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金鹏教授:广结善缘,多极合作冲破美国“芯片挟制

编辑:chinafpt 2022-03-24 10:15:42 浏览:914  来源:

  半导体产业之战,是一场没有硝烟的战争。毫无疑问,半导体已经是产业热点话题,也是中国产业升级绕不过去的重要一环。

  2020 整整一年,一场新冠疫情打乱了整个世界的节奏。然而,一方面新基建为中国半导体产业带来新的发展动能与机遇,另一方面如此百年不遇的“黑天鹅”事件也没有动摇美国打压中国半导体产业的节奏。实际上,美国压制中国的政策一直未变,而屡次开出“危险名单”,就是希望打压中国高科技产业发展。

  根据半导体行业协会 (SIA) 的数据,2020 年全球半导体销售额为 4390 亿美元,整体增长 6.5%,抵消了新冠疫情早期全球订单下滑的影响。另外根据中国海关的数据,2020 年中国集成电路 ( 芯片 ) 进口金额超过 3500 亿美元,同比增长了 14.6%,创下历史新高。由此可见,中国对国外半导体芯片的依赖程度有多高!

  回顾历史,我们可以从美日半导体产业“战争”找到答案:中美这一场国家间的半导体产业博弈也将无比激烈。面对这种现状,很多人都在思考:我们到底有没有可能打破“芯片枷锁”?在中美科技贸易战开启之后,越来越多的海外半导体专家、工程师归国参与到这一场“半导体阻击战”中。从上世纪 90 年代美国求学、加入康宁、赛强半导体等美国顶尖科技企业,到回国到北京大学任教、加入深圳半导体行业协会、广东省半导体行业协会,金鹏教授一直以自身学术科研、技术管理、产业化应用经验,在教学科研、标准制定、产业规划、产学研合作等多层面推动中小企业技术创新,为新能源和半导体行业培养和推荐人才。他见证了我国 15 年来科技的迅猛崛起。

  01 求索科研

  半导体产业于上世纪五十年代起源于美国,之后共经历了三次大规模产业转移:第一次产业转移起始于 20 世纪60 年代,集成电路封装业(组装)首先由美国向日本转移;第二次产业转移发生在 20 世纪 90 年代,日本的半导体优势地位被韩国取代:本世纪初以来,我国由于具备劳动力成本等多方面的优势,正在承接第三次大规模的半导体产业转移。

  上世纪 90 年代,中国半导体产业仍然处于初步发展与摸索阶段,在产业政策上很大程度在于国家对民生与重工产业进行重点投入。而在此时,金鹏与半导体结缘也源于其在在南开大学所学的专业——凝聚态物理。他一直对科研充满激情并挑战新领域。上世纪 80 年代,休斯顿大学的朱经武教授团队发现了 YBCO 高超导材料,由此引发了对新高温超导材料的研究热潮。当时,休斯敦大学在超导研究上可谓“一骑绝尘”。在当时任教南开的陈省身教授的推荐下,他跟随朱经武教授做博士研究,目标是融合先进的半导体工艺做出新型超导器件和高介电常数氧化物存储器件。

  90 年代休斯顿大学有超导中心 (TCSUH) 和 NASA 的太空外延中心(SVEC)两大科技中心,两个中心交叉合作,在超导、氧化物材料和太阳能电池等领域经费充裕、人才辈出。2000 年博士毕业时,他有很多选择 -- 像师兄们一样进入半导体企业或者做量化金融等。当时世界 500 强康宁公司看中了他在南开大学的光学以及跨领域的研究基础,于是让他从事了超低偏振光色散的光纤研发。上世纪 70 年代,康宁第一个研发出了长距离光通讯光纤,他入职时正是康宁大笔投入高速光纤和光电子领域,汇聚了 700 多位光电领域博士。911 事件让全球通讯市场萎缩,因此下一代光电通讯研发终止。他转回半导体行业,任职于纽约长岛的功率半导体器件公司——赛强半导体,公司主要做航空级半导体器件封装和光电系统研发。

  赛强半导体公司是一家拥有 60 年历史的小型半导体企业,专供高可靠性的航空级芯片和封装。200 人的小企业却有众多的名校博士,独立领导高、精、尖的产品开发,由最初设计到量产,全流程负责。在 12 年的海外科研和工作中,金鹏教授从物理理论转向应用科研和产业化,在材料、器件和系统研发上积累了大量的实践经验。这些都得益于不同领域和岗位的实践,让他在新材料、半导体工艺和封装、LED 和锂电池等领域科研和半导体行业协会组建上游刃有余。

  02 授业育人

  中国的半导体科研起步较早。1956 年,黄昆在北京大学物理系创建了中国第一个半导体物理专业。1960 年中国科学院成立半导体研究所,同年组建河北半导体研究所,即中电 13 所。1975 年,北京大学物理系设计出我国第一批三种类型的(硅栅 NMOS、硅栅 PMOS、铝栅 NMOS)1KDRAM 动态随机存储器,它比美国英特尔公司研制的C1103 要落后 5 年,但是和韩国、台湾相比要早 4~5 年。那时韩国、台湾还没有电子工业科研基础。80 年代,国际上重塑半导体产业格局和分工,中国半导体被日韩台赶超。虽然同期中国经济高速发展,但定位“技工贸”,科研院所人才流失。90 年代,半导体行业对顶级人才需求量极大,但此时的中美工资薪酬有 20 倍的差距,中国半导体产业也还没形成良性的产业发展环境。即使在 00 年代,相对其他领域而言,当时国内的高校半导体领域的研发经费并不高。尤其在“汉芯事件”发生后的一段时间里,半导体科研投入更少了。

  2006 年,金鹏教授回国任职于北京大学深圳研究生院,几万元的科研启动经费,没有实验空间也没有阻挡他的科研和教学。他讲授《半导体封装》、《化合物半导体器件与应用》课程,在传授专业理论知识的同时,更加重视技术成果转化,先后为半导体和 LED 产业发展不断培育优秀的产业人才。即使在简陋的科研条件下,他首批培养的 2006 年级微电子学生恰恰是创业最多的一届,成立几年的苏州纳芯微已经进入了国家半导体企业梯队。也是在2006 世界半导体产业格局在悄然中发生变化,中国加入世界半导体理事会,正式成为全球半导体产业链中的一部分。金鹏教授作为中方代表参加 WTO 框架下的半导体多芯片封装定义技术委员会,通过参与国际半导体体行业发展规划,中国在半导体制造与研发上的国际地位逐渐得到提升,从原来仅是一个巨大的终端市场发展到以生产和研发为主要驱动力的产业区域。十几年的通讯、LED、光伏和锂电池等高科技产业迅速发展让以美国为首的产业强国感觉到了压力。一方面希望赢得中国市场和利用中国完善供应链提升利润,另一方面又惧怕中国自给自足发展太快,对其高科技垄断地位造成威胁。

  结合中美两国的经历,金鹏教授认为美国的半导体产业研发投入主体是企业并很好的依据产业发展路线图,而半导体产业路线图由行业协会组织制定。而我国的科研基本上由高校和科研院所来承担。美国已经走过了不计成本投入大科研装置和项目的时代,而更倾向系统规划,目标明确的拆解任务,由多个企业协调完成。

  在他看来,除了国家层面大力支持半导体产业之外,富有创新能力的人才也是推动半导体产业发展的重要因素。《中国集成电路产业人才白皮书(2019—2020 年版)》预测,到 2022 年前后全行业人才需求将达到 74.45 万人左右,其中设计业为 27.04 万人,制造业为 26.43 万人,封装测试为 20.98 万人。从整个产业链来看,半导体产业人才不仅存在较大的缺口,而且人才供需矛盾突出。芯片设计业的人才短缺状况略好于芯片制造和芯片封测。但总体而言,芯片人才匮乏形势仍然严峻,人才结构明显失衡。

  十五年的北京大学教学经历,金鹏教授对人才培养也有真知灼见。他认为产业需要具备工程和系统性思维的人才,高校要充分跨领域合作,多层面的评估有产业化经验的复合型学者,工程领域需要工匠精神。他培养学生去做面向产业的科研,作跨领域的创新。这也是他放弃纯物理研究,而选择来到深圳做前沿应用科研的原因。

  03 合作桥梁

  2007 年,在深圳市科创委的邀请下,他出任深圳半导体协会秘书长,在他的领导下,会员单位从 20 多家发展到100 多家企业,成员涵盖了深圳所有的优质半导体企业。同时,他还加大与兄弟协会组织的交流与合作,承接中国国际半导体展览会 (IC China),参与制定了深圳市半导体和 LED 产业发展的规划等。2009 年卸任秘书长后,他全心全意投入科研和教学,参与创立了深圳 LED 产业联合会和深圳新能源汽车促进会。

  2014 年之后,中国半导体产业进入蜕变期。《国家集成电路产业发展推进刚要》、国家集成电路产业基金、中国制造 2025 等一系列国家政策、战略出台,集成电路产业开始呈现高速增长。而这一态势吸引了包括美国企业在内的国际巨头与中国地方政府、企业、资本开始深入合作,这其中包括 Intel、AMD、高通、格罗方德、德州仪器等巨头的投资建厂、成立合资公司、建设研发中心等举措,全球半导体产业开始加速向中国转移。

  金鹏教授非常看好粤港澳大湾区半导体产业的发展。他认为,粤港澳大湾区是世界电子制造中心之一,对 IC 产品的需求量巨大,主要产业竞争力在设计与系统应用环节,但在制造与封测环节上仍然处于弱势地位。同时,虽然香港、澳门并无很强的产业基础,但两地半导体科研实力很强,不仅有众多高等院校,而且也拥有优秀的科研团队。另外,清华大学、北京大学均在深圳开设了半导体研究课程,而北京大学深圳研究生院最早设立了微电子专业。

  他也认为,因庞大的终端应用需求,以及各级政府高度重视半导体产业、资本的进入,当前粤港澳大湾区已经形成比较完善的半导体产业链,涌现出了以华为海思、中芯国际、中兴、珠海炬力、比亚迪、深爱半导体、方正微电子等产业链代表性企业,且以其高度的市场化及高度的产业配套性,在全国具有独特的地位。

  然而,金鹏教授也指出,虽然粤港澳大湾区整体已形成比较完成的产业生态,但在半导体制造、材料、设备、制程工艺方面还存在着严重缺失,需要时间的沉淀与持续的技术投入。他认为,“卡脖子”问题是一个产业链的问题,其不在于文章成果,而是根源于应用端、制造端、设计端,包括 EDA 软件、制造技术、设计技术、工艺技术的集成,以及制造设备与半导体工艺控制。

  2020 年,金鹏教授又加入广东省半导体行业协会,出任协会专家委员会主任。他认为,半导体产业链非常长,少数大企业无法承担产业链所有的创新,需要中小企业做配套协作,支持创新型中小微企业成长为创新重要源头。

  然而,相对而言,政府在资源和政策上都会向大企业倾斜,而中小企业却很难在税负、融资等方面得到支持。他希望,借助行业协会这个民间组织的优势,在政府与企业之间发挥桥梁沟通作用,同时汇聚更多优秀的半导体大中小企业,构建大企业与中小企业协同创新、资源共享、融合发展的产业生态链。这也是他先后加入深圳半导体行业协会、广东省半导体行业协会的初衷。

  中国半导体产业发展需要协同汇聚高校、科研机构、企业以及行业协会组织所有的力量,形成产业发展合力。目前,金鹏教授正在贡献自身科研力量的同时,也充分利用产业经验、行业协会运作经验,通过搭建半导体产业技术共性平台,扶持深圳及大湾区的一些中小半导体企业,进一步完善半导体产业链,提升中国半导体产业核心竞争力。

  “半导体行业是一个持续投入的行业,属于资本密集、人才密集型的产业,要避免急功近利。未来 5-10 年,大湾区在半导体领域将实现复合型增长,进口替代比例也会增加。未来,我们将在三代半导体、传感器、5G 芯片、新型半导体材料等领域,与科研院所和企业开展科技成果转化,实现产学研用协同发展。”金鹏教授将以高校学者、行业专家的双重身份推动中国半导体产业发展。

  04 科技贸易战

  出于半导体的重要性,美国对中国半导体产业的忌惮由来已久。为了确保在半导体等核心技术上的绝对优势,美国政府在国内、国际建立了全面的管制体系,在国内以商务部的《出口管理条例》、《商业管制目录(CCL)》为主,而在国际上则主导包括美国在内的 40 个国家签署了著名的《瓦森纳协议》。在这一管制体系中,CPU、存储器、传感器、量子计算机等高端芯片及关键产品,半导体设备、半导体材料均为出口管制产品,此类产品、技术在出口前均需要先申请政府许可。

  2018 年,中兴事件使国内舆论声音普遍是“怒其不争,哀其不幸”的论调,极大压制国内否定自主开发的声音。随后,华为芯片断供事件,使国家更加坚定自主开发发展路线,不断推出产业政策,加大产业资金投入。以半导体产业为代表的中美科技战不断升级,让每个人都认识到“芯片上受制于人”这一难解的谜题。2020 年 8 月 4 日,国家印发《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》,进一步优化集成电路产业和软件产业发展环境,深化产业国际合作,提升创新产能和发展质量。

  金鹏教授认为,半导体产业的发展很大程度上牵涉到基础科研和整个工业体系,需要基于国内巨大的市场需求,加快由技术引进到自主研发的转变过程,进一步强化 EDA软件、材料、设备以及芯片制造产业链环节,构建国内自主安全、完整稳定的供应链体系。

  尽管中美科技贸易战对中国半导体产业已构成钳制态势,但此举无疑是“伤敌一千,自损八百”的最好的例证。金鹏教授认为,“其实中美贸易战对美国的企业是非常不利的。美国半导体企业失去了巨大的中国市场,其盈利能力就会下降,也会进一步减少其研发投入。未来全球的半导体产业还是需要考虑合作的问题,毕竟市场规模和分工终将决定利润,下一代的 2nm 纳米工艺的投入巨大,没有全球的市场是无法收回投资的。”

  金鹏教授对中国半导体产业发展充满信心。在半导体产业竞争方面,虽然美国走在世界前列,中国则是追赶者的角色,但中国拥有世界最大的应用市场,以及庞大产业资金投入,有可能在芯片制造领域把中芯国际打造成具备像台积电一样实力的晶元代工厂,与美国在半导体制造领域进行“巅峰对决”。而长远来看,中美半导体产业竞争根本在于谁能争取到更大的半导体市场份额,有了市场份额才会有投资回报,也才能持续的产业研发投入,不断更新迭代技术。

  随着华为、中芯国际、海康、大华等半导体相关企业被美国列入“实体清单”实施出口管制,国民的安全神经被深深刺激,似乎一夜之间,“芯片”与“国运”联系到了一起。数亿国民关注、数千企业参与、千亿资金入场、近百投资机构押注……

  即便在 2020 年新冠疫情影响下,半导体产业也掀起了投资热潮。据云岫资本《2020 年中国半导体行业投资解读》的统计,2020 年半导体行业股权投资案例 413 起,投资金额超过 1400 亿元人民币,相比2019 年约 300 亿人民币的投资额,增长近 4 倍。这也是中国半导体一级市场有史以来投资额最多的一年。

  对此,金鹏教授深感忧虑。他希望投资机构关注一些具备长期发展潜力的企业,避免过度包装以及追捧估值过高的企业,需要从全面评估创业团队对产业的深刻理解和持续创新的执行力。

  实际上,中国很多产业都存在投资过度泛滥、资源浪费的现象。在金鹏教授看来,中国半导体要实现国产化除了考虑到“卡脖子”问题,还需要考量产品性能、性价比、市场需求、投资回报等问题。他也希望,国家能提前布局产业发展路线图,充分考虑技术路线和产能规模规划,切忌因市场供求关系与技术同质化造成的产能过剩和投资烂尾。

  2021 年 1 月 18 日,路透社传出消息,特朗普政府通知包括芯片生产商英特尔 (Intel) 在内的几家华为供应商,将撤销部分对华为销售产品的许可证,并打算拒绝其他几十个向这家电信公司供货的申请。很多媒体把此举看成是特朗普政府“最后的疯狂”。然而,无论如何,我们对美国的科技压制政策无需抱有太大的期待。

  “停止供货实际上影响最大的是美国的企业。美国政府向企业施压,美国的企业也会向政府施压。”金鹏教授给出应对方式:只要中国处理好全球地缘关系,加大与欧洲、日本、亚洲合作,处理好国际关系,广结善缘,多极合作,就能摆脱美国的“芯片挟制”。

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