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窥探福建造芯史,从难到贵族是如何艰辛发展的

时间:2019-11-16, 来源:互联网, 资讯类别:行业动态

2019年注定是属于集成电路的一年。2018年中兴事件不过是一个触发点,2019年的华为事件让中国人的芯片之痛再一次发作。大国梦不仅需要资本和模式的不断翻涌,更需要这种关键性实业的支撑。

芯思想研究院特此推出《造芯记》专栏,回顾中国各省的晶圆制造业历程,本文主要提及8英寸和12英寸生产线,而设计和封测均一笔带过。

今天谈的是福建省。福建省简称“闽”,古称“闽越”,由于密集的群山环绕,把闽越和中原文明隔开,古闽越甚至被视为一块最冥顽不灵的化外之地。群山为福建人关上了对外的大门时,大海为福建人打开了另一扇窗。福建拥有绵长曲折的海岸线,众多的港湾岛屿。宋元时期,泉州成为“海上丝绸之路”的重要发源地,福建人将商品销往世界各地,开始海外贸易活动。近代,厦门、福州位居五口通商之列,马尾船政文化辉煌一时。海外贸易和海外移民就成了福建的两大特色,也形成了后来遍布全球的闽籍商人。可以说,海洋、商贸、开放、移民等因子,早已融入福建人的血液,成为福建文化特有的禀赋。

福建的集成电路产业始于1960年末期,经过50多年以来,总体来看,福建“芯”痛依旧:集成电路产业规模小、辐射范围窄、开发能力弱等特点凸显。

2018年10月,福建出台了《福建集成电路产业发展行动计划1.0版》,“行动计划”提出,支持有条件、有基础的集成电路企业向以福州、厦门、泉州、莆田为中心的沿海集成电路产业带集聚发展。强调优先发展集成电路制造业,提出坚持先进制造工艺与特殊制造工艺发展并重,针对晶圆代工,加快扩充55/40/28nm芯片生产能力,推进22/20nm等先进制造工艺研发;针对存储器制造,加快DRAM存储器生产线建设,加紧形成高良品率的规模化生产能力;针对化合物半导体,扩大砷化镓、氮化镓、碳化硅等化合物半导体材料芯片的批量生产规模。

下面我们就窥探一下福建的造芯史。

福州逐“芯”难

福州,别称榕城,简称“榕”,是中国东南沿海重要都市、首批14个对外开放的沿海港口城市之一,海上丝绸之路门户以及中国(福建)自由贸易试验区三片区之一;福州也是近代中国最早开放的五个通商口岸之一,福州马尾是中国近代海军的摇篮,中国船政文化的发祥地,是中国近代文教和科技人才的摇篮之一。

提起福州的集成电路企业,大家谈论最多的是设计公司,诸如瑞芯微(RockChip),可是鲜有人谈到福州的晶圆制造业。

其实,福州的集成电路产业可以追溯到1960年代,1969年成立的福建省半导体研究所(福建半导体器件厂、国营八四三○厂)是专业生产半导体集成电路和分立器件为主的厂、所结合企业。1988年引入4英寸3微米大规模集成电路生产线的全套设备,建立了福建第一条4英寸生产线。1996年和台商友顺科技合资成立福顺微电子。

2006年福顺微电子建立福建省首条6英寸晶圆生产线。但目前由于设备太老旧,而合作方友顺科技在厦门有一个相对较新的6英寸工厂,所以友顺科技对福顺微的升级没有兴趣。

福州也曾在2012年规划福顺晶圆8英寸生产线项目,2013年开工建设,一期土建工程已经完成,但由于无法购得合适的8英寸二手设备,加上合作方友顺科技对8英寸无需求,也无意进行技术升级,导致8英寸项目停滞。

福州在2011年还有一个8英寸晶圆制造项目,是由英孚投资集团运作,规划三年内建设3条8英寸250-110纳米晶圆生产线。但至今该项目没有着落。

福州也曾有意整合英孚和福顺两个8英寸项目,但由于种种原因,整合没有成功。

福州的8英寸造芯梦,十年一场空。

厦门筑“芯”梦

厦门,远古时为白鹭栖息之地,故别称鹭岛,简称鹭,东南沿海重要的中心城市,1980年批复设立经济特区,已成为两岸新兴产业和现代服务业合作示范区、东南国际航运中心、两岸区域性金融服务中心和两岸贸易中心。

厦门的造芯史可以追溯到1980年代,当时厦门有多个半导体器件厂,包括一厂、二厂、四厂和整流器厂,生产各种分立器件,规模都偏小。1990年代,国营746厂到厦门设立华联电子从事IC和LED封装,由于资金问题导致IC封装业务逐渐下马,颇为可惜。进入2000年代,台湾友顺来到厦门设立吉顺芯微电子,从事6英寸晶圆制造,目前月产达5万片。

2014年6月国务院印发《国家集成电路产业发展推进纲要(2015-2025)》,制订了今后10年发展集成电路产业战略部署。厦门抓住机会,成为国家集成电路布局规划重点城市。近几年在集成电路产业上的布局持续加速,已经形成火炬高新区、海沧区、自贸试验区湖里片区三个集成电路集聚区,初步覆盖集成电路设计、制造、封测、装备与材料以及应用等产业链环节,聚集了联芯集成、士兰微、通富微电、优讯高速、雷科微、瀚天天成、美日丰创等集成电路企业。目前厦门已形成一定的规模效应,2018年厦门集成电路产业实现产值415亿元,规划到2025年集成电路产业将达1500亿元。

1、联芯集成

2014年10月,联电和厦门市人民政府、福建省电子信息集团签订协议,建设12英寸晶圆制造厂,成立,先期将提供55纳米及40纳米的晶圆代工服务,规划最大月产能为5万片12英寸晶圆,总投资金额可达美金62亿元。

2015年3月26日动工,10月27日主厂房封顶;2016年4月1日设备开始插入,6月12日开始40纳米通信芯片投片,11月16日正式投产;2017年3月21日28纳米技转获批,5月22日28纳米PolySiON工艺开始出货;2018年3月26日,28纳米HKMG工艺试产成功。

截止目前,联芯集成可提供90纳米、40纳米及28纳米的晶圆代工服务,一期装机月产能为25000片12英寸晶圆。

据悉,联芯集成12英寸工艺平台未来将导入22纳米逻辑制程,以加强28纳米与22纳米在MCU技术平台的布局。

凭心而论,虽然联芯集成是独立运营,但是其主导权却抹不去联电的身影,技术来源完全依赖联电,所以联芯集成更像是联电在大陆的一个加工厂,产能由联电掌控,无法为厦门本地设计公司提供太多支持。

2、士兰微项目

2017年12月18日,中国民营IDM公司士兰微和厦门海沧政府签订协议,计划在厦门建设两条12英寸生产线和一条化合物半导体生产线。

士兰微12英寸特色工艺芯片项目总投资170亿元,建设两条以MEMS、功率器件为主要产品的12英寸集成电路制造生产线。第一条12英寸产线,总投资70亿元,工艺线宽90纳米,计划月产8万片,分两期实施:其中一期总投资50亿元,实现月产能4万片,将于2020年投产;项目二期总投资20亿元,新增月产能4万片;第二条12英寸产线为项目三期,预计总投资100亿元,工艺线宽65纳米-90纳米。项目由士兰集科负责运营,2018年10月18日,项目奠基;2019年5月开始土建,8月完成桩基工程,开始主体施工;目前正在和各大设备厂商沟通中,预计2020年4季度投产。

士兰微4/6英寸兼容的化合物半导体生产线项目总投资50亿元人民币,分两期实施,其中,项目一期投资20亿元,项目二期投资30亿元。项目由士兰明镓负责运营,2018年10月18日项目奠基;2019年4月主厂房封顶,6月开始设备搬入调试阶段,第四季度将正式投产。

士兰微厦门基地的建立是公司提升特色工艺领域核心竞争力,迈向国际一流半导体企业的重要举措,也对进一步完善厦门、福建、乃至中国东南沿海区域产业链条,提升中国半导体集成电路产业竞争力,具有里程碑的意义。

晋江“芯”坚强

晋人南迁,依江而居,故名晋江。从晋朝开始有中原洛阳人士因战乱搬迁至此,怀念晋朝故土,因此将居住地的河流命名为晋江。718年,唐朝析南安东南地置晋江县,属泉州管辖。

晋江是我国经济发达的县级市之一,是福建经济实力最强的县级市,从1995年以来,经济实力一直位居福建县级市之首。1986年费孝通先生提出“晋江模式”,与苏南模式、温州模式、长三角模式共同构成我国县域经济发展的四大模式。

多年以来,晋江坚持转型攻坚,培育高新技术产业,带动境内传统产业转型升级。2015年晋江表示集全市之力发展集成电路产业,以加速产业转型升级。集成电路荒漠之地晋江要发展集成电路产业谈何容易?

浓浓乡情,闽台一家亲。晋江要发展集成电路产业得到了侨胞的支持,最终和联电牵手合作共同开发32纳米DRAM制程;晋华支付技术报酬金,由联电在南科厂进行研发,再移转到晋华集成生产;技术成果由双方共同拥有。

解决了技术来源,不差钱的晋江快速行动了。

2016年2月,晋华集成成立,由福建省电子信息集团、及泉州、晋江两级政府共同出资370亿人民币建设12英寸DRAM生产线,这是我国自《推进纲要》发布后第一个宣布投资DRAM存储器的项目。

2016年7月项目举行施工典礼,10月18日正式开工建设;2017年11月厂房封顶;2018年7月工艺设备进场安装调试,原计划年底进行小规模投片试产。

项目一开始就和美光开始了专利诉讼。2018年10月30日,美国商务部更是以国家安全为由,宣布对晋华集成实施出口管制,被美国列入出口管制“实体清单”的中国企业。限制对其出口,原因是该公司新增的存储芯片生产能力将威胁到为军方提供此类芯片的美国供应商的生存能力。

尽管,晋华集成遭遇各种困难,但坚强的晋江人还是想方设法,努力维持设备运转。

化合物半导体“芯”贵族

福建在化合物半导体领域进行了多年布局,已经形成了衬底、外延、芯片、器件、封装、模块到终端应用的完整产业链。

福建化合物半导体布局主要在厦门、泉州、莆田三地,包括三安集成(砷化镓、磷化铟)、士兰明镓(砷化镓、氮化镓、磷化铟)、云芯半导体(特殊封装)、瀚天天成(碳化硅外延)、华天恒芯(碳化硅器件)、芯光润泽(碳化硅智能功率模块)、福联集成(砷化镓)等。

三安集成是专业的化合物半导体代工商,射频业务HBT、pHEMT代工工艺线已经批量供货并得到客户一致好评,产品涵盖2G-5G手机射频功放WiFi、物联网、路由器、通信基站射频信号功放、卫星通讯等市场应用;电力电子业务已推出高可靠性,高功率密度的碳化硅功率二极管及MOSFET及硅基氮化镓功率器件,产品主要应用于新能源汽车,充电桩,光伏逆变器等电源市场;光通讯业务已具备生产DFB、VCSEL、PDAPD等数通产品的能力,产品主要应用于光纤到户,5G通信基站传输,数据中心以及消费类终端的3D感知探测等应用市场;滤波器业务产线设备已到位并进入全面安装调试阶段,预计今年产线全面组建完成投产。最新消息,公司已经接获华为自研的PA芯片订单,计划于2020年第一季度小量产出,第二季开始大量产出,而之前华为PA芯片集中委托给台商稳懋代工。

士兰明镓4/6英寸兼容的化合物半导体生产线项目总投资50亿元人民币,分两期实施,其中,项目一期投资20亿元,项目二期投资30亿元。2018年10月18日项目奠基;2019年4月主厂房封顶,6月开始设备搬入调试阶段,第四季度将正式投产。主要产品为GaN外延的蓝绿光LED芯片、GaAs外延的红光LED芯片、GaAs外延的激光器件芯片、InP光通讯器件AD538AD芯片,年产672万片(等效2吋)。

福联集成专注于化合物半导体射频芯片的晶圆代工服务,是国家“十三五”集成电路重大生产力布局规划项目、国家发改委专项建设项目与福建省重点建设项目,一期投资10亿元,建成一条月产3000片6英寸砷化镓集成电路晶圆生产线,具备手机与Wi-Fi用射频功放芯片的量产能力与军用雷达收发芯片的生产能力。

瀚天天成已经形成3英寸、4英寸以及6英寸的完整碳化硅半导体外延晶片生产线,并满足600V、1200V、1700V器件制作的需求。据悉,公司与株洲中车时代电气股份有限公司建立合作,为其提供3300V碳化硅功率器件的外延片,将极大提升动车组的整体性能和工作效率。

结语

目前,福建已经形成“一带、双核、多园”的集成电路产业空间格局,“一带”是指福州、莆田、泉州、厦门沿海集成电路产业带,“双核”是指以厦门和泉州为双核心辐射发展,多园是指各地的集成电路产业园区。

可惜双核心厦门和泉州距离太近,而且都位于沿海集成电路产业带的南端,对福州、莆田的辐射有限。不知为何福州没有成为双核心之一?也许是厦门和泉州离台湾近,又拥有众多侨胞,利用“台”“侨”优势,推动福建集成电路企业的人员交流和合作。

目前福建已经基本形成涵盖全产业链的集成电路产业集群,但是要成为具备国际竞争力的集成电路产业集群还有一段路要走。



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