盛名之下其实难副:活在台积电阴影下的中芯国际何以向未来?

孙永杰

孙永杰

· 7月19日

7月16日,中芯国际正式在上海证券交易所科创板挂牌上市,成为A股市值最高的半导体公司。

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盛名之下其实难副:活在台积电阴影下的中芯国际何以向未来?

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图片来源@视觉中国

文 | 孙永杰

7月16日,中芯国际正式在上海证券交易所科创板挂牌上市,总股本71.3642亿股,发行价27.46元人民币,市盈率109.25倍。开盘价为95元/股,涨幅达245.96%,总市值达6780亿元,成为A股市值最高的半导体公司。

不过,也有业内称,上述市值的算法并不准确,因为A股和H股市不流通。若以中芯国际A股发行16.86亿股、港股54.51亿股,分别乘以各自市场股价后再进行合并,中芯国际港股部分市值约1413.53亿元,A股市值1397.72亿元,合计总市值为2811.25亿元。

不管怎样,中芯国际从此前的默默无闻到今天的万众瞩目,加上非市场因素的作用,成为了中国芯片产业的希望和标杆。

对此,有业内分析认为,中芯国际无论是在资本市场,还是芯片产业中未来不可限量。事实真的如此吗?我们在此仅从与技术创新相关的角度,分析下中芯国际的真实实力。

技术积淀来源于台积电,张汝京带来了什么?

提及中芯国际,想来业内必提其创始人,来自于台积电的张汝京。有关张汝京对于中芯国际,乃至中国芯片制造业的贡献和意义,相关的报道很多,无需赘述。但从诸多报道中,我们得出的结论是,张汝京最大的贡献莫过于筹资及建厂的能力。例如从打下第一根桩到工厂开始投片试产,仅用了13个月。建厂的初期,中芯国际抓住互联网破裂后的半导体产业低潮期,大量购入低价二手设备;2003年,中芯国际已成为全球第四大芯片代工厂,生产工艺与台积电相同等。

那么问题来了,为何近乎从零起步的中芯国际会在仅仅3年之后,就能与台积电在工艺上旗鼓相当?

真相随着2004年,中芯国际在美国和中国香港两地上市,透明度增加而浮出水面。

2003年12月,台积电及其北美子公司向美国加州联邦地方法院提交诉讼状,起诉中芯国际侵犯专利权及窃取商业秘密,并申请对中芯国际实施禁制令处分及赔偿财务损失,起诉对象包括中芯国际在上海及美国的子公司。

台积电表示,在对该公司近期销往美国的产品加以分析(实际上是通过逆向工程),查出侵犯到台积电的数项专利证据后,才正式提出起诉。

对此,中芯国际除了2004年3月7日向美国加州联邦地方法院提出撤销台积电的侵权指控的声明外,并无采取实质性的应对措施。

2004年3月23日,台积电再向美国加州联邦地方法院提交新证据,称中芯国际180纳米芯片生产线所采用的工艺流程约有90%来自台积电。

双方的知识产权纠纷持续了近两年,最终于2005年1月达成庭外和解,根据和解协议,中芯国际赔偿台积电大约1.75亿美元。而张汝京也对外界坦诚:“我们确实犯了错误”,当初从台积电招聘的工程师习惯了台积电生产线的操作方式,因此来到中芯国际之后照搬了对手的菜单,侵犯了对方的权益。自从2005年达成和解,中芯国际一直努力建造自己的运营体系,“过程远比想象中艰难”。

也许正是这种所谓的“艰难”,2006年8月,台积电又以中芯国际不遵守和解协议为由,再次把中芯国际告上法庭,这场官司一打就是3年。理由是,中芯国际违反了2005年1月双方签署的和解协议。根据该协议,中芯国际需将0.13微米或更先进的技术资料交由第三方托管并不得使用,然而实际运营中,中芯国际继续侵犯台积电相关知识产权。

对此,中芯国际在声明中解释说,其0.20微米、0.16微米特殊记忆体技术来源于富士通;0.21微米、0.25微米静态记忆体来自东芝。在纯粹的逻辑电路方面,0.18微米技术是从新加坡特许半导体转来;0.13微米技术则来自欧洲半导体研究所;0.14微米、0.11微米以及90纳米的先进动态记忆体则来自英飞凌。而在收购摩托罗拉的工厂后,中芯国际在5年内可以免费使用摩托罗拉半导体的知识产权,包括0.13微米、90纳米以及更先进的技术。言外之意,中芯国际并未侵犯台积电的知识产权。

但在强力辩解的同时,据说在张汝京的主导下,却在寻求与台积电的和解,但因为双方律师始终无法在细节条款上达成一致,而且中芯国际的代理律师认为,己方证据充分胜算把握很大,所以坚持要打到最后。正是这个坚持,让中芯国际受到重创。

2009年11月3日,美国加州联邦地方法院判决中芯国际败诉。法院陪审团调查发现,在65个有争议的专利项目当中,中芯国际非法使用了其中的61个,台积电要求10亿美元的损害赔偿。

官司败诉之后,2009年11月7日,中芯国际董事长江上舟、CEO张汝京以及律师团主要成员紧急飞往香港,与台积电负责此事的副董事长曾繁诚再次进行谈判。一番激辩之后,台积电与中芯国际当天正式达成和解协议:中芯国际分4年向台积电赔偿2亿美元现金,同时向台积电支付8%股权,外加授出2%的认股权。此后很快,张汝京也辞职离开了中芯国际(也有说法是台积电和解协议中的要求)。

不知业内看了上述事实作何感想?当时,甚至是今天我们部分媒体在评价上述事实,基本都是以惧怕中芯国际超越台积电,刻意打压中芯国际作为结论。其实这个判断有一个基本逻辑悖论,那就是我们只需要反问一下,为何当时的中芯国际会让台积电感到害怕?它真正的创新技术实力来自哪里?

所谓一朝被蛇咬,十年怕井绳。自此之后,中芯国际在芯片制造技术上的创新近乎处于停滞状态。例如继张汝京之后担任中芯国际CEO的王宁国就为中芯国际定下两条策略:避开和台积电正面竞争,力争让中芯成为客户的“最优备选”,也就是做台积电备胎;完善本土产业链,帮助本土半导体设备、材料和芯片设计公司发展。

再之后任中芯国际CEO邱慈云提出的发展策略,也是与国际巨头寻求定位差异化和业务多样化,不直接和竞争对手对抗(意指台积电)。虽然其在任期间的2015年成功量产28纳米,但因为良品率过低,商业化进程相当缓慢。而此时的台积电已经开始开始量产16纳米,足足甩下中芯国际几乎三代(2011年的28纳米、2014年的20纳米以及2015年的16纳米)。

20年的发展历程,到2015年,15年的时间,从技术创新的角度,受制于台积电,中芯国际几乎没有任何的作为,加上期间内部控股权的内斗,形成自己在芯片制造方面技术创新,尤其是面向未来的前瞻性的创新技术的研发路径和布局及自主研发体系几乎成为天方夜谭。而接下来,也就是目前业内最为亢奋的,认为中芯国际已经借此缩短与台积电的差距,甚至未来可能弯道超车的关键14纳米制程又当如何?

追根溯源,梁孟松298天量产的14纳米是什么?

此次中芯国际上市大火,最重要的原因之一是现任中芯国际CEO之一的梁孟松自2017年接替邱慈云后,采取了跨越三代、五级(22/20纳米、16/18纳米、14/12纳米),仅用298天的时间就将14纳米量产,创造了中国芯片制造的奇迹,未来更是因此可期。

其实熟知芯片产业的业内人士看到上述策略应该不会感到意外。

因为早在2011年,梁孟松从台积电离职,正式加入三星集团,担任三星LSI部门技术长,同时也是三星晶圆代工的执行副总之后,为了化解三星从28纳米制程转向20纳米制程过程中遭遇的技术瓶颈,甚至进度停摆的困境,梁孟松就提出了放弃20纳米制程,直接由28纳米制程升级到14纳米制程(跳过第24代的20/22纳米制程和第25代的16/18纳米制程,一次完成三代、四级跨越)的策略,且大获成功。

典型的标志就是将2015年苹果iPhone 6s的A9处理器的订单从台积电手中分食,同时还拿下高通的大单,不仅让台积电损失高达10亿美元,并使其股价一度大跌,评级遭降,甚至连连续看好台积电5年之久的瑞士信贷,也第一次看衰台积电的未来。更重要的是,这是台积电在芯片制程技术上首次败给亚洲同行。

所谓有果必有因。由于三星产品技术来自IBM授权,因此其产品特征与IBM一样。例如三星2009年量产的65纳米和以前投产的产品,其产品特征均与IBM一样,而和台积电差异极大,这点符合一般预期。但之后几年(也就是梁孟松2009年离开台积电前往韩国),三星的45、32、28纳米节点,与台积电差异急剧减少,两家产品变得极为相近。

台积电于是委托外部专家以最先进的电子显微镜,分析头发万分之一细微的电晶体,详细比对IBM、台积电和三星3家公司产品最新4代产品的主要结构特征以及组成材料,制作了一份名为“台积电/三星/IBM产品关键制程结构分析比对报告”。

此报告中列出7个电晶体的关键制程特征,例如浅沟槽隔离层的形状、后段介电质层的材料组合等,双方产品都高度相似。此外,三星28纳米制程P型电晶体电极的硅锗化合物,更类似台积电的菱形结构特征,与IBM的圆盘U型完全不同。这份报告又指出2015年双方量产的16、14纳米鳍式场效应晶体管产品更为相似,单纯从结构分析可能分不出系来自三星或来自台积电。

这几项如指纹般独特并难以模仿的技术特征,使台积电认定梁孟松已泄漏台积电公司的商业秘密给三星。另外,台积电早在10年前的2005年据称就已经开始基于FinFET技术(鳍式场效晶体管)的研发,而梁孟松是其中的核心参与者。

据当时中国台湾媒体独家取得的台积电控告梁孟松损害营业秘密的二审判决书,从中发现,梁孟松对三星的“贡献”之大,以及对台积电伤害之大,远超过之前外界所知。

种种坐实的证据,最终让始于2011年台积电对于梁孟松泄漏商业秘密的民事诉讼在2015年底有了结果,法院最终判决:在2015年12月31日之前,梁孟松不能以任职或者是其他的方式继续为三星提供任何服务。

还是老规矩,对事不对人。业内从上述有关三星从28纳米直至14纳米发展中引发的诉讼中看到了什么?

既然是从技术创新的角度,我们看到的是,三星赶超台积电的路径几乎和当时张汝京时代的中芯国际同出一撤。不同的是,作为企业,三星比当时的中芯国际要幸运得多(台积电只是起诉了梁孟松个人),没有遭到台积电的起诉。

至于为何台积电没有起诉三星,据当时台积电的律师称,三星企业规模与产品线,远比当年的中芯国际庞大且复杂,贸然开战,后果难测,虽然台积电有所准备,但不会轻启战端。

在此,也许有人会称,台积电明显是“欺软怕硬”,欺负咱们中芯国际弱小,三星强大。持这种观点的人未免太过于狭隘。

首先起诉与否是台积电的事情,作为被起诉方,自己是否侵犯了人家的知识产权才是关键。更为重要的是,起诉过后彼此的表现。

这里回到台积电起诉梁孟松的案件,按理说,台积电损失惨重,甚至有伤筋动骨之嫌,但事实是,仅在第二年,台积电就凭借自身在制程技术的创新重新从三星手中夺回了苹果A系列芯片制造的订单,并一直延续到今天。

至于三星,本可以继续在2016年继续聘用梁孟松及其台积电旧部的团队(包括黄国泰、夏劲秋、郑钧隆、侯永田及陈建良),但三星没有,重要的是,在没有梁孟松及其台积电旧部的团队下,三星芯片制造的迭代和创新并没有停止,10纳米、8纳米、7纳米、5纳米、3纳米,一直咬住台积电不放,甚至在未来的3纳米规划中,首先采用FinFET 升级版的GAA 工艺技术(台积电和英特尔依然采用FinFET 技术)走出了不同于台积电和英特尔的技术路线。

反观中芯国际,在遭受打击之后的几年做了什么?我们在前述中已有说明不再赘述。

那么是什么造成了如此不同的境遇?究其原因,还是企业具备的自主研发体系和创新以及对于产业高瞻远瞩的判断。而这才是中芯国际目前最为缺乏和未来最大的挑战。

所以,真的没有必要将中芯国际目前的14纳米而过分亢奋,甚至傲娇,它只不过是5年前三星14纳米桥段的一个”翻版”而已。

要想成为“国之重器”,中芯国际还有多远?

此次中芯国际上市之后,业内和诸多券商纷纷给出极高的评价和预期,甚至有的称中芯国际为“国之重器”。而论据基本上是以中芯国际现在的14纳米作为与台积电差距缩小的依据(代差缩小为3.5年)。事实真的如此吗?

如果我们没有理解错的话,作为“国之重器”是不是应该以目前相关产业中的最高标准为准呢?

我们先以最好理解的制程代差为例,来看看产业中的其他主流厂商的进展。

当今年中芯国际尚在14纳米产能爬坡之时,英特尔、台积电、三星的10纳米、5纳米均已经量产,尤其是台积电的5纳米即将被大规模应用于苹果的iPhone12的 A14、高通骁龙875以及华为的麒麟1020等旗舰级手机芯片上。

至于2021年和2022年,英特尔、台积电、三星将主攻7纳米和3纳米并量产。

相比之下,目前中芯国际尚未有14纳米以下制程的技术路线和规划。如果我们按照14纳米之后的7纳米、5纳米和3纳米为三代,以平均每代3.5年的代差计算,中芯国际的差距是多少?恐怕一算便知。

如果说上述是显性的代差差距,那么隐性的差距,即同一代的制程,因为防漏电、改善良率等细微技术的差距,依然会造成在实际应用中大相径庭的表现。

以前述抢走台积电苹果iPhone 6s的A9处理器制造订单的三星14nmFinFET制程为例,其在性能和续航表现上均不及台积电的16nmFinFET制程,加之良品率低于台积电,最终引发了苹果iPhone的“芯片门”事件,而台积电借此收复了部分被抢夺的订单。

对此,有业内分析称,由于半导体FinFET技术与过去2D平面技术的经验不同,FinFET无论在制程、设计、IP与电子设计自动化(EDA)工具各方面都必须经过克服众多挑战才能成熟,就结果来看,三星似乎尚未能成熟驾驭FinFET这项新技术,尤其是良率与漏电控制上。三星虽然挖走了台积电FinFET技术的战将(意指梁孟松及其团队),但高阶主管通常只记得大方向,像诸如防漏电及改善良率等细节技术上的创新并未掌握,而这也是台积电能够始终领先业内的重要原因之一。

同样,在中芯国际上,也发生过类似的事情。有报道称,在2015年,紫光展锐曾向中芯国际订购了大约5万块3G芯片原型,当时中芯国家采用的是40纳米技术,而台积电早在7年前就已经推出类似技术。尽管比台积电晚了7年,按理说应该是很成熟的技术了),但这些芯片分批生产,每批仅为2500块,且经常出现不合格产品。相较之下,台积电的最高日产量为50万块。

又如,中芯国际的28纳米制程,虽然早在2015年就已经所谓的成功量产,但实际情况是,低阶28 纳米工艺多晶硅制程的良品率只有60%,而高阶28纳米工艺高介电常数金属栅极制程的良品率更是只有40%,根本无法满足客户的需求(例如高通的410和425处理器当时采用的就是中芯国际的28纳米制程)。

为此,2017年接棒中芯国际CEO的梁孟松和其所率的台籍、韩籍团队不得不用接近一年的时间来提升28纳米的良品率,虽然最终就将低阶28纳米工艺多晶硅制程的良品率从60%大幅提升至85%以上,高阶28 纳米工艺高介电常数金属栅极制程的良品率翻倍提升至80%以上。但彼时的中国台湾联华电子位于厦门翔安区火炬高新区的中国大陆分公司联芯集成电路制造(厦门)有限公司(厦门联芯)已于同年(2018)二月提前于中芯试产28纳米高介电常数金属栅极制程,其良品率更是高达98%,而台积电南京厂也提前半年于同年 5 月量产属于第25代的16纳米制程。在竞争对手全都提前量产,良品率或是高于自己,或是技术比自己先进的情况下,中芯国际的28纳米制程虽然质量稳定了,但已经是毫无优势可言,几乎抢不到任何订单。

例如因中芯国际的制程落后,世界最大的比特币挖矿芯片(ASIC: Application Specific Integrated Circuit)设计公司比特大陆虽为中国大陆公司,但其订单全被台积电拿下,为此,梁孟松也不得承认,因28纳米制程研制成功太晚,已错失市场良机。

还有一个近期的实例是,紫光展锐(UNISOC)发布了新的智能手表芯片,竟然采用的是台积电 28nm HPC + 工艺制程,要知道28纳米是台积电2011年发布的制程技术,距现在接近10年,为何经过改进后的中芯国际28纳米芯片依然没有成为国产芯片厂商的首选?不值得深思吗?

对此,有专家表示,考虑到制造过程涉及与芯片设计师和设备制造商进行技术创新及微调,中芯国际在高端和低端扩大规模时也缺乏创新,这种差距不亚于显性的代差,甚至比代差的差距更大。所以,即便中芯国际在 14 纳米上取得很大进展,但真正商业化相当艰难,因为,使用 14 纳米芯片的客户,宁愿使用台积电的同等级 16/12 纳米制程来生产,也暂时不会去采用中芯国际的制程技术。

到这里,也许有人会说,华为今年发布的荣耀4t智能手机中的麒麟710A不就采用了中芯片国际的14纳米制程吗?我们这里先不说此前采用台积电12纳米制程的麒麟710领先采用中芯国际14纳米制程710A至少2年的事实,如果去除非市场因素的影响,你觉得在中芯国际的14纳米和台积电的12纳米之间,华为会作何选择?

既然提及华为,其之所以在运营商业务(例如5G基站)、消费者业务(例如智能手机)以及企业级业务(例如数据中心)能够或保持领先,或保持高速增长,从核心的芯片层面看,几乎都是最新技术的支撑。仅就芯片制程,几乎全部采用的是台积电的7纳米制程,中芯国际不要说现在,就是未来2、3年内也很难提供类似“国之重器”应有的支撑。

当然,我们在此并非否认中芯国际对于中国芯片制造产业举足轻重的作用,只是此次中芯国际的上市,客观的“风口”因素过多,极易让业内忽视对于中芯国际理性和客观的认识,尤其是在其发展过程中遭遇重大挫折时原因的反思及对于未来发展策略的长远规划方面均存在欠缺,而这远比一个14纳米和所谓的高市值对于中芯国际及中国芯片制造产业的未来更为重要。

本文系作者孙永杰授权钛媒体发表,并经钛媒体编辑,转载请注明出处、作者和本文链接
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    不能一味吹捧,正视问题解决问题才是成长的最好途径。

    2020-07-19 13:00 via pc
  • 钛斗士 钛斗士
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    政 治 正 确

    2020-07-19 12:22 via android

Oh! no

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