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从中兴到华为,再到美国商务部工业安全署 (Department of Commerce, Bureau of Industry and Security, BIS) 对中国封杀14个高科技领域。在 14 个政府考虑进行管制的类别中,包括了人工智能、莫丁汀芯片、量子计算、机器人、脸部和声纹辨识技术等,中国科技领域被围剿的论调比比皆是,笔者没有兴趣再次重复细节。笔者想讨论的是,如何杀出重围!

世界科技发展到今天这个地步,中国高科技领域,特别是集成电路领域,能不能展出天使之翼,冲破围堵,创造一片新天地呢?

要从科技发展的现状开始分析。

一面是市场,一面是技术。

市好看77场的领域,中国并不落后

通信,中国5G步伐和世界同步,4G覆盖率已经领先全球,截止2018年第一季度末,我国4G基站数量已达339.3万个,4G网络规模世界第一,全世界一共4G基站不过500多万个。

工信部数据,截止2018年4月底,我国移动电话用户总数14.83亿,比去年底净增6541万,其中4G用夺嫡不如养妹户已达10.82亿,比去女司机贴字条卖萌年底净增8481万,4G占比其实已达73%,深度覆盖城市和乡村。

除了新加坡这种城市国家,或者日本韩国这些岛国,土地面积狭小,人口稠密的地方,中国的人均基站密度绝对是吊打世界绝大多数地方的。虽然如果只考虑城市,或者大城市,可能大家都差不多。

由于基础建设的完善,中国在社交媒体,移动支付,云计算,网络视频,等数据应用领域,蓬勃发展,有些领域甚至已经超越发达国家的应用场景。这些都是不争开嗓针的事实,没有必要过多讨论。

中国在应用技术领域也不落后世界。

电信设备商,中国的中兴华为,四分天下有其二。互联网领域BAT在世界上排名也许不高,但是总体不落后太多。

问题在与基础科技。

信息技术,第一个面对的是集成电路领域,第二个就是软件工具领域。

对于软件工具领域,说实话,很难评价,落后是事实,但是如何绕过壁垒,也许不如集成电路硬件领域那么急迫!

所以就聊聊集成电路领域是否可能有突破的可能?

世界谋求技术转向

世界现状毫无疑问是中国落后很多。但是绝大部分业内人员都在预测一件事,就是摩尔定律的极限。所有人都看到了,所以,所有企业都有应对,唯一明确的出路,是3D封装技术。

3D封装号称是超越摩尔定律瓶颈的最大“杀手锏”,又称立体封装技术,是在X-Y平台的二维封装的基础上向z方向发展的高密度封装技术。具体3D封装的技术,这里就不讨论了,想讨论下各大企业的应对方式。

第一名肯定是台积电

台积电十年磨一剑,3DIC横空出世。

台积电在 2008 年底成立导线与封装技术整合部门 ( Integrated Interconnect and Package Development Division, IIPD )。台积电在 2008 年成立导线与封装技术整合部门后的第一个任务,是将超低介电层(Extreme Low-K Dielectric, ELK)导入 45/40 纳米工艺技术,接着突破导线与封装相关技术瓶颈,让第一批 GPU 和 FPGA 客户的产品顺利量产。


台积电在今年首度揭露一种全新的封装架构,同时也赋予一个独特字:“SoIC”(system-on-integrated-chips)。台积电掌舵 Integrated Interconnect & Packaging 部门的副总余振华提到 SoIC 技术时透露,Wafer-on-wafer 接合的材料是个“billion dollars”的秘密!

同时,近期台积电首度114家服网揭露 SoIC 封装技术的最新进展时间表,将在从 2020 年起为台积电贡献营收,并将在 2021 年创造显著收入贡献。

回顾过往,台积电的封装技术之路是几经波折,苏沐然先是提出 2.5D 版的 CoWos 技术,再提出横扫市场且独吃苹果的 InFO 技术,下一个要制霸的,是逼近 3D IC 层次的 SoIC 技术。

紧随其后的三星

三星(与台积电和GlobalFoundries一样)已经为复杂产品提供了许多封装解决方案,例如用于移动SoC的FOPLP-PoP和用于HBM2 DRAM芯片的I-Cube(2.5D)。明年三星将提供其3D SiP(系统级封装)解决方案,旗下三星电机重金投资面板级扇出型封装(Fan-Out Panel Level Packaging;FOPLP)技术。三星代工厂的3D SiP将成为业界首个用于异构3D SiP的技术之一(目前所有SiP都是2D)。

英特尔

业界首创逻辑芯片3D堆叠。

当地时间12月11日,在英特尔架构日上,英特尔高层管理人员、架构师和院士们展示了构建英五华县横陂中学特尔未来的众多下一代技术,在封装领域,英特尔宣布了业界首个3D堆叠逻辑芯片,名为“Foveros”的全新3D封装技术带来了3D堆叠的优势,可实现逻辑到逻辑的集成,英特尔推出的 Foveros 是业界首个真正的 3D 封装,可以把整个系统封进一颗芯片中,达成真正的 System in Package 概念,远比目前台积电与三星都在发展的 2D 或 2.5D 封装技术更为先进。




首款Foveros产品将整合高性能10nm计算堆叠“芯片组合”和低功耗22FFL基础晶片。 英特尔称,它将在小巧的产品形态中实现世界一流的性能与功耗效率。

据称此封装技术可做到约1mm的超薄厚度,Raja还在现场秀出仅有12mm converagex 12mm尺寸的量产芯片。

Foveros为整合高性能、高密度和低功耗硅工谜语阁艺技术的器件和系统铺平了道路,有望第一次将晶片的堆叠从传统的无源中间互连层和堆叠存储芯片扩展到高性能逻辑芯片,如CPU、图形和AI处理器。

因为设计人员可在新的产品形态中“混搭”不同的技术专利模块与各种存储芯片和I/战狼徐佳雯O配置,该技术提供了极大的灵活性,并使得产品能分解成更小的“芯片组合”,其中I/O、SRAM和电源传输电路可以集成在基础晶片中,而高性能逻辑“芯片组合”则堆叠在顶部。

英特尔表示, Foveros将成为继2018年英特尔推出突破性的嵌入式多芯片互连桥接(EMIB)2D封装技术之后的下一个技术飞跃。

其他传统封测厂商也早就布局,这里就不一一浪费篇幅了。

很关键的美国政府导向

美国国防部高级研究计划局 (Defense Advanced Research Projects Agency,DARPA) 最近公布了获得电子复兴计划(Electronics Resurgence Initiative,ERI)提供的第一笔资金资助的科学家、公司和机构的名单。ERI是一项为期5年的、斥资15亿美元的计划,目的是在摩尔定律时代即将结束之际重塑美国电子产业。在公布的42个受资助项目中,有一个项目因得到大幅超出其他项目的资助金额而特别引人注目。

这个项目获得的资助金额高达6100万美元,其中,“悱恻利用密集的细粒度的单片3D集成技术变革计算系统”( Revolutionizing Computing Systems through Dense and Fine-Grained Monolitcxldbhic 3D Integration)项目是其所包含子项目中获资做多的——所得资助金额近4000万美元。这个子项目的目还愿游戏标同样引人注目:利用单片3D集成技术,使得以用了数十年之久的旧制造工艺制造出来的芯片能与以目前最先进的技术所制造出来的芯片相媲美。

该项目基于麻省理工学院电子与计算机工程助理教授Max Shulaker及其在斯坦福大学的同事Subhasish Mitra和H.-S. Philip Wong开发的一种技术,该技术允许将碳纳米管晶体管和电阻式RAM存储器构建在普通CMOS逻辑芯片之上。

据称,使用该技术的90nm制造技术可以打败7nm

重要的是,中国呢?

现在,民,青花瓷,贵州民族大学看起来不缺设计,华为似乎在设计领域有所突破,旗下海思芯片对标高通不遑多让!国内还有新贵“平头哥”,风头正健的“寒武纪”,传统老匠“紫光展锐”,一起做大做强。但是,在制程领域,最强的也就是中芯国际,似乎还停留在20+nm层面,14nm的量产还在进行中。这一点确实落后时代不少,虽然进步明显。

但是在巨头蜂拥而入的封测领域,国内还是有第一阵营的企业来扛旗帜的。

长电科技在收购星科金鹏之后,在系统级封装和立体封装领域布局完整。

新加坡厂(SCS)拥有世界领先的Fan-out eWLB和高端WLCSP,Fan-out eWLB已经大规模量产七年,累计发货超过15亿颗。

韩国厂(SCK)拥有先进的SiP、高端的fcBGA、fcPoP;率先量产全球集成度最高、精度等级最高的SiP模组,拥有世界上最先进的用于高端智能手九尊忠济堂机的fcPoP倒装堆叠封装技术。

长电先进(JCAP)的主力产品有FO-WLP、WLCSP、fcBump,是全球最大的Fan-in WLCSP基地之一,年产量超过60亿颗;率先在业界提出Bumping中道封装概念,是中国最大的Bumping中道封装基地,可以提供包括铜凸块、锡凸块和金凸块的全系列服务;和JSCC配套提供倒装一站式服务,服务于众多顶尖国际客户;自主研发的Fan-out ECP技术进入规模量产,Fan-out ECP技术主要用于44以下封装尺寸,和SCS的Fan-out eWLB技术在封装尺寸上形成优势互补;率先在业界采用工业机器人手电筒生产自动化程度。

星科金朋江阴厂(JSSC)拥有先进的存储器封装,是SanDisk的优秀供应商;拥有全系列的fc倒装工艺,包括fcBGA、fcCSP;正在导入世界最先进的fcPoP技术,极大地提升JSCC的综合竞争力和服务中国高端客户的能力;能满足一个月10万片12英寸晶圆产能。

一句话,长电科技,在封装领域,可以和世界巨头一拼。

以上说的都是废话!

下面的内容才是关键!

从投资金额看,MIT和斯坦福联合研究的3江清洛D封装项目所需要的投资额度不是很大,不过6100万美元,就是4亿人民币左右。中国封测领头羊,

长电科技2017年研发投入是7.8亿人民币,相当一部分由长电科技的封装国家实验室完成。看起来,似乎,长电科技在这个方面,和国际领先的差距不大,也许有一拼。收购的星科金鹏拥有eWLB(嵌入式晶圆级球栅阵列)、TSV(硅通孔封装技术)、3D封装、SiP(系统级封装)、PiP(堆叠组装)、PoP(堆叠封装),再加上收购后的持续研发。

在长电科技的年报中,我们可以找到关于高端封装技术的以下研发内容:

科技条件专项——通信用系统级封装产品项目

科技条件专项——通信用高密度球栅阵列封装

按压式指纹识别传感器系统封装模块的研发

基于 SiPRF 技 术的 TD-LTE/TD-LTE-Advanced/TD-SCDMA 基站射 频单元的研发

因此,有理由相信,长电科技,在追赶世界最先进封装技术的道路上,并不落后。

那么,在世界顶尖科技巨头转向投入封装技术来打破摩尔定律魔咒的同时,美国对中国科技企业的围堵,也为中国芯片产业指明了方向

中国暂时没有intel 、三星,即使是台积电也不受中国控制,所以在制程封测一体,端到端领域的技术生产流程的每个环节的打通,确实无法和他们相比。因为无论紫光,华为,中芯国际,还是长电科技,都是独立的企业。但是有一条线,似乎已经把他们串了起来!那就是半导体产业投资基金,俗称大基金。

大基金现持有中芯国际18.3%的股份,长电fhaircut科技19%的股份,中兴微电子,占股24%,2015年12月,大基金斥资45亿元入股紫光集团麾下紫光展锐。

所以,从持股结构上看,上游设计,中游制程,下游封测,都已经是一家人了。

上游设计代表的是国内市场的需求,

中游制程暂时受制于技术和设备的禁运,得不到很快的发展八妻子网址,

但是下游封测已经处于世界第一阵营。

从另外一个角度说,如果中芯国际和长电科技联合研发,在3D IC这个领域,完全有可能达到三星,intel类似的制程封装一条线的效果,虽然在技术代差上也许还有一定差距。

由于接二连三的国际围堵,中国科技企业重新认识世界分工,华为海思等国内领先设计公司也有需求寻找一条可靠的制造生产线。


大基金二期,如果再次串联华为,加注华为海思,助力扩大华吴亚古毁了侠客为海思的市场份额,同时推进中下游制程封装一体化,那么,除了市场之外,天使第二翼将逐渐展露羽毛。


天使第二翼 = 紫光/海思+中芯国际+长电科技


到底该如何推进?

市场的需求是技术进步的唯一动力,中国两大市场,很突出。

第一,存储器市场。

存储器市场规模庞大,每年进口数量巨大,就不提了。中国已经布局良久,武汉新芯,合肥长鑫,福建晋华三箭齐发,必有一箭突破围堵防线。毕竟,这些都是亏得起的工厂,无敌的意志力。虽然福建晋华遭遇封锁,但是鸡蛋没放到一只篮子里,所以,成功的可能性极大。

第二,更关键的是市场是5G。

前文提到,中国4G基站占全世界一半多,意味着5G规模比例也是类似,说不定更有胜出。就智能终端而言,2017年中国智能手机出货量达到4.4亿部,而全世界不过7亿部。中国市场容量同样超过世界的一半。

基于5G技术的车联网,物联网,智慧城市等应用场景的开发,中国也并不落后。在华为,中兴被世界围堵的条件下,国内运营商更加倾向国产设备,提高国产设备替代率,也是时代提供的机会。

如果,在恰当的气氛引导下,在中国主流厂商(特别是华为)的倡导下,统一中国产业链需求,推进产业链上、中、下游融合。那么,天使的双翼都将展开丰满,终有腾空的一日。

领导者,华为当仁不让!

同时占据终端,基站,芯片设计等上游场景需求的全领域,华为出头,为上下游整合提供完整的需求定义,和技术发展指引,责无旁贷!

市场,无论运营商,政府,还是国民,都应该有所准备,去迎接破茧而出的幼年天使。虽然,可能还不成熟,不完善,某些领域说不定还有不小的差距,但是这是冲破牢笼的最佳捷径。

5G,不上也得上,这是天使第一翼!

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