中華學社
    2019-04-15

    黃節博士: 《神秘的半導體集成電路工業》

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    在這個「機不離手」的年代,半導體晶片對我們的生活越來越重要。團結香港基金「中國360度透視系列」第十二場講座,邀請到前英特爾(中國)有限公司董事總經理、北京蘭璞資本創始合夥人黃節博士,以「神秘的半導體集成電路工業」為題,深入淺出介紹集成電路產業發展史,並分析中國和其他國家發展現況,探討半導體工業今後的出路。

    「點石成金」的產業

    黃節博士的演講內容非常充實,由半導體集成電路背後的原理,逐步探討到產業發展演變與未來路向。講座於平日晚上舉行,但反應仍然非常熱烈,香港中央圖書館演講廳近三百個坐位座無虛席。

    黃節博士開首先介紹半導體產業對經濟的重要性,並引述2012年美國半導體產業協會(SIA)所做的統計,指該產業帶動全球2.7萬億美元經濟影響,可謂控制著國家的經濟命脈。他又形容半導體產業能夠「點石成金」,因為原材料矽礦石經過複雜的步驟製成晶片後,所出售的價錢按重量來說,比起黃金還要貴。

    摩爾定律還能走多遠?

    1965年,英特爾公司共同創辦人戈登.摩爾所提出的「摩爾定律」(Moore's law)可謂集成電路發展的基礎。這定律預視了集成電路的晶體管密度每隔18至24個月便會增加一倍,從而令新一代晶片效能提高一倍。換個角度來說,大約兩年晶體管之間的距離便會縮小百分之30,現時最新一代晶片的晶體管間隔已經小至7納米(即平常說的「7納米製程」),這比起一顆細菌(約2,000納米)還要小得多。

    黃節博士指,摩爾定律是一個極具洞察力的預言,過去五十年伴隨著半導體行業的發展,但由於晶體管密度越高就需要更精細的工藝,近年摩爾定律演進速度開始放緩,要三到四年才能開發出新一代的晶片,因此很多人也在問「摩爾定律還能走多遠?」。

    他認為可從兩個角度討論摩爾定律能否繼續演進:第一是「技術可行性」,例如在32納米製程中,由於晶體管之間距離太少,因而出現漏電問題,需要透過改變晶片設計解決,而且更精細的製程就需要更先進的技術,生產良率更難控制;第二是「經濟可行性」,過去每一代的晶片演進都能令每個晶體管的單位成本下降,但踏入14納米製程時成本卻不跌反升。

    發展半導體產業的困難

    黃節博士分析了全球各國在半導體產業的技術水平。隨著行業演變,現時半導體業有六大分支行業,分別是半導體設計公司、晶圓代工廠、封裝測試廠、半導體材料廠、半導體設備公司與設計工具公司。他認為中國半導體產業在設計、封裝測試兩方面接近世界水平,其中全球排名七、華為海思半導體(Hisilicon)所設計的手機基帶晶片,其效能基本上能與第一名的高通媲美;在晶片代工技術則落後大概10年,與最先進的技術大約相差三代,現時排名第五的中芯國際只能量產28納米製程的晶片;而在半導體材料、設備以及設計工具方面,基本上都要依賴外國進口。

    為甚麼會有這樣的差距?黃節博士認為半導體產業是資金密集、人才密集、專利密集的行業:例如英特爾每年的固定資産投入與研發投入開支高達200億美金,投入程度比起支持中國半導體產業發展的「國家集成電路產業投資基金」高很多;還有受限於《瓦森納協議》,在晶片設計、生産等多個領域,中國都無法獲取國外的最新科技,一般只能買到前兩代的製造設備。他認為若果要追上先進國家的水平,這將會是一場「10年以上的馬拉松長跑」。

    路在何方?

    在演講最後的部分,黃節博士分析了過去日本、韓國及台灣半導體産業崛起的經驗,並總結出中國半導體産業未來發展的機遇與挑戰。他認為,中國有巨大的國內市場、雄厚的經濟實力,以及政府大力支持等優勢;但同時要面對世界供應鏈移出中國、高端工業基礎薄弱,以及缺乏工藝和工廠管理人才等挑戰。不過,中國近年半導體産業增長率都有近百分之二十,而全球的平均增長只有約百分之五,在這個差距之下,國家佔有較佳的優勢,強調假以時日中國必定能縮窄與世界的差距。

     

     

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