中國集成電路制造業如何開啟自主模式？

　　集成電路(Integrated Circuit，IC)是資訊時代的根基已成共識，但國內一般仍普遍存在對這產業的不了解甚至誤解，這對其成長帶來一定的負面作用，本文希望能發揮些許科普引導作用。為便于理解，本文內容除非必要，將盡量少談產品中復雜難懂的技術細節，著重論述集成電路產業和其他制造業共通的環節，希望能讓更多的人，即便不懂技術細節，也能體會到除了產品不同之外，這個產業的經營實際上和其他制造業并沒有太大差異，以拉近同這個行業的距離。同時也希望能讓產業中只專注某一專業的專家對其從事的行業有進一步宏觀的認識。

　　此外，筆者也想表達自己對下述事實的看法：為什么公認“世界工廠”的中國，盡管已有大量的投入，但是國產集成電路占全國使用的比例仍然很低?

　　集成電路產業分類

　　依專業區分，和整個集成電路產業相關的企業可以統計如下：無工廠電路設計業(fabless design company)、掩膜版制作業、技術開發服務業、晶圓生產業(foundry)、芯片測試業、晶粒封裝業、廠房設計/施工業、動力系統設計/施工業、材料生產業(包括晶圓、靶材、化學品、氣體等)、廢棄物處理業，及支援這些企業的設備制造業、軟件開發業、分析工具開發業。當然也有一些企業同時從事數種上述專業的，如：IDM業者(Integrated Device Manufacturer，整合器件制造公司)同時從事電路設計、晶圓生產和芯片測試，有些也從事晶粒封裝。

　　經過多年的努力，中國這些企業已經相當齊全，只是規模大多不大，特別是核心的產品設計、技術開發、材料生產、設備制造等各企業的規模占全球的份額仍然很低，技術能力和世界最高水平比較仍然存在較大的差距。

　　集成電路制造環節

　　上述這些企業支撐一塊集成電路“一生”從無到有，再到退出市場的全部歷程。整個歷程的順序可以分為以下環節：

　　·整機生產業者依據終端用戶要求的整機產品性能，制定整機產品的規格;

　　·整機設計者依據整機產品規格制定所要使用的集成電路規格;

　　·電路設計者依據電路設計規格選定合適的生產工藝，并依據其對應的器件規格(device parameters)設計電路;

　　·布圖(layout)專家依據生產工藝對應的布圖規格(design rule)為設計的電路布圖;

　　·掩膜版制作業者依據布圖制作掩膜版;

　　·有時晶圓生產者會配合客戶需要，特別修改、增減原來選定的生產工藝，是為客戶定制工藝;

　　·晶圓生產業者依據確定的生產工藝生產工程試驗批(engineering lot)，供電路設計者對產品的電路設計規格做認證。必要時對電路設計、掩膜版、生產工藝等環節加以修改，以優化產品的良品率(yield);

　　·工程試驗批的良品率和可靠性達標后，開始小批量生產給客戶組裝整機樣品，做產品應用的認證，必要時對上述環節加以修改，以優化良品率和可靠性(reliability);

　　·整機樣品的應用認證達標后，晶圓生產者開始大批量生產，通過標準的品質檢驗程序后出貨給整機組裝廠組裝整機，銷售給市場的終端用戶;

　　·從市場大量使用過程中得到真正的可靠性的反饋，必要時對上述環節加以修改，以優化集成電路的可靠性;

　　·新產品出現，原來產品逐漸退出市場。

　　這其中產品設計和客戶定制工藝的開發和生產過程就是集成電路技術最核心的研發作業。一塊集成電路要能合格地被用來組裝整機在市場上流通，其研發成果都須要經過不斷的認證，修改及優化，這些過程非常復雜、牽涉到的專業非常多、使用的工具非常精密和昂貴、全部花的時間合起來短則數月長則數年。其中工程試驗批主要用來驗證產品是否符合電路設計規格;小批量生產主要用來驗證可靠性是否達標。在這兩個時期產品都還在驗證過程中，嚴格說來都還不是真正意義上的商品。只有可靠性通過完整的標準檢驗程序后，才能成為可以銷售的商品。

　　這個過程和其他制造業開發新產品是一樣的——在成為商品大批量生產前，也同樣必須經過產品設計、生產樣品、認證、生產、出貨、客訴處理等過程，只是內容的繁簡和技術專業因產品不同而異。

　　集成電路制造生產設備與科技

　　在整個集成電路產業中，資金投入最多的是晶圓生產工廠的生產設備。一座裝備齊全有經濟規模的先進生產工廠，大概包含有四、五十種用途不同上千臺的精密昂貴設備。這些設備牽涉到很多非常專業深奧的科技，下面僅對涉及到的類別做簡單介紹，具體細節暫不一一闡述：

　　·原子擴散、離子注入退火、和薄膜沉積及生長的高溫爐管;

　　·薄膜沉積、刻蝕及去除的氣態化學反應設備;

　　·表面除污、薄膜刻蝕及去除的液態化學反應槽;

　　·薄膜沉積的固態物理濺射設備;

　　·高真空、高電壓的離子注入機;

　　·精密光學成像的曝光機;

　　·精密拋光的化學機械研磨機;

　　·成像、成形后的檢驗機臺;

　　·器件和產品的電性量測機臺等。

　　一塊集成電路“一生”從無到有，就是在這些設備之間來回反復操作數百多次的結果。這些生產技術的科學原理都很深奧，設備的設計都很復雜精密，因此負責的工程師都必須學有專精，加上在專業上以“工匠精神”經年累月積累經驗，才能做到專業能力與時俱進不掉隊，合格地執行制造任務。

　　技術取得：自力更生為主，技轉、并購為輔

　　由于歷史的緣故，長期以來多數國人在心理上和現實上默認為技術的取得是依賴技術移轉(技轉)或并購，造成疏于自行開發技術和產品經驗的累積。

　　技轉和并購確實可以比較快得到技術和市場，這對于應用周期長的技術或產品或許值得，但是對于變化快的技術或產品，技轉則意味著落后。因為為了保證技轉成功量產，技術來源者提供的技術或產品一定是已經成熟量產有些時候了的，而不是還在優化并即將推出的下一代。如果技術接受方不能很快地接受、吸收、消化、創新、迎頭趕上，來源者將繼續維持領先的地位，要得到未來新的技術和產品都必須重新再談。

　　進一步講，技轉或并購的機會并不常有，更何況現在西方國家對中國技轉和并購的管控越來越嚴格，要靠技轉先拉近差距再圖趕上的機會已越來越不容易。因此，技術取得必須“以自力更生為主，技轉、并購為輔”!