为什么我们能做成两弹一星,半导体产业却不行?
2020-06-19 19:01

为什么我们能做成两弹一星,半导体产业却不行?

为什么近三、四十年毕业出来的微电子半导体专业的本科生、硕士生,在国内的芯片制造企业中却很少见到?为什么我国能做成“两弹一星”,而多次扶持的IC产业却和世界先进水平不断拉大?采访中,朱贻玮总是反复提及这些话。现在半导体专业的毕业生们很少从事制造行业,这是让他最心痛的事。

本文来自微信公众号:底层设计师(Bottom-upDesigner),作者:陈伊凡,题图来自:视觉中国


对于一个在中国半导体产业洪流中走了57年的人来说,朱贻玮看上去淡然从容。6月中旬一个晴朗的下午,在北京将台路地铁站附近的一个商场二层的座椅上,他坐在我对面。


朱贻玮今年83岁,老式黑框眼镜,花白的头发梳得齐整,熨得平整的白衬衫,系着一条红色的编织腰带,清瘦却精神。



我们谈话地点所在的酒仙桥,曾是早期中国半导体产业重要力量的汇聚地,上世纪60年代亚洲最大电子管厂——北京电子管厂就位于此。


谈话期间,全球半导体产业正在疫情蔓延之下发生变革,半导体成为中美贸易摩擦的战场之一,国内半导体正在迎来黄金时期,大陆规模最大集成电路晶圆代工厂中芯国际回归A股科创板,在6月19日首发上会。


这对于中国半导体产业无疑是一件振奋人心的大事。其背后离不开一个人,那就是创始人张汝京。而在张汝京和他的技术团队第一次到大陆来,建立如何代工的管理制度,却是在当年上华与华晶合作项目时期,朱贻玮在上华担任顾问工作,全程参与了那次的合作。后来的华晶上华公司成为了中国大陆第一家完全意义上的晶圆代工厂。


科创板、集成电路大基金,还有越来越多的民间投资进入半导体行业,这都与30年前朱贻玮所面临的情境截然不同。


1963年,朱贻玮从清华大学无线电系半导体专业毕业后进入北京电子管厂(774厂)工作时。


从中国第一台第三代电子计算机所用集成电路的研制到第一个半导体集成电路专业化工厂(878厂)的建立,从燕东微电子的筹建再到华晶与上华公司合作,朱贻玮都在其中扮演了重要角色,是我国最早一批进入中国IC制造业的人员之一。


前半生朱贻玮一直是集成电路产业这条河流中的先行者之一,退休后的朱贻玮,依然在为海峡两岸集成电路产业奔走。


“中国IC起步并不晚,1965年底13所在国内第一家鉴定了DTL型双极型集成电路,跟世界上发明IC只有7年距离。”朱贻玮说,“但发展30多年之后,中国IC产业在科研、技术水平上与世界水平有15年左右的差距,在工业生产上则有20年以上的差距。”


为什么近三、四十年毕业出来的微电子半导体专业的本科生、硕士生,在国内的芯片制造企业中却很少见到?”“为什么我国能做成‘两弹一星’,而多次扶持的IC产业却和世界先进水平不断拉大?”采访中,他总是反复提及这些话。


现在半导体专业的毕业生们很少从事制造行业,这是让朱贻玮心痛的事。


2017年,朱贻玮开始每天晚上在电脑上把自己一生在半导体产业的经历一点一点写下来, “当年我们进入半导体行业的,很多都是清华的学生,我曾建议清华同班同学每人写一篇文章,回忆当年工厂建了多少条线,建了什么公司,研究多少产品。”朱贻玮说,“但同学们都不感兴,老了淡了,只有我不死心,趁着脑子还有记忆的时候,把往事写出来,留给后人看看,也许还有一些用处。”


溯源:从774到878


2020,当新基建成为宏观决策话语中的关键词,作为新型基础设施建设中不可缺少的底层支撑。半导体产业发展被纳入“十三五”规划的69个重大任务中。


但这样的重视在半导体产业发展上并不是第一次。


“我国多次五年规划IC自给率要达到30%,乃至50%的目标始终达不到,为什么?”朱贻玮在他的二十问中提出。


“政府未能一贯地制定、执行对IC产业的优惠政策。而计划经济下产生的国有IC企业,难以适应高风险、高投入、高竞争的IC行业特有的快速发展。”这是中国IC产业为什么从“爷爷辈”走到“孙子辈”的原因之一。


如果将朱贻玮的观点放到当时的语境中,也许能够更好地理解他所提出的这两个问题。


1965年,石家庄的13所举行了一批半导体器件设计定型鉴定会,13所也是国内首家举行固体电路设计鉴定会的单位。这被朱贻玮视为中国集成电路产业的起点。


而美国德州仪器公司和仙童公司研制成功世界上第一块集成电路是在1958年,如果按照这个时间来算,中国集成电路的起步时间只比美国晚了7年。


1963年朱贻玮从清华大学无线电系半导体专业毕业后,分配到了774厂,这是在国家第一个五年计划期间,苏联援建的重点工程之一。


朱贻玮身后是774厂房(受访者供图)


彼时的世界半导体格局正在发生变化。日本在1959年取代美国成为世界第一的晶体管生产国。1963年,日本NEC从美国仙童半导体那里获得了平面工艺技术(planar technology)的授权,日本半导体行业进入了高速发展的阶段。


1965年,从宝鸡出差回来的朱贻玮回到厂里,试验室技术副主任朱恩均找他谈话,说要研发固体电路,也就是后来的集成电路。那是在清华读书时,老师在专题讲座时提到的新名词,是“划时代的新产品”。


后来厂里成立固体电路大组,朱贻玮任大组长,当时固体电路的封装,采用扁平外壳,在底壳上粘结芯片后,经压焊,再自己封盖板,这样完成的封装。


在上世纪60年代,很多产品创新都是工厂里独立研发,属于“干中学”的技术模式。对劳动技巧性和经验要求较高,涉及的研究开发人员较少,比如当时朱贻玮和团队搞固体电路,工厂完全靠国内大学培养的大学生和工人们自力更生做出来。


“部里觉得,在第一代的大厂里搞第三代产品,投资、人力都顾不过来,力度不大,但固体电路还要发展。”朱贻玮说。


1968年2月8日,四机部决定在北京筹建878厂,最后厂址选在北京酒仙桥原北京无线电工业学校,从774厂抽调技术人员到筹备组,朱贻玮就是其中一个。


十年建设,878厂集成电路试制和生产进入全面发展的阶段。朱贻玮还记得,在计划经济时代,每年春秋召开的全国电子元器件订货会议上,878厂生产的集成电路是最紧俏的产品之一,订货桌前排长队,盛况持续十多年。当时,厂里大学毕业生的工资是62块钱,一块电路就要500块钱人民币。


1973年,朱贻玮参加了我国赴日本的IC产业考察团,参观了日立、东芝、富士通、NEC等八家IC公司和一些设备厂、洁净厂房等。NEC提出可以转让3英寸线的设备和技术,一种技术和设备3000万美元,两种技术和设备4000万美元,三种技术和设备5000万美元。


回国后,团员们向国防科委钱学森汇报,但由于文化大革命期间,四机部大院贴出大字报批判部领导从国外引进技术是“洋奴哲学、爬行主义”,加上当时部里为878厂引进项目准备的资金只有1500万美元,丢失了一次引进机会。


后来只能是878厂从美国、日本拼盘式引进3英寸工艺设备,而不是从NEC引进技术和成线设备,最后并没有形成大规模工业性生产。


“如果当时能够引进NEC公司的技术,中国大陆发展集成电路的速度会加快不少。”朱贻玮说。


朱贻玮后来总结认为,从研制小规模到大规模电路,中国在技术上都是依靠自己的力量,只是从国外进口一些水平较低的工艺设备,与国外差距逐渐拉大。同期的美日等国已先后进入IC的规模生产阶段。


1985年国家实行体制改革,电子工业部首先把170家直属工厂下放到所在省或直辖市,北京市承接了在北京的12个代号厂,电子工业部直管的只保留了两个厂,做电视机的配套,一个是无锡的742厂生产电视机的集成电路,一个是咸阳的4400厂,做显像管。


“电子部成了电视部,半导体就都放走了。” 朱贻玮说,这些厂全部被下放给地方在市场里“游泳”。


那些在计划经济体制下建立起来的IC工厂很多都是小而全、大而全的模式,没有形成专业化分工。


而国际上的IC技术发展迅速,三年更换一代专用设备,一条芯片线的投资越来越大,从最初的6英寸的2亿美元,到8英寸的8亿美元,后来的12英寸需要20-30亿美元,没有了国家集中投资的IC企业靠自身的力量很难维系。


再加上管理机构庞大,管理人员过多,但生产管理、技术管理、质量管理都不严格,新产品推出迟缓,老产品缺乏竞争力,很难在市场上生存。


转折:北京的方案


如今,大基金二期的实质投资在2020年3月底开始进行,科创板的设立给许多半导体企业提供了上市的通道。中国半导体上市板块正持续上涨,即将集体创下历史性的新高。不论从哪个角度看,这都是中国半导体产业发展的黄金时期。


这在30年前,为燕东微电子成立筹资“跑断腿”朱贻玮,是不敢想象的。


如今燕东微电子已是国内芯片龙头企业之一,在2018年获得大基金的投资。但回溯其建立之初,负责筹资的朱贻玮直言艰难。


虽然半导体厂被下放到地方,但集成电路产业还要发展。国务院牵头成立国家电子振兴领导小组,发展大型电子程控交换机、大型电子计算机和大规模集电路,北京地区也成立了北京电子振兴办,朱贻玮还是其中一员。


在调研北京集成电路发展状况之后,朱贻玮提出了三个方案:


  • 大方案是投资4亿元人民币建设一条全新的5英寸(125mm)2-3微米大规模集成电路芯片生产线,年产6000万块集成电路,国家出资2亿、电子部和北京市出资1亿,初步方案由774厂和878厂共同出人于1986年3月编写。但由于国家电子振兴领导小组办公室没能从国家计委得到2亿元专项基金,计划落空。


  • 中方案是北京市自筹2亿,产能规模小些,也因无资金来源而作罢。


  • 小方案则是利用878厂已经引进的4英寸仙童线一部分二手设备,以及北京市半导体器件二厂在建、而未建完的5000平方米净化厂房,两厂联合组建新的公司,建设4英寸芯片生产线。


最后小方案被采纳。


1987年6月,北京燕东微电子联合公司正式成立,调878厂党委书记杨富德担任燕东公司总经理,并由器件二厂副厂长李优仁担任党组织书记兼副总经理。


杨德富找到时任878厂副厂长的朱贻玮,让他担任燕东的副总经理兼总工程师,一是负责筹资,一是负责技术。“我说我只能承担一个。”朱贻玮说。最后杨富德决定朱贻玮负责筹集建燕东的资金。


资金一筹,就耗了10年。


他和杨德富先去找工作过的老厂774厂厂长求助,他说,“我774厂有821、811两个厂房,878厂有小净化、大净化两个厂房,都搞不上去,老杨、老朱,你们几十个人能把集成电路搞上去吗?”


中间,首钢要拓展企业经营范围,向北京市提出一批电子整机和器件企业名单,想要划归首钢。最后北京市委市政府决定,将878厂、器件二厂、沙河研究所和筹建中的燕东公司划归首钢。


在此之前,首钢曾承诺要出资金为燕东建4英寸芯片线、为878厂扩大IC封装能力、为沙河所提供研发资金。但4个单位划归首钢后,首钢却食言,每个月仅拿出少量钱给4个单位的员工发工资。


后来日本NEC到北京谈MOS电路项目,让首钢出面。于是首钢从4单位抽调技术骨干参加和日本NEC的谈判。1990年初谈成合资合同,最后建成首钢日电6英寸芯片厂,是中国大陆第一条6英寸线。


878厂员工们联名给市长写信,沙河所科技人员给市科委写信,要求撤出首钢,再困难也要回到原单位。“市委市政府一篇文,我们进了首钢,又一篇文,我们出了首钢。”朱贻玮说。


出首钢后,他继续为燕东筹集资金。在市领导授意下,朱贻玮先后分别找了市计委、市经委、市财政局、投资公司、市工商银行等机构,北京市各单位认为,既然燕东项目是电子部和北京市共建的项目,电子部应该先出钱,北京市才跟进投资。


最后,部里财政司的领导同意出资830万人民币给燕东。之后,北京市财政局和所属的投资公司、其他单位才逐个承诺跟进燕东的投资,并和市工商银行商谈申请贷款事项。


之后的故事同样一波三折。


1992年底,市经委和市电子办组织燕东项目赴美考察团,要将BIT公司一条完整的4英寸线设备卖给燕东。1993年年底签下合同,1994年朱贻玮带队一共33人到美国BIT公司进行技术培训,并学习电脑技术。


培训还没结束,资金还没到来,美国老板跟朱贻玮说,“朱先生,你的钱不到,我就要下逐客令了,停止你们的培训。”


原来,原本由北京市工商银行承担的贷款部分,在落实过程中,负责电子口的信贷员不同意贷款,理由是“当时电子工业整体效益不好。”后来改为找北京市中国银行联系,最后中国银行同意放贷。


朱贻玮后来问负责放贷的范处长,为什么同意放贷给我们?回答是,放贷对象看的不是行业,而是企业,更看重企业负责项目的领导人的素质和作风。


在引进4英寸线之后,试验过程中没有营收,全靠项目资金维持。因为没能力交电费,屡屡接到市供电局的停电通知。


朱贻玮跑去找了供电局总工程师,向他说明重要性,后来又找电子办借款,找738厂担保,才没出现774厂、811厂房停电造成最后停产的局面。


摆渡:从产业到教育


采访中,台湾朋友冯明宪打来电话,和朱贻玮谈集成电路项目相关的事宜。两人相识于1997年,那年台湾行业协会邀请大陆半导体界赴台参加两岸交流会议,后来成为好友。


挂了电话后,朱贻玮谈起了当年如何推动华晶和上华的合作,也正是在那次合作上,他与张汝京相识。


退休后的朱贻玮又担任了两年燕东公司的顾问。


朱贻玮(受访者供图)


1997年7月底,台湾半导体界组团回访大陆,在北京访问电子工业部时,台湾的朋友提出愿意到上海浦东建设8英寸芯片生产线。


彼时,无锡华晶连年亏损,又加上后来建设项目资金除国家投资外还要企业向银行贷款,华晶财务压力很大。


尽管1997年,华晶从美国朗讯公司引进6英寸的CMOS芯片制造线,但由于朗讯的产品没有一定市场,流线运行的流动资金缺乏,投产后必将会带来严重亏损。


电子工业部总工程师就提出,可否先到无锡的华晶或者绍兴华越,帮忙解困,合作在这样的背景下开始。


朱贻玮作为海外华人半导体专业团队的顾问,参与了整个谈判过程,冯明宪也是其中一员。


海外华人半导体专业团队由台湾的蔡南雄博士牵头,后来蔡南雄要回台湾筹建另一条8英寸线,领头人转而由时任茂矽电子董事长,张汝京的师兄,陈正宇担任。


谈了将近三个月,海外团队以香港上华半导体有限公司的名义与华晶签约,11月8日谈判成功,以“来料加工、委托管理”的模式合作。


华晶提供MOS事业部前工序净化厂房、国外引进的5英寸、6英寸MOS电路前工序加工设备和200名MOS事业部前工序员工。上华提供流动资金、海外市场以及经营管理,将原来的IDM模式改为代工模式。


合作开始阶段,陈正宇请来张汝京担任上华副总经理。朱贻玮还记得,他那天到上海虹桥接张汝京,张汝京带来了一批技术团队,在上华建立了一套如何做代工的管理制度。


1999年9月1日,华晶和上华成立合资公司——无锡华晶上华半导体有限公司,成为中国大陆第一家晶圆代工厂。2002年华晶被香港华润集团收购,即现在的华润上华,成为大陆IC代工厂的重点企业。后来,张汝京在上海张江建立了中芯国际。


回顾这段历史时朱贻玮说,引进与消化吸收创新的脱节,也成为了中国集成电路产业发展滞后的原因之一。“华晶 ‘8年抗战’引进6英寸线,企业多年亏损只能委托海外华人半导体团队组成香港上华公司来管理,走上代工的道路。”他引用当时部里领导现场调研时说的话,“‘我们买了炮仗,请别人来放了。’”


在华晶和上华成立合资公司后,朱贻玮又参与了清华微电子所和台湾团队合作建立5英寸线的项目。


彼时的微电子所所长钱佩信,邀请冯明宪另外组织团队洽谈,台湾团队在北京成立上茂(北京)电子有限公司,冯明宪作为董事长。


1999年4月底签订合作协议,5月份上茂就派人协助清华微电子所建线。到2003年2月,这条生产线已经达到月产5英寸片5000片产出。


“这是一次重大试验,不仅在国内,在世界上都是少有的。”朱贻玮说,大学半导体工艺线能够建成与生产工厂一样的程度,对于培养有真才实学的半导体专业学生提供了非常优越的物质条件。


2000年6月,国家18号文件出台,鼓励境内外企业在中国境内设立合资和独资的集成电路生产企业。正值后来台积电一厂6英寸线停线,要将设备出售,台湾的朋友在海外成立了亚太科技开发股份有限公司,曾经参与华晶和上华项目的蔡南雄和冯明宪分别担任董事长和执行长,亚太公司和台积电谈判,达成了购买设备和技术的合同。


2002年3月,在宁波市成立了中纬积体电路(宁波)有限公司,建了6英寸生产线,朱贻玮担任中纬市场部顾问兼北方业务代表,负责开拓北方客户。后来中纬公司由于资金问题,在2008年10月被拍卖给比亚迪公司。


几年后,朱贻玮回忆这段经历,止不住惋惜,“这是浙江省第一条6英寸线,投产后产品代工质量优秀,很快达到设备月产10000片产能。但由于向当地银行贷款到期还不了,而投资者大股东企业在台湾又不能担保,几次都请不动主管工业的副市长来企业调研寻求解决方案。最后当地政府同意银行将公司拍卖,还作为成功案例加以宣传。其后果是使本来起步不算晚的宁波市在发展集成电路产业方面滞后好多年。”


即使是在18号文推动下提出优惠政策的北京,这一鼓励投资集成电路产业的政策也仅对在北京建12寸产线的中芯国际执行。


如今,83岁的朱贻玮还继续着“摆渡人”的角色,从产业的河流摆渡到了教育的江流中。


他在2006年出版书籍《中国集成电路产业发展论述文集》;2016年出版书籍《集成电路产业50年回眸》,把他的经历,和对于中国集成电路产业的思考,一一写在书里。他也多次被邀请到清华大学、北京交通大学、杭州电子科技大学等高校,为师生们讲述中国集成电路产业的发展故事,希望能够鼓励更多后来者从事制造行业。


IC设计就像服装设计师,制造就像裁缝,没有好的裁缝,设计师也做不出好的服装。举个简单例子,如果当时“汉芯”事件发生之前,前去调研的专家组中,能够有懂得制造和工艺的专家,就能一眼识破造假的伎俩,避免之后的丑闻。


后来,朱贻玮在文章中分析了中国集成电路落后的原因,归纳了12点。其中一点是,尽管中国在1965年集成电路开始发展,但错失许多次机会。


另外,在人才培养上,集成电路制造是一门高科技,它集物理、化学、机械、光学多门学科于一体;集成电路设计又涉及计算机、无线电、软件各学科。


因此,要想发展集成电路行业,人才培养是一个非常重要而急迫的问题。而在集成电路领域,研究与产业脱节,始终没能拧成一股绳。


但不管怎么说,局势在慢慢向好。如果条件允许,朱贻玮或许会在近期出差去趟青岛,看一个半导体的项目。张汝京离开中芯国际,到青岛成立芯恩(青岛)集成电路有限公司,担任董事长。


从科创板上市申请被受理到上会,仅用了18天的中芯国际,或许将在中国半导体产业中诞生出新的故事。


本文来自微信公众号:底层设计师(Bottom-upDesigner),作者:陈伊凡

本内容为作者独立观点,不代表虎嗅立场。未经允许不得转载,授权事宜请联系hezuo@huxiu.com
如对本稿件有异议或投诉,请联系tougao@huxiu.com
正在改变与想要改变世界的人,都在 虎嗅APP

相关推荐