Przyjaciele Auli Huaqiang, miło Was znowu widzieć. Moje nazwisko to Song – choć wielu nowych znajomych często je myli i myśli, że moje imię to… Kinghelm, co jest właściwie angielską nazwą mojej firmy. Sala wykładowa Huaqiang zawsze była miejscem wymiany myśli, nauki i wartościowych doświadczeń. To już moje trzecie wystąpienie w tym miejscu. Za pierwszym razem mówiłem o… KinghelmAnteny GPS i BeiDou oraz moduły nawigacyjne firmy Slkor; po raz drugi przedstawiłem technologię węglika krzemu firmy Slkor. Jako ktoś żartobliwie nazywany „ekonomistą ulicznym” w Huaqiangbei i jako przedsiębiorca, który zmagał się z trudnościami – czasami nawet sprzedając nieruchomość, aby kontynuować inwestycje w branży układów scalonych – chcę dziś podzielić się swoimi przemyśleniami na temat „Drogi do krajowego rozwoju półprzewodników”.

W 2020 roku, w obliczu szalejącej globalnej pandemii i zaostrzenia strategicznej konkurencji między Chinami a Stanami Zjednoczonymi, układy scalone znalazły się w centrum uwagi. W dobie informacji chipy są równie niezbędne jak żywność. W obliczu takiej presji, pytanie, przed którym stoimy, jest proste, a zarazem głębokie: jak możemy uprawiać własne „ziarno” i osiągnąć samowystarczalność w tej kluczowej dziedzinie?

Pan Song Shiqiang z Kinghelm podczas transmisji na żywo

Aby wyjaśnić tę podróż, zacząłem od nakreślenia globalnego krajobrazu przemysłu półprzewodników. Ogólnie rzecz biorąc, świat można podzielić na trzy główne bloki: Stany Zjednoczone, Europę, Japonię, Koreę Południową i Tajwan oraz Chiny. Ta struktura definiuje dzisiejszy międzynarodowy podział pracy w sektorze układów scalonych.

Następnie skupiłem się na obecnym stanie rozwoju krajowego. W całym łańcuchu wartości – materiałach, procesach produkcyjnych, projektowaniu, kompetencjach, narzędziach oprogramowania przemysłowego i sprzedaży – musimy dokładnie przeanalizować naszą pozycję i pozostałe luki. Każde ogniwo ujawnia zarówno postęp, jak i wyzwania.

Udostępniłem również analizę SWOT, aby dać pełniejszy obraz chińskiego przemysłu półprzewodników. Analizując mocne i słabe strony, szanse i zagrożenia, możemy lepiej zrozumieć realia, w jakich się znajdujemy, i kierunek, w którym powinniśmy podążać.

Na koniec mówiłem o przyszłości. Moje przekonanie jest proste: po trudnościach przychodzi chwała. To nie tylko optymizm – to schemat obserwowany w historii i naturze. Chiny weszły na rynek układów scalonych stosunkowo późno i obecnie borykają się z presją zewnętrzną, więc trudności są nieuniknione. Przeszliśmy z półkolonialnego, półfeudalnego społeczeństwa rolniczego do ery informacji w stosunkowo krótkim i nierównomiernym tempie. Tradycyjnie większy nacisk kładziono na nauki społeczne niż przyrodnicze, a brakuje nam tak bogatego dorobku naukowego i doświadczenia przemysłowego, jak na Zachodzie. Nasz czas w w pełni rozwiniętym społeczeństwie przemysłowym był krótki, a nasz system przemysłowy wciąż dojrzewa.

Jeśli ropa naftowa i stal były „pożywieniem” epoki przemysłowej, to układy scalone są podstawą epoki informacji. Luki, które musimy wypełnić, są znaczące, a wyzwania realne. Jednak naród chiński zawsze charakteryzował się odpornością i wytrwałością. Przez ponad pięć tysięcy lat, zarówno trudności, jak i sukcesów, nieustannie posuwaliśmy się naprzód. Zdeterminowane wysiłki osób pracujących dziś w przemyśle półprzewodników – pokonywanie przeszkód i budowanie od podstaw – odzwierciedlają niezłomnego ducha, że ​​przeciwności losu mogą ostatecznie wzmocnić naród.

Globalny krajobraz półprzewodników

Dyskutując o międzynarodowym rynku półprzewodników, musimy zacząć od Stanów Zjednoczonych. Są one jedynym supermocarstwem na świecie, a ta dominacja przejawia się na trzy główne sposoby.

Po pierwsze, chodzi o kontrolę nad technologią i standardami branżowymi. W przeszłości wojny toczyły się o ziemię, zasoby i przetrwanie. Dziś jesteśmy w „wojnie 3.0”, gdzie polem bitwy są rynki, talenty i zyski. Stany Zjednoczone zapewniają sobie przewagę, ustanawiając najnowocześniejsze standardy, zachowując patenty i tworząc ramy, w których inne kraje i firmy muszą podążać za ich przykładem. Było to widoczne w zaciekłej rywalizacji o standardy LoRa i 5G między Huawei a Qualcommem, gdzie nawet Lenovo było krytykowane za popieranie amerykańskich standardów. W istocie kontrolowanie standardów technologicznych przypomina dziś utrzymywanie przewagi w tradycyjnej wojnie – daje strategiczną przewagę.

Po drugie, Stany Zjednoczone dysponują wszechstronną siłą w zakresie badań podstawowych, materiałów, procesów, talentów, innowacji i systemów instytucjonalnych, w tym edukacji. Ponad połowa z 30 najlepszych uniwersytetów świata znajduje się w Stanach Zjednoczonych, a MIT, Stanford, Berkeley i Harvard przodują w badaniach i rozwoju talentów. Bell Labs i Lucent były pionierami w dziedzinie materiałoznawstwa, badań teoretycznych i innowacji przemysłowych. Badania podstawowe w dziedzinie matematyki, fizyki i chemii napędzają przełomy technologiczne – są metaforycznie „ziarnami” przemysłu. Główne amerykańskie produkty technologiczne, takie jak system operacyjny Android firmy Google, system Windows firmy Microsoft i systemy SaaS firmy Oracle, są wykorzystywane na całym świecie, kształtując rynki globalne. Wolne i zorientowane na innowacje środowisko USA sprzyjało rozwojowi firm takich jak Apple, IBM, Microsoft, Tesla i Amazon, a także wysokiemu współczynnikowi konwersji innowacji z Doliny Krzemowej i kapitału z Wall Street na przemysł. Razem tworzą one kręgosłup technologicznej supremacji.

Pan Pieśń Kinghelm odpowiadanie na pytania publiczności

Po trzecie, chodzi o kompletność łańcucha przemysłowego klasy premium. Kiedyś długo rozmawiałem na ten temat z profesorem Zhou Zuchengiem z Uniwersytetu Tsinghua. Kompletny łańcuch wymaga zarówno łańcucha badawczo-przemysłowego, jak i łańcucha przemysłowo-produkcyjnego. Chiny wykazały się niezwykłą sprawnością łańcucha dostaw podczas pandemii – na przykład szybko zwiększając produkcję masek i respiratorów – ale badania nad szczepionkami i materiałami wykrywającymi choroby pozostawały daleko w tyle, ujawniając luki w podstawowych badaniach i rozwoju w porównaniu ze Stanami Zjednoczonymi. Wysokiej klasy produkty amerykańskie, takie jak wzornictwo, technologia, branding i dystrybucja Apple, pozostają głównie w Ameryce, podczas gdy Chiny koncentrują się na montażu i logistyce. Poza przemysłem, Stany Zjednoczone chronią swoją dominację technologiczną za pomocą wpływów militarnych, finansowych i medialnych, a także globalnego zasięgu systemu petrodolara – złożonej sieci strategicznej.

Przechodząc do sojuszników Ameryki w Europie, Japonii i Korei Południowej: Europa w dużej mierze sprzymierza się ze Stanami Zjednoczonymi, utrzymując komplementarne i konkurencyjne relacje. Firmy takie jak ARM (Wielka Brytania), Infineon (Niemcy), STMicroelectronics (Włochy/Francja) i NXP (Holandia) dominują w wyspecjalizowanych dziedzinach. Warto zauważyć, że holenderski ASML jest liderem w litografii EUV, a jego produkty cieszą się tak dużym popytem, ​​że TSMC i Samsung walczą o nie; zamówienia złożone przez SMIC w 2018 roku nadal nie zostały zrealizowane.

Japonia i Korea Południowa stanowią drugą kategorię, silnie uzależnioną od wsparcia ze strony USA. Japonia była niegdyś liderem w produkcji półprzewodników w latach 1980., ale sankcje USA i presja strategiczna zmusiły ją do skoncentrowania się na precyzyjnych płytkach krzemowych, fotorezystach, ceramice i gazach specjalnych. Korea Południowa, na czele z Samsungiem, rozwinęła swój ogromny sektor pamięci dzięki inwestycjom na skalę krajową, a następnie wertykalnie objęła szerszy ekosystem półprzewodników. Sam Samsung generuje około 40% PKB Korei Południowej, a SK Hynix i LG Chemicals również zajmują silną pozycję rynkową.

Nowe produkty czujników Halla firmy Slkor

Tajwański sektor odlewniczy pod pewnymi względami przewyższa Chiny kontynentalne. TSMC, z legendarnym założycielem Morrisem Changiem, który sprowadził talenty z USA, stało się światowym liderem w produkcji neutralnych płytek półprzewodnikowych, obsługując klientów takich jak Huawei, Apple, Intel i NVIDIA. Tuż za nim plasuje się UMC, a wokół Hsinchu istnieje prężny ekosystem projektowania układów scalonych, w którym firmy takie jak MediaTek, Novatek i Realtek zajmują niszowe pozycje.

Jeśli chodzi o Chiny kontynentalne, po trzecim globalnym transferze technologii i przemysłu, zaczęliśmy od prostej produkcji i stopniowo rozwijaliśmy się w kierunku pełnego łańcucha przemysłowego. Początkowo koncentrując się na produkcji pracochłonnej i niskiej klasy, przechodzimy w kierunku sektorów zaawansowanych technologicznie, o wyższej marży i bardziej przyjaznych dla środowiska. Stany Zjednoczone ostrożnie podchodzą do tej ewolucji, podczas gdy branże niższej klasy przenoszą się do krajów sąsiednich – Wietnam przejmuje część produkcji Samsunga, a niektóre fabryki montażowe i podzespołów pasywnych przenoszą się na Filipiny lub do Malezji – co oznacza czwartą falę transferu przemysłowego.

Chiński przemysł wytwórczy ewoluuje również od ręcznych linii montażowych do zautomatyzowanej, inteligentnej produkcji. Producenci OEM przekształcają się w producentów ODM, przechodząc od podstawowego przetwarzania do zintegrowanego rozwoju obejmującego badania i rozwój, projektowanie, branding i kanały dystrybucji. Przewaga demograficzna przekształca się w przewagę talentów: około osiem milionów absolwentów uniwersytetów co roku wchodzi na rynek pracy, wyposażonych w systematyczną edukację i doświadczenie praktyczne, tworząc wysokiej jakości siłę roboczą dla chińskich ambicji przemysłowych.

Najważniejsze wydarzenia ostatnich lat

Pozwólcie, że podzielę się kilkoma najważniejszymi wydarzeniami w branży półprzewodników w ciągu ostatnich dwóch lat. Pierwszym z nich jest represja USA wobec ZTE i upadek Fujian Jinhua; drugim – wieloetapowa, pełna spektrum gra strategiczna między Chinami a USA; a trzecim – skoordynowana presja na Huawei, gdzie firma wykazała się niezwykłą odpornością – poturbowana, ale nie złamana.

Po objęciu urzędu przez prezydenta Trumpa, w kwietniu 2018 roku rząd USA zakazał sprzedaży półprzewodników firmie ZTE. Po negocjacjach ZTE zostało ukarane grzywną w wysokości miliarda dolarów, objęte nadzorem zgodności z przepisami i zobowiązane do dostosowania kluczowych stanowisk kierowniczych w celu spełnienia amerykańskich wymogów regulacyjnych. W październiku Fujian Jinhua została wpisana na amerykańską listę podmiotów podlegających kontroli eksportu, blokując dostęp do wysokiej klasy urządzeń z układami scalonymi zawierających amerykańską własność intelektualną. Miliardy zainwestowane w infrastrukturę i sprzęt stały się praktycznie bezużyteczne. W grudniu tajwański partner UMC, pod presją, wycofał wszystkich inżynierów DRAM, pozostawiając Jinhua bez technologii, sprzętu i talentów – co w efekcie doprowadziło do upadku firmy.

Drugim ważnym wydarzeniem była trwająca chińsko-amerykańska gra strategiczna. Choć nazywana „grą”, w rzeczywistości obejmowała ona wielokrotne próby USA mające na celu stłumienie Chin. Na przykład, Porozumienie z Wassenaar z 1996 roku, pod przewodnictwem USA i Europy, ograniczyło eksport zaawansowanego sprzętu i technologii do Chin. W SLKOR naszym głównym produktem są tranzystory MOSFET z węglika krzemu, które wymagają dwóch kluczowych, zaawansowanych urządzeń – wyżarzania w wysokiej temperaturze i implantacji jonów wysokiego napięcia – których chińskie firmy nie mogą kupić. Lokalni partnerzy w Pekinie musieli polegać na używanym sprzęcie, który był w dużej mierze bezużyteczny. Stany Zjednoczone powołały się również na artykuł 301 swojego prawa handlowego, aby zbadać wszelkie domniemane naruszenia przepisów dotyczących dumpingu lub technologii, co daje im prawo do tłumienia firm zagrażających ich interesom. Zasadniczo, każdy, kto kwestionuje interesy USA, ryzykuje interwencję, ponieważ Stany Zjednoczone mają władzę interpretacyjną i sprawują „jurysdykcję długoramienną” na całym Pacyfiku.

SMIC, wiodąca chińska odlewnia, wielokrotnie spotykała się z taką presją. Jej założyciel, dr Zhang Rujing, odszedł z firmy w wyniku represji ze strony TSMC. Profesor Zhou Zucheng przypomniał mi, że ci pionierzy całkowicie poświęcili się chińskiemu rozwojowi półprzewodników. Późniejsze postacie, takie jak Jiang Shangzhou, Qiu Ciyun, Liang Mengsong i Zhao Haijun, są bohaterami narodowymi, a ich historie zasługują na opisanie i upamiętnienie. Inne firmy, takie jak Huajing, Huahong i Wuhan Xinxin, napotkały podobne wyzwania w trakcie swojego rozwoju.

Pan Pieśń Kinghelm podczas transmisji na żywo

Trzecim ważnym wydarzeniem jest okrążenie Huawei. Mówiąc wprost, założyciel Huawei, Ren Zhengfei, jest niczym pracowity rolnik z Guizhou, który uprawia technologię komunikacyjną za pomocą nasion, nawozów i narzędzi importowanych z Zachodu. Huawei nie tylko uprawiał chińskie pola, ale także pomagał zagranicznym firmom, zarabiając więcej niż sami dostawcy nasion i narzędzi. Ta agresywna ekspansja zaniepokoiła Trumpa, który uznał ją za bezpośrednie zagrożenie. W grudniu 2018 roku Kanada, na żądanie USA, zatrzymała dyrektor finansową Huawei, Meng Wanzhou. Choć zwolniono ją za kaucją, nadal miała zakaz podróżowania, grożąc jej potencjalną ekstradycją – co stanowiło wyraźną presję na kierownictwo Huawei. Tymczasem Huawei został wykluczony z rynku smartfonów w USA, a kraje takie jak Wielka Brytania, Indie i Australia ograniczyły produkty Huawei 5G z powodu bezpodstawnych obaw o bezpieczeństwo. Do 15 maja 2019 roku Stany Zjednoczone przygotowały całkowite odcięcie dostaw dla Huawei, przechodząc od częściowych ograniczeń dotyczących technologii pochodzących z USA do całkowitego zakazu.

Huawei reprezentuje dumę chińskiej technologii i samego narodu. Prywatna firma niosąca sztandar chińskiego przemysłu półprzewodnikowego i globalnego rozwoju informacji jest naprawdę niezwykła. Musimy docenić ich odporność. Wierzymy, że Huawei pokona te przeszkody, przy pełnym wsparciu chińskiego ekosystemu. Mamy nadzieję, że powstanie więcej firm takich jak Huawei, tworzących zespoły i szeregi, aby osiągnąć najwyższe szczyty technologiczne świata, napędzając rozwój i dobrobyt Chin. Ren Zhengfei, bądź silny! Huawei, nie poddawaj się!

Benchmarking w porównaniu z wiodącymi firmami

Jak chińskie firmy radzą sobie w porównaniu z ich globalnymi konkurentami? Przyjrzyjmy się bliżej materiałom, narzędziom EDA, IDM i Fabless, odlewni, opakowaniom i testom oraz kanałom sprzedaży.

Zaczynając od materiałów, kluczem są wafle krzemowe, które wymagają niezwykle wysokiej czystości i precyzji – stanowią podstawę układów scalonych. Japońskie Shin-Etsu i Sumco, tajwański GlobalWafers i koreański LG znacznie nas wyprzedzają. Na rynku krajowym obiecująco prezentują się Shanghai Xinsheng, Chongqing ChaoSic, Ningxia Yinhe i Shandong Tianyue, ale wciąż długa droga przed nami w zakresie technologii, jakości i dostaw na dużą skalę. Materiały pomocnicze, takie jak ramki, tarcze, podłoża do opakowań i pasty polerskie, charakteryzują się mniejszymi lukami, ale fotorezysty i materiały z węglika krzemu (SiC) pozostają daleko w tyle. Kilka lat temu SLKOR (www.slkormicro.com) próbowaliśmy wyprodukować krajowe zamienniki materiału SiC, ale liczne próby zakończyły się niepowodzeniem i ostatecznie musieliśmy powrócić do płytek epitaksjalnych firmy Corning z USA

Oprogramowanie EDA to kolejne kluczowe narzędzie w projektowaniu układów scalonych. Wczesnym rankiem skonsultowałem się z profesorem Zhou Zuchengiem z Uniwersytetu Tsinghua, czołowym ekspertem w dziedzinie EDA. Na świecie główne narzędzia EDA – Synopsys, Cadence i Mentor – są w dużej mierze kontrolowane przez USA i obejmują około 80% rynku. Mentor, sprzedany do Niemiec w 2016 roku, nadal zachowuje amerykańskie korzenie. Na rynku krajowym liderem jest Huada Jiutian, obok powiązanych z Tsinghua startupów, takich jak Boda Micro (po fuzji z Galen Electronics), Okas Micro i Xinhe. Chińskie narzędzia EDA stanowią zaledwie około 5% rynku, ale daje to znaczne możliwości wzrostu.

Tranzystory MOSFET SLKOR

Kolejne są firmy IDM i Fabless. IDM, czyli firmy zintegrowane pionowo, zajmują się wszystkim, od surowców po pakowanie i sprzedaż, a globalnymi przykładami są Samsung, Intel, TI, ADI i Nvidia. W Chinach przedstawicielem jest Silan Micro. Firmy Fabless koncentrują się na projektowaniu bez posiadania fabryk. GD Zhiyin, UNISOC, Huawei HiSilicon i Will Semiconductor to znani krajowi gracze. Mikrokontrolery Zhiyin są doskonałe, choć rdzeń IP nadal opiera się na ARM. Niedawno Zhiyin nawiązał współpracę z Nuclei Tech, aby zbadać architekturę RISC-V, obiecującą ścieżkę rozwoju. UNISOC, pod kierownictwem Zhao Weiguo, skonsolidował Spreadtrum i RDA, pokazując siłę chińskiego kapitału. Huawei HiSilicon plasuje się w pierwszej dziesiątce światowych projektantów układów scalonych, głównie korzystając z amerykańskich narzędzi EDA, co dowodzi wyjątkowych możliwości firmy. Will Semiconductor wyróżnia się również w badaniach i rozwoju, przejęciach i budowaniu solidnego ekosystemu technologicznego.

Pan Pieśń Kinghelm podczas transmisji na żywo

Odlewnie to firmy zajmujące się wyłącznie obróbką płytek półprzewodnikowych. Globalnymi liderami są Samsung, TSMC, GlobalFoundries i UMC. Na rynku krajowym SMIC, wspierany przez kapitał państwowy i wysoko wykwalifikowanych specjalistów, systematycznie nadrabia zaległości i może obecnie masowo produkować produkty w procesie 14 nm. Niedawno firma Wuhan Xinxin osiągnęła przełom w technologii pamięci, zbliżając się do poziomu międzynarodowego. Wczesne spółki joint venture z Japonią, takie jak Huahong Hongli i China Resources Shanghai Huahong, nadal przyczyniają się do rozwoju układów scalonych. Odlewnie w Chinach nadal wymagają stałych, dużych inwestycji.

Pakowanie i testowanie to segment, w którym Chiny zbliżają się do globalnego parytetu, a nawet lokalnie przodują. Do kluczowych graczy międzynarodowych należą Amkor w USA, UTAC w Singapurze, Nepes w Korei i Unisem w Malezji. W Chinach liderem jest JCET, który dzięki wewnętrznym wysiłkom i strategicznym przejęciom stał się największym na świecie. Tongfu Microelectronics i Huatian Technology również znacząco przyczyniają się do rozwoju tego sektora.

Pojedyncze urządzenie SLKOR IGBT

Kanały sprzedaży obejmują głównych dystrybutorów, dynamicznie rozwijające się platformy e-commerce oraz handlowców spot, którzy utrzymują niezliczoną rzeszę przedsiębiorców w pekińskim Zhongguancun i Shenzhen Huaqiangbei. Amerykańscy liderzy, tacy jak Arrow i Avnet, oraz tajwański WPG dominują na rynku globalnym. Digi-Key jest liderem e-commerce ze sprzedażą na poziomie 3.25 miliarda dolarów, a za nim plasują się Mouser i Future Electronics. Krajowi odpowiednicy, tacy jak China Electronics Port i Huaqiang Group, odnotowują roczną sprzedaż przekraczającą 10 miliardów juanów, podczas gdy Taikoyuan nadal rośnie w siłę. Choć brakuje im podstawowej kontroli technologicznej, ich silne sieci klientów zapewniają znaczący wpływ. Lokalne platformy e-commerce, takie jak LCSC, Yunhan i Liexin, zarządzane przez znanych współpracowników, szybko się rozwijają, porównywalnie do Digi-Key. Nasze Kinghelm Anteny GPS/Beidou (www.kinghelm.net) i MOSFET-y SLKOR (www.slkoric.com) również skorzystały z tych sieci. Handlowcy z Huaqiangbei nie tylko obsługują MŚP, ale także pełnią funkcję magazynów i centrów dystrybucji, zapewniając rozkwit ekosystemu komponentów elektronicznych. Osobiście lubię dzielić się wiedzą i historiami z zakresu układów scalonych z tymi przedsiębiorcami – to przydatne, przyjemne i nigdy nie męczące (zapraszamy do lektury kolejnego rozdziału).