中芯国际创始人张汝京今天发声：美国对中国制约的能力没有那么强，我相信我们能追得上，第三代半导体IDM现在是主流
发布日期：
2020-08-19
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“如果中国在5G技术上保持领先，将来在通讯、人工智能、云端服务等等，中国都会大大超前，因为中国在高科技应用领域是很强的。”


 
“美国如果公平竞争赢不了，它就会采取行政的方式，1980年代对日本做了一次，2018年开始，又开始对5G进行制约，但是这次它的对手不再是日本。美国对中国制约的能力没有那么强，但是我们不能掉以轻心。”
 
“第三代半导体有一个特点，它不是摩尔定律，是后摩尔定律，它的线宽都不是很小的，设备也不是特别的贵，但是它的材料不容易做，设计上要有优势。”
 
“第三代半导体，IDM开始现在是主流，但是Foundry照样有机会，但是需要设计公司找到一个可以长期合作的Foundry。”
 
“有的地方我们中国是很强的，比如说封装、测试这一块很强。至于设备上面，光科技什么，我们是差距很大的。如果我们专门看三代半导体的材料、生产制造、设计等等。我们在材料上面的差距，我个人觉得不是很大了。”
 
“要考虑短时间之内人才基础，这是我们一个弱点，基础可能做了，但是基础跟应用之间有一个gap，怎么去把它缩短？欧美公司做得比较好一点，我们就借用他们的长处来学习。”
 
“个人觉得第三阶段，如果只是有了材料，有了外延片，来做这个器件，如果我们用一个6寸来做，投资就看你要做多大，大概最少20亿多，到了六七十亿规模都可以赚钱的。这是做第三段。 如果第二段要做Epi（外延片）投资也不大，相对应的 Epi厂投资，大概只要不到10亿就起来了。”

以上，是原中芯国际创始人兼CEO、上海新昇总经理，现芯恩(青岛)创始人兼董事长张汝京，今天在中信建投证券和金沙江资本举办的线上直播中，分享的最新精彩观点。
 
张汝京平时很少公开发声，关于张汝京和刚在科创板上市的中芯国际的故事，可点此查看。
 
在这次难得的分享中，他介绍了第一到第三代半导体，问答环节中，张汝京结合当下中美之间的背景，分享了对半导体国产替代的看法、第三代半导体可能的发展模式，以及在半导体细分的各个产业里，中国与国外的差距及优势。
 
聪明投资者整理了张汝京的演讲和问答精彩内容，分享给大家。




第一到第三代半导体




我跟大家讨论一下第一到第三代半导体的科普。
 
第一代的半导体材料，最早用的是锗（germanium），后来再从锗变成了硅（silicon），因为硅的产量多，技术开发的也很好，所以基本上已经完全取代了锗。
 
但是到了40纳米以下，锗的应用又出现了，锗硅通道可以让电子流速度很快。
 
所以第一代的半导体材料中，硅是最常用的。现在用的锗硅在特殊的通道材料里会用到，将来会涉及到碳的应用，这都是后话。
 
这些材料在元素周期表里都是4价的，IV A组的碳、硅、锗、锡、铅，都属于第一代。
 
第二代是使用复合物的，the compound semiconductor material（复合半导体材料）。我们常用的是砷化镓（gallium arsenide）或者磷化铟（indium phosphide）这一类材料，这些可以用在功放领域，早期它速度比较快。
 
但是因为砷（arsenide）含剧毒，所以现在很多地方都禁止使用，所以砷化镓的应用还是局限在高速的功放功率领域。
 
而磷化铟则可以用来做发光器件，比如说LED里面都可以用到。
 
到了第三代，更好的化合物材料出现了，包括碳化硅（silicon carbon）、氮化镓、氮化铝等等，这些都是3、5族的元素化和形成的。
 
碳化硅在高电压、大功率等领域有着特别的优势；氮化镓的转换频率（switching frequency）可以很高，所以常被用在高频功放器件领域；氮化铝用于特殊领域，民用会涉及得比较少。
 
另外还有一些半导体是比较特别的，不知道该归入第几代，时间上它们是贯穿第二、第三代。
 
主要集中在2、6族的元素，是由周期表中排在II B和VI A的元素化合形成的，比如锑化镉（CdTe）、锑化汞（HgTe）或是碲镉汞（HgCdTe）等等。
 
这些材料的用途非常的特别，工艺也比较复杂，基本上民间很少用到它，但它们也还属于半导体的范畴。
 
以上就是关于三代半导体材料的简要介绍，一会儿讨论的时候，我们可以尽量讨论一些细节。

对话部分


 


美国对中国制约的能力没有那么强

碳化硅生产的三个阶段都可能遇到瓶颈




问：从2018年中兴，包括2019年华为被美国纳入实体名单以来，半导体产业最热的两个概念就是国产替代和弯道超车。两年来，整个中国半导体产业面临着美国的各个层面的封锁，请问你如何看待中国半导体产业的所谓国产替代和弯道超车？
 
张汝京：我常常不太了解为什么要弯道超车，直道就不能超车吗？
 
其实随时都可以超车，弯道超车不是捷径，反而是耗时费力的方法，这是我的看法。
 
目前，美国对中国的高科技产业有很多限制，但这不是从现在才开始的。
 
早在2000年之前，就已经出现所谓巴黎统筹委员会（简称“巴统”，于1994年解散），也是一个国际间的技术封锁。
 
最近出现的就是《瓦森纳协定》，都是对某一些国家实行高科技技术、材料和设备等的禁运。
 
2000年，我们回到大陆建Foundry厂的时候，这些限制都还存在，但小布什政府对于中国还是比较支持的，他任期内逐渐开放了一些限制。
 
我们当时在中芯国际从0.18微米级别的技术、设备和产品要引入中国大陆，都要去申请许可。
 
0.18微米、0.13微米我们都去美国申请了，而且得到美国政府4个部门的会签，包括美国国务院、商务部、国防部和能源部。
 
能源部比较特殊，它是怕我们做原子弹之类的武器，但我们不做，所以能源部通常都会很快的去通过。
 
所以这个限制是一直存在的，但是2000年以后逐渐的减少了，我们就从0.18微米一直到90纳米、65纳米，45纳米都能申请获批。
 
而且45纳米的技术还是从IBM转让来的，这在当时是相当先进的。此后，我们又申请到了32纳米——这个制程可以延伸到28纳米。
 
之后我本人就离开了中芯国际，后面可能就没有继续申请28纳米以下的技术，但也可能不需要了。
 
总之，对于设备的限制等等，各个美国总统会定出不同的策略，特朗普对中国定的策略是最严苛的。
 
早期美国商务部是很支持我们的，国防部会有很多意见，但是经过4个部委讨论通过以后也都通过了。
 
但这次最大的阻力却来自美国商务部，这主要是因为美国在5G技术上落后了，所以它就希望中国在5G领域的发展脚步放慢，这种限制也有过先例。
 
1980年代的时候，我们在美国生产存储器，当时日本存储器技术在技术、设计和良率都比美国先进很多，于是美国就开始限制日本，后来还逼日本签下《广场协定》。
 
结果大家也看到，日本根本抵挡不了美国的压力，存储器行业几乎消亡，只有一两家还能苟延残喘。
 
在逻辑方面，日本本来就没有特别的优势，至今也不算领先，这方面中国大陆可能都比日本强。
 
但是日本领先的是模拟（analog）和数模混合，在汽车、高铁这些领域的元器件日本做的是不错的。
 
当时，受到美国的影响，日本各方面都受到了很大制约，发展速度就放缓了。
 
但日本也并没有停下脚步，而是潜心钻研材料和设备，所以它在这几方面还是十分领先。
 
譬如说现在全世界大概51%的300毫米大硅片，都产自日本信越和松口这两家公司。
 
日本在光刻胶、特殊的化学品和材料等领域都是领先的。
 
设备方面，日本的光刻机也是很领先，其他的基础设备也都能自主生产，比如扩散炉、LPC单片机等。
 
但总的来说，美国对日本技术限制之后，日本的设备，尤其是存储器领域，还是受到很大打击。
 
然而，这次美国发现中国对其造成很大的竞争压力时，美国的行政负责人，就开始要打击和制约以5G通讯为主的中国技术。
 
如果中国在5G技术上保持领先，将来在通讯、人工智能、云端服务等等，中国都会大大超前，因为中国在高科技应用领域是很强的。
 
最近闹得沸沸扬扬的抖音，它比美国的Facebook要好得多，同样是社交网站，抖音有很多有趣的功能，一下子就在美国受到很多年轻人的喜欢。
 
当然也可以看到Facebook的负责人说话很酸，说中国如何如何不好，这都是出于嫉妒的心理。
 
美国如果公平竞争赢不了，它就会采取行政的方式。
 
1980年代对日本做了一次，2018年开始，又开始对5G进行制约，但是这次它的对手不再是日本。美国对中国制约的能力没有那么强，但是我们不能掉以轻心。
 
5G领域常常会用到第三代半导体材料，比如说5G的高频芯片用的材料是氮化镓。
 
这种材料的频率非常高，也可以耐高压高温。又比如无人驾驶汽车、或大功率的充电桩都会用到碳化硅，这些材料美国都会对中国采取禁运措施。
 
今天武总跟我提到，第三代半导体材料的应用会以碳化硅为重点，我就说多跟大家讨论一下碳化硅。
 
这是一个非常好的材料，但它生产的三个阶段都是可能遇到瓶颈的地方：
 
一是材料，碳化硅的单晶，早期2到4寸用了很久，现在是6到8寸也出来了，当然用到最多的还是4寸和6寸，原料本身就是很重要的资源；
 
第二阶段是生产外延片，这也涉及到特别的技术，对最终元器件成品的质量至关重要；
 
第三阶段就是去生产各种功率的半导体，这些半导体的用途就很广泛了。
 
其中使用最多的是新能源汽车和动车里的高功率器件，电压超过3000伏，最好用碳化硅来做。但这个材料制造的环节，中国的技术相对比较弱。




第三代半导体的发展规律？

IDM模式现在是主流




问：怎么看待第三代半导体，它会以什么样的规律去发展？第三代半导体未来的发展模式会是以IDM为主，还是说也是Design House（第三方设计）加Foundry（代工）这种模式占主导。
 
张汝京：半导体这个行业要长期投入，从业人员也要耐得住寂寞，经验是逐渐累积起来的，和网络电商这些不一样。
 
那些东西可以很短的时间有一个好的想法，就可以一下起来，投资人也愿意把钱投到那边去。
 
但是第三代半导体有一个特点，它不是摩尔定律，是后摩尔定律，它的线宽都不是很小的，设备也不是特别的贵，但是它的材料不容易做，设计上要有优势。
 
它投资也不是很大。所以如果出现了，第一，有没有市场？有；有没有人愿意投？可能有些人愿意，因为不是很大的投资，回报率看起来也都不错；政府支持吗？政府支持；有没有好的团队？这个是一个大问题；人才够吗？这是一个问题，真正有经验的人在我们国内是不够的。
 
所以第三代半导体，就拿碳化硅来讲，好的产品市场非常大，因为新能源车里面要用很多。
 
举个例子，特斯拉的Model 3就用到了碳化硅，silicon carbon（碳化硅）的功率器模组。
 
这些模组是谁做的呢？
 
是意法半导体，最近它也开始向英飞凌买一些，它基本上是这两家提供的，而这两家基本上都是 IDM公司，它做得很好。
 
看起来第三代半导体里面大的这些都是IDM公司，因为它从头到尾产业链是一家负责，做出来可能效率会比较高。
 
但是也有Foundry，有的人在日本，有人做Epi（外延片）做得不错，在我们中国最早的单晶的衬底片不一定自己做的，但是上面外延片自己做。
 
做了以后，有一些设计公司设计好了以后，在不同的Foundry里去留片，这种碳化硅的Foundry，日本有，台湾地区有，韩国也有，所以也有这种分工合作的情景。
 
我们中国大陆也有人想这样做，所以我个人觉得第三代半导体，IDM开始现在是主流，但是Foundry照样有机会，但是需要设计公司找到一个可以长期合作的Foundry。
 
我个人觉得这是一个好机会。
 
如果资本市场愿意投入，这个所需的资本跟做先进的逻辑平台差太多倍了。投资并不是很多就可以做，重点是人才。
 
这些人才，我们国内现在不太够的，但美国有，有些人还是愿意来大陆来做，日本有一些不一定方便来。
 
韩国有、台湾地区有，我们中国大陆自己也有些研究机构做得不错，如果这些人愿意进到产业界来，这也是很好。
 
我个人觉得韩国三星就做得不错。刚刚有几位朋友提到三星为什么做得好呢？
 
他就是一个IDM，它财力雄厚，而且它眼光很远的。虽然国内的市场不大，但是它晓得它一定要掌握技术，所以很早以来中国三星不但是开发材料，做设备，把各式各样的产业从头做到尾。
 
如果有一天它受到制约，这个不给它，那个不给它，基本上除了光科技以外，它都可以活命的。
 
基本上第一到第三代的半导体产品，它都能够生产，而且具有很大的竞争力。
 
在台湾是有一家有能力做到三星的，这一家它在技术上非常领先，但是除了技术以外，基本上对材料、设备不太去发展。
 
因为它们觉得不会被海外的市场卡脖子，所以它觉得没有必要做这个事情。再加上它们的领导喜欢focus在他专业上面，其它他不去碰，所以有很好的机会，但是没有发展出产业链。
 
我们中国大陆就不一样，可能会被卡脖子的，所以一定要自己把这些技术开发出来。
 
我再强调一下，第三代半导体投资并不是很大，重点是人才，IDM我个人觉得是不错，用分工Foundry合作的方式也可行。
 
希望投资界的人多注意关怀，给予适当的支持。我再强调一下，投资的钱比做一个先进的逻辑平台要少太多。


 


投资金额看对应阶段

10亿，20亿起步




问：能不能有一个大概的量化，投资的钱要比先进的厂少太多，到底大概区间是多少钱呢？能够有一个像样的规模。
 
张汝京：像样的规模，我个人觉得第三阶段，如果只是有了材料，有了外延片，来做这个器件，如果我们用一个6寸来做，投资就看你要做多大，大概最少20亿多，到了六七十亿规模都可以赚钱的。这是做第三段。
 
如果第二段要做Epi（外延片）投资也不大，相对应的 Epi厂投资，大概只要不到10亿就起来了。
 
设备也不难，技术要注意，原材料我们中国山东的天岳、芯成这些都是不错的。这些厂材料就是看你要做多大，这些炉子基本上都已经可以国产化，而且做得也不差。
 
否则你要向日本、德国买都买得到，也都不贵。我估计相对应的一个工厂，厂房土地不算，设备大概10亿到20亿人民币也就起家了，以后做得越好再增加。所以并不是很大。


 


封装、测试这一块我们中国很强

设备上面和别人差距很大




问：作为中芯国际的创始人，你在半导体制造领域有非常了不起的建树，也见证了过去几十年本土半导体制造发展。目前我们相比20年前取得了一定的进步，你如何看待过去的一段时间的进步？我们在这个领域跟海外的公司还是有一定的差距，你如何看待差距？在这个领域，特别是在第三代半导体领域，如何破局？
 
张汝京：我觉得差距范围太广了，有的地方我们中国是很强的，比如说封装、测试这一块很强，至于设备上面，光科技什么，我们是差距很大的。
 
如果我们专门看三代半导体的材料、生产制造、设计等等。我们在材料上面的差距，我个人觉得不是很大了。
 
两年多前，我去参观过我们国内的几个做silicon carbon（碳化硅）单晶的公司，那时候我看到的数据跟海外差距比较大。
 
但让我很惊讶的，在过去两年多时间里，他们进步非常的大，在材料上面，4寸的基本上做得跟海外很接近，差距不大了，6寸还是有点差距，但是假以时日也跟得上来，这是做材料。
 
外延片，完全在技术上的，设备也买得到，这个差距很快可以缩短。
 
至于说第三段，设计都不是很难的。它有很多是经验的累积，生产制造的设备并不需要那么先进，但是功率上面要很小心，否则做出来的效果就跟人家不一样。
 
效果的差距比较大，所以重点还是在功率上面设计的配合要做的好。
 
因为国内目前还没有真正的一家大一点的公司出来做，我还不知道有哪一家是有个很强的团队在开发这个。
 
所以目前做出来的产品功率碳化硅，只做功率上面可能比较容易追，但是做到射频上面用的氮化镓。
 
做射频，目前海外最强的，比如说日本的TDK跟村田这些都很强，我们跟这些有一些差距，但是也有一些新的公司，从海外回来的人才，在开发这种5G射频里面用氮化镓来做的，不错。
 
请大家注意一下，刚刚我忘记是哪一位提到说，有很多小公司、新的公司做得是不错的，比如说在美国加州一个小公司叫纳维塔斯，不晓得有没有被人家买掉，前一段时间我看他们做的是不错的。法国也有一家公司被ST、Micron买了。
 
刚刚也提到，以色列还是有很多好公司可以去考虑的，因为这种主要是人才，这个人才也不需要很多，几个好手来了，把我们这边的年轻人教会，我们几乎可以并驾齐驱。
 
要考虑短时间之内人才基础，这是我们一个弱点，基础可能做了，但是基础跟应用之间有一个gap，怎么去把它缩短？欧美公司做得比较好一点，我们就借用他们的长处来学习。
 
所以我感觉差距不是那么大，没有逻辑差得这么大，也没有存储器差距这么大，可以追得上的。
 
下决心找到合适的团队。做这个行业里面是很寂寞，艰苦的，要有很强的信仰的力量来支撑我们，我们就可以把它做出来。所以我是乐观，相信我们追得上。



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