2019年注定是屬于集成電路的一年。2018年中興事件不過是一個觸發(fā)點,2019年的華為事件讓中國人的芯片之痛再一次發(fā)作。大國夢不僅需要資本和模式的不斷翻涌,更需要這種關鍵性實業(yè)的支撐。
芯思想研究院特此推出《造芯記》專欄,回顧中國各省的晶圓制造業(yè)歷程,本文主要提及8英寸和12英寸生產(chǎn)線,而設計和封測均一筆帶過。
今天談的是福建省。福建省簡稱“閩”,古稱“閩越”,由于密集的群山環(huán)繞,把閩越和中原文明隔開,古閩越甚至被視為一塊最冥頑不靈的化外之地。群山為福建人關上了對外的大門時,大海為福建人打開了另一扇窗。福建擁有綿長曲折的海岸線,眾多的港灣島嶼。宋元時期,泉州成為“海上絲綢之路”的重要發(fā)源地,福建人將商品銷往世界各地,開始海外貿(mào)易活動。近代,廈門、福州位居五口通商之列,馬尾船政文化輝煌一時。海外貿(mào)易和海外移民就成了福建的兩大特色,也形成了后來遍布全球的閩籍商人??梢哉f,海洋、商貿(mào)、開放、移民等因子,早已融入福建人的血液,成為福建文化特有的稟賦。
福建的集成電路產(chǎn)業(yè)始于1960年末期,經(jīng)過50多年以來,總體來看,福建“芯”痛依舊:集成電路產(chǎn)業(yè)規(guī)模小、輻射范圍窄、開發(fā)能力弱等特點凸顯。
2018年10月,福建出臺了《福建集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃1.0版》,“行動計劃”提出,支持有條件、有基礎的集成電路企業(yè)向以福州、廈門、泉州、莆田為中心的沿海集成電路產(chǎn)業(yè)帶集聚發(fā)展。強調(diào)優(yōu)先發(fā)展集成電路制造業(yè),提出堅持先進制造工藝與特殊制造工藝發(fā)展并重,針對晶圓代工,加快擴充55/40/28nm芯片生產(chǎn)能力,推進22/20nm等先進制造工藝研發(fā);針對存儲器制造,加快DRAM存儲器生產(chǎn)線建設,加緊形成高良品率的規(guī)模化生產(chǎn)能力;針對化合物半導體,擴大砷化鎵、氮化鎵、碳化硅等化合物半導體材料芯片的批量生產(chǎn)規(guī)模。
下面我們就窺探一下福建的造芯史。
福州逐“芯”難
福州,別稱榕城,簡稱“榕”,是中國東南沿海重要都市、首批14個對外開放的沿海港口城市之一,海上絲綢之路門戶以及中國(福建)自由貿(mào)易試驗區(qū)三片區(qū)之一;福州也是近代中國最早開放的五個通商口岸之一,福州馬尾是中國近代海軍的搖籃,中國船政文化的發(fā)祥地,是中國近代文教和科技人才的搖籃之一。
提起福州的集成電路企業(yè),大家談論最多的是設計公司,諸如瑞芯微(RockChip),可是鮮有人談到福州的晶圓制造業(yè)。
其實,福州的集成電路產(chǎn)業(yè)可以追溯到1960年代,1969年成立的福建省半導體研究所(福建半導體器件廠、國營八四三○廠)是專業(yè)生產(chǎn)半導體集成電路和分立器件為主的廠、所結合企業(yè)。1988年引入4英寸3微米大規(guī)模集成電路生產(chǎn)線的全套設備,建立了福建第一條4英寸生產(chǎn)線。1996年和臺商友順科技合資成立福順微電子。
2006年福順微電子建立福建省首條6英寸晶圓生產(chǎn)線。但目前由于設備太老舊,而合作方友順科技在廈門有一個相對較新的6英寸工廠,所以友順科技對福順微的升級沒有興趣。
福州也曾在2012年規(guī)劃福順晶圓8英寸生產(chǎn)線項目,2013年開工建設,一期土建工程已經(jīng)完成,但由于無法購得合適的8英寸二手設備,加上合作方友順科技對8英寸無需求,也無意進行技術升級,導致8英寸項目停滯。
福州在2011年還有一個8英寸晶圓制造項目,是由英孚投資集團運作,規(guī)劃三年內(nèi)建設3條8英寸250-110納米晶圓生產(chǎn)線。但至今該項目沒有著落。
福州也曾有意整合英孚和福順兩個8英寸項目,但由于種種原因,整合沒有成功。
福州的8英寸造芯夢,十年一場空。
廈門筑“芯”夢
廈門,遠古時為白鷺棲息之地,故別稱鷺島,簡稱鷺,東南沿海重要的中心城市,1980年批復設立經(jīng)濟特區(qū),已成為兩岸新興產(chǎn)業(yè)和現(xiàn)代服務業(yè)合作示范區(qū)、東南國際航運中心、兩岸區(qū)域性金融服務中心和兩岸貿(mào)易中心。
廈門的造芯史可以追溯到1980年代,當時廈門有多個半導體器件廠,包括一廠、二廠、四廠和整流器廠,生產(chǎn)各種分立器件,規(guī)模都偏小。1990年代,國營746廠到廈門設立華聯(lián)電子從事IC和LED封裝,由于資金問題導致IC封裝業(yè)務逐漸下馬,頗為可惜。進入2000年代,臺灣友順來到廈門設立吉順芯微電子,從事6英寸晶圓制造,目前月產(chǎn)達5萬片。
2014年6月國務院印發(fā)《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進綱要(2015-2025)》,制訂了今后10年發(fā)展集成電路產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略部署。廈門抓住機會,成為國家集成電路布局規(guī)劃重點城市。近幾年在集成電路產(chǎn)業(yè)上的布局持續(xù)加速,已經(jīng)形成火炬高新區(qū)、海滄區(qū)、自貿(mào)試驗區(qū)湖里片區(qū)三個集成電路集聚區(qū),初步覆蓋集成電路設計、制造、封測、裝備與材料以及應用等產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié),聚集了聯(lián)芯集成、士蘭微、通富微電、優(yōu)訊高速、雷科微、瀚天天成、美日豐創(chuàng)等集成電路企業(yè)。目前廈門已形成一定的規(guī)模效應,2018年廈門集成電路產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)產(chǎn)值415億元,規(guī)劃到2025年集成電路產(chǎn)業(yè)將達1500億元。
1、聯(lián)芯集成
2014年10月,聯(lián)電和廈門市人民政府、福建省電子信息集團簽訂協(xié)議,建設12英寸晶圓制造廠,成立,先期將提供55納米及40納米的晶圓代工服務,規(guī)劃最大月產(chǎn)能為5萬片12英寸晶圓,總投資金額可達美金62億元。
2015年3月26日動工,10月27日主廠房封頂;2016年4月1日設備開始插入,6月12日開始40納米通信芯片投片,11月16日正式投產(chǎn);2017年3月21日28納米技轉獲批,5月22日28納米PolySiON工藝開始出貨;2018年3月26日,28納米HKMG工藝試產(chǎn)成功。
截止目前,聯(lián)芯集成可提供90納米、40納米及28納米的晶圓代工服務,一期裝機月產(chǎn)能為25000片12英寸晶圓。
據(jù)悉,聯(lián)芯集成12英寸工藝平臺未來將導入22納米邏輯制程,以加強28納米與22納米在MCU技術平臺的布局。
憑心而論,雖然聯(lián)芯集成是獨立運營,但是其主導權卻抹不去聯(lián)電的身影,技術來源完全依賴聯(lián)電,所以聯(lián)芯集成更像是聯(lián)電在大陸的一個加工廠,產(chǎn)能由聯(lián)電掌控,無法為廈門本地設計公司提供太多支持。
2、士蘭微項目
2017年12月18日,中國民營IDM公司士蘭微和廈門海滄政府簽訂協(xié)議,計劃在廈門建設兩條12英寸生產(chǎn)線和一條化合物半導體生產(chǎn)線。
士蘭微12英寸特色工藝芯片項目總投資170億元,建設兩條以MEMS、功率器件為主要產(chǎn)品的12英寸集成電路制造生產(chǎn)線。第一條12英寸產(chǎn)線,總投資70億元,工藝線寬90納米,計劃月產(chǎn)8萬片,分兩期實施:其中一期總投資50億元,實現(xiàn)月產(chǎn)能4萬片,將于2020年投產(chǎn);項目二期總投資20億元,新增月產(chǎn)能4萬片;第二條12英寸產(chǎn)線為項目三期,預計總投資100億元,工藝線寬65納米-90納米。項目由士蘭集科負責運營,2018年10月18日,項目奠基;2019年5月開始土建,8月完成樁基工程,開始主體施工;目前正在和各大設備廠商溝通中,預計2020年4季度投產(chǎn)。
士蘭微4/6英寸兼容的化合物半導體生產(chǎn)線項目總投資50億元人民幣,分兩期實施,其中,項目一期投資20億元,項目二期投資30億元。項目由士蘭明鎵負責運營,2018年10月18日項目奠基;2019年4月主廠房封頂,6月開始設備搬入調(diào)試階段,第四季度將正式投產(chǎn)。
士蘭微廈門基地的建立是公司提升特色工藝領域核心競爭力,邁向國際一流半導體企業(yè)的重要舉措,也對進一步完善廈門、福建、乃至中國東南沿海區(qū)域產(chǎn)業(yè)鏈條,提升中國半導體集成電路產(chǎn)業(yè)競爭力,具有里程碑的意義。
晉江“芯”堅強
晉人南遷,依江而居,故名晉江。從晉朝開始有中原洛陽人士因戰(zhàn)亂搬遷至此,懷念晉朝故土,因此將居住地的河流命名為晉江。718年,唐朝析南安東南地置晉江縣,屬泉州管轄。
晉江是我國經(jīng)濟發(fā)達的縣級市之一,是福建經(jīng)濟實力最強的縣級市,從1995年以來,經(jīng)濟實力一直位居福建縣級市之首。1986年費孝通先生提出“晉江模式”,與蘇南模式、溫州模式、長三角模式共同構成我國縣域經(jīng)濟發(fā)展的四大模式。
多年以來,晉江堅持轉型攻堅,培育高新技術產(chǎn)業(yè),帶動境內(nèi)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉型升級。2015年晉江表示集全市之力發(fā)展集成電路產(chǎn)業(yè),以加速產(chǎn)業(yè)轉型升級。集成電路荒漠之地晉江要發(fā)展集成電路產(chǎn)業(yè)談何容易?
濃濃鄉(xiāng)情,閩臺一家親。晉江要發(fā)展集成電路產(chǎn)業(yè)得到了僑胞的支持,最終和聯(lián)電牽手合作共同開發(fā)32納米DRAM制程;晉華支付技術報酬金,由聯(lián)電在南科廠進行研發(fā),再移轉到晉華集成生產(chǎn);技術成果由雙方共同擁有。
解決了技術來源,不差錢的晉江快速行動了。
2016年2月,晉華集成成立,由福建省電子信息集團、及泉州、晉江兩級政府共同出資370億人民幣建設12英寸DRAM生產(chǎn)線,這是我國自《推進綱要》發(fā)布后第一個宣布投資DRAM存儲器的項目。
2016年7月項目舉行施工典禮,10月18日正式開工建設;2017年11月廠房封頂;2018年7月工藝設備進場安裝調(diào)試,原計劃年底進行小規(guī)模投片試產(chǎn)。
項目一開始就和美光開始了專利訴訟。2018年10月30日,美國商務部更是以國家安全為由,宣布對晉華集成實施出口管制,被美國列入出口管制“實體清單”的中國企業(yè)。限制對其出口,原因是該公司新增的存儲芯片生產(chǎn)能力將威脅到為軍方提供此類芯片的美國供應商的生存能力。
盡管,晉華集成遭遇各種困難,但堅強的晉江人還是想方設法,努力維持設備運轉。
化合物半導體“芯”貴族
福建在化合物半導體領域進行了多年布局,已經(jīng)形成了襯底、外延、芯片、器件、封裝、模塊到終端應用的完整產(chǎn)業(yè)鏈。
福建化合物半導體布局主要在廈門、泉州、莆田三地,包括三安集成(砷化鎵、磷化銦)、士蘭明鎵(砷化鎵、氮化鎵、磷化銦)、云芯半導體(特殊封裝)、瀚天天成(碳化硅外延)、華天恒芯(碳化硅器件)、芯光潤澤(碳化硅智能功率模塊)、福聯(lián)集成(砷化鎵)等。
三安集成是專業(yè)的化合物半導體代工商,射頻業(yè)務HBT、pHEMT代工工藝線已經(jīng)批量供貨并得到客戶一致好評,產(chǎn)品涵蓋2G-5G手機射頻功放WiFi、物聯(lián)網(wǎng)、路由器、通信基站射頻信號功放、衛(wèi)星通訊等市場應用;電力電子業(yè)務已推出高可靠性,高功率密度的碳化硅功率二極管及MOSFET及硅基氮化鎵功率器件,產(chǎn)品主要應用于新能源汽車,充電樁,光伏逆變器等電源市場;光通訊業(yè)務已具備生產(chǎn)DFB、VCSEL、PDAPD等數(shù)通產(chǎn)品的能力,產(chǎn)品主要應用于光纖到戶,5G通信基站傳輸,數(shù)據(jù)中心以及消費類終端的3D感知探測等應用市場;濾波器業(yè)務產(chǎn)線設備已到位并進入全面安裝調(diào)試階段,預計今年產(chǎn)線全面組建完成投產(chǎn)。最新消息,公司已經(jīng)接獲華為自研的PA芯片訂單,計劃于2020年第一季度小量產(chǎn)出,第二季開始大量產(chǎn)出,而之前華為PA芯片集中委托給臺商穩(wěn)懋代工。
士蘭明鎵4/6英寸兼容的化合物半導體生產(chǎn)線項目總投資50億元人民幣,分兩期實施,其中,項目一期投資20億元,項目二期投資30億元。2018年10月18日項目奠基;2019年4月主廠房封頂,6月開始設備搬入調(diào)試階段,第四季度將正式投產(chǎn)。主要產(chǎn)品為GaN外延的藍綠光LED芯片、GaAs外延的紅光LED芯片、GaAs外延的激光器件芯片、InP光通訊器件芯片,年產(chǎn)672萬片(等效2吋)。
福聯(lián)集成專注于化合物半導體射頻芯片的晶圓代工服務,是國家“十三五”集成電路重大生產(chǎn)力布局規(guī)劃項目、國家發(fā)改委專項建設項目與福建省重點建設項目,一期投資10億元,建成一條月產(chǎn)3000片6英寸砷化鎵集成電路晶圓生產(chǎn)線,具備手機與Wi-Fi用射頻功放芯片的量產(chǎn)能力與軍用雷達收發(fā)芯片的生產(chǎn)能力。
瀚天天成已經(jīng)形成3英寸、4英寸以及6英寸的完整碳化硅半導體外延晶片生產(chǎn)線,并滿足600V、1200V、1700V器件制作的需求。據(jù)悉,公司與株洲中車時代電氣股份有限公司建立合作,為其提供3300V碳化硅功率器件的外延片,將極大提升動車組的整體性能和工作效率。
結語
目前,福建已經(jīng)形成“一帶、雙核、多園”的集成電路產(chǎn)業(yè)空間格局,“一帶”是指福州、莆田、泉州、廈門沿海集成電路產(chǎn)業(yè)帶,“雙核”是指以廈門和泉州為雙核心輻射發(fā)展,多園是指各地的集成電路產(chǎn)業(yè)園區(qū)。
可惜雙核心廈門和泉州距離太近,而且都位于沿海集成電路產(chǎn)業(yè)帶的南端,對福州、莆田的輻射有限。不知為何福州沒有成為雙核心之一?也許是廈門和泉州離臺灣近,又擁有眾多僑胞,利用“臺”“僑”優(yōu)勢,推動福建集成電路企業(yè)的人員交流和合作。
目前福建已經(jīng)基本形成涵蓋全產(chǎn)業(yè)鏈的集成電路產(chǎn)業(yè)集群,但是要成為具備國際競爭力的集成電路產(chǎn)業(yè)集群還有一段路要走。
作者:趙元闖