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張汝京:美國對中國制約的能力沒有那么強

“如果中國在5G技術上保持領先,將來在通訊、人工智能、云端服務等等,中國都會大大超前,因為中國在高科技應用領域是很強的。”

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/202008/416708.htm

“美國如果公平競爭贏不了,它就會采取行政的方式,1980年代對日本了一次,2018年開始,又開始對5G進行制約,但是這次它的對手不再是日本。美國對中國制約的能力沒有那么強,但是我們不能掉以輕心。”

“第三代半導體有一個特點,它不是摩爾定律,是后摩爾定律,它的線寬都不是很小的,設備也不是特別的貴,但是它的材料不容易做,設計上要有優勢。”

“第三代半導體,IDM開始現在是主流,但是Foundry照樣有機會,但是需要設計公司找到一個可以長期合作的Foundry。”

“有的地方我們中國是很強的,比如說封裝、測試這一塊很強。至于設備上面,光刻機什么,我們是差距很大的。如果我們專門看三代半導體的材料、生產制造、設計等等。我們在材料上面的差距,我個人覺得不是很大了。”

“要考慮短時間之內人才基礎,這是我們一個弱點,基礎可能做了,但是基礎跟應用之間有一個gap,怎么去把它縮短?歐美公司做得比較好一點,我們就借用他們的長處來學習。”

“個人覺得第三階段,如果只是有了材料,有了外延片,來做這個器件,如果我們用一個6寸來做,投資就看你要做多大,大概最少20億多,到了六七十億規模都可以賺錢的。這是做第三段。 如果第二段要做Epi(外延片)投資也不大,相對應的 Epi廠投資,大概只要不到10億就起來了。”

以上,是原中芯國際創始人兼CEO、上海新昇總經理,現芯恩(青島)創始人兼董事長張汝京,今天在中信建投證券和金沙江資本舉辦的萬得3C會議線上直播中,分享的最新精彩觀點。

“中國第三代半導體發展機遇交流峰會”由【中信建投證券研究所】和【金沙江資本】共同主辦。在主辦方精心籌備之下,邀請到了半導體領域專家和投資大咖參會,中芯國際創始人張汝京博士受邀出席并擔任發言嘉賓,與會的嘉賓還有金沙江資本創始人及董事局主席伍伸俊、資產管理公司TPG(德太投資)中國區管理合伙人孫強、絲路規劃研究中心副主席,瑞信集團董事會成員&絲路金融有限公司首席執行官李山。

此次會議為半導體發展機遇交流系列會議第一期,【中信建投證券研究所】和【金沙江資本】后續還將針對半導體領域舉辦更多線上和線下活動。歡迎關注!

張汝京平時很少公開發聲,關于張汝京和剛在科創板上市的中芯國際的故事,可點此查看。中芯國際今日申購,傳奇創始人張汝京三進三出締造中國硬實力,能成為中國的德州儀器嗎|聰明投資者

在這次難得的分享中,他介紹了第一到第三代半導體,問答環節中,張汝京結合當下中美之間的背景,分享了對半導體國產替代的看法、第三代半導體可能的發展模式,以及在半導體細分的各個產業里,中國與國外的差距及優勢。

聰明投資者整理了張汝京的演講和問答精彩內容,分享給大家。

第一到第三代半導體

我跟大家討論一下第一到第三代半導體的科普。

第一代的半導體材料,最早用的是鍺(germanium),后來再從鍺變成了硅(silicon),因為硅的產量多,技術開發的也很好,所以基本上已經完全取代了鍺。

但是到了40納米以下,鍺的應用又出現了,鍺硅通道可以讓電子流速度很快。

所以第一代的半導體材料中,硅是最常用的。現在用的鍺硅在特殊的通道材料里會用到,將來會涉及到碳的應用,這都是后話。

這些材料在元素周期表里都是4價的,IV A組的碳、硅、鍺、錫、鉛,都屬于第一代。

第二代是使用復合物的,the compound semiconductor material(復合半導體材料)。我們常用的是砷化鎵(gallium arsenide)或者磷化銦(indium phosphide)這一類材料,這些可以用在功放領域,早期它速度比較快。

但是因為砷(arsenide)含劇毒,所以現在很多地方都禁止使用,所以砷化鎵的應用還是局限在高速的功放功率領域。

而磷化銦則可以用來做發光器件,比如說LED里面都可以用到。

到了第三代,更好的化合物材料出現了,包括碳化硅(silicon carbon)、氮化鎵、氮化鋁等等,這些都是3、5族的元素化和形成的。

碳化硅在高電壓、大功率等領域有著特別的優勢;氮化鎵的轉換頻率(switching frequency)可以很高,所以常被用在高頻功放器件領域;氮化鋁用于特殊領域,民用會涉及得比較少。

另外還有一些半導體是比較特別的,不知道該歸入第幾代,時間上它們是貫穿第二、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,比如銻化鎘(CdTe)、銻化汞(HgTe)或是碲鎘汞(HgCdTe)等等。

這些材料的用途非常的特別,工藝也比較復雜,基本上民間很少用到它,但它們也還屬于半導體的范疇。

以上就是關于三代半導體材料的簡要介紹,一會兒討論的時候,我們可以盡量討論一些細節。

對話部分

美國對中國制約的能力沒有那么強

碳化硅生產的三個階段都可能遇到瓶頸

問:從2018年中興,包括2019年華為被美國納入實體名單以來,半導體產業最熱的兩個概念就是國產替代和彎道超車。兩年來,整個中國半導體產業面臨著美國的各個層面的封鎖,請問你如何看待中國半導體產業的所謂國產替代和彎道超車?

張汝京:我常常不太了解為什么要彎道超車,直道就不能超車嗎?

其實隨時都可以超車,彎道超車不是捷徑,反而是耗時費力的方法,這是我的看法。

目前,美國對中國的高科技產業有很多限制,但這不是從現在才開始的。

早在2000年之前,就已經出現所謂巴黎統籌委員會(簡稱“巴統”,于1994年解散),也是一個國際間的技術封鎖。

最近出現的就是《瓦森納協定》,都是對某一些國家實行高科技技術、材料和設備等的禁運。

2000年,我們回到大陸建Foundry廠的時候,這些限制都還存在,但小布什政府對于中國還是比較支持的,他任期內逐漸開放了一些限制。

我們當時在中芯國際從0.18微米級別的技術、設備和產品要引入中國大陸,都要去申請許可。

0.18微米、0.13微米我們都去美國申請了,而且得到美國政府4個部門的會簽,包括美國國務院、商務部、國防部和能源部。

能源部比較特殊,它是怕我們做原子彈之類的武器,但我們不做,所以能源部通常都會很快的去通過。

所以這個限制是一直存在的,但是2000年以后逐漸的減少了,我們就從0.18微米一直到90納米、65納米,45納米都能申請獲批。

而且45納米的技術還是從IBM轉讓來的,這在當時是相當先進的。此后,我們又申請到了32納米——這個制程可以延伸到28納米。

之后我本人就離開了中芯國際,后面可能就沒有繼續申請28納米以下的技術,但也可能不需要了。

總之,對于設備的限制等等,各個美國總統會定出不同的策略,特朗普對中國定的策略是最嚴苛的。

早期美國商務部是很支持我們的,國防部會有很多意見,但是經過4個部委討論通過以后也都通過了。

但這次最大的阻力卻來自美國商務部,這主要是因為美國在5G技術上落后了,所以它就希望中國在5G領域的發展腳步放慢,這種限制也有過先例。

1980年代的時候,我們在美國生產存儲器,當時日本存儲器技術在技術、設計和良率都比美國先進很多,于是美國就開始限制日本,后來還逼日本簽下《廣場協定》。

結果大家也看到,日本根本抵擋不了美國的壓力,存儲器行業幾乎消亡,只有一兩家還能茍延殘喘。

在邏輯方面,日本本來就沒有特別的優勢,至今也不算領先,這方面中國大陸可能都比日本強。

但是日本領先的是模擬(analog)和數模混合,在汽車、高鐵這些領域的元器件日本做的是不錯的。

當時,受到美國的影響,日本各方面都受到了很大制約,發展速度就放緩了。

但日本也并沒有停下腳步,而是潛心鉆研材料和設備,所以它在這幾方面還是十分領先。

譬如說現在全世界大概51%的300毫米大硅片,都產自日本信越和松口這兩家公司。

日本在光刻膠、特殊的化學品和材料等領域都是領先的。

設備方面,日本的光刻機也是很領先,其他的基礎設備也都能自主生產,比如擴散爐、LPC單片機等。

但總的來說,美國對日本技術限制之后,日本的設備,尤其是存儲器領域,還是受到很大打擊。

然而,這次美國發現中國對其造成很大的競爭壓力時,美國的行政負責人,就開始要打擊和制約以5G通訊為主的中國技術。

如果中國在5G技術上保持領先,將來在通訊、人工智能、云端服務等等,中國都會大大超前,因為中國在高科技應用領域是很強的。

最近鬧得沸沸揚揚的抖音,它比美國的Facebook要好得多,同樣是社交網站,抖音有很多有趣的功能,一下子就在美國受到很多年輕人的喜歡。

當然也可以看到Facebook的負責人說話很酸,說中國如何如何不好,這都是出于嫉妒的心理。

美國如果公平競爭贏不了,它就會采取行政的方式。

1980年代對日本做了一次,2018年開始,又開始對5G進行制約,但是這次它的對手不再是日本。美國對中國制約的能力沒有那么強,但是我們不能掉以輕心。

5G領域常常會用到第三代半導體材料,比如說5G的高頻芯片用的材料是氮化鎵。

這種材料的頻率非常高,也可以耐高壓高溫。又比如無人駕駛汽車、或大功率的充電樁都會用到碳化硅,這些材料美國都會對中國采取禁運措施。

今天武總跟我提到,第三代半導體材料的應用會以碳化硅為重點,我就說多跟大家討論一下碳化硅。

這是一個非常好的材料,但它生產的三個階段都是可能遇到瓶頸的地方:

一是材料,碳化硅的單晶,早期2到4寸用了很久,現在是6到8寸也出來了,當然用到最多的還是4寸和6寸,原料本身就是很重要的資源;

第二階段是生產外延片,這也涉及到特別的技術,對最終元器件成品的質量至關重要;

第三階段就是去生產各種功率的半導體,這些半導體的用途就很廣泛了。

其中使用最多的是新能源汽車和動車里的高功率器件,電壓超過3000伏,最好用碳化硅來做。但這個材料制造的環節,中國的技術相對比較弱。

第三代半導體的發展規律?

IDM模式現在是主流

問:怎么看待第三代半導體,它會以什么樣的規律去發展?第三代半導體未來的發展模式會是以IDM為主,還是說也是Design House(第三方設計)加Foundry(代工)這種模式占主導。

張汝京:半導體這個行業要長期投入,從業人員也要耐得住寂寞,經驗是逐漸累積起來的,和網絡電商這些不一樣。

那些東西可以很短的時間有一個好的想法,就可以一下起來,投資人也愿意把錢投到那邊去。

但是第三代半導體有一個特點,它不是摩爾定律,是后摩爾定律,它的線寬都不是很小的,設備也不是特別的貴,但是它的材料不容易做,設計上要有優勢。

它投資也不是很大。所以如果出現了,第一,有沒有市場?有;有沒有人愿意投?可能有些人愿意,因為不是很大的投資,回報率看起來也都不錯;政府支持嗎?政府支持;有沒有好的團隊?這個是一個大問題;人才夠嗎?這是一個問題,真正有經驗的人在我們國內是不夠的。

所以第三代半導體,就拿碳化硅來講,好的產品市場非常大,因為新能源車里面要用很多。

舉個例子,特斯拉的Model 3就用到了碳化硅,silicon carbon(碳化硅)的功率器模組。

這些模組是誰做的呢?

是意法半導體,最近它也開始向英飛凌買一些,它基本上是這兩家提供的,而這兩家基本上都是 IDM公司,它做得很好。

看起來第三代半導體里面大的這些都是IDM公司,因為它從頭到尾產業鏈是一家負責,做出來可能效率會比較高。

但是也有Foundry,有的人在日本,有人做Epi(外延片)做得不錯,在我們中國最早的單晶的襯底片不一定自己做的,但是上面外延片自己做。

做了以后,有一些設計公司設計好了以后,在不同的Foundry里去流片,這種碳化硅的Foundry,日本有,臺灣地區有,韓國也有,所以也有這種分工合作的情景。

我們中國大陸也有人想這樣做,所以我個人覺得第三代半導體,IDM開始現在是主流,但是Foundry照樣有機會,但是需要設計公司找到一個可以長期合作的Foundry。

我個人覺得這是一個好機會。

如果資本市場愿意投入,這個所需的資本跟做先進的邏輯平臺差太多倍了。投資并不是很多就可以做,重點是人才。

這些人才,我們國內現在不太夠的,但美國有,有些人還是愿意來大陸來做,日本有一些不一定方便來。

韓國有、臺灣地區有,我們中國大陸自己也有些研究機構做得不錯,如果這些人愿意進到產業界來,這也是很好。

我個人覺得韓國三星就做得不錯。剛剛有幾位朋友提到三星為什么做得好呢?

他就是一個IDM,它財力雄厚,而且它眼光很遠的。雖然國內的市場不大,但是它曉得它一定要掌握技術,所以很早以來中國三星不但是開發材料,做設備,把各式各樣的產業從頭做到尾。

如果有一天它受到制約,這個不給它,那個不給它,基本上除了光刻機以外,它都可以活命的。

基本上第一到第三代的半導體產品,它都能夠生產,而且具有很大的競爭力。

在臺灣是有一家有能力做到三星的,這一家它在技術上非常領先,但是除了技術以外,基本上對材料、設備不太去發展。

因為它們覺得不會被海外的市場卡脖子,所以它覺得沒有必要做這個事情。再加上它們的領導喜歡focus在他專業上面,其它他不去碰,所以有很好的機會,但是沒有發展出產業鏈。

我們中國大陸就不一樣,可能會被卡脖子的,所以一定要自己把這些技術開發出來。

我再強調一下,第三代半導體投資并不是很大,重點是人才,IDM我個人覺得是不錯,用分工Foundry合作的方式也可行。

希望投資界的人多注意關懷,給予適當的支持。我再強調一下,投資的錢比做一個先進的邏輯平臺要少太多。

投資金額看對應階段

10億,20億起步

問:能不能有一個大概的量化,投資的錢要比先進的廠少太多,到底大概區間是多少錢呢?能夠有一個像樣的規模。

張汝京:像樣的規模,我個人覺得第三階段,如果只是有了材料,有了外延片,來做這個器件,如果我們用一個6寸來做,投資就看你要做多大,大概最少20億多,到了六七十億規模都可以賺錢的。這是做第三段。

如果第二段要做Epi(外延片)投資也不大,相對應的 Epi廠投資,大概只要不到10億就起來了。

設備也不難,技術要注意,原材料我們中國山東的天岳、芯成這些都是不錯的。這些廠材料就是看你要做多大,這些爐子基本上都已經可以國產化,而且做得也不差。

否則你要向日本、德國買都買得到,也都不貴。我估計相對應的一個工廠,廠房土地不算,設備大概10億到20億人民幣也就起家了,以后做得越好再增加。所以并不是很大。

封裝、測試這一塊我們中國很強

設備上面和別人差距很大

問:作為中芯國際的創始人,你在半導體制造領域有非常了不起的建樹,也見證了過去幾十年本土半導體制造發展。目前我們相比20年前取得了一定的進步,你如何看待過去的一段時間的進步?我們在這個領域跟海外的公司還是有一定的差距,你如何看待差距?在這個領域,特別是在第三代半導體領域,如何破局?

張汝京:我覺得差距范圍太廣了,有的地方我們中國是很強的,比如說封裝、測試這一塊很強,至于設備上面,光刻機什么,我們是差距很大的。

如果我們專門看三代半導體的材料、生產制造、設計等等。我們在材料上面的差距,我個人覺得不是很大了。

兩年多前,我去參觀過我們國內的幾個做silicon carbon(碳化硅)單晶的公司,那時候我看到的數據跟海外差距比較大。

但讓我很驚訝的,在過去兩年多時間里,他們進步非常的大,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寸還是有點差距,但是假以時日也跟得上來,這是做材料。

外延片,完全在技術上的,設備也買得到,這個差距很快可以縮短。

至于說第三段,設計都不是很難的。它有很多是經驗的累積,生產制造的設備并不需要那么先進,但是功率上面要很小心,否則做出來的效果就跟人家不一樣。

效果的差距比較大,所以重點還是在功率上面設計的配合要做的好。

因為國內目前還沒有真正的一家大一點的公司出來做,我還不知道有哪一家是有個很強的團隊在開發這個。

所以目前做出來的產品功率碳化硅,只做功率上面可能比較容易追,但是做到射頻上面用的氮化鎵。

做射頻,目前海外最強的,比如說日本的TDK跟村田這些都很強,我們跟這些有一些差距,但是也有一些新的公司,從海外回來的人才,在開發這種5G射頻里面用氮化鎵來做的,不錯。

請大家注意一下,剛剛我忘記是哪一位提到說,有很多小公司、新的公司做得是不錯的,比如說在美國加州一個小公司叫納維塔斯,不曉得有沒有被人家買掉,前一段時間我看他們做的是不錯的。法國也有一家公司被ST、Micron買了。

剛剛也提到,以色列還是有很多好公司可以去考慮的,因為這種主要是人才,這個人才也不需要很多,幾個好手來了,把我們這邊的年輕人教會,我們幾乎可以并駕齊驅。

要考慮短時間之內人才基礎,這是我們一個弱點,基礎可能做了,但是基礎跟應用之間有一個gap,怎么去把它縮短?歐美公司做得比較好一點,我們就借用他們的長處來學習。

所以我感覺差距不是那么大,沒有邏輯差得這么大,也沒有存儲器差距這么大,可以追得上的。

下決心找到合適的團隊。做這個行業里面是很寂寞,艱苦的,要有很強的信仰的力量來支撐我們,我們就可以把它做出來。所以我是樂觀,相信我們追得上。

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