集成電路（IntegratedCircuit，IC）是資訊時(shí)代的根基已成共識(shí)，但國(guó)內(nèi)一般仍普遍存在對(duì)這產(chǎn)業(yè)的不了解甚至誤解，這對(duì)其成長(zhǎng)帶來一定的負(fù)面作用，本文希望能發(fā)揮些許科普引導(dǎo)作用。為便于理解，本文內(nèi)容除非必要，將盡量少談產(chǎn)品中復(fù)雜難懂的技術(shù)細(xì)節(jié)，著重論述集成電路產(chǎn)業(yè)和其他制造業(yè)共通的環(huán)節(jié)，希望能讓更多的人，即便不懂技術(shù)細(xì)節(jié)，也能體會(huì)到除了產(chǎn)品不同之外，這個(gè)產(chǎn)業(yè)的經(jīng)營(yíng)實(shí)際上和其他制造業(yè)并沒有太大差異，以拉近同這個(gè)行業(yè)的距離。同時(shí)也希望能讓產(chǎn)業(yè)中只專注某一專業(yè)的專家對(duì)其從事的行業(yè)有進(jìn)一步宏觀的認(rèn)識(shí)。

此外，筆者也想表達(dá)自己對(duì)下述事實(shí)的看法：為什么公認(rèn)“世界工廠”的中國(guó)，盡管已有大量的投入，但是國(guó)產(chǎn)集成電路占全國(guó)使用的比例仍然很低？

集成電路產(chǎn)業(yè)分類

依專業(yè)區(qū)分，和整個(gè)集成電路產(chǎn)業(yè)相關(guān)的企業(yè)可以統(tǒng)計(jì)如下：無工廠電路設(shè)計(jì)業(yè)（fablessdesigncompany）、掩膜版制作業(yè)、技術(shù)開發(fā)服務(wù)業(yè)、晶圓生產(chǎn)業(yè)（foundry）、芯片測(cè)試業(yè)、晶粒封裝業(yè)、廠房設(shè)計(jì)/施工業(yè)、動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)/施工業(yè)、材料生產(chǎn)業(yè)（包括晶圓、靶材、化學(xué)品、氣體等）、廢棄物處理業(yè)，及支援這些企業(yè)的設(shè)備制造業(yè)、軟件開發(fā)業(yè)、分析工具開發(fā)業(yè)。當(dāng)然也有一些企業(yè)同時(shí)從事數(shù)種上述專業(yè)的，如：IDM業(yè)者（IntegratedDeviceManufacturer，整合器件制造公司）同時(shí)從事電路設(shè)計(jì)、晶圓生產(chǎn)和芯片測(cè)試，有些也從事晶粒封裝。

經(jīng)過多年的努力，中國(guó)這些企業(yè)已經(jīng)相當(dāng)齊全，只是規(guī)模大多不大，特別是核心的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、技術(shù)開發(fā)、材料生產(chǎn)、設(shè)備制造等各企業(yè)的規(guī)模占全球的份額仍然很低，技術(shù)能力和世界最高水平比較仍然存在較大的差距。

集成電路制造環(huán)節(jié)

上述這些企業(yè)支撐一塊集成電路“一生”從無到有，再到退出市場(chǎng)的全部歷程。整個(gè)歷程的順序可以分為以下環(huán)節(jié)：

·整機(jī)生產(chǎn)業(yè)者依據(jù)終端用戶要求的整機(jī)產(chǎn)品性能，制定整機(jī)產(chǎn)品的規(guī)格；

·整機(jī)設(shè)計(jì)者依據(jù)整機(jī)產(chǎn)品規(guī)格制定所要使用的集成電路規(guī)格；

·電路設(shè)計(jì)者依據(jù)電路設(shè)計(jì)規(guī)格選定合適的生產(chǎn)工藝，并依據(jù)其對(duì)應(yīng)的器件規(guī)格（deviceparameters）設(shè)計(jì)電路；

·布圖（layout）專家依據(jù)生產(chǎn)工藝對(duì)應(yīng)的布圖規(guī)格（designrule）為設(shè)計(jì)的電路布圖；

·掩膜版制作業(yè)者依據(jù)布圖制作掩膜版；

·有時(shí)晶圓生產(chǎn)者會(huì)配合客戶需要，特別修改、增減原來選定的生產(chǎn)工藝，是為客戶定制工藝；

·晶圓生產(chǎn)業(yè)者依據(jù)確定的生產(chǎn)工藝生產(chǎn)工程試驗(yàn)批（engineeringlot），供電路設(shè)計(jì)者對(duì)產(chǎn)品的電路設(shè)計(jì)規(guī)格做認(rèn)證。必要時(shí)對(duì)電路設(shè)計(jì)、掩膜版、生產(chǎn)工藝等環(huán)節(jié)加以修改，以優(yōu)化產(chǎn)品的良品率（yield）；

·工程試驗(yàn)批的良品率和可靠性達(dá)標(biāo)后，開始小批量生產(chǎn)給客戶組裝整機(jī)樣品，做產(chǎn)品應(yīng)用的認(rèn)證，必要時(shí)對(duì)上述環(huán)節(jié)加以修改，以優(yōu)化良品率和可靠性（reliability）；

·整機(jī)樣品的應(yīng)用認(rèn)證達(dá)標(biāo)后，晶圓生產(chǎn)者開始大批量生產(chǎn)，通過標(biāo)準(zhǔn)的品質(zhì)檢驗(yàn)程序后出貨給整機(jī)組裝廠組裝整機(jī)，銷售給市場(chǎng)的終端用戶；

·從市場(chǎng)大量使用過程中得到真正的可靠性的反饋，必要時(shí)對(duì)上述環(huán)節(jié)加以修改，以優(yōu)化集成電路的可靠性；

·新產(chǎn)品出現(xiàn)，原來產(chǎn)品逐漸退出市場(chǎng)。

這其中產(chǎn)品設(shè)計(jì)和客戶定制工藝的開發(fā)和生產(chǎn)過程就是集成電路技術(shù)最核心的研發(fā)作業(yè)。一塊集成電路要能合格地被用來組裝整機(jī)在市場(chǎng)上流通，其研發(fā)成果都須要經(jīng)過不斷的認(rèn)證，修改及優(yōu)化，這些過程非常復(fù)雜、牽涉到的專業(yè)非常多、使用的工具非常精密和昂貴、全部花的時(shí)間合起來短則數(shù)月長(zhǎng)則數(shù)年。其中工程試驗(yàn)批主要用來驗(yàn)證產(chǎn)品是否符合電路設(shè)計(jì)規(guī)格；小批量生產(chǎn)主要用來驗(yàn)證可靠性是否達(dá)標(biāo)。在這兩個(gè)時(shí)期產(chǎn)品都還在驗(yàn)證過程中，嚴(yán)格說來都還不是真正意義上的商品。只有可靠性通過完整的標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)程序后，才能成為可以銷售的商品。

這個(gè)過程和其他制造業(yè)開發(fā)新產(chǎn)品是一樣的——在成為商品大批量生產(chǎn)前，也同樣必須經(jīng)過產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)樣品、認(rèn)證、生產(chǎn)、出貨、客訴處理等過程，只是內(nèi)容的繁簡(jiǎn)和技術(shù)專業(yè)因產(chǎn)品不同而異。

集成電路制造生產(chǎn)設(shè)備與科技

在整個(gè)集成電路產(chǎn)業(yè)中，資金投入最多的是晶圓生產(chǎn)工廠的生產(chǎn)設(shè)備。一座裝備齊全有經(jīng)濟(jì)規(guī)模的先進(jìn)生產(chǎn)工廠，大概包含有四、五十種用途不同上千臺(tái)的精密昂貴設(shè)備。這些設(shè)備牽涉到很多非常專業(yè)深?yuàn)W的科技，下面僅對(duì)涉及到的類別做簡(jiǎn)單介紹，具體細(xì)節(jié)暫不一一闡述：

·原子擴(kuò)散、離子注入退火、和薄膜沉積及生長(zhǎng)的高溫爐管；

·薄膜沉積、刻蝕及去除的氣態(tài)化學(xué)反應(yīng)設(shè)備；

·表面除污、薄膜刻蝕及去除的液態(tài)化學(xué)反應(yīng)槽；

·薄膜沉積的固態(tài)物理濺射設(shè)備；

·高真空、高電壓的離子注入機(jī)；

·精密光學(xué)成像的曝光機(jī)；

·精密拋光的化學(xué)機(jī)械研磨機(jī)；

·成像、成形后的檢驗(yàn)機(jī)臺(tái)；

·器件和產(chǎn)品的電性量測(cè)機(jī)臺(tái)等。

一塊集成電路“一生”從無到有，就是在這些設(shè)備之間來回反復(fù)操作數(shù)百多次的結(jié)果。這些生產(chǎn)技術(shù)的科學(xué)原理都很深?yuàn)W，設(shè)備的設(shè)計(jì)都很復(fù)雜精密，因此負(fù)責(zé)的工程師都必須學(xué)有專精，加上在專業(yè)上以“工匠精神”經(jīng)年累月積累經(jīng)驗(yàn)，才能做到專業(yè)能力與時(shí)俱進(jìn)不掉隊(duì)，合格地執(zhí)行制造任務(wù)。

技術(shù)取得：自力更生為主，技轉(zhuǎn)、并購(gòu)為輔

由于歷史的緣故，長(zhǎng)期以來多數(shù)國(guó)人在心理上和現(xiàn)實(shí)上默認(rèn)為技術(shù)的取得是依賴技術(shù)移轉(zhuǎn)（技轉(zhuǎn)）或并購(gòu)，造成疏于自行開發(fā)技術(shù)和產(chǎn)品經(jīng)驗(yàn)的累積。

技轉(zhuǎn)和并購(gòu)確實(shí)可以比較快得到技術(shù)和市場(chǎng)，這對(duì)于應(yīng)用周期長(zhǎng)的技術(shù)或產(chǎn)品或許值得，但是對(duì)于變化快的技術(shù)或產(chǎn)品，技轉(zhuǎn)則意味著落后。因?yàn)闉榱吮ＷC技轉(zhuǎn)成功量產(chǎn)，技術(shù)來源者提供的技術(shù)或產(chǎn)品一定是已經(jīng)成熟量產(chǎn)有些時(shí)候了的，而不是還在優(yōu)化并即將推出的下一代。如果技術(shù)接受方不能很快地接受、吸收、消化、創(chuàng)新、迎頭趕上，來源者將繼續(xù)維持領(lǐng)先的地位，要得到未來新的技術(shù)和產(chǎn)品都必須重新再談。

進(jìn)一步講，技轉(zhuǎn)或并購(gòu)的機(jī)會(huì)并不常有，更何況現(xiàn)在西方國(guó)家對(duì)中國(guó)技轉(zhuǎn)和并購(gòu)的管控越來越嚴(yán)格，要靠技轉(zhuǎn)先拉近差距再圖趕上的機(jī)會(huì)已越來越不容易。因此，技術(shù)取得必須“以自力更生為主，技轉(zhuǎn)、并購(gòu)為輔”！

產(chǎn)品推銷：要有過往記錄（trackrecord）證明

集成電路主要的使用者有兩類：一類是用它來組裝通用產(chǎn)品的整機(jī)生產(chǎn)廠，另外一類是有特殊應(yīng)用的專業(yè)客戶。前者的產(chǎn)品要面對(duì)廣大的群眾，使用量龐大，發(fā)生差錯(cuò)的機(jī)會(huì)大增；后者的使用量雖然小，但是產(chǎn)品很貴重，可靠性很關(guān)鍵。兩者都容不得差錯(cuò)，否則后果都不堪設(shè)想，業(yè)界已經(jīng)有很多教訓(xùn)。這就是為什么即便是國(guó)內(nèi)的整機(jī)生產(chǎn)廠，對(duì)采用新上市的國(guó)產(chǎn)元器件因?yàn)檫€沒有長(zhǎng)期大量在市場(chǎng)流通，積累足夠可信的過往記錄（trackrecord），仍然非常保守。然而，沒有被大量采用就無法積累可信的過往記錄，就更加不容易得到訂單！這是典型的“先有雞還是先有蛋”的矛盾！

同樣的矛盾也發(fā)生在國(guó)產(chǎn)的集成電路生產(chǎn)設(shè)備及材料的供應(yīng)者商和集成電路生產(chǎn)廠之間，他們也因?yàn)橥瑯拥脑螂y以得到訂單，成長(zhǎng)緩慢。

舉國(guó)力集眾智共促中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)全方位成長(zhǎng)

●腹背受敵，中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)砥礪前行

材料/生產(chǎn)設(shè)備、集成電路、整機(jī)產(chǎn)品，是由上到下互為上下游的三個(gè)層面。材料/生產(chǎn)設(shè)備是支持集成電路生產(chǎn)的兩大基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，而集成電路是整機(jī)產(chǎn)品的核心器件。中國(guó)是整機(jī)生產(chǎn)大國(guó)，但卻是材料、生產(chǎn)設(shè)備和集成電路三者的生產(chǎn)小國(guó)。

先進(jìn)國(guó)家一直以管制對(duì)中國(guó)輸出上述三者（材料、生產(chǎn)設(shè)備和集成電路）的松緊為手段，來限制中國(guó)整個(gè)集成電路乃至高科技產(chǎn)業(yè)的成長(zhǎng)：有時(shí)候放松一點(diǎn)，讓中國(guó)比較容易取得，以弱化自行發(fā)展的意志和動(dòng)力，繼續(xù)拉大能力的差距；有時(shí)候調(diào)節(jié)銷售數(shù)量，即控制產(chǎn)業(yè)成長(zhǎng)的速度又維持使用者采購(gòu)的渴望。這種外在的管制，使中國(guó)整個(gè)集成電路制造業(yè)（包括材料、生產(chǎn)設(shè)備、集成電路）在不知不覺中被削弱了！雪上加霜地，上述來自內(nèi)部的“雞/蛋”矛盾使削弱又進(jìn)一步加重！所以說中國(guó)整個(gè)集成電路產(chǎn)業(yè)的成長(zhǎng)長(zhǎng)期以來受困于腹背受敵！

●異軍突起，新能源產(chǎn)業(yè)開啟雙贏模式

幸運(yùn)的是，最近幾年來因?yàn)橥前雽?dǎo)體的太陽(yáng)能和LED照明的生產(chǎn)工廠在全國(guó)各地遍地開花。這兩個(gè)新能源產(chǎn)業(yè)對(duì)原材料和生產(chǎn)設(shè)備的需求量很大，而規(guī)格要求比集成電路制造相對(duì)寬松，使得國(guó)產(chǎn)材料和生產(chǎn)設(shè)備產(chǎn)業(yè)不但得到很多意想不到的生意，企業(yè)營(yíng)業(yè)額大幅度成長(zhǎng)，量和質(zhì)都得到很大的提升，更因此有機(jī)會(huì)能夠積累大量的量產(chǎn)過往記錄，增加集成電路生產(chǎn)者采購(gòu)的信心。

雖然大家都知道太陽(yáng)能和LED照明兩產(chǎn)業(yè)本身目前的經(jīng)營(yíng)都還很慘淡，卻帶動(dòng)了周邊的配套產(chǎn)業(yè)，也間接對(duì)集成電路制造的兩大基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)的成長(zhǎng)產(chǎn)生了良性“副作用”。這是因?yàn)橹袊?guó)市場(chǎng)的體量天生巨大，不但有能力吸收新進(jìn)產(chǎn)業(yè)本身的成長(zhǎng)成本，更可以善用其新需求，讓其他相關(guān)產(chǎn)業(yè)受惠。

●創(chuàng)新思維：建設(shè)“共享”示范工廠

就生產(chǎn)半導(dǎo)體芯片的材料和設(shè)備對(duì)技術(shù)要求的嚴(yán)格程度而言，生產(chǎn)太陽(yáng)能和LED照明芯片的要求最寬松，然后要求越來越嚴(yán)格的順序依次是集成電路產(chǎn)業(yè)的六英寸，再來是八英寸，再其次是早期的十二英寸生產(chǎn)，最后是最先進(jìn)的十二英寸生產(chǎn)最嚴(yán)格。

中國(guó)集成電路兩大基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，材料和設(shè)備產(chǎn)業(yè)，固然因?yàn)閮蓚€(gè)新能源產(chǎn)業(yè)過去的蓬勃發(fā)展，初步舒緩了取得量產(chǎn)過往記錄和銷售的矛盾。但是兩者技術(shù)層次比較低，因此必須考慮到建立在技術(shù)層次更高的各種尺寸的集成電路生產(chǎn)廠，以從中積累真正屬于集成電路的量產(chǎn)過往記錄——踏踏實(shí)實(shí)地補(bǔ)上我們和世界先進(jìn)公司相比落下的功課。

過去就是因?yàn)樘?yáng)能和LED照明企業(yè)在全國(guó)各地遍地開花，大量的建設(shè)才能有機(jī)會(huì)積累大量的量產(chǎn)過往記錄。要從真正使用生產(chǎn)集成電路的設(shè)備和材料的工廠中得到充分的過往記錄，也必須有大量的集成電路生產(chǎn)工廠。

為達(dá)到這個(gè)目的，而且不影響正在生產(chǎn)的現(xiàn)成工廠，作者提出由政府或業(yè)界共同投資建設(shè)一些以使用各種尺寸的國(guó)產(chǎn)設(shè)備和材料為原則的產(chǎn)業(yè)示范工廠的想法。在這些工廠里，國(guó)內(nèi)所有設(shè)備和材料企業(yè)可以把自己開發(fā)中的、試用中的、銷售中的設(shè)備產(chǎn)品都集中到這里來，從市場(chǎng)上補(bǔ)以國(guó)產(chǎn)還沒有的二手設(shè)備，組成一條完整的生產(chǎn)線。在這里，靈活安排并同時(shí)進(jìn)行這些設(shè)備和材料的開發(fā)、改良、生產(chǎn)、認(rèn)證、展示、銷售于集成電路生產(chǎn)之中，同時(shí)也利用這些設(shè)備做代工生產(chǎn)業(yè)務(wù)，實(shí)際使用這些設(shè)備。這是一個(gè)產(chǎn)業(yè)資源整合的，兼具生產(chǎn)與示范功能的量產(chǎn)工廠。客戶可自由參觀工廠，根據(jù)自身實(shí)際生產(chǎn)情況來從線上進(jìn)行設(shè)備的評(píng)估采購(gòu)。這個(gè)工廠既能夠收集大量產(chǎn)品廠內(nèi)國(guó)產(chǎn)設(shè)備的過往記錄，又節(jié)省了設(shè)備引入使用企業(yè)前的現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證過程，間接減少了彼此的經(jīng)營(yíng)成本。在這個(gè)共享經(jīng)濟(jì)時(shí)代，集成電路行業(yè)的發(fā)展理念也應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn)，這樣的一種發(fā)展模式也可以理解為此行業(yè)的“共享”發(fā)展模式，具體細(xì)節(jié)將會(huì)在后續(xù)文章中詳細(xì)闡述。

市場(chǎng)是考驗(yàn)研發(fā)成果實(shí)用性的唯一標(biāo)準(zhǔn)

常常在媒體上看到部分專業(yè)人員急功近利，弄虛作假，其成果不真或無法商業(yè)化，貽誤產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)程。所幸經(jīng)過這幾年來中國(guó)產(chǎn)業(yè)逐漸升級(jí)，產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)的管控也日趨嚴(yán)謹(jǐn)，雖然有些不必經(jīng)過市場(chǎng)考驗(yàn)的專業(yè)的研發(fā)成果仍然存在抄襲作假的事實(shí)，幸好為商業(yè)用途而完成的開發(fā)成果，因?yàn)椴坏陂_發(fā)過程中要經(jīng)過前述的層層認(rèn)證，而且最后更要受到市場(chǎng)接受創(chuàng)造業(yè)績(jī)的考驗(yàn)，能通過的必然是貨真價(jià)實(shí)的。

總而言之，集成電路產(chǎn)業(yè)雖然涉及的專業(yè)廣泛且復(fù)雜，但是開發(fā)新產(chǎn)品和經(jīng)營(yíng)與一般制造業(yè)并無二致，都要經(jīng)過規(guī)格制定、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、認(rèn)證等環(huán)節(jié)，有經(jīng)驗(yàn)的制造業(yè)者，在學(xué)有專精的專業(yè)人才協(xié)助下都能經(jīng)營(yíng)。

為了趕超全球先進(jìn)的材料和生產(chǎn)設(shè)備企業(yè)，本文斗膽拋磚引玉，倡議建設(shè)以“共享”模式的示范工廠整合產(chǎn)業(yè)資源，兼具量產(chǎn)與示范功能，來快速積累產(chǎn)品的量產(chǎn)過往記錄，增強(qiáng)使用者有采用國(guó)產(chǎn)新產(chǎn)品的信心。

作者簡(jiǎn)介：蔡南雄博士曾經(jīng)在美國(guó)矽谷Intel和Fairchild擔(dān)任IC工藝開發(fā)工程師。從1983年起，蔡博士先后合伙創(chuàng)辦了臺(tái)灣茂矽電子公司、江蘇無錫華晶上華半導(dǎo)體公司、臺(tái)灣合晶材料有限公司、浙江寧波中緯集成電路以及長(zhǎng)沙創(chuàng)芯集成電路有限公司，負(fù)責(zé)各項(xiàng)專業(yè)工作，以及擔(dān)任總經(jīng)理和董事長(zhǎng)職務(wù)；也曾擔(dān)任過香港華智半導(dǎo)體公司、臺(tái)灣茂德電子公司、上海宏力半導(dǎo)體公司、及上海北車永電電子科技有限公司總經(jīng)理。

蔡博士曾經(jīng)直接參與五座IC生產(chǎn)工廠及一座矽片生產(chǎn)工廠的興建。并且從事Memory、Logic、IGBT等產(chǎn)品和生產(chǎn)工藝的研究開發(fā)、工廠管理和產(chǎn)品銷售等企業(yè)管理工作。在國(guó)際交流方面，蔡博士曾經(jīng)親自執(zhí)行技術(shù)移轉(zhuǎn)給臺(tái)灣/日本/韓國(guó)合作伙伴，也曾經(jīng)從德國(guó)/日本/美國(guó)合作伙伴接受技術(shù)移轉(zhuǎn)。

蔡博士曾獲得臺(tái)灣新竹交通大學(xué)杰出校友及臺(tái)灣十大杰出工程師的榮譽(yù)。蔡博士亦曾任職多間港臺(tái)上市公司高層，包括臺(tái)灣茂矽電子（臺(tái)灣上市）、臺(tái)灣茂德科技（臺(tái)灣上市）、上海宏力半導(dǎo)體廠（香港上市）、寧波中緯、長(zhǎng)沙創(chuàng)芯集成電路、臺(tái)灣合晶材料有限公司（臺(tái)灣上市）、北車永電。

更多資訊請(qǐng)關(guān)注電力電子頻道