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1.5万字深度雄文:中国制造真相,太震撼了

2018年08月31日 06:58 转载自: 正和岛   阅读:115
作者: 陈苏洁   http://www.d1money.com/user/space?oid=20546

岛 君 说:中国发展经济有两个误导,一个是只要你规模大就是好公司,还有一个只要你赚钱就好,但实际上真的是这样吗?什么样的公司才是好公司?如何和其他公司竞争?

只有这个办法可以解决,就是国家的战略推动和宏观推动,和企业的自立自强要结合。

在本文中尹志尧博士讲解的内容还涉及半导体微观加工设备、数码产业格局、中国制造业升级战略等许多方面。这篇文章特别长,但你一定要看完。

1、我下面解释一下,我们做半导体芯片设备也好,还有其他泛半导体微观加工设备也好,在这个整个产业链处在一个什么位置,解释一下。

我们做的是大型真空的微观加工设备,它是做半导体芯片或其他微观器件加工的。就是现在大家看到的集成电路,大面积显示屏,太阳能电池,发光二极管,各种传感器啊等等。

最近大家讨论很热的叫VR、AR对吧?将来大家戴的那个眼镜里面有一个很小的屏幕,叫Micro ID,这都是属于微观器件的。

我们做的设备就是加工这些微观器件的。

打个比方吧,做机械加工的五轴联动的加工中心都见过吧,你要去机械加工厂一个大型的生产线上,可能上百台的机器,最早就是车床、铣床、刨床、钻床、磨床,后来呢,就把它都综合到一起,做在一个机床上,叫五轴联动加工中心,或六轴联动加工中心。它可以加工出各种各样的机器零件,看的见,摸的着。

和宏观加工的这个核心的设备一样,我们做的是微观加工的核心设备,用我们的设备可以做出各种各样看不见,摸不着,有奇妙形状的微小的器件。这些东西就构成了数码世界的最基本的器件和原件。

2、我讲宏观加工和微观加工的关系,一般比较喜欢从这里开始讲,这个话讲得长了哦!

其实人类社会的发展大概有将近300万年的历史,短的说也有200万年历史,就是从猿人开始的。

大概在两三百万年很长的时间内,人的生产方式是“狩猎和采摘”,对吧?就是哪里有果子,就到哪里采摘,哪里有动物,就到哪里去打猎,但是后来到了2万多年以前就开始有村落住下来了,就变成“农耕和畜牧”了。

为什么会产生这个变化吗?为什么人类采摘、狩猎了200万年,突然变成住下来?

其实有两个原因,一个原因是人这个智能动物发展,把果子采得越来越少,动物都打得越来越少?人却越来越多,所以有这个客观的需要。从能力上来讲呢,比如人们打的动物多了,当时吃不了,就放一些地方圈起来了,就发现小东西生出来了,人们就观察到这种现象,公母的在一块生小的,那我们就养着吧,我们就不要出去打,对吧?这是人类能力的发展。

从需求来讲,就是外面动物越来越少,可被采摘的果子也越来越少,原来到哪去摘果子吃了,拿来就可以吃。但是吃得差不多了以后,需要的不够了,再一个呢就是采摘能力多了,比如一些吃不完了就放着,因为掉地上长出芽来了,发现这可以种,自然而然的,这个几万年的演变就变成了大家知道可以种植了,也可以畜牧了!而且要盖了房子,有了屋的话,也不用一天到晚风餐露宿了。所以人类就走到第二个阶段,生产方式就变成了农业和畜牧,对不对?这个时间大概就是两万年。

那后来到了500到600年前,由于人们智力的发展和分工的原因,就慢慢形成一个新的工业革命。这个工业革命的本质,你们想是什么?传统工业从英国开始,采用机器。对,就是做一个机器代替人手。原来都是手工的,后来就发明了机器,用机器加工来代替人,这个就形成了一个宏观加工为核心的传统工业。

这个工业持续了500多年,这个革命有三个基本的组成:宏观材料(钢铁,水泥,塑料,纤维等等),宏观加工的母机(车床,铣床,钻床,磨床等等)和驱动机器的能源(蒸汽机,内燃机,发电机,电动机等等)。

这个革命彻底的改变了人类生活和生产的方式。到了1940年到1950年,又开始了第二代的工业革命。

这个革命是从硅谷开始发展起来的。这个工业革命的本质是什么?如果说前一个工业革命是做个机器代替人手,那么这个革命实际上是造个电脑代替人脑。

作为电脑基础的半导体的集成电路是一种微小的器件,它需要输入电信号,而输出的也是电信号,或者是数码信号变成模拟信号,模拟信号变数码信号等等。但是后来呢,远远不止这些了。

3、微观器件扩展到为了人的各种感官的需要而产生。

输入电信号变成光信号这是发光二极管,输入光信号变成电信号是太阳能电池,输入声信号变成电信号是微麦克风,输入电信号变成声信号是微扬声器,对吧?所以我们现在讲的这个第二代工业革命,就做各种看不见摸不着的微观器件,它有非常奇妙的功能,它不但可以代替人脑,可以代替人身上各种感官,像触觉,味觉,听觉,对不对?

比如无人驾驶的汽车全靠这些叫做MEMS的微观器件。这个做集成电路及微器件来代替人的大脑,或者代替人的所有感官,这就形成了第二代工业革命,这个工业革命的核心是什么?微观加工。

前一代工业革命是宏观加工,有了材料,有工作母机,有了动力,就可以做出轮船,飞机,大炮,世界最长的桥,最高的楼,最快的高铁等等,这都属于第一代工业革命的范畴。第二代工业革命也需要微观材料,微观加工母机和新能源包括节能减排。这三个方面都需要设备支撑。

这个工业的革命催生了一个全新的数码产业,这个数码产业,最上层是网络,电商,传媒,大数据和云计算等等,这个产业有十几万亿美元的年产值;支撑这个产业的下一层是数码电子系统,小到电子玩具,手机,电脑,大到超高速计算机,全球互联的网络系统。

这个层次的年产值至少有几万亿美元。而支撑这个电子系统产业的下一层是半导体芯片设计和制造产业。

这个芯片的最近几年的年产值达到4000亿美元。而再往下看,芯片产业又是建筑在半导体设备的基础上。我国有一句俗话叫:“工欲善其事,必先利其器”。没有能加工出人头发丝几千分之一到上万分之一尺度的微观加工设备,就造不出芯片。

这个数码产业的四个层次,可以用一个倒置的三角图像来表示。

从尺度上讲,目前全世界一年做出的微观加工的新建设备,就讲纳米加工相关的设备,设备还有后端封装的和其他做太阳能设备啊等,那个市场也很大。

但是我现在讲的只是前段设备,就是做纳米加工,做芯片和传感器的,大概全世界每年采购的设备是400亿美金,它支撑了芯片制造产业,芯片制造全年的产值大概4000亿,有十倍的放大作用,然后有了4000亿的芯片,可以构成各种各样的电子系统,是几万亿的这样一个产值。

有了这个电子系统,又支撑了几十万亿的软件电商传媒大数据。马云谷歌,Google和Facebook就是这一层,而且都是上千亿的大公司。

但是不要忘记它的基础,最核心的是能够做出微观器件的微观加工设备。中国有句老话,说“工欲善其事必先利其器”。如果你没那个微观加工的机器那什么东西都没有,从这一点上,确实是重要的。

那我再讲下面这个故事帮助理解它的重要性。我在70年代后期在北大读研究生,北大有一个全国最先进的计算机,是2栋5层的大楼,里面全部是电子管,大概是128K容量的计算机,估计有12万多个电子管。

一个电子管几个厘米这么大,我把他叫厘米级的计算机,在美国这样的计算机在60年代就有了。

十年以后呢,到1985年,我已经在硅谷英特尔中心研究开发部做芯片了。当时我们把128K的这个容量已经做到一个指甲盖大小的芯片上。所以从一个2栋的五层大楼做到一个指甲盖,我粗算了一下,就是人类加工一个微器件的面积缩小100万倍。

后来,再经过30年到2015年,东芝首先宣布做出128G的flash memory就是闪存器U盘。那已经到纳米数量级了,这30年又把人类微观加工面积缩小了100万倍。所以这50年来我们所做的努力,人类微观器件加工的面积缩小了一万亿倍!

我们来看每人的手机,这个手机要回到四五十年前,如果变成电子管计算机,你知道会有多少栋楼那么大吗?相当于200万栋楼! 200万栋五层大楼里面全部充满了电子管,奇妙吧!

那手机怎么能做成那么小呢?手机里的十几个芯片,是用十大类设备联合作战把它做出来,这其中最重要的三大类:第一是光刻机,第二是等离子刻蚀机,第三是铺上材料薄膜设备,三种设备就构成了这个微观加工的最核心的东西。

简单来讲,这个加工过程就像盖房子,一层一层的盖。现在盖多少层?差不多60层,要加工1000个步骤!这高楼的深孔或柱子的尺度,就我们现在说的14纳米啊、70纳米啊、7纳米等等。

大家知道人的头发丝平均直径是0.07毫米,7纳米是人头发丝的一万分之一。在这样的尺度上加工是非常困难的。其中关键就是靠光刻机和等离子体刻蚀机,两台机器精雕细刻。

我本人就是做了34年的等离子刻蚀机的开发和产业化的工作,在美国的硅谷做了20年,回国也做了14年了,就一直做等离子刻蚀机。我们还做化学薄膜设备。我们不会做光刻机,光刻机是完全不同的领域。

4、现在要做光刻机,必须用德国蔡司做的镜头或反光碗。蔡司是个百年老店,而且德国的精密加工是世界第一的。

但实际上这个光刻机不是德国人做的,它的镜头和反光碗是德国人提供的。然后荷兰的ASML做出整个的光刻机。

目前在大生产上的浸没式光刻机是用镜头来做光刻的,一个30多片镜头的镜头组价值5000万美金以上。最新的深紫外光刻机已经不用镜头了,用的是反光碗,有十几个反光碗,把一个激光打出来打在金属液滴上,通过多次聚焦变成一个平行光,来做曝光的。

这个反光碗的加工精度,有人跟我讲,是相当于德国国土的面积,这么大面积要平整到正负一毫米,在这样的精度下才能做出那样准确的反光碗。

所以这是一个非常难的技术,我们做的呢,就是次于光刻机最难做的等离子刻蚀机,就是要精雕细刻,等离子刻蚀机的复杂度是这样,恐怕有上千个刻蚀的工艺过程要开发出来,刻不同的材料,不同的形状。有的是刻存储器件,有的刻逻辑器件的,有的是刻传感器的,所有的设计都不一样,每一个设计每一种具体刻蚀应用都有它的挑战性。刻蚀机要刻出三维四维,很复杂的形状,在工艺开发上是最复杂的。

一个目前世界最先进的生产线,一个月可以生产5万片到6万片12英寸的晶圆片,然后用金刚石锯切割成几百个小片,经过封装就造出芯片了。

现代的芯片生产线全部是自动化的,而且智能化的,在同一条生产线上可以跑上百种不同的产品,不同的设计,它都是完全可以智能识别的。

这里我顺便说一下,所谓德国工业4.0提出了量体裁衣的智能化生产,其实在集成电路产业,十几年前就已经实现了。最先进的芯片生产就是量体裁衣的,全部是智能控制的。

做半导体设备需要的这个学科兵种我列了一下,有50多个学科,都牵扯到才能把这样的一个精确的微观加工的设备做起来。

它的加工精度是这样。右边那个SEM呢就是我们用我们开发的刻蚀机钻的深孔,就像个钻床钻的孔一样。这个孔并不小就是50纳米,但是他的深宽比差不多40:1,下一代要做到60:1的时候,可以想象就像头发丝一样。如果你要是机械钻床,精钻宏观加工的孔,你钻过了20:1,钻头很容易做断,钻下去,卡出来断掉。我们现在刻蚀机可以钻这么深的孔,而且比它还要深。而且要求上面的直径,如果是50纳米的话,下面直径不能小于45纳米,不能小于它的1/10,如果小于就不合格。因为这个孔干什么用的呢,一个孔,就是计算机的一个记忆单元叫bit。

这里面做一个金属导管一样的,充了电就是一,放了电就是零,就是计算机的1010,它有一个读数器,去读哪个孔是一哪个孔是零,这样就编码了。

那我这个机器一年要钻多少孔?10的18次方。100万万亿个孔,每个孔都要钻到准确度是人头发丝大概1/5000到1万分之一。现在我们前沿做到7纳米什么概念?人的头发是平均是0.07毫米,你可以在网上查是0.06到0.09毫米,之间有的粗有的细,平均0.07毫米。所以7纳米的概念是人头发丝1万分之一,我们就等于在人头发丝1万分之一这样的基础上加工,它的加工精度和重复要做到10万分之一。

而且你要雕刻出100万万亿个孔,每个孔都要精确到头发丝的10万分之一。可以想象米粒刻字,你知道水平最高的工匠在一个米粒上面能刻多少字,我看过,最多是250多个,现在我可以在米粒那么大的面积,可以刻1亿个中文字,甚至可能会刻到10亿个中文字。如果你用超高的电子显微镜看,真的看到就是中文字,很漂亮的。

这是20年前芯片一种比较简单的结构,现在比较复杂了,但是就拿这个例子,你可以看到黄的那个都是铜,下面很多柱子,灰色是钨,下面有粉色的,下面还有灰色的,都是下面的结构。

我们先讲一下这个东西怎么做出来。这里一个桥,那里像城市街道,还有像高速公路,这些怎么做的?刚才我们说了,在硅底物上先铺一层薄膜,然后上面甩一层光组,光组是什么东西?是一种聚合物,见了光它就分解,然后光刻机就是曝光,上面就做一个圆孔的模板,然后用光刻机这个光线照过去,把它缩小到4:1到5:1,就这个孔可以缩小,然后在底物上曝光后那部分光敏的光刻胶就分解了。你洗掉了就出来一个圆洞。然后呢用我们的等离子刻蚀,是一种等离子体,它有化学活性,可以加不同的气体,不同的活性,不同的材料有选择性,这样刻下去以后,薄膜就出来一个圆洞,然后下一步用强力的除胶机把没有曝光的光刻胶也除掉,这样就等于在我铺的薄膜上出了一个洞,然后我上面放一个铜板,一次攻击一个铜板,把铜的原子轰击到表面层,很薄的一层,就几层原子。把这个硅片上都是铜膜的,放在电解槽里面,通上负电去镀铜,铜就堆积起来,多镀一点就满出来了,从那孔出来,就平了这一层。然后化学机械抛光,磨床一样磨掉,这里就出了一个铜柱。

如果你相邻的两个铜柱做好了,下一层怎么做呢?我再铺一层薄膜,上面我再重复这个过程,重复过程的时候呢,这就不是一个圆孔,是架在圆孔上的一个沟,下一层的光胶去掉就是一个沟槽,然后把这个沟槽再刻下去,刻到第二次铺上的材料里,然后再经过镀铜和磨光,上面出了一个铜的棒,就是一条线一样。它正好架在刚才你做的两个柱,这就是第二层做好了。你可以知道平均每一层大概15个步骤。那你要做60层,60×15,接近一千次。就是这个芯片,像手机里的芯片,都要经过一千次的加工。

所以基层线路要把很多很多步骤给它集成起来,是大家集合的努力。

今天要特别总结到一个问题上,不要强调个人的作用,现在我们的宣传老是突出个人的作用,是很不好的做法。其实这个事不是一个人能做出来的,是整个集体,而且是全世界所有的精英一起来努力,经过50年才把它做出来。

如果哪个国家想把它据为己有是不切实际的,也是做不到的。美国在这个芯片技术的开发上,确实起了领先的作用,但是后来30年来,这个技术和产业一直向亚洲移动,现在75%以上的芯片生产线都在亚洲,发明创造也好,生产规模也好,多数都在亚洲。

就是在美国建一条芯片生产线,也要大量购买其他国家的设备和材料,也不是一个国家可以独立搞起来的。

我们中国也不要关起门自己干,只靠独立自主,自力更生是不可能发展集成电路产业的。集成线路是一个全世界的集合的努力,是大家的财富。

我在应用材料公司做了14年,这个公司在美国硅谷有66个国家的精英通力合作,开发了一个又一个复杂的设备。

刚才说没有光刻机就没有等离子体刻蚀机的微观加工,那么肯定光刻是最重要的。

但是最近从14纳米以下的情况有新的变化。就是光刻机曝光的时候,出来的不是一个很直的深孔或深沟,而是变成弯弯曲曲的形状,是和光的波长有关系。

现在我们做的尺度和波长几乎是同样数量级的,光刻出来会是弯弯曲曲的,因为有个驻波效应,一个光波打到表面反射,如果在某种特定情况下,他互相衍射形成波纹,然后你刻出来的就不对,就不是这个直筒了,就没法用。

实际上,大量生产的光刻机,只能刻出40纳米的线条。最新的光刻机叫深紫外的光刻机,EUV,就是ASML开发了新的,现在没有完全大量生产,正在进入生产。

目前最好也做到20纳米。那我为什么说14纳米是怎么回事呢?其实靠等离子刻蚀机和薄膜的组合拳把它做出来,不是靠光刻做的。如果通过光刻机刻出一个40纳米的模板,然后按这个模板刻下去,刻出一个墙,你理解它是一个重剖面。

这个墙是氧化硅的材料,是40纳米,这是通过光刻翻版出来,然后呢我在上面铺一层氮化硅薄膜,铺的时间控制好,这个侧面的墙是20纳米,这样的话呢,第二次用等离子刻蚀机刻,有方向性地把上面的盖去掉,把底部去掉,就出来两个叫边墙。这边墙的厚度就是20纳米,这是刻的氮化物。刻氮化物需要用选择性的气体刻。

然后刻完以后第三次刻呢,我们换一些气体专门刻氧化物,把氧化物刻掉,这个墙就留下来了。所以一个40纳米的微观结构就翻成两个20纳米的结构了,这个叫二重模版。

还有进一步的四层模板技术,在20纳米的氮化物墙上,再铺一个10纳米的氧化物的膜,我第四次刻的时候把上头盖去掉,底去掉以后,就出了四个边墙。然后再用不同的化学气体,把中间的核刻掉,就变成了四个10纳米的边墙。20纳米以下是这样做出来。这里就没有光刻的事,就是等离子与薄膜组合拳,把它翻版就越翻越小。

所以目前来讲呢,这个14纳米以后,你可以看到刻蚀机和薄膜的市场涨得非常快,因为本来是1:1:1的步骤,现在变成1:3:5了。一次光靠大概三次薄膜,要五次等离子刻蚀。所以等离子体刻蚀机的市场增长最快,接下来薄膜设备增长的也很快。

现在因为光阻越做越薄越小,它的准确度差了。所以在光刻胶的基础上,底下做成双层模板或者三层模板,那种比较复杂的叫模板的技术。这样的话呢,又增加了好多次的刻蚀,先要把模板刻好,才能刻下面的东西,所以等离子刻蚀机越来越多,等离子刻蚀机的步骤从14纳米到5纳米增加了三倍。

但是光刻虽然步骤有限,但每台机器越来越贵。现在一台光刻机,卖到两亿美元了,就是那EUV最贵的,我们的机器大概卖到400万美金一台。

5、当然实际的这个过程不像我说的那么简单,我刚才只是示意,二重模板,是将一个40纳米的结构,通过刻蚀和薄膜的组合拳,翻版成两个20纳米的结构。四重模板,将进一步加工出四个10纳米的结构。

总的步骤,到了5纳米的时候,最新的数据是2000个步骤,才能做出来,原来是1000多个步骤。

但是这样2000步的步骤中,加工的步骤,大概1000多步。另外八九百步呢就是测试,你每次做完都要测,每次测试也需要设备,虽然测试不影响你加工的结果。加在一块呢,2000次,够复杂的。

这里有个问题呢就是关于合格率的问题,这是我们最大的困扰。什么叫合格率,简单的数学。

如果某一个步骤是99%合格率,刚才说刻一个孔,下面底部的直径不能小于顶端直径的十分之一,如果小了就不合格。如果每个步骤合格率达到99%的话,加工一千次下来合格率就是零了。

如果每次合格率99.9%,那0.999的一千次方变成52%,这也不行,一个芯片生产公司要做到合格率80%到85%以上才赚钱,合格率80%以下就赔钱了。

每一步的合格率一定要做到99.99%,一千次后才能达到90%。现在最先进的芯片生产线可以做到92%的合格率,也就是反过来讲,一千多步,每一步都要99.99%,也就是一台刻蚀机每年要刻100万万亿个孔,每个孔都要刻准到头发丝的1万分之一到10万分之一这么准,有点不可想象。

刚才讲那个倒三角形是整个数码世界的图像,我把它翻过来去做分析。就是在国际上有多少公司能够做这样的东西。

软件和电商这种产业,大到阿里巴巴,小到一个人在家里就可以开公司,就可以做软件卖,对吧?美国中国很多人都在家卖的。所以全球有多少公司没人数过,大概几百万个公司都可以做软件。

但是全世界做电子系统,我估计有十几万到几十万公司,包括做电子玩具的,大的像华为之类。那全世界会芯片制造的公司有多少个?能够数得上的就一百多公司,其中真正好的就25个公司。华力和中芯国际属于全世界前25家。

芯片制造前三家,英特尔台积电三星,三星今年的设备投资建厂投资就是240亿美元。一个公司比中国全国的投资还多,就非常垄断了。

再往下数,台湾有一家联电,韩国有海力士,日本原来是有十几个公司,现在数得上前8家只有东芝了。美国还有两家,一家叫Micron美光,原来专门做memory的,现在英特尔决定把memory全在中国做,在大连非常大的投资。

英特尔早期就是做memory的,我84年去英特尔中心研发部就做存储器EPROM的。后来英特尔集中力量做逻辑器件的CPU了。然后还有一个格罗方德,是中东的阿布达比的投资商,在美国建立一个叫全球晶圆,国际上就这八家。

现在越来越垄断,这个八家就生产,全世界大概80%以上的晶圆。那看设备公司,就更集中了。设备公司可以数得上大概就30个,能做纳米技术。

这里边十个主要公司分成三类,一类呢就是光刻机,就ASML一家。然后一类呢就是工艺设备,就是我们这类设备,就是应用材料公司,Lam Research,美国两家,日本东京电子,三家。还一类就是做测试设备的公司,叫KLA-Tencor,占全世界50%以上的测试设备。

应用材料公司是占全世界50%以上工艺设备,这样一个局面。应用材料公司和Lam Research、东京电子这三家做工艺设备的公司都是做刻蚀机起家。

为什么?因为刻蚀机是工艺设备最难做的一个,如果你这公司只能做薄膜,长不大,你公司必须首先刻蚀机站住脚,再去做薄膜,或者再去收购一些国外的公司,就全了,然后再去做其他设备,一共有十类设备,除了光刻除了测试设备,还有七八类可以做。像刚才抛光机也是一种,还有镀铜、离子溅射、物理薄膜。

6、我在84年进入英特尔中心研究开发部时,这些设备公司很小,小到十几个人,大到一两百,两三百人。

刚刚开始从湿法刻蚀,发展到真空的干法刻蚀,正好在转换的时候,我在那做了两年以后,因为我的兴趣在做设备,我的专长是做化学物理反应器的,在国内已经做了十年了。

在英特尔我负责测试LamResearch做的介质刻蚀机,因为早期的单片刻蚀机很不成熟,我给Lam的设备提了很多意见,后来他们就把我拉去做刻蚀机,从86年加盟后,开发了彩虹号电容性介质等离子体刻蚀机,也开始了电感性等离子体源ICP技术的开发,五年后Lam成为国际最大的刻蚀机公司,占了国际市场40%以上。

当时有30多个公司竞争,结果Lam就脱颖而出了。后来Lam去收购做薄膜的公司,但当时公司在管理上出了很多问题。本来应用材料公司做老一代刻蚀机,后来又做不过Lam。我又被应用材料公司拉去,在应材工作了13年多,帮助应用材料做出了几种成功的刻蚀机,使应材的刻蚀机业务做到世界最大,占了国际市场40%多。

我在Lam的时候呢,和东京电子合作,当时他们是一个销售公司,不会做设备,只会做销售服务的。后来Lam把他们教会了做刻蚀机。我们现在有不少人是从这三个公司出来的。

刚才讲的这个市场是半导体前端设备,不算后端封装,就芯片加工设备的前端,基本上三个阶段。

80年代起步,涨得比较快,到2000年的时候已经进入300亿水平了。但是后来十来年呢没有太长足的发展,有点上下波动。

到了2015到2016年以后,又在迅速的增长。

最近几年一直看好,今年可以做到450亿,到了2025年预计会到720亿。原因是做芯片的步骤越来越复杂,而且设备越来越贵,终端应用也是日新月异。

你看那起起伏伏的,其实每一次的高潮都是一个单一产品,比如2007年高潮是手机,2000年这个internet,过去还有PC出来,还有电子表出来,每一个产品就形成一个高潮。

但是到现在为止,因为芯片已经进到老百姓的生活的所有层面,包括工业界所有层面,所以它更多和经济发展就同步了,不是说一个单一产品出来,一窝蜂,所以增长幅度就降低了。

最近的应用越来越多,所以它发展速度还是最快。从技术的进步来讲,把最先进公司的技术拿来做个比较,大概得出结论是这样,一年半左右就往前走一代。

14纳米进入大生产的时间,平均在2014年底2015年初。10纳米就是在2016年中。7纳米是去年进入生产,2017年底。5纳米今年夏天进入试生产,明年会大生产。

国际上的进步大概一年半一代,而中国呢,目前40纳米比较成熟,28纳米还不能算完全成熟。所以我们和国际上差三代,现在有更加落后的可能,因为国际上进展太快。

网上传的说当国际大腕还在开发10纳米和7纳米器件时,中微已宣布率先搞定5纳米技术。写这个文章的人把芯片器件和设备混淆起来,为吸引眼球,夸大宣传,这种文风一定要纠正的。

我们的设备性能是很好,可以加工5纳米器件,而且我们有双台机的设计,国外都是一次加工一片,我们有一个很巧妙的设计,一次可以加工两片,输出量大,成本低。

但是只靠刻蚀机是做不出器件的。其实我们不做器件,我们只做设备,然后像台积电、中芯国际买我们的设备去制造芯片,要十种不同的设备混合作战,当然刻蚀机是除光刻机以外最关键的设备。

台积电把我们作为五大等离子体刻蚀设备厂商之一,就是应用材料、Lam、东京电子、我们还有一个日立的分公司。我们势头非常好,但是我们的市场占有率还是很有限的。还要不断提高5纳米刻蚀应用的市场占有率。我们的前景会很好。

7、我这解释一下,几个领先的逻辑芯片生产厂家声称的10纳米或7纳米器件,大家计算方法不一样,原来一个门,基本的三极管这样放,给它一直挤,大概到11纳米就不能挤了。

这样挤不下去了怎么办,立起来做,这个叫FinFET,这个新概念,是在胶州大学伯克利分校的教授胡正明提出来的。但实际上门的长度还是这么大,并没小,只是把它方向变了,再往下走怎么办?把它卷成一个卷,这个圈实际上又小了一点,所以做到14纳米以下,已经不是像过去意义上门电路多宽了。

这是他们最领先的技术,所以他们这样说,现在所谓5纳米、3纳米是一个虚拟的数字。没有一个真正的门是5纳米的。但是我们刻的东西确实有,最小的孔的底部,差不多你要说10纳米、7纳米底部就这么大,还有这个侧墙,已经做得很薄了,真正做到甚至三纳米都有。

现在有人说摩尔定律会失效,这个我澄清一下,我是中国大概唯一一个有幸在80年代在英特尔工作时和摩尔和他太太吃过晚饭的人,我们聊了两个小时。

我是中国留学生,最早进入英特尔的,应该说第二个吧,有一次中国代表团来了以后,摩尔出来见,就说我们公司有没有大陆来的留学生啊,就把我找去了。

摩尔定律其实不是一个严格的定律,摩尔定律,只是一种设想。而且开始讲的不是18个月,原来他说是两年,后来又有人说是一年,他还更正了一次,来回来去。

后来人们传的就是,摩尔讲的是十八个月,有两件事发生:第一个是堆积的挤压程度增加了一倍,它的运算速度提高一倍。后来他还出了澄清说memory和logic不一样。所以我不认为摩尔定律是一个定律,它只是一种说法,而且这个说法后来和实际的发展速度很接近。说摩尔定律实际是一种商业炒作。人们总是希望拿一个东西来炒作,纳米技术也一样,原子分子组成我们的现实世界,为什么要叫纳米技术和微米技术?

8、中国现在要产业升级,从制造大国到制造强国,你仔细想一想,我们要做的事太多了,但是其实核心的东西并不多。怎么样才能成为一个制造强国?

我的想法,就是在不多的关键装备和关键装置上的突破。大国重器首先一个就是高端半导体设备。

现在投一条线大概是少则50亿美金,多则70亿美金,80%的钱都是买设备,而且现在95%以上的设备都是国外的。所以如果你没有这个高端设备的基础,也就说80%的技术其实不在我们手里,都在人家手里,你只要一台机器进不来就完蛋了。

还有一个就是宏观加工的五轴联动加工中心,你看中国有成千上万的加工厂,但是买的不是德国就是日本的设备。高精尖的宏观加工的母机,就是五轴联动加工,现在美国都做不好,没有做出来,这并不是那么容易做。但是中国一定要下决心把它做出来。

前面说到光刻机,光刻机里面那个镜头怎么做?镜头做不出,反光碗做不出,激光源做不出就还是不会做。然后大飞机里面就是发动机,做了大飞机壳子,里面核心的发动机是买的,甚至汽车都是这样,就是城市里跑的车里的引擎和换档器恐怕百分之八九十都是买的。

我们现在问题在哪呢?在国内发展经济有两个误导,一个是只要你规模大就是好公司,还有一个只要你赚钱就好,这个观念一定要改,其实规模大、赚钱的公司,就让民间做一下,马云没有什么政府支持,直接过几千亿了。阿里巴巴不会做芯片,也不懂怎么做设备,但为什么这么大?因为他有创新的商业模式和有力的市场机制,可以发展起来,不需要政府推动。

而政府就要推动这些最基础的大国重器。有了这个,其他的数码产业什么都有了,没这个的话,就没有数码产业,就没有现代经济的发展。

其实大国重器能列出来的也就十多个,你把这十多个做好,中国就是制造强国。

但是大国重器有三个特点:第一个开发成本特别高,少则几亿,十几亿,多则几十亿,上百亿。第二是开发周期长,短则5年10年,多则几十年,甚至上百年。第三是每一个产品都被国际两三家公司垄断,有的甚至一家半。进入门槛特别高。

目前我们做的设备有相当关键的零部件还是从外国买的,而且往往是一个零部件,全世界只有两家,有的甚至只有一家能做。这些店都是百年老店,他盯着一个东西做。

去年我们和美国大公司打了半年多的官司,为了什么?是为了一个大的碳化硅的一个盘子,这个盘子是石墨底,上面扣那个碳化硅这么大的盘,很重的。它在我们的反应器里每分钟要转1000转。温度提到1100度,很高的温度,正负1度的温度,非常苛刻的情况下,转得非常快,上面放了很多硅片就开始沉积,单晶就长。

能做这个石墨底物的公司,全世界两个。一个就是我们这个德国公司,在德国做了石墨盘,拿到美国去做碳化硅,还有就是日本的东洋碳素,就这么两个公司能做出高质量的石墨。石墨看来谁都会做。但你做出这种半导体可以用的石墨,就这么两家,不是80年就是100年老店。

那在这样的特点下,我们能和他们竞争吗?毛主席的矛盾论,讲要抓主要矛盾。如果我们要想把这仗打赢,就要知道主要矛盾在什么地方。这是我讲了十年的,大声疾呼的。我们的主要矛盾叫不对称竞争。

在上个世纪80年代,全世界有30个设备公司,每个公司十几个人到几百个人,很小,拼了30年以后就剩三四家。现在已经不是那个时候,三个占垄断地位的设备公司已经大到年销售百亿美元的公司了。

我们是后起之秀,现在国内像我们中微算先进的公司,和国外同类公司差20倍,我的研发也跟他差20倍。在这种情况下怎么去赶上去,这是一个课题。首先是公司的规模不对称,然后市场占有不对称,国内外市场不对称,还有就是准入门槛不对称。你用了美国的设备20年,突然中国来一个新公司说,你用我的新设备,一般来说是不愿意试用的。

还有人才资源不对称,顶尖的专家都在美国,还有日本和其他地方。

还有就是研发经费的不对称,这是最重要的一个不对称,每年我们公司闭着眼睛狠命砸钱,一年是3亿人民币,投资已经投了十年了。那全是亏钱,但是你要不投入就不行。但是我们的3亿只是我们对手的1/20。

然后专利占有的不对称,他已经地雷阵都布好,你走哪都踩地雷。还有国家文化的不对称,你说你要招外国的一流的人,他跑到中国来不习惯,不愿意来。还有呢,我的机器拿到一些国家去,思想上就会有一种阻碍,他对美国人最信,对美国人服气,对日本人都不是很服气。那为什么要用你的中国的哪?

创业发展环境不对称,这是一系列的政策问题了。我举个简单例子,我到英特尔工作三个月拿到绿卡,我回国了14年还没拿到,连我都没拿到,还是门外汉,这就是一个产业环境的问题。

所以这么多的问题就是一个不对称,在不对称竞争下的策略,和在对称竞争下的策略完全不一样,对称竞争是靠你公司单打独斗,自立自强,可是不对称,在这样的情况下,光靠商业运作,光靠一个公司的单打独斗是绝对不行的。

像我们公司一年投3亿,你刚开始启动的时候,一分钱赚不来的时候,你三亿从哪来?你要一年行要两年行,你要五年十年人给你3亿,我现在已经融钱快50亿了,就像求爷爷告奶奶,那真是很艰苦,所以怎么办?只有这个办法可以解决,就是国家的战略推动和宏观推动,和企业的自立自强要结合。

只有这个机制能够走下去。但这要避免两个趋势,一个是国家的介入和推动把企业搞成国企,缺乏灵活机动性,但要全靠各个公司单打独斗,你也根本就不是人家的对手。所以这里最巧妙的是找到一种折中的方案,既要有国家的大力支持,又要使得公司有相当灵活机动。

毛泽东朱德在井冈山只有1000多人,土枪土炮没饭吃,22年统一全中国。那绝对是最不对称的竞争,国民党武装到牙齿,日本也是,怎么打赢了呢,所以我一直用这个比,我说我们比那时候好多了,就是能赢的,但是要有这个,就是国家的推动重点支持和企业的竞争力发展要紧密结合起来。

这里就牵涉到所有制的问题,政策问题,环境产业人才吸引的问题,我就提出这样的概念,一个产业就像一个鼎,中国半导体产业的跨越发展这个鼎,需要三个腿来支撑,就是要有资金、人才和政策三个腿。

这三个腿有两个条件,第一,三个腿都非常强,强有力。第二个很重要的,这三个腿必须平衡,不能一个腿很强,另外一个腿很弱。

资金里面就是三种,股本金,还有低息贷款和研发资助,一定要到位。

人才上,国际人才、国内人才和领军人才一定要到位。

政策上呢,就是所有制的问题要解决,投融资政策,进出口政策、所得税政策、劳动法政策、本土化政策、上市政策都需要升级。

而我们回国研究十几年,这一系列的政策都停留在一个引进技术来料加工的阶段,这对于一个国际大公司在中国运营是最能推动的,但是对于自主创新,创业发展,有很多的要改,要升级。如果不升级的话,中国的这个大国重器搞起不来。

9、说到所有制的问题,在我国认为有钱就可以买公司股票当股东,如果员工想得到公司股票,对不起,拿同样价钱买,上市不能超过200人有公司股票。而且公司激励员工发的期权是不能上市的,员工一定要拿钱买成实股才能上市。

概念的本质就是承认只有资本是可以创造公司价值的,但这是违反马列主义的基本原理的。因为《资本论》讲的是这个世界的财富、价值是劳动创造的,包括资本也是劳动创造的。

作为公司来讲,公司价值两部分,一部分资本投入叫有钱出钱,还有一部分就是创新,人的劳动创造出来的价值叫有力出力。

所以正确地用马克思主义的理论来讲,公司价值两部分,一部分是钱产生的价值,一部分是劳动创造的价值,应该是钱创造的价值给你股票,而劳动创造的价值给你期权。除了给你工资,剩余劳动创造价值的一部分变成一个期权,回馈给员工。

所以在美国硅谷最先进的制度,是全员持股制,投资的人有股票,而出力的人有期权,期权经过几年的变化就自动变成股权,你可以拿出去卖跟股权一样。

而我国中认为只有有钱的人才可以拿股票当股东,对员工和管理层来说,你要想拿到股票,对不起和股东一样要拿钱买,而认为即使期权也只是一种增加员工收入的激励而已。这概念是错的,这个实际上是只承认资本价值的资本主义。

而美国的硅谷早已经实行了期权激励的全员持股的集体所有制了。我在一开始的时候刚刚拿到博士,参加英特尔时还是中级工程师,就给我每年几百股期权,不需要拿钱买,四年以后就变成你的了,然后你拿到股票市场就可以卖了。

然后我到Lam Research已经是一个产品开发的资深经理了,每年给我2000股期权,然后到应用材料公司做到VP时候每年是2万股。

这三个公司从第一天就是全员持股的,别的公司后来为什么倒掉了呢?因为从第一天开始就是老板说了算,老板占很大股份,没有员工期权激励。为什么现在这三个公司变成这个领域世界最大的公司,因为所有制比较先进。

我之前给大家开过玩笑,说我曾经犯了一个很大的错误,应用材料公司把我从Lam拉去,给了我6000股,我没把它当回事,涨了两三倍就卖掉了。后来1股分成64股,每股235美金,6000股就相当于8000万美金。所以说大家有这个梦想,才到一个小公司去,做大了然后上市。

现在我们就是全员持股制,而且我们比全员持股比硅谷做得还彻底。我们工资和股票的曲线,红的是工资,每一级差10%,蓝的是期权,每一级差20%,带有非常平均的社会主义色彩,连开车和看门的都有股票,我只有公司不到百分之一的股票。期权是很低的。

十几年前,我们的管理曾和员工占公司股份33%,现在占20%,早期参加的员工承担了很大的风险,给的股也多,股价也低。

你看我们加工出来的存储元件形状,有着很复杂的微观结构,这是逻辑线路的形状,这是存储元件的形状。

我们现在一共是五大产品,总的来讲情况还比较好。这个前面三个产品比较成熟,第一个就是CCP电容性等离子体介质刻蚀机,这也是最难做的。这种刻蚀机全世界的市场是200亿人民币,相当于30亿美金。这个市场比较大,我们已经成为国际三强。

第二个设备是传感器的刻蚀机,不仅仅在大家的手机上,而且在照相机、耳机、指纹识别器都有应用,包括无人驾驶汽车。这个市场并不大,全世界的市场每年大约是30亿人民币。这方面我们已经做成了国际最强设备。国际上最强的两家做传感器的,一个是德国的博世,还有一个是意法半导体,他们都用我们的设备。

然后MOCVD,这个市场也不大,只有30亿人民币的市场,这个已经成为国际上的前两强。还有两个产品,这个ICP电感性等离子体刻蚀机技术是我1987年在Lam首先开发的,现在已经有三百亿人民币的总市场,我们这个产品已经进入市场,希望我们能在最近三五年有很大的收获。

我们还有一个副产品是做空气净化器的,因为在一般的工业上存在严重的空气污染的问题。


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