华为进军IDM,是突破还是倒退?

在全球IDM厂商转型Fabless或Foundry的趋势下,华为偏偏逆势而行,是被迫倒退还是前进突围?

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在全球IDM厂商转型Fabless或Foundry的趋势下,华为偏偏逆势而行,是被迫倒退还是前进突围?

  华为80亿重金研发光刻机,进军IDM

  中国高科技行业在美方的制裁下如履薄冰,形势一再严峻。从2018年至今,被美国加入其实体清单的中国科技企业、实体、高校与科研机构已达196家。

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  而台积电正式断供华为,举国之上下无一厂商可帮华为,让我们更加清晰认知到——中国缺少先进芯片制造能力。国产芯片制造中最大的阻碍便是光刻机,国产光刻机还不能用来生产高端手机芯片。

  为此,华为欲自研光刻机,进军芯片制造行业,打造全产业链模式,以挣脱美国制约。

  近日,华为在上海半导体企业中疯狂地挖墙脚,主要招聘的人才是光刻机工程师。听说上海微电子老总气得要打电话投诉。

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  结合华为早在2016年就申请了与光刻机相关的技术专利,华为进军IDM的意向显而易见,且据相关数据显示华为在这方面已经投入80亿元的成本。

  IDM,是个好选择吗?

  IDM ,即Integrated Device Manufacturing,整合设备生产模式。在整个芯片生产流程中,主要有三个重要环节,分别是设计、制造、封测,拥有全套能力的厂商称之为IDM厂商。说白了就是就是啥都自己做。

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  目前全球只有少数几家厂商具备这个能力,如英特尔、三星,德州仪器等超大型公司。而其它的大部分只是分工合作,参与其中某一个环节。比如华为海思、紫光展锐、联发科、高通都只参与设计(Fabless模式),而中芯国际和台积电都只参与制造(Foundry模式)。

  此前在上下游产业链配合比较好的条件下,华为采用Fabless模式是个很好的选择。但如今在美国的打压下,华为逐渐不具备使用这种模式的条件。全球第一的代工巨头台积电停止供货华为后,华为的5nm芯片后续供应将会是一个大问题。美国压力下,全球第二的代工巨头三星也宣布拒绝给华为代工芯片。而更可怕的是国内的中芯国际竟然也不能给华为代工,因为中芯国际的代工链使用了部分的美国设备和技术,所以在过渡期之后,美国禁令正式生效,中芯国际就没办法给华为代工。

  围堵之下,IDM不失为华为的一条出路。

  但,这是一条好的出路吗?

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  芯片行业发展之初,大部分公司一开始都是IDM模式, Intel、TI、AMD、ST等都有代工厂。直到台积电开创了独立代工模式(Foundry模式),解决了初创公司没能力建工厂,建了工厂也填不满产能的痛点,从而极大地推动了行业创新和发展。有了单独的代工模式,IDM模式也自然地一分为二,出现了单独的Fabless模式。

  IDM模式的主要优势是设计、制造等环节协同优化,有助于充分发掘技术潜力;能有条件率先实验并推行新的半导体技术(如FinFet)。主要的劣势是公司规模庞大,管理成本较高;运营费用较高,资本回报率偏低。典型代表英特尔。

  Foundry模式的主要优势是不承担由于市场调研不准、产品设计缺陷等决策风险。主要的劣势是投资规模较大,维持生产线正常运作费用较高;需要持续投入维持工艺水平,一旦落后追赶难度较大。典型代表台积电。

  Fabless模式的主要优势是资产较轻,初始投资规模小,创业难度相对较小;企业运行费用较低,转型相对灵活。主要的劣势是与IDM相比无法与工艺协同优化,因此难以完成指标严苛的设计;与Foundry相比需要承担各种市场风险,一旦失误可能万劫不复。典型代表AMD.

  而经过多年的发展,IDM模式问题凸显。

  近日,英特尔在2020年第二季度财报中指出,相对于之前计划的发布日期,英特尔要将其7nm芯片上市时间推迟6个月。此外,英特尔7nm工艺的产量现在已经落后公司内部目标整整12个月,这意味着他们还没有进入7nm工艺的商业化轨道。

  英特尔这次推迟7nm芯片的原因是,在自家工厂的制造流程中发现了一个问题,这个问题影响了芯片的良率。相比之下,制程工艺方面,台积电早在两年前便已量产了7nm工艺;芯片方面,竞争对手AMD基于7nm架构的Ryzen 4000芯片已经上市数月时间,远领先于英特尔。

  当采用Foundry模式的台积电和采用Fabless模式的AMD在各自的垂直领域或超越或持平采用IDM模式的英特尔时,表明IDM模式的早已失去早期所具备的优势。

  受IDM模式的影响,英特尔必须一边做芯片设计,一边搞制程工艺研发,还要考虑其他问题,无法像台积电那样专注于研发制程工艺,而如今制程工艺出现“缺陷”,产品无法按时推出,落后在所难免,这就是IDM模式的弊端之一。而这种模式的弊端也注定了英特尔没有大量的资金建立足够的生产线,产能无法满足,导致客户出走。

  如今,IDM模式的乏力,让英特尔不得不考虑转型。英特尔CEO Bob Swan曾在第2季财报会中透露,正在考虑将自家芯片交付给其他代工厂制造的可能性。而近日,英特尔已与台积电达成协议,并预订了台积电明年18万片6纳米产能。

  IDM模式的优势在于自成一体,不需依赖别人,而劣势在制程工艺方面显示的很直接——想要有技术提升,就需要少则几十亿多则上百亿美元的投入,并对回报周期给予耐心。如此大的技术及资金压力,英特尔吃力,而华为能撑住吗?

  显而易见,非IDM更轻松,但问题在于华为与英特尔的处境是完全不一样。如果有一天,英特尔放弃IDM,那是因为这是一个更好的选择。而对于华为来说,进军IDM,是当下一个没得选择的选择。

  比起“死亡”,轻松显得微不足道,存活下来才是王道。

  华为转型IDM,有多难?

  如果华为真的转型IDM,那么华为真的可以说是选择了一条最艰难的道路,甚至是一条有死无生的道路,一旦失败,巨大的成本可能会拖垮整个公司。

  正如开头所说,国产芯片制造最卡脖子的当数光刻机,因此这也是目前华为进军IDM过程中最大的阻碍之一。

  一台尖端EVU光刻机,就拥有10万多个零部件,集结了全球的顶级技术。这不是单靠一个国家的技术储备,就能独立实现的。光刻机业界龙头老大——荷兰ASML的光刻机就建立在西方各国合作的基础之上,离不开德国蔡司的光学技术,离不开美国光源技术……

  光刻机还有很多技术,国产厂商暂时没法突破。这就更需要中国相关产业携手前行,一起提升技术水平。

  目前国产最先进的光刻机为上海微电子生产的90nm光刻机,而ASML的EUV光刻机,可以实现到3nm节点了。其中最主要的就是有一项技术没有得到突破,只要突破了该技术,我国的光刻机技术就可以直接跨越到10纳米,这项技术被称为浸润式光刻技术。而若想实现10nm以下,则需要用到EUV光刻机技术。

  对此,国家曾成立一项专门针对半导体工艺相关技术的重大专项计划——02专项。

  目前这个国家重大项目已做出了以下成就:

  EUV极紫外光源(中科院长春光机所)

  EUV光刻胶(中国科学院化学研究所、中国科学院理化技术研究所、北京科华微电子材料有限公司联合承担)

  高NA浸没光学系统(长春国科精密光学)

  光刻机双工件台系统(清华大学、华卓精科)

  区熔硅单晶片产业化技术(中环股份)

  ……

  尽管以上需要攻克的半导体工艺,预计实现的时间节点是2025年,但是,随着近几年多个关键技术的逐渐攻破,相信在2025年前,国产光刻机将能不断取得突破,助力华为顺利转型IDM。

  无论如何,华为此次转型对于公司还是整个中国芯片产业都至关重要,一旦成功转型,那么华为和他代表的中国芯片产业,将彻底迈入世界第一梯队,中国在相关高科技领域将彻底站稳脚跟,再也不惧怕任何围追堵截,刻意打压。

  纵观历史,中国每一项重大技术进步都是从西方国家虎口夺食,无论是原子弹技术还是现在的半导体工艺技术,西方国家对我们各种封堵,其原因就是想要持续收割我们、蹂躏我们。然而每一次,我们总能从牢笼中冲出一条光明的道路来。

  今年华为在海外市场遭遇一系列不公平待遇,其最本质的原因就是因为华为所掌握的核心专利技术还不够,没有核心竞争力,就始终会受制于人。现在的华为,现在的我们,已经无路可退,只有大步向前——先进光刻机必须国产化!

  华为身上发生的状况其实早有先例,之前中兴想要独立发展自己的通讯技术,高通就来了一招釜底抽薪,美国政府也对代工企业施压,台积电依旧是限制供货给中兴,中芯国际也选择了袖手旁观,中兴的发展才严重受阻,现在变得默默无闻。华为是否在这波“科技之战”中存活下来,现在还是一个未知数,但是我们有理由相信,75岁的任正非还在战斗的第一线,华为一定会迈过这个坎,成为中国乃至世界的通讯技术“领头羊”!

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枭枭

集成电路设计行业资深记者,传感器专家网专栏编辑。