摩爾定律還將延續，半導體在技術上向亞納米走是可行的，但經濟上不可行。全球集成電路產業危機，并購成為重要的手段。中國IC制造工藝仍落后國際同行兩代
魏少軍，清華大學教授，博士生導師；教育部“211工程”電子系統集成與專用集成電路技術研究中心主任；中國電子學會高級會員，IEEE有價值會員。曾任電信科學技術研究院副總工程師，大唐電信科技股份有限公司總裁。
3月14日，UBM 旗下企業 eMedia Asia Limited 于近日公布了由其五大媒體 (《電子工程專輯》大陸版/臺灣版、《EDN 電子技術設計》大陸版/臺灣版、《國際電子商情》) 聯合舉辦的 2016 年度大中華 IC 設計調查報告和大中華 IC 設計成就獎結果。在大中華 IC 設計成就獎頒獎現場，清華大學魏少軍教授進行了《資本與技術雙輪驅動下的中國集成電路產業報告》，以下為魏教授的演講實錄：
摩爾定律的成功在于它符合人性
加州理工工程學和應用科學名譽教授卡弗米德說：摩爾定律不是一個物理定律，它是人類本性的一個定律，這句話說得非常有哲理。后面加以解釋：人們知道什么在物理上是可能實現的，而且對之深信不疑，因此大家去照著做。
這句話說什么呢？今天我魏某人站在這里提出一個所謂的魏氏定律，誰信呢？沒人信。
我想這個世界上有很多人都想學習戈登摩爾提出一個所謂的定律出來，但是有多少能夠被世界承認呢？很少。但是一旦被承認了，他所發揮的能量是巨大的。
所以我們看到的是，當人們知道在物理上可實現，并且深信不疑的時候，他們在全身心用自己的力量在推動摩爾定律的前進。所以摩爾定律雖然是摩爾提出來，但卻是整個行業所有的從業者共同努力的結果。如果沒有人相信這個定律，摩爾定律不會發展到今天。
這是今天我想講的第一個點，我們一定要繼續相信摩爾定律。
半導體產業發展到今天，如果不相信這個事情是沒辦法繼續走下去的。摩爾定律的社會意義在哪呢？我們可以算出來，在過去50年當中，因為摩爾定律引發的社會變革是非常巨大的。
英特爾公司高級主管比德 戴維德曾提出一句話，“五十多年前，傳遞信息不僅非常緩慢，而且很昂貴。所以我們把人們移動到距離信息很近的地方，比如說沃爾瑪。今天不一樣，現在有了亞馬遜、阿里巴巴、京東，我們把信息推送到人的身邊，讓人們在家里看完以后就可以下單去買。”
所以這樣一種變化，實際上是摩爾定律在引發整個物理基礎設施的改變。今后會發生什么變化我不知道，但是我們可以看到摩爾定律數字的變化會帶來一些本質性的變化。
最近炒作得比較熱的，比如說大數據、云計算。我們都在講這些東西很重要，但是他們背后真正的力量在哪？在摩爾定律。
摩爾定律遭遇到哪兩大挑戰？
大家都在說摩爾定律還能持續多久？這個最近炒得很多，很多會上都在討論，摩爾定律是否會走到終結？
我覺得這個話說得有點片面，我這里舉了三個人的話：
第一個是加州大學伯克利分校電子工程與計算機科學家胡正明博士，它提到：“沒有哪種指數增長是可以一直延續下去的”，這是真理。但是，“與其燦爛無比又一閃而逝，穩定而緩慢的增長顯然是更好的。”他并沒有說，摩爾定律停止以后，半導體業就停止了。
摩爾定律可以停止，半導體業會長期存在。至少我們今天沒有看到任何能代替半導體的任何新的可用的技術出現。
我們認為摩爾定律肯定還可以持續一段時間，那么影響摩爾定律發展的因素有哪些呢？
美國超級計算機首席設計師Alan GALA說：“我們最大的挑戰是能效問題。” BM阿爾馬登研究中心的科學技術主任Spike Narayan說：“很多人開始在硅芯片上尋找新方法來提升芯片性能，以延續摩爾定律的預言。所以現在的材料研究和創新才這么熱，大家在尋找新的材料和結構用來制造芯片。”所以我們說在未來，有兩大問題必須要解決：一個是能量效率問題；一個是新材料新結構的問題。
三大技術路線延續后摩爾時代
其實早在2007年，我們的前輩和同事就發現，我們不可能一直按照現有的技術路線一直走下去。未來國際半導體技術的發展將沿著三條路線向前：
第一條是more moore，繼續提升工藝極限。
毫無疑問，more moore還是可以繼續。去年EETIMES發表一篇文章，5納米的光刻技術已經成功了，而且這是一個混合的光刻技術。把193I和EUV混合起來，甚至用到四次曝光。這是最佳的更經濟的一種方式。
所以我估計5納米不是極限，可能3納米。很可能還會做到2.5納米，當然走到1.8納米的時候是否還能繼續向下走？我覺得技術上可能沒問題，但是成本上是否劃算的問題。
第二條是more than moore，目的是把芯片和一些主動被動元器件實現系統級的集成，去尋找一個最小化的系統解決方案來提供更高的價值。
more than moore，其實就是把大量的器件集成在一起，也就是Multi Conponent IC，多元集成IC。它實際上是要把芯片、主動、被動元件包括傳感器全部通過一個小型化器件集成在一起。
今后半導體的價值體現在哪？芯片固然重要，系統集成的價值更重要。在系統集成方面，我們的知識仍然處在一個初級階段。我們現在很多廠商可能從成本考慮，more moore路線往下走走不下去了。但是有沒有想過，把你們的支持和應用結合起來，形成新的Multi Conponent IC。
第三條是beyond CMOS,直接改變現有的硅材料。
去年看到一個新聞讓我感到非常吃驚。IBM提出的一個分子級的應用，它是在一個砷化銦的晶體上，放了12個帶正電的銦原子。中間放一個酞菁分子，通過改變12個排成6邊形的原子上的電荷數量。可以讓中間的酞菁分子發生方向的轉變。
更為可怕的是，每一個銦原子的直徑只有167個皮米。一個皮米是千分之一納米。所以這樣的分子晶體管的整個直徑小于一納米。
右邊的是去年IBM發布的碳納米管，是最有可能代替硅的技術，所以摩爾定律沒有大家想象得那么悲觀，可能我們還會繼續走下去。能是因為新材料，可能是新技術。
集成電路產業進入低增長成熟期
我們看到集成電路產業進入了一個成熟期。沒辦法，孩子總是要長大的，人總是要變老的。所以這個事情不以人的意志為轉移。
我算了一個數字，從1987年到2015年的28年時間，全球半導體的年均復合增長率是8.8%。相當高的一個數字。我們還沒發現其它產業有這么高的增長率。同時2010年到2015年之間這5年的增長率只有3%左右，因此我們說這個產業進入了低增長時期。
那么這是一個必然的趨勢，一定進入成熟期了。
進入成熟期其實有一些相應的標志：
一個是風險投資大幅的下降。
二個是IPO公司的數量大幅減少，我們看到2015年幾乎沒有新的半導體公司IPO。已經IPO的公司也在大幅下降。
最可怕的事情是所謂的“激進行動”。什么意思呢？比如有個公司，它做得很好。
我先去買它的股票，然后去找茬，說你投了這么多錢在研發，其實根本就沒有價值。你應該趕快把研發停掉，因為停掉了研發，省下錢來，企業利潤率就可以增高。然后我們把股票賣掉賺錢。這種情況越來越多，包括蘋果這樣的公司也被告。
中國半導體制造工藝落后國際同行2代
回頭來看2008年到2015年我國芯片制造業發展的情況。數字很漂亮，年均復合增長率12.59%。去年我們的芯片制造業增長達到了25%。
但是我們一看，去年增長了200億美金。哪增加了200億？無論是SMIC還是華立也好，從公開數據里找不到增長的數字。我后來仔細一查發現了，三星去年在中國增加了150億美金，那我們是否可以說再過幾年，臺積電、UMC在合肥的廠，他們會貢獻多少？
我們不僅要問，這種發展的方式到底是中國自己的發展還是全球的發展？毫無疑問是全球發展，所以在這個問題上我們必須要有一個清醒的認識：
第一、我們不要說這個發展是中國的，它是全世界的。
第二、中國作為整個產業發展的一個聚集地，它的優勢就是它龐大的市場和快速增長的需求。
看一看我們自身的發展，應該說去年我們在芯片制造業上還是有一定的成績。比如說28nm，無論是中芯國際還是華立，都取得了成功。但是跟排在前面的芯片制造業比一比，我們發現，還是有很大差距。
到2020年以前，我們會一直維持在落后國際同行2代的差距。為什么我們的發展不好？因為這么多年沒有投資，所以我們的資本實力非常差，要大量投產能的時候，受到限制。
從IC設計業的表現來看，情況會好一點。我們看到過去的16年中，年均復合增長率是45.68%，這個增長速度仍然是很高的。
“中國的IC設計業已經在全球占到前列了嗎？”我自己一看發現不對，這張圖里面左邊是顯示各領域企業數量的變化。右邊是各領域產業規模的變化。
左邊這張圖中，通信、計算機、多媒體、導航、消費類的企業數量變化巨大。不停在變。如果從右邊這張圖來看，除了通信一枝獨秀，其它的東西基本增長緩慢。也就是說如果把通信拿掉，2015年我們IC設計的產業規模和2011年基本上是一樣的。
這就是現實，我們的產業構成是有問題的。問題出在哪？問題出在我們過去這么多年的投資不振。
不同發展階段的企業需要哪些支持？
半導體產業需要的生態要素有哪些？我們列出來了，我們需要資金、人才、金融、產品、政策、市場、生態、技術。以前在資金這一塊有所欠缺，現在我們基本上補齊了。
從這張圖來看，好像我們各個要素都具備。我記得以前我們跟中央領導說的是，“給我們錢就什么東西都解決了。”以為有錢就有了一切，其實不是這樣。
技術和資本就如同汽車的兩個輪子。理想情況下只有兩個輪子同步轉，這輛車才會一直往前走。以前說我們沒有錢，現在錢有了，問題是這個過程中，如果左輪比右輪快，我們會發現在走曲線。這就是中國集成電路在過去15年走的曲線。
中國的初創企業需要多少資本的支持？我們經常看到初創階段，銷售收入在1億美金以內。這個階段主要需要的是產品研發、打通供應鏈、市場銷售、服務與技術支持、天使投資。一旦到了1億美金以上，就進入成長期，這個時候就需要豐富產品線，擴大市場規模。最終，通過上市IPO，實現成熟、并購。
這三個階段，我們經常發現在初創階段，規模太小。在第一個階段需要有足夠的市場份額才能繼續往前走。但是我們現在的企業大量的是還沒有達到足夠的市場份額就往前走。到了產品豐富的時候，充足的技術儲備就是必要條件。所以我們看到在企業的成長過程中，其實有不同的階段，不同的階段對融資的要求是不一樣的。
半導體產業并購潮對中國企業的啟示
我們看到去年國際半導體產業并購在加速。圖中都是跟半導體相關的國際并購，據統計到去年的大概11月份，有1021億美金。當然最終結果據說是1200億。
我們分析了現在的國際并購，發現兩個現象：一個是資本或是基金主導。利用被并購企業優勢打造新的產業紅海，通過將被并購企業融入現有企業中以提升實力。第二個是產業主導的生產性企業并購，主要是提升技術，形成更大的產業規模。
其實以資本獲利為主的國際并購，占有相當大的比重，而且后續還面臨與國內產業整合的關系。我經常開玩笑，說不要買公司，投資投成了CEO，這個時候就比較難受。
相對來說，中國開始加入全球半導體產業并購中，去年有七家，并購總額度不大，大概在62.85億美金。國內企業的并購還沒有成為這一輪投資的主線。
這里面有兩個原因：一方面是國內企業的同質化情況非常嚴重。
另一方面，國內企業并購的成本和難度更大。代價更高。而且我們企業家精神不對，一旦有資本出現，馬上坐地漲價。我們看到國際企業的并購基本是很安靜的。
此外，以技術能力獲取為目的的并購還不夠多，更多是為了資本獲利。沒有太多的技術儲備，加上企業不斷在變化過程中，當然發展不起來。
所以目前并購確實有幾點需要思考的地方，需要我們認真的去想一想。
最后總結一下：
第一是摩爾定律還在延續，但碰到了很多挑戰。我們看來半導體在技術上向亞納米走是可行的，但是經濟上是不可行的。
第二是全球集成電路產業遭遇發展瓶頸，并購成為重要的手段。大陸的集成電路產業可以說是欣欣向榮、大有作為。
第三是我們的產業持續高速發展，但是制約實現跨越的根本性矛盾短期內無法解決。前期存在的資本缺失矛盾正在緩解，但技術進步的問題并沒有因為資本的投入而得到改觀。
最后我們說資本與技術是驅動我們產業發展的兩個輪子，兩個輪子均衡發展才能實現產業的快速進步。目前我們在加大國內外并購的同時要高度關注、加大企業技術研發。同時圍繞產業的短板，通過并購有意識的進行補齊。
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