孫永傑:活在台積電陰影下的中芯國際,如何走向未來?_風聞
熊猫儿-2020-07-19 21:22
7月16日,中芯國際正式在上海證券交易所科創板掛牌上市,總股本71.3642億股,發行價27.46元人民幣,市盈率109.25倍。開盤價為95元/股,漲幅達245.96%,總市值達6780億元,成為A股市值最高的半導體公司。
不過,也有業內稱,上述市值的算法並不準確,因為A股和H股市不流通。若以中芯國際A股發行16.86億股、港股54.51億股,分別乘以各自市場股價後再進行合併,中芯國際港股部分市值約1413.53億元,A股市值1397.72億元,合計總市值為2811.25億元。
不管怎樣,中芯國際從此前的默默無聞到今天的萬眾矚目,加上非市場因素的作用,成為了中國芯片產業的希望和標杆。
對此,有業內分析認為,中芯國際無論是在資本市場,還是芯片產業中未來不可限量。事實真的如此嗎?
我們在此僅從與技術創新相關的角度,分析下中芯國際的真實實力。
張汝京帶來了什麼?
提及中芯國際,想來業內必提其創始人,來自於台積電的張汝京。有關張汝京對於中芯國際,乃至中國芯片製造業的貢獻和意義,相關的報道很多,無需贅述。
但從諸多報道中,我們得出的結論是,張汝京最大的貢獻莫過於籌資及建廠的能力。
例如從打下第一根樁到工廠開始投片試產,僅用了13個月。建廠的初期,中芯國際抓住互聯網破裂後的半導體產業低潮期,大量購入低價二手設備;2003年,中芯國際已成為全球第四大芯片代工廠,生產工藝與台積電相同等。
那麼問題來了,為何近乎從零起步的中芯國際會在僅僅3年之後,就能與台積電在工藝上旗鼓相當?
真相隨着2004年,中芯國際在美國和中國香港兩地上市,透明度增加而浮出水面。
2003年12月,台積電及其北美子公司向美國加州聯邦地方法院提交訴訟狀,起訴中芯國際侵犯專利權及竊取商業秘密,並申請對中芯國際實施禁制令處分及賠償財務損失,起訴對象包括中芯國際在上海及美國的子公司。
台積電表示,在對該公司近期銷往美國的產品加以分析(實際上是通過逆向工程),查出侵犯到台積電的數項專利證據後,才正式提出起訴。
對此,中芯國際除了2004年3月7日向美國加州聯邦地方法院提出撤銷台積電的侵權指控的聲明外,並無採取實質性的應對措施。
2004年3月23日,台積電再向美國加州聯邦地方法院提交新證據,稱中芯國際180納米芯片生產線所採用的工藝流程約有90%來自台積電。
雙方的知識產權糾紛持續了近兩年,最終於2005年1月達成庭外和解。
根據和解協議,中芯國際賠償台積電大約1.75億美元。而張汝京也對外界坦陳:“我們確實犯了錯誤”,當初從台積電招聘的工程師習慣了台積電生產線的操作方式,因此來到中芯國際之後照搬了對手的菜單,侵犯了對方的權益。自從2005年達成和解,中芯國際一直努力建造自己的運營體系,“過程遠比想象中艱難”。
也許正是這種所謂的“艱難”,2006年8月,台積電又以中芯國際不遵守和解協議為由,再次把中芯國際告上法庭,這場官司一打就是3年。理由是,中芯國際違反了2005年1月雙方簽署的和解協議。根據該協議,中芯國際需將0.13微米或更先進的技術資料交由第三方託管並不得使用,然而實際運營中,中芯國際繼續侵犯台積電相關知識產權。
對此,中芯國際在聲明中解釋説,其0.20微米、0.16微米特殊記憶體技術來源於富士通;0.21微米、0.25微米靜態記憶體來自東芝。在純粹的邏輯電路方面,0.18微米技術是從新加坡特許半導體轉來;0.13微米技術則來自歐洲半導體研究所;0.14微米、0.11微米以及90納米的先進動態記憶體則來自英飛凌。而在收購摩托羅拉的工廠後,中芯國際在5年內可以免費使用摩托羅拉半導體的知識產權,包括0.13微米、90納米以及更先進的技術。
言外之意,中芯國際並未侵犯台積電的知識產權。
但在強力辯解的同時,據説在張汝京的主導下,卻在尋求與台積電的和解,但因為雙方律師始終無法在細節條款上達成一致,而且中芯國際的代理律師認為,己方證據充分勝算把握很大,所以堅持要打到最後。正是這個堅持,讓中芯國際受到重創。
2009年11月3日,美國加州聯邦地方法院判決中芯國際敗訴。法院陪審團調查發現,在65個有爭議的專利項目當中,中芯國際非法使用了其中的61個,台積電要求10億美元的損害賠償。
官司敗訴之後,2009年11月7日,中芯國際董事長江上舟、CEO張汝京以及律師團主要成員緊急飛往香港,與台積電負責此事的副董事長曾繁誠再次進行談判。一番激辯之後,台積電與中芯國際當天正式達成和解協議:中芯國際分4年向台積電賠償2億美元現金,同時向台積電支付8%股權,外加授出2%的認股權。此後很快,張汝京也辭職離開了中芯國際(也有説法是台積電和解協議中的要求)。
不知業內看了上述事實作何感想?當時,甚至是今天我們部分媒體在評價上述事實,基本都是以懼怕中芯國際超越台積電,刻意打壓中芯國際作為結論。其實這個判斷有一個基本邏輯悖論,那就是我們只需要反問一下,為何當時的中芯國際會讓台積電感到害怕?它真正的創新技術實力來自哪裏?
所謂一朝被蛇咬,十年怕井繩。自此之後,中芯國際在芯片製造技術上的創新近乎處於停滯狀態。例如繼張汝京之後擔任中芯國際CEO的王寧國就為中芯國際定下兩條策略:避開和台積電正面競爭,力爭讓中芯成為客户的“最優備選”,也就是做台積電備胎;完善本土產業鏈,幫助本土半導體設備、材料和芯片設計公司發展。
再之後任中芯國際CEO邱慈雲提出的發展策略,也是與國際巨頭尋求定位差異化和業務多樣化,不直接和競爭對手對抗(意指台積電)。雖然其在任期間的2015年成功量產28納米,但因為良品率過低,商業化進程相當緩慢。而此時的台積電已經開始開始量產16納米,足足甩下中芯國際幾乎三代(2011年的28納米、2014年的20納米以及2015年的16納米)。
20年的發展歷程,到2015年,**15年的時間,從技術創新的角度,受制於台積電,中芯國際幾乎沒有任何的作為,加上期間內部控股權的內鬥,形成自己在芯片製造方面技術創新,尤其是面向未來的前瞻性的創新技術的研發路徑和佈局及自主研發體系幾乎成為天方夜譚**。
而接下來,也就是目前業內最為亢奮的,認為中芯國際已經藉此縮短與台積電的差距,甚至未來可能彎道超車的關鍵14納米制程又當如何?
298天量產的14納米是什麼?
此次中芯國際上市大火,最重要的原因之一是現任中芯國際CEO之一的梁孟松自2017年接替邱慈雲後,採取了跨越三代、五級(22/20納米、16/18納米、14/12納米),僅用298天的時間就將14納米量產,創造了中國芯片製造的奇蹟,未來因此可期。
其實熟知芯片產業的業內人士看到上述策略應該不會感到意外。
因為早在2011年,梁孟松從台積電離職,正式加入三星集團,擔任三星LSI部門技術長,同時也是三星晶圓代工的執行副總之後,為了化解三星從28納米制程轉向20納米制程過程中遭遇的技術瓶頸,甚至進度停擺的困境,梁孟松就提出了放棄20納米制程,直接由28納米制程升級到14納米制程(跳過第24代的20/22納米制程和第25代的16/18納米制程,一次完成三代、四級跨越)的策略,且大獲成功。
典型的標誌就是將2015年蘋果iPhone 6s的A9處理器的訂單從台積電手中分食,同時還拿下高通的大單,不僅讓台積電損失高達10億美元,並使其股價一度大跌,評級遭降,甚至連連續看好台積電5年之久的瑞士信貸,也第一次看衰台積電的未來。更重要的是,這是台積電在芯片製程技術上首次敗給亞洲同行。
所謂有果必有因。由於三星產品技術來自IBM授權,因此其產品特徵與IBM一樣。例如三星2009年量產的65納米和以前投產的產品,其產品特徵均與IBM一樣,而和台積電差異極大,這點符合一般預期。但之後幾年(也就是梁孟松2009年離開台積電前往韓國),三星的45、32、28納米節點,與台積電差異急劇減少,兩家產品變得極為相近。
台積電於是委託外部專家以最先進的電子顯微鏡,分析頭髮萬分之一細微的電晶體,詳細比對IBM、台積電和三星3家公司產品最新4代產品的主要結構特徵以及組成材料,製作了一份名為“台積電/三星/IBM產品關鍵製程結構分析比對報告”。
此報告中列出7個電晶體的關鍵製程特徵,例如淺溝槽隔離層的形狀、後段介電質層的材料組合等,雙方產品都高度相似。此外,三星28納米制程P型電晶體電極的硅鍺化合物,更類似台積電的菱形結構特徵,與IBM的圓盤U型完全不同。這份報告又指出2015年雙方量產的16、14納米鰭式場效應晶體管產品更為相似,單純從結構分析可能分不出系來自三星或來自台積電。
這幾項如指紋般獨特並難以模仿的技術特徵,使台積電認定梁孟松已泄漏台積電公司的商業秘密給三星。另外,台積電早在10年前的2005年據稱就已經開始基於FinFET技術(鰭式場效晶體管)的研發,而梁孟松是其中的核心參與者。
據當時中國台灣媒體獨家取得的台積電控告梁孟松損害營業秘密的二審判決書,從中發現,梁孟松對三星的“貢獻”之大,以及對台積電傷害之大,遠超過之前外界所知。
種種坐實的證據,最終讓始於2011年台積電對於梁孟松泄漏商業秘密的民事訴訟在2015年底有了結果,法院最終判決:在2015年12月31日之前,梁孟松不能以任職或者是其他的方式繼續為三星提供任何服務。
還是老規矩,對事不對人。業內從上述有關三星從28納米直至14納米發展中引發的訴訟中看到了什麼?
既然是從技術創新的角度,我們看到的是,三星趕超台積電的路徑幾乎和當時張汝京時代的中芯國際同出一撤。不同的是,作為企業,三星比當時的中芯國際要幸運得多(台積電只是起訴了梁孟松個人),沒有遭到台積電的起訴。
至於為何台積電沒有起訴三星,據當時台積電的律師稱,三星企業規模與產品線,遠比當年的中芯國際龐大且複雜,貿然開戰,後果難測,雖然台積電有所準備,但不會輕啓戰端。
在此,也許有人會稱,台積電明顯是“欺軟怕硬”,欺負咱們中芯國際弱小,三星強大。持這種觀點的人未免太過於狹隘。
首先起訴與否是台積電的事情,作為被起訴方,自己是否侵犯了人家的知識產權才是關鍵。更為重要的是,起訴過後彼此的表現。
這裏回到台積電起訴梁孟松的案件,按理説,台積電損失慘重,甚至有傷筋動骨之嫌,但事實是,僅在第二年,台積電就憑藉自身在製程技術的創新重新從三星手中奪回了蘋果A系列芯片製造的訂單,並一直延續到今天。
至於三星,本可以繼續在2016年繼續聘用梁孟松及其台積電舊部的團隊(包括黃國泰、夏勁秋、鄭鈞隆、侯永田、陳建良),但三星沒有,重要的是,在沒有梁孟松及其台積電舊部的團隊下,三星芯片製造的迭代和創新並沒有停止,10納米、8納米、7納米、5納米、3納米,一直咬住台積電不放,甚至在未來的3納米規劃中,首先採用FinFET 升級版的GAA 工藝技術(台積電和英特爾依然採用FinFET 技術)走出了不同於台積電和英特爾的技術路線。
反觀中芯國際,在遭受打擊之後的幾年做了什麼?我們在前述中已有説明不再贅述。
那麼是什麼造成了如此不同的境遇?究其原因,還是企業具備的自主研發體系和創新以及對於產業高瞻遠矚的判斷。而這才是中芯國際目前最為缺乏和未來最大的挑戰。
所以,真的沒有必要將中芯國際目前的14納米而過分亢奮,甚至傲嬌,它只不過是5年前三星14納米橋段的一個”翻版”而已。
要想成為“國之重器”,中芯國際還有多遠?
此次中芯國際上市之後,業內和諸多券商紛紛給出極高的評價和預期,甚至有的稱中芯國際為“國之重器”。而論據基本上是以中芯國際現在的14納米作為與台積電差距縮小的依據(代差縮小為3.5年)。事實真的如此嗎?
如果我們沒有理解錯的話,作為“國之重器”是不是應該以目前相關產業中的最高標準為準呢?
我們先以最好理解的製程代差為例,來看看產業中的其他主流廠商的進展。
當今年中芯國際尚在14納米產能爬坡之時,英特爾、台積電、三星的10納米、5納米均已經量產,尤其是台積電的5納米即將被大規模應用於蘋果的iPhone12的 A14、高通驍龍875以及華為的麒麟1020等旗艦級手機芯片上。
至於2021年和2022年,英特爾、台積電、三星將主攻7納米和3納米並量產。
相比之下,目前中芯國際尚未有14納米以下製程的技術路線和規劃。如果我們按照14納米之後的7納米、5納米和3納米為三代,以平均每代3.5年的代差計算,中芯國際的差距是多少?恐怕一算便知。
如果説上述是顯性的代差差距,那麼隱性的差距,即同一代的製程,因為防漏電、改善良率等細微技術的差距,依然會造成在實際應用中大相徑庭的表現。
以前述搶走台積電蘋果iPhone 6s的A9處理器製造訂單的三星14nmFinFET製程為例,其在性能和續航表現上均不及台積電的16nmFinFET製程,加之良品率低於台積電,最終引發了蘋果iPhone的“芯片門”事件,而台積電藉此收復了部分被搶奪的訂單。
對此,有業內分析稱,由於半導體FinFET技術與過去2D平面技術的經驗不同,FinFET無論在製程、設計、IP與電子設計自動化(EDA)工具各方面都必須經過克服眾多挑戰才能成熟,就結果來看,三星似乎尚未能成熟駕馭FinFET這項新技術,尤其是良率與漏電控制上。三星雖然挖走了台積電FinFET技術的戰將(意指梁孟松及其團隊),但高階主管通常只記得大方向,像諸如防漏電及改善良率等細節技術上的創新並未掌握,而這也是台積電能夠始終領先業內的重要原因之一。
同樣,在中芯國際上,也發生過類似的事情。有報道稱,在2015年,紫光展鋭曾向中芯國際訂購了大約5萬塊3G芯片原型,當時中芯國家採用的是40納米技術,而台積電早在7年前就已經推出類似技術。儘管比台積電晚了7年,按理説應該是很成熟的技術了,但這些芯片分批生產,每批僅為2500塊,且經常出現不合格產品。相較之下,台積電的最高日產量為50萬塊。
又如,中芯國際的28納米制程,雖然早在2015年就已經所謂的成功量產,但實際情況是,低階28 納米工藝多晶硅製程的良品率只有60%,而高階28納米工藝高介電常數金屬柵極製程的良品率更是隻有40%,根本無法滿足客户的需求(例如高通的410和425處理器當時採用的就是中芯國際的28納米制程)。
為此,2017年接棒中芯國際CEO的梁孟松和其所率的台籍、韓籍團隊不得不用接近一年的時間來提升28納米的良品率,雖然最終就將低階28納米工藝多晶硅製程的良品率從60%大幅提升至85%以上,高階28 納米工藝高介電常數金屬柵極製程的良品率翻倍提升至80%以上。
但彼時的中國台灣聯華電子位於廈門翔安區火炬高新區的中國大陸分公司聯芯集成電路製造(廈門)有限公司(廈門聯芯)已於同年(2018)二月提前於中芯試產28納米高介電常數金屬柵極製程,其良品率更是高達98%,而台積電南京廠也提前半年於同年 5 月量產屬於第25代的16納米制程。在競爭對手全都提前量產,良品率或是高於自己,或是技術比自己先進的情況下,中芯國際的28納米制程雖然質量穩定了,但已經是毫無優勢可言,幾乎搶不到任何訂單。
例如因中芯國際的製程落後,世界最大的比特幣挖礦芯片(ASIC: Application Specific Integrated Circuit)設計公司比特大陸雖為中國大陸公司,但其訂單全被台積電拿下,為此,梁孟松也不得承認,因28納米制程研製成功太晚,已錯失市場良機。
還有一個近期的實例是,紫光展鋭(UNISOC)發佈了新的智能手錶芯片,竟然採用的是台積電 28nm HPC + 工藝製程,要知道28納米是台積電2011年發佈的製程技術,距現在接近10年,為何經過改進後的中芯國際28納米芯片依然沒有成為國產芯片廠商的首選?不值得深思嗎?
對此,有專家表示,考慮到製造過程涉及與芯片設計師和設備製造商進行技術創新及微調,中芯國際在高端和低端擴大規模時也缺乏創新,這種差距不亞於顯性的代差,甚至比代差的差距更大。所以,即便中芯國際在 14 納米上取得很大進展,但真正商業化相當艱難,因為,使用 14 納米芯片的客户,寧願使用台積電的同等級 16/12 納米制程來生產,也暫時不會去採用中芯國際的製程技術。
到這裏,也許有人會説,華為今年發佈的榮耀4t智能手機中的麒麟710A不就採用了中芯片國際的14納米制程嗎?
我們這裏先不説此前採用台積電12納米制程的麒麟710領先採用中芯國際14納米制程710A至少2年的事實,如果去除非市場因素的影響,你覺得在中芯國際的14納米和台積電的12納米之間,華為會作何選擇?
既然提及華為,其之所以在運營商業務(例如5G基站)、消費者業務(例如智能手機)以及企業級業務(例如數據中心)能夠或保持領先,或保持高速增長,從核心的芯片層面看,幾乎都是最新技術的支撐。僅就芯片製程,幾乎全部採用的是台積電的7納米制程,中芯國際不要説現在,就是未來2、3年內也很難提供類似“國之重器”應有的支撐。
當然,我們在此並非否認中芯國際對於中國芯片製造產業舉足輕重的作用,只是此次中芯國際的上市,客觀的“風口”因素過多,極易讓業內忽視對於中芯國際理性和客觀的認識,尤其是在其發展過程中遭遇重大挫折時原因的反思及對於未來發展策略的長遠規劃方面均存在欠缺,而這遠比一個14納米和所謂的高市值對於中芯國際及中國芯片製造產業的未來更為重要。