中國的造芯往事：躋身全球晶圓代工前十名，起底中芯、華虹的崛起

中國大陸製造晶片的歷史只有二十年左右的時間。

起步雖晚，但中芯國際和華虹半導體現已躋身全球晶圓代工前十名。

很多人認為中國芯要崛起，首先晶片製造水平要提高上來。

該文從這兩家公司的角度，和您一同回顧中國的造芯往事。

攔路虎「瓦森納」

上世紀末期，日韓和歐美都通過一些政策來給予集成電路產業最大的鼓勵和支持。

中國也緊跟國際趨勢，推出了「908工程」和「909工程」。

中國政府主導的「908工程」是90年代第八個五年計劃期間實施的發展微電子產業的重點工程，主體企業是由742廠和永川半導體研究所無錫分所合併成立的中國華晶電子集團公司，該項目的建成投產使國內集成電路生產技術水平由2-3微米提高到0.8-1微米。

「909工程」則是我國在發展微電子產業90年代第九個五年計劃，第二次衝擊IC產業高地的「909」共投資了100億元。

1996年，作為「909工程」的主體承擔單位，上海華虹微電子有限公司正式成立。

此後，上海華虹微電子與日本NEC公司合作，組建了上海華虹NEC作為該工程的主要承擔者。

1998年，上海華虹微電子有限公司正式更名為上海華虹（集團）有限公司。

次年，上海華虹NEC在上海浦東建立了我國內地第一條8英寸、0.5微米集成電路晶片生產線。

然而，《瓦森納協定》這隻攔路虎卻截住了剛要大展拳腳的中國。

在美國的操縱下，1996年7月，以西方國家為主的33個國家在奧地利維也納簽署了《瓦森納協定》，決定從1996年11月1日起實施新的控制清單和信息交換規則，中國成了被聯合封鎖的國家之一。

這份協定包含兩份控制清單：一份是軍民兩用商品和技術清單，涵蓋了先進材料、材料處理、電子器件、計算機、電信與信息安全、傳感與雷射、導航與航空電子儀器、船舶與海事設備、推進系統等9大類；另一份是軍品清單，涵蓋了各類武器彈藥、設備及作戰平台等共22類。

在此限制下，華晶和華虹到國際市場採購設備頻頻遇阻，在關鍵設備缺失的情況下，中國的造芯能力與國際先進水平的差距被越拉越大。

「中」國第一個「芯」片製造廠

1999年，上海市經委副主任江上舟在信息產業部召開的全國集成電路「十五」戰略規劃研討會上指出，要想避開《瓦森納協定》，必須尋找海外夥伴投資。

彼時，美籍台商張汝京正打算回大陸投資半導體產業。

他創立剛滿3年的世大半導體被台積電收購後，有謠言稱這次收購案張汝京並不知情。

但他本人則聲稱自己全程參與了討論，而且台積電給出的價格是「原來股價的8.5倍」。

張汝京到上海考察時，上海市市長、主管科技的副市長當即拍板且馬上就帶他去張江選地，直言「想要哪塊都可以」。

2000年4月，在中國政府的支持下，張汝京以「『中』國第一個『芯』片（晶圓）製造廠」的雄心，創建了中芯國際。

張汝京在新加坡、義大利、日本、台灣等地都建過廠，是業界的建廠高手。

空窗的大陸和剛「分手」的張汝京看似是一段機緣巧合，但其實也是命中注定，因為在大陸建廠一直是張汝京的心愿。

世大半導體被台積電收購後，員工在台積電被降職降薪，於是大約有300多名半導體工程師追隨張汝京北上，其中多是他在世大和德州儀器時的同事，甚至是一些廠商朋友。

這也引發了台灣工程師跳槽去大陸的潮流，新竹科學園區人們見面就問「去不去大陸？」

有了一定的人才基礎，中芯國際從建廠到投產的一切都是高速度，但背後的難題依然存在。

在工藝方面，張汝京找到日本東芝，引進了0.21微米存儲技術；隨後又與全球第三大晶片代工廠商新加坡特許半導體合作，成為了國內第一家0.18微米晶片製造商；通過與富士通的合作，中芯國際將技術水平提升到0.16微米。

緊接著，中芯國際與美國德州儀器達成合作協議，擴大其半導體晶片的生產規模。

作為當時全球最大手機晶片製造商之一，德州儀器首次與中國公司合作就選擇中芯國際，並授權使用0.13微米製造工藝，這對中芯國際而言是一針強心劑。

為了快速成長，中芯國際選擇在半導體行業的低谷時逆周期投資。

但在購買設備方面，中芯國際也遭受到了《瓦森納協定》的重重阻撓。

2001年，中芯國際向美國應用材料公司購買雙電子束系統，突然遭遇布希政府凍結產品出口許可，於是張汝京選擇繞道而行，轉向瑞典企業求救。

2005年，中芯國際曾向美國國家出口銀行申請7.69億美元貸款，用以購買美國應用材料的設備，又被美國美光公司以「美國政府不能用納稅人的錢幫助對手」為由進行阻攔。

除了繞行購買設備，張汝京還憑藉自身人脈，購入了大量低價的二手設備，才得以布置了三條8寸生產線。

2003年，張汝京的第二次私募又融到了6億多美元，一方面用於投資建設北京的12寸晶圓廠，一方面以低價購入了摩托羅拉的天津工廠用以建設8寸生產線。

這樣，在不到四年的時間裡中芯國際就擁有了四個8寸廠和一個12寸廠。

2004年，中芯國際在港交所和納斯達克完成上市。

同年1月，中芯國際與世界晶片巨頭爾必達、東芝、英飛凌達成技術轉讓及代工協議；3月，中芯國際又與德國億恆科技簽署一項擴大DRAM內存晶片生產合作的協議，億恆向中芯國際轉讓其0.11微米溝槽式（trench）動態內存（DRAM）工藝和300毫米生產技術。

高速發展之際，中芯國際陷入了與台積電的專利糾紛。

2005年，中芯國際以1.75億美元的和解費換來短暫和解，不過2006年，台積電再次向美國加州法院起訴並指控中芯國際違反了2005年的協議，雙方展開訴訟戰。

2009年11月4日，美國法院裁定中芯國際竊取台積電商業機密。

隨後兩家再一次達成和解協議，代價是中芯國際向台積電支付2億美元現金及10%股份。

該年中芯國際凈利潤創成立以來最大年度虧損，凈虧損達9.6億美元，同時還逼走了創始人張汝京。

往後年間，在高層多次洗牌後，中芯國際重整旗鼓並大力投入自主研發，不斷攻克難關，深耕主流技術。

目前，雖然與業界最新的7nm還有不小的差距，但在梁孟松博士加入後，中芯國際今年有望正式量產14nm工藝，進一步提升中國造芯水平，追趕晶圓代工第一梯隊。

據研調機構集邦旗下拓墣產業研究院統計，在2019年第三季度全球前十大晶圓代工廠營收排名中，中芯國際排在第五位，華虹半導體位列第七。

那麼華虹又是如何達到這一高度的呢？

中「華」另一道彩「虹」

上世紀90年代末期，華虹看準了中國當時對中低端晶片的需求，與NEC合作將產線升級至0.5-0.35微米，並承接了政務系統所需的IC卡（如社保卡、一卡通等）、中移動SIM卡等國產研發需求。

另外，華虹還與日資合作夥伴做半導體元器件銷售，一方面為在中國的日本電子企業提供本地化服務，另一方面，為自己的產線尋找加工需求。

1999年，華虹在國內率先開發出了成功具有自主智慧財產權的非接觸式IC卡晶片，成功應用於上海公交一卡通項目。

同年，華虹NEC建成並投片64MB的DRAM，抓住了半導體景氣的尾巴，依靠NEC的存儲器訂單，華虹NEC當年實現盈利。

不過半導體產業冷風來得很快，在DRAM價格被狂砍9成過後，2001年的華虹NEC虧損近14億元。

2003年，華虹集團從日方收回了華虹NEC經營管理權，將其轉向靈活的代工領域。

但是由於海外技術封鎖和資金問題，華虹無法建設先進的12英寸晶圓生產線。

中國再次陰差陽錯地錯過了與國際DRAM產業同步的機會。

不過，華虹當時便開始布局特色工藝技術，經過多年打磨，才有了現在的嵌入式非易失性存儲器（eNVM）、功率器件、模擬及電源管理、邏輯/數模混合以及射頻等多個特色工藝平台。

2011年12月，華虹半導體有限公司和宏力半導體製造公司聯合宣布，雙方已完成了合併交易，華虹宏力正式上線。

截止到去年，華虹宏力累計獲得中國/美國有效授權專利超過3000件，打破了中國半導體產業過分依賴技術引進的局面，為國內外客戶提供了更加經濟有效的造芯平台，推動了國內半導體產業的發展。

而且華虹無錫項目現已取得階段性進展，一期12英寸生產線已經順利建成投片。

隨著首批12英寸矽片進入工藝機台，開始55納米晶片產品製造，華虹無錫的12英寸項目從工程建設期正式邁入了生產運營期。

將未來裝進口袋

中芯國際聯合CEO趙海軍博士曾指出，晶圓代工領域第一名掙大錢，第二名幾乎不掙錢，第三名就開始虧損。

所以，中芯國際將以前兩名為終極目標，以第二梯隊的第一名為短期目標，深耕主流先進工藝，打造完整平台。

對於華虹而言，強化特色工藝這一核心競爭力，並持續推進「8+12」戰略，將能夠在晶圓代工的細分領域快速發展壯大。

集邦諮詢在《2019中國半導體特色工藝市場分析報告》中就曾指出，半導體特色工藝製程的全球市場占比約為40%，這是華虹宏力的重要戰場。

華虹與中芯國際作為中國晶圓代工產業的雙子星，未來會代表中國造芯力量，將更優秀的中國工藝揉進更多的中國「芯」，甚至是外國「芯」。

可見，只要肯投入，肯努力，落後一些並不可怕，只要堅持就能進步，就能成功。

目前華虹還在不斷的將資金、技術等用於先進位程的研發和量產上面，相信只要堅持下去，以後還非常有希望追上台積電、追上三星的。

中國未來「芯」征程長路漫漫，只有將集成電路的設計、製造和封測每個領域都追趕上國際一流水平，才能將未來裝進口袋。