【芯历史】从《瓦森纳协定》看中芯、华虹的崛起
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集微网消息（文/Oliver），新中国壮丽七十载，而中国大陆制造芯片的历史只有二十年左右的时间。起步虽晚，但中芯国际和华虹半导体现已跻身全球晶圆代工前十名。集微网在国庆佳节之际，从这两家公司的角度，和您一同回顾中国的造芯往事。
拦路虎“瓦森纳”
上世纪末期，日韩和欧美都通过一些政策来给予集成电路产业最大的鼓励和支持。中国也紧跟国际趋势，推出了“908工程”和“909工程”。
中国政府主导的“908工程”是90年代第八个五年计划期间实施的发展微电子产业的重点工程，主体企业是由742厂和永川半导体研究所无锡分所合并成立的中国华晶电子集团公司，该项目的建成投产使国内集成电路生产技术水平由2-3微米提高到0.8-1微米。
“909工程”则是我国在发展微电子产业90年代第九个五年计划，第二次冲击IC产业高地的“909”共投资了100亿元。1996年，作为“909工程”的主体承担单位，上海华虹微电子有限公司正式成立。此后，上海华虹微电子与日本NEC公司合作，组建了上海华虹NEC作为该工程的主要承担者。
1998年，上海华虹微电子有限公司正式更名为上海华虹（集团）有限公司。次年，上海华虹NEC在上海浦东建立了我国内地第一条8英寸、0.5微米集成电路芯片生产线。
然而，《瓦森纳协定》这只拦路虎却截住了刚要大展拳脚的中国。在美国的操纵下，1996年7月，以西方国家为主的33个国家在奥地利维也纳签署了《瓦森纳协定》，决定从1996年11月1日起实施新的控制清单和信息交换规则，中国成了被联合封锁的国家之一。
这份协定包含两份控制清单：一份是军民两用商品和技术清单，涵盖了先进材料、材料处理、电子器件、计算机、电信与信息安全、传感与激光、导航与航空电子仪器、船舶与海事设备、推进系统等9大类；另一份是军品清单，涵盖了各类武器弹药、设备及作战平台等共22类。
在此限制下，华晶和华虹到国际市场采购设备频频遇阻，在关键设备缺失的情况下，中国的造芯能力与国际先进水平的差距被越拉越大。
“中”国第一个“芯”片制造厂
1999年，上海市经委副主任江上舟在信息产业部召开的全国集成电路“十五”战略规划研讨会上指出，要想避开《瓦森纳协定》，必须寻找海外伙伴投资。
彼时，美籍台商张汝京正打算回大陆投资半导体产业。他创立刚满3年的世大半导体被台积电收购后，有谣言称这次收购案张汝京并不知情。但他本人则声称自己全程参与了讨论，而且台积电给出的价格是“原来股价的8.5倍”。
张汝京到上海考察时，上海市市长、主管科技的副市长当即拍板且马上就带他去张江选地，直言“想要哪块都可以”。2000年4月，在中国政府的支持下，张汝京以“‘中’国第一个‘芯’片（晶圆）制造厂”的雄心，创建了中芯国际。
张汝京在新加坡、意大利、日本、台湾等地都建过厂，是业界的建厂高手。空窗的大陆和刚“分手”的张汝京看似是一段机缘巧合，但其实也是命中注定，因为在大陆建厂一直是张汝京的心愿。
世大半导体被台积电收购后，员工在台积电被降职降薪，于是大约有300多名半导体工程师追随张汝京北上，其中多是他在世大和德州仪器时的同事，甚至是一些厂商朋友。这也引发了台湾工程师跳槽去大陆的潮流，新竹科学园区人们见面就问“去不去大陆？”
有了一定的人才基础，中芯国际从建厂到投产的一切都是高速度，但背后的难题依然存在。在工艺方面，张汝京找到日本东芝，引进了0.21微米存储技术；随后又与全球第三大芯片代工厂商新加坡特许半导体合作，成为了国内第一家0.18微米芯片制造商；通过与富士通的合作，中芯国际将技术水平提升到0.16微米。
紧接着，中芯国际与美国德州仪器达成合作协议，扩大其半导体芯片的生产规模。作为当时全球最大手机芯片制造商之一，德州仪器首次与中国公司合作就选择中芯国际，并授权使用0.13微米制造工艺，这对中芯国际而言是一针强心剂。
为了快速成长，中芯国际选择在半导体行业的低谷时逆周期投资。但在购买设备方面，中芯国际也遭受到了《瓦森纳协定》的重重阻挠。2001年，中芯国际向美国应用材料公司购买双电子束系统，突然遭遇布什政府冻结产品出口许可，于是张汝京选择绕道而行，转向瑞典企业求救。
2005年，中芯国际曾向美国国家出口银行申请7.69亿美元贷款，用以购买美国应用材料的设备，又被美国美光公司以“美国政府不能用纳税人的钱帮助对手”为由进行阻拦。
除了绕行购买设备，张汝京还凭借自身人脉，购入了大量低价的二手设备，才得以布置了三条8寸生产线。2003年，张汝京的第二次私募又融到了6亿多美元，一方面用于投资建设北京的12寸晶圆厂，一方面以低价购入了摩托罗拉的天津工厂用以建设8寸生产线。这样，在不到四年的时间里中芯国际就拥有了四个8寸厂和一个12寸厂。
2004年，中芯国际在港交所和纳斯达克完成上市。同年1月，中芯国际与世界芯片巨头尔必达、东芝、英飞凌达成技术转让及代工协议；3月，中芯国际又与德国亿恒科技签署一项扩大DRAM内存芯片生产合作的协议，亿恒向中芯国际转让其0.11微米沟槽式（trench）动态内存（DRAM）工艺和300毫米生产技术。
高速发展之际，中芯国际陷入了与台积电的专利纠纷。2005年，中芯国际以1.75亿美元的和解费换来短暂和解，不过2006年，台积电再次向美国加州法院起诉并指控中芯国际违反了2005年的协议，双方展开诉讼战。
2009年11月4日，美国法院裁定中芯国际窃取台积电商业机密。随后两家再一次达成和解协议，代价是中芯国际向台积电支付2亿美元现金及10%股份。该年中芯国际净利润创成立以来最大年度亏损，净亏损达9.6亿美元，同时还逼走了创始人张汝京。
往后年间，在高层多次洗牌后，中芯国际重整旗鼓并大力投入自主研发，不断攻克难关，深耕主流技术。目前，虽然与业界最新的7nm还有不小的差距，但在梁孟松博士加入后，中芯国际今年有望正式量产14nm工艺，进一步提升中国造芯水平，追赶晶圆代工第一梯队。
据研调机构集邦旗下拓墣产业研究院统计，在2019年第三季度全球前十大晶圆代工厂营收排名中，中芯国际排在第五位，华虹半导体位列第七。那么华虹又是如何达到这一高度的呢？
中“华”另一道彩“虹”
上世纪90年代末期，华虹看准了中国当时对中低端芯片的需求，与NEC合作将产线升级至0.5-0.35微米，并承接了政务系统所需的IC卡（如社保卡、一卡通等）、中移动SIM卡等国产研发需求。
另外，华虹还与日资合作伙伴做半导体元器件销售，一方面为在中国的日本电子企业提供本地化服务，另一方面，为自己的产线寻找加工需求。
1999年，华虹在国内率先开发出了成功具有自主知识产权的非接触式IC卡芯片，成功应用于上海公交一卡通项目。
同年，华虹NEC建成并投片64MB的DRAM，抓住了半导体景气的尾巴，依靠NEC的存储器订单，华虹NEC当年实现盈利。
不过半导体产业冷风来得很快，在DRAM价格被狂砍9成过后，2001年的华虹NEC亏损近14亿元。
2003年，华虹集团从日方收回了华虹NEC经营管理权，将其转向灵活的代工领域。但是由于海外技术封锁和资金问题，华虹无法建设先进的12英寸晶圆生产线。中国再次阴差阳错地错过了与国际DRAM产业同步的机会。
不过，华虹当时便开始布局特色工艺技术，经过多年打磨，才有了现在的嵌入式非易失性存储器（eNVM）、功率器件、模拟及电源管理、逻辑/数模混合以及射频等多个特色工艺平台。
2011年12月，华虹半导体有限公司和宏力半导体制造公司联合宣布，双方已完成了合并交易，华虹宏力正式上线。
截止到去年，华虹宏力累计获得中国/美国有效授权专利超过3000件，打破了中国半导体产业过分依赖技术引进的局面，为国内外客户提供了更加经济有效的造芯平台，推动了国内半导体产业的发展。
而且华虹无锡项目现已取得阶段性进展，一期12英寸生产线已经顺利建成投片。随着首批12英寸硅片进入工艺机台，开始55纳米芯片产品制造，华虹无锡的12英寸项目从工程建设期正式迈入了生产运营期。
将未来装进口袋
中芯国际联合CEO赵海军博士曾指出，晶圆代工领域第一名挣大钱，第二名几乎不挣钱，第三名就开始亏损。所以，中芯国际将以前两名为终极目标，以第二梯队的第一名为短期目标，深耕主流先进工艺，打造完整平台。
对于华虹而言，强化特色工艺这一核心竞争力，并持续推进“8+12”战略，将能够在晶圆代工的细分领域快速发展壮大。集邦咨询在《2019中国半导体特色工艺市场分析报告》中就曾指出，半导体特色工艺制程的全球市场占比约为40%，这是华虹宏力的重要战场。
华虹与中芯国际作为中国晶圆代工产业的双子星，未来会代表中国造芯力量，将更优秀的中国工艺揉进更多的中国“芯”，甚至是外国“芯”。
新中国70年春华秋实，中国未来“芯”征程长路漫漫，只有将集成电路的设计、制造和封测每个领域都追赶上国际一流水平，才能将未来装进口袋。（校对/范蓉）