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LabLess开创集成电路新领域——《国家发展和改革委员会中国经贸导刊》
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LabLess开创集成电路新领域——《国家发展和改革委员会中国经贸导刊》

  • 分类:公司新闻
  • 作者:胜科纳米
  • 来源:国家发展和改革委员会中国经贸导刊
  • 发布时间:2023-07-28
  • 访问量:0

【概要描述】近日,《国家发展和改革委员会中国经贸导刊》第1045期刊登了胜科纳米(苏州)股份有限公司李晓旻董事长的原创《LabLess开创集成电路新领域》,以下为期刊原文。

LabLess开创集成电路新领域——《国家发展和改革委员会中国经贸导刊》

【概要描述】近日,《国家发展和改革委员会中国经贸导刊》第1045期刊登了胜科纳米(苏州)股份有限公司李晓旻董事长的原创《LabLess开创集成电路新领域》,以下为期刊原文。

  • 分类:公司新闻
  • 作者:胜科纳米
  • 来源:国家发展和改革委员会中国经贸导刊
  • 发布时间:2023-07-28
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近日,《国家发展和改革委员会中国经贸导刊》第1045期刊登了胜科纳米(苏州)股份有限公司李晓旻董事长的原创《LabLess开创集成电路新领域》,以下为期刊原文。

民营实验室对半导体产业高质量发展的支撑作用

习近平总书记在中共中央政治局第三次集体学习时强调,要协同构建中国特色国家实验室体系,布局建设基础学科研究中心,超前部署新型科研信息化基础平台,形成强大的基础研究骨干网络。要科学规划布局前瞻引领型、战略导向型、应用支撑型重大科技基础设施,强化设施建设事中事后监管,完善全生命周期管理,全面提升开放共享水平和运行效率。要打好科技仪器设备、操作系统和基础软件国产化攻坚战,鼓励科研机构、高校同企业开展联合攻关,提升国产化替代水平和应用规模,争取早日实现用我国自主的研究平台、仪器设备来解决重大基础研究问题。

具体到半导体行业,分析实验室为全产业链提供失效分析、材料表征、仿真模拟、产品纠错、工艺监控等辅助研发服务功能。通过专业的分析测试技术,为芯片产品实施诊断,找到芯片失效真因,协助实现改良方案,并给出技术迭代路线。其业务贯穿了从半导体材料,半导体设备,芯片设计,晶圆制造,封装测试的全产业链,是支撑半导体产业高质量发展的刚需支撑。但这项工作从未被正统的半导体产业链纳入主要板块目录,也没有人给出过明确的行业分支定义,我形象的比喻这个行业就是“芯片医院”。

在商业化运作的第三方分析实验室崛起前,半导体企业若不愿自建昂贵的厂内实验室,就需外包给政府背景的科研机构。在特定历史时期,科研机构分析实验室为工业界提供了必要的分析测试服务支撑。然而科研机构实验室无论是时效性,还是对工业产品的理解深度,都不能完全满足工业需求。

早年的新加坡亦是如此。2001-2004年期间,我在新加坡微电子所分析实验室工作,代表新加坡的科研机构为工业界提供芯片失效分析和材料表征技术服务。2004年,我看到了此商机,在新加坡创办了胜科纳米(新加坡)有限公司,这是新加坡第一家以高端分析服务为主营业务的商业化运营实验室。2007年,具备了一定的客户积累后,在全球最大的分析仪器制造商FEI(现赛默飞电子显微镜事业部)的协助下,我获得了第一台聚焦离子束设备,开始自建实验室。随后几年中,胜科纳米的业务飞速发展,到2011年,已成长为东南亚最具规模的半导体第三方分析测试和辅助研发平台。

2012年,我们作为中新合作项目落户苏州工业园区。胜科纳米(苏州)股份有限公司,是一家100%纯内资企业,也是我第二次白手起家的创业。目前我们在苏州、南京、泉州都设有实验室并满负荷运转,深圳、青岛实验室也正在建设中,今年下半年投入使用。截至2022年,我们在芯片失效分析和材料表征领域,已成长为国内行业龙头企业。近期,建筑面积7万㎡的胜科纳米苏州总部实验室已封顶,2024年初将投入正式运营,届时将成为亚洲规模最大的半导体芯片分析测试单体实验室。

近年来,伴随胜科纳米的快速崛起,国内第三方实验室掀起了对高端分析仪器硬件投入的“军备竞赛”,几十家具备一定规模的商业化运作实验室都取得了快速发展,国内的半导体第三方分析实验室服务业务呈现欣欣向荣的良好业态。

但要做好一家“芯片医院”,绝不是大量高端仪器设备的堆叠。对设备的驾驭能力,对工业产品需求的理解力,对分析技术的不断迭代,反而比设备本身更重要,甚至可形成仪器设备和测试技术的互动迭代。

 

商业化运作半导体分析实验室成功的四大必备要素

 

(一)先进的仪器设备

早期的第三方实验室出于投资回报率考量,普遍不愿使用高端设备,导致整个行业在低质的存量市场严重内卷,恶性循环。伴随胜科纳米的强势崛起,我们不断给中国市场引入最顶级的分析仪器,甚至不少都是国内的“首台套”。国内半导体分析实验室在硬件设施方面,跟海外几乎无代差。

近期的地缘政治问题导致技术封锁不断升级,国内很多有实力的半导体企业都陷入买不到设备的困境,中立第三方实验室提供的服务可以有效弥补这方面短板。

(二)顶级的技术人才

对高端分析仪器的驾驭能力和对工业产品的深度理解是实验室对工业需求提供有效支撑的前提。故精通分析技术的人才和精通各类半导体产品的人才同等重要。两类人才相结合,才能够对工业产品提供真正有效的技术方案。

在目前国际环境下,我们应以更开放包容的心态,大力引进具备国际化视野的各类技术人才。

(三)高强度的研发投入

上世纪80年代末,台积电成立初期的第一桶金,依靠的是英特尔在老旧工艺产品线中溢出的低附加值代工业务。但若台积电躺平在这种低附加值溢出量的业务模式上,就不会成就今天的代工巨头。他采取了一种更积极主动的方式,通过持续的研发,不断升级自己的制造能力,于是我们看到了90 nm,65 nm,直到今天的5 nm,3 nm生产线不断迭代。每升级一代,就甩开了一批客户自有晶圆厂的制造能力。客户自有工厂跟不上这种迭代速度,而晶圆制造又并非其主业(对大多芯片公司,设计才是他们的核心主业),主动放弃自己的晶圆厂转向代工也就成了必然。台积电依靠主动研发,既做大了自己蛋糕又维持了在高阶产线上的巨额利润。

第三方分析实验室也是一样,必须通过持续的研发保持自身竞争力,甚至推动Labless行业分化。

(四)中立性的行业地位和商业互信

这点在四大要素中是最难实现的。实验室深度参与客户的研发活动,要怎样让客户安心的把“未来时”的产品放在第三方平台,需培养深度的商业互信。不仅需要资金更需要时间。

胜科纳米从创立初期就确定了“上不碰设备,下不碰产品”的中立性商业底线。经营近20年,这条商业底线让我们赢得了众多上下游企业的信任。即使在全球化供应链遭遇严重挑战的今天,国际巨头们仍主动跟胜科纳米保持了良好的合作关系。这种长期坚持商业底线培养出来的商业互信,在当今国际环境下更显弥足珍贵。

 

“前瞻性、战略性、系统性布局”对于半导体产业尤为重要,Labless商业理念解决行业共同痛点

半导体产业链是上万个细分赛道的系统工程。大多赛道都具 “开发周期长,迭代速度快”的鲜明特征,而整个产业链更是牵一发而动全身,稍有懈怠就很容易被“卡脖子”。这也是人类历史上累计研发投入最大的一个产业,几乎汇聚了工业革命以来人类智慧成果的结晶。在飞速发展的几十年中,形成了高度全球化分工合作的供应链体系。

胜科纳米服务全球超2000家半导体企业,我们深度参与了全产业链的生产研发活动,让我们拥有了“俯视半导体产业链”的独特视角。

过去五年中,我精准的预测到了“芯片荒”全球大爆发,也预测了2022年下半年的消费电子大衰退。精准的行业预测使我们连续多次都做出了前瞻性的逆周期战略布局,掌握市场先机,维持自身高速发展,并对中国半导体行业起到了重要支撑作用。

我提出的Labless商业理念,正被全世界、全行业逐步接受。如果用医疗体系来类比一下:几十年前,国内每一家稍具规模的企业都有一个“厂内保健站”,既浪费了医疗资源,更无专业可言。Labless的概念就是打造芯片产业的“中央医院”,取代低效的芯片“厂内保健站”,以更集中高效的方式确保整个产业链健康发展。

如果说我们熟识的Fabless行业分化标志着制造业从半导体产业中的剥离,并成就了第三方晶圆代工巨头台积电,那么Labless就是把产业链中的“必要非核心”辅助研发活动从行业中剥离出来,成为全新的独立赛道,由中立的第三方实验室完成这个环节的工作。行业分化后,无论是从成本管控、还是分析技术迭代速度上,都有本质提升,标志着更先进的生产方式。

近年来,地缘政治问题导致科技封锁不断升级,半个世纪以来形成的全球化科技供应链遭遇严重危机,倒逼中国企业必须从底层开始做研发。全球范围内的芯片荒,涨价潮,也诱使半导体巨头频繁扩产,最终导致全球性人才荒。当大家连主营业务的人才都捉襟见肘,厂内实验室这种辅助部门就更成了全行业的痛点。Labless商业模式成为解决行业共同痛点的最佳方式,越来越被国内外半导体企业青睐,众多半导体企业在Labless行业分化中受益。

 

半导体产业具有鲜明的周期性特征

过去四十年历史上,半导体产业至少经历了七次显著的周期性波动。从80年代的家电普及,到90年代上半段的个人电脑,90年代下半段的互联网,一直到本世纪的移动通讯和智能手机,每一次上行周期都由一次消费类电子产品的技术革命而触发,而每一次下行周期都伴随着过度投资行为或是灾难性历史事件的发生。

回顾国内半导体产业蓬勃发展的近五年,我们也可发现明显的赛道轮转的周期性特征。

(一)2018-2019芯片设计公司的高光时刻

大量成熟芯片设计公司的估值都在这段时期暴涨,同时大量芯片设计初创公司加入赛道。这个时间段的标志性企业是华为海思,其设计能力一度逼近甚至超越国际移动通讯芯片巨头美国高通。

设计公司的快速发展,带动了设计软件EDA行业的热度,但中国关注EDA行业的进度迟了整整两年,到2021前后才受到足够重视。

(二)2020-2021半导体制造业大爆发

一颗芯片的设计周期为1-2年,复杂芯片的周期可能更长。伴随大量芯片设计公司踊跃加入赛道并拿出设计方案,我们才发现晶圆制造成了真正瓶颈。

这段时期的标志性事件是中芯国际回归科创板上市,市值一度突破7000亿。但若我们回顾18-19年中芯国际,在港股市值仅300多亿港币,远低于其净资产。300亿到7000亿都不是理性价值,似乎只有在被卡住脖子的时候我们才认识到这些企业的价值,这是我们资本市场应反思的。

制造业的大爆发,带动了上游半导体设备和半导体材料的蓬勃发展。

(三)2022年下半年消费电子大衰退,半导体芯片性价比时代来临

此时期的特征是大多消费电子芯片设计公司库存量巨大,不少公司的库存量甚至达1-2年,制造型企业出现产能过剩。而且这些库存,都是在“芯片荒”期间,芯片制造企业频繁涨价的阶段存下来的,成本极高。近期传出中低端射频芯片和传感器芯片甚至在“负毛利”甩卖库存,很多芯片设计公司陷入困境。

每隔5-7年出现的周期性波动,都会淘汰一大批竞争力不强的冒进者。故在充分竞争的市场格局下,努力提升产品的性价比才是企业生存的硬实力,能够穿越周期的企业有机会做的更大。最终在每一个细分赛道仅2-3家企业可生存,其实这才是半导体产业应有的样子。

在行业下周期,能够协助提升产业链性价比的第三方实验室业务表现出明显的抗周期特征业务反而更加活跃。

 

对中国半导体实验室健康发展的几点建议

(一)在国家大力发展半导体产业的大背景下,起到重要支撑作用的半导体第三方分析实验室却一直都未被纳入到半导体产业链主要板块目录,导致大多产业政策都不适用于实验室领域。

2023年3月15日,由中国半导体行业协会主办的“半导体产业第三方测试服务研讨会”在苏州举办,同期发布了《半导体产业第三方测试实验室行业分析报告》。这是很好的开端,急需尽快明确落实第三方分析实验室在半导体行业中的地位,保障第三方实验室在有政策依据的前提下健康发展,助力全产业链高质量发展。

(二)半导体第三方实验室是典型具支撑产业发展功能的公共服务平台,但这个“公共服务”的对象应是有竞争力的优质半导体企业而非大众消费群体。为确保更源集中的服务国家战略发展板块中的龙头企业,此公共服务平台不应以“公益性”作为评价指标。其自身的技术先进性及其服务对象的技术先进性应成为重要参考指标。

(三)民营实验室与国家实验室的强力互补关系

如前所述,以分析测试为主营业务的半导体第三方分析实验室业务在国内已蓬勃发展技术领先几乎跟海外无代差,商业化的市场竞争氛围已让这个行业处于健康活跃的状态。故国家实验室不应以此类测试服务为布局重点,避免出现在分析测试服务领域国家实验室与民营实验室的重复性建设而发生业务内卷。

国家实验室应聚焦更高战略格局的领域。其定位方向应是短期内无法看到直接经济收益市场化行为不愿主导的“卡脖子技术”,向上聚焦大型的终端系统集成(如光刻机),向下聚焦基础研究(如基础模型、未来材料等)。其验收评价指标应以工业应用或企业评价为重要指标。

国家实验室与民营实验室分工协作相辅相成强力互补,才能更高效的助力整个半导体行业高质量发展。

(四)过去十几年中,我们看到太多卡脖子环节拿不到资金,举步维艰。而有些赛道却引入了过量的资本投入,企业真实业务不能支撑这种高估值的时候,容易出现决策失误或动作变形。半导体产业需持续不断的长期投入,大起大落过热过冷对半导体产业都是破坏性的。国家政策应引导资本市场持续有序的投入在不同的细分赛道,避免“炒风口”式的投资行为。

(五)加强国际合作,持续加大对外开放。经历了半个世纪的发展,半导体已形成高度国际化分工协作的产业生态,每个细分赛道也都在不断迭代。我们必须要接受不可能在短期内一蹴而就的事实,闭门造车更会导致落后。主动加大对外开放,积极参与国际化合作,才能使我们在交流学习中不断取得技术进步。

作者简介:

李晓旻,北京大学学士及新加坡国立大学硕士(微电子专业),现任胜科纳米(苏州)股份有限公司董事长,目前已申请多项发明专利,并发表科技论文80余篇及合著书籍2本。提出Labless新概念,将产业链中的“必要非核心”研发环节从行业中剥离,成为全新的独立行业赛道。

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