上期写中兴通讯BIS事件之波澜，美国Trump政府一纸裁令就令一个经营了33年，8万员工的企业，在一个月左右时间有停产关门的可能性。美国Trump先生让中国30年来都没有推广开来的半导体知识，基本在72小时内达到了全民科普的效果，让很多中国人对Trump总统痛恨不已，对他的极限施压的商人谈判方式，也是很痛恨。4年过后，继任总统拜登，又开始签署了芯片法案，比之中兴通讯的BIS事件的影响，可谓更大更深远…加之前段时间的大基金管理者大部分被国家相关部门调查，腐败情况触目惊心；笔者作为一个行业从业20年的亲历者，忍不住再多言几句…芯片设计制造，是一个非常复杂的产业链，链路长，而且各个环节紧密相扣，缺一环，都会失败。
首先芯片制造是从硅提纯，从多晶硅到单晶硅，多晶硅的纯度是98%，这个是不合适做芯片的；而单晶硅的纯度是9个9，那么就是小数点后有9个9！！可以简单做个对比，通常黄金的千足金，只有3个9，万足金也只有4个9…达到9个9，可想而知，需要多么纯！这部分全球供应商主要有5家，日商信越半导体（市占率27%）、胜高科技（市占率26%），台湾环球晶圆（市占率17%）、德国Silitronic（市占率13%）、南韩LG（市占率9%）.
这四年来，国内这部分是有进展的，笔者也有所耳闻。进步程度和国外领先的信越，SUMCO, 环球晶相比，是不是身位接近了？这一环，是牵一发动全身，如果国外这些供应链提高晶圆的价格，或者变相的降低大陆客户的优先权，在产能紧张的时候，是否会造成整个产业链的不安全？我相信2020年底开始的芯片缺货，从消费类一毛多钱的OTP MCU暴涨2-3倍，甚至部分到了10倍；ARM核的ST MCU, 例如003从1.2RMB含税，涨到10RMB不含税；103VE, ZET6等从正常的10RMB多一点含税，涨到300+含税，还买不到；xilinx的FPGA，从正常的20-30RMB含税，涨到2000-3000RMB不含税，终端产品和设备厂家，深受其害，和晶圆缺货，FAB产能短缺，是一一关联的。也许普通消费者感受不到，但汽车工厂生产停产，部分车型延期半年交货，甚至部分车型，只能提供一枚钥匙，这个可谓是深有体会吧？
得到了单晶硅棒后，硅棒需要切断，粗研磨，腐蚀，研磨。研磨部分，前工程部分叫CMP，主要是美国和日本企业能做；国内的是43所，天津的华清海科，另外江丰也在研发中。而这部分研磨需要的化学剂，国内目前知道的是安集微电子可以提供部分，铜研磨方面是比较OK。研磨剂分Poly、Oxide、Nitride，Slurry等, 日本企业诸如Fujimi 在这些领域，拥有极强的技术能力。同时在CMP工艺中，特殊气体，也是非常关键的一环，目前一部分已经可以实现国产供货，如NF3，SF6，WF6，CF4，SiH4等等。目前这部分最难的是DUV光刻胶，国内也有企业开始进行研发了。这里面不得不提ISMI和SEMATECH，这两个组织规定了晶圆和气体的规范，除非得到了这两个组织的认可，否则产品基本不可能走出国门。而这两个组织起源是美国的SIA,后来日本成长起来加入进去，拆分成了ISMI和SEMATECH。美国十大国家实验室专攻半导体标准的Albany就是由ISMI托管，其地位与美国烟草协会，枪支协会齐平，Albany的先进十二寸与十八寸计划就投资破160亿美元员工2700人…
普通的读者，可能对这部分比较陌生，但这部分的材料，对FAB生产至关重要，没有这些材料的配合，我们FAB就是有了ASML的设备，也无法工作。因为很多信息目前也比较敏感，不便于深入讨论。这部分我相信因为大基金和国内最近火热的半导体投资环境，应该是有很大的促进。这部分笔者认为最大的问题，和当下大基金反腐有类似的地方，这些材料领域是否有持续的补贴投入？还是只是为了上市套利？如果没有持续的补贴投入，人才补贴，人才培养，新材料实验室补助和建设，恐怕在下一代材料发展中，我们又会落后竞争对手一大截。这是一个系统工程，不能只追求上市；就如高考上了清华北大，也只是一个人生的新阶段，不是上市了，就没有后顾之忧。国内基础材料研究人员的研发实验条件，薪酬待遇，是否支撑他们可以长期安心在该领域突破？从北上深广杭州苏州工业园的房价，笔者深为担忧！！当一个青年优秀学者，为了租房省下2-3千RMB，而不得不选择租群租房的时候，我认为是没有办法安心持续做好突破的科研工作的。就如一个企业，真正的优秀人才，不是选出来的，而是持续经营中剩下来的。对于长期的青年，中年科研工作者的生存环境，他们的家庭生活是否可以幸福，是直接影响他们长期在某个领域的持续的钻研和投入程度的….希望国家有关层面，考虑芯片产业发展的时候，不要孤立的只看设备，材料，晶圆，而是一个个活生生的人，工程师他们怎么可以安心，幸福的进行科技攻关！
接下来，我们要讲提供设备给半导体foundry厂的厂家。如果没有这些设备，foundry厂拿到晶圆，也是没有办法加工成芯片的。全球前十大半导体设备生产商中，有美国企业 4 家，日本企业 5 家，荷兰企业1 家。里面难寻中国厂商的踪影。分别是美国的应用材料，荷兰的ASML,日本的Tokyo Electron,美国的LAM Research, 日本的DNS,日本的爱德万测试，美国的Teradyne, 日本的日立高科技，日本的尼康。这些设备，有的还得采用一个很关键的部件，真空传送腔，据说目前只有美国和日本两家公司能做。真空腔必须5061+钛64合金，无裂缝一次性高压环境下锻造成。这部分国产的锻造能力，还不能满足真空腔的设计要求。而且现在真空传送腔是美国管制品，属于战略关键物资！这个是4年前我整理的资料，不知道中微现在发展如何？很幸运的是，中微已经上市了，希望后续能有更好的青年人才培养系统，人才发展体系，国家要继续支持这类龙头企业。中国足球就是一个前车之鉴，如果利益分配体系，只是给了部分高层核心，未来的青年才俊，能在这个领域，得到多少露水和阳光，形成森林，才是至关重要的！美国的芯片法案，大家可以看到，它涉及的不仅仅是FAB,设备，材料，目标是构建CHIP4，把海外的工厂，设备，人才吸引到它本土或者它认为安全的地方进行新的产业布局。一旦CHIP4成型，以美国的大学和人才培养体系，我们与之长期抗衡，是非常吃力的…
目前芯片产业，有两种模式，一种是IDM,一类是fabless。IDM如英特尔、三星、美光、TI、恩智浦、东芝、英飞凌、ST等，它们是集芯片设计、制造、封装和测试等多个产业链环节于一身的企业。Fabless如高通、博通、英伟达，Marvell，联发科、展讯、AMD等等，它们没有芯片加工厂，自己设计开发和推广销售芯片，与生产相关的业务外包给专业生产制造厂商，那就是晶圆代工厂（Foundry），如台积电、格罗方德、中芯国际、台联电，华虹宏力等. 台积电，三星，英特尔目前工艺已达7nm量产水平，处于第一阵营；而台积电和三星正进入更先进的3nm工艺研发。此次芯片法案签署，包括英特尔，AMD，微芯，博通，台积电，格罗方德，三星，高通等一众大牌企业，都是受益方。这些受益方获得总计527亿美元的补贴，相当于3500亿左右RMB的补贴，力度不可谓不大。这个补贴方案，将进一步催化美国为主导的半导体产业的繁荣和人才体系的繁荣，特别是人才体系的繁荣，我认为国内一定要注意：一方面前期国内通过不错的产业政策，确实吸引了一大批半导体人才来国内创业，很多人才也取得了成功，第一阶段的竞争，我们是有领先；但国内人才薪酬暴涨，比如3-5年的芯片设计工程师薪水可以达到60万；5年前，估计也就20万出头，这样的确可以吸引更多从业者加入半导体设计行业。但如本文提及的，半导体产业链是一个很长的链路，只是芯片设计人员的薪酬暴涨，其他的没有跟着涨，就会出现人才链路分布不均衡甚至断链的可能性！此外，暴涨的芯片人才，外加国内不少投机的半导体投资公司，导致现在芯片设计公司人才难以留住，遍地开花的小芯片设计公司，不太可能抵挡得住TI，AMD，英伟达，博通，Marvell等这样庞大且实力雄厚的美国芯片公司的，未来的竞争，是一个长期竞争，不是一个点的竞争，也不是一个单面的，而是一个立体的竞争，牵涉到产业政策，产业环境，人才，企业，企业家的雄心等多方面，不重视这个问题，就会在竞争中败下阵来。
最后一个环节要讲芯片设计。芯片设计，首先必须要有工具，也就是EDA工具。目前Cadence，synopsis，mentor非常强，国内是华大九天。日前华大九天成功上市，市值已经超过400亿RMB，这个也是国民对华大九天的厚望。EDA整体涵盖很广，包含数字的仿真，综合，时序，后端P&R，DFT,模拟的电路图，版图，仿真。芯片后端DRC, LVS, 高端工艺还有老化，ESD等。华大九天也只能做一小部分，距离国外竞争对手在速度，健壮性，可靠性上还有差距。EDA市场必须要有规模效应，还必须和Foundry厂紧密联系，持续不断迭代演进否则很难持续赚钱。设计方面，国内最大的还是设计人才的问题，一方面是领军人才，来看未来市场十年技术市场的变化，其次需要技术人才，只要领军人才指明方向，就能落实实现，对相关技术动态，芯片物理指标了如指掌，实现算法和设计。国内喊了30多年的产学研，是否真正能够如美国伯克利大学那样的产出，后续是一个重大的考验。目前内生人才数量和质量，从笔者看来，是不够竞争的…怎样打造新的人才体系，成长体系，营养体系，才是关键。
最后还是需要有软硬件系统的生态系统，需要有企业大量使用芯片，找出不同工作环境中芯片的不足点，反馈给芯片设计公司加以完善。这部分自从高考恢复以来，凭借中国的人口优势和国民的勤奋，对教育的重视，这一点国内进步可以说是全球最大的。但现在全民不到1%的人口出生率，特别是发达地区，不到0.7%的人口出生率，这个隐患不可谓不大。现在嵌入式软件，硬件，电源，汽车芯片应用，很多行业企业，都面临人才不足的情况。当内生人口都不足，勤奋程度比不上先辈，如何在科技的长期竞争中保持竞争能力，可能不单单是芯片竞争这个简单的问题了，而是一个民族的生存问题。
附一下美国的芯片法案的主要内容：
《2022年芯片和科技法案》下设四支基金：
- 美国芯片基金：共500亿美元，其中390亿美元用于芯片生产，110亿美元用于补贴芯片研发。用于芯片生产的390亿美元中，今年会先拨放190亿美元，2023-2026年每年拨放50亿美元。用于支持研发的110亿美元中，今天也会先拨放50亿美元，2023-2026年的拨放金额分别为20亿，13亿，11亿，16亿美元；
- 美国芯片国防基金：共20亿美元，补贴国家安全相关的芯片生产，于2022-2026年由美国国防部分分期派发；
- 美国芯片国际科技安全和创新基金：共5亿美元，用于建立安全可靠的半导体供应链；
- 美国芯片劳动力和教育基金：共2亿美元，用于半导体人才培养。
