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潘泽清:芯片“弱势”之根本原因

来源: 日期:2020-09-24 人气:618 责任编辑:郭佳佳

  从过往中芯国际与台积电的恩怨来看,即使没有光刻机问题,中芯国际也一向比较弱势。

  半导体产业有IDM和foundry-Fabless两种商业模式。台积电因采用foundry-Fabless商业模式而崛起;日本半导体产业因采用IDM模式而衰退。

  中芯国际的“软弱”其实是foundry-Fabless模式固有脆弱性决定的,在foundry-Fabless模式中,即使有光刻机也无济于事。

  一个企业,存续下去就是最大的爱国。 

  目前,芯片已经成了全民热议的话题。日前,有消息称,美方正在计划将中芯国际加入到“实体清单”。面对这一消息,中芯国际第一时间表态——外媒所报道的一些可能导致中芯被列入实体清单的原因是不实信息。中芯国际自身对这一件事也是感到不解,同时也表示,可能存在了误解,也愿意和对方相关政府进行一定的沟通去化解误解。网上有些人认为,中芯国际此表态有些“认怂”;有些人则认为,光刻机太重要了。其实,即使没有光刻机问题,中芯国际也是一向“弱势”的。从过往中芯国际与台积电的恩怨,可以窥见一斑。

  1.中芯国际与台积电的恩怨

  中芯国际创始人是台湾人张汝京,他创办的第一家芯片工厂叫“世大半导体”,创办之后,很快就成为台湾第二大半导体工厂,这直接威胁到老大“台积电”的垄断地位。当时的台积电是世界顶尖的半导体企业,占据了世界半导体芯片69%的市场份额。

  台积电为了减少潜在竞争对手,绕过张汝京,直接从世大股东手中,买下了世大。而张汝京却一直被蒙在鼓里,到最后一刻得到消息。张汝京在愤怒之余无可奈何地选择离开,到上海创办了中芯国际。2000年,中芯国际正式成立。用了不到3年时间就成为当时全球第三大芯片制造商。

  2003年8月中芯国际即将上市的关键时刻,台积电以窃取机密为由,突然在美国起诉中芯国际,要求赔偿10亿美金。2005年2月,台积电和中芯国际达成庭外和解协议。按照协议内容,中芯国际将向台积电支付大约1.75亿美元,从而和解所称的专利和商业秘密诉讼案。

  2006年8月28日,台积电再次与中芯国际翻脸,再度在美国起诉中芯国际侵犯知识产权。2009年11月3日,台积电控告中芯国际一案胜诉。

  2009年11月10日,中芯国际宣布与台积电签订和解协议,将向台积电分期支付2亿美元现金,同时向台积电发行新股及授予认股权证,交易完成后台积电将持有中芯国际10%股份。在宣布达成和解的几小时后,中芯国际又宣布,公司创始人兼CEO张汝京因寻求其他个人兴趣辞职。有报道认为,这是台积电同意和解的一个附加条件。

  在中芯国际与台积电的官司中,好像都没有光刻机什么事,但是,中芯国际还是一向要求和解,一再践行“和为贵”的古训。要了解中芯国际为何如此。还得说说台积电。 2.台积电的创立 1986年1月16日,台湾地区行政院经济部推出VLSI(超大规模集成电路)计划。委托给工研院(ITRI)电子所实施VLSI计划并建设VLSI工厂。当时的ITRI院长张忠谋强调,有必要优先提高半导体制造能力,IC设计和产品开发相结合,推进VLSI计划。他提出,将ITRI的试验工厂剥离出来,成立由民营企业主导的专业制造圆晶的代工厂(foundry)。台湾地区当局持股比例不超过49%,余下的51%从民间募集资金,这个企业就是台积电(TSMC)。

  当时由张忠谋负责召集出资人。在一开始,可谓举步维艰。在岛内,当时投资者并不看好台湾的半导体产业前景;再加上, 1985年世界半导体产业受到了生产过剩导致的经济萧条的影响。很多投资者认为这一投资金额高,风险高,没有投资欲望。

  因此,张忠谋将视线转向海外。他长期活跃于美国的半导体产业,在海外有广泛的人脉。但是,当他向英特尔、TI等10几家大企业提出合作计划时,多数的海外企业表示对在高科技发展滞后的台湾投资半导体企业不感兴趣。当时,海外企业主要采用IDM(Integrated Device Manufacturer,集成器件制造)商业模式,认为foundry没有发展空间,只是一项利基业务。IDM是指,由一家公司负责从半导体企划开发到电路设计、制造过程开发、晶片加工、封装、检查等所有工序。

  最终,荷兰的飞利浦决定投资TSMC。其原因是,飞利浦想在荷兰与台湾政经关系中扮演一定角色;并认为,投资TSMC,可以在东亚建立VLSI技术的生产基地。随着飞利浦的投资加入和台湾地区当局的说服,岛内几家民间企业也开始投资。投资企业有台塑(FPC)、中美和、台聚、华夏等石化企业,国民党党营事业的耀华玻璃及中央投资、诚洲电子、神达电脑、台元纺织等企业。但是,由于投资额较大,各公司的出资比例均未超过5%。 3.台积电成功秘笈——foundry-Fabless商业模式 TSMC成立后,张忠谋任TSMC董事长,他将TSMC的运营方式定位为foundry制造,不持有自己的品牌,只是加工圆晶、制作IC的专业企业,主要接受Fabless公司的委托。Fabless公司指的是无圆晶厂、专门从事设计活动公司。foundry制造方式,间接促进了世界Fabless公司的发展,foundry-Fabless商业模式由此诞生,世界半导体产业进入了新的阶段。

  在20世纪80年代之前,半导体产业几乎都采用IDM商业模式。相较于IDM商业模式,foundry-Fabless模式有两大优势:

  其一是风险分担。就建造半导体制造厂的资本支出而言,Fabless公司是无风险的。通过汇集各Fabless公司的需求,代工企业降低了个别Fabless公司因销售失败,而引起的需求迅速下降的风险。此外,由于有些IDM企业需求激增或产能不足,代工企业还可以将额外的产能提供给这些IDM企业。这种合作不仅使IDM企业能够减少对设备和能力的投资,而且还能够使其生产具有灵活性。

  其二是经营效率。采用模块化设计和制造理念,foundry-Fabless模式缩短了从集成电路设计到大规模生产的周期时间。Fabless公司可以设计基于各种组件模块的集成电路,其中多数模块已经被代工公司验证为能够可靠生产。通过分担流程开发成本,这种提前的验证大大减少了上市时间和生产成本。

  风险分担和运作效率的优势导致了fabless-foundry模式的迅速扩张。在2000年,全球半导体行业仍由IDM模式主导(占有85.9%的市场份额)。但随后,foundry-Fabless模式市场份额逐年增长,IDM则逐年下降。目前,foundry-Fabless模式完胜IDM模式。 4、中芯国际的“软弱”是来自于模式的脆弱性 毫无疑问,中芯国际采用的也是foundry-Fabless模式,中芯国际的“软弱”其实是foundry-Fabless模式脆弱性决定的。从美国制裁华为生效后,各代工厂齐刷刷地拒绝为华为代工,我们就可见一斑。因为在foundry-Fabless模式中,美国确实惹不起。

  晶圆厂的收入取决于,产能、产能利用率和单位晶圆产品价格(ASP)三者的乘积,ASP受公司制程水平的影响。制程工艺是晶圆代工厂最核心的竞争力,一般来说,一个公司的制程水平和同行相比越高,那么它的ASP则越高。台积电由于先进制程占比较高,故整体ASP也处于相对较高水平,平均处在1200-1600美元/片之间,联电则在600-800美元/片之间。

  近年来,中芯国际的制程工艺有很大提升,在解决了28nm工艺不良率居高不下的问题之后,公司凭借14nm技术迈进中高端智能手机、高性能计算、 AI 等领域。与此同时,公司的FinFet12nm 工艺开发进入客户导入阶段。随着制程工艺的提升,中芯国际ASP也在提高;但是,与此同时,生产的最低有效规模也在增加。规模对于代工厂来说非常重要,技术水平越高越重要。

  美国是中芯国际的主要市场,以前占比将近一半,这两年,有所下降。2019年,中芯国际来自中国大陆及香港的主营业务收入127.52亿元,占比为59.39%;来自于美国的主营业务收入占比为26.36%;来自于其他地区的主营业务收入占比为14.25%。而且,高端芯片需求大多来自于美国,因此,中芯国际要发展高端芯片,美国市场是不可或缺的。这就是,美国法院一裁决,中芯国际就赶快与台积电和解、甚至创始人不惜离场的主要原因。

  由此可见,即使万一有一天,中科院造出光刻机,也不一定能够彻底解决中国的芯片问题,中芯国际也不一定“硬”得起来;顶多让华为暂时无后顾之忧。如果华为啥都自己干,那么,他就成为一个IDM企业,但是,IDM企业能走多远,是要打个问号的。在这方面,日本半导体产业是有教训的。 5.日本半导体产业的衰退 日本半导体产业曾居世界首位,生产额占全球大约一半份额,但到2017年,日本企业所占份额已经降至7%。日本半导体产业衰退的根本原因是,垂直整合型商业模式落伍。

  在半导体产业上,以前日本最牛的是DRAM(半导体存储器)。在日本,DRAM制造商是综合电机制造商。综合电机制造商同时拥有半导体事业部和家电事业部。本公司开发的半导体大部分由本公司的家电事业部收购,然后将家电产品卖给消费者,这是一种典型的IDM商业模式。

  在半导体和LCD技术还未成熟的阶段,可以说日本的垂直整合型模式功不可没。在没有确立量产技术和规格标准化的阶段大量生产,对于半导体厂商来说是有风险的。但在综合电机制造商中,因为本公司的家电事业部确实会购买一定数量的半导体,所以相对来说可以放心地量产半导体。LCD和等离子显示器都是在美国发明的,但是商业上取得成功的却是日本企业。

  但是,时过境迁,随着量产技术的发展和规格的标准化,相对于垂直整合型,垂直分工型就变得更有利。采用垂直分工型模式可以从外部购得性价比最优的半导体;而综合电机制造商的家电事业部主要从内部购买半导体,其他公司的半导体再好也不能自由购买。由此,综合电机制造商慢慢地失去了竞争力,逐渐退出半导体市场。与此同时,日半导体产业始终没有形成foundry—Fabless商业模式。

  日本半导体产业教训启示我们,不要千辛万苦造出光刻机,却被逼入困境。

  作为结束语,我们想引用涂磊先生的名句:“水利万物而不争,人傲于世而不顺。”一个企业,存续下去就是最大的爱国。至于具体的行动,推荐大家读一下大卫·B·尤费的《柔道战略》。(作者系避险联盟网首席经济学家、中国人民大学兼职教授 潘泽清)

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