集成电路制造技术及成套工艺国产化艰难前行

    记者 李素平

    集成电路制造技术集成套工艺是当今全球装备制造业中最尖端的技术之一，是信息技术硬件的核心。其国产化正在艰难起步。

    高端通用芯片及基础软件，极大规模集成电路制造技术及成套工艺，一个被列入国家重点十六大项的重大战略产品和技术，从"七五"时期开始研发，但直到2006年才取得实质性进展。

    2006年，第一台自主化生产的等离子刻蚀机和离子注入机分别从北京北方微电子公司和北京中科信公司研制成功，并成功安装在知名代工厂中芯国际天津厂，至此，国内有集成电路生产史以来，诺大的生产线上第一次用上了国产的核心机器设备。等离子刻蚀机和离子注入机两种设备的研制成功，实现了中国高端集成电路核心设备零的突破，技术水平跨越5代。国外离子注入机技术发展，从500纳米跨越到100纳米大角度用了10至15年，而中国仅仅用了3年的时间。

    近几年来，中国集成电路装备实现了重大突破，然而这个领域的国产化进程却道路崎岖。

　　亟需补上的"木桶短板"

    集成电路装备制造的自主化正式提出是在1998年，时任上海经贸委主任的江上舟组织了来自海内外的30多名专家，开了一个小型研讨会，探讨中国集成电路产业如何发展。这个会上，集成电路第一次被作为一个产业高度来谈论，并达成了共识：中国必须有自己的集成电路产业；会议整理出了几十万字的产业发展建议上交到了决策层。

    现任北京市工业促进局电子信息产业促进处处长的梁胜就参与了这次会议。他告诉记者，就是从这个时候开始，集成电路装备制造随着集成电路产业被提上了日程。实现集成电路装备的国产化，和国家的钢铁产业是一样的道理，但直到今天，还有人质疑，认为花这么多钱来自主研究生产集成电路制造成套设备不值得。

    梁胜说："管理上有一个人尽皆知的木桶短板理论。常规情况下，哪块短补哪块。放在集成电路装备问题上，道理同样如此。工欲其事善，必先利其器。如果没有先进的装备制造技术和材料生产工业，其他任何的产品都谈不上。装备制造这块短板，我们必须补上。"

    只有用最高的制造技术去拉动整个民族工业和相关领域的发展，才有可能提升国家的竞争力。梁胜说："有人说，中国集成电路的市场大。但你没有自己的生产装备，这个市场是你的么？60纳米的技术人家美国就不给你放这个机器，日本也不卖，欧洲也不卖，你去哪里发展？你只有看到，我有了自己制造装备的能力，人家才不会加价卖给我！"

    记者了解到，以一条够经济规模的8英寸芯片生产线为例，引进这样的生产线，大约需要10亿美金，而这其中大约有8亿美金是花在设备上的，尤其是集成电路制造专用核心设备上。更为关键的是，在实验室里，做1万次试验，有一次成功就行，但生产线上，10亿美金投下去了，做10次需要90多次成功才行。这对于1990年代芯片生产领域里没有经验、没有技术的国人来说，是很现实很艰难的问题。

    梁胜表示，国外卡我们的是高端的装备和制造技术，是生产线上的装备。很显然，期待从国外买装备是不现实的。并且，从国外买到的装备不是最高端最前沿的，即使是人家处于产业化阶段的设备也是翻高价。芯片和集成电路产业的核心竞争力在于每颗芯片的性价比。影响价格的直接因素就是成本。但如果我们自己能做装备的话，设备成本至少能比从国外买便宜1/3。他给记者算了一笔账，由于设备投资巨大，一条10亿美金的生产线，折合80亿元人民币，按照快速折旧的5年计提，每年的固定成本摊销就在16万元，此外还有约5个亿的贷款利息支出，以及进口材料的开支。但是如果我们能够实现装备制造的自主化，设备部分的开支大约能节约1/3，至少就能节约7亿元。

　　两大困境拦路

    产业化瓶颈凸现

    今天每一个家庭的芯片保有量已经不止100片，诸如手机、电话、洗衣机、微波炉、冰箱等智能化家电集成电路产业的蓬勃发展为集成电路装备带来了巨大的市场空间。集成电路制造专用装备是制约集成电路产业发展的关键，也是衡量一个国家和地区集成电路产业水平的标志。梁胜告诉记者，集成电路装备制造自主化的困境在于，零部件以及集成电路成套装备所需的核心材料的国产化水平不高。

    制约集成电路装备自主化生产的瓶颈首先在于配套零部件的国产化水平不高。一个非常现实的问题在于，所有的集成电路生产核心装备在正式投运前都需要进行生产线测试。但国内的芯片生产商几乎清一色地采用进口装备，他们既不愿意也不敢冒风险采用国产新装备。原因何在？

    中国半导体行业协会信息交流部主任李珂告诉记者，目前国内已经研发出的等离子刻蚀机和离子注入机只是芯片生产线上的两大关键装备，但一条生产线大约包括200多种机器装备及零部件。而国产装备要实现大规模的国产化除了这两大设备外，还有诸如机械手、传送带等诸多的零部件和设备。而目前这一领域，国内产品还较为薄弱。集成电路装备的用户考虑到生产线各个环节的兼容性与匹配性，以及日后装备技术升级和维护的需要，有所顾虑也是正常的。

    梁胜也表示出了同样的观点。他指出，随着产业分工的细化，除了设备外，集成电路产业还有设计、制造、封装和材料等多个环节，各个环节之间又是相互连接的，这是个环环相扣的产业链。如果说市场是判题人的话，那么缺乏国产配套零部件支持的装备厂家的市场推广这一步却走的异常艰难。

    既然要做中国自主的集成电路制造的专用设备产业，就必须实现产业链的各个环节的互动发展。以汽车产业为例，桑塔纳的价格为何能在几年之内降下来？零部件本土化配套是很重要的原因。我们不得不去考虑如何让自己的产品更具竞争力，实现配套零部件的国产化就是应当力推的举措。只有这样，才有可能做成自己的集成电路产业。这就需要政策层面的大力支持。但梁胜说，目前，这一领域鼓励芯片生产商采用国产装备的相关政策几乎还是一片空白。

    李珂也说，即使是已经成功研发出了具有自主知识产权的高精度等离子刻蚀机和离子注入机的北方微电子公司和中科信，他们第一笔单的签出也是在政府牵头下才取得的进展。

    除此之外，材料过不了关也是一大瓶颈。芯片生产有别于其他的产品，需要在极端的物理和化学作用下作用。比如说反应腔体在物理和化学作用下，还有其他的腔体对机器本身溢出的某些因子的破坏就会影响到芯片的性能。

    集成电路的装备对相关的诸多产业领域，乃至对整体基础产业实力提高都具有强大的拉动作用和辐射作用。集成电路的很多光电一体化产品，浓缩了激光、电子、仪表机械和材料等多个学科的最新研究成果，并且产业链可以延伸。但就是这样一个可以辐射和带动很多传统产业共同发展的关键产业，专门针对它的产业税收减免政策却没有。梁胜指出，以前我们的集成电路装备进口，乃至做研发的关键零部件的进口都不能免增值税。包括TFT产业的进口，什么税都可以减免，而我们集成电路装备生产企业费了大力气进口的关键零部件还照样收进口关税。梁胜说："人家外商有国民待遇，而我们国内集成电路装备企业还在争个'外商待遇'。"

    研发支持模式亟需变革

    集成电路是高技术产业的典型代表，因此，这个产业从诞生至今就注定了不可能像其他的传统产业那样由企业自发地进行研究开发，而必须由政府这一有形的手参与其中引导和扶持。

    客观来讲，中国芯片和集成电路生产制造领域里诞生的一批元老级的企业中，最早的也不过是1990年代末期，由一批海外归国人员或者国内院校的研究型学者自己创办的。不论是1998年由复旦大学"专用集成电路与系统国家重点实验室"、上海商业投资公司和一批梦想创建中国最好的集成电路设计公司的创业者共同出资建立的复旦微电子，还是2002年在北京市政府牵头带领下，由中科院、清华、北大、北京七星集团和中国电子科技集团45研究所一批业内新秀创办的北方微电子公司以及中科信，他们身上无疑不闪现着政府主导的影子。

    被称为国内微电子产业五大策划者之一的梁胜就参与组织了北京市政府启动的"100纳米高密度等离子刻蚀机与大角度离子注入机"项目。他坦言，所有的民用产品中，集成电路设备的制造技术最高，我们看到的是一台有形的生产机器，但实际上，这台机器是集高端的光、机电、材料一体化的产物。集成电路和芯片制造行业的基础研究的特性决定了政府参与引导和支持是必不可少的。

    梁胜也指出，原来大量资金主要投入大专院校的观念也需要变革。以往的专家出题，专家做题，继而专家判题，是完全游离在市场之外的，而今应该以产业界为主导来出题，由企业组织专家做题，最终由市场份额作为唯一的依据来判题。这些和市场结合紧密的基础性研究课题应该交由有市场意识的企业来做而非大专院校。理由是，由于前期国内资本市场不够发达，所以只能是依靠中央政府的资金支持。企业要发展，强有力的团队、和市场紧密联系、拥有自主的基础技术和很强的融资能力都是不可或缺的。因此，政府应该根据这四个方面的情况选择该支持的企业，并且这种资金投入要变得有效，也就是说要选有市场意识的扶持对象，从而改变传统的"持续输血"模式，变"输血"为帮助"造血"。

    "集成电路企业长出来就注定是要参与国际竞争的，因此必须是按照国际惯例来操作，经理层对股东负责，有可能的话，由政府会同投资机构共同建立产业基金，用绩效考核经理层的业绩，迫使它有效使用资金并且实现自身的造血。这正如同教育问题，从幼儿园的娃娃开始抓起，让他从一开始就规范起来。"梁胜说，发展集成电路产业是对的，但更重要的是，要看到集成电路产业背后，是激光、机械制造、电子和材料技术等多个学科的共同发展。前期的确需要很多的资金投入支持研发和自主设计。尽管如此，并不代表政府就该无穷尽地往这个产业砸钱。这些年政府投入了一些资金支持集成电路装备的生产，但企业本身应该具备融资能力。若企业对政府形成了永远依赖，那就不叫产业了，这种依赖更不是集成电路这种顶级高科技企业应该有的。而这正是当前集成电路装备自主化过程中的一大症结。

    这些关联产业的发展不是一两年就可以完成的，也不是某一个领导在任一两个任期就解决的。中央振兴装备制造业的精神非常清楚，要大力支持，但是到现在也没有一个具体措施落实这个精神，比如说零部件进口的免税问题。这要靠各个部门联合落实。谁去解决？我们要看到产业振兴的深刻一面，中国要发展，制造业水平上不去，那是空话！尤其这种代表世界最高水平的制造业，我们的后面藏着所要发展的多个领域。这是我们的困境，认识上不去，就没有办法实现综合竞争力的提高。