时间:2023-11-06 09:57:58
序论:好文章的创作是一个不断探索和完善的过程,我们为您推荐十篇半导体的核心技术范例,希望它们能助您一臂之力,提升您的阅读品质,带来更深刻的阅读感受。
现阶段,半导体行业基本处于国外的技术垄断之下,虽然近年来在国家政策的大力扶持下,国内半导体企业顽强生长,取得了不错的发展成就,但距离打破国外技术垄断仍有一段差距。对此,国内半导体企业必须加强生产管理,同时积极开展新技术的研发工作,努力发展自主知识产权,促进本土半导体行业的健康快速发展。
1半导体企业生产的常见问题
1.1产品良率控制方面
作为高新技术行业,半导体行业的良品控制与技术先进性密切相关,但当前半导体生产的核心技术基本被国外企业所把持,而国内半导体企业的良品率一直处于较低水平。特别是在新上设备、制程转换的过程中,产品良率控制更是容易出现大的问题。例如,某半导体公司对2013年度的晶圆报废情况进行了统计,发现个别月份的晶圆报废数量特别多,通过对生产记录的进一步追溯,确定问题主要出现在三个方面:一是新设备安装后调试不当;二是产品制程转换中有个别问题未处理到位;三是设备保养出现疏忽。
1.2生产瓶颈方面
机台生产能力不足是导致企业产能瓶颈的主要原因,同时也是非常辣手的一个问题。在半导体生产中,需要对各机台的生产能力进行统筹协调,做好排产工作,但现实生产中经常受到各方面因素的干扰,使得原有的排产计划被打乱,各机台之前的生产平衡被打破,进而出现个别机台的积压现象。此外,在实际生产过程中,不同设备的保养进度可能并不一致,当个别设备需要临时保养时,就需要其他机台超负荷运作以保证产能稳定,但这样一来就很可能导致产品质量问题的增多。
1.3设备故障方面
设备故障会给企业带来巨大的经济损失,除了故障处理带来的维修费用投入外,故障多发还会导致产品交期滞后,影响企业的对外形象。同时,设备故障会使原来流畅的生产线遭到破坏,并使员工工作量大幅增加,导致员工工作积极性下降,生产管理难度增大。此外,一些关键设备的停滞还会对那些有连续生产需求的元件质量造成巨大影响,考虑到半导体行业的特殊性,这些产品的质量一旦出现问题就只能予以报废。
2半导体企业生产管理的强化
2.1质量管理体系建设
首先,企业要加强质管队伍的管理和建设,要求质管部门及人员严格依据质量监测方案的有关要求开展各项工作,深入总结半导体生产的质量控制要素,并从事前、事中、事后三个方面制定相应的质量监管计划,全面做好日常的质量监督工作。其次,加强硬件设备投入,加快技术改造进程,紧跟国家相关计量技术法规变化,不断提高硬件标准,保证企业具有足够的检测能力。与此同时,紧抓员工教育与管理,增强各级人员的质量控制意识,为企业生产管理奠定人力保障。最后,建立健全管理评审制度,对企业生产管理情况进行实事求是的评价,并提出相应的改进意见,促进企业质量管理体系的不断发展与完善。
2.2加强自主创新
自主创新既是企业自身发展的需要,也是国家战略发展的客观需求。当前我国半导体企业在技术创新方面的主体意识淡薄、资金投入不足、自有知识产权匮乏、产品利润率低下,在国际半导体市场中没有形成自己的核心竞争力。今后,国内半导体企业应加强自主创新研究,努力掌握拥有自主知识产权的核心技术,争取早日摆脱国外知识产权压迫。在这方面,可以借鉴我国知名企业华为的发展经验,华为每年在技术研发上的投入多达几十亿美金,占公司总收入的15%左右,在充足的研发经费支持下,华为每年都要申请大量专利,并且掌握了大量的核心技术,这为华为参与国际竞争提供了有力的技术和专利支撑。
2.3完善设备管理
为保证生产计划的顺利实施,需要企业加强生产设备的动态管理,提前预知并积极应对设备故障。为此,企业要实时获取设备运行的相关数据,包括PCS(统计控制系统)数据、KPP(关键工艺参数)数据、CPP(控制工艺参数)数据等,这些数据通常反映了设备的运行现状,如光刻机的雕刻位置与切口宽度等,通过分析这些数据就能实现对设备运行状态的持续跟踪与监控。一般情况下,上述数据都会自动保存导半导体设备的日志文件中,企业要做好相关日志文件的搜集、整理和分析工作,同时辅以相关设备状态检测理论及方法,对产品生产过程进行实时监控,确保设备始终处于最佳运行状态下。在具体的设备管理方法上,目前较常采用的方法是计划驱动管理模式,即根据设备运行状态及企业排产计划合理设定检修日期,对不同设备的维护保养进行统一协调和规划,保证生产计划顺利执行。除上述基本方法外,还有基于设备利用率的动态管理方法、基于扰动的生产准备管理方法等,在实际生产过程中,企业应灵活运用以上方法,尽可能降低设备因素对企业生产管理的影响。
3半导体企业生产新技术展望
近年来,国际半导体技术工艺不断发展,如何在控制成本的同时稳定缩小芯片尺寸成为半导体行业的竞争焦点。当前,国外半导体企业已经全面实现14nm量产,10nm量产工艺也已推出,虽然实际产能表现并不理想,但也在稳步改进之中,预计近期内即可完善。多年以来,提高光刻分辨率的渠道主要有三种:缩短曝光波长、增大镜头数值孔径NA、减少K1,但随着芯片尺寸的不断缩小,传统光刻技术逐渐达到技术瓶颈,当前采用的193nm光刻技术以及多重曝光技术已不太可能有更大作为,并且在10nm水平已经表现出了良品率低的问题,今后EUV光刻成为支持芯片尺寸继续缩小的重要技术方向。此外,除了缩小尺寸,半导体行业面临的其他关键技术工艺还包括450mm硅片、TSV3D封装、FinFET结构、III-V族作沟道材料等,以上每一项技术的新进展,都将带动半导体行业的进一步发展。
4结语
综上所述,半导体是国家重点扶持的高新技术产业之一,同时也是我国高新技术领域的一大短板。针对当前国内半导体企业生产的常见问题,应从以下方面入手:加强质量管理体系建设、加强自主创新、完善设备管理,在提高企业生产管理水平的同时,掌握更多拥有自主知识产权的核心技术,促进我国半导体行业健康持续发展。
参考文献:
[1]刘光华,戴敏洁.半导体生产的质量管理与质量控制[J].文摘版:工程技术,2016(04).
但是在飞速发展的背后,中国LED照明产业暴露出核心技术缺乏、创新能力不足、市场无序竞争等问题。在行业发展光鲜亮丽的背景下,这些不可忽视的隐患随时都存在着爆发的危机,而在这种态势下,加强国家对地方LED产业规划整体的引导、加强下一代半导体照明技术的研究开发工作已然刻不容缓。
中国大陆LED产业的发展历程
中国自2003年起,开始推动LED照明产业发展,提出“国家半导体照明工程计划”以及十一五“半导体照明产业化技术开发”专项计划,协助产业规模与技术水准的提升,并规划“十城万盏”与广设“半导体照明基地”,以推动区域性LED照明应用。政策推动配和厂商积极投入,建构出中国LED照明产业完整产业结构。
中国LED产业与市场在政府的重点扶持下快速扩张,不仅整体产值大幅提升,更加带动厂商积极扩大产业链上下游布局,促使中国不仅成为全球主要的LED户外照明市场,亦成为全球LED组件主要生产国之一。
中国LED产业成长力道强劲,2006年至2011年间产值年均成长率达30%,且自2009年后产业加速扩张,2011年产值规模成长至1560亿人民币,但产业发展不均,高度集中在下游应用与封装部分,2011年应用产值为1210亿人民币、封装产值为285亿人民币,而技术门坎较高的磊晶/晶粒产值仅达65亿人民币。
中国LED照明产业的诸多隐患
随着2011下半年全球LED产业发展陷入低潮,厂商以炒作与资本杠杆方式创造的产业扩张荣景无以为继,领导厂商的技术能力与获利能力重新受到严格检验,第二、三线厂商甚至开始出现倒闭潮。对中国整体LED产业而言,就需要展开全面的反思,寻找诸多隐患的症结。具体而言存在以下六个方面:
一、就产值来说,现阶段LED在大陆照明市场的渗透率仅为5%,核心技术依赖进口、整体成本较高成为阻碍LED产业进一步发展的绊脚石。LED芯片就好比汽车的发动机。核心技术的缺乏将直接制约这个行业的发展。据了解,LED上游芯片生产主要技术都掌握在国外公司手中,技术国产化进程较慢,影响了产业的发展。MOCVD外延炉及其相关配套技术是LED产业链的最高端,目前主要依赖进口,极大地制约了LED产业上游的成本控制。
二、就整体水准而言,中国与国际一流水准仍有两年左右的差距。世界上许多发达国家和发展中国家或地区都在加快推进半导体照明技术与产业的发展,在技术上,中国处于第二梯队。另外,盲目的投资和核心技术缺乏使得中国LED照明市场鱼龙混杂,良莠不齐。品质不稳定也是目前LED企业普遍面临的一个难题,目前LED照明市场存在不少生产低质产品的中小企业,行业格局不稳定。随着国际巨头厂商进入中国市场,大陆很多具有一定核心竞争力的企业将面临被并购的风险,而缺乏竞争力的企业或将直接被淘汰出局。如果不加以规范市场,未来将有可能沦落到为国外照明巨头做嫁衣的地步。
三、缺乏国家标准。目前我国缺乏LED照明产品的国家标准,质量认证标准缺失,直接导致市面上产品的质量参差不齐,市场混乱,产品和市场都缺乏统一的标准来进行衡量和规范,这就影响了消费者的购买信心。同时也因为缺乏国家标准,无法进行质量认证,对于借力政策扶持来发展的LED产业而言,就意味着不能进入政府采购的名单,丧失了政府采购的大市场。因此,缺乏必要的产品国家标准,成为制约LED照明产品持续发展的主要问题。
四、价格过高。我国的LED节能灯价格还过高,根据市场状况,3W的LED节能灯售价在80元左右,这个价格相当于普通节能灯五六倍、更高出白炽灯10多倍。而这样的价格是不能被普通家庭接受。价格就成为制约我国LED节能灯在家居照明领域发展的另一关键问题。根据LED行业的 “摩尔定律”,每18~24个月LED的光输出亮度便会翻一番,而价格会下降一半。
五、产品缺乏核心技术,家用产品系列单一。目前LED节能灯在我国家庭领域的应用还处于起步阶段,而在国外家用领域的应用已经比较成熟,主要是因为国外的电价很高,国外消费者愿意接受LED节能灯。LED在国内除了价格相对其他节能灯产品过高以外,产品缺乏核心技术,产品线单一,目前市场还没有专用于家居照明的LED整体解决方案,缺乏更多家用系列的产品也影响其在国内市场的发展。
六、消费者认知度差。作为世界照明电器第一大生产国、第二大出口国的中国,2003年成立了国家LED照明工程协调领导小组,正式启动国家LED照明工程。但现实却很不乐观,我国经济发达地区的城市约70%用户启用节能灯,农村和不发达地区80%仍用白炽灯,很多消费者根本没听说过LED节能灯,这说明我国LED节能灯还存在巨大的潜在市场。但是由于消费者对LED节能灯认知度低,厂商缺乏对LED节能灯在家用领域的宣传和推广,也成为影响LED节能灯在家用领域的应用的重要问题。
解决中国LED照明产业隐患的
具体方案
面对这么多的缺陷和隐患,我们应该如何着手解决呢?若不解决这些问题,LED行业必然面临举步为艰的尴尬境地。在经过多位专家的综合分析后,得出了如下几条实质性建议:
形势篇:
技术发展 产业爆发式增长 需求明显
从全球来看,半导体照明产业已形成以美国、亚洲、欧洲三大区域为主导的三足鼎立的产业分布与竞争格局。随着市场的快速发展,美国、日本、欧洲各主要厂商纷纷扩产,加快抢占市场份额。根据目前全球LED产业发展情况,预测LED照明将使全球照明用电减少一半,2007年起,澳大利亚、加拿大、美国、欧盟、日本及中国台湾等国家和地区已陆续宣布将逐步淘汰白炽灯,发展LED照明成为全球产业的焦点。
中国LED产业起步于20世纪70年代。经过30多年的发展,中国LED产业已初步形成了包括LED外延片的生产、LED芯片的制备、LED芯片的封装以及LED产品应用在内的较为完整的产业链。在“国家半导体照明工程”的推动下,形成了上海、大连、南昌、厦门、深圳、扬州和石家庄七个国家半导体照明工程产业化基地。长三角、珠三角、闽三角以及北方地区则成为中国LED产业发展的聚集地。
《规划》指出,目前我国的半导体照明技术快速发展,正向更高光效、更优良的光品质、更低成本、更可靠、更多功能和更广泛应用的方向推进。半导体照明技术的突飞猛进,有力地促进了半导体照明产业的繁荣进步。目前许多国家都在半导体照明科技方面设置了专项资金,制定了严格的白炽灯淘汰计划,大力扶持本国或本地区的半导体照明产业。同样,我国半导体照明技术和产业在当前情况下具备跨越式发展机会,因为我国的半导体照明需求相对明显。作为人口大国、人均资源小国,解决能耗问题是我国当前形势下首先并且急需解决的问题。半导体照明产业以其资源能耗低、带动系数大、创造效益高等有利因素,理所当然地成为国家和社会的首选。进入十二五以后,人们的生活水平和文化素质都有所提高,半导体照明也越来越符合当代人需求。
目标篇:
产业规模5000亿 80%国产化 3500万吨
《规划》中提出,到2015年,半导体照明行业要实现从基础研究、前沿技术、应用技术到示范应用全创新链的重点技术突破,关键生产设备、重要原材料实现国产化;重点开发新型健康环保的半导体照明标准化、规格化产品,实现大规模的示范应用;建立具有国际先进水平的公共研发、检测和服务平台;完善科技创新和产业发展的政策与服务环境,建成一批试点示范城市和特色产业化基地,培育拥有知名品牌的龙头企业,形成具有国际竞争力的半导体照明产业。
具体说来,技术目标上,产业化白光LED器件的光效要达到国际同期先进水平(150~200lm/W),LED光源/灯具光效达到130lm/w,有机发光二极管(OLED)照明灯具光效达到80lm/W,硅基半导体照明、创新应用、智能化照明系统及解决方案开发等达到世界领先水平,形成核心专利300项;产品目标上,80%以上的芯片实现国产化,大型MOCVD装备、关键原材料实现国产化,形成新型节能、环保及可持续发展的标准化、规格化、系统化应用产品,成本降低至2011年的1/5;产业目标上,产业规模达到5000亿元,培育20~30家掌握核心技术、拥有较多自主知识产权、自主品牌的龙头企业,扶持40~50家创新型高技术企业,建成50个“十城万盏”试点示范城市和20个创新能力强、特色鲜明的产业化基地,完善产业链条,优化产业结构,提高市场占有率,显著提升半导体照明产业的国际竞争力;此外,还要培育和引进一批学科带头人、创新团队和科技创业人才,建立国际化、开放性的国家公共技术研发平台,完善我国半导体照明标准、检测和认证体系,发挥产业技术创新战略联盟的作用,推动产学研用深度结合,切实保障我国半导体照明产业的可持续发展。
《规划》提出,近年来,许多发达国家/地区均安排了专项资金,大力扶持本国或本地区半导体照明技术创新与产业发展。如今,产业发展呈爆发式增长态势,已到了抢占产业制高点的关键时刻。在国家研发投入的持续支援和市场需求的拉动下,中国半导体照明技术和产业具备跨越式发展机会。
根据《规划》,我国半导体照明企业的发展目标非常宏大,产业规模也会随之快速壮大。国家将会着力培养掌握核心技术、拥有较多自主智慧财产权、自主品牌的龙头企业,这样就会促使创新型企业的崛起,与之相适应的特色产业基地、相对完善的产业结构也会随之产生壮大。目前我国半导体产业的国际竞争力仍然不能以世界半导体照明产业大国相提并论,《规划》出台对我国在这方面的核心竞争力会有非常的影响。
到2015年,LED照明产品在通用照明市场的份额达到30%,实现年节电1000亿度,年节约标准煤3500万吨。80%以上的芯片实现国产化,大型MOCVD装备、关键原材料实现国产化,LED产品成本降低至2011年的1/5。
任务篇:
基础研究 前沿技术 应用技术 平台建设 环境建设
一是加强基础研究,解决宽禁带衬底上高效率LED芯片的若干基础科学问题,研究高密度载流子注入条件下的束缚激子及其复合机制;探索通信调制功能和LED照明器件相互影响机理。二是加强前沿技术研究。突破白光LED专利壁垒,光效达到国际同期先进水平;研究大尺寸si衬底等白光LED制备技术,加强单芯片白光、紫外发光二极管(UV-LED)、OLED等新的白光照明技术路线研究;突破高光效、高可靠、低成本的核心器件产业化技术;提升LED器件及系统可靠性;实现核心装备和关键配套原材料国产化,提升产业制造水平与盈利能力。三是强化应用技术研究。以抢占创新应用制高点为目标,以工艺创新、系统集成和解决方案为重点,开发高品质、多功能创新型半导体照明产品及系统,实现规模化生产;开发出具有性价比优势的半导体照明产品,替代低效照明产品;开展办公、商业、工业、农业、医疗和智能信息网络等领域的主题创新应用。四是建立共性技术平台。以创新的体制机制建立开放的、国际化的公共研发平台,加强共性关键技术研发;探索以企业为主体,政府、研究机构及公共机构共同参与的技术创新投入与人才激励机制,促进半导体照明前沿技术及产业化共性关键技术的研发与应用,支撑产品的创新应用和产业的可持续发展。五是完善产业发展环境建设。研究测试方法及开发相关测试设备,引导建立检测与质量认证体系,参与国际标准制定;开展知识产权战略研究,提升我国半导体照明产业专利分析和预警能力;积极探索EMC等商业推广模式。通过完善产业发展环境,促进技术研发和产业链构建,支撑示范应用,推动“十城万盏”试点工作顺利实施。
保障篇:
政策引导与产业促进 财政支持 国际交流 人才创新
《规划》最后一项提到的是为达成上述目标和任务所要提供的政策措施。虽然没有透露任何可能投入的具体数字,但是,相关措施无疑在《规划》正式公布后会成为各级政府的施政依据。各级政府在规划的正式颁布后,将有政策的依据推行各种节能补贴,人才引进,国际交流合作及研发投入等对产业的支援性政策。
在政策方面,国家相当重视。《规划》中的虽然没有明确提出政策的名称体系,但是既然明确提出了相关内容,那么半导体照明产业的就具有了依托。我国的半导体照明发展尚处于初级阶段,如何有效的整合有力的国际资源是非常重要的,《规划》中明确提出了加强国际交流的措施,与发达国家互通有无,共同发展。这也从一个侧面反映出,我国将会加大对外资企业半导体节能照明科技的支持引导。人才创新、人才队伍建设是发展半导体照明科技的重中之重,发展技术,人才是关键,《规划》指出,积极引进海外人才,加强国内人才的创新能力建设,从整体上提高从业人员的整体素质和创新能力。
半导体照明产业的发展壮大,需要强大的财政支持,这就要求国家财政给予强有力的物质支持。物质保障是基础,技术研发是核心,而人才培养是关键。因此要想实现半导体照明的飞跃发展,人才创新、技术进步是重中之重。《规划》中明确提到的财政支持、人才创新是真正保证其发展的坚实后盾。
优势篇:
高节能 寿命长 高新尖
半导体照明,是节能能源。所谓节能能源即为环保无污染,直流驱动,超低功耗(单管0.03~0.06瓦)电光功率转换接近100%,相同照明效果比传统光源节能80%以上。
有人将LED光源称为长寿灯,意为永不熄灭的灯。固体冷光源,环氧树脂封装,灯体内也没有松动的部分,不存在灯丝发光易烧、热沉积、光衰等缺点,使用寿命可达6万到10万小时,比传统光源寿命长10倍以上。LED光源可利用红、绿、蓝三基色原理,在计算机技术控制下使三种颜色具有256级灰度并任意混合,即可产生256×256×256=16777216种颜色,形成不同光色的组合变化,实现丰富多彩的动态效果及各种图像。由于LED光源的光谱中没有紫外线和红外线,既没有热量,也没有辐射,眩光小,而且废弃物可回收,没有污染不含汞元素。由于LED是冷光源,所以可以安全触摸,属于典型的绿色照明光源。与传统光源单调的发光效果相比,LED光源是低压微电子产品,成功融合了计算机技术、网络通信技术、图像处理技术、嵌入式控制技术等,所以亦是数字信息化产品,是半导体光电器件“高新尖”技术,具有在线编程,无限升级,灵活多变的特点。
前景篇:
应用广泛 产值巨大 产品推广模式或将转变
当前中国半导体产业大而不强,核心竞争力仍有待于进一步提升。对国内企业而言,壮大规模、提高产品质量与技术水平是首要任务,掌握一手的核心技术、培育一流的研发团队对这些企业而言是占有市场份额的制胜法宝。有业内人士指出,目前LED光源仍主要应用在显示屏、背光源等领域,其最大的需求照明市场仍未打开,在全球节能减排以及各国开始逐步禁用白炽灯的背景下,通用照明市场的开启,无疑将成为LED产业发展的又一大亮点。
“2000年,我国的集成电路产业规模是186亿元,到2009年规模已经过千亿元,而预计2010年则可达到1440亿元。”工业和信息化部电子信息司司长宣布。
同时,某咨询机构数据显示,经过10年的发展,中国本土芯片厂家从2000年的76家猛增到2010年的532家。
中国正在成为一个巨大且高速增长的芯片消费市场,这是芯片产业十年发展的“”。它有挟市场以令产业的能力吗?
另一组数据却打破了这个梦想。某咨询机构数据显示,2010年,我国的芯片企业收入规模超过1亿美元的还不到1%,只有14%的中国芯企业收入规模超过1亿元,而85%的中国芯企业收入规模还没有突破亿元大关。
赛迪顾问芯片行业资深分析师李珂告诉记者,10年前,我国90%以上的芯片严重依赖进口,十年后的今天,我国几乎100%的PC处理器、80%以上的手机处理器仍严重依赖海外。
且歌且泣且前行
2000年的那个初夏,国务院颁发了被现在人们所说的“老18号文”,即《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》,“中国芯”工程在一片腾欢呼声中启动。
经过了10年的发展,我国成为全球第三大IC设计企业聚集地。
众多的半导体业内专家却指出,市场是壮大了不少,我们的半导体企业也确实进步了很多,但是在这么大的市场中,中国的芯片产业存在的劣势以及如何与国外同行竞争,却是中国芯企业不得不面对的问题。
集成电路产业链包括芯片设计、制造业、封装测试三个环节。中国软件测评中心测试工程师宋世博向《中国经济和信息化》记者介绍,目前,我国企业多集中在封装测试这一最低端的环节,企业小而散。而芯片核心技术的应用都在芯片设计和制造两个环节上,在这两个环节上,我国只能生产一些技术简单的芯片,应用于MP3播放器等科技含量低的产品上。
据中国海关公布的数据显示,2009年中国集成电路进口总量为1462.3亿块,进口额为1199亿美元,出口量为566.1亿块,出口额为233亿美元,逆差达到965亿美元。
“核高基”高端通用芯片实施专家组组长魏少军在《中国集成电路设计业发展面临的形势与机遇》中指出:“国内IC设计市场严重依赖进口,是全球第一大的集成电路消费市场。”
“美国、日本以及我国台湾地区等的半导体产业有着独特的优势,比如美国的优势是技术领先,日本的优势是有大型系统厂商(OEM)支持,我国台湾地区的优势是规模效应和成本优势,中国大陆芯片设计企业的优势却无从谈起。”某业内人士说。
该人士指出,我国芯片设计公司只顾低头拉车,不知抬头看路,它们很难理解、把握客户和市场的真正要求,设计出符合市场需求的产品来。
三道坎
“投有自己的核心技术,我们的信息产业大厦就如同建立在沙滩上。”原科技部部长徐冠华曾于2005年为中国IT产业的“芯”病发出如此感叹。然而5年过去了,截止到2010年,我国的芯片核心技术仍然是一个问号。
专家认为,由于芯片技术特殊的敏感性,弥补芯片制造核心技术的差距主要得靠自己。据介绍,国际半导体巨头的投资一般是独资的,又多为技术含量较低的劳动密集型代工线,我们很难从中学到先进的半导体加工技术。
其次是芯片设计能力和IP核(一组拥有知识产权的电路设计的集合)设计能力不足,严重影响到了代工业的发展,而没有设计的制造不过是“赚点可怜的加工费”而已。
李珂却认为,目前大陆本土芯片厂商所提供的芯片仅满足了大陆市场需求的19%,可发挥和拓展的市场空间仍然很大。
从目前的情来看,在制造环节,芯片业的产业利益划分已经基本完成。到目前为止,世界芯片巨头英特尔在中国的大连、上海、成都等地建立了芯片工厂或测试封装厂。
中国芯片庞大的市场需求带给我国芯片企业的只是望梅止渴,只能眼睁着自己的市场被别人抢去。而芯片设计这个集成电路产业发动机一样的环节,其现状更加剧了产业发展的矛盾。
发展任何产业,资本永远是绕不开的主题。工业和信息化部软件与集成电路促进中心主任邱善勤指出:“芯片设计的资金门槛越来越高。例如,一条65nm生产线的投入需要25~30亿美元,32nm生产线就要提升到50~70亿美元,而22nm生产线的投入将超过100亿美元。开发一款45nm芯片的总研发成本达到6000万美元左右,32nm芯片的研发成本在7000万美元左右,到28nm时会飙升到1亿美元,而开发16nm芯片,则可能需要1.5亿美元到2亿美元的投入。”
事实上,2002~2005年,国内芯片设计业的高速发展,仅仅是得益于那段时间国内风投的活跃。但受困于目前国内芯片设计整体回报不佳,前几年热情高涨的风投已不再积极,更有许多风投在芯片设计公司初步成功后选择套现撤出,国内芯片设计公司的壮大愈发困难。
“我们并不需要沙,我们需要大浪淘沙。”中国半导体行业协会芯片设计分会理事长王芹生说。目前的500多家公司需要减少到50家,中国芯片设计业才能强起来。
但现实是,发生在国内公司之间的兼并案例几乎为零,少数涉及到兼并活动的国内公司也是被国外公司收购。TD―SCDMA芯片领先厂商凯明的倒闭更让人心痛。就在其倒闭的当天,大唐等公司便派车堵在凯明门口抢人,他们了解凯明技术的价值,但是凯明宁肯破产也不愿选择被收购,甚至还拒绝了展讯在最后时刻提出的收购其知识产权的请求。
目前我国的芯片产业发展如鲠在喉,离迈过资金、技术、人才三道坎儿还有很长一段路要走。
突围之道
但是这并不意味国内IC设计企业在困境下无从突围。
“新的技术造就新的产业,新的产业又提供新的机会。”魏少军说,
2010年,我国政府将节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造、新能源、新材料和新能源汽车七大产业确定为现阶段重点培育发展的战略性新兴产业。
“我们应该认识到,半导体产业不仅是战略性新兴产业的一个领域,而且是所有战略性新兴产业的核心和基础。”中国半导体行业协会理事长江上舟说,“所谓‘基础’就意味着其公共性很强,与其他各类产业的发展息息相关。从另一个角度而言,半导体企业昕面临的风险并不仅仅是企业自身的风险,而是国家所面临的风险。因此,半导体产业的发展不能完全依靠市场机制,国家必须投入足够资金予以扶持。”
一番解释之后,给记者留下突出印象的是,这里的技术和能源有关,具有节能和创能的特点。
在经济刚刚开始发展的阶段,大量使用能源就能立即让经济面貌出现变化。但煤炭、石油等资源是有限的,同时,大量使用后带来的污染问题,也难以解决。一个企业是否具有较高的能源使用技术,这不仅关系着企业成本的支出,也与其能否在新市场上夺得先机有着重要关系。富士电机公司作为电气企业,发挥能源利用上的技术优势,便能够让人知道这是一家具有战略眼光的企业。
专注中国的能源及环境市场
《经济》:我们知道富士电机成立于1923年,是日本最著名的电气企业之一。但很多读者可能还不是很清楚富士电机在中国的情况。请您介绍一下。
近藤史郎总经理(以下简称近藤):我们在1965年已经开始向中国提供水力发电机,80年代,设立派遣员工事务所,并拥有中国最高的变频器出口销售市场占有率;90年代以后,我们在中国设立了一些工厂,主要生产马达等产品。现在我们在中国有销售网点15个,在中国从事生产及售后服务等业务的企业有25家。
《经济》:从事生产及售后服务的企业主要分布在哪些地方?富士电机的特点是什么?
近藤:无锡富士电机有限公司有员工400多人,主要生产变频器。生产断路器的富士电机大连有限公司和生产各种马达的富士电机马达(大连)有限公司的员工数量分别为780人和460人。在上海、深圳、常熟、珠海等地也有我们的工厂,员工人数都分别达到数百上千不等。
我们的生产内容较大,但我们的基本理念很简单,就三条:第一,强化综合事业,不仅要保证内容的多样化,还要在成本等方面与中国保持一致;第二,加速开拓用户;第三,在智能电网、自动售货机及电动汽车等方面,拓展新事业。
《经济》:我们注意到近藤总经理特别注重能源、环境问题。这是为什么呢?
近藤:提高能源利用效率,可以为解决环境问题作贡献,其关键的技术在于能源转换。电力电子技术是实现高效率能源转换最有效的手段,我们在这方面有着长年积累的经验和先进的技术。功率半导体、电路及控制系统是电力电子事业的基础,在这个基础平台上实现最合理的能源利用。
《经济》:这些技术能够用在什么地方?
近藤:在社会及产业各个方面均有其用途。但我们的产品比较多地用在了钢铁、石化、水泥、数据中心、半导体工厂及汽车的组装厂中。
比如在制造业方面,可以用于节能、环保,用于数据中心及无尘室的节能与高效化;在水环境方面,用于污水处理厂、工厂排水等等。
强有力的半导体事业
《经济》:我们知道,半导体事业是日本几家综合厂家去年亏损的主要领域。富士电机也在从事半导体事业,经营情况如何?
近藤:我们所销售的功率半导体是指耐高压、大容量制品,如1700V、PrimePACK、High Power Module方面的产品,与电视、数码上使用的半导体在市场方面不一样。
在很多核心技术上,我们的第六代、第七代IGBT电子零件技术,耐高压IC技术及高放热性能捆绑技术等,都是富士电机自己独到的技术。
在智能城市概念上的新开拓
《经济》:富士电机的生产内容超出了我们的想象,能否用一个比较具体的方式解释一下?
近藤:最简单的说法便是智能城市概念。在这个概念里,我们的产品用在了光伏发电、地热发电、风力发电及火力发电方面,同时和这些发电系统有关联的是电池、环境测试、智能电表、电动汽车、绿色数据中心等。在智能城市这一概念里,很多产品、系统都离不开富士电机的产品。
《经济》:最近电动汽车的充电系统就非常引人注目。
中图分类号:TN305 文章编号:1009-2374(2016)04-0071-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2016.04.036
1 概述
半导体设备涂胶显影机是一种将不同工艺制程的机台整合在一起,作为一个整体的制程装备。该设备由载片系统、传送系统和制程系统三部分构成。典型的半导体集束型装备Track机是半导体前道工序设备中黄光区设备之一,其主要功能是光刻胶在晶圆表面的涂敷和显影。随着半导体装备光刻机新技术的发展,光刻机产能也在快速提高,特别是ASML公司的TWINSCAN技术以及未来基于传统TWINSCAN平台的双重曝光等新兴技术的成熟,更进一步提高了光刻机的产能,而涂胶显影设备作为与之协作的连线设备,为了匹配高产能力,半导体生产线也对机器人晶圆传送方法提出了更为严苛的要求。
2 晶圆传送发展历程
晶圆传送方法和集束型装备的布局有很大关系,根据其布局的不同,分为以下两类:
2.1 早期轨道式布局
式中:TPi为单元工艺加工时间;TR为单元间传送时间;Ti为空闲系数。
2.2 改良轨道式布局
早期轨道式装备的产能主要受加工单元布局制约,单元加工时间远大于晶圆传送时间,因此产能瓶颈是单元加工时间,为了平衡单元加工时间,提高主单元的利用率,产生了二代轨道式设备,如图2所示:
产能计算公式:
(2)
式中:TPi为单元工艺加工时间;TR为单元间传送时间;C为一次工作的晶圆数;TPmF为第一片独占设备时间;TPmL为最后一片独占设备时间。
3 复杂型集束设备TRACK的传片结构设计
改良轨道式布局的主单元利用率增加,单个轨道输出产能基本固定,当生产线产能要求很高时,轨道数需要成倍增加,由于是平面设备,空间利用率极低、轨道加工第一片上片和最后一片独占设备时间不能忽略、传送系统效率低下、空闲时间过高等问题突出,因此现在主流设备都采用复杂式布局设备。
复杂型集束设备TRACK,采用立体式设计,传片系统由2个自由度增加到4~5个自由度,可传送单元增加,提高了加工单元的利用率。同时载片系统采用2~4个上片工位,可不间断上片,消除了第一片上片时间带来的产能降低。传片结构如图3所示:
产能计算公式:
(3)
式中:TPi为单元工艺加工时间;TR为单元间传送时间;Tk为调度算法调整系数。
复杂式设备的立体布局,不仅制程单元向堆叠式发展,同时传送系统也由简单线性传送变成了复杂路径择优选择,由于载片系统增加到了4个,每个加工任务(Job)的工艺加工制程顺序由用户配置成加工流程配方(Cluster Recipe),因此传送系统的传送路径选择也必须兼顾多个载片系统同时工作的情况,使得传片的调度必须由专用算法来实现,即传送调度算法。
4 传片调度算法
传片系统调度算法最初产生的目的就是要提高设备使用效率(Uptime,在线时间),提高设备的产能,防止设备发呆情况的发生。
传片调度算法根据不同的机械手(Robot)和缓冲单元(Buffer)确定传送路径,通过循环遍历程序来检查传送路径上的空位,依次进行晶圆配方工艺流程和最佳的传送路径的选择和确定。这种调度算法采用的是实时判断条件、事件/消息驱动的模式,因此又称为实时调度算法。调度流程如图4所示:
其中:“晶圆流片分析”开始分析晶圆工艺配方流程;“最优选择”选择最佳传送路径。“最优选择”即调度算法核心部分。在实时调度算法的基础上,为了满足不同批次工作并行,能得到较好的产能等苛刻情况,增加了单元传送优先级设定、传送时间自优化,机械手取送优先级设定、机械手预移动等方法来提高产能,降低装备应用成本。
5 未来展望
未来的设备研发还在向着更高更多的应用方向发展,对于晶圆产能提高的期望成为客户和工艺共同的目标,进一步地压缩调度算法占用的时间成本,提高调度算法的优化比率,已经是迫切的需求。未来的晶圆传送调度算法,将向着传送时间日志化、显示化、传送路径预生成、传送路径用户自整定的趋势发展。
5.1 传送时间日志化、显示化
晶圆传送调度算法在一个调度周期内的传送时间记录成日志文件,并且将这种日志通过可视的图形方式显示给用户,让用户对特定某次的调度算法有一个直观的认识,这就是调度算法中传送时间的日志化显示化。如图5所示:
图示为具有两个robot、两个工艺单元的集束装备上片过程的传送时间日志文件的图形显示。
5.2 路径预生成
多个传送时间日志文件集合成数据库,在一个调度周期开始前预先根据这些数据库的记录生成传送路径,这种调度周期预生成,预固定的方式,将调度算法由全运算方式更改为查表方式和运算方式的结合,可以节约运算时间,直接提供可借鉴的优化路径选择。结合传送时间日志显示化,能够让用户在生产前就直观地了解到设备中晶圆的传送情况,并且根据数据库记载和当前的情况的对比,可以预测设备的健康状况,确定设备的维护周期和生命周期。另外,由于传送时间日志文件可以应用在同型号的同类设备上,因此这种文件形成的数据库将为设备增添高附加值,提高品牌价值。
5.3 传送路径用户自整定
公司在上游核心元件–气体传感器领域,技术国内首屈一指
气体传感器是气体检测仪器仪表的核心器件。公司是国内领先、国际知名的气体探测产品专业制造商,自98年起开始气体传感器的研发,具备多年技术积累,已成为国内气体传感器领域龙头,市场占有率高达60%,居国内第一。在高端传感器方面,公司自主研发的红外气体传感器已逐步实现进口替代,未来将充分受益物联网产业大发展。
瞄准湿度、压力、流量等多门类传感器市场
“跨国恋情”的主角,一方是江苏长电科技股份有限公司,一方是新加坡先进封装技术私人有限公司(APS公司)。双方的合作从一开始就颇具戏剧化。
新加坡先进封装技术私人有限公司(APS公司)是一家具有国际水平的集成电路封装技术研发机构,其经营模式是技术入股或专利授权。2002年,APS公司研发出铜柱凸块封装技术。为了让这项实验室技术尽快产业化,APS公司开始进行全球推销。由于还没有经过中试,存在一定风险,感兴趣的厂家不多。他们在江苏无锡接触了一家国有企业,双方谈了9个月仍然没有结果。此时的江苏长电科技股份有限公司,在半导体分立器件制造领域颇有建树,刚刚于2003年6月在A股上市。为了进一步提升企业的科技含量,董事长王新潮看好集成电路封测行业发展前景,但苦于缺乏先进技术。
当听说有这么一家公司拿着技术找合作方,王新潮很是激动,马上联系上APS公司总经理吉米,在一个星期内赶到了新加坡。APS公司在实验室用样品向王新潮做了演示,王新潮知道,长电科技的实力就在于“制造”,只要看好了这个行业,产业化宜早不宜迟,哪怕是不成功也要试试。仅仅一个月,双方就签订了合资协议。2003年8月,由长电科技出资75%、APS公司技术出资25%的合资公司江阴长电先进封装有限公司正式成立。
当年,长电科技即从APS公司引进了用于FC(倒装芯片)研究的设备,使长电科技具备了FC封装技术的研发能力,FCQFN (倒装芯片无引线四方扁平封装形式)、FCSOT(倒装芯片小外形晶体管封装形式)等几个封装产品获得了成功;2004年,又向APS公司购买了6项凸块专利,在引进、消化、吸收的基础上,对半导体芯片凸块的技术进行了二次自主开发,在国内申报了8项专利,具备了FCBGA封装的研发能力,实现了晶圆级芯片封装方式(WLCSP)产业化。
有了封测领域的技术积累及资本积累,长电科技不断进行自主研发。2004年,长电科技研发出具备国际主流中高端封装特征的四面无引脚凸点式封装技术(FBP),FBP具有结构灵活、形式多样、低成本、高可靠性等优点,FBP技术已在国内外申报了30多项发明和实用新型的专利,这是本土封测企业在中高端封装技术领域取得的首次突破。2009年新型集成电路FBP封装技术获科技部“国家重点新产品”和工信部“信息产业重大技术发明”奖。
2006年,长电科技进入系统级封装(SiP)技术研究领域,并取得多项自主专利知识产权。
2009年初,受国际金融危机的影响,加上研发投入过大,APS公司的经营更加困难。APS公司总经理吉米表现出与长电合作的巨大诚意。一方面,长电科技是APS多年来合作最为成功的企业,而APS公司在马来西亚、摩洛哥等地的合作伙伴成效不佳;另一方面,产业化是研发的最终目标,长电科技的产业化能力有目共睹。一向视核心技术为企业生命的王新潮也对APS拥有的具有国际水平的技术(该公司在美国、欧盟、新加坡、台湾地区等拥有71项注册专利技术)十分看好,为此,双方一拍即合,长电科技在国际金融危机冲击下逆市而上,一举收购了APS的母公司新加坡JCI公司的股权,从而间接持股了APS公司。整个并购过程十分顺利。
“去年这个时候,我们做了大量基础性工作,很多技术文件,尤其是专利文件都需要变更。”长电科技董事会秘书朱正义对并购期间的超负荷工作记忆犹新。朱正义认为,收购APS公司的股权,目的是解决知识产权保护问题,以能够利用其最新的封装技术和研发平台,加强长电科技的研发水平,加快创新成果的产业化,形成核心技术竞争能力和有知识产权保护的持续发展能力,为长电科技成为世界知名半导体封测企业打下深厚的技术基础。
现在,长电科技已取得了200脚以上的高端封装和200脚以下传统封装产品升级换代的独家专有技术。新一代具有国际水平的新型封装材料的开发也正在进行中。新加坡APS公司成了长电科技技术研发和人才培训的基地。
采访札记
1.72亿元买来的“真经”
在长电科技位于江阴经济开发区的世界最大单座集成电路封测厂房,记者看到SiP封装车间一片忙碌;而在与车间仅一条长廊之隔的SiP集成电路封测实验室,几十个年轻的工程师正在埋头工作。
机会总是会留给有准备的人。随着手机支付、手机电视、三网融合、物联网传感技术等科技概念加速产业化,长电科技4年来累计投入3亿元打造起来的SiP封装技术生产线,将迎来收获的季节。
这就是长电科技的经营理念――
牢牢掌握核心技术,不要让同行随随便便就能跟上。
用长电科技董事长王新潮的话说就是――
创新意识已经深深融化在我的血液中。
创新并非说说那么简单,深刻的理解来自于1.72亿元的惨痛付出。
2003年,长电科技A股上市前夕赶上了“非典”事件。作为代工企业,大量出口产品遭拒。危机来临,和国内同行一样,王新潮投入1.72亿元祭起降价利刃,打起了价格战。
结果发现,在这样一个同质竞争的市场中,轮番降价没有赢家,1.72亿元付之东流。巨额的“学费”,让王新潮意识到,必须靠创新摆脱低水平的竞争。
创新,一定要有自己的核心技术!创新的种子就这样深深地埋在了王新潮的心里。
加快科技创新,全力以赴培育和增强核心业务竞争优势成为长电科技的不二选择。长电科技将投资重点转移到拥有自主知识产权的高科技产品,将发展重点转移到世界前沿的系统集成封装(WLCSP、Sip、TSV)等封装技术的研发和应用上,把提高自主创新能力作为转变经济发展方式的中心环节来抓,全力以赴推动科技成果产业化,推出有竞争力受市场欢迎的新产品。
良好的技术储备、人才储备及管理模式的再造,增强了长电科技的核心竞争力。当国际金融危机给全球半导体行业带来巨大冲击之时,长电科技得以从容面对。
从2008年到2010年,记者三次采访长电科技,每次的印象都不同。
2008年9月,国际金融危机寒潮刚刚袭来,但王新潮已经清醒地看到了市场的变化,他给记者留下了一句话:“我们要练内功,调结构,抓创新,从危机中寻找发展机遇。”
2009年9月,记者再访长电科技,虽然国际金融危机的冲击依然,但能明显感到企业活力萌动,开始在为招工发愁。长电科技利用新技术延伸产业链向终端电子消费产品发展,启动了“高容量闪存集成封装技术的研究及产业化”项目。尤其让人振奋的是,成功收购新加坡APS公司,获得了有知识产权保护的持续发展能力。
事件缘由
中美关于集成电路增值税问题的争端始于今年3月18日。该日,美国贸易代表佐立克宣布,美国政府于当日正式向世界贸易组织提出申诉,指控中国对进口的半导体产品征收歧视性关税,认为此种做法违背了世界贸易组织的规则,损害了美国半导体行业的出口。这是中国2001年加入世界贸易组织以来,美国第一次向该组织指控中国。
美国的此番指控是基于我国政府对集成电路产业的产业扶持政策。2000年6月24日,为支持中国半导体产业在十年左右的时间里成为在国内占主导和在国际市场上占有一席之地的优势产业,我国政府颁布了《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》的文件,即“18号文件”。
该文件的第41条规定:芯片生产企业2010年前按17%的法定税率征收增值税,对实际税负超过6%的部分即征即退。芯片设计企业获得的优惠更多,实际税负超过3%的部分即征即退。美国认为这一政策与WTO的国民待遇原则相违背,并提出中国在进口其他国家集成电路产品的时候,要按3%的税率计征进口环节增值税,让国外企业获得与中国企业的同等待遇。
对国内芯片产业的支持政策,使美国、日本和欧盟认为国内厂商得到了很大一部分退税,而进口到中国市场的其他国家或地区企业的产品因无法享受这样的优惠,在价格上失去竞争力。
中美两国就这一问题从2003年开始就频繁磋商,但始终未能达成一致。直至今年3月,美国就这一问题正式申诉到世界贸易组织。
阵痛中的企业
中美就集成电路增值税问题达成谅解后,中国的半导体企业将于明年4月1日后不再享受退税政策,中芯国际、华虹NEC、中星微、上海先进半导体等半导体企业虽然对于此次变动没有作出明确评价,但是,嗅觉敏锐的市场已经作出了一定程度的回答;在中美两国政府就集成电路增值税问题达成谅解后,中芯国际的股价持续下跌,已经逼近其历史最低点。7月9日开盘不久,中芯国际在香港股市即跌至1.56港元,后收盘于1.60港元,勉强维持在1.59元的历史最低点之上。
中国的半导体企业失去了这一政策支持,无疑将经受重大影响。虽然退税政策的取消是迟早要来临的,但是中美谅解的达成还是把中国的半导体企业进一步推向了世界。
熟悉我国半导体产业的人都知道,我国半导体产业处于幼稚产业状态。我国的半导体企业规模小,2002年我国集成电路产能仅占世界集成电路产能的2.5%,只有少数几家企业的营业额超过亿元人民币。创新能力弱是我国集成电路企业的又一大弊端。缺乏高附加值的核心技术严重制约了我国企业的发展壮大。
但也有专家认为,此次退税政策的取消对企业影响也许没有想象中的大。厦门大学国际贸易系郑甘澍教授认为,按照目前的出口退税政策,众多的中国半导体企业实际上很难享受到目前的退税政策,因此对企业的影响也不大;再者,早日让中国半导体企业面向世界更有利于我国半导体产业的发展。
我国半导体产业的出路
2003年,我国信息产业销售量达18800亿元,信息产业已经成为我国的第一大支柱产业,但是如此大的产值中组装占了相当一大部分,而真正属于高附加值的核心技术却是非常薄弱。从这方面看,我国的半导体产业尚处于幼稚产业状态,此番出口退税政策的取消或多或少会对我国的半导体产业有所冲击。
但是半导体产业必定要成长为我国的真正的支柱产业,退税政策的取消不意味着我国将不再扶持该产业。据业界相关官员称,我国将出台一些新的、更加有力的措施来扶持我国半导体产业的发展,比如在研发费用方面给予一定的税收优惠等等,当然,这些措施要更加符合世界贸易组织的相关规定,以避免类似事件的发生。
除了政府的政策性扶持外,我国政府和半导体企业还应该做好以下工作:
首先,政府各相关部门要做好为企业服务的工作。一方面政府各部门做好协调工作,为各个企业做好服务工作;另一方面,政府部门要成为各个企业的联系纽带。鼓励企业相互加强竞争,同时鼓励企业之间的并购,促进企业做大做强。
其次,各个半导体企业要加强核心技术的研发。芯片设计是半导体产业的核心所在,目前我国的半导体企业普遍在这方面比较薄弱。在加强芯片设计能力的同时,要提高芯片制造能力。制造能力的提高只要有相应的投资不难办到,但是芯片设计能力的提高不仅仅是一个投资的问题,更重要的是要有高素质的人才。
如此,我国的半导体产业才会形成竞争优势,进而提升我国的国家竞争优势。
相关链接
1、18号文件
1999年,在有关专家的提议下,当时的国家经贸委政策司与信息产业部组成联合小组,起草了相关芯片企业优惠政策条款,这些条款最终在2000年6月24日形成了《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》,这就是18号文件(国发2000-18)。
2001年,在时任国务院副总理李岚清主持的工作会议中,对18号文件进行了进一步补充,下发了《关于进一步完善软件产业和集成电路产业发展政策有关问题的复函》,即后来的51号文件。
“18号文件”第四十一条有关半导体行业税收政策的规定:
对增值税一般纳税人销售其自产的集成电路产品(含单晶硅片),2010年前按17%的法定税率征收增值税,对实际税负超过6%的部分即征即退,由企业用于研究开发新的集成电路和扩大再生产。
根据这个文件,财政部、税务总局于2002年制定了实施细则(即财税[2002]70号文件《财政部国家税务总局关于进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展税收政策的通知》),对部分芯片企业税负达到3%的增值税实行“即征即退”。同时,把优惠范围扩大到集成电路产业上游的设计企业和下游的制造商。
2、“70号文件”有关“18号文件”的实施细则
赵阳则显得更为轻松,他甚至用“天赐良机”这个词来形容经济危机对美新的影响。“全行业的衰退对美新当然有影响,但谈不上有什么压力,比行业内其它公司要好得多,2009年业内同行的业绩平均要跌三成,但美新业绩能与2008年持平。这是企业转型的最佳时机。”
毫不夸张地讲,初闻此言的瞬间,记者甚至有被侮辱智商之感。半导体产业目前的萧条足以将任何经历过寒冬的业界老手彻底雷翻,行业风向标英特尔很可能在2009年第一季度终结持续盈利22年的神话;台积电总执行长蔡力行认为2009年全球半导体以营收为计算将会衰退30%;即便是长期被视为全球半导体市场增长发动机的中国,半导体产业也出现了有史以来的第一次衰退。iSuppli公司预计,2009年中国半导体市场将下降5.8%,甚至更糟。
2007年12月,美新半导体在纳斯达克上市,股价最高时曾超过10美元,如今已跌破2美元,由于市值缩水,2008年12月,业界甚至盛传联发科(MTK)准备收购美新。再看营收。美新2008年前三季度的营收约为1490万美元,同比下降了约20%,约为2007年全年营收(2527万美元)的59%。身处地球上竞争最惨烈的行业,面临百年不遇的经济危机,在股价大幅缩水之际“谈不上什么压力”,怎能不让记者感到怀疑?
蓝海
赵阳并不讳言美新股价的下滑,但他认为这并不能反映公司真正的价值。“美新股价下滑,一是因为大形势的影响,二是目前有很多基金面临困难,投资我们的几个基金也在兑现。在股灾来临时,受影响更多的是小公司,因为投资者此时看的不是你公司的实力和运作,而是看你的公司现金有多少,这是作价一家公司最安全的做法。”
很有道理,但依然是老生常谈。其实,赵阳真正的底气来自于其从事的行业――MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems,即微机电系统),这是半导体行业的发展方向和前沿领域,有着广阔的成长空间。它是系统级的制造模式,整合了微电子和微机械,能按系统的思路来设计、制造、封装芯片。
“在美新出现之前,MEMS行业历史上没有一家公司赚过钱。我们是全球第一家,而且过去几年是以100%的增长速度在发展。”赵阳告诉记者,“你可以把人看成一个完整的电子系统。传统的半导体就像人的大脑,现在大脑已经极为发达,但缺了眼睛、耳朵、鼻子,无法感知外界环境,这就需要很多传感器,温度、光线、压力、风向、动作等等,MEMS就在做这些工作。”
这个趋势得到一些业内人士的认可。国金证券电子分析师程兵告诉记者,MEMS市场目前已超过300亿美元,它分为很多领域,美新所专注的传感器领域便是其中之一。随着任天堂的Wii游戏机和苹果公司的iPhone的成功,MEMS在消费电子产品方面的使用急剧增长。
“加速度传感器将成为手机的标准配置,这个趋势目前已经出现。”程兵说,美国法律规定2012年前全美所有轻于1万镑的汽车都要使用急剧转弯稳控技术,用于汽车电子稳定控制(ESC)的MEMS传感器全球销售也有望在未来几年内实现翻番。
国际巨头们的表现也与此相印证。ADI、飞思卡尔、意法半导体以及英飞凌并未因当前局势减少对MEMS的相关投资,反倒咬紧牙关反手加码,甚至将其升级至8寸厂生产。台积电、联电、联发科等台湾厂商也纷纷传出进军MEMS领域的消息,台湾工研院为了加强台湾MEMS产业地位,也将推出一套完整配套措施。
高科技企业在踩中产业大势之后的飞速成长很容易理解,但看不懂的是:美新仅有400余名员工,年营业额不过两三千万美元。这样一个小公司,何以能与这些营收动辄以几十亿美元计算的巨头们同场竞技,还让领军者“谈不上什么压力”?
美新“新”在哪儿?
“从成立之日起,美新参与的就是全球竞争,我们在国内没有竞争对手,能跟我们竞争的都是世界级厂商。”美新半导体副总经理张卫很自豪,“我们有三大优势,这是我们的核心竞争力。”
第一个优势是美新拥有的基于热对流技术的加速度传感器架构技术。MEMS主流市场是基于电容式的,美新是全球第一家基于热对流技术的MEMS厂商,到目前为止也是惟一一家,拥有100%的自主知识产权。
这是一个革命性的技术创新。如果仅凭这一项技术,想要在竞争激烈的半导体行业立足亦非易事,但美新在工艺上的优势弥补了这一点。同样,这也是驱动赵阳离开ADI选择自主创业的最关键因素。
“我在ADI开发出一项技术,可以用标准的CMOS工艺来开发MEMS,而当时所有加速度传感器都是非标准工艺,成本非常高。这套技术可以把成本降低90%。”赵阳告诉记者,半导体产业早已发展到设计、制造、封装、测试四业分离的阶段,Fabless(无生产线半导体供应商)模式已成为业界主流,但四五十年前并不是这样,那时半导体生产并没有一套标准工艺流程,每家做半导体的公司都得自己建厂并开发流程,费用昂贵到不堪忍受。
赵阳告诉记者,他开发的这套技术,意味着MEMS也可以像传统半导体行业一样,通过四业分离来降低运营成本。这也就成为美新具备的第二个优势。“这是竞争成败最关键的因素。”赵阳很是感激ADI当年的大度,在挽留无果的情况下,ADI决定帮助他创业,以技术入股的形式把这些技术和专利授权给了这家新成立的公司。
一套全新的商业模式随之而生,这构成了美新第三个核心竞争力。“要跟欧美厂商竞争,你得看清楚他们的弱点在哪里。”赵阳指出了欧美厂商的两大致命伤:成本太高以及对设计决定权的控制力正在丧失。
他解释说,在半导体产业,欧美厂商必须要保证有40%-50%的毛利,再拿出20%左右的资金来做新产品,必须不断研发新产品,没钱就没办法往前走。同时,随着越来越多的OEM改成了ODM模式,半导体行业的科技含量也越来越低。
“两岸没有太多自主研发的东西,基本是抄袭,好听点叫反向设计。”研发费用少致使中国半导体产业成本大幅度降低,加上人力资源便宜,因此台湾厂商有30%的毛利就肯干,大陆厂商更狠,20%、15%的毛利都肯干。“这么低的利润率,老美根本见都没见过,你说他们有什么可玩的?”
但反向设计能力太强也意味着原创能力不足,这是中国芯片设计公司致命之处。但美新有核心技术,独创的SemiFab(半代工)模式又恰能把美国的技术和中国低成本的运作完美结合。
“我们在创办美新时就定好了策略:技术在美国,生产在中国。我们在台积电流片(流片,像流水线一样通过一系列工艺步骤制造芯片),然后再拿回美新做MEMS加工,最后再到南通富士通封装。”赵阳强调,所谓的Semi(一半)最多只有1/10,但却是最关键的技术。这样既节省了巨大的生产投入费用,又把关键技术掌握在自己手里,避免了纯Fabless很容易被抄袭、模仿的问题。
2004年-2007年,美新年销售额增长在70%以上,每年净收入的增长超过100%,2007年的毛利率接近60%,而国内半导体厂商毛利率达到20%就很已经很了不起。
静待时机
但美新真正的挑战目前还没有展开。赵阳真正关心的是一个目前看起来还不太明显的问题:价格。
“MEMS相对半导体而言成长是很快的领域,未来几年年增长率至少在20%以上,但目前增长主要是在手机上,这个钱很难赚,因为MEMS太贵了就没人用,但同时价钱又跌得快,到最后很难再赚到钱。”
这种情况已经出现过。美新第一个产品很有名,是ThinkPad著名的硬盘保护技术中的关键元器件――加速度传感器,最初IBM设计部门把专利做完了,却由于成本高达5美元被市场部门砍掉,美新把这个成本降到了2美元,获得了大量的市场订单,但做了一段时间美新选择了放弃。
“我们当时的竞争对手是大公司,觉得丢掉IBM这样的大客户很没面子,宁可亏本做,但之后再做下去已经没有意义。此外,电脑硬盘不会存在太久了,以后都是FLASH,所以硬盘保护技术也不会太久。”赵阳说。
这才是赵阳面临的真正难题,消费类电子长远来看很难做。为此,美新需要拓展更多的产品线,进入更多的领域以熨平市场波动。
赵阳认为目前这个时间点对转型来说再合适不过。
“转型是需要时间的,大家都不好的时候你可以藏起来,好的时候转型躲都躲不掉,对上市公司尤其如此。”赵阳告诉《中国企业家》,美新没有外债,账面上还有7000万美元现金,顺境中很多很难推进的公司变革,现在做起来也是事半功倍。
赵阳所做的第一件事是创办美新研究院,加大对研发的投资。“现在大家都在减速,这个时候要拼命搞研发,美新今年至少会在研发上投入500万美元。”赵阳透露,整个行业都在缩减开支,美新总开支没减,但把其它部门的开支紧缩再紧缩,重点扶持研发部门。
美新也在增加产品线。美新目前已生产出20多种型号的加速度计传感器,现在又研发新的传感器产品,光学传感器也正在研发之中。同时,美新也在向产业链上游延伸,做系统的解决方案。“光做元器件没有意义,我们想做真正有自己知识产权的系统,用美新特有的技术、器件和专利去构建,而不是像大多数公司那样买一堆零件自己拼凑。”
不久前,美新刚刚并购了杭州一家做工业流量表的企业。赵阳告诉记者,MEMS理论上能将工业流量表的灵敏度提高100万倍,实际上提个几万、十几万倍是完全可以做到的,这对工业来说是翻天覆地的变化。“这个杠杆效应很大,一个几百元的工业用表,加个几块钱的传感器,可以卖到上万元。”
赵阳相信这个数十亿美元的市场是一片更广阔的蓝海。“工业流量表这个行业目前是诸侯分据。他们的行业基础知识都在机械,电子是不懂的,更不要说MEMS。而我们在技术上有绝对优势,有全部的知识产权、解决方案和成熟团队。如果做好了,美新甚至有可能一统天下。”他同时透露,美新已经造出了样机。“我们还想借经济危机抄抄底,在国内外并购一些系统应用的MEMS公司,把业务扩展到航空航天、工业应用等利润更高的领域。”
赵阳同时也在致力于改善公司内部管理,不久前还毅然解雇了两位他认为伤害公司内部文化的老美副总。他坦言自己的强项是对技术开发和市场走向的把握,但需要一些深入理解中美两地文化和半导体业务的人做执行。同样,对自己是否能很好的管理已到一定规模的公司,他也颇感担心。