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中興被罰暴露晶片軟肋,中國能從韓國身上學點什麼?

座談會現場

導讀:

美國商務部此前公佈的“301”調查報告中曾對“中國製造2025”計畫指手畫腳。 日前, 美國政府再次祭出打壓中國高科技產業的組合拳——對中國知名通信企業中興執行為期7年的出口禁令。

而從另一角度看, 中興事件也再度暴露出中國在包括晶片在內的關鍵核心技術領域長期受制於人的現實。

4月19日, 盤古智庫理事長易鵬在盤古智庫與韓國三星研究院研究員SEAN CHAE等人進行座談。

座談中, 易鵬著重向韓方客人瞭解了三星電子在晶片研發領域的經驗。

座談會現場

韓方人士介紹說, 三星晶片研發是從上世紀80年代初開始的, 到90年代中後期達到世界先進水準, 用了差不多15年時間。 日本當年講韓國用15年也無法超越日本, 結果是韓國只用了不到10年時間便超越了日本。 如果中國潛心鑽研, 儘量不受外部因素干擾, 有可能像當年的韓國一樣, 用不到10年時間便實現超越。

韓方來客指出, 三星的經驗主要從技術層面和戰略層面加以歸納。 從技術層面講, 韓國當時通過兩個途徑, 第一向日本學習、引進技術, 第二是去美國學習、引進技術, 然後基於對日本和美國技術的整合, 獨自研發出自己的技術。

從戰略層面講, 在官方資助下產學研一體, 學習而不是照抄, 在這方面“他山之石並不完全可以攻玉”。 其實, 不管是晶片還是半導體行業, 其發展都有週期性。 上世紀90年代初期半導體處於低谷期, 日本國內不看好其未來發展於是減少投資, 而韓國在行業低谷期堅持猛烈投資, 最終在產業回彈期取得收穫。

韓方人士說, 目前中國在非記憶體領域已做得很好, 記憶體領域則還有很長路要走, 必須尊重週期規律, 需做長遠打算, 同時把握好週期和時機。

韓方人士認為, 中國半導體產業的優勢條件主要有三:一是中國市場巨大, 形成規模後可以顯著縮短投資回報週期;二是可學習的對象眾多, 除了美國外, 也能向韓國、日本、以色列等國學習;三是中國的人工智慧產業發展較快,

有助於晶片發展。

韓方人士同時提醒說, 韓國政府的確在晶片研發領域堅持給予企業大量的資金和政策支持, 但市場開發和技術鑽研是企業自己的事情, 這方面政府沒有直接參與, 也無法直接參與。 中國的晶片製造能力培育必須在開放過程中依託市場進行, 關上門靠大幹快上是做不出來的。

背景知識:韓國晶片的自主研發之路

自1971年英特爾發明出存儲晶片DRAM的生產技術和工藝後, DRAM就一直被一套設計參數和操作原理鎖定, 構成所謂“技術軌道”。 DRAM是一個技術要求相對較低、適合大批量生產的產品, 80%以上用於電腦等資訊處理器。 這一領域在上世紀70年代以前一直被美國公司壟斷。

過去半個世紀, 世界存儲晶片行業發生了三次產業轉移:第一次在上世紀70年代末, 從美國轉移到日本, 造就了富士通、日立、東芝、NEC等頂級晶片製造商, 快速實現DRAM的量產;第二次在上世紀80年代末, 韓國與中國臺灣省加入晶片行業的主力軍。 如今,隨著中國半導體市場的急速擴大,第三次產業轉移正以中國為核心地帶發生。

但儘管中國半導體消費量已占到全球三分之一,積體電路產業銷售額年均增長20%以上,中國龐大的晶片市場一直被海外半導體巨頭掌控,目前的自給率僅為10%左右,不得不每年從海外進口超過2000億美元的晶片,相當於年原油進口額的2倍。《中國製造2025》提出,2020年中國晶片自給率要達到40%,2025年要達到70%。

從世界經驗看,要實現晶片自給目標,必須兼有政府傾斜政策的扶持、新技術的應用載體和強大的資金支持,前期要能忍耐財務壓力保持巨額持續投入。也正因為此,日本、韓國迄已獲得成功的晶片產業是被資金雄厚的少數財閥掌控的。

韓國半導體產業發端於1965年,從充當美國、日本半導體廠商的組裝基地開始。當時,美國的高美公司(Komy)首先在韓國投資電晶體/二極體生產設施並開始製造和封裝分立式電晶體。隨後,美國的Signetics、仙童和摩托羅拉等公司也在韓進行了大量活動。

1981年,韓國科學技術研究院(KIST)研製出4英寸晶圓製造亞微米互補金屬氧化物半導體技術;韓國產業經濟技術研究院(KIET)設計並生產了8位微處理機和2KBSRAM。同年,政府為推動積體電路產業的發展,制定了“半導體工業育成計畫”,加強了對積體電路產業技術的開發。政府還頒佈了半導體產業的基礎性長期規劃(1982-1986)。

1982年,三星建立半導體研究與開發實驗室,主要集中於雙極和金屬氧化物半導體(MOS)的研製。1983年,三星建立第一個晶片工廠並開發出64K DRAM(設計技術從美國美光科技公司獲得,加工工藝從日本夏普公司獲得),同年三星取得夏普“互補金屬氧化物半導體工藝”授權合約。此時韓國在技術上仍落後美日約4年時間。

1984年,“三星”生產出6英寸晶圓並開發出了256K DRAM,擠進全球晶片領域一線陣容。1985年,三星輸出首批超大型積體電路產品64K DRAM,並研發出256K DRAM,而且取得英特爾“微處理器技術”的授權合約。

1986年,三星開始大規模生產256K DRAM,同時開發出1M DRAM。三星經濟研究院(SERI)成立,開始走上自主研發道路。同年10月,韓國政府推出《超大型積體電路技術共同開發計畫》,重點支持1-64M DRAM核心基礎技術,目標是到1989年量產4M DRAM。為達此目標,韓國政府推動韓國三大半導體製造商三星、樂喜金星和現代及6所大學結盟進行技術研發,並由政府背景的電子與電信研究所(EM)居中協調,在1986~1989年間共投入1.1億美元,政府承擔了其中57%的研發經費。

1987年,電子通信研究所聯盟(ETRI)生產出4MDRAM原型,相關技術擴散到半導體研究開發聯盟中,三星等大企業從中獲得相當多的技術經驗。1988年,三星在三大企業中率先宣佈完成4M DRAM設計,落後日本的時間縮短到6個月。

進入1990年代,韓國DRAM技術的國產化步伐加快,水準也有很大提高。1990年,三星電子開發出世界第三個16M DRAM。1992年,三星電子開發出世界第一個64M DRAM,與日本廠商實現技術同步。1993年,三星電子完全收購Harris Microwave,取得砷化鎵IC和光半導體技術。1994年韓國在世界上率先開發出256M DRAM。1995年,三星電子開發出22英寸大型TFT-LCD並從德國西門子公司得到用於Smart Card的IC技術。1996年,三星電子開發出1G DRAM並實現64M DRAM批量生產,同年開發出世界最快的CPU(中央處理器)Alpha晶片。從此,韓國在DRAM領域處於全球領先水準,開始產業爆發。

1997年,為了持續地保持並強化競爭優勢,韓國政府通過實施“新一代半導體基礎技術開發項目”,成功地開發出了256M DRAM的基礎技術和1G DRAM的先進基礎技術。

1998年,三星電子開發出世界最小的半導體封裝並成為世界第一個擁有4 GB半導體處理生產技術的廠商,它還開發出世界第一個128MB SDRAM8以及128MB Flash記憶體9。

1999年,三星電子開發出世界首個1G Flash記憶體原型並成為世界最先實現1G DDR10 DRAM晶片商業化的公司;同年三星電子開發出世界第一個1GHz CPU和世界第一個24-英寸寬屏TFT-LCD並出廠了第一批大規模生產的256M SDRAM晶片;三星電子還開發出第一款可以具備DDR製造選項的128M SDRAM。

2001年,三星電子1G快閃記憶體商業化。2002年,三星電子成功完成7種非記憶體的片上系統晶片(SOC)和LCD驅動晶片、SMART CARD、CIS(攝像用圖像認識設備)、RF(無線通訊用晶片)等四種LSI品種的國產化,並投入批量生產。

2006年,三星開發出世界首款真正的雙面液晶顯示器和世界首個50nm 1G DRAM。同年開發出1.72英寸超反射LCD屏。2007年開發出世界第一款30nm 64Gb NAND Flash13記憶體。2009年開發出世界第一款40nm DRAM、世界功率最低的 1GHz移動CPU內核、世界最薄的3mm LED 電視面板和世界第一個0.6mm 8 晶片封裝,並批量生產了世界第一款40nm DDR3 DRAM。

2010年,三星開始批量生產20nm 64GB 3 bit NAND快閃記憶體並推出高速512GB SSD。2011年,三星電子宣佈斥資100億美元打造的新晶片生產線開始量產。三星開發出行業內第一款30nm級1GB DDR4 DRAM和生產世界首款64GB MLC NAND快閃記憶體,還生產出世界上首款20nm 2GB DDR3 DRAM。

2012年,三星嘗試研究業內第一款依靠DDR4記憶體技術的16G 伺服器模組,開始大量生產智慧手機和平板電腦用的最快嵌入式NAND記憶體和業內最高密度128GB嵌入式NAND記憶體,宣佈通過30nm工藝生產出行業第一款2GB LPDDR2手機DRAM,並引進先進的記憶體存儲解決方案供纖薄智慧機和平板電腦使用。

2013年,三星研發出世界第一款4GB LPDDR3手機DRAM,使用的是20nm級工藝,同年開始量產PCI-Express SSD(固態硬碟)。

2018年4月消息,三星電子已利用遠紫外線(EUV)設備完成了7納米晶片工藝的開發。最初,這家韓國半導體巨頭計畫在今年下半年完成這項技術,但最終提前6個月實現目標。三星的這項新技術將在今年投入量產,目前該公司正準備向高通提供樣品。

通過“韓國芯”發展史可以看出,韓國積體電路產業產業利用政企合作模式,通過在資金、技術和人才方面的有效運營,實現了對美日先進企業從落後、同步到領先的發展。

政企合作模式的突出特點為:資金上立法減稅,政府托底,政府、財團投入不計成本;技術上政府統籌、企業合作,從引進、消化到創新不擇手段;人才培育使用上拼搏進取、儲才立業,形成業務增長的長期動力。

但韓國積體電路產業的發展重點多年來一直放在記憶體領域,且又偏重于DRAM單一品種,造成ASIC等非記憶體領域發展遲緩,相關設計、生產技術水準只及先進國家的20%,產值只占韓國積體電路生產總值的10%。為此,三星領導層在2014年調整了海外研發佈局,並向員工喊話強調,三星必須要在記憶體和非記憶體領域都創下成果,才能稱成為真正的半導體世界第一。

三星還是韓國目前唯一投入5G基帶晶片研發的企業,但因缺乏經驗遭遇瓶頸。2017年底有消息傳出,三星正與運營商Verizon合作,加速推動Verizon 5G商轉進程。到2018年初,三星宣佈將提供Verizon路由器和射頻服務技術,使Verizon可於2018年底前在美國加州推出5G服務。

2018年3月,《朝鮮日報》報導,韓國三星電子研製出模仿人腦的人工智慧(AI)晶片,三星電子從2017年年底開始量產加強人工智慧演算功能的高性能移動AP“Exynos9”,並將該晶片搭載在即將上市的高檔智慧手機蓋樂世S9上。該晶片可一次性同時處理大量演算,就像人腦能同時處理眾多資訊一樣。

(以上資訊部分來自網路)

執筆人:安剛 盤古智庫高級研究員

責任編輯:宋勉

如今,隨著中國半導體市場的急速擴大,第三次產業轉移正以中國為核心地帶發生。

但儘管中國半導體消費量已占到全球三分之一,積體電路產業銷售額年均增長20%以上,中國龐大的晶片市場一直被海外半導體巨頭掌控,目前的自給率僅為10%左右,不得不每年從海外進口超過2000億美元的晶片,相當於年原油進口額的2倍。《中國製造2025》提出,2020年中國晶片自給率要達到40%,2025年要達到70%。

從世界經驗看,要實現晶片自給目標,必須兼有政府傾斜政策的扶持、新技術的應用載體和強大的資金支持,前期要能忍耐財務壓力保持巨額持續投入。也正因為此,日本、韓國迄已獲得成功的晶片產業是被資金雄厚的少數財閥掌控的。

韓國半導體產業發端於1965年,從充當美國、日本半導體廠商的組裝基地開始。當時,美國的高美公司(Komy)首先在韓國投資電晶體/二極體生產設施並開始製造和封裝分立式電晶體。隨後,美國的Signetics、仙童和摩托羅拉等公司也在韓進行了大量活動。

1981年,韓國科學技術研究院(KIST)研製出4英寸晶圓製造亞微米互補金屬氧化物半導體技術;韓國產業經濟技術研究院(KIET)設計並生產了8位微處理機和2KBSRAM。同年,政府為推動積體電路產業的發展,制定了“半導體工業育成計畫”,加強了對積體電路產業技術的開發。政府還頒佈了半導體產業的基礎性長期規劃(1982-1986)。

1982年,三星建立半導體研究與開發實驗室,主要集中於雙極和金屬氧化物半導體(MOS)的研製。1983年,三星建立第一個晶片工廠並開發出64K DRAM(設計技術從美國美光科技公司獲得,加工工藝從日本夏普公司獲得),同年三星取得夏普“互補金屬氧化物半導體工藝”授權合約。此時韓國在技術上仍落後美日約4年時間。

1984年,“三星”生產出6英寸晶圓並開發出了256K DRAM,擠進全球晶片領域一線陣容。1985年,三星輸出首批超大型積體電路產品64K DRAM,並研發出256K DRAM,而且取得英特爾“微處理器技術”的授權合約。

1986年,三星開始大規模生產256K DRAM,同時開發出1M DRAM。三星經濟研究院(SERI)成立,開始走上自主研發道路。同年10月,韓國政府推出《超大型積體電路技術共同開發計畫》,重點支持1-64M DRAM核心基礎技術,目標是到1989年量產4M DRAM。為達此目標,韓國政府推動韓國三大半導體製造商三星、樂喜金星和現代及6所大學結盟進行技術研發,並由政府背景的電子與電信研究所(EM)居中協調,在1986~1989年間共投入1.1億美元,政府承擔了其中57%的研發經費。

1987年,電子通信研究所聯盟(ETRI)生產出4MDRAM原型,相關技術擴散到半導體研究開發聯盟中,三星等大企業從中獲得相當多的技術經驗。1988年,三星在三大企業中率先宣佈完成4M DRAM設計,落後日本的時間縮短到6個月。

進入1990年代,韓國DRAM技術的國產化步伐加快,水準也有很大提高。1990年,三星電子開發出世界第三個16M DRAM。1992年,三星電子開發出世界第一個64M DRAM,與日本廠商實現技術同步。1993年,三星電子完全收購Harris Microwave,取得砷化鎵IC和光半導體技術。1994年韓國在世界上率先開發出256M DRAM。1995年,三星電子開發出22英寸大型TFT-LCD並從德國西門子公司得到用於Smart Card的IC技術。1996年,三星電子開發出1G DRAM並實現64M DRAM批量生產,同年開發出世界最快的CPU(中央處理器)Alpha晶片。從此,韓國在DRAM領域處於全球領先水準,開始產業爆發。

1997年,為了持續地保持並強化競爭優勢,韓國政府通過實施“新一代半導體基礎技術開發項目”,成功地開發出了256M DRAM的基礎技術和1G DRAM的先進基礎技術。

1998年,三星電子開發出世界最小的半導體封裝並成為世界第一個擁有4 GB半導體處理生產技術的廠商,它還開發出世界第一個128MB SDRAM8以及128MB Flash記憶體9。

1999年,三星電子開發出世界首個1G Flash記憶體原型並成為世界最先實現1G DDR10 DRAM晶片商業化的公司;同年三星電子開發出世界第一個1GHz CPU和世界第一個24-英寸寬屏TFT-LCD並出廠了第一批大規模生產的256M SDRAM晶片;三星電子還開發出第一款可以具備DDR製造選項的128M SDRAM。

2001年,三星電子1G快閃記憶體商業化。2002年,三星電子成功完成7種非記憶體的片上系統晶片(SOC)和LCD驅動晶片、SMART CARD、CIS(攝像用圖像認識設備)、RF(無線通訊用晶片)等四種LSI品種的國產化,並投入批量生產。

2006年,三星開發出世界首款真正的雙面液晶顯示器和世界首個50nm 1G DRAM。同年開發出1.72英寸超反射LCD屏。2007年開發出世界第一款30nm 64Gb NAND Flash13記憶體。2009年開發出世界第一款40nm DRAM、世界功率最低的 1GHz移動CPU內核、世界最薄的3mm LED 電視面板和世界第一個0.6mm 8 晶片封裝,並批量生產了世界第一款40nm DDR3 DRAM。

2010年,三星開始批量生產20nm 64GB 3 bit NAND快閃記憶體並推出高速512GB SSD。2011年,三星電子宣佈斥資100億美元打造的新晶片生產線開始量產。三星開發出行業內第一款30nm級1GB DDR4 DRAM和生產世界首款64GB MLC NAND快閃記憶體,還生產出世界上首款20nm 2GB DDR3 DRAM。

2012年,三星嘗試研究業內第一款依靠DDR4記憶體技術的16G 伺服器模組,開始大量生產智慧手機和平板電腦用的最快嵌入式NAND記憶體和業內最高密度128GB嵌入式NAND記憶體,宣佈通過30nm工藝生產出行業第一款2GB LPDDR2手機DRAM,並引進先進的記憶體存儲解決方案供纖薄智慧機和平板電腦使用。

2013年,三星研發出世界第一款4GB LPDDR3手機DRAM,使用的是20nm級工藝,同年開始量產PCI-Express SSD(固態硬碟)。

2018年4月消息,三星電子已利用遠紫外線(EUV)設備完成了7納米晶片工藝的開發。最初,這家韓國半導體巨頭計畫在今年下半年完成這項技術,但最終提前6個月實現目標。三星的這項新技術將在今年投入量產,目前該公司正準備向高通提供樣品。

通過“韓國芯”發展史可以看出,韓國積體電路產業產業利用政企合作模式,通過在資金、技術和人才方面的有效運營,實現了對美日先進企業從落後、同步到領先的發展。

政企合作模式的突出特點為:資金上立法減稅,政府托底,政府、財團投入不計成本;技術上政府統籌、企業合作,從引進、消化到創新不擇手段;人才培育使用上拼搏進取、儲才立業,形成業務增長的長期動力。

但韓國積體電路產業的發展重點多年來一直放在記憶體領域,且又偏重于DRAM單一品種,造成ASIC等非記憶體領域發展遲緩,相關設計、生產技術水準只及先進國家的20%,產值只占韓國積體電路生產總值的10%。為此,三星領導層在2014年調整了海外研發佈局,並向員工喊話強調,三星必須要在記憶體和非記憶體領域都創下成果,才能稱成為真正的半導體世界第一。

三星還是韓國目前唯一投入5G基帶晶片研發的企業,但因缺乏經驗遭遇瓶頸。2017年底有消息傳出,三星正與運營商Verizon合作,加速推動Verizon 5G商轉進程。到2018年初,三星宣佈將提供Verizon路由器和射頻服務技術,使Verizon可於2018年底前在美國加州推出5G服務。

2018年3月,《朝鮮日報》報導,韓國三星電子研製出模仿人腦的人工智慧(AI)晶片,三星電子從2017年年底開始量產加強人工智慧演算功能的高性能移動AP“Exynos9”,並將該晶片搭載在即將上市的高檔智慧手機蓋樂世S9上。該晶片可一次性同時處理大量演算,就像人腦能同時處理眾多資訊一樣。

(以上資訊部分來自網路)

執筆人:安剛 盤古智庫高級研究員

責任編輯:宋勉

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