是說芯語：建國70年半導體技術發展史：晶片製造篇

在中國半導體發展史上，製造與設計占有同等重要的地位。

從技術發展脈絡上講，製造要早於設計，在其發展過程中，曾一度幾乎追上國際先進水平。

上篇文章 《建國70年半導體技術發展史：晶片設計篇》中曾提到的謝希德，投身於中國的半導體人才教育。

與謝希德同時期，被譽為中國太空材料之母的林蘭英以其材料技術專業，為中國半導體製造帶來曙光。

她在婉拒美國高薪待遇回國之後，在遭受西方禁運的重重阻力下，自主研發不斷前進，僅比美國晚一年就成功拉出了矽單晶，基本上與最先進技術站到了同一梯位。

1960年，中科院半導體所和河北半導體研究所（現中電13所）正式成立。

我國的半導體工業體系初步建成。

同年，黃昆、王守武、王守覺、林蘭英開始研究平面光刻技術，並在1963年研發出5種矽平面器件。

而在這些製造的基礎下，隨後中國在邏輯電路的發展也邁入快速前進時期，甚至在1970年代就成功發展出每秒計算1000萬次以上的大型計算機，絲毫不遜色於國際市場。

當然，中國半導體產業並不是因為一兩人之功就能成功推動，而是集眾人之力才能夠持續在相關技術領域有所突破。

接下來我們就從各時期的關鍵進展來看中國半導體製造的發展史。

★1970年代的中國半導體製造

北京878廠(國營東光電工廠)，航天部陝西驪山771所和貴州都勻4433廠是中國最早的晶圓廠，各自背負著不同的技術發展使命。

878廠，也就是國營東光電工廠，最早在北京無線電工業學校內合作建廠。

1968年開始建設，到1970年建成投產並於1978年建成中國第一條2英寸線，於1980年建成中國第一條3英寸線。

當時878廠採用IDM模式，即集成器件製造模式，自行設計電路、製版、加工晶片，直至封裝測試，最後列印包裝，連特種材料和外殼都由自己生產。

整體走的也是國外半導體產業當時最流行的路線，而因為策略定位正確，在當時市況極為火熱，訂單滿手，供不應求。

然而因為資金的緣故，以及其3寸晶圓製造一直未能形成足夠的經濟規模，加上在技術發展方面太慢，趕不上主流市場需求，因此就逐漸退出市場。

而航天部陝西驪山771所與878廠同樣走IDM模式，但應用目的更清晰，而因為航天研發背景，所以在星用集成電路的設計與發展擁有深厚的技術基礎，在獲得國家訂單的支持之下，也逐步發展包括混合集成電路以及系統微組裝領域。

同時，為了應用不同的市場需求，陝西驪山771所採用軟硬體綜合設計、單片集成設計等概念，開發出支持X86、MIPS、SPARC、PowerPC等多種指令集的應用設備，並自研出星用SPARC體系處理器、多通道串行控制器、總線控制器、SRAM等器件，對於早期實現架構國產化發揮相當重要的作用。

有趣的是，當初771所打破了國外封鎖禁運，但771所後來創辦的中興通訊卻成為禁運的受害者。

貴州都勻4433廠主要是軍工背景，座落於貴州省都勻原083基地，以發展軍工電子為主要產品。

那時的都勻，與重慶，成都比肩成為西南三大機械電子工業基地之一，上世紀70年代後有「西南電子工業城」之稱。

不過隨著政策的調整，雖然相關機構都因為」軍轉民」而逐漸為人所知，但因為其他技術開發與生產基地也逐漸趕上，在市場轉移，以及資金人才流動的影響下，083基地也隨之沒落，都勻4433廠也就走入歷史。

在這段期間，中國半導體行業基本上與美國齊頭並進，雖有落後，但並不明顯，當時中國製造與設計的半導體器件甚至銷往歐美日等市場。

然而1980年代的幾個重大事件，使得中國的半導體產業光彩逐漸被掩埋、消失。

★1980～1990年代的中國半導體製造

1970年代中國半導體產業可以說領銜全球，在全球市場扮演極為重要的角色，但1980年代卻面臨嚴苛挑戰。

首先，中國在1970年代就已經掌握DRAM的核心技術研發，並且開始自有量產，這要比周邊台日韓的相關技術發展腳步都要更快。

但進入1980年代之後，美國扶植台日韓半導體技術的發展，通過技術和專利的授權與轉移，在短短數年間就大幅反超中國。

但美國的技術轉移是一回事，當時中國對半導體產業的投資大幅減少也是被反超的主因之一。

但危機就是轉機，這段期間中國逐步走向開放，引入了相當多技術和科技產品，雖然影響不一定都是好的，比如說國際品牌個人PC的引進，就把中國的長城、浪潮、聯想的相關電腦產品打到潰不成軍。

在這段期間，由上海華虹集團與日本NEC公司合資組建的上海華虹NEC電子有限公司組建，總投資為12億美元，註冊資金7億美元，華虹NEC主要承擔「909」工程超大規模集成電路晶片生產線項目建設。

後來上海華虹NEC電子有限公司和上海宏力半導體製造有限公司新設合併華虹宏力半導體製造公司，提供專業的半導體製造代工服務。

在1990年代，與製造相關的封裝測試、晶圓拋光服務等也是蓬勃發展，而中國的」九零工程」計劃，也讓中國建立了自己的6寸、8寸矽片與晶圓產線，逐步實現製造自主的計劃。

同時期上海貝嶺也是標誌性企業，貝嶺在1988年成立，企業定位是針對特殊應用的IDM為主，同時具備產品設計以及特殊製程製造服務等，由上海儀電控股(集團)公司和上海貝爾（美國貝爾中國分公司）電話設備製造有限公司共同發起，由於得到貝爾公司的大量技術轉讓，初期發展非常快速，也推出許多可靠的集成電路技術與服務。

★2000年後

這個時期可以說是中國半導體製造發展最為快速，但也極為混亂的時代。

由於改革開放，自有技術和外來技術逐漸合流、彼此競爭，許多專利和智慧財產權的爭議也開始轉為激烈，並產生了許多法律事件，甚至成為後來中美貿易爭端的導火線之一。

中芯是中國半導體製造的代表性廠商，其代表著中國正式進入先進位造製程的重要里程碑。

中芯全名是中芯國際集成電路製造有限公司，於2000年4月在蓋曼群島註冊成立，總部位於上海，公司的創立者是曾在台積電任職過的張汝京，他也被尊稱為中國半導體之父。

張汝京創立中芯，其實也是因緣際會。

事實上，中芯是張汝京的第二次創業，第一次是在台灣創立的世大半導體，當初是台灣第三大的專業晶圓代工廠，與台積電、聯電可說是互別苗頭。

不過台積電張忠謀與世大的股東秘密協商，對世大進行了惡意收購，張汝京後來也就屈就於張忠謀之下，但就如台積電逼走梁孟松，張汝京也被台積電一連串的排擠給趕出去，張汝京一怒之下，放棄台積電的股票與職位，到上海創立了中芯。

當初張汝京離開台積電時，帶走了數百位技術專家，雖然為中芯建立的技術基礎，但也埋下了後來台積電控告中芯的隱患。

最終中芯的成立過程極為艱辛，雖然有了日本東芝、富士通以及歐洲微電子研究所等機構的合作，解決技術問題，但是在張忠謀從中作梗之下，美國政府對中芯實施了設備禁運，同時也禁止銀行對中芯放貸。

後來解決相關問題之後得以快速發展，再短短三年就在美國和香港上市，一躍成為全球第三大半導體代工廠商。

但隨著成就而來的，就是狼群的虎視眈眈，台積電起訴中芯，後來雖達成和解，但技術發展和經營都被台積電死壓著，最終台積電勝訴，中芯大失血，結果當然引起中芯股東的不滿，便把這個中國半導體之父驅逐出中芯。

不過中芯沒了張汝京之後，發展的並不是很順利，尤其在製程追趕節奏上，一直遠遠落後於對手，尤其是28nm，早在2015年宣布量產，但實際投產大約要到2017年左右，且客戶極少，而更先進的製程發展也遲遲難有進度。

後來的故事其實大多數人都知道了，梁孟松離開三星之後，轉投效中芯，並協助中芯突破14nm製程技術難關。

而與28nm不同，14nm在宣布後不到一年，就已經進入客戶風險量產，後續的12nm也進入客戶導入階段。

雖然一路走來波折，但中芯也逐漸步上正軌。

當然，為了避免中芯在中國市場獨大，台積電、聯電、三星也都以各種方式在大陸市場設廠提供代工服務，對中芯造成壓力。

2000年之後，中國也有武漢新芯、華潤微電子等以IDM模式經營的晶片設計/製造業者成立，並加入市場競爭。

而張汝京在中芯之後，成立了芯恩集成電路公司，主打的也是IDM服務模式。

在理念上有所創新，引進了共享概念。

而芯恩還取得了歐洲IDM大廠的技術轉移協議，確保未來智慧財產權部份不會再重蹈中芯的覆轍。

共享的概念其實就是考慮到代工廠不太可能為一個中、小規模訂單而開發新的工藝或增加產能，小型晶片設計公司可能會因此爭取不到足夠的生產資源，導致錯失市場。

由此業界就思考能否糾集一批fabless客戶，建一條主要能為它們服務的代工生產線，構成共享IDM模式，這樣代工生產線也能更有彈性的提供服務。

而這也是考慮到中國新創晶片行業火熱，但不是所有晶片設計公司背後都有富爸爸或龐大訂單可以提供，以及通過規模化降低單一晶片的成本。

目前芯恩作為中國新一代的IDM廠，預計在2019年底正式提供量產服務，目前芯恩也宣稱手上訂單已經足以讓初期產能滿載。

★未來的風險

中國半導體製造逐漸走出自己的路，而製程技術也逐漸追上主流市場的需求，隨著相關產業的發展，相關訂單也能夠滿足自有產線的生產合作需求。

然而製程的發展其實還看不到盡頭，雖然有部份人士妄言摩爾定律已死，尤其在半導體製造方面，不應該投入太多資源，而是應該以未來的計算架構為主。

然而矽基礎的半導體晶片仍主導了目前科技行業的核心生態，未來的技術雖然需要投入，但既有的技術也遠未達成熟的地步，台積電就宣稱其半導體製造能前進至0.1nm，而英特爾大神Jim Keller也宣稱摩爾定律仍離墳墓很遠，看不起摩爾定律的才是會進墳墓。

製程技術的演進仍然是極為重要的部份，而掌握先進位程，等於掌握了科技的話語權，但維持製程的發展需要大筆的資金，也就是需要穩定的經濟發展，而目前的經濟發展存在著風險存在，若不能有效克服，恐怕未來半導體技術的發展可能會重蹈1980年代的狀況。