本帖最后由 張麻子 于 2018-8-31 10:00 編輯
中國發展經濟有兩個誤導，一個是只要你規模大就是好公司，還有一個只要你賺錢就好，但實際上真的是這樣嗎？什么樣的公司才是好公司？如何和其他公司競爭？ 只有這個辦法可以解決，就是國家的戰略推動和宏觀推動，和企業的自立自強要結合。 在本文中尹志堯博士講解的內容還涉及半導體微觀加工設備、數碼產業格局、中國制造業升級戰略等許多方面。這篇文章特別長，但你一定要看完。
一 我下面解釋一下，我們做半導體芯片設備也好，還有其他泛半導體微觀加工設備也好，在這個整個產業鏈處在一個什么位置，解釋一下。 我們做的是大型真空的微觀加工設備，它是做半導體芯片或其他微觀器件加工的。就是現在大家看到的集成電路，大面積顯示屏，太陽能電池，發光二極管，各種傳感器啊等等。 最近大家討論很熱的叫VR、AR對吧？將來大家戴的那個眼鏡里面有一個很小的屏幕，叫Micro ID，這都是屬于微觀器件的。 我們做的設備就是加工這些微觀器件的。 打個比方吧，做機械加工的五軸聯動的加工中心都見過吧，你要去機械加工廠一個大型的生產線上，可能上百臺的機器，最早就是車床、銑床、刨床、鉆床、磨床，后來呢，就把它都綜合到一起，做在一個機床上，叫五軸聯動加工中心，或六軸聯動加工中心。它可以加工出各種各樣的機器零件，看的見，摸的著。 和宏觀加工的這個核心的設備一樣，我們做的是微觀加工的核心設備，用我們的設備可以做出各種各樣看不見，摸不著，有奇妙形狀的微小的器件。這些東西就構成了數碼世界的最基本的器件和原件。
二 我講宏觀加工和微觀加工的關系，一般比較喜歡從這里開始講，這個話講得長了哦！ 其實人類社會的發展大概有將近300萬年的歷史，短的說也有200萬年歷史，就是從猿人開始的。 大概在兩三百萬年很長的時間內，人的生產方式是 “狩獵和采摘”，對吧？就是哪里有果子，就到哪里采摘，哪里有動物，就到哪里去打獵，但是后來到了2萬多年以前就開始有村落住下來了，就變成 “農耕和畜牧”了。 為什么會產生這個變化嗎？為什么人類采摘、狩獵了200萬年，突然變成住下來？ 其實有兩個原因，一個原因是人這個智能動物發展，把果子采得越來越少，動物都打得越來越少？人卻越來越多，所以有這個客觀的需要。從能力上來講呢，比如人們打的動物多了，當時吃不了，就放一些地方圈起來了，就發現小東西生出來了，人們就觀察到這種現象，公母的在一塊生小的，那我們就養著吧，我們就不要出去打，對吧？這是人類能力的發展。
從需求來講，就是外面動物越來越少，可被采摘的果子也越來越少，原來到哪去摘果子吃了，拿來就可以吃。但是吃得差不多了以后，需要的不夠了，再一個呢就是采摘能力多了，比如一些吃不完了就放著，因為掉地上長出芽來了，發現這可以種，自然而然的，這個幾萬年的演變就變成了大家知道可以種植了，也可以畜牧了！而且要蓋了房子，有了屋的話，也不用一天到晚風餐露宿了。所以人類就走到第二個階段，生產方式就變成了農業和畜牧，對不對？這個時間大概就是兩萬年。 那后來到了500到600年前，由于人們智力的發展和分工的原因，就慢慢形成一個新的工業革命。這個工業革命的本質，你們想是什么？傳統工業從英國開始，采用機器。對，就是做一個機器代替人手。原來都是手工的，后來就發明了機器，用機器加工來代替人，這個就形成了一個宏觀加工為核心的傳統工業。 這個工業持續了500多年，這個革命有三個基本的組成：宏觀材料（鋼鐵，水泥，塑料，纖維等等），宏觀加工的母機(車床，銑床，鉆床，磨床等等) 和驅動機器的能源（蒸汽機，內燃機，發電機，電動機等等）。 這個革命徹底的改變了人類生活和生產的方式。到了1940年到1950年，又開始了第二代的工業革命。 這個革命是從硅谷開始發展起來的。這個工業革命的本質是什么？如果說前一個工業革命是做個機器代替人手，那么這個革命實際上是造個電腦代替人腦。 作為電腦基礎的半導體的集成電路是一種微小的器件，它需要輸入電信號，而輸出的也是電信號，或者是數碼信號變成模擬信號，模擬信號變數碼信號等等。但是后來呢，遠遠不止這些了。
三 ![]()
微觀器件擴展到為了人的各種感官的需要而產生。 輸入電信號變成光信號這是發光二極管，輸入光信號變成電信號是太陽能電池，輸入聲信號變成電信號是微麥克風，輸入電信號變成聲信號是微揚聲器，對吧？所以我們現在講的這個第二代工業革命，就做各種看不見摸不著的微觀器件，它有非常奇妙的功能，它不但可以代替人腦，可以代替人身上各種感官，像觸覺，味覺，聽覺，對不對？ 比如無人駕駛的汽車全靠這些叫做MEMS的微觀器件。這個做集成電路及微器件來代替人的大腦，或者代替人的所有感官，這就形成了第二代工業革命，這個工業革命的核心是什么？微觀加工。 前一代工業革命是宏觀加工，有了材料，有工作母機，有了動力，就可以做出輪船，飛機，大炮，世界最長的橋，最高的樓，最快的高鐵等等，這都屬于第一代工業革命的范疇。第二代工業革命也需要微觀材料，微觀加工母機和新能源包括節能減排。這三個方面都需要設備支撐。 這個工業的革命催生了一個全新的數碼產業，這個數碼產業，最上層是網絡，電商，傳媒，大數據和云計算等等，這個產業有十幾萬億美元的年產值；支撐這個產業的下一層是數碼電子系統，小到電子玩具，手機，電腦，大到超高速計算機，全球互聯的網絡系統。 這個層次的年產值至少有幾萬億美元。而支撐這個電子系統產業的下一層是半導體芯片設計和制造產業。 這個芯片的最近幾年的年產值達到4000億美元。而再往下看，芯片產業又是建筑在半導體設備的基礎上。我國有一句俗話叫：“工欲善其事，必先利其器”。沒有能加工出人頭發絲幾千分之一到上萬分之一尺度的微觀加工設備，就造不出芯片。 這個數碼產業的四個層次，可以用一個倒置的三角圖像來表示。 從尺度上講，目前全世界一年做出的微觀加工的新建設備，就講納米加工相關的設備，設備還有后端封裝的和其他做太陽能設備啊等，那個市場也很大。 但是我現在講的只是前段設備，就是做納米加工，做芯片和傳感器的，大概全世界每年采購的設備是400億美金，它支撐了芯片制造產業，芯片制造全年的產值大概4000億，有十倍的放大作用，然后有了4000億的芯片，可以構成各種各樣的電子系統，是幾萬億的這樣一個產值。 有了這個電子系統，又支撐了幾十萬億的軟件電商傳媒大數據。馬云谷歌，Google和Facebook就是這一層，而且都是上千億的大公司。 但是不要忘記它的基礎，最核心的是能夠做出微觀器件的微觀加工設備。中國有句老話, 說 “工欲善其事必先利其器”。如果你沒那個微觀加工的機器那什么東西都沒有，從這一點上，確實是重要的。 那我再講下面這個故事幫助理解它的重要性。我在70年代后期在北大讀研究生，北大有一個全國最先進的計算機，是2棟5層的大樓，里面全部是電子管，大概是128K容量的計算機，估計有12萬多個電子管。 一個電子管幾個厘米這么大，我把他叫厘米級的計算機，在美國這樣的計算機在60年代就有了。 十年以后呢，到1985年，我已經在硅谷英特爾中心研究開發部做芯片了。當時我們把128K的這個容量已經做到一個指甲蓋大小的芯片上。所以從一個2棟的五層大樓做到一個指甲蓋，我粗算了一下，就是人類加工一個微器件的面積縮小100萬倍。 后來，再經過30年到2015年，東芝首先宣布做出128G的flash memory就是閃存器U盤。那已經到納米數量級了，這30年又把人類微觀加工面積縮小了100萬倍。所以這50年來我們所做的努力，人類微觀器件加工的面積縮小了一萬億倍！ 我們來看每人的手機，這個手機要回到四五十年前，如果變成電子管計算機，你知道會有多少棟樓那么大嗎？相當于 200萬棟樓! 200萬棟五層大樓里面全部充滿了電子管，奇妙吧！ 那手機怎么能做成那么小呢？手機里的十幾個芯片，是用十大類設備聯合作戰把它做出來，這其中最重要的三大類：第一是光刻機，第二是等離子刻蝕機，第三是鋪上材料薄膜設備，三種設備就構成了這個微觀加工的最核心的東西。 簡單來講，這個加工過程就像蓋房子，一層一層的蓋。現在蓋多少層？差不多60層，要加工1000個步驟！這高樓的深孔或柱子的尺度，就我們現在說的14納米啊、70納米啊、7納米等等。 大家知道人的頭發絲平均直徑是0.07毫米，7納米是人頭發絲的一萬分之一。在這樣的尺度上加工是非常困難的。其中關鍵就是靠光刻機和等離子體刻蝕機，兩臺機器精雕細刻。 我本人就是做了34年的等離子刻蝕機的開發和產業化的工作，在美國的硅谷做了20年，回國也做了14年了，就一直做等離子刻蝕機。我們還做化學薄膜設備。我們不會做光刻機，光刻機是完全不同的領域。
四 現在要做光刻機，必須用德國蔡司做的鏡頭或反光碗。蔡司是個百年老店，而且德國的精密加工是世界第一的。 但實際上這個光刻機不是德國人做的，它的鏡頭和反光碗是德國人提供的。然后荷蘭的ASML做出整個的光刻機。 目前在大生產上的浸沒式光刻機是用鏡頭來做光刻的，一個30多片鏡頭的鏡頭組價值5000萬美金以上。最新的深紫外光刻機已經不用鏡頭了，用的是反光碗，有十幾個反光碗，把一個激光打出來打在金屬液滴上，通過多次聚焦變成一個平行光，來做曝光的。 這個反光碗的加工精度，有人跟我講，是相當于德國國土的面積，這么大面積要平整到正負一毫米，在這樣的精度下才能做出那樣準確的反光碗。 所以這是一個非常難的技術，我們做的呢，就是次于光刻機最難做的等離子刻蝕機，就是要精雕細刻，等離子刻蝕機的復雜度是這樣，恐怕有上千個刻蝕的工藝過程要開發出來，刻不同的材料，不同的形狀。有的是刻存儲器件，有的刻邏輯器件的，有的是刻傳感器的，所有的設計都不一樣，每一個設計每一種具體刻蝕應用都有它的挑戰性。刻蝕機要刻出三維四維，很復雜的形狀，在工藝開發上是最復雜的。
一個目前世界最先進的生產線，一個月可以生產5萬片到6萬片12英寸的晶圓片，然后用金剛石鋸切割成幾百個小片，經過封裝就造出芯片了。 現代的芯片生產線全部是自動化的，而且智能化的，在同一條生產線上可以跑上百種不同的產品，不同的設計，它都是完全可以智能識別的。 這里我順便說一下，所謂德國工業4.0提出了量體裁衣的智能化生產，其實在集成電路產業，十幾年前就已經實現了。最先進的芯片生產就是量體裁衣的，全部是智能控制的。
做半導體設備需要的這個學科兵種我列了一下，有50多個學科，都牽扯到才能把這樣的一個精確的微觀加工的設備做起來。 它的加工精度是這樣。右邊那個SEM呢就是我們用我們開發的刻蝕機鉆的深孔，就像個鉆床鉆的孔一樣。這個孔并不小就是50納米，但是他的深寬比差不多40:1，下一代要做到60:1的時候，可以想象就像頭發絲一樣。如果你要是機械鉆床，精鉆宏觀加工的孔，你鉆過了20:1，鉆頭很容易做斷，鉆下去，卡出來斷掉。我們現在刻蝕機可以鉆這么深的孔，而且比它還要深。而且要求上面的直徑，如果是50納米的話，下面直徑不能小于45納米，不能小于它的1/10，如果小于就不合格。因為這個孔干什么用的呢，一個孔，就是計算機的一個記憶單元叫bit。 這里面做一個金屬導管一樣的，充了電就是一，放了電就是零，就是計算機的1010，它有一個讀數器，去讀哪個孔是一哪個孔是零，這樣就編碼了。 那我這個機器一年要鉆多少孔？10的18次方。100萬萬億個孔，每個孔都要鉆到準確度是人頭發絲大概1/5000到1萬分之一。現在我們前沿做到7納米什么概念？人的頭發是平均是0.07毫米，你可以在網上查是0.06到0.09毫米，之間有的粗有的細，平均0.07毫米。所以7納米的概念是人頭發絲1萬分之一，我們就等于在人頭發絲1萬分之一這樣的基礎上加工，它的加工精度和重復要做到10萬分之一。 而且你要雕刻出100萬萬億個孔，每個孔都要精確到頭發絲的10萬分之一。可以想象米粒刻字，你知道水平最高的工匠在一個米粒上面能刻多少字，我看過，最多是250多個，現在我可以在米粒那么大的面積，可以刻1億個中文字，甚至可能會刻到10億個中文字。如果你用超高的電子顯微鏡看，真的看到就是中文字，很漂亮的。 這是20年前芯片一種比較簡單的結構，現在比較復雜了，但是就拿這個例子，你可以看到黃的那個都是銅，下面很多柱子，灰色是鎢，下面有粉色的，下面還有灰色的，都是下面的結構。 我們先講一下這個東西怎么做出來。這里一個橋，那里像城市街道，還有像高速公路，這些怎么做的？剛才我們說了，在硅底物上先鋪一層薄膜，然后上面甩一層光組，光組是什么東西？是一種聚合物，見了光它就分解，然后光刻機就是曝光，上面就做一個圓孔的模板，然后用光刻機這個光線照過去，把它縮小到4:1到5:1，就這個孔可以縮小，然后在底物上曝光后那部分光敏的光刻膠就分解了。你洗掉了就出來一個圓洞。然后呢用我們的等離子刻蝕，是一種等離子體，它有化學活性，可以加不同的氣體，不同的活性，不同的材料有選擇性，這樣刻下去以后，薄膜就出來一個圓洞，然后下一步用強力的除膠機把沒有曝光的光刻膠也除掉，這樣就等于在我鋪的薄膜上出了一個洞，然后我上面放一個銅板，一次攻擊一個銅板，把銅的原子轟擊到表面層，很薄的一層，就幾層原子。把這個硅片上都是銅膜的，放在電解槽里面，通上負電去鍍銅，銅就堆積起來，多鍍一點就滿出來了，從那孔出來，就平了這一層。然后化學機械拋光，磨床一樣磨掉，這里就出了一個銅柱。 如果你相鄰的兩個銅柱做好了，下一層怎么做呢？我再鋪一層薄膜，上面我再重復這個過程，重復過程的時候呢，這就不是一個圓孔，是架在圓孔上的一個溝，下一層的光膠去掉就是一個溝槽，然后把這個溝槽再刻下去，刻到第二次鋪上的材料里，然后再經過鍍銅和磨光，上面出了一個銅的棒，就是一條線一樣。它正好架在剛才你做的兩個柱，這就是第二層做好了。你可以知道平均每一層大概15個步驟。那你要做60層，60×15，接近一千次。就是這個芯片，像手機里的芯片，都要經過一千次的加工。 所以基層線路要把很多很多步驟給它集成起來，是大家集合的努力。 今天要特別總結到一個問題上，不要強調個人的作用，現在我們的宣傳老是突出個人的作用，是很不好的做法。其實這個事不是一個人能做出來的，是整個集體，而且是全世界所有的精英一起來努力，經過50年才把它做出來。 如果哪個國家想把它據為己有是不切實際的，也是做不到的。美國在這個芯片技術的開發上，確實起了領先的作用，但是后來30年來，這個技術和產業一直向亞洲移動，現在75%以上的芯片生產線都在亞洲，發明創造也好，生產規模也好，多數都在亞洲。 就是在美國建一條芯片生產線，也要大量購買其他國家的設備和材料，也不是一個國家可以獨立搞起來的。 我們中國也不要關起門自己干，只靠獨立自主，自力更生是不可能發展集成電路產業的。集成線路是一個全世界的集合的努力，是大家的財富。 我在應用材料公司做了14年，這個公司在美國硅谷有66個國家的精英通力合作，開發了一個又一個復雜的設備。 剛才說沒有光刻機就沒有等離子體刻蝕機的微觀加工，那么肯定光刻是最重要的。 但是最近從14納米以下的情況有新的變化。就是光刻機曝光的時候，出來的不是一個很直的深孔或深溝，而是變成彎彎曲曲的形狀，是和光的波長有關系。 現在我們做的尺度和波長幾乎是同樣數量級的，光刻出來會是彎彎曲曲的，因為有個駐波效應，一個光波打到表面反射，如果在某種特定情況下，他互相衍射形成波紋，然后你刻出來的就不對，就不是這個直筒了，就沒法用。 實際上，大量生產的光刻機，只能刻出40納米的線條。最新的光刻機叫深紫外的光刻機，EUV，就是ASML開發了新的，現在沒有完全大量生產，正在進入生產。 目前最好也做到20納米。那我為什么說14納米是怎么回事呢？其實靠等離子刻蝕機和薄膜的組合拳把它做出來，不是靠光刻做的。如果通過光刻機刻出一個40納米的模板，然后按這個模板刻下去，刻出一個墻，你理解它是一個重剖面。 這個墻是氧化硅的材料，是40納米，這是通過光刻翻版出來，然后呢我在上面鋪一層氮化硅薄膜，鋪的時間控制好，這個側面的墻是20納米，這樣的話呢，第二次用等離子刻蝕機刻，有方向性地把上面的蓋去掉，把底部去掉，就出來兩個叫邊墻。這邊墻的厚度就是20納米，這是刻的氮化物。刻氮化物需要用選擇性的氣體刻。 然后刻完以后第三次刻呢，我們換一些氣體專門刻氧化物，把氧化物刻掉，這個墻就留下來了。所以一個40納米的微觀結構就翻成兩個20納米的結構了，這個叫二重模版。 還有進一步的四層模板技術，在20納米的氮化物墻上，再鋪一個10納米的氧化物的膜，我第四次刻的時候把上頭蓋去掉，底去掉以后，就出了四個邊墻。 然后再用不同的化學氣體，把中間的核刻掉，就變成了四個10納米的邊墻。20納米以下是這樣做出來。這里就沒有光刻的事，就是等離子與薄膜組合拳，把它翻版就越翻越小。 所以目前來講呢，這個14納米以后，你可以看到刻蝕機和薄膜的市場漲得非常快，因為本來是1:1:1的步驟，現在變成1:3:5了。一次光靠大概三次薄膜，要五次等離子刻蝕。所以等離子體刻蝕機的市場增長最快，接下來薄膜設備增長的也很快。 現在因為光阻越做越薄越小，它的準確度差了。所以在光刻膠的基礎上，底下做成雙層模板或者三層模板，那種比較復雜的叫模板的技術。這樣的話呢，又增加了好多次的刻蝕，先要把模板刻好，才能刻下面的東西，所以等離子刻蝕機越來越多，等離子刻蝕機的步驟從14納米到5納米增加了三倍。 但是光刻雖然步驟有限，但每臺機器越來越貴。現在一臺光刻機，賣到兩億美元了，就是那EUV最貴的，我們的機器大概賣到400萬美金一臺。 ![]()
五 當然實際的這個過程不像我說的那么簡單，我剛才只是示意，二重模板，是將一個40納米的結構，通過刻蝕和薄膜的組合拳，翻版成兩個20納米的結構。四重模板，將進一步加工出四個10納米的結構。 總的步驟，到了5納米的時候，最新的數據是2000個步驟，才能做出來，原來是1000多個步驟。 但是這樣2000步的步驟中，加工的步驟，大概1000多步。另外八九百步呢就是測試，你每次做完都要測，每次測試也需要設備，雖然測試不影響你加工的結果。加在一塊呢，2000次，夠復雜的。 這里有個問題呢就是關于合格率的問題，這是我們最大的困擾。什么叫合格率，簡單的數學。 如果某一個步驟是99%合格率，剛才說刻一個孔，下面底部的直徑不能小于頂端直徑的十分之一，如果小了就不合格。如果每個步驟合格率達到99%的話，加工一千次下來合格率就是零了。 如果每次合格率99.9%，那0.999的一千次方變成52%，這也不行，一個芯片生產公司要做到合格率80%到85%以上才賺錢，合格率80%以下就賠錢了。 每一步的合格率一定要做到99.99%，一千次后才能達到90%。現在最先進的芯片生產線可以做到92% 的合格率，也就是反過來講，一千多步，每一步都要99.99%，也就是一臺刻蝕機每年要刻100萬萬億個孔，每個孔都要刻準到頭發絲的1萬分之一到10萬分之一這么準，有點不可想象。
剛才講那個倒三角形是整個數碼世界的圖像，我把它翻過來去做分析。就是在國際上有多少公司能夠做這樣的東西。 軟件和電商這種產業，大到阿里巴巴，小到一個人在家里就可以開公司，就可以做軟件賣，對吧？美國中國很多人都在家賣的。所以全球有多少公司沒人數過，大概幾百萬個公司都可以做軟件。 但是全世界做電子系統，我估計有十幾萬到幾十萬公司，包括做電子玩具的，大的像華為之類。那全世界會芯片制造的公司有多少個？能夠數得上的就一百多公司，其中真正好的就25個公司。華力和中芯國際屬于全世界前25家。 芯片制造前三家，英特爾臺積電三星，三星今年的設備投資建廠投資就是240億美元。一個公司比中國全國的投資還多，就非常壟斷了。 再往下數，臺灣有一家聯電，韓國有海力士，日本原來是有十幾個公司，現在數得上前8家只有東芝了。美國還有兩家，一家叫Micron美光，原來專門做memory的，現在英特爾決定把memory全在中國做，在大連非常大的投資。 英特爾早期就是做memory的，我84年去英特爾中心研發部就做存儲器EPROM的。后來英特爾集中力量做邏輯器件的CPU了。然后還有一個格羅方德，是中東的阿布達比的投資商，在美國建立一個叫全球晶圓，國際上就這八家。 現在越來越壟斷，這個八家就生產，全世界大概80%以上的晶圓。那看設備公司，就更集中了。設備公司可以數得上大概就30個，能做納米技術。 這里邊十個主要公司分成三類，一類呢就是光刻機，就ASML一家。然后一類呢就是工藝設備，就是我們這類設備，就是應用材料公司，Lam Research，美國兩家，日本東京電子，三家。還一類就是做測試設備的公司，叫KLA-Tencor，占全世界50%以上的測試設備。 應用材料公司是占全世界50%以上工藝設備，這樣一個局面。應用材料公司和Lam Research、東京電子這三家做工藝設備的公司都是做刻蝕機起家。 為什么？因為刻蝕機是工藝設備最難做的一個，如果你這公司只能做薄膜，長不大，你公司必須首先刻蝕機站住腳，再去做薄膜，或者再去收購一些國外的公司，就全了，然后再去做其他設備，一共有十類設備，除了光刻除了測試設備，還有七八類可以做。像剛才拋光機也是一種，還有鍍銅、離子濺射、物理薄膜。
六 我在84年進入英特爾中心研究開發部時，這些設備公司很小，小到十幾個人，大到一兩百，兩三百人。 剛剛開始從濕法刻蝕，發展到真空的干法刻蝕，正好在轉換的時候，我在那做了兩年以后，因為我的興趣在做設備，我的專長是做化學物理反應器的，在國內已經做了十年了。 在英特爾我負責測試LamResearch做的介質刻蝕機，因為早期的單片刻蝕機很不成熟，我給Lam的設備提了很多意見，后來他們就把我拉去做刻蝕機，從86年加盟后，開發了彩虹號電容性介質等離子體刻蝕機，也開始了電感性等離子體源ICP技術的開發，五年后Lam成為國際最大的刻蝕機公司，占了國際市場40%以上。 當時有30多個公司競爭，結果Lam就脫穎而出了。后來Lam去收購做薄膜的公司，但當時公司在管理上出了很多問題。本來應用材料公司做老一代刻蝕機，后來又做不過Lam。我又被應用材料公司拉去，在應材工作了13年多，幫助應用材料做出了幾種成功的刻蝕機，使應材的刻蝕機業務做到世界最大，占了國際市場40%多。 我在Lam的時候呢，和東京電子合作，當時他們是一個銷售公司，不會做設備，只會做銷售服務的。后來Lam把他們教會了做刻蝕機。我們現在有不少人是從這三個公司出來的。
剛才講的這個市場是半導體前端設備，不算后端封裝，就芯片加工設備的前端，基本上三個階段。 80年代起步，漲得比較快，到2000年的時候已經進入300億水平了。但是后來十來年呢沒有太長足的發展，有點上下波動。 到了2015到2016年以后，又在迅速的增長。 最近幾年一直看好，今年可以做到450億，到了2025年預計會到720億。原因是做芯片的步驟越來越復雜，而且設備越來越貴，終端應用也是日新月異。 你看那起起伏伏的，其實每一次的高潮都是一個單一產品，比如2007年高潮是手機，2000年這個internet，過去還有PC出來，還有電子表出來，每一個產品就形成一個高潮。 但是到現在為止，因為芯片已經進到老百姓的生活的所有層面，包括工業界所有層面，所以它更多和經濟發展就同步了，不是說一個單一產品出來，一窩蜂，所以增長幅度就降低了。 最近的應用越來越多，所以它發展速度還是最快。從技術的進步來講，把最先進公司的技術拿來做個比較，大概得出結論是這樣，一年半左右就往前走一代。 14納米進入大生產的時間，平均在2014年底2015年初。10納米就是在2016年中。7納米是去年進入生產，2017年底。5納米今年夏天進入試生產，明年會大生產。
國際上的進步大概一年半一代，而中國呢，目前40納米比較成熟，28納米還不能算完全成熟。所以我們和國際上差三代，現在有更加落后的可能，因為國際上進展太快。 網上傳的說當國際大腕還在開發10納米和7納米器件時，中微已宣布率先搞定5納米技術。寫這個文章的人把芯片器件和設備混淆起來，為吸引眼球，夸大宣傳，這種文風一定要糾正的。 我們的設備性能是很好，可以加工5納米器件，而且我們有雙臺機的設計，國外都是一次加工一片，我們有一個很巧妙的設計，一次可以加工兩片，輸出量大，成本低。 但是只靠刻蝕機是做不出器件的。其實我們不做器件，我們只做設備，然后像臺積電、中芯國際買我們的設備去制造芯片，要十種不同的設備混合作戰，當然刻蝕機是除光刻機以外最關鍵的設備。
臺積電把我們作為五大等離子體刻蝕設備廠商之一，就是應用材料、Lam、東京電子、我們還有一個日立的分公司。我們勢頭非常好，但是我們的市場占有率還是很有限的。還要不斷提高5納米刻蝕應用的市場占有率。我們的前景會很好。
七 我這解釋一下，幾個領先的邏輯芯片生產廠家聲稱的10納米或7納米器件，大家計算方法不一樣，原來一個門，基本的三極管這樣放，給它一直擠，大概到11納米就不能擠了。 這樣擠不下去了怎么辦，立起來做，這個叫FinFET，這個新概念，是在膠州大學伯克利分校的教授胡正明提出來的。但實際上門的長度還是這么大，并沒小，只是把它方向變了，再往下走怎么辦？把它卷成一個卷，這個圈實際上又小了一點，所以做到14納米以下，已經不是像過去意義上門電路多寬了。 這是他們最領先的技術，所以他們這樣說，現在所謂5納米、3納米是一個虛擬的數字。沒有一個真正的門是5納米的。但是我們刻的東西確實有，最小的孔的底部，差不多你要說10納米、7納米底部就這么大，還有這個側墻，已經做得很薄了，真正做到甚至三納米都有。
現在有人說摩爾定律會失效，這個我澄清一下，我是中國大概唯一一個有幸在80年代在英特爾工作時和摩爾和他太太吃過晚飯的人，我們聊了兩個小時。 我是中國留學生，最早進入英特爾的，應該說第二個吧，有一次中國代表團來了以后，摩爾出來見，就說我們公司有沒有大陸來的留學生啊，就把我找去了。 摩爾定律其實不是一個嚴格的定律，摩爾定律，只是一種設想。而且開始講的不是18個月，原來他說是兩年，后來又有人說是一年，他還更正了一次，來回來去。 后來人們傳的就是，摩爾講的是十八個月，有兩件事發生：第一個是堆積的擠壓程度增加了一倍，它的運算速度提高一倍。后來他還出了澄清說memory和logic不一樣。所以我不認為摩爾定律是一個定律，它只是一種說法，而且這個說法后來和實際的發展速度很接近。說摩爾定律實際是一種商業炒作。人們總是希望拿一個東西來炒作，納米技術也一樣，原子分子組成我們的現實世界，為什么要叫納米技術和微米技術？
八 中國現在要產業升級，從制造大國到制造強國，你仔細想一想，我們要做的事太多了，但是其實核心的東西并不多。怎么樣才能成為一個制造強國？ 我的想法，就是在不多的關鍵裝備和關鍵裝置上的突破。大國重器首先一個就是高端半導體設備。 現在投一條線大概是少則50億美金，多則70億美金，80%的錢都是買設備，而且現在95%以上的設備都是國外的。所以如果你沒有這個高端設備的基礎，也就說80%的技術其實不在我們手里，都在人家手里，你只要一臺機器進不來就完蛋了。
還有一個就是宏觀加工的五軸聯動加工中心，你看中國有成千上萬的加工廠，但是買的不是德國就是日本的設備。高精尖的宏觀加工的母機，就是五軸聯動加工，現在美國都做不好，沒有做出來，這并不是那么容易做。但是中國一定要下決心把它做出來。 前面說到光刻機，光刻機里面那個鏡頭怎么做？鏡頭做不出，反光碗做不出，激光源做不出就還是不會做。然后大飛機里面就是發動機，做了大飛機殼子，里面核心的發動機是買的，甚至汽車都是這樣，就是城市里跑的車里的引擎和換檔器恐怕百分之八九十都是買的。
我們現在問題在哪呢？在國內發展經濟有兩個誤導，一個是只要你規模大就是好公司，還有一個只要你賺錢就好，這個觀念一定要改，其實規模大、賺錢的公司，就讓民間做一下，馬云沒有什么政府支持，直接過幾千億了。阿里巴巴不會做芯片，也不懂怎么做設備，但為什么這么大？因為他有創新的商業模式和有力的市場機制，可以發展起來，不需要政府推動。 而政府就要推動這些最基礎的大國重器。有了這個，其他的數碼產業什么都有了，沒這個的話，就沒有數碼產業，就沒有現代經濟的發展。 其實大國重器能列出來的也就十多個，你把這十多個做好，中國就是制造強國。 但是大國重器有三個特點：第一個開發成本特別高，少則幾億，十幾億，多則幾十億，上百億。第二是開發周期長，短則5年10年，多則幾十年，甚至上百年。第三是每一個產品都被國際兩三家公司壟斷，有的甚至一家半。進入門檻特別高。 目前我們做的設備有相當關鍵的零部件還是從外國買的，而且往往是一個零部件，全世界只有兩家，有的甚至只有一家能做。這些店都是百年老店，他盯著一個東西做。 去年我們和美國大公司打了半年多的官司，為了什么？是為了一個大的碳化硅的一個盤子，這個盤子是石墨底，上面扣那個碳化硅這么大的盤，很重的。它在我們的反應器里每分鐘要轉1000轉。溫度提到1100度，很高的溫度，正負1度的溫度，非常苛刻的情況下，轉得非常快，上面放了很多硅片就開始沉積，單晶就長。 能做這個石墨底物的公司，全世界兩個。一個就是我們這個德國公司，在德國做了石墨盤，拿到美國去做碳化硅，還有就是日本的東洋碳素，就這么兩個公司能做出高質量的石墨。石墨看來誰都會做。但你做出這種半導體可以用的石墨，就這么兩家，不是80年就是100年老店。 那在這樣的特點下，我們能和他們競爭嗎？毛主席的矛盾論，講要抓主要矛盾。如果我們要想把這仗打贏，就要知道主要矛盾在什么地方。這是我講了十年的，大聲疾呼的。我們的主要矛盾叫不對稱競爭。 在上個世紀80年代，全世界有30個設備公司，每個公司十幾個人到幾百個人，很小，拼了30年以后就剩三四家。現在已經不是那個時候，三個占壟斷地位的設備公司已經大到年銷售百億美元的公司了。 我們是后起之秀，現在國內像我們中微算先進的公司，和國外同類公司差20倍，我的研發也跟他差20倍。在這種情況下怎么去趕上去，這是一個課題。首先是公司的規模不對稱，然后市場占有不對稱，國內外市場不對稱，還有就是準入門檻不對稱。你用了美國的設備20年，突然中國來一個新公司說，你用我的新設備，一般來說是不愿意試用的。
還有人才資源不對稱，頂尖的專家都在美國，還有日本和其他地方。
還有就是研發經費的不對稱，這是最重要的一個不對稱，每年我們公司閉著眼睛狠命砸錢，一年是3億人民幣，投資已經投了十年了。那全是虧錢，但是你要不投入就不行。但是我們的3億只是我們對手的1/20。 然后專利占有的不對稱，他已經地雷陣都布好，你走哪都踩地雷。還有國家文化的不對稱，你說你要招外國的一流的人，他跑到中國來不習慣，不愿意來。還有呢，我的機器拿到一些國家去，思想上就會有一種阻礙，他對美國人最信，對美國人服氣，對日本人都不是很服氣。那為什么要用你的中國的哪？ 創業發展環境不對稱，這是一系列的政策問題了。我舉個簡單例子，我到英特爾工作三個月拿到綠卡，我回國了14年還沒拿到，連我都沒拿到，還是門外漢，這就是一個產業環境的問題。 所以這么多的問題就是一個不對稱，在不對稱競爭下的策略，和在對稱競爭下的策略完全不一樣，對稱競爭是靠你公司單打獨斗，自立自強，可是不對稱，在這樣的情況下，光靠商業運作，光靠一個公司的單打獨斗是絕對不行的。
像我們公司一年投3億，你剛開始啟動的時候，一分錢賺不來的時候，你三億從哪來？你要一年行要兩年行，你要五年十年人給你3億，我現在已經融錢快50億了，就像求爺爺告奶奶，那真是很艱苦，所以怎么辦？只有這個辦法可以解決，就是國家的戰略推動和宏觀推動，和企業的自立自強要結合。 只有這個機制能夠走下去。但這要避免兩個趨勢，一個是國家的介入和推動把企業搞成國企，缺乏靈活機動性，但要全靠各個公司單打獨斗，你也根本就不是人家的對手。所以這里最巧妙的是找到一種折中的方案，既要有國家的大力支持，又要使得公司有相當靈活機動。 毛澤東朱德在井岡山只有1000多人，土槍土炮沒飯吃，22年統一全中國。那絕對是最不對稱的競爭，國民黨武裝到牙齒，日本也是，怎么打贏了呢，所以我一直用這個比，我說我們比那時候好多了，就是能贏的，但是要有這個，就是國家的推動重點支持和企業的競爭力發展要緊密結合起來。 這里就牽涉到所有制的問題，政策問題，環境產業人才吸引的問題，我就提出這樣的概念，一個產業就像一個鼎，中國半導體產業的跨越發展這個鼎，需要三個腿來支撐，就是要有資金、人才和政策三個腿。 這三個腿有兩個條件，第一，三個腿都非常強，強有力。第二個很重要的，這三個腿必須平衡，不能一個腿很強，另外一個腿很弱。 資金里面就是三種，股本金，還有低息貸款和研發資助，一定要到位。 人才上，國際人才、國內人才和領軍人才一定要到位。 政策上呢，就是所有制的問題要解決，投融資政策，進出口政策、所得稅政策、勞動法政策、本土化政策、上市政策都需要升級。 而我們回國研究十幾年，這一系列的政策都停留在一個引進技術來料加工的階段，這對于一個國際大公司在中國運營是最能推動的，但是對于自主創新，創業發展，有很多的要改，要升級。如果不升級的話，中國的這個大國重器搞起不來。
九 說到所有制的問題，在我國認為有錢就可以買公司股票當股東，如果員工想得到公司股票，對不起，拿同樣價錢買，上市不能超過200人有公司股票。而且公司激勵員工發的期權是不能上市的，員工一定要拿錢買成實股才能上市。 概念的本質就是承認只有資本是可以創造公司價值的，但這是違反馬列主義的基本原理的。因為《資本論》講的是這個世界的財富、價值是勞動創造的，包括資本也是勞動創造的。 作為公司來講，公司價值兩部分，一部分資本投入叫有錢出錢，還有一部分就是創新，人的勞動創造出來的價值叫有力出力。 所以正確地用馬克思主義的理論來講，公司價值兩部分，一部分是錢產生的價值，一部分是勞動創造的價值，應該是錢創造的價值給你股票，而勞動創造的價值給你期權。除了給你工資，剩余勞動創造價值的一部分變成一個期權，回饋給員工。 所以在美國硅谷最先進的制度，是全員持股制，投資的人有股票，而出力的人有期權，期權經過幾年的變化就自動變成股權，你可以拿出去賣跟股權一樣。 而我國中認為只有有錢的人才可以拿股票當股東，對員工和管理層來說，你要想拿到股票，對不起和股東一樣要拿錢買，而認為即使期權也只是一種增加員工收入的激勵而已。這概念是錯的，這個實際上是只承認資本價值的資本主義。 而美國的硅谷早已經實行了期權激勵的全員持股的集體所有制了。我在一開始的時候剛剛拿到博士，參加英特爾時還是中級工程師，就給我每年幾百股期權，不需要拿錢買，四年以后就變成你的了，然后你拿到股票市場就可以賣了。 然后我到Lam Research已經是一個產品開發的資深經理了，每年給我2000股期權，然后到應用材料公司做到VP時候每年是2萬股。 這三個公司從第一天就是全員持股的，別的公司后來為什么倒掉了呢？因為從第一天開始就是老板說了算，老板占很大股份，沒有員工期權激勵。為什么現在這三個公司變成這個領域世界最大的公司，因為所有制比較先進。 我之前給大家開過玩笑，說我曾經犯了一個很大的錯誤，應用材料公司把我從Lam拉去，給了我6000股，我沒把它當回事，漲了兩三倍就賣掉了。后來1股分成64股，每股235美金，6000股就相當于8000萬美金。所以說大家有這個夢想，才到一個小公司去，做大了然后上市。 現在我們就是全員持股制，而且我們比全員持股比硅谷做得還徹底。我們工資和股票的曲線，紅的是工資，每一級差10%，藍的是期權，每一級差20%，帶有非常平均的社會主義色彩，連開車和看門的都有股票，我只有公司不到百分之一的股票。期權是很低的。 十幾年前，我們的管理曾和員工占公司股份33%，現在占20%，早期參加的員工承擔了很大的風險，給的股也多，股價也低。 你看我們加工出來的存儲元件形狀，有著很復雜的微觀結構，這是邏輯線路的形狀，這是存儲元件的形狀。 我們現在一共是五大產品，總的來講情況還比較好。這個前面三個產品比較成熟，第一個就是CCP電容性等離子體介質刻蝕機，這也是最難做的。這種刻蝕機全世界的市場是200億人民幣，相當于30億美金。這個市場比較大，我們已經成為國際三強。 第二個設備是傳感器的刻蝕機，不僅僅在大家的手機上，而且在照相機、耳機、指紋識別器都有應用，包括無人駕駛汽車。這個市場并不大，全世界的市場每年大約是30億人民幣。這方面我們已經做成了國際最強設備。國際上最強的兩家做傳感器的，一個是德國的博世，還有一個是意法半導體，他們都用我們的設備。 然后MOCVD，這個市場也不大，只有30億人民幣的市場，這個已經成為國際上的前兩強。還有兩個產品，這個ICP電感性等離子體刻蝕機技術是我1987年在Lam首先開發的，現在已經有三百億人民幣的總市場，我們這個產品已經進入市場，希望我們能在最近三五年有很大的收獲。 我們還有一個副產品是做空氣凈化器的，因為在一般的工業上存在嚴重的空氣污染的問題。
十 另外我們公司還有一個特點是，是中國唯一的一家公司，11年來一直和美國三大公司打官司沒斷過，而且每次打得很兇險。 網上對我們有誤解，對我們的報道有一段是錯的，說我們從美國回來之前，美國國安局搜查我們的文件，沒收了600萬件等等都是誤傳。其實我們回來他們沒有采取任何行動。 到2004年回國的時候，我們非常的小心，每個人都要簽字畫押，不能帶回任何文件，數據和設計圖紙。 在我們回國之前就出了一件大事，一個大陸留學生和一個臺灣留學生在硅谷做PC機的生產的，想回國做一個PC機公司，就從原公司拿了一些圖紙，還有一些零部件，從舊金山要坐飛機回國了。 實PC在我們的眼里是買芯片弄個殼子裝起來就行，現在高中生就可以裝PC的。結果他們公司發現他拿了東西，就報告了國安局，國安局就在門口等他，出境時被抓到了。 據說要判很多年徒刑。所以我想我們這么十幾個都是最頂尖的專家回來，搞的不是PC而是高端設備，風險很大。所以我們就特別小心，所有的人所有的電腦、U盤全都不讓帶，我們做的很嚴格，很守法，每人都簽字畫押，宣誓不帶什么東西。 我們對競爭者的3000多個專利做了深入的分析，確保我們的設計不會侵犯任何人的專利。 對我們自己獨特的的設計，也申請了1000多個專利。我們還對競爭對手可能在哪些方面向我們發難也做了充分的準備。然而到了3年以后我們做出很了很好的設備，開始要打入國際最先進的生產線了。 這時候美國的老東家就開始坐不住了，所以就跑到美國聯邦法院就告我個人和公司。理由就是說你們30多人從應用材料公司來的，這么短時間做出一個好的設備，一定是用了原公司的商業機密技術。 這基本就是一個邏輯的訴訟，不需要證據的。在美國沒有證據也可以告，但是我們就要證明我們是清白。怎么證明呢？我要請美國一流的律師來查我所有的文件。是我們雇了律師查我們自己600多萬件文件和30多人的PC機和辦公室，不是美國政府查我的，這個現在要澄清這個事。 我們請了MOFO是美國最好的專利律師，我們請了美國十大專利律師之一。我們一定要請一流的，因為我不敢請二流，萬一打輸了怎么辦？ 我們把我們公司這三年來所有的那個電腦系統的軟件全來徹查，有沒有發現原公司的技術圖紙。32人的辦公室，所有的文件都查，每個人的PC都要查。這是一個誠信系統，美國原公司也是這樣，全公司都要查有沒有中微的東西，是對等的查。 結果查了兩年半。光是我們付律師費，看我們自己的文件，就花了2500萬美金。由于我們沒有任何有關對方的圖紙，工藝配方和數據，所以后來就和他們和解了，官司不打了，還說以后要合作了。 如果查實一個人拿了什么關鍵的技術圖紙，那肯定是要治罪的，作為法人代表，我也是有罪責的。這次的較量再一次的說明了“打鐵還得自身硬“。必須重視知識產權，商業機密，要遵守我國的法律，也要遵守美國的法律，就能處于不敗之地。
作 者：尹志堯 圖 片：視覺中國 來 源：科工力量（ID：guanchacaijing）
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發表于 2018-8-31 09:55:19
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