中國半導體設備自主，真比造原子彈還難嗎？
作者
光刻機被荷蘭人卡脖子，拋光機與離子注入設備是美國人的天下，就連中國最擅長的半導體測試封裝，上游設備也被德國人所壟斷。
造不如買，買不如租的思路持續二十年，一直到被卡脖子斷供的當口，我們才茫然反思：中國半導體設備自主，難道比造原子彈還難嗎？
起碼在刻蝕機領域并非如此。
與風口上的光刻機做個簡單對比：造芯片，就是將掩膜版上的芯片線路在硅晶圓上雕刻出來。其中，光刻機是描摹圖案的筆，刻蝕機是在晶圓上雕刻的刻刀。
在諸多半導體設備之中，光刻機是最精密，單臺造價最貴的一個；而刻蝕機則是在光刻機發展遇到瓶頸后，推動摩爾定律繼續前行的主要功臣，近些年來，更是全部半導體設備中市場最大的一個。
上世紀七八十年代起，這個市場就被美國應用材料、拉姆研究以及日本東京電子，壟斷了80%市場。其中高端的等離子刻蝕機，更是一直到2015年都對中國實施出口控制。
解除封鎖背后，主要歸功于一個叫做中微半導體的企業，這家公司，2004年由60歲高齡的尹志堯歸國創立，2007年首臺CCP刻蝕設備研制成功，再到2015年突破等離子刻蝕機的封鎖。中微成功的背后，其實是一套已經被驗證過多次的中國半導體三步突圍方法論。
01
造芯片、造設備雖說是一個技術主導的產業，但也是一個經驗為王的產業。一千個清華畢業生，或許也抵不上一個在硅谷工作二十年的老師傅。2004年歸國創立中微半導體的尹志堯，就是一個典型代表。
“我是個癌癥病人，只剩下半條命，哪怕豁出這半條命，也想為國家造出光刻機、等離子刻蝕機來，我們一起干吧！”
說話的人是江上舟，時任上海市經委副主任兼國家中長期科學和規劃重大專項組長，同時也是尹志堯在北京四中的學弟。在2004年的上海世界半導體設備展前后，為了動員學長回國，他使出了全身的解數。
學弟盛情邀約，但究竟以高齡華人身份返鄉創業；還是以美國巨頭高管的身份光榮退休，尹志堯陷入兩難。用他的原話說就是“創業就是走上了一條不歸路，對于我這個創業時年已經六旬的人來說，很可能累死在工作的崗位上。”
但“學成”不還鄉，如錦衣夜行。改革開放已經二十多年，當時的中國正需要一次徹徹底底的高端制造業大升級。具有豐富經驗的海外華人工程師、高管，正是這場浪潮中的領路人。
在歷史文章《中國芯酸往事》中，我們曾做過這樣的梳理：中芯國際成立于2000年；展訊通信成立于2001年；匯頂科技成立于2002年；華為海思成立于2004年；瀾起科技成立于2004年；兆易創新成立于2004年；中微半導體成立于2004年……
其中，中芯國際創始人張汝京，曾在德州儀器工作20年；兆易創新創始人朱一明曾是iPolicyNetworks Inc的資深工程師；而中微半導體創始人尹志堯，也曾任全球最大半導體刻蝕機巨頭美國應用材料的副總裁。
背后原因有二：其一，中國改革開放培養出的第一批人才80年代留學后，2000年回國，正是技術、人脈、經驗的巔峰；其二，半導體創業，除了技術難度高，更存在一個Know-how的經驗黑箱。
在美國工作二十年，尹志堯一路升至應用材料公司副總裁、等離子體刻蝕事業群總經理。先后在三家芯片刻蝕機寡頭中的兩家都有所建樹，手握86項美國專利。當年他帶領15位硅谷資深華裔科學家回國，就連《今日美國》也用了相當篇幅來對中微半導體進行重點報道。
刻蝕機雖不如光刻機復雜，但也是一個需要至少融合50多個學科和專業知識的精密器械。從研發到新品上市，即便對應用材料以及拉姆研究這樣的巨頭來說，一般需要用三到五年時間。
而一開始只有15人團隊創業的中微，創業僅三年，就研制成功了首臺CCP刻蝕設備產品，并運往國內客戶，一路在45nm、22nm、14nm、7nm介質刻蝕，等離子刻蝕上一路狂奔，用不到十五年時間，在技術上基本追平對手三十多年的積累。
02
有人是方法論的第一步，而選對了上海，則是中微成功方法論的第二步。上海給中微與中芯國際的，一方面是幫扶，一方面則是1+1大于2的產業配套。
2004年，中微落地上海后，曾招致不少質疑。只靠尹志堯團隊自籌的150萬美金，中微可能還沒開門，就得歇業。但民營企業被政府補貼后，它究竟姓社還是姓資？而作為一個華人在海外注冊的企業，中微又到底是外國公司，還是中國公司？
漢芯教訓在前，誰也承擔不起國有資產流失的罪名。
更何況，半導體創業初期，資本只進不出是產業常識。而當年的應用材料與拉姆研究，僅僅是為了維持領先地位，每年的研發經費投入就以數億乃至十幾億美金投入打底。只靠著尹志堯團隊自籌的150萬美金，中微可能還沒開門，就得歇業。而政府一旦決定扶持，這將是一個燒錢的無底洞。
但上海一直以來都是全國對高新技術最為包容的地方之一。2000年，2000年張汝京建立中芯國際之時，他曾經首站選在香港，只可惜特首都同意了，中芯卻被地產商趕出了香港。
打道回上海，張汝京立刻得到了時任上海市長的親自接待，指著正在規劃中的張江，領導大手一揮，中芯國際要建廠“想要哪塊都可以！”錢、人、地皮，只有中芯不敢要，沒有當時的上海不配合。
當年中芯國際享受的待遇，中微一樣也沒落下。給錢、給人、給地方，在江上舟等人的力保下，中微創業初期，就拿到了上海市政府提供的5000萬啟動資金。之后，江上舟又引薦尹志堯找到國家開發銀行行長陳元，拉來5000萬美元無息貸款。
02專項、上海政府的扶持下，中微在那個所有人都把半導體當騙子的年代里，挺過了創業初期最艱難的一段時光。
但中芯與中微同在張江，真的只是孤立的閃光點嗎？1+1大于2，才是張江高科真正的目的。
半導體設備雖然位于半導體行業上游，其實同樣需要下游代工廠以及上游零件企業的配合。就拿光刻機來說，一臺由十萬個零件構成的EUV光刻機中，90%的部件均來自外部廠商，為保障研發進度，阿斯麥也會主動引進臺積電、三星等代工廠成為自己的股東。
而刻蝕機雖然沒有光刻機復雜，但要知道：高端的光刻機都是相似的，而刻蝕機就連基礎款都復雜的千姿百態。
具體原因在于：刻蝕半導體底層需要ICP設備，而刻蝕上層線路則需要CCP設備。即便同樣是刻蝕底層，也會根據芯片的存儲、計算、車載等不同類型，需要搭配不同類型的刻蝕機。
總而言之，刻蝕機類型，會根據工藝以及半導體類型，而分成非常多不同的型號。自然，也就需要整個產業上下游的配合。
除了引薦尹志堯與張汝京等人回國，江上舟其實也是張江高科產業園的規劃者之一。早在中微入駐之前，此處就已經引進了華虹、宏力、上海臺積電、上海貝嶺等數條先進集成電路；此后，紫光、兆易、韋爾半導體、阿里又相繼入駐，從上游設備，覆蓋到下游封裝測試。
就拿中芯國際來說，歷次中微的最新設備出爐，中芯國際多是首批“嘗鮮”兼“試毒”的下游客戶。一直到2016年，中芯國際也還是中微占比達到39%的第一大客戶。
而中微與中芯國際的崛起背后，企業本身的奮斗固然是主要原因，但必須承認的是，所有的科技革新背后，其實都離不開一個肯花力氣，愿意燒錢的政府。
03
如果說過去十幾年的潛伏，是半導體設備產業從零到1的國產化起步，那么從2018年起的三年催化，則是國產半導體設備全面崛起的臨門一腳。
背后原因有三：
（1）2018年開始的那一場斷供，讓半導體自主從一個產業的隱憂，變成了一個國家的明傷，半導體不自主則科技不自主，成為所有人的共識。
（2）刻蝕機本身的市場，已經隨著芯片制程的不斷提升而飛速發展。
（3）科創板、國家大基金的出現，讓中國半導體，不再只是一個靠情懷生存的孤島，創業者有未來，投資者能退出，企業有聯合，一個健康的商業生態正蓬勃崛起。
第一點就不再贅述，這里需要解釋一下的是第二點，刻蝕機的重要性。
芯片領域，有一個約定俗成的產業規范，叫做摩爾定律：集成電路上可容納的元器件的數量每隔18至24個月就會增加一倍（相應的芯片制程也會不斷縮小）。
但制程如何提升呢？英特爾、高通、海思這些設計企業名頭雖響，但他們只是摘桃子的下游。真正起決定作用的，其實是材料與設備企業。
前面我們提到，光刻機是其中起到決定性作用的一環，但提升制程，光刻機不是萬能的。
打個簡單比方，從硅片到芯片，可以想象成從一張紙最終雕刻成窗花的過程。光刻機是畫花樣的筆；而刻蝕機，則是用物理或者化學方法，根據花樣來進行雕刻的刀。
制程要先進，畫筆首先得細；但刻刀也不能落下。更何況，隨著單位體積內晶體管數量越來越密，想一次加工完全部圖案，產品良率自然受到影響。這時候，多重刻蝕技術就登場了。
其原理可以簡單理解為：先打線稿雕刻第一遍，再處理細節二次、三次雕刻。這也就導致了，每次芯片制程的提升，都會導致刻蝕步驟的成倍增加。
而近些年開始，刻蝕機在芯片各種半導體設備投資中的占比，已經一躍超過光刻機，成為最大的一頭。
而借著市場東風，中微自然一躍而起，躋身千億市值俱樂部。
當然，市場機遇之外，成就了中微估值的，其實也離不開國家大基金、科創板的托舉。而中微正是國家半導體大基金的第一個被投，2014年一次性拿到4.8億人民幣。而科創板的出現，更是讓中微從此走到臺前，從此什么都是問題，唯獨錢不是問題。
資本做引，芯片，變成了科技致富、企業估值一飛沖天的不二法門。星星點點出現的江上舟、張汝京、尹志堯，被一條名為科技自主的暗線牽連，踟躕獨行二十年后，也終于成為了市場的主角。
最近，我們詢問一位知名二級市場分析師：中微、中芯國際，他們的實力真的配得上他們的市值嗎（中微在市場遠遠落后的情況下，二級市場估值接近lam三分之一）？
他這樣反問：如果中微的二級估值都追不上應用材料與拉姆，工程師住不起房，企業沒有發展的動力，我們的自主突破又從何談起？
04
回到最根本的那個問題，中國半導體崛起難嗎？難！在剛畢業的大學生到七旬高齡的歸國專家一同努力下，七十年發展我們仍然沒能走出包圍。
但中國半導體發展真的有那么難嗎？或許也沒那么難，訣竅總結其實很簡單：天時地利人和。
無數像江上舟、倪光南一樣振臂高呼的官員學者，張汝京、尹志堯一樣應聲而起的實業家，無數為科技自主而奮斗的精英，他們是中國芯片、操作系統、精密設備的人和。
上海的半導體，北京的軟件、AI，合肥的屏幕……地方的支持，締造了產業的奇跡，他們是科技興國的地利。
基礎齊全，壓力、資金、國家關懷，三者一同就位，則構成了中國半導體發展幾十年來前所未有的天時：
對中國半導體來說，未來充滿希望。
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