中芯国际创始人张汝京：中国第三代半导体如何“直道超车”？

张汝京：先和大家讨论一下第一代、第二代、第三代半导体的科普。

（1）第一代半导体最早用的是锗，后来变成硅，因为产量多，技术开发得也很好，所以现在锗很少用到，都是用硅。到了40nm以下，锗又出现了，和锗硅做通道可以让电子流速度很快，所以第一代半导体材料硅是最常用的，现在用的锗硅在特殊通道材料是用得到的，将来也有一些会用到碳，这是将来的发展，其实是周期表里面四价的材料。

（2）第二代复合物常用的是砷化镓和磷化铟，功率放大器里面用得不错，但是砷有毒，很多地方不允许使用，所以第二代是高速的功率放大器用得多，LED里也用到。

（3）第三代出现更好的，也是化合物，有碳化硅、氮化镓、氮化铝等。碳化硅现在用在高电压、大功率等上面有特别的优势，氮化镓用在高频的功放器件用得很多，氮化铝有特殊的用途，基本上民用较少。

（4）另外还有半导体是比较特别的，不知道算第几代，第二代就出现了，第三代里面也有，2-6族周期表里2b和6a配合起来的，用途非常特别，比较难做。

圆桌论坛环节

提问：18年中芯和19年华为实体名单以来，半导体产业最热的几个词可能是国产化、国产替代，再者是弯道超车，同时近两年整个中国半导体产业面临着美国各个层面的封锁，半导体设备和芯片层面的供应面临风险，请问四位嘉宾怎么看待当前逆全球化和技术封锁的背景下，中国半导体产业的国产替代和弯道超车？

张汝京：我不太了解为什么要弯道超车，直道就不能超车吗？

其实随时可以超车，所以以后尽量不要用弯道超车，弯道超车是花时间花精神、不是捷径的方法。

目前美国对中国的高科技很多限制，但这不是从现在才开始的。

2000年以前西方国家有三个不同会议，最早的巴统，第二个叫库卡，最近出现的叫瓦森纳，都是针对高科技的技术、材料、设备对某一些国家设限制。

2000年的时候我们回到大陆盖Foundry厂的时候这些限制还存在，但是小布什政府对于中国还是比较支持的，逐渐开放。当时中芯国际从0.18微米的技术设备跟产品引到大陆都要申请许可，得到美国政府四个不同部门的会签，第一个是美国国务院，第二是美国商务部，第三是美国国防部，第四个是美国能源部。这个限制一直存在，2000年以后逐渐减少，我们就从0.18、0.13微米申请到90nm、65nm、45nm都申请到了，45nm技术还是从IBM转过来，当时是非常先进的技术。45nm以后我们又申请到了32nm，延伸到28nm，都是一步步申请到。十几年里面做了很多世代上的突破。到了28nm本人离开中芯国际，后面没有申请可能不需要了。

但是对于设备的限制，美国不同的总统会定不同的策略，特朗普的策略是最苛刻的，这次的难点在商务部，之前的难点在国防部，主要是美国在5G落后于中国，希望放慢中国发展5G的脚步。

这不是第一次，1980年代日本存储器比美国进步得多，技术良率设计都领先，美国就给了日本很多限制，定了一个广场协定，日本结果除了东芝存储器还在苦撑以外其他基本都没有了。逻辑上面日本没有领先，日本领先的是模拟和数模混合，用在功率上面尤其是用在汽车高铁领域器件做得不错，当时日本受到了很大的制约，慢下来了，但是并没有停，做的是材料和设备非常领先，譬如说大硅片，全世界51%的份额都是日本的，信越和村口两家占了全世界一半以上。很多光刻胶，特殊化学品材料日本还是领先，设备上光刻机还是领先，基本的设备都有，日本在受到打击之后技术上受到了很大的限制，甚至存储器就不存在了。

但这次美国发现中国造成了很大的竞争压力，美国开始在5G通讯方面要制约，因为中国的确领先了很多。

如果5G中国领先很多，将来在通讯、人工智能、云端服务等,中国就会大大超前，中国本身在高科技的应用上面是很强的。最近沸沸扬扬的TikTok比美国的Facebook要好得多，有很多特殊的功能，受到很多美国年轻人的喜欢。

美国竞争不过的时候就会用行政的方式，80年代对日本做了一次，近几年开始对5G制约，但是这一次制约的对象是中国，制约的能力也没有那么强了，但也不能掉以轻心。

在5G里常常都会用到第三代半导体，比如很多高频芯片用的材料是氮化镓，频率非常高，耐高压、耐高温都很好，比如无人驾驶汽车、充电桩等用得碳化硅也是第三代，用得非常多，这些美国会对中国禁运。

碳化硅是非常好的材料，有三个阶段都是可以卡脖子的地方：

（1）材料，碳化硅的单晶，2寸、3寸、4寸用了很久，现在5寸、6寸已经出来了，8寸也就少量出来，现在用得最多的是4寸和6寸，材料是一个很重要的资源；

（2）外延片：有了材料第二阶段找外延片，也是特别的技术，做得好器件就非常好；

（3）第三阶段生产各式各样的功率半导体，用途很多，新能源汽车、动车高压的功率器件超过3000伏以上最好使用碳化硅，这些我们还比较弱。

提问：第三代半导体按什么发展规律来发展的？比如第一代半导体以Design House+Foundry为主，第二代半导体很大程度上还是IDM模式。

张汝京：第三代半导体是后摩尔定律时代，线宽不是很小，设备不特别贵，但它的材料不容易做，设计上要有优势，投资也不需要很大。

需要考虑的是，市场、投资回报率、政府支持度、好的技术团队，真正有经验的人在我们国内并不够。

第三代半导体，拿SiC来讲，市场非常大，因为新能源车里要用很多，特斯拉的Model 3里开始用。这些功率模组是意法半导体、英飞凌这两家，而这两家基本上都是IDM公司，他做得很好，看起来第三代半导体里较大公司都是IDM公司，从头到尾产业链是一家负责的话，做出来效率较高。但是也有Design House+Foundry模式。

个人觉得第三代半导体IDM现在是主流，但是Foundry照样有机会，重点是要有长期合作的设计公司。

如果资本市场愿意投入资本，这个投资并不需要很多就可以做，重点是人才，我们国内现在不太够，美国、日本、韩国、台湾等都有所需人才，中国大陆也有些研究机构，如果愿意进到生产业界也是很好的。分析韩国三星做的好的原因（IDM代表公司），财力雄厚，眼光很远的，虽然国内市场不大，但技术、开发材料、设备等去全产业从头做到尾，如果受到制约，除了光刻机，其他环节都没问题。

基本上第一代第二代第三代半导体产品，他都能够生产，而且具有很大的竞争力。在台湾是有一家技术能力可以做到三星，但除了技术以外，对材料、设备不太去发展，因为不觉得会被海外市场卡脖子。

中国大陆不一样，很多不友好的国家和地区会卡脖子，所以一定要自己把这些技术开发出来。

我再强调下，第三代半导体投资并不是很大（能够有一个像样的规模，个人觉得第三阶段，如果有材料、外延片来做这个器件的话，如果用一个6吋来做，大概20-70亿规模都可以赚钱。如果做外延投资大概只要不到10亿，设备也不难，原材料国内的山东天岳等都不错，否则向日本、德国买都买得到，也不贵。

我估计一个工厂，不算厂房土地，设备10-20亿就可以。

提问：半导体制造在过去20年取得了发展，但是和海外仍有差距，如何看待这种差距，尤其第三代半导体？

张汝京：我们封装和设计很强，装备差距也不大（前几年看国内的公司，材料的4吋的和海外差距不大，6吋也不大，外延片很快也可以缩短），至于第三段，设计这块跟逻辑相比也不是很难，设计和工艺的配合比较重要。

但是做到射频方面，海外顶尖的日本的TDK、Murata等很强，还有一些海外小公司也不容忽视，我们相比还有差距。

请大家注意一下，刚刚有提到说，有很多小公司、新的公司做得是不错的，比如说在美国加州一个小公司叫纳维塔斯，不晓得有没有被人家买掉，前一段时间我看他们做的是不错的。法国也有一家公司被ST、Micron买了。

刚刚也提到，以色列还是有很多好公司可以去考虑的，因为这种主要是人才，这个人才也不需要很多，几个好手来了，把我们这边的年轻人教会，我们几乎可以并驾齐驱。要考虑短时间之内人才基础，这是我们一个弱点，基础可能做了，但是基础跟应用之间有一个gap，怎么去把它缩短？欧美公司做得比较好一点，我们就借用他们的长处来学习。

所以我感觉差距不是那么大，没有逻辑差得这么大，也没有存储器差距这么大，可以追得上的。 

所以要下决心找到合适的团队。做这个行业里面是很寂寞，艰苦的，要有很强的信仰的力量来支撑我们，我们就可以把它做出来。所以我是乐观，相信我们追得上。