
最近这几年,只要一提到“中国半导体”,评论区总是冰火两重天:有人觉得我们马上就能拳打台积电、脚踢阿斯麦,也有人哀叹我们连个最基础的衬底材料都造不利索。
前几天,我重温了播客《大咖谈芯》的一期节目。主理人幻石组了一个极其硬核的局,将中国电子材料行业半导体材料分会秘书长林健、江苏鑫华半导体总裁田新、徐州博康董事长傅志伟,以及华兴激光总经理罗帅这四位真正站在产业一线的掌舵人聚在一起,掏心窝子地交了底。
聊今天的逆袭之前,我们必须直面一段极其惨痛、甚至让人眼眶发酸的历史断层。
在这个圈子里流传着一段悲壮的往事——一群中国顶尖的科研人员,曾经在农场的牛棚里偷偷摸摸地研发单晶硅。这是半个世纪前中国科研工作者的真实写照。
补1957年,有着“中国半导体材料之母”称号的林兰英先生,放弃了美国优厚的待遇,冲破重重封锁毅然回国,挑起了半导体材料研发的大梁。当时的条件简陋到令人发指,炉子是用砖头搭的,连抽真空的设备都极度缺乏。就是在这样的极限环境中,1958年底到1959年初,中国科研团队成功拉制出中国第一根硅单晶。紧接着在上世纪六十年代初,我们又紧跟着拉出了代表第二代半导体的砷化镓单晶。
你敢信吗?在那个一穷二白的年代,中国的半导体基础材料起步,与世界霸主美国几乎是前后脚的水平,大家同处于一条起跑线上。
命运的巨轮却在此时无情碾过。随之而来的特殊历史时期,让中国科技按下了极其惨烈的暂停键。大批科研骨干被下放到农场干农活。即便在四面漏风的土房里,老一辈半导体人依然用极其粗劣的自制设备,死死护住了中国半导体微弱的火种。
这种精神令人动容。残酷的现实依然给了我们狠狠一击。历史的停滞期太长了,长到足以重塑全球科技格局。当我们终于洗掉腿上的泥巴、重新睁眼看世界时,大洋彼岸的硅谷早就拔地而起,摩尔定律正以一种摧枯拉朽的加速度横扫全球。
林健秘书长在节目中一声叹息:因为这段特殊的岁月,我们和世界的差距,硬生生被拉开了二十年甚至三十年。
这被甩开的三十年,成了中国半导体人心里永远滴血的伤口,也成了我们今天必须付出百倍代价去填补的巨大天坑。
林健秘书长作为行业的“瞭望者”,直接抛出了一组让人脊背发热的数据。目前的集成电路制造前道,有七大类核心材料:硅衬底、电子特气、掩膜版、光刻胶、湿电子化学品、抛光材料以及靶材。
目前全球95%以上的芯片,依然牢牢建立在硅材料的基础之上。在这块最大的主阵地上,中国材料人已经打了一场极其漂亮的翻身仗。林健透露,目前咱们在6英寸硅片上完全没有问题,8英寸的国产化率达到了恐怖的95%,即便是十二英寸的成熟制程,国产化率也已经突破了90%。
这里面,必须提到一家干着“脏活累活”的硬核企业——江苏鑫华半导体。总裁田新一语道破了基础硅材料的极端严苛性。
鑫华半导体主攻的是电子级多晶硅。芯片成熟制程对这种硅材料的纯度要求,达到了变态的“11N”(也就是99.9999999%)。我给大家打个极其通俗的比方:这就相当于在全地球的沙滩上,找出一百亿粒沙子,里面连一颗杂质都绝对不被允许存在。稍微有一丁点不达标,芯片在通电运转时就会直接发高烧、短路、彻底报废。
十年前的2015年,国内在这块高纯度工业化应用上几乎是白纸一张。十年后的今天,鑫华半导体的市占率已经超过了50%,在成熟制程上完全对标甚至平替了海外巨头。
国内的产业链尚未在先进制程上完全贯通。这意味着什么?意味着当你想要研发匹配先进制程(比如3纳米甚至2纳米)的材料时,国内很难找到一条能让你顺利试错的生产线。海外的百年巨头德国瓦克(Wacker)并没有在原地等我们,人家早就启动了3纳米以下制程材料的研发。
我们过去十年的高歌猛进,本质上是在解决“从无到有”,是对标别人已经摆在货架上的成熟产品。未来的路,我们将彻底失去“作业本”,必须同国际巨头在无人区里真刀真枪地肉搏。
只要A股一有风吹草动,“光刻胶概念股”必定满天飞。徐州博康董事长傅志伟在现场毫不留情地撕开了行业的遮羞布:抛开具体制程去谈光刻胶国产化率,纯属扯淡。现在市面上连印包装盒的油墨都敢蹭光刻胶的热度,这种浮躁对产业毫无益处。
在EUV(极紫外)光刻胶领域,因为咱们连EUV光刻机都没有,国产化率基本就是零。在14纳米和7纳米以下的先进制程中,真正能派上用场的ArF和KrF高端光刻胶大概有八种。傅总坦言,这八种核心光刻胶,目前的国产化率依然为零。
为什么光刻胶这么难搞?半导体材料本质上是一门极度依赖“喂养”的经验学科。你空有几百亿资金根本没用,你必须把材料放进晶圆厂的机台里,日复一日地去试错、去积累数据。晶圆厂一台设备停转一天的损失都是天价,过去根本没人敢拿身家性命陪国产光刻胶玩试错游戏。直到2019年地缘政治摩擦加剧,尤其是光刻胶彻底暴露在断供风险之下,国内产业链才大梦初醒,真正敞开怀抱配合材料厂做验证。
他们公司刚刚通过了一家全球顶级光刻胶客户历时整整三年的严苛验厂!拿下的是一款用于先进封装领域的特殊光刻胶原料。这款材料,博康团队在接近十年前就已经开始配合老外研发。这十年里,国内同行在这个细分赛道连边都没沾过。
如今,随着AI大模型的彻底爆发,算力芯片对先进封装的需求呈指数级飙升。这个曾经极度冷门的材料迎来了超级大爆发:今年保供300吨,明年直接冲到700吨,后年直指2000吨!
这绝对属于硬核实力的厚积薄发。在这个讲究快节奏变现的时代,博康用十年的冷板凳,换来了一场酣畅淋漓的逆袭。半导体产业从来就没有速胜论,唯有死磕到底的定力。
聊完硅材料和光刻胶这些传统主战场,咱们必须把目光投向当下最火爆的万亿级赛道——AI大模型、新能源汽车、低轨卫星。
这些新兴领域,直接把传统的硅材料逼到了物理极限。硅的带隙偏窄,一旦算力飙升或者身处高压环境,芯片就会严重发热,必须配备巨大的散热系统。这就迫切需要第二代(砷化镓、磷化铟)、第三代(碳化硅、氮化镓)以及第四代(氧化镓、金刚石)化合物半导体强势接管战场。
罗总提到,当下AI算力的爆发,除了需要英伟达那种GPU运算芯片,更需要海量的数据传输——这直接引爆了光模块市场。目前北美AI数据中心大量使用的是800G高速光模块,其底层依赖的是100G的半导体外延片。2024年以前,我们在高速光模块材料领域的国产化率连1%都不到,几乎被海外掐死了脖子。
转机出现在去年五月!华兴激光的100G外延片顺利实现批量量产,紧紧抓住了AI爆发的超级风口,订单直接呈量级翻倍暴涨。
罗总极其自信地评估:在100G节点上,咱们大概落后海外巨头一年半;但在接下来的200G以及面向3.2T的单波400G方案上,我们已经完全具备了与国际巨头同步推出的实力,甚至极大概率会抢先发布!
这背后的底气,源于中国拥有全球最恐怖的光通信生态链——全球前十的光模块大厂,中国直接独占七席!这种下游庞大的应用市场反哺上游材料研发的良性循环,正在创造奇迹。
在传统硅基制程上,我们苦苦追赶了三十年。但在化合物新材料这个全新赛道上,中国半导体人直接上演了一场暴力超车:
碳化硅领域,中国在全球率先拉出了12英寸的晶锭!如今中国的碳化硅产能,已经霸气地切下了全球市场的50%。氮化镓领域,我们的12英寸规模化量产,处于全球绝对领先地位。氧化镓(第四代半导体)领域,咱们的8英寸材料直接掀翻了昔日霸主日本ACD公司,问鼎全球第一!
俗话说,一代材料,一代器件,一代装备。在全新的起跑线上,我们终于让世界闻到了中国科技引擎领跑的尾气!
从当年农场里简陋的土炉子,到今天傲视全球的12英寸碳化硅,中国半导体材料的崛起之路,完全由无数科研人员的血泪和汗水浇筑而成。
多位老总在对谈中反复提及一个极其刺痛行业的词汇——内卷。国内的商业环境依然残酷,只要一家企业千辛万苦突破了一项技术,迅速就会涌入大量同行。大家不去开拓高端的无人区,反而在低端产品上疯狂打价格战。这种毫无底线的同质化恶性竞争,最终会把真正有研发底蕴的企业拖入泥潭。
不仅如此,知识产权保护的缺位,依然是中国高端制造业的软肋。辛苦耗资数亿研发的材料,被轻易窃取或逆向工程,劣币驱逐良币的现象绝对需要国家重拳整治。
正如林健秘书长在栏目最后振聋发聩的那句总结:“我们要以创新破同质内卷,以实力铸材料基石!”
半导体产业是一个需要百年积淀的苦行僧行业。对标动辄拥有上百年历史的海外化工巨头,我们试图用十几年的时间去走完人家走过了一个世纪的路。这绝对是极其艰巨的技术攀登,同时也极度考验国家意志、民间资本以及全社会的包容耐心。
我们需要提供更好的金融输血,创造更良性的营商环境,给予这些敢于坐十年冷板凳的企业最坚定的支持。
只要那股从农场里拉出单晶硅的绝地反击精神还在,中国半导体的脊梁,就永远压不垮!
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