钛媒体注：近日，在中信建投证券和金沙江资本举办的中国第三代半导体发展机遇交流峰会上，中芯国际创始人、原 CEO 张汝京发表了演讲。

　　在这次分享中，张汝京回顾了第一到第三代半导体的发展。问答环节中，张汝京回答了中国半导体产业如何实现“超车”、第三代半导体未来的发展模式是什么等问题。

　　时下，特朗普发布行政令试图封禁 TikTok、微信，华为余承东也在公开演讲中表示，因美国第二轮制裁，麒麟芯片或将绝版。针对以 5G 通讯为主的中国技术，美大面积打击和制约。

　　对此，张汝京回答，类似的限制由来已久，各界美国政府对此的态度各有不同，“特朗普对中国定的策略是最严苛的”。

　　张汝京还拿日本举例，他表示，1980 年代，当时日本存储器技术在技术、设计和良率都比美国先进很多，于是美国就开始限制日本，后来还逼日本签下《广场协定》。“结果日本根本抵挡不了美国的压力，存储器行业几乎消亡，只有一两家还能苟延残喘。当时，受到美国的影响，日本各方面都受到了很大制约，发展速度就放缓了”。

　　但日本也并没有停下脚步，而是潜心钻研材料和设备，所以它在这几方面还是十分领先。譬如说现在全世界大概 51% 的 300 毫米大硅片，都产自日本信越和松口这两家公司。日本在光刻胶、特殊的化学品和材料等领域都是领先的。

　　张汝京认表示，当美国发现中国对其造成的竞争压力很大时，美国的行政负责人就开始要打击，如果公平竞争赢不了，它就会采取行政的方式。他也特别提到：“美国对中国制约的能力没有那么强，但是我们不能掉以轻心。”

　　第三代半导体未来的发展模式会是以 IDM（垂直整合制造）为主，还是说也是 Design House（第三方设计）加 Foundry（代工）这种模式占主导？

　　张汝京认为，第三代半导体遵循的不是摩尔定律，而是后摩尔定律。“第三代半导体的设备不是特别贵，线宽也不是很小，投资不是很大，但材料不容易做，设计上也需要有优势。”

　　在 5G 里常常都会用到第三代半导体，比如很多高频芯片用的材料是氮化镓，频率非常高，耐高压、耐高温都很好，无人驾驶汽车、充电桩等用得碳化硅也是第三代，用得非常多。

　　看起来第三代半导体里面大的这些都是 IDM 公司，做出来可能效率会比较高。但是也有 Foundry，有的人在日本，有人做 Epi（外延片）做得不错，在我们中国最早的单晶的衬底片不一定自己做的，但是上面外延片自己做。“所以我个人觉得第三代半导体，IDM 开始现在是主流，但是 Foundry 照样有机会，但是需要设计公司找到一个可以长期合作的 Foundry。”

　　张汝京强调，第三代半导体投资并不是很大，第三代半导体行业的发展，重点是人才。

　　在半导体制造领域我们相比 20 年前取得了一定的进步，但跟海外的公司还是有一定的差距，在第三代半导体领域如何破局？

　　对此，张汝京回答称：“有的地方我们中国是很强的，比如说封装、测试这一块很强。至于设备上面，光科技什么，我们是差距很大的。如果我们专门看三代半导体的材料、生产制造、设计等等。我们在材料上面的差距，我个人觉得不是很大了。” 

　　张汝京表示，短时间之内人才基础，是我们一个弱点，基础可能做了，但是基础跟应用之间有一个 gap，怎么去把它缩短？欧美公司做得比较好一点，就借用他们的长处来学习。

　　“下决心找到合适的团队。做这个行业里面是很寂寞，艰苦的，要有很强的信仰的力量来支撑我们，我们就可以把它做出来。所以我是乐观，相信我们追得上。”

　　以下为张汝京的演讲和问答，来自微信公号“阿皮亚（ID：APPIA-ANTICA）”：

　　简谈第一到第三代半导体

　　我跟大家讨论一下第一到第三代半导体的科普。

　　第一代的半导体材料，最早用的是锗（germanium），后来再从锗变成了硅（silicon），因为硅的产量多，技术开发的也很好，所以基本上已经完全取代了锗。

　　但是到了 40 纳米以下，锗的应用又出现了，锗硅通道可以让电子流速度很快。

　　所以第一代的半导体材料中，硅是最常用的。现在用的锗硅在特殊的通道材料里会用到，将来会涉及到碳的应用，这都是后话。

　　这些材料在元素周期表里都是 4 价的，IV A 组的碳、硅、锗、锡、铅，都属于第一代。

　　第二代是使用复合物的，the compound semiconductor material（复合半导体材料）。我们常用的是砷化镓（gallium arsenide）或者磷化铟（indium phosphide）这一类材料，这些可以用在功放领域，早期它速度比较快。

　　但是因为砷（arsenide）含剧毒，所以现在很多地方都禁止使用，所以砷化镓的应用还是局限在高速的功放功率领域。

　　而磷化铟则可以用来做发光器件，比如说 LED 里面都可以用到。

　　到了第三代，更好的化合物材料出现了，包括碳化硅（silicon carbon）、氮化镓、氮化铝等等，这些都是3、5 族的元素化和形成的。

　　碳化硅在高电压、大功率等领域有着特别的优势；氮化镓的转换频率（switching frequency）可以很高，所以常被用在高频功放器件领域；氮化铝用于特殊领域，民用会涉及得比较少。

　　另外还有一些半导体是比较特别的，不知道该归入第几代，时间上它们是贯穿第二、第三代。

　　主要集中在2、6 族的元素，是由周期表中排在 II B 和 VI A 的元素化合形成的，比如锑化镉（CdTe）、锑化汞（HgTe）或是碲镉汞（HgCdTe）等等。

　　这些材料的用途非常的特别，工艺也比较复杂，基本上民间很少用到它，但它们也还属于半导体的范畴。

　　以上就是关于三代半导体材料的简要介绍，一会儿讨论的时候，我们可以尽量讨论一些细节。

　　美国对中国制约的能力没有那么强

　　问：从 2018 年中兴，包括 2019 年华为被美国纳入实体名单以来，半导体产业最热的两个概念就是国产替代和弯道超车。两年来，整个中国半导体产业面临着美国的各个层面的封锁，请问你如何看待中国半导体产业的所谓国产替代和弯道超车？

　　张汝京：我常常不太了解为什么要弯道超车，直道就不能超车吗？

　　其实随时都可以超车，弯道超车不是捷径，反而是耗时费力的方法，这是我的看法。

　　目前，美国对中国的高科技产业有很多限制，但这不是从现在才开始的。

　　早在 2000 年之前，就已经出现所谓巴黎统筹委员会（简称“巴统”，于 1994 年解散），也是一个国际间的技术封锁。

　　最近出现的就是《瓦森纳协定》，都是对某一些国家实行高科技技术、材料和设备等的禁运。

　　2000 年，我们回到大陆建 Foundry 厂的时候，这些限制都还存在，但小布什政府对于中国还是比较支持的，他任期内逐渐开放了一些限制。

　　我们当时在中芯国际从 0.18 微米级别的技术、设备和产品要引入中国大陆，都要去申请许可。

　　0. 18 微米、0.13 微米我们都去美国申请了，而且得到美国政府 4 个部门的会签，包括美国国务院、商务部、国防部和能源部。

　　能源部比较特殊，它是怕我们做原子弹之类的武器，但我们不做，所以能源部通常都会很快的去通过。

　　所以这个限制是一直存在的，但是 2000 年以后逐渐的减少了，我们就从 0.18 微米一直到 90 纳米、65 纳米，45 纳米都能申请获批。

　　而且 45 纳米的技术还是从 IBM 转让来的，这在当时是相当先进的。此后，我们又申请到了 32 纳米——这个制程可以延伸到 28 纳米。

　　之后我本人就离开了中芯国际，后面可能就没有继续申请 28 纳米以下的技术，但也可能不需要了。

　　总之，对于设备的限制等等，各个美国总统会定出不同的策略，特朗普对中国定的策略是最严苛的。

　　早期美国商务部是很支持我们的，国防部会有很多意见，但是经过 4 个部委讨论通过以后也都通过了。

　　但这次最大的阻力却来自美国商务部，这主要是因为美国在 5G 技术上落后了，所以它就希望中国在 5G 领域的发展脚步放慢，这种限制也有过先例。

　　1980 年代的时候，我们在美国生产存储器，当时日本存储器技术在技术、设计和良率都比美国先进很多，于是美国就开始限制日本，后来还逼日本签下《广场协定》。

　　结果大家也看到，日本根本抵挡不了美国的压力，存储器行业几乎消亡，只有一两家还能苟延残喘。

　　在逻辑方面，日本本来就没有特别的优势，至今也不算领先，这方面中国大陆可能都比日本强。

　　但是日本领先的是模拟（analog）和数模混合，在汽车、高铁这些领域的元器件日本做的是不错的。

　　当时，受到美国的影响，日本各方面都受到了很大制约，发展速度就放缓了。

　　但日本也并没有停下脚步，而是潜心钻研材料和设备，所以它在这几方面还是十分领先。

　　譬如说现在全世界大概 51% 的 300 毫米大硅片，都产自日本信越和松口这两家公司。

　　日本在光刻胶、特殊的化学品和材料等领域都是领先的。

　　设备方面，日本的光刻机也是很领先，其他的基础设备也都能自主生产，比如扩散炉、LPC 单片机等。

　　但总的来说，美国对日本技术限制之后，日本的设备，尤其是存储器领域，还是受到很大打击。

　　然而，这次美国发现中国对其造成很大的竞争压力时，美国的行政负责人，就开始要打击和制约以 5G 通讯为主的中国技术。

　　如果中国在 5G 技术上保持领先，将来在通讯、人工智能、云端服务等等，中国都会大大超前，因为中国在高科技应用领域是很强的。

　　最近闹得沸沸扬扬的抖音，它比美国的 Facebook 要好得多，同样是社交网站，抖音有很多有趣的功能，一下子就在美国受到很多年轻人的喜欢。

　　当然也可以看到 Facebook 的负责人说话很酸，说中国如何如何不好，这都是出于嫉妒的心理。

　　美国如果公平竞争赢不了，它就会采取行政的方式。

　　1980 年代对日本做了一次，2018 年开始，又开始对 5G 进行制约，但是这次它的对手不再是日本。美国对中国制约的能力没有那么强，但是我们不能掉以轻心。

　　5G 领域常常会用到第三代半导体材料，比如说 5G 的高频芯片用的材料是氮化镓。

　　这种材料的频率非常高，也可以耐高压高温。又比如无人驾驶汽车、或大功率的充电桩都会用到碳化硅，这些材料美国都会对中国采取禁运措施。

　　今天武总跟我提到，第三代半导体材料的应用会以碳化硅为重点，我就说多跟大家讨论一下碳化硅。

　　这是一个非常好的材料，但它生产的三个阶段都是可能遇到瓶颈的地方：

一是材料，碳化硅的单晶，早期 2 到 4 寸用了很久，现在是 6 到 8 寸也出来了，当然用到最多的还是 4 寸和 6 寸，原料本身就是很重要的资源；

第二阶段是生产外延片，这也涉及到特别的技术，对最终元器件成品的质量至关重要；

第三阶段就是去生产各种功率的半导体，这些半导体的用途就很广泛了。

　　其中使用最多的是新能源汽车和动车里的高功率器件，电压超过 3000 伏，最好用碳化硅来做。但这个材料制造的环节，中国的技术相对比较弱。

　　第三代半导体 IDM 现在是主流

　　问：怎么看待第三代半导体，它会以什么样的规律去发展？第三代半导体未来的发展模式会是以 IDM 为主，还是说也是 Design House（第三方设计）加 Foundry（代工）这种模式占主导。

　　张汝京：半导体这个行业要长期投入，从业人员也要耐得住寂寞，经验是逐渐累积起来的，和网络电商这些不一样。

　　那些东西可以很短的时间有一个好的想法，就可以一下起来，投资人也愿意把钱投到那边去。

　　但是第三代半导体有一个特点，它不是摩尔定律，是后摩尔定律，它的线宽都不是很小的，设备也不是特别的贵，但是它的材料不容易做，设计上要有优势。

　　它投资也不是很大。所以如果出现了，第一，有没有市场？有；有没有人愿意投？可能有些人愿意，因为不是很大的投资，回报率看起来也都不错；政府支持吗？政府支持；有没有好的团队？这个是一个大问题；人才够吗？这是一个问题，真正有经验的人在我们国内是不够的。

　　所以第三代半导体，就拿碳化硅来讲，好的产品市场非常大，因为新能源车里面要用很多。

　　举个例子，特斯拉的 Model 3 就用到了碳化硅，silicon carbon（碳化硅）的功率器模组。

　　这些模组是谁做的呢？

　　是意法半导体，最近它也开始向英飞凌买一些，它基本上是这两家提供的，而这两家基本上都是 IDM 公司，它做得很好。

　　看起来第三代半导体里面大的这些都是 IDM 公司，因为它从头到尾产业链是一家负责，做出来可能效率会比较高。

　　但是也有 Foundry，有的人在日本，有人做 Epi（外延片）做得不错，在我们中国最早的单晶的衬底片不一定自己做的，但是上面外延片自己做。

　　做了以后，有一些设计公司设计好了以后，在不同的 Foundry 里去留片，这种碳化硅的 Foundry，日本有，台湾地区有，韩国也有，所以也有这种分工合作的情景。

　　我们中国大陆也有人想这样做，所以我个人觉得第三代半导体，IDM 开始现在是主流，但是 Foundry 照样有机会，但是需要设计公司找到一个可以长期合作的 Foundry。

　　我个人觉得这是一个好机会。

　　如果资本市场愿意投入，这个所需的资本跟做先进的逻辑平台差太多倍了。投资并不是很多就可以做，重点是人才。

　　这些人才，我们国内现在不太够的，但美国有，有些人还是愿意来大陆来做，日本有一些不一定方便来。

　　韩国有、台湾地区有，我们中国大陆自己也有些研究机构做得不错，如果这些人愿意进到产业界来，这也是很好。

　　我个人觉得韩国三星就做得不错。刚刚有几位朋友提到三星为什么做得好呢？

　　他就是一个 IDM，它财力雄厚，而且它眼光很远的。虽然国内的市场不大，但是它晓得它一定要掌握技术，所以很早以来中国三星不但是开发材料，做设备，把各式各样的产业从头做到尾。

　　如果有一天它受到制约，这个不给它，那个不给它，基本上除了光科技以外，它都可以活命的。

　　基本上第一到第三代的半导体产品，它都能够生产，而且具有很大的竞争力。

　　在台湾是有一家有能力做到三星的，这一家它在技术上非常领先，但是除了技术以外，基本上对材料、设备不太去发展。

　　因为它们觉得不会被海外的市场卡脖子，所以它觉得没有必要做这个事情。再加上它们的领导喜欢 focus 在他专业上面，其它他不去碰，所以有很好的机会，但是没有发展出产业链。

　　我们中国大陆就不一样，可能会被卡脖子的，所以一定要自己把这些技术开发出来。

　　我再强调一下，第三代半导体投资并不是很大，重点是人才，IDM 我个人觉得是不错，用分工 Foundry 合作的方式也可行。

　　希望投资界的人多注意关怀，给予适当的支持。我再强调一下，投资的钱比做一个先进的逻辑平台要少太多。

　　投资金额看对应阶段

　　问：能不能有一个大概的量化，投资的钱要比先进的厂少太多，到底大概区间是多少钱呢？能够有一个像样的规模。

　　张汝京：像样的规模，我个人觉得第三阶段，如果只是有了材料，有了外延片，来做这个器件，如果我们用一个 6 寸来做，投资就看你要做多大，大概最少 20 亿多，到了六七十亿规模都可以赚钱的。这是做第三段。

　　如果第二段要做 Epi（外延片）投资也不大，相对应的 Epi 厂投资，大概只要不到 10 亿就起来了。

　　设备也不难，技术要注意，原材料我们中国山东的天岳、芯成这些都是不错的。这些厂材料就是看你要做多大，这些炉子基本上都已经可以国产化，而且做得也不差。

　　否则你要向日本、德国买都买得到，也都不贵。我估计相对应的一个工厂，厂房土地不算，设备大概 10 亿到 20 亿人民币也就起家了，以后做得越好再增加。所以并不是很大。

　　封装、测试这一块我们中国很强

　　问：作为中芯国际的创始人，你在半导体制造领域有非常了不起的建树，也见证了过去几十年本土半导体制造发展。目前我们相比 20 年前取得了一定的进步，你如何看待过去的一段时间的进步？我们在这个领域跟海外的公司还是有一定的差距，你如何看待差距？在这个领域，特别是在第三代半导体领域，如何破局？

　　张汝京：我觉得差距范围太广了，有的地方我们中国是很强的，比如说封装、测试这一块很强，至于设备上面，光科技什么，我们是差距很大的。

　　如果我们专门看三代半导体的材料、生产制造、设计等等。我们在材料上面的差距，我个人觉得不是很大了。

　　两年多前，我去参观过我们国内的几个做 silicon carbon（碳化硅）单晶的公司，那时候我看到的数据跟海外差距比较大。

　　但让我很惊讶的，在过去两年多时间里，他们进步非常的大，在材料上面，4 寸的基本上做得跟海外很接近，差距不大了，6 寸还是有点差距，但是假以时日也跟得上来，这是做材料。

　　外延片，完全在技术上的，设备也买得到，这个差距很快可以缩短。

　　至于说第三段，设计都不是很难的。它有很多是经验的累积，生产制造的设备并不需要那么先进，但是功率上面要很小心，否则做出来的效果就跟人家不一样。

　　效果的差距比较大，所以重点还是在功率上面设计的配合要做的好。

　　因为国内目前还没有真正的一家大一点的公司出来做，我还不知道有哪一家是有个很强的团队在开发这个。

　　所以目前做出来的产品功率碳化硅，只做功率上面可能比较容易追，但是做到射频上面用的氮化镓。

　　做射频，目前海外最强的，比如说日本的 TDK 跟村田这些都很强，我们跟这些有一些差距，但是也有一些新的公司，从海外回来的人才，在开发这种 5G 射频里面用氮化镓来做的，不错。

　　请大家注意一下，刚刚我忘记是哪一位提到说，有很多小公司、新的公司做得是不错的，比如说在美国加州一个小公司叫纳维塔斯，不晓得有没有被人家买掉，前一段时间我看他们做的是不错的。法国也有一家公司被 ST、Micron 买了。

　　刚刚也提到，以色列还是有很多好公司可以去考虑的，因为这种主要是人才，这个人才也不需要很多，几个好手来了，把我们这边的年轻人教会，我们几乎可以并驾齐驱。

　　要考虑短时间之内人才基础，这是我们一个弱点，基础可能做了，但是基础跟应用之间有一个 gap，怎么去把它缩短？欧美公司做得比较好一点，我们就借用他们的长处来学习。

　　所以我感觉差距不是那么大，没有逻辑差得这么大，也没有存储器差距这么大，可以追得上的。

　　下决心找到合适的团队。做这个行业里面是很寂寞，艰苦的，要有很强的信仰的力量来支撑我们，我们就可以把它做出来。所以我是乐观，相信我们追得上。

　　（钛媒体编辑枫叶整理，演讲和问答内容来源于微信公众号“阿皮亚”）