专注科研向生产的转换
2014/9/12 千人智库
中国半导体科研的起步比国外没有晚多少:早在1956年就被列成重点发展的战略领域,并成立了中科院半导体所和北京大学半导体专业。我的博士导师李志坚院士和副导师李瑞伟教授也都是在1958年就开始在国内从事半导体研究的;清华大学也在1960年就送出了第一批半导体专业毕业生。
听老一辈讲,早期的半导体技术就是提炼超纯半导体材料,俗称“拉单晶”。在产业的发展上,中国在分立器件时代还是不错的,全国各地建起了许多运营健康、系列成套的工厂。由于分立器件技术和设备不需要一两年就更新一次的“折腾”,加上这些工厂主要是按国家计划生产,供给国内的产品企业,所以产业的规模和效益还是相当不错的。我的家乡辽宁阜新市就有一个晶体管厂,一直是当地青年人向往的工作单位,到我大学毕业的时候仍在经营。我小的时候去那里买过二极管和三极管,装的单管半导体收听本地的中波电台效果很好。
到了集成电路时代,主要是从上世纪七十年代末开始,中国就跟不上了。八十年代初我考入清华大学半导体专业,对这一点感受尤其深刻。其实在国家层面上,中央和地方政府一直不遗余力地重视和支持这个产业:在八十年代就从国外引进了很多条三吋生产线,仅仅我了解的就有二十多条。但除了无锡的742厂(后来的华晶),其它的基本都没做起来,现在也都不在了。原因基本上有两个,一个管理上的,就是集成电路芯片的生产除了生产线超净车间和硬体设备以外,还需要极为精细的系统管理;另一个是技术上的,就是大家熟知的“摩尔魔咒”,刚引进的技术和设备过一两年就淘汰了;有时生产线还未调通,市场的需求就已经转向了新一代生产线。由于建设集成电路生产线的成本越来越高,风险越来越大,国内建设的步子就慢下来了;到2000年间,建设的仅有908 (华晶6吋厂)和909(华虹8吋厂)两条线,和国外的差距也越来越大了。我们这些学半导体专业的人也都没有地方去,只好到国外寻找发展。
现在,中国已经成为世界上第二大经济体,也是世界上对集成电路进口量最大的国家,集成电路芯片制造再一次被国家选为战略领域,国务院近期还专门发布了《国家集成电路产业发展推进纲要》。因此我们一定要抓住机会,在这一轮中取得扎扎实实的进步,实现跨越发展。
如何去发展呢?我想最重要的就是解决生产线管理和技术节奏上的“魔咒”。当下,国家的外汇储备多达4万亿美元，投入一点儿资金做科研本身应该是没有问题的。但科研结果并不等于集成电路芯片产业,要转化成大生产的竞争力后才成为生产力。这并不是集成电路芯片制造的特殊性，而是我国的普遍现状,是目前社会各界都格外关注的。不久前习总书记在科学和工程两院院士联合大会指出：“多年来,我国一直存在着科技成果向现实生产力转化不力、不顺、不畅的痼疾……中国遇到了一个科研转化成生产力与实际产品的竞争力问题,这一环我们相当的薄弱”。在目前生产线管理和技术节奏跟国际龙头企业都有差距的情况下,我们首先要在科研-生产的转化上取得突破。
要将科研成果转化成大生产技术,首先要由生产需求驱动研发,由企业牵头,研发与生产环环相扣。科研的突破往往是一百次试验中有一次成功就可以发表文章和申请专利了。但生产则需要一百次都要成功,而且结果要一模一样。只有一开始就把科研的目标定为生产技术,每一步都想着研发的技术是给生产线用的,发表文章和验收报告只是副产品。技术的稳定性和生产成本才会在一开始就得到重视。如若不然,科研阶段就确定了的基础框架,在生产中再改动几乎是不可能的。其次是要把从科研到生产的流程设定,严格执行。在科研过程中一定要在起步阶段就引入客户及真正的代表性产品来考验技术的可行性,通过加压试验来发现和解决技术中的“夹生饭”,剔出“地雷”和“砂子”。不然的话,大生产的过程就会像活人趟雷区,技术中薄弱点就像一个个定时炸弹,在产品的生产甚至使用中逐渐炸开,生产线和产品公司都苦不堪言,辛辛苦苦开发的技术也补丁上摞补丁,企业就会失去进入龙头企业的机会。第三是生产线自身的精细化系统化管理。很多时候大家以为生产线没有技术含量，只需要解决态度问题,通过严格的军事化纪律管理和执行科研单位转给过来的技术流程做就可以了。实际上,科研结果在生产线上的转化涉及到设备再选型、技术二次调试、客户订制标准建立、大生产重复性检测、以及成本优化等多方面，是非常复杂的,在一定程度上比科研阶段更有挑战性;需要精细计划,专业操作,和激情投入,可以用“ Specific精准、Technical专业、Enthusiastic激情”来概括。
我是从生产线上的工程师一步一步做上来的，感受最深的是工厂里的任何一环都要非常精准，每个细节都要精细化。我们拧个螺丝，并不是说拧紧了就行了，而是要用手指拧到拧不动了,拿标记笔画好一个九十度线，然后再用量身打造的扳手精准地拧到位。有一个很形象的比喻，就是在生产线里做事要一次做对，相当于在餐厅里把盘子刀子叉子一次放好,没有一点儿叮叮当当的响声。把生产化技术做到位并不容易, 100次试验必须成功100次，而且这100次的结果要一模一样，好一点坏一点都不行。没有这样精准的执行,多好的技术成果都没办法做出一流的产品。
我对技术从科研到生产线转化的另外一个感受是在技术交接阶段就必须迅速提高技术使用效率。在集成电路大生产中，65纳米的标准就是65纳米，如果去追求45纳米的水平，则成本就会高30%左右。同时生产工艺需要有容量，全部沿用90纳米的旧设备就会使每一个步骤都绷在最紧的点，返工率会很高，根本无法成功大生产。同时，在不同生产线出来的同种产品，技术表现必须一样。如果一个更优一个略次，就会给终端用户增添许多验证和管理上的负担，造成无法进入市场。所以，要实现技术成果到生产力的转化，实际上是技术理念、流程理念、做事方法、以及文化习惯等多方面的综合。我们现在做大生产技术管理，其实就是要把技术要点、做事习惯、和团队愿景有机地结合起来。这是一个非常专业的领域，非常值得我们多花功夫去琢磨，去推动。
英特尔、三星、台积电发展得那么好，并非一朝一夕，是长期踏踏实实积累的结果。中国想要把集成电路产业发展成与国力、世界地位相匹配的战略性产业，除了在科研上大力投入外，还得在生产化技术与生产化管理上与世界先进水平取得同步。集成电路产业第一梯队主要是屈指可数的几家老牌巨无霸龙头，如英特尔、三星、台积电等，这些公司的技术质量和产品平台非常复杂，我们在短时期内还无法超越。如果要在技术节奏上与他们比肩并进，会像星球大战一样耗尽我们的大量资源;同时也难以判断我们在哪些方面赶超了它们，在哪些方面还没有赶上。除去这几位巨无霸龙头以外的集成电路制造公司，如格罗方德，台联电等，组成了第二梯队，与国内的中芯国际等后起之秀有很大的可比性。我们目标应该是在运营指标上成为第二梯队的第一名，GLEWW140912。
半导体集成电路大生产主要的运营指标有七个：第一是“一次做对率”，要达到100%。无论是一个新的技术平台，一台新型设备的采购，还是一个新产品的导入，都要一次成功，否则就会推迟甚至丧失进入市场的机会，造成客户流失和产能空置。第二是生产线的成品率，要保持在99.5%以上。如果下线了一万产品片，最后只有九千五百片合格地交货给客户，那这个生产效率就太低了。第三是生产线的稳定性，就是发生突发事件的几率，在每10万片交货中要少于1次。第四是交货周期要快过理论值。交货周期与你投资设定的产能与设备合理性有关系。如果购买的设备产能多达2万片，而你每月的订单只有1万片，你的交货周期自然就会很短;但如果你建成的产线是3万片，而每一步都在不多不少3万片产能瓶颈，而你又要每月投片3万片以上，那你就做不快，很可能无法准时交货。在国际上，客户除了对产品的质量非常关心以外，对交货周期也非常重视。我们必须在同等的投资情况下，实现交货周期最短。第五是工艺缺陷的密度，取决于工艺设定的合理性和设备维护的质量，是一代生产技术成熟程度的标志，到达本征密度的时间被称为“学习周期”。第二梯队的第一名要用最短的时间完成“学习”。第六是最低的生产成本。我们身处中国，在生产运营成本上比较有竞争性，除了人力资源上的优势外，国内还有许多生产设备和材料的企业在02专项的大力支持下发展得很好，为我们取得了很大的本地优势和竞争力。第七是客户放心度。要通过“说到做到、周到厚道”留给客户最放心的体验。作为一个集成电路生产厂要做到有信誉，负责任，这是说到做到;提前替客户把问题解决掉，出了问题不推卸，责任永远留给自己，这是周到厚道。我们的目标应该是把这种敞开胸怀的文化传达给客户，成为客户最喜欢的生产厂。
集成电路芯片制造需要打造坚强的团队。在团队构建以后还要不断地建设，按照工厂的实际情况来设立阶段性的目标，一步一个台阶。中国集成电路制造产业一直在探索如何再发展。过去，无论是中芯国际还是华虹都走了一段漫长且艰难的路。在国家的支持下，通过不懈打拼，才达到了如今的规模。下一步，我们一方面是管好用好已有资源，使它发挥更大效应;另一方面，是承接起前一辈的奋斗精神，再接再励，把中国集成电路制造业推向新的规模。
http://weixin.100md.com
返回 千人智库 返回首页 返回百拇医药