南京:芯片晶圆厂 “基建狂魔”

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2021年开年以来,由于美国计划大力重整其芯片制造业,减少美国本土众多芯片设计公司对美国之外的晶圆代工厂的依赖,世界三大晶圆代工厂台积电、三星、格芯纷纷计划在美国扩建芯片晶圆厂,目前总投资金额已经超过500亿美元。

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美国能否通过扩建晶圆厂振兴其晶圆制造业我们无从知晓,但如果要问发展集成电路产业是否可以从芯片制造环节开始,或许可以参考中国江苏某座城市的集成电路发展历程。

在中国众多集成电路产业发展繁荣的城市中,南京就是勇猛建设晶圆厂的“先锋派”,是芯片晶圆厂的“基建狂魔”。

图片源自Pixabay

选中电子管,错失晶体管

南京最近一次和半导体产业产生巨大的关联,是去年10月份兴建南京集成电路大学,为弥补国内芯片人才短缺探索新的培养模式,一时间“南京”和“芯片大学”共同成为全国半导体行业的热词,关于中国第一座“芯片大学”为何建设在南京的讨论此起彼伏。

南京集成电路产业的繁荣与北京上海有些异同,是最早一批拥有半导体研究所的城市之一,但却不是中国最早一批发展集成电路产业的城市。如果进一步追溯南京集成电路产业的发展渊源,又能惊奇地发现这座城市也曾是中国电子工业时代的领头羊。

因此从某种程度上讲,南京的集成电路产业错过了一个夯实基础的阶段。

据《江苏省·电子工业志》大事年表记载,1935年民国政府资源委员会(简称“资委会”)在南京珠江路水晶台建立电气实验室,并由国电机科技与工业界早期开拓者朱其清担任实验室主任。实验室内设电话、电线、电瓷和电子管研制小组,其电子管小组在1936年5月试制成中国第一只电子管,收讯放大器和小功率发射管,南京电子工业就此发迹。

同样是在1936年,资委会筹建中央电工器材厂,在南京成立筹备委员会,凭借 1400万国币的预算计划建立四个厂,涉及电线、管泡、电话、电机和电瓷多个种类。资委会当即派人员出国到美、德、英等国考察和选购机器设备,短短两年时间内开始陆续投产,为南京乃至我国的电子工业打下基础。

真正奠定南京在电子工业时代领头羊地位的,是新中国成立之后更名为华东电子管厂、南京有线电厂和南京无线电厂的南京电照厂、中央有线电器材有限公司南京厂和中央无线电器材有限公司南京厂。这三个厂原先由资委会在湖南建立,彼时受战局影响经常迁移地址,从湖南到广西桂林、柳州、云南昆明等地,后又迁回南京重建,并在新中国成立后由中国人民解放军接管。

其中南京电照厂在副厂长单宗肃的带领下,成功研制出中国第一只国产化的电子管,用于解决长途电话的通信问题。到1951年,南京电照厂中的电子管小组改组成南京电工厂,至此,中国第一个电子管专业厂成立,为南京电子工业上又记下浓墨重彩的一笔。

南京电工厂前期发展顺利,不仅与南京电照厂合作,成功试制出多硼硬玻璃,还为抗美援朝战争生产功率发射管,于1952年将其电子管送去国际工业展览会参展,于1957年试制成国内第一只雷达配用的磁控管,1958年又试制出半导体中锗二极管、三极管及微波半导体器件。

彼时,华东半导体研究所、南京固体器件研究所的前身技术物理研究所在南京建立,并于1965年成功研制锗开关型隧道二极管,获得中国科学院优秀奖。

南京电子工业的繁荣景象在1967年开始转折。据史料记载,由于文革的严重影响,单从1966年到1968年,江苏省电子工业总产值就从21724.7万元下降到12638万元。尽管在这一时期华东电子管厂的研发有江苏政府拨款支持,但也没有在即将到来的晶体管时代保持住竞争力。

尤其是1978年,中美关系破冰,江苏无锡政府创办的长江内衣在引进欧美的先进技术后转型为江阴晶体管厂,即当今国际封测巨头长电科技的前身。随即无锡又引入日本东芝3英寸硅片生产线,成为我国集成电路产业发展路上一个重要的历史印迹。

江阴晶体管厂

之后,无锡积极布局其半导体产业并走上商业化的道路,逐渐成为中国半导体产业的核心城市之一,曾经在电子工业时代发展领先的南京则暗淡许多,在半导体产业的布局晚无锡近十年。

狂砸芯片制造的血与泪

或许是在20世纪80年代到90年代这一段时间里,江苏省将其半导体产业的发展都押注在无锡,再次有关于南京半导体产业发展方面的信息公布已经是2003年。

从最初发展半导体产业开始,南京就将目标锁定在耗资巨大但也有可能带来巨大收益的晶圆厂建设上。据新华网2003年的报道,南京首个半导体项目高新半导体公司动工,注册资本1.2亿美元,规划面积0.7平方公里,有望填补了行业空白。

报道称,这一项目在2003年开工建设的两条集成电路芯片生产线,将形成年产72万片6英寸晶圆片的生产能力,年销售收入3亿多美元,2004年进一步开发8英寸及12英寸芯片加工生产线,加工生产存储芯片、高频通讯等大规模集成电路产品。

不过,有关于这项1.2亿美元的半导体项目能够查询到的信息仅此一条,之后再无相关报道披露其进度。雷锋网通过企查查查询到,南京高新半导体有限公司的营业执照已被吊销,公司电话与地址均未经显示。

2016年左右,南京又陆续签约了两个建设晶圆厂的项目,一个是生产CMOS图像传感器芯片的德科码项目,另一个是世界领先的晶圆代工厂台积电的12英寸晶圆厂建设项目。

这两个项目就像是一块磁铁的两极,同样耗费30亿美元却在历史的浪潮中走向完全不同的结局。

德科码“CMOS图像传感器芯片(CIS)产业园”项目于2015年11月签约落户南京经济开发区,项目前期计划分两期建设,一期项目为一座8英寸晶圆厂,主要生产电源管理芯片和微机电系统芯片,预计投产后产能达4万片/月,二期项目为一座8英寸晶圆厂和一座12英寸晶圆厂,前者以生产电源管理芯片设射频芯片为主,预计投产后产能达6万片/月,后者以自主开发CMOS图像传感器芯片为主,投产后达2万片/月。

其法定代表人李睿为在2018年接受媒体采访时称,南京德科码半导体致力于成为国内首家集集成电路设计、晶圆生产、封装测试、产品销售于一体的IDM企业,瞄准模拟IC领域,希望在半年后能够带动南京行相关产业的发展。

但在此后的两年时间里,并无南京德科码项目的最新进展见报,直到2019年11月,该公司因拖欠员工薪水,被南京市栖霞区人民法院正式公布为失信被执行人。在众多调查报道中,南京德科码项目现场也是冷清一片,最终沦为烂尾的晶圆厂项目。

台积电在南京建厂的情形则与南京德科码截然相反。

2015年3月28日,台积电宣布与南京市签署协议,投资30亿美元在南京建设一座12英寸晶圆工厂及一个设计服务中心,将坐落于南京浦口经济开发区,预计建成后产能2万片/月。

南京台积电,图片源自台积电

初期很多人担心南京跟不上台积电的高效率,但这次的合作效率极高,台积南京仅耗时20个月就从动土到导入量产。时任台积电财务长暨台积南京董事长的何丽梅表示,台积南京打破了三项台积电建厂记录:第一是建厂最快,仅花14个月;第二是上线最快,不到半年就进入生产;第三是最美且最有特色的台积厂区。

这是南京在狂砸芯片制造的道路上,成功建成的第一座晶圆厂,但就是这第一座且唯一一座建成的晶圆厂,极大推动着南京集成电路产业的发展。

南京台积建成后,整个半导体上下游产业链迅速向南京聚拢,有IP企业ARM,EDA企业Synopsys、Cadence、芯华章聚集于此,有芯片设计厂商紫光展锐、华大半导体、中电科55所等汇聚于此,另外还有华天科技等芯片封测企业也在南京布局 。

不过南京建设晶圆厂的野心不止于此,2017年紫光南京集成电路基地项目签约落户浦口区,项目计划占地约1500亩,拟总投资300亿美元,主要生产3D-NAND FLASH存储芯片和DRAM内存芯片。全部建成后,可月产30万片,预计年产值可达150亿美元。

该项目一期原计划五年时间建成,但浦口经济开发区官网2019年7月更新的信息显示,紫光集成电路基地项目现场桩基施工和内部正式通道全部结束,目前现场处于暂时停工状态。更是有人指出,《2020年的南京经济社会发展重大项目计划》中已经没有紫光南京存储器项目,猜测该项目可能已经烂尾。

尽管在此前南京的四次重大晶圆厂建设项目中,成功率只有25%,但南京依然在大力发展其芯片制造。

最新消息显示,2020年7月27日,总投资30亿美元的梧升半导体IDM项目落成南京,主要生产OLED芯片和CIS芯片,预计建成后可实现4万片/月的12英寸晶圆。目前这一项目仍在建设中。

在产业集群中诞生的“芯片之城”

南京作为建设晶圆厂的先锋派,虽然付出过不少沉痛又无声的代价,但另一方面,南京也在依靠受益于台积电而形成的产业集群,进一步打造完备的产业链,成长为“芯片之城”。

目前,南京已确定“一核两翼三基地”的集成电路产业布局图,以江北新区为核心,江宁开发区和南京开发区为两翼,前者重点打造自主可控的第三代半导体产业基地,后者大力发展新型显示、人工智能、汽车电子等中高端芯片设计和制造产业,三基地则是指南京软件谷、徐庄软件园和麒麟科创园,多发展芯片设计业。

另外值得一提的是,2016年江北新区成功打造了全国首个涵盖人才、技术、资金、市场等全方位产业要素的亿元级集成电路公共服务平台——南京集成电路产业服务中心(ICisC),不仅能够提供人才培养服务和技术创新服务,其公共技术服务平台还可以提供包含EDA共享服务、MPW技术服务、研发仪器共享服务等专项服务,将有限的资源共享给驻扎在南京的集成电路企业。

也正是基于这些公共资源,才有南京集成电路大学的组建,为南京集成电路产业培养更加专业的人才。

目前,南京市聚集的集成电路企业近1000家,正在飞速发展为芯片之城。

从南京大力投资建设晶圆厂的经验来看,做建设晶圆厂的先锋派需要承担巨大的风险,需要耗费大量财力且建设周期长。但如果能够成功建设一座晶圆厂,收获的就不仅仅是芯片制造实力的增强,还可能成为整个产业链上下游的汇聚点。

原标题:谁是芯片晶圆厂“基建狂魔”?

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