中微半导体是国家集成电路产业基金 (大基金) 成立后投资的第一家公司. 在 2017 年 1 月美国总统科技专家委员会 (PCAST) 发布的国情咨文 '确保美国在半导体产业的长期领导地位' 报告中, 分析中国集成电路的芯片设计, 制造, 设备, 材料和封装产业, 在 32 页的报告里唯一提到的中国公司名字就是中微 (AMEC) .
'国产设备界教父' 尹志尧, 创业史与 '中国半导体之父' 张汝京十分相似
身为中微半导体创办人之一, 目前担任中微董事长的尹志尧博士在国产半导体设备界创业的过程, 与中芯国际创办人张汝京有着非常相似的背景.
张汝京从美国德州仪器到台湾创立世大集成电路 (WSMC) , 又到上海创立中芯国际. 而尹志尧则是在 60 岁从美企应用材料退休后, 到上海创立中微, 更在过去 11 年里三次从国际大厂的轮番法律诉讼战中, 成功全身而退, 创下中国半导体发展史上传奇的一页.
DT 君日前独家采访尹志尧, 即使对中国半导体设备技术的贡献成就卓越, 他仍是一身谦逊儒雅的文人风范.
在采访一开始, 他 '嘱咐' DT 君的第一句话不是别的, 是希望这个采访不要着墨太多个人事迹, 因为中微不是他一个人创立的, 当初从美国回到中国的创业团队有 15 个人, 至今都是公司重要骨干, 包括全球业务副总朱新萍, 资深副总杜志游, 副总倪图强等, 中微今日的成就, 是所有人的共同努力.
尹志尧又强调, 中微是从事产业技术发展和商业竞争的事, 不希望提高到政治和战略的高度, 做过分的渲染.
然而, 如果读者知晓尹志尧的一生事迹, 可以了解他的职涯, 创业过程, 为什么会是中国半导体产业发展过程中, 无法忽略不提的的重要标竿之一.
半导体发展像举鼎, 资金, 人才, 政策缺一不可
这几年芯片产业正在风口上, 很多人说中国半导体发展已有很长时间, 但今年是 '起风' 的一年.
尹志尧语重心长指出, 中国半导体产业还非常弱小, 最大矛盾是不对称竞争, 中国企业的规模是外商大厂的十分之一到二十分之一, 研发投入也只是外企的十分之一到二十分之一, 在这种不对称的竞争势态下, 如何能发展壮大?
尹志尧形容, 发展半导体芯片产业就象是支起一个鼎, 鼎有三个腿: 资金, 人才和政策. 只要三个腿坚强有力, 而且均衡支撑, 产业的鼎就会顺利顶起. 近年来芯片投资蜂拥而至, 看起来形势很好, 但有三个严重的不平衡: 资金一头大, 人才严重不足, 促进产业发展的政策需要进一步改进升级.
这一波资金聚集在芯片制造, 占总投入资金 90% 以上, 然设备和材料领域占芯片制造厂成本 80%, 分得的投资占比却不到 5%, 是严重不均衡.
根据 SEMI 统计, 2017 年中国占全球半导体销售量 15%, 排名全球第三, 预计在 2019 年可攀升至全球第二, 然而中国本土 IC 设备自制率却低于 5%, 仍是在巨头间挣扎.
另一个问题是, 几乎全部的资金投入都是股本金, 但缺乏长期低息贷款和研发项目资助, 单纯的股本金投入芯片生产线, 是不能达到预期回报的.
在政策上, 投融资政策, 所得税, 进出口, 劳动法, 产业链本土化, 员工期权激励和 IPO 上市政策等都需要做适当的调整, 很多相关政策都是从改革开放前期, 为促进引进技术, 来料加工而拟定的, 现在应该要全面重新检视.
尹志尧强调, 如果能迅速解决这三个不平衡, 国内的半导体芯片产业就会高速, 健康, 均衡的发展.
半导体关键设备不只 '光刻机' , 7 纳米以下 '等离子刻蚀机' 需求量飞速成长
中微半导体是生产芯片过程中最关键的设备: 等离子刻蚀机和化学薄膜设备的供应商.
观察半导体产业的演进, 从上世纪 50 年代的 128K 的电子管计算机, 到 80 年代 128K 的存储器件, 再到 2015 年 128G Flash, 人类微观加工的能力在面积上缩小 1 万亿倍, 这个意思是, 如果把今天的手机退回到 50 年前, 相当于 200 万栋五层楼里充满了电子管.
微观加工能力实现的关键, 来自于芯片制造过程中近十个关键程序, 分别为扩散 (Thermal process) , 光刻 (Litho) , 等离子刻蚀 (Etch) , 化学气相薄膜 (CVD) , 物理溅射膜 (PVD) , 离子注入 (Ion Implant) , 化学机械抛光 (CMP) , 清洗等. 分属于这些程序的设备为扩散炉, 光刻机, 等离子刻蚀机, 化学气相沉积设备, 物理溅射设备, 离子注入机, 化学抛光机和清洗机等.
一般人提到半导体设备, 首先想到的是光刻机, 仿佛有了光刻机, 所有芯片制造问题都迎刃而解. 然殊不知, 芯片制造程序千百道又极度复杂, 只有光刻机是无法完成生产一片晶圆的.
在芯片制造中, 有三道最关键的程序分别为光刻, 等离子刻蚀, 化学气相沉积, 在晶圆制造的过程中不断循环重复, 衍伸出来的设备产值也最高. 若论难度, 光刻技术是设备技术障碍最高的, 而等离子刻蚀的难度是来自于上千种工艺过程开发的难度.
半导体制程技术到了 14 纳米, 10 纳米的结构, 需要走入二重模板 (Double Patterning) 曝光技术, 因此对于刻蚀和薄膜的整合设计需求大量提升, 才能符合更小线宽的要求, 这样的趋势更让刻蚀机和化学薄膜的组合拳成为芯片制造过程中, 更重要的关键步骤.
再者, 2D NAND 转进 3D NAND 技术的产业演变, 也让光刻技术的需求减少, 反而是刻蚀和化学薄膜的需求量大增, 使得这两项设备组合拳成为市场增长最快的产品, 年增长超过 16%, 其中, 等离子刻蚀已占整个设备投资比重高达 22%, 正式超过光刻机.
中国一座座平地而起的晶圆厂, 让尹志尧不甘终生帮外企作嫁
谈起当年投身创立中微为中国半导体产业打造自主技术设备的历程, 尹志尧认为进入一个产业, 选对市场细分选项很重要, 刻蚀机是处于高速成长的市场轨道上, 年需求量已超过 70 亿美元, 而到 2025 年预计达到 150 亿美元. 把该市场做好, 中微的成长性自然不断向上.
目前中微已经突破由美商应用材料, 泛林研发 (Lam Research), 日本 TEL 外商垄断的刻蚀机市场藩篱, 挤入全球前五大供应商, 打入众多国际大客户包括台积电, 英特尔, 联电, GlobalFoundries , 中芯国际, 华力, 长江存储, 博世和意法半导体等 40 条生产线.
尹志尧致力于物理化学反应器领域已有 50 年, 在 1980 年到美国前, 就在石油化工和中国科学院从事催化剂和反应器的研究和工业生产. 在美国获得博士学位后, 先后任职于英特尔, 泛林研发, 应用材料等国际半导体大厂.
14 年前, 已从应材退休的尹志尧看着中国一座座平地而起的晶圆厂, 内心不甘于一生所学都是 '为人作嫁' , 有感于亚洲半导体发展很快, 中国变化更大, 他们十几个人毅然决心回国, 为正兴起的中国集成电路产业做出贡献.
小虾米对大鲸鱼, 三次国际大厂专利大刀砍来都奇迹脱身
中微在中国半导体产业的传奇, 不单是打破关键技术的垄断, 其创业 14 年来, 凭 '小虾米' 之姿, 面对三次 '大鲸鱼' 的专利侵权诉讼大刀砍来, 都奇迹似地从被动到主动, 一直处于不败之地, 也是一页传奇.
时间重回 2007 年, 就在那年中微刚研发出来的刻蚀机, 即将进入国际最先进的晶圆代工生产线时, 他的老东家应材认为有窃密之嫌, 因此在美国联邦法院提出诉讼.
为了证明自己的清白, 中微聘请了美国一流的知识产权诉讼律师, 花了两年半的时间, 彻查了中微 600 多万件文件和 30 多人的电脑和文件, 都没有找到关于应材的图纸, 技术数据和商业机密, 这个诉讼最终得到和解.
谈到这段历史, 以及后来在网上的报导, 尹志尧特别跟 DT 君强调, 网上关于当年他和同事从美国回中国创业, 被美国当局清查了电脑, 没收了所有的 600 万件文件, 是被渲染的不实报道, 是把商业竞争不必要的提高到其他层面所产生的副作用.
在中微和应材的官司还没和解之前, 另一个美国竞争对手: 泛林研发又向中微发难.
泛林研发在 2009 年在台湾状告中微的专利侵权. 尹志尧表示, 公司创立时就研究过对方的专利, 确认其专利无效的, 即使对手的专利是有效, 中微的设计是不一样的, 也未侵犯其专利.
该官司只经过 8 个多月, 中微就取得了一审的胜利, 对方上诉四次都被法院驳回. 而在此过程中, 中微更掌握确凿的证据指出对方窃取中微高度机密的技术文件, 并在上海法院提出告诉, 最后取得诉讼的胜利.
第三起专利诉讼来得凶猛, 一度让中微的产品遭禁运
看到这里, 可以知道中微的创业过程, 是一路被告到大的小孩. 而接棒砍下第三刀侵权官司的, 是 2017 年 LED 设备厂商 Veeco 在美国纽约地方法院告 MOCVD 石墨托盘供应厂商给中微提供的石墨托盘侵犯 Veeco 专利, 而中微也立即采取反制行动, 向中国专利局与其他国家专利主管机构诉请 Veeco 的专利无效进行反击.
但就在美国法院仍在审理 Veeco 专利是否有效, 中微设计是否侵权时, 美国方面就先宣布对石墨托盘出货禁令, 让中微无法获得供货, 由于石墨盘是一个消耗件, 此一变化让使用中微 MOCVD 设备的 LED 客户几乎停产.
之后中微诉请 Veeco 的专利无效得到批准, 且在福建法院状告 Veeco 托盘锁定的设计侵权, 最后福建高等法院也对 Veeco 进口中国的 MOCVD 设备实施出货禁令, 一连串的动作让 Veeco 不得不妥协, 进而与中微进行和解谈判, 除了撤销相关诉讼外, 更进一步同意与中微共享石墨托盘专利.
仅 18 个月就取下国内 MOCVD 设备 70% 市占, 国产设备的另一奇迹
讲到 MOCVD 设备的开发, 量产到国内市占率横扫千军, 是中微的另一个骄傲.
2009 年时, 蓝光 LED 热潮袭卷全球市场, 政府大量补贴 LED 公司, 鼓励建立 LED 生产线, 当时的 MOCVD 设备市场全掌握在美国 Veeco 和德国 Aixtron 两大外企之手.
在 2009 年到 2010 年之间, 中国有高达 54 家的公司和研究所计划开发 MOCVD 设备, 想要抢搭这一波热潮顺风车, 其中至少 25 家已开始开发, 但 7 年后, 真正量产的只有中微一家.
从 2016 年起, 中微用仅仅 18 个月的时间就在中国的 MOCVD 设备市场拿下 70% 以上市场, 取代了原本由美, 德设备长期掌控的产业, 打下不可思议的胜仗!
奇迹是如何被创造的? 尹志尧表示, 我们用半导体最高水平的技术去做 MOCVD 机台, 且这项产品和中微做过的 CVD 技术很类似, 其他公司可以做出 '样机' , 但样机只是完成设备开发的 20 % .
三次深陷国际大厂侵权诉讼的中微, 次次全身而退, 步步越战越强, 尹志尧强调重视知识财产权的重要性.
要做全球生意必须尊重各国法律, 尊重知识产权
他早年任职于美商大企业, 对待每一次的职业转换都非常严肃认真, 绝对不携带任何资料到新公司, 绝不侵犯任何专利, 也这样要求所有加入中微的员工. 他强调, 集成电路是国际化产业, 要进入这个产业必须要遵守中国, 也要遵守美国的法律, 才能做全球生意, 如果违法而被制裁了, 也不能将此无限上纲到政治层面.
尹志尧认为, 中国人对集成电路是有一定天赋, 只要努力一定做得成, 但过程必须要非常尊重知识产权, 产业发展几十年下来, 很多前人的技术研发成果已在前方, 后面加入的人不可能不借鉴前人, 但必须尊重别人的智财权, 绕道而行, 或是付专利费.
从 2012 年开始, 中微过去 6 年的每年营收成长率都保持 35% 上下, 这两年的年营收增长更是超过 50%. 对于中微未来的期许, 尹志尧表示, 希望在 2028 年达到营收 100 亿元, 在规模上进入国际工艺设备公司的前五强企业.
尹志尧强调, 集成电路是全球化产业, 不可能把它变成任何单一国家独占的产业, 且不可否认地, 近几十年来芯片的技术开发和大生产, 以及半导体设备产业都往亚洲延伸, 中国的集成电路产业兴起, 是继日本, 韩国和台湾发展后必定要发生的, 任何人也阻止不了这趋势.
如尹志尧所言, 中国集成电路产业的起飞, 是历史的必然, 是任何力量也挡不住的趋势, 但是, 这是一个国际化产业, 必须坚持开放的做法, 千万不要像某些人那样关起门来搞, 同时必须高度重视知识产权, 才能保障产业的健康发展, 唯有如此, 中国的集成电路产业才能真正接轨国际, 赶上世界先进水平.