曾經遠遠落後於中國,韓國半導體是如何徹底反超的?

2019-12-10     胖福的小木屋

首先,在半導體技術上,韓國一開始是落後於中國的,但是又實現了對中國的彎道超車。

1959年,韓國金星社(今天的LG公司的前身)研製並生產出該國第一台真空管收音機,在電晶體開發出來之前,真空(電子)管是電子設備的主要有源元件。這被認為是韓國電子產業的開端。

彼時,韓國企業連自主生產真空管的能力都沒有,只能完成進口元器件組裝。

而在1953年,中國南京無線電廠就已經生產出了全國產化的電子管收音機,並大量投放市場,元器件、喇叭、開關、電阻、電容器全部都是自產自研。



1962年,中國人民解放軍軍事工程學院畢業的康鵬卻在成功研發出「隔離-阻塞振蕩器」,成功解決了電晶體的穩定性問題,「隔離-阻塞振蕩器」問世後,109廠遂開始量產電晶體,使中國比美國僅晚八年進入電晶體時代,可以說遠遠超過了韓國半導體的發展速度。(美國於1954年從真空管時代進入到電晶體時代)


國產老電晶體


那麼為什麼如今韓國的半導體產業卻遠超過我們呢?

其實雖然韓國1959年就造了空管收音機,但韓國在此後的近20年里,半導體發展其實都並沒有什麼大的氣色。但是從60年代開始,韓國推行出口導向型戰略,重點發展勞動密集型的加工產業,在短時間內實現了經濟的騰飛,一躍成為全亞洲發達富裕的地區,被譽為亞洲「四小龍」之一。

擁有了大量財富的韓國開始轉型,大力發展科技密集型企業,1975年,韓國政府公布了扶持半導體產業的六年計劃,強調實現電子配件及半導體生產的本土化。而非通過跨國公司的投資發展半導體產業。這無疑為未來韓國半導體產業的自主發展奠定了堅實的基礎。


開始茁壯成長的韓國半導體企業抓住了一個良好的發展契機——動態隨機存取存儲器(DRAM)晶片此時正式投入使用,這種內存晶片構成了每台電腦不可或缺的「內存條」,其使用廣泛,技術要求相對較低,適合大批量生產,這些特性吸引了當時技術儲備還比較弱的韓國企業的目光。

1983年,三星在京畿道器興地區建成首個晶片廠,1984年,三星公司完成了64K DRAM晶片的研發,當時其研發速度還落後於美國數年。

而這個時候,美日之間的晶片戰爭開始了。

1966年,IBM公司的研究人員,羅伯特·登納德博士,發明了半導體電晶體DRAM內存,並在1968年獲得專利。然後,1970年美國英特爾,依靠批量生產DRAM大獲成功。此後70年代以來,日本半導體企業取得了飛速發展,1976年日本廠商進攻DRAM市場後,差點將英特爾逼死。


讓美國十分憤怒,1985年美國發動經濟戰爭,扶植韓國廠商進攻DRAM產業,當時在半導體行業發展程度還比較低的韓國企業在美國的扶持下迅速發展。

這個時候韓國政府抓住機會,1986年10月,韓國政府開始執行《超大規模集成電路技術共同開發計劃》,要求以政府為主、民間為輔,投資開發DRAM晶片核心基礎技術。隨後的三年內,這一研發項目共投入了1.1億美元,而政府承擔了其中的57%研發經費。

那個時候,三星電子首先向當時遇到資金問題的美光(Micron)公司購買64K DRAM技術,加工工藝則從日本夏普公司獲得,此外,三星還取得了夏普「互補金屬氧化物半導體工藝」的許可協議。

在此過程中,三星等韓國公司已逐漸熟悉漸進式工藝創新,加上這些公司逆向工程方面的長期經驗,韓國的半導體產業進入了發展的快車道。


​1988年,三星宣布完成了4MDRAM晶片的設計,此時其研發速度僅比日本晚6個月;隨後三星又趁著日本經濟泡沫破裂,東芝、NEC等巨頭大幅降低半導體投資時機,加大投資,引進日本技術人員。並於1992年開發出世界第一個64M DRAM,超過日本NEC,成為世界第一大DRAM製造商。

這個時候韓國開始向惠普、IBM等美國大型企業提供產品,實現了在技術和市場上趕超美日的目標。直到如今,DRAM和NAND flash都是存儲晶片極為重要的兩大類。


截至目前,存儲晶片領域以DRAM來說,三星、美光以及海力士總共占據全球DRAM晶片市場份額的96% ,而 NAND flash 上則三星、東芝、美光、海力士、英特爾五家壟斷。總結來說,日韓美三國壟斷了存儲晶片市場。可以說,日韓美三國壟斷了整個存儲晶片市場,掌握了定價權,將存儲晶片賣出了天價!


可以說,韓國半導體的發展總結而言是集合了天時地利人和發展而來的結果,韓國當時處於經濟的騰飛期,再加上美國的扶持,從日本挖掘半導體人才,引進產業線,購買日本半導體企業工藝,然後在此基礎之上加緊研發,形成自己的技術,再進行創新。

韓國的液晶面板也是如此發展起來的,趁著日本經濟泡沫,通過薅日本羊毛,大量招收日本面板人才,從仿製再到創新。



而中國則不一樣,受限於美國的制裁,中國就不可能從日韓大規模挖掘半導體人才,也不可能引進產業線,而且等到改革開放之後,中國的半導體其實已經落後很大程度了。

不過,到了21世紀中國在半導體領域已經在開始慢慢起步。中國目前是全世界含有的擁有全套晶片生產鏈體系的國家。

首先是晶片設計工具,這個是晶片最上游的了,主宰全球1.5億美元電子產業的發展,美國的新思科技(Synopsys)、同樣是來自美國的楷登電子科技(Cadence)、2016年被德國西門子收購的明導國際(Mentor Graphics)三足鼎立之勢。但是中國的華大九天,廣立微、芯禾科技也構成了國產EDA工具三巨頭,雖然只有美國三分之一的種類,但是在這三分之一里,中國有些是做到全球一流水準的。



然後是IC設計,中國最牛的海思,拋開海思就是聯發科、紫光展銳,這三家都是全球前十的IC設計廠商。

過了就是晶片製造設備了,單晶矽片製造需要單晶爐等設備,IC製造需要光刻機、刻蝕機、薄膜設備、擴散\\離子注入設備、濕法設備、過程檢測等六大類設備。在半導體設備中,像台積電等晶圓代工廠設備採購額約占80%,檢測設備約占8%,封裝設備約占7%,矽片廠設備等其他約占5%。

首先是單晶爐,中國有京運通,光刻機有上微,現在還在搞45nm,蝕刻機全球最領先,中國有中微、北微,薄膜設備中國有北微,已經在搞7nm,擴散/離子注入設備中科信、北微,濕法有北微、盛美,檢測設備有東方晶源,除了離子設備,都已經搞定了14nm,在搞7nm,或者有些搞定了7nm,在搞5nm。


然後就是晶圓代工,中國有中芯國際,已經搞定了12nm。

在具體晶片晶片,晶片一般可分為存儲晶片和非存儲晶片。存儲晶片中的快閃記憶體和內存分別被長江存儲和合肥長鑫搞定。

非存儲晶片里在AD 轉換晶片、CPLD/FPGA(複雜可編程邏輯器件與複雜可編程邏輯陣列)以及射頻晶片領域,中國差距明顯,其他都在主流水準。



紫光集團曾經想通過購買 Lattice 來破開壟斷局面,遭到特朗普政府的強勢打壓,如今中國電科、同創國芯、AGM等眾多國產企業正在努力依靠自主研發,突破封鎖。在中低端市場取得了不錯的成績。國內射頻PA廠商有唯捷創芯,也是只做到了中低端。AD轉換就是模數轉換。顧名思義,就是把模擬信號轉換成數位訊號。



可以說,中國是罕見的擁有了晶片完整產業鏈的國家,但是中國目前還沒有形成完整的半導體生態,如果形成了完整的半導體生態,那麼EDA廠商就可以拿自己的EDA工具到下游驗證,然後下游廠商根據自己的需求向上游提出研發需求。

隨著中國的發展,繼日美之後,美國將會對中國發起第三次晶片戰爭。

文章來源: https://twgreatdaily.com/zh-tw/amqh8m4BMH2_cNUgQA0L.html