产业基金认购中芯国际 47 亿股新股份,持股比例达到11.58%。

至此,中芯国际可以说已从一家外资企业长成了中国半导体芯片的领军者。

而不久后,中芯国际也将迎来另一个影响它发展的关键角色。


#03

台积电“研发六骑士”中,梁孟松可能是最被低估的那位。

片说明: 梁孟松

在加入台积电前,梁孟松到美国深造,获得了加州伯克利分校读博士,师从出生于北京、祖籍江苏金坛的华人学者胡正明。

胡正明是半导体领域的技术大牛,发明的鳍式场效应晶体管(FinFET)技术,也就是今天中芯国际高端芯片制造的杀手级FinFet N+1、N+2工艺,胡正明还曾担任过台积电的首席技术官。

1992年,梁孟松回到台湾省,加入了台积电。

90年代末,梁孟松成为台积电新一代半导体技术的负责人,但在内部的办公室政治中,他却始终被压制,无法坐到林本坚研发处长、蒋尚义资深研发副总裁的同级别高位上。

2003年,台积电在130纳米制程工艺中击败了美国IBM公司,其中梁孟松贡献排名第二,仅次于当时他的上司、资深研发副总蒋尚义。

但500项专利在手的他还是在研发部门受到冷遇,晋升无望。

终于在一场办公室斗争后的2009年,梁孟松无奈地选择离开台积电,日后他转投了台积电头号强敌韩国三星,并带走了20多位技术骨干。

正如当年张汝京带领大量工程师离开台积电去大陆创业,梁孟松的行为也让台积电感到十分不爽。

更让台积电感受到压力的是梁孟松居然帮助韩国三星赶超了自己。

梁孟松在加入三星前,曾在韩国名校成均馆大学里搞科研,其目的就是为了避风头,不要让台积电强势的法务部门盯上自己。

但日后居然有人作证,梁孟松曾前往三星创办的三星半导体理工学院(SSIT)讲课,而他的学生其实都是三星内部的资深工程师,这件事为日后埋下了隐患。

在大学教书2年后,梁孟松终于还是选择低调地加入三星电子。

借助梁孟松的技术能力,三星居然从28nm的芯片制程节点,跳过20nm的节点,直接攻克了更高端的技术,三星领先台积电半年时间实现了当时最高端的14nm工艺。

片说明: iPhone A9芯片大部分由三星14nm技术代工

这导致苹果在内的不少芯片订单被三星抢走,台积电股价大跌。

不久后,台积电强势的法务部门动用法律武器,将梁孟松告上法庭,法官宣判梁败诉,不得继续为三星服务。

也因此,三星日后在高端芯片领域慢慢落后了下来。

不过,台积电对三星发起的法律战却间接成就了中芯国际。

沉默了2年后,梁孟松突然选择复出。

2017年10月,中芯国际官宣,梁孟松出任公司CEO、执行董事,一个月内中芯国际在美上市的股价大幅上涨2成。

不过,当时的中芯国际在技术还显得很落后,别说14nm了,28nm都还没有突破。

但梁孟松的到来让中芯国际轻松突破了28nm技术节点,快速缩短与顶尖晶圆厂的技术差距,1年后,他再次提出:28nm的下一个节点不是22nm或20nm,中芯国际直接挑战14nm。

果然,仅用了298天,中芯14nm芯片良率从3%提升至了95%以上,完成了台积电、三星等巨头眼中不可能完成的任务。

2019年,“台积电研发六君子”中的另一位技术大佬杨光磊开始担任中芯国际独立董事,同年公司14nm芯片量产,此时,中芯国际与台湾省、韩国,在顶尖技术上已几乎缩减到了历史最小差距。

山雨欲来风满楼,此时眼见中国半导体产业的大发展,危机迎面而来,美国对中国的科技霸权之锤砸下。

首先是中兴事件,之后华为也被美国盯上了,一年后的2020年,华为被列入了商务部工业安全局的实体清单中。

华为的手机芯片长期交给台积电代工,2020年华为海思设计的麒麟9000芯片就是台积电代工的,这枚配置在华为Mate40系列手机上的芯片是全球首款5nm SOC芯片。

片说明: 余承东发布Mate40时介绍麒麟9000

因为被列入实体清单,所以台积电将禁止为华为提供芯片代工。

那找谁呢?只能利用国外的半导体设备量产14nm的中芯国际吗?

也是在同年的2020年12月18日,美国商务部又以所谓 “保护美国国家安全和外交利益” 为由,将中芯国际也列入实体清单。

原本不少人认为,台积电之后,中芯国际也许可以救华为,但没想到的是中芯国际也被美国盯上了,且美国的目标是将中芯的技术能力琐死在14nm。后几年,美国不断限制高端EUV甚至此高端 DUV光刻机对华出售,这就是美国阳谋的最好证明。

不过2020年时,中芯想要突破14nm,去做更高端的7nm乃至于5nm芯片,最需要的设备就是荷兰ASML的EUV光刻机。

因此,中芯国际邀请了从台积电退下来的技术大佬蒋尚义加入,担任执行董事、董事会副董事长及战略委员会成员,目的明确就是希望借助他的关系网络,从ASML那里获得EUV光刻机。

早在2016年台积电的技术核心蒋尚义就前往中芯担任非执行董事,而梁孟松在台积电时期就在蒋尚义手下工作。

片说明: 蒋尚义担任中芯国际副董事长公告

很多人质疑,蒋尚义突然加入中芯国际,会导致梁孟松离开 。

果然,梁孟松还是向董事会表达了离开的意向,但在董事会的努力下,中芯国际拿出资金与更大的诚意,挽留住了梁孟松。

中芯国际曾痛失创始人张汝京,如果挑技术大梁的梁孟松也走了,中芯国际的未来就真不好说了,特别是在那个美国严格执行对华出口审核的关键时期。

但让美国没有想到的是,被受美国封锁打压的中芯国际营收、利润在之后几年不降反增,在梁孟松、赵海军等一众干将的带领下,中芯国际登陆科创板上市,并在Finfet N+1、N+2技术上努力突破。

在一系列不可明说的芯片破局之后,如今的中芯国际已成为中国芯片军团的绝对主力,但若要突破美国的进一步打压,关键还是在国家的支持与国内如何构建自主可控的半导体产业链。

2024年上半年,国际著名研究机构Counterpoint发布报告,指出中芯国际在2024年第一季度的全球晶圆代工行业中取得了历史性的突破,市场份额升至全球第三大晶圆代工厂,仅次于台积电、三星。

片说明: 2024年1季度中芯国际上升至全球第三

2024年11月8日,中芯国际披露了2024年第三季度报告,公司实现营业收入156.09亿元,同比增长32.5%;净利润10.60亿元,同比增长56.4%。更重要的是第三季度,中芯国际月产能达88.43万片,产能利用率高达90.4%,而它的大部分客户都是担负着中国芯片大业的公司。

这些业绩数字都是在被美国制裁,背负着巨大成本与折旧压力下实现的,实则可贵。

如今大国博弈下,半导体芯片产业已成为众矢之的,中国既缺少最尖端的技术,也缺少高端半导体设备,或者换句话说,世界从来没有任何一个国家能独善其身,利用本国的技术与资金就能造出一台最高端的EUV光刻机来的。

因此,技术与设备的破局是我们必经之路,但也必将付出巨大的成本与代价。

时间拨回2020年,朋友圈流传着美团创始人王兴的爆料,他点赞了中芯国际的梁孟松,因为这位台湾同胞将他在中芯国际获得的收入全都捐给教育基金会。王兴直言:不为赚钱,就为了争一口气,牛!

也是那年,蒋尚义的到来让梁孟松心存去意。

网传梁孟松提交了一份辞呈,说道:他在中芯国际的这1000多个日子里,几乎从未休假,尽心竭力完成了从28nm到7nm,共五个世代的技术开发。这是一般公司需要花十年以上的时间才能达成的任务。而这些成果是由我带领的2000多位工程师,日以继夜、卖命拼搏得来的。我来中国大陆本来就不是为了谋取高官厚禄,只是单纯的想为大陆的高端集成电路尽一份心力。

片说明: 网传的梁孟松辞呈

幸好,之后梁孟松留了下来,幸好,群策群力分工合作下,中国芯片利用各种手段与办法,实现了一定程度上的破局。

从创始人张汝京到技术破局者梁孟松,从外资背景的中芯国际到逐渐由中资控制,成为中国芯片制造领军企业,23年的时光终将中芯国际推到了人类科技史的潮头与大国博弈的最前线。


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无想隐者
主理人Harry Wu,青年产业经济学者,打造多个百万粉丝IP,目前全球游学中,原头部媒体智库总监,新媒体公司CEO,资管机构首席顾问,蒙纳士大学应用金融硕士,数据科学50人创始人
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