拯救國(guó)芯 需打破這7個(gè)魔咒

中國(guó)半導(dǎo)體科研的起步比國(guó)外沒(méi)有晚多少。早在 1956 年就被列成重點(diǎn)發(fā)展的戰(zhàn)略領(lǐng)域，并成立了中科院半導(dǎo)體所和北京大學(xué)半導(dǎo)體專(zhuān)業(yè)。我的博士導(dǎo)師李志堅(jiān)院士和副導(dǎo)師李瑞偉教授也都是在 1958 年就開(kāi)始在國(guó)內(nèi)從事半導(dǎo)體研究的;清華大學(xué)也在 1960 年就送出了第一批半導(dǎo)體專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生。

聽(tīng)老一輩講，早期的半導(dǎo)體技術(shù)就是提煉超純半導(dǎo)體材料，俗稱(chēng)“拉單晶”。在產(chǎn)業(yè)的發(fā)展上，中國(guó)在分立器件時(shí)代還是不錯(cuò)的，全國(guó)各地建起了許多運(yùn)營(yíng)健康、系列成套的工廠。由于分立器件技術(shù)和設(shè)備不需要一兩年就更新一次的“折騰”，加上這些工廠主要是按國(guó)家計(jì)劃生產(chǎn)，供給國(guó)內(nèi)的產(chǎn)品企業(yè)，所以產(chǎn)業(yè)的規(guī)模和效益還是相當(dāng)不錯(cuò)的。我的家鄉(xiāng)遼寧阜新市就有一個(gè)晶體管廠，一直是當(dāng)?shù)厍嗄耆讼蛲墓ぷ鲉挝唬轿掖髮W(xué)畢業(yè)的時(shí)候仍在經(jīng)營(yíng)。我小的時(shí)候去那里買(mǎi)過(guò)二極管和三極管，裝的單管半導(dǎo)體收聽(tīng)本地的中波電臺(tái)效果很好。

趙海軍 國(guó)家“千人計(jì)劃”專(zhuān)家 中芯國(guó)際執(zhí)行副總裁、首席運(yùn)營(yíng)官

到了集成電路時(shí)代，主要是從上世紀(jì)七十年代末開(kāi)始，中國(guó)就跟不上了。八十年代初我考入清華大學(xué)半導(dǎo)體專(zhuān)業(yè)，對(duì)這一點(diǎn)感受尤其深刻。其實(shí)在國(guó)家層面上，中央和地方政府一直不遺余力地重視和支持這個(gè)產(chǎn)業(yè)：在八十年代就從國(guó)外引進(jìn)了很多條三吋生產(chǎn)線，僅僅我了解的就有二十多條。但除了無(wú)錫的 742 廠(后來(lái)的華晶)，其它的基本都沒(méi)做起來(lái)，現(xiàn)在也都不在了。原因基本上有兩個(gè)，一個(gè)管理上的，就是集成電路芯片的生產(chǎn)除了生產(chǎn)線超凈車(chē)間和硬體設(shè)備以外，還需要極為精細(xì)的系統(tǒng)管理;另一個(gè)是技術(shù)上的，就是大家熟知的“摩爾魔咒”，剛引進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備過(guò)一兩年就淘汰了;有時(shí)生產(chǎn)線還未調(diào)通，市場(chǎng)的需求就已經(jīng)轉(zhuǎn)向了新一代生產(chǎn)線。由于建設(shè)集成電路生產(chǎn)線的成本越來(lái)越高，風(fēng)險(xiǎn)越來(lái)越大，國(guó)內(nèi)建設(shè)的步子就慢下來(lái)了;到 2000 年間，建設(shè)的僅有 908(華晶 6 吋廠)和 909(華虹 8 吋廠)兩條線，和國(guó)外的差距也越來(lái)越大了。我們這些學(xué)半導(dǎo)體專(zhuān)業(yè)的人也都沒(méi)有地方去，只好到國(guó)外尋找發(fā)展。

現(xiàn)在，中國(guó)已經(jīng)成為世界上第二大經(jīng)濟(jì)體，也是世界上對(duì)集成電路進(jìn)口量最大的國(guó)家，集成電路芯片制造再一次被國(guó)家選為戰(zhàn)略領(lǐng)域，國(guó)務(wù)院近期還專(zhuān)門(mén)發(fā)布了《國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》。因此我們一定要抓住機(jī)會(huì)，在這一輪中取得扎扎實(shí)實(shí)的進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)跨越發(fā)展。

如何去發(fā)展呢?我想最重要的就是解決生產(chǎn)線管理和技術(shù)節(jié)奏上的“魔咒”。當(dāng)下，國(guó)家的外匯儲(chǔ)備多達(dá) 4 萬(wàn)億美元，投入一點(diǎn)兒資金做科研本身應(yīng)該是沒(méi)有問(wèn)題的。但科研結(jié)果并不等于集成電路芯片產(chǎn)業(yè)，要轉(zhuǎn)化成大生產(chǎn)的競(jìng)爭(zhēng)力后才成為生產(chǎn)力。這并不是集成電路芯片制造的特殊性，而是我國(guó)的普遍現(xiàn)狀，是目前社會(huì)各界都格外關(guān)注的。不久前習(xí)總書(shū)記在科學(xué)和工程兩院院士聯(lián)合大會(huì)指出:“多年來(lái)，我國(guó)一直存在著科技成果向現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化不力、不順、不暢的痼疾......中國(guó)遇到了一個(gè)科研轉(zhuǎn)化成生產(chǎn)力與實(shí)際產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力問(wèn)題，這一環(huán)我們相當(dāng)?shù)谋∪?rdquo;。在目前生產(chǎn)線管理和技術(shù)節(jié)奏跟國(guó)際龍頭企業(yè)都有差距的情況下我們首先要在科研-生產(chǎn)的轉(zhuǎn)化上取得突破。

要將科研成果轉(zhuǎn)化成大生產(chǎn)技術(shù)，首先要由生產(chǎn)需求驅(qū)動(dòng)研發(fā)，由企業(yè)牽頭，研發(fā)與生產(chǎn)環(huán)環(huán)相扣?？蒲械耐黄仆且话俅卧囼?yàn)中有一次成功就可以發(fā)表文章和申請(qǐng)專(zhuān)利了。但生產(chǎn)則需要一百次都要成功，而且結(jié)果要一模一樣。

只有一開(kāi)始就把科研的目標(biāo)定為生產(chǎn)技術(shù)，每一步都想著研發(fā)的技術(shù)是給生產(chǎn)線用的，發(fā)表文章和驗(yàn)收?qǐng)?bào)告只是副產(chǎn)品。技術(shù)的穩(wěn)定性和生產(chǎn)成本才會(huì)在一開(kāi)始就得到重視。如若不然，科研階段就確定了的基礎(chǔ)框架，在生產(chǎn)中再改動(dòng)幾乎是不可能的。其次是要把從科研到生產(chǎn)的流程設(shè)定，嚴(yán)格執(zhí)行。

在科研過(guò)程中一定要在起步階段就引入客戶(hù)及真正的代表性產(chǎn)品來(lái)考驗(yàn)技術(shù)的可行性，通過(guò)加壓試驗(yàn)來(lái)發(fā)現(xiàn)和解決技術(shù)中的“夾生飯”，剔出“地雷”和“砂子”。不然的話，大生產(chǎn)的過(guò)程就會(huì)像活人趟雷區(qū)，技術(shù)中薄弱點(diǎn)就像一個(gè)個(gè)定時(shí)炸彈，在產(chǎn)品的生產(chǎn)甚至使用中逐漸炸開(kāi)，生產(chǎn)線和產(chǎn)品公司都苦不堪言，辛辛苦苦開(kāi)發(fā)的技術(shù)也補(bǔ)丁上摞補(bǔ)丁，企業(yè)就會(huì)失去進(jìn)入龍頭企業(yè)的機(jī)會(huì)第三是生產(chǎn)線自身的精細(xì)化系統(tǒng)化管理。

很多時(shí)候大家以為生產(chǎn)線沒(méi)有技術(shù)含量，只需要解決態(tài)度問(wèn)題，通過(guò)嚴(yán)格的軍事化紀(jì)律管理和執(zhí)行科研單位轉(zhuǎn)給過(guò)來(lái)的技術(shù)流程做就可以了。實(shí)際上，科研結(jié)果在生產(chǎn)線上的轉(zhuǎn)化涉及到設(shè)備再選型、技術(shù)二次調(diào)試、客戶(hù)訂制標(biāo)準(zhǔn)建立、大生產(chǎn)重復(fù)性檢測(cè)、以及成本優(yōu)化等多方面，是非常復(fù)雜的，在一定程度上比科研階段更有挑戰(zhàn)性;需要精細(xì)計(jì)劃，專(zhuān)業(yè)操作，和激情投入，可以用“Specific 精準(zhǔn)、Technical 專(zhuān)業(yè)、Enthusiastic 激情”來(lái)概括。

我是從生產(chǎn)線上的工程師一步一步做上來(lái)的，感受最深的是工廠里的任何一環(huán)都要非常精準(zhǔn)，每個(gè)細(xì)節(jié)都要精細(xì)化。我們擰個(gè)螺絲，并不是說(shuō)擰緊了就行了，而是要用手指擰到擰不動(dòng)了，拿標(biāo)記筆畫(huà)好一個(gè)九十度線，然后再用量身打造的扳手精準(zhǔn)地?cái)Q到位。有一個(gè)很形象的比喻，就是在生產(chǎn)線里做事要一次做對(duì)，相當(dāng)于在餐廳里把盤(pán)子刀子叉子一次放好，沒(méi)有一點(diǎn)兒叮叮當(dāng)當(dāng)?shù)捻懧?。把生產(chǎn)化技術(shù)做到位并不容易，100 次試驗(yàn)必須成功 100 次，而且這 100 次的結(jié)果要一模一樣，好一點(diǎn)壞一點(diǎn)都不行。沒(méi)有這樣精準(zhǔn)的執(zhí)行，多好的技術(shù)成果都沒(méi)辦法做出一流的產(chǎn)品。

我對(duì)技術(shù)從科研到生產(chǎn)線轉(zhuǎn)化的另外一個(gè)感受是在技術(shù)交接階段就必須迅速提高技術(shù)使用效率。在集成電路大生產(chǎn)中，65 納米的標(biāo)準(zhǔn)就是 65 納米，如果去追求 45 納米的水平，則成本就會(huì)高 30%左右。同時(shí)生產(chǎn)工藝需要有容量，全部沿用 90 納米的舊設(shè)備就會(huì)使每一個(gè)步驟都繃在最緊的點(diǎn)，返工率會(huì)很高，根本無(wú)法成功大生產(chǎn)。同時(shí)，在不同生產(chǎn)線出來(lái)的同種產(chǎn)品，技術(shù)表現(xiàn)必須一樣。如果一個(gè)更優(yōu)一個(gè)略次，就會(huì)給終端用戶(hù)增添許多驗(yàn)證和管理上的負(fù)擔(dān)，造成無(wú)法進(jìn)入市場(chǎng)。所以，要實(shí)現(xiàn)技術(shù)成果到生產(chǎn)力的轉(zhuǎn)化，實(shí)際上是技術(shù)理念、流程理念、做事方法、以及文化習(xí)慣等多方面的綜合。我們現(xiàn)在做大生產(chǎn)技術(shù)管理，其實(shí)就是要把技術(shù)要點(diǎn)、做事習(xí)慣、和團(tuán)隊(duì)愿景有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。這是一個(gè)非常專(zhuān)業(yè)的領(lǐng)域非常值得我們多花功夫去琢磨，去推動(dòng)。

英特爾、三星、臺(tái)積電發(fā)展得那么好，并非一朝一夕，是長(zhǎng)期踏踏實(shí)實(shí)積累的結(jié)果。中國(guó)想要把集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展成與國(guó)力、世界地位相匹配的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，除了在科研上大力投入外，還得在生產(chǎn)化技術(shù)與生產(chǎn)化管理上與世界先進(jìn)水平取得同步。集成電路產(chǎn)業(yè)第一梯隊(duì)主要是屈指可數(shù)的幾家老牌巨無(wú)霸龍頭，如英特爾、三星、臺(tái)積電等，這些公司的技術(shù)質(zhì)量和產(chǎn)品平臺(tái)非常復(fù)雜，我們?cè)诙虝r(shí)期內(nèi)還無(wú)法超越。如果要在技術(shù)節(jié)奏上與他們比肩并進(jìn)會(huì)像星球大戰(zhàn)一樣耗盡我們的大量資源;同時(shí)也難以判斷我們?cè)谀男┓矫孚s超了它們，在哪些方面還沒(méi)有趕上。除去這幾位巨無(wú)霸龍頭以外的集成電路制造公司，如格羅方德，臺(tái)聯(lián)電等，組成了第二梯隊(duì)，與國(guó)內(nèi)的中芯國(guó)際等后起之秀有很大的可比性。我們目標(biāo)應(yīng)該是在運(yùn)營(yíng)指標(biāo)上成為第二梯隊(duì)的第一名。

半導(dǎo)體集成電路大生產(chǎn)主要的運(yùn)營(yíng)指標(biāo)有七個(gè)：

第一是“一次做對(duì)率”，要達(dá)到 100%。無(wú)論是一個(gè)新的技術(shù)平臺(tái)，一臺(tái)新型設(shè)備的采購(gòu)，還是一個(gè)新產(chǎn)品的導(dǎo)入，都要一次成功否則就會(huì)推遲甚至喪失進(jìn)入市場(chǎng)的機(jī)會(huì)，造成客戶(hù)流失和產(chǎn)能空置。

第二是生產(chǎn)線的成品率要保持在 99.5%以上。如果下線了一萬(wàn)產(chǎn)品片，最后只有九千五百片合格地交貨給客戶(hù)，那這個(gè)生產(chǎn)效率就太低了。

第三是生產(chǎn)線的穩(wěn)定性，就是發(fā)生突發(fā)事件的幾率，在每 10 萬(wàn)片交貨中要少于 1 次。

第四是交貨周期要快過(guò)理論值。交貨周期與你投資設(shè)定的產(chǎn)能與設(shè)備合理性有關(guān)系。如果購(gòu)買(mǎi)的設(shè)備產(chǎn)能多達(dá) 2 萬(wàn)片，而你每月的訂單只有 1 萬(wàn)片，你的交貨周期自然就會(huì)很短;但如果你建成的產(chǎn)線是 3 萬(wàn)片，而每一步都在不多不少 3 萬(wàn)片產(chǎn)能瓶頸，而你又要每月投片 3 萬(wàn)片以上，那你就做不快，很可能無(wú)法準(zhǔn)時(shí)交貨。在國(guó)際上，客戶(hù)除了對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量非常關(guān)心以外，對(duì)交貨周期也非常重視。我們必須在同等的投資情況下，實(shí)現(xiàn)交貨周期最短。

第五是工藝缺陷的密度，取決于工藝設(shè)定的合理性和設(shè)備維護(hù)的質(zhì)量，是一代生產(chǎn)技術(shù)成熟程度的標(biāo)志，到達(dá)本征密度的時(shí)間被稱(chēng)為“學(xué)習(xí)周期”。第二梯隊(duì)的第一名要用最短的時(shí)間完成“學(xué)習(xí)”。

第六是最低的生產(chǎn)成本。我們身處中國(guó)，在生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)成本上比較有競(jìng)爭(zhēng)性，除了人力資源上的優(yōu)勢(shì)外，國(guó)內(nèi)還有許多生產(chǎn)設(shè)備和材料的企業(yè)在 02 專(zhuān)項(xiàng)的大力支持下發(fā)展得很好，為我們?nèi)〉昧撕艽蟮谋镜貎?yōu)勢(shì)和競(jìng)爭(zhēng)力。

第七是客戶(hù)放心度。要通過(guò)“說(shuō)到做到、周到厚道”留給客戶(hù)最放心的體驗(yàn)。作為一個(gè)集成電路生產(chǎn)廠要做到有信譽(yù)負(fù)責(zé)任，這是說(shuō)到做到;提前替客戶(hù)把問(wèn)題解決掉，出了問(wèn)題不推卸，責(zé)任永遠(yuǎn)留給自己這是周到厚道。我們的目標(biāo)應(yīng)該是把這種敞開(kāi)胸懷的文化傳達(dá)給客戶(hù)，成為客戶(hù)最喜歡的生產(chǎn)廠。

集成電路芯片制造需要打造堅(jiān)強(qiáng)的團(tuán)隊(duì)。在團(tuán)隊(duì)構(gòu)建以后還要不斷地建設(shè)，按照工廠的實(shí)際情況來(lái)設(shè)立階段性的目標(biāo)，一步一個(gè)臺(tái)階。中國(guó)集成電路制造產(chǎn)業(yè)一直在探索如何再發(fā)展。過(guò)去，無(wú)論是中芯國(guó)際還是華虹都走了一段漫長(zhǎng)且艱難的路。在國(guó)家的支持下，通過(guò)不懈打拼，才達(dá)到了如今的規(guī)模。下一步，我們一方面是管好用好已有資源，使它發(fā)揮更大效應(yīng);另一方面，是承接起前一輩的奮斗精神，再接再勵(lì)，把中國(guó)集成電路制造業(yè)推向新的規(guī)模。通過(guò)各方努力，我們得到了北京市政府以及北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)的大力支持，2013 年 7月在北京注冊(cè)成立了中芯北方集成電路制造(北京)有限公司，規(guī)劃建立月產(chǎn)三萬(wàn)五千片 28 納米技術(shù)的 12 吋生產(chǎn)線，目前已進(jìn)入裝機(jī)階段?，F(xiàn)在我們正在做第二個(gè)三萬(wàn)五千片生產(chǎn)線的計(jì)劃，配合中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)大發(fā)展的進(jìn)軍號(hào)角，將發(fā)展落到實(shí)處。