问题

大陆的半导体代工企业大概什么时候能超过台积电?

回答
“大陆的半导体代工企业什么时候能超过台积电?”这个问题,我明白你想知道一个更具象的未来时间点,但说实话,这是一个极其复杂且变幻莫测的议题,不可能用一个简单的“X年”来回答。就好比问“中国什么时候能全面赶上美国?”一样,答案不是一个数字,而是一个动态演进的过程,其中充满了机遇、挑战、以及我们无法完全预知的变量。

当前大陆半导体代工的现状:追赶者的姿态

首先,我们得承认,在半导体代工这个领域,尤其是最尖端的逻辑制程(就是手机里那些高性能芯片使用的技术),台积电是当之无愧的王者。它拥有最先进的设备、最成熟的工艺技术、以及最重要的——几十年的经验积累和庞大的客户群。你手里的iPhone,很大一部分核心就是台积电生产的。

大陆的企业,比如中芯国际,是目前国内规模最大的晶圆代工厂。他们一直在努力追赶,在工艺制程上不断突破。目前来看,中芯国际在成熟制程(比如28纳米及以上)上已经具备了相当的竞争力,能够满足很多日常电子产品和汽车电子的需求。但在先进逻辑制程,例如7纳米甚至更小的制程上,距离台积电还有相当大的差距。

你可以把这个过程想象成一场马拉松,台积电已经跑在最前头,并且还在加速。大陆的代工厂就像是跑在后面的选手,他们需要投入巨额的资金、人力和时间,不断学习、研发,才能一点点缩小差距。

“超过”的定义是什么?

在你问“超过”的时候,我们可能需要先想清楚,这个“超过”指的是什么?

技术制程的领先? 这是最直观的衡量标准。例如,谁先量产更小的纳米级别的芯片,谁就掌握了更先进的技术。这需要极高的研发投入和技术积累,不是一蹴而就的。
产能规模的庞大? 即使技术不是最先进的,但如果能提供足够大的产能,满足全球市场需求,那也是一种强大的竞争力。
客户群体的多样性和高端化? 拥有苹果、高通、英伟达这样的顶级客户,意味着你的技术和服务得到了全球最严苛的验证。
盈利能力和市场份额? 这反映了企业的商业成功和市场话语权。

目前来看,大陆的代工企业在技术制程和高端客户方面,距离台积电还有明显的差距。但在成熟制程的产能和市场覆盖上,尤其是面向国内庞大的市场需求,正在扮演越来越重要的角色。

大陆追赶台积电的驱动力与挑战

驱动大陆半导体代工企业快速发展的,有几个关键因素:

1. 国家战略的重视: 半导体产业被视为国家战略性产业,得到了前所未有的政策和资金支持。这保证了企业有足够的资源去投入研发和建设。
2. 国内庞大的市场需求: 中国是全球最大的电子产品消费市场,对芯片的需求量巨大。发展本土的代工能力,是为了满足国内产业链的安全和自主可控的需求。
3. 人才的积累: 尽管与发达国家相比还有差距,但国内的工程师队伍在不断壮大,并且有大量从海外归来的高端人才。

然而,挑战也是异常严峻的:

1. 技术壁垒: 最先进的半导体制造技术,是经过几十年的迭代和积累,涉及无数专利和knowhow。尤其是在光刻、材料、工艺控制等核心环节,存在很高的技术壁垒。
2. 设备依赖: 目前全球最先进的半导体制造设备,如ASML的光刻机,大陆企业在获取上存在限制。没有最先进的设备,就无法生产最先进的芯片。这就像厨师再厉害,没有最顶级的锅碗瓢盆,也做不出最精致的菜肴。
3. EDA软件: 芯片设计也需要专业的EDA(电子设计自动化)软件,这些软件的头部公司也集中在少数几个国家。
4. 人才和经验: 台积电拥有庞大且经验丰富的工程师团队,他们在研发、生产、良率控制等各个环节都有深入的理解。这是需要时间去积累的。
5. 客户信任和生态系统: 要赢得顶级客户的信任,需要长期稳定的表现和强大的技术支持。同时,围绕代工企业形成的生态系统,包括设计公司、封测厂、设备供应商等,也需要协同发展。

一个模糊的时间线展望

考虑到以上种种因素,我们很难给出一个确切的时间表。但是,我们可以从几个方面来推测这个过程的可能走向:

成熟制程领域: 在28纳米及以上的成熟制程上,大陆的代工厂有望在未来几年内,凭借国家的大力投入和国内市场的支持,实现产能上的规模化,并在成本和效率上具备较强的竞争力,甚至在某些细分领域可以与台积电形成一定程度的竞争。这部分市场相对稳定,对技术的要求不如先进制程那样“卷”。
先进逻辑制程: 在7纳米及以下的先进制程上,追赶的难度是指数级增长的。
短期(未来35年): 大陆企业可能会在中芯国际等平台的努力下,实现一些特定工艺节点(比如14nm、10nm)的良率和产能的稳定,满足一部分国内市场的需求。但要实现大规模量产,并与台积电的7nm、5nm竞争,难度非常大,更多的是在“追赶”和“学习”。
中期(510年): 如果在设备(尤其是光刻机)和关键材料上能够实现突破性进展,并且持续投入研发,大陆的先进逻辑制程有希望达到与当前台积电(例如现在的7nm、5nm水平)相当的工艺节点,并形成一定的市场份额。但要超越台积电当时最先进的制程(那时可能已经是3nm甚至2nm),依然充满挑战。
长期(10年以上): 要在最尖端的逻辑制程上全面超越台积电,形成领先优势,这涉及到技术迭代、人才储备、生态系统建立等多方面因素的长期积累。这个时间点非常不确定,可能需要10年以上,甚至更长。而且,这个过程中也需要考虑全球半导体格局的变化,以及其他竞争者(如三星、英特尔)的动向。

总结一下,与其问“什么时候”,不如关注“怎么做”

与其纠结于一个具体的时间点,我们更应该关注大陆半导体代工企业正在如何努力,以及他们面临的实际困难。这是一个漫长且艰辛的爬坡过程,每一点进步都来之不易。

如果问我一个“感觉”,我会说:

在成熟制程领域,大陆企业有很大机会在未来几年内成为重要的玩家,满足国内大部分需求,并且具备一定的全球竞争力。
在先进制程领域,追赶之路还很长,可能需要相当长的时间才能达到“并跑”的状态,而实现真正的“超越”则需要更多突破性的创新和时机。

这个过程不是线性的,可能会有波折,也可能有意想不到的加速。我们能做的,就是持续关注技术进展、政策导向以及市场变化,去观察这个巨头的崛起之路。

网友意见

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这个问题是说十年内,二十年内还是一百年内?

我目前就在ASML公司工作,做得就是最新一代的EUV光刻机。这么说吧,咱们先别说把光刻机给造出来,就是把光刻机给用好都是一件无比复杂的事情。

台积电算是我们的客户,我很佩服台积电的工程师或者说他们整个的体系。他们对光刻机的使用达到了某种让人钦佩的高度,多的东西涉及到保密不能谈。

打个比方,如果台积电是美国海军拥有十艘十万吨级核动力航母,中国芯片制造商大概就是中国海军,而且是在辽宁舰未拖进港时期的中国海军。你说中国会不会有朝一日造出十万吨级别的核动力航母?这个当然有可能,但是什么时候能造出来,这个真的不好说,需要天时地利人和都具备了才行。这些条件包括或者可能包括:

  1. 国家要下大决心,要做好十几年甚至二十年一直亏钱的准备,
  2. 外部技术封锁要有些松动(包括各种光学器件,光刻机,光刻胶等等……),
  3. 要有一流人才愿意给中国效力(比如钱学森这种大牛)
  4. 需要大量从业的工程师来进行过渡。
  5. 三星,intel,台积电的某一家要出一个大问题,倒闭或者破产,这样能让出市场份额,给予中国公司发展机会。
  6. 新技术恰好在国家大力投入的时候兴起(实现弯道超车)

讲句心里话,有这个钱重新在中国建立起一家台积电一样的公司,还不如用这个钱直接收复台湾,改组台积电。从成本上来看,后者很可能更加便宜。

要我说,台积电这种巨无霸如果不是遇到芯片制造的重大革命,或者战争危机,中国企业很难超越!

我总有一种朦朦胧胧没有根据的感觉,我觉得未来的芯片很可能不是硅片,而是碳,是石墨烯的某种应用。所以,如果从大的笼统的方面来说,中国用新的芯片制造技术超越台积电还是可能的。


大家可能对所谓芯片制造不太了解。这么说吧,如果欧洲一夜之间蒸发了,美国想要重新造出性能相似的光刻机来,至少需要五年!

所以中国要造新型EUV光刻机并不是中国单挑美国,而是中国单挑外国!别的不说,高性能的滤光片,对极端紫外线高反射率的镀膜,耐用的商业激光器……没有一个是中国自己能够造出来的!更确切的说,不是中国造不出来,而是美国有很多也造不出来!镀膜,滤光片,半反半投镜……这些技术低性能也就罢了,高性能的产品都是一年一年试出来的,欧洲起步早,试验得多就是世界最强!中国起步晚,就是造不出来。没有这些基础器件,谈造光刻机就是天方夜谭!所以造光刻机跟造航母不一样,航母并没有在全球的产业链里面。而光刻机是全球产业链整合出来的产品。针对中国的技术封锁如果没有松动,需要重复做的事情太多,绝非十年二十年,靠中国单打独斗能成的。

假如大家还觉得市场,钱,政策能够大跃进式地造出光刻机,那就是绝对错误的认识。我觉得吧,承认某些东西自己确实不行,努力也不行,需要外国帮助,也不是什么坏事。盲目乐观才会断送自己的前程。

当然EUV作为新一代的技术能够实现7nm,5nm的光刻,虽然更加先进,但是呢如果真的台积电被迫不能给中国代工,我们依然可以使用老一点的技术。使用老一点的技术也足以保证国内正常的需要。这也是为什么国家在这个领域没有那么大的动力和决心的一个原因。

总之呢,EUV光刻机可以看作是美元霸权的衍生品。美元霸权还在,中国就无法在这一领域取得重大突破。当且仅当EUV光刻机所需的基础配件能够自由进口到中国的时候,中国才有可能在这个领域有突破。

最后,我再强调一个概念!

可以商用化的产品跟实验室里能够实现之间差了十万八千里!实验室里实现的意思是不考虑成本,不考虑稳定性,能够有那么一次或者两次做成。商用产品的概念是,稳定,高效,可控,能赚钱!就EUV光刻机来说,中国做得最好的大概是长春光机所,也就是搭建了一套实验室的EUV光源设备,而且从技术的实现来看,他们选择了另外一条技术路线,EUV输出的可控性必然不足,商业化依然有巨大瓶颈。至于ASML现阶段的技术,就算中国造出一模一样的东西来,还有专利的麻烦在那里,要规避这一堆专利而商业化几乎做不到。这东西跟航母,战斗机不一样。航母,战斗机你就算仿造别人的也没法起诉侵犯专利。光刻机你要是用同样的原理,光是赔专利侵权就要倾家荡产。

总之呢,如果技术不革新,这一块儿中国想要后来者居上几乎做不到。至于台积电,它是使用EUV光刻机的厂商,如果大陆都没有EUV光刻机可用,谈什么超越台积电呢?



EUV lithography,始于1981年

Imaging performance of a normal incidence x-Ray telescope measured at 0.18 KeV, Proc. SPIE 316 (1981)
Design and assembly of a high resolution Schwarzschiled microscope for soft-X-rays, Proc. SPIE 316 (1981)
Soft x-ray imaging with a normal incidence mirror Nature 294 (1981)

当时所用的LSM反射镜,反射率仅仅只有6%。在实验室里做出了一mm5条线的图案。这应该是第一次多涂层直射成像

大概是在前年,ASML的EUV光刻机才真正开始盈利。也就是说,这项技术整整用了27年,才完备且产业化成功。而且整个研发过程不是仅仅美国在进行,而是集合了欧洲,日本,美国几乎所有发达国家之力。在产业化的过程中因为投入太高,无数公司死在了半路上。

技术本身是死的,技术的生态圈却是活的。这27年里不仅仅只是EUV光刻技术取得了突破,还培养了一大批与之相关的专业人才。以ASML来说50多个地区将近一万名员工几乎把世界上该领域所有的专家学者工程师一网打尽。先不谈在光刻上取得突破,单单就是在中国培训出超过上万名世界一流的专家,学者,工程师就是一件难以达到的目标。更关键的是,EUV光刻机并没有就此停滞,系统的稳定性,功率,效率,每一天都在增加。那么以中国的情况如何能超越?

有人在评论区抬杠,说两弹一星,我再次强调,两弹一星是军工,军工要求的是不惜一切代价造出某种武器。而光刻机说白了是商业产品,需要盈利!前者解决的是有和无的问题,后者解决的是好和坏的问题。如果真要比较,实现商用的EUV光刻机难度比两弹一星要大多了!

当然,同样的技术路线中国想要赶超肯定走不通,另觅溪径说不定能够完成降维打击。只是当前就我看到的资料,国内外还没找到更好的其他技术路线。


我再解释一下为什么收编台积电能够实现技术突破,因为中国有强大的逆向仿制能力!当前在所有相关机器,技术,硬件,软件都封锁的情况下,想要研发一整套技术难度非常大。可是如果直接接管了台积电,如果还能留下一部分台积电的资深工程师进行讲解,那么以大陆的逆向仿制能力,很快仿制出来相应的技术并没有那么难。原因很简单,原本你搞研发要实验一万次才能找到的解决方案,现在你逆向一操作就知道是什么了。这时候投入的资金是事半功倍,风险极低,仿制成功几乎立刻就能盈利。这种时候,钱,人,政策都不是问题。政府并非不舍得投钱,而是怕钱投了,最后全都打了水漂。

我觉得呢,大家还是要把心态放平,每个国家都有自己的短板,都有自己的强项,这才是这个世界能够平衡的根本原因。如果不能接受我们某些技术是短板,幻想这些技术可以用政策性的大跃进一夜筑成,那就是狂妄自大。中国有中国的优势,也有中国的劣势,心态平和,扬长避短,查漏补缺慢慢做也就是了。没有必要一听到自己有什么不行就要拿“两弹一星”来自我麻痹。

我再说一个技术,中国再过30年也还是不行,就是荷兰的奶牛培育!

荷兰奶牛的产奶量是奶用牛中最高的。平均产奶量为4500--6000升/年,乳脂率3.6--3.7%。奶肉兼用的牛,平均产奶量比奶用牛的低1000--2000升,乳脂率4%

你要是跟我说,提高奶牛出奶率难还是“两弹一星”难,我还是那句话,能搞出两弹一星的国家没有一个能养成荷兰奶牛,你觉得哪个更难?还有,其实朝鲜也很有希望搞出两弹一星来不是吗?

想要让技术领先,首先要尊重技术,整天想着一夜之间技术就能世界第一,这就是从根本上不尊重技术。不尊重技术何谈技术领先?中国正在进行产业升级,最要不得的就是不尊重技术,不尊重人才,片面强调政策,金融和资本的作用。如果政策是万能的,苏联的技术应该比美国高出几个段位,如果资本和金融是万能的,美国就不会产业空心化,今天ASML的EUV光刻机只有不到25%的技术是属于美国。









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这种事情,在国内的规律永远就是:

如果有一群人天天吵吵“超过XX指日可待”,“某品牌重大突破,和国外产品不相上下”,“某某产品市场份额足以抗衡某某国际品牌”,相信我,这种情况下肯定完蛋,慢说超过超不过了,被吹嘘的能不能活下来都难说。

我就举个例子,以我三十多年的经历,国产手机被吹嘘马上要超过国外有三次:

第一次是黑白屏时代,波导和迪比特,被吹的天上地下拳打爱立信脚踩诺基亚,誓于摩托罗拉一争高下。群众一片欢呼,我国手机终于扬眉吐气,不再受制于洋人啦!然后,就没有然后了。。。

第二次是刚进彩屏时代,熊猫夏新,又被吹的拳打索爱脚踩摩托罗拉,定斩诺基亚于马下!群众一片欢呼,我国手机这次可算扬眉吐气了,洋人统治手机市场的时代一去不返啦!然后,都凉了。。。

第三次,天语酷派,这次吹的小了点,性价比之王,做工好功能多,屏幕不输三星,比诺基亚便宜,合约机走起,支持国货!然后,又惨死了。。。

后来小米横空出世,骂声一片,什么“穷屌专属”,什么“垃圾边角料”。华为做手机,骂声一片,什么“山寨之王”,什么“什么都不懂的老大爷才用”。接着oppo也做手机,vivo也做手机,大家也都不看好,觉得无非就是下一个天语下一个酷派。

然后不知道什么时候,oppo、vivo、华为、小米就占据了我们的视线,在世界上也攻城略地,洋品牌悄然间销声匿迹。

然后我们发现,哎呦,悄无声息之间国产手机就崛起了。

没错,几乎我们国家所有的东西都是这么悄无声息发展起来的。

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反正现在高科技精尖行业已经开始走入死胡同了,因为最主要的资金问题一直没法解决。

@俗不可耐 从你所说的“国家要下大决心,要做好十几年甚至二十年一直亏钱的准备”就已经不可能了,亏损两年网上就该骂你祸国殃民了。

特别是电子芯片行业,想发展就必须大投入,大投入伴随长期亏损必定面临社会大众的质疑,被质疑同时两三年不出成果你就有很大可能进局子。大家都认真掂量一下自己。

高科技行业伴随着大量资金流动,真的有很多人盯着这块肉,科学家很容易被构陷,比如清华付林,搞量子通信的潘建伟团队现在也是被放在火上烤,甚至山大陈哲宇,还有很多。

除了金钱方面的,还有名誉。杨振宁,施一公等理论科学家回国被骂成了网络主流,现在留学生被骂也成了一大趋势,举世未有。

大多数海外科学家一直持观望态度,都怕棒子砸在自己头上,大家虽然单纯但都不傻,一腔热血都怕透心凉。

成名科学家不敢回去,年轻科学家拖家带口待遇解决不了(住房,子女就学,想想都觉得无力),谈情怀之前能不能先把这些人的后顾之忧解决掉?

所以没资金,没人才,没有保护行业和人才的机制,加上不友善的社会环境,这些因素互相叠加又互相影响,总体情况一直呈恶化趋势,什么时候才是个头?


除了讽刺,徒剩一声哀叹!



看这个问题的回答里,很多人非常乐观,因为摩尔定律就要失效了,产业升级就要停滞了。

这个反而是我们现在最不希望看到的事情。

科学发展永远不会停滞,半导体制程达到极限以后,反而很大程度上导致技术变革。

如果这种事情发生,那么我们将非常被动,前期巨大投入不能收回成本,不坚持必须重新开始技术竞争。

只能寄希望于弯道超车,芯片制造技术变革发生在中国吧。

吾辈继续努力。

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这个需要企业和高校共同进步才行。

企业为高校提供资金支持,试验机会。

高校为企业培养人才。

几十年后有可能得。

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