年轻的挑战者：中微半导体

年轻的挑战者：中微半导体

中国科大新创校友基金会

以下文章来源于橙子不糊涂 ，作者橙子不糊涂



前言

中微公司一直在坚持一条正确的道路，也是中国发展半导体非常重要的参考，那就是“认清关键领域，寻找主要矛盾，攻克最先进技术”。中微的发展，也是中国科学技术大学的光荣。中微由尹志尧博士（中国科大623校友）创办，高管中还有倪图强（773）、苏兴才（873）和郭世平（8802硕）来自中国科大。



光刻机、刻蚀机、薄膜沉积三大关键设备，在晶圆厂设备投资占比超过75%，未来EUV的大量使用，包括刻蚀工艺的推进，这三种设备的占比将会达到80%。如果中微当年选择非刻蚀机、薄膜沉积设备的其他“次要”设备，那么中微到了现在也将举步维艰。



中微的5nm已经通过了台积电的验证，不仅有能看得到的辉煌，更会有诗和远方。





上图为中微半导体创始人尹志尧出席中国科大上海烧尾宴。活动由新创校友基金会与上海校友会组织。



01

中微虽然年轻，但却异常能打





1997年，江上舟从海南调任上海，担任市经济委员会常务副主任。



此时的上海，城市焕然一新。上海第一高楼金茂大厦也于8月28日实现结构封顶，上海正以前所未有的姿态走向世界。



彼时，上海的工业也经历了结构调整的阵痛，传统的纺织业逐渐衰落，大量职工下岗，亟需培育新的支柱产业。



当时，即使是在上海，也缺乏既懂行又能够运筹帷幄的“科学家”型官员。而江上舟的到来，就是与时代的契合。



江上舟敏锐地看到，上海将是中国承接国际先进制造业转移浪潮中最有优势的城市。



借用邓公的那句话：上海是王牌。



而江上舟首先把目光投向的，就是集成电路产业。



当时，世界上最优秀的集成电路人才都集中在美国，而华人几乎又占了半边天。然而华人因为身份问题，在美国公司有着明显的天花板。



江上舟下定决定，一定要将这些人才笼络回国，成为中国集成电路产业的“仙童蒲公英”。



2003年，在一次上海的世界半导体设备占中，江上舟遇到了他北京四中的老学长——尹志尧。彼时，尹志尧供职于应用材料公司。当江上舟看到应用材料公司的等离子刻蚀机产品的时候，萌发出了一种发自内心的震撼。



半导体的芯片产业，包括设计、芯片制造、到设备材料，这是人类迄今为止开发出来最复杂的一个工业过程。



现在的智能手机芯片，相当于在人类头发丝（直径）的大概1/5000这样的尺度上，来建造一个60到100层楼的楼房，或者说几十层的高速立交桥。



现在7nm的芯片，已经远远超过1/5000的尺度。而一个等离子刻蚀机能刻多少个深孔或者线条呢？



10的18次方条，也就是100万亿个微观结构。



这要每个结构就要刻到头发丝的1/100,000这么准，如此精度不停的重复。这需要长期的知识积累和多学科的协同作战。而最关键的加工芯片的设备，需要50多个学科的知识，才能完成设备的集成。



在得知尹志尧就是应用材料刻蚀部门负责人后，江上舟对尹志尧说：“看起来造光刻机、刻蚀机比造原子弹还要复杂，外国公司用它来掐我们集成电路产业的脖子，我们能不能自己把它造出来？”



尹志尧有一些犹豫，自己已经60岁了，这不是一个好的创业年龄。



江上舟说：“我身体不太好，但是无论如何也想为国家造出这个光刻机、等离子刻蚀机，我们一起干吧”。



尹志尧为江上舟的热诚所感动。回美国后，他告诉同行，说上海有一位江主任，想造中国的半导体设备，我们一起回去干吧！



…



时间拉回到1962年，北京。



那一年，在北京四中读高中的尹志尧考入中国科学技术大学化学物理系，毕业后供职于兰州炼油厂、中科院兰州物理化学所。



1978年，尹志尧选择到北京大学化学系攻读硕士。1980年，他自费前往加利福尼亚大学洛杉矶分校，攻读博士学位。



1984年，在获得物理化学博士学位后，尹志尧进入Intel。



当时，尹志尧在Intel的一个主要的工作就是评价LamResearch（泛林）公司的刻蚀机设备是否合格。



后来尹志尧回忆说：“他们的设备在我们的这里，不要说生产线了，在研发线都过不了，有很多的问题，所以我们就给他提出了很多意见。最后呢，Intel决定不买泛林的设备，泛林处在很危急的状态下。因为他们知道我对他们的批评最多，提的建议也最多，最后就把我给硬拉到泛林去帮他们做设备。”



这是尹志尧第一次被“强行”入职。当时，尹志尧冒着极大的风险，泛林因为“某些原因”处于极度危险的状态里。但是尹志尧依然选择了加入泛林，因为他去之前就已经知道如何把产品做好。



后来五年，泛林的几个产品发布，重新变成最强的刻蚀设备供应商，同时又把应用材料公司刻蚀的市场占率打掉了很多。



应用材料显然在竞争中被按在地上摩擦，而且无法动弹。



如果你无法打败他，那就加入他；要么，让他加入你。



应用材料无奈之下来说服尹志尧加入应用材料，领导等离子刻蚀部门。这是尹志尧第二次被“强行”入职，而且一干就是十三年。



当时，美国半导体设备业内不少五六十岁的人，都想一起回国创业，又加上上海市政府的推动，在2004年，尹志尧同其余14个人一起回国，在上海创办中微半导体设备公司（AMEC），尹志尧担任公司董事长兼总裁。因为绝对的自信，尹志尧和团队没有带回任何图纸和技术资料，近乎赤手空拳回国创业，这让中微在之后的发展中始终拥有强大的底气。



2004年的上海，一家公司聚齐至少15年以上、多的可能25-30年的工作经验的顶尖半导体专家，如果不是各种机缘巧合，基本上不太可能。



中微这十五位专家中，有做机械设计的、有做电子工程的、有做软件的、还有做反应器技术的、工艺过程开发的，甚至还有业务厂商管理的。跨领域、多学科的专家，组合一个团队回国创业，豪华配置在当时的中国无出其右。



2004年，一家新兴的半导体设备厂商成立，中微聚焦于等离子刻蚀以及薄膜沉积领域。





02

三大难题和三次专利战





在应用材料时，尹志尧每年有２亿美元的研发经费。2004年，尹志尧回国创立中微公司时，上海市政府支持了5000万元启动资金。另外，他们还自筹了150万美金。



然而，对于中微这样的公司来说，可能连“天使投资”都算不上。很快，中微公司最早筹备的6000万元就花光了。



没钱，成为了尹志尧面临的最大也是最迫切的难题。尹志尧为了筹资，想办法苦口婆心地说服各种有钱的投资商，包括政府、研发项目负责人等等，拿到的钱却依然是杯水车薪。



此时，江上舟告诉他，国家开发银行行长陈元知道中微要做的是刻蚀机时，兴奋地说：“这东西我做梦都想做，一定要支持！”



最后，中微顺利地从国开行拿到5000万美元的无息贷款，终于解了燃眉之急。



此后的十年间，中微陆陆续续融到了将近35亿人民币的资金，有美金、有人民币，其中股本金有25亿人民币。光用在研发上，就有大概15亿人民币，这只相当于尹志尧在应用材料刻蚀部门一年半的研发经费，但是中微却用了10年。



研发经费主要用在研发样机，以及生产样机上。在设备生产整个流程中，当你设备做好了，在实验室结果都很好的情况下，就要推到客户的生产线上去，一般都要3台到5台不同的客户生产线经历不同的考验。这种考验一般都是一年多、甚至两年的时间。



在此期间，随时都要面临被客户退机的风险。一个完整的产品研发、量产周期非常长，先是3年的开发，再用3年进入市场，大概6到7年的时间，一代产品才能真正在生产线上大量地实现生产。



在此过程中，你只能看到经费在燃烧，看不到任何有效的回报。



尹志尧面临的第二个问题是，没人。



半导体设备产业在中国起步的非常晚，国内可以说几乎没有优秀的工程师从事半导体设备的研发工作。



作为技术密集型行业，半导体设备业不仅需要极为精专的人才，同时需要团体作战。单打独斗根本无法成功。强如尹志尧最早的十五人团队，也需要一大批工程师进行辅助，完成大量的研发工作。而当时在国内，无论是高校还是产业界，对于刻蚀机的理解基本属于空白。



尹志尧只能将视线转向留学生群体，吸引学成归国的留学生，是中微最主要的手段。



经过十四年的努力，截至 2018年年末，公司共有研发和工程技术人员 381 名，占员工总数的 58%，涵盖了物理、化学、数学、工程技术、特种工程技术等相关学科的专业人员。



将帅齐聚，中微在刻蚀领域已经建立起了独特的研发优势。



尹志尧面临的第三个难题——没配套。



设备厂商需要强大的配套支撑，不仅包括上游的零部件供应，也需要下游客户的强大需求。



在半导体领域，一家公司的评价标准非常简单：



怎样获得更高效率、更好的质量、更好的为客户服务。



中微公司在创立之初，就建立了巨大的库房，所有的零件都有条形码，每月每季都会去核实准确率，直到做到99.99%的准确率。中微有350个供应商，每一台设备都有成千上万的零件，而且每个零件都要按时到位，同时要保证质量。



只要有一个零件出了问题，半导体设备的生产就会出现问题。



半导体领域，无论是什么环节，都已经形成了全球竞合的产业事实，除了合作与合理竞争，恶性竞争与逆全球化，最终只有一起毁灭。



而彼时，中国并没有多少符合中微要求的供应商，中微必须从零开始建立全球供应商体系。此外，类似于中芯国际这样的客户，也刚刚起步。客户的不够强，也直接影响了中微刻蚀设备的验证和大规模出货。



半导体设备的商业特点是，当一个公司的设备被客户所接纳，并且通过了验证，那么在这个节点上，客户会倾向于一直使用这个设备厂商的产品，除非设备商产品出现问题。甚至在下一个节点，也会因为使用习惯和对设备熟悉的原因，会优先选用原供应商的设备。



中微面临的是非常糟糕的竞争环境，有泛林和应用材料这样强劲的对手，同时客户也对于中微没什么感觉。



然而，这却让中微从一开始就习惯了最为残酷的竞争状态，中微一开始就是在“国际化”的竞争中成长。



科学层面，大家可以切磋交流（现在也被老美搞坏了味道）；商业层面，从来没有你侬我侬。



2007年10月，应用材料在美国起诉中微，指控中微利用其商业机密开发了设备，要求停止侵权并赔偿。同时，应用材料宣称拥有中微的两项专利，这些专利由目前任职中微的４ 名前雇员发明，包括中微董事长尹志尧。



专利战，中微在创业之初就做好了充足的心理建设，这是一定会发生的。为此，中微在国内外申请了1200多件专利，绝大部分是发明专利，在知识产权上滴水不漏。



应用材料起诉后，美国司法机关开始取证，前后搞了两年，没有找到证据…



“没有找到证据就算了”，是美国人最常见的结果。虽然无聊，但是美国人就是这么无聊。



中微公司刚刚3岁，就给了这个四十多岁的行业前辈一记重拳…



紧接着在2009年1月，刚过新年，泛林就起诉中微公司型号为Primo D-RIE的等离子体蚀刻机侵害它的台湾专利。而中微公司回击称泛林的专利都是无效专利。法院最终采纳了中微的主张，驳回了泛林的指控。



泛林不服，结果连着打三次，三审全部是中微赢得诉讼。随后，针对这场官司，尹志尧说：“健康的竞争是向客户提供更优秀产品，我们欢迎和竞争对手公开竞争。当然，当对手试图以没有根据的法律诉讼来阻碍我们进军关键市场时，我们将积极捍卫我们的权力。我们非常高兴法庭驳回了他们的诉讼。”



最有意思的是第三次官司，这次是和美国维科打的。这场官司的起因是因为中微MOCVD设备占领市场的速度太快，维科内心有点崩溃。于是2017年４月，维科起诉中微。



维科认为，西格里碳素为中微半导体设计的石墨托盘侵犯了其专利，要求禁止西格里碳素向中微供货，并赔偿巨额损失。对于维科的专利侵权诉讼，中微的专利部门很清楚，他们讲的那个专利是无效的。中微告诉西格里碳素可以放心供货。



但美国法院却“双标”的支持了维科的请求，禁止西格里碳素向中微供货。



当你遇到无赖的时候，你可能也需要用他能理解的方式和他对话。



2017年7月，中微在福建高院起诉维科（上海）有限公司指控其TurboDisk EPIK700型号的MOCVD设备侵犯了中微的晶圆承载器同步锁定的中国专利，申请对维科上海发布永久禁令并赔偿经济损失1亿元。



这场专利互诉战正式拉开帷幕。



2019年年初，中微获悉，维科涉嫌侵权的设备即将从上海浦东国际机场进口，随即向上海海关提出扣留侵权嫌疑货物的申请。上海海关及时启动知识产权海关保护程序，在进口环节开展行政执法。根据权利人申请，暂时扣押了这批设备货值达3400万元的设备。



这一扣，扣出了精髓，直接让维科上了全世界热搜。他所有客户都知道了它的产品被中国给扣了。



终于，维科主动要求和中微和解。最终，双方都表示愿意撤诉，中微与维科、西格里碳素三方最终在2019年初达成全球范围相互授权的和解协议。



中微从诞生之初，就面临着极为残酷的环境。在长达十六年的发展过程中，几乎没有轻松的时候，中微总是负重前行，构建自己的国产设备梦。





03

峰回路转——中微公司的天时、地利、人和





2018年4月16日晚，美国商务部发布公告称，美国政府在未来7年内禁止中兴通讯向美国企业购买敏感产品。中兴瞬间休克，一时间让几乎所有国人都被悲观情绪所笼罩。



半导体已经正式成为了美国政客的政治工具。



2019年5月，美国继续将华为列入实体名单。美国对华为的制裁，变相推动了中国半导体领域的发展，即使在某些领域依然是空白，但是中国推动自主厂商进行国产替代的进程异常坚定。



2019年5月17日，华为海思总裁何庭波在一封致员工信中称：多年前公司做出了极限生存的假设，预计有一天，所有美国的先进芯片和技术将不可获得，华为仍将持续为客户服务。为了这个以为永远不会发生的假设，海思“走上了科技史上最为悲壮的长征”，为公司的生存打造“备胎”。



备胎计划让全世界震惊，包括我们中国人自己。一旦无法像拿下中兴一样迅速拿下华为，那么等待美国公司的将是连绵不断的“持久战”。以中国市场的规模，这将从本质上伤到美国半导体公司的筋骨。



对于政客无耻的嘴脸，受伤的不仅仅是华为，还有泛林以及应用材料这样的美国公司。这两家公司在中国大陆的营收占比都接近30%，这是一个巨大的利益。



在内心深处，泛林和应用材料对特朗普政府的厌恶与愤怒之情不会比华为弱。这种智商的政客最多过4年拍拍屁股走人，但是这4年损失掉的市场再也回不来了。



就这样，在美国政客的“助攻”下，中微公司在2019年迅速登上历史舞台。加上在科创板成功上市，中微开启了全新的旅程。



据The Information Network的数据，2018年全球刻蚀设备占比中，泛林（55%）、应用材料（19%）、东京电子（19%）合计攫取了93%的市场份额，而其他所有厂商之和不过7%。



半导体设备寡头格局已成，无论是从技术实力、厂商偏好又或是产能保障来说，如果维持原有政治环境，原本没有中微公司什么事儿。



但是猪队友川建国的神助攻，让大陆代工厂商，甚至包括台积电都不得不考虑中国设备厂商，来规避潜在的设备风险。而中微公司“非常巧”的是，7nm刻蚀设备刚好研发成功，于是顺理成章进入台积电的供应商目录。



当机会出现的时候，顺势把握住机会，这需要强大的技术储备和足够的产业敏感。



在中微的招股说明书中，2017-2019年，中微在某存储企业A、B的设备份额占比已经达到15%、17%，位列第2和第4。同时，在某逻辑电路制造企业C中，中微刻蚀机占比16%，位列第3位。



中微以迅雷不及掩耳的速度，攻占了客户的厂房。在当前的环境下，未来只存在一种可能：



中微持续地侵占美系厂商的市场份额。



对于某些技术储备雄厚的中国半导体企业来说，中美科技对抗是他们二十年不遇的天时。虽然这在总量上将会损伤全球半导体产业，但是当面临某些政客的时候，我们只能选择先夯实自身的实力，无论通过市场化，还是非市场化的方式。



同时，中微公司拥有得天独厚的地利。



地处上海，长三角庞大的半导体产业集群将会为中微提供巨大的产业支撑。



中芯国际的迅速发展，为中微提供了一个强大客户的选择。同时，位于合肥的长鑫存储，也能为中微提供相当可观的市场机会。



2018年11月7日，《上海市产业地图》正式出炉。而这份地图清晰地阐述了上海未来产业的产业发展。



这其中，集成电路产业是上海最为重要的核心产业，集成电路是上海建设中具有全球影响力科技创新中心的三大任务之一。

资料来源：上海市政府官网

同时，上海在中国集成电路产业中的地位举足轻重，上海已发展成为集成电路产业链最完整、技术最先进的地区，形成了设计、制造、封测、装备、材料及其他配套服务的完整产业链。举几个有代表性的例子：



在IC设计上，复旦微电子公司研制出亿门级FPGA，填补了国内高性能FPGA芯片的空白；



在制造上，中芯国际14纳米工艺量产，正在向前推进7nm工艺的研发和量产；



在装备上，中微半导体公司研发的7~5纳米刻蚀机已进入台积电生产线，得到国际最先进芯片制造企业的认可。上海微电子的光刻机项目，也承担了重大的科研任务。



在材料上，沪硅产业的大硅片在某些节点上已经通过了华虹半导体和中芯国际的认证，填补了国内的空白。



中微公司目前具备相当好的地利优势，上海作为金融中心，在资本和国际化方面，将能够提供给中微公司全方位的帮助。



最后，也是最重要的人和。



华为的备胎转正，以及鸿蒙系统、麒麟芯片，可以说一夜之间让所有中国人都拥有了底气。而民族的团结和社会资源的集聚，也让华为有了和美国进行持久战的可能。



一个公司对抗超级大国，能赢么？



能，或者说，不会输。因为这是一场持久战，5000年的中国，持久战从未有过败绩。



对于华为对抗美国，国人是团结的；然而我们千万不要以为美国公司都和特朗普是穿一条裤子，产业界自有产业界的运行逻辑。美国最终的走向，也不掌握在这些政客的手里。即使特朗普能连任，4年之后又如何？特朗普背后的利益集团——石油大佬们逐渐势微，真的能代表硅谷科技财团的利益？



反观国内，美国的科技制裁，让我们形成了共识：



攻克关键技术。



这将使得全国的资源都向半导体领域集中，人、钱、物，不可或缺。殊不见重点高校对微电子系升格成微电子学院，同时有越来越多的学子愿意投身半导体事业。



这是中国特色的人和，历久弥新，实力强悍。



中微公司经历了困顿的初创过程，缺过钱、少过人、打过专利战，最终在需要他挺身而出的时候承担了他应该承担的责任，而中国，也将会给予他巨大的回馈。



中微公司一直在坚持一条正确的道路，也是中国发展半导体非常重要的参考，那就是“认清关键领域，寻找主要矛盾，攻克最先进技术”。



光刻机、刻蚀机、薄膜沉积三大关键设备，在晶圆厂设备投资占比超过75%，未来EUV的大量使用，包括刻蚀工艺的推进，这三种设备的占比将会达到80%。如果中微当年选择非刻蚀机、薄膜沉积设备的其他“次要”设备，那么中微到现在也将举步维艰。



中微的5nm已经通过了台积电的验证，不仅能拥有看得到的辉煌，更会有诗和远方。




后记




就在码字的当口，美国对华为的制裁落地，但是给了4个月的时间窗口。政客就是政客，无耻的嘴脸并不会有什么转变。但是，美国的政客并不会最终改变什么，历史终究有其自身的运行轨道。



很神奇的是，我们很多朋友经常高估特朗普，而美国一向就是小政府。所以，我们很多人会用我们国内T制去思考美国，特朗普说一句话，就觉得产业要完。



难道我们不应该一笑置之么？科技对抗已经是事实，而且会成为美国政客大选的必用工具，也必然会牵扯到湾湾以及台积电。这不是一个值得我们过分联想的事情，至于热War，还是有什么切断、脱钩，跟着政客的思维走，也就很难理性的思考问题了。



我们确实在科技上处于弱势，但是并不需要妄自菲薄。



毕竟，中国已经不是二十年前的中国，美国也不是二十年前的美国。







参考文献：

[1］财富中国视频：创业——生命的活力，尹志尧.2015.8.

［2] 泛林集团推出电介质原子层刻蚀工艺支持先进逻辑器件制造[J].半导体信息,2016(05):17-18.

［3]魏志强,武鹏.中微:中国半导体装备国产化的先锋[J].经济导刊,2018(08):64-71.

[4] 应用材料公司推出15年来在互连科技中最大的材料变革[J].集成电路应用,2014(06):33.

［5］轩中.中国芯片产业上的亮点——芯片刻蚀机生产企业调研[J].互联网周刊,2018(11):28-29.

[6] 张天明,赵建忠,何志庆.为国家战略产业鞠躬尽瘁——追忆江上舟同志的最后十年[J].上海经济,2012(07):18-32+7.




文章来源：橙子不糊涂微信号（ID:SmartOrange88）https://mp.weixin.qq.com/s/WjvWsquh29wUAi976lzraA

不需要妄自菲薄。

“美国的科技制裁，让我们形成了共识：攻克关键技术。”赞同！

占据高精尖科技领域的一席之地必须依靠自主创新

给中微点赞，为蜗壳自豪。