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日经BP:日本部件厂商的新选择 以客户为导向的中国版IDM诞生

日经BP总研 山口健 2019/08/09

(原文链接:https://tech.nikkeibp.co.jp/atcl/nxt/column/18/00257/00029/?ST=health&P=1


      到2020年随着5G(第五代移动通信系统)、IoT(物联网)AI(人工智能)、自动驾驶等新兴数字技术的普及,持续成长的中国市场将会消费大量的半导体。为应对国际关系的不确定性,中国的系统厂商将会尽量采用中国生产的半导体,不再依赖进口。为此,业界普遍认为应把企业的采购优先顺序调整为(1)中国企业制造的中国产品(2)海外企业在中国制造的产品(3)海外的进口产品。

      与中国国内的生产企业相比,向中国出口的企业在采购顺序上不再具备优势。那么,该如何参与到中国的半导体生产?有一个可成为选择项的特大项目已经启动。


SMIC原创始人领军

      这个项目的实施主体是一家名叫芯恩(青岛)集成电路有限公司的企业,由SMIC原创始人RichardR.Chang(张汝京)领军。

现在,在中国青岛西海岸新区,半导体工厂的建设工程正在快速进行。厂区以2300mm200mm半导体IC生产线厂房为核心,同时上游的电路设计,晶圆制造、下游的封装/测试,甚至模组组装在厂区内也全部配套。芯恩灵活使用这些设施,为总部在附近的以海尔集团(Haier Group)、海信集团(Hisense Group)为代表的家电企业、通信设备公司、汽车自动驾驶公司等,提供完整的芯片生产服务。

      张氏把这种模式称为CIDM模式(Commune Integrated Device Manufactures:共有共享式的垂直整合半导体生产模式)。参考计算机全盛时期的有代表性的日本半导体公司如富士通、NEC、日立制造所的做法,以半导体制造公司为核心,同时在当地设置设计公司、测试/封装公司,组装/模组公司来共同配合,致力于实现“中国版IDM”。


与客户紧密对接、专门生产特定用途IC

      参与到该项目的设计公司已经超过30家。来自欧美、韩国和中国台湾、中国大陆的fabless公司正在分批搬入生产线所在厂区的设计大楼。200mm的生产线,使用0.35~0.11um工艺技术生产电源用、数模混合、IGBT等芯片。300mm生产线,初期使用90~28nm工艺技术,先生产32bit~64bitMCU、各种特殊存储器、DisplayDriver、高速低电压的PowerDevice等产品。不以生产通用的Processor、存储器为目标,而是与客户紧密对接,专门研发、生产有特定用途的特色半导体。设计团队与制造团队在当地紧密配合,可以及时沟通改进并提高良率。二期会采用14nm以下工艺。

与这些设计公司不单单停留在共同开发层面,而是通过交叉持股等形式形成新的事业体。将来计划与60家左右的设计公司协同配合。

      接单生产特定合作伙伴委托的半导体产品,这一点同Foundry有些类似。像SMIC这样的Foundry公司,专做OEM生产,产品没有自己的品牌。但是SiEn可以在取得特定合作伙伴的同意后,在封装产品、模组产品上贴上SiEn标签并进行销售。这正是张氏将这家公司定义为CIDM模式而非Foundry模式的原因。


建设中的芯恩(青岛)集成电路公司(SiEn Integrated Circuits)工厂

A(左侧照片)左上白色建筑是研发大楼。顺时针方向,中间是行政大楼、右上方是设计大楼,右下方是200mm厂房,中下方是动力厂房,左下方是300mm厂房,所有厂房同时动工建设。图B(右侧照片),左上角可以看见与SiEn厂房相邻并立的海尔(Haier)工厂。(照片由芯恩集成电路公司提供)


制造技术从STM公司引入

      半导体的工艺技术从意法合资公司STMSTMicroelectronics)引入。如300mm一期使用40nm特殊技术等。除了先进的处理器或者存储器工艺,这个技术可以说接近最先进工艺。

      二期使用的技术,除了STM外也会同位于比利时的国际研发中心IMEC(Interuniversity MicroelectronicsCenter)合作,开发14nm-7nm工艺。

一期的生产设备有些来自二手市场。进行厂房建设的同时,从世界各大半导体工厂收购二手设备,派自己的工程师逐台进行修理、保养,一边调机一边使用(培训员工)。这里聚集着一群来自海外半导体大厂并有丰富经验的高手。这样既可以降低成本,同时也可以避免因美国限制出口而买不到设备的情况。

     该公司也自己生产光罩,之前的外部加工方式,会导致设计数据流出海外。对此有顾虑的客户不断增加,SiEn决定开始自己生产。除了普通的Binary光罩,也生产OPCPSM光罩。


不依赖微缩工艺,市场依旧巨大

     该公司的半导体开发,自始至终重视紧密贴近客户需求。代表性的客户有开发、生产智能家电的青岛当地企业海尔、海信,电动汽车生产大厂奇瑞汽车(Chery Automobile)、国金汽车(Sinogold)、爱驰汽车(AiwaysAuto)、世界级电动汽车充电桩厂商青岛特锐德(QingdaoTgood Electric)等。

     例如,从海尔公司(在SIEN工厂附近有大型工厂和研发中心)和中国南部的家电大厂美的集团(MideaGroup)已经拿到多件半导体设计图纸。从这些产品中进行严格筛选,初期先实现3~4种产品的量产。

     另外,SIEN投资者之一的澳柯玛集团(QingdaoAucma)是中国业务用冷冻柜、冷藏柜的生产大厂,今后开始生产搭载业务用冷藏柜的电动车。这些电动车使用大量的控制芯片。

     同时,SiEn在工业设备、高铁、能源相关等方面的客户需求也连续不断。


一期总投资188亿人民币

     一期初期投资81亿人民币(约1300亿日元、按1人民币=16日元换算)。最终增加到188亿人民币。200mm的生产线开始先月产3万片,视需要可增加到每月7~8万片。300mm的生产线先月产(5K至)1万片,视需求可以扩大到月产4~5万片。光罩的产能开始月产1000片,后期可增加至5000片。2019年第三季度电脑用芯片开始试生产,2021年上半年全线运转、达成一期的初期目标。目前员工450位,2019年年底增加至560位,一期 初期预计达到1000位。450人中约200多位有在海外半导体大厂工作的经历。

     初期投资额81亿人民币的组成是,厂房工程建设19%200mm生产设备19%300mm生产设备26%、光罩生产设备13%、技术授权费10%、基本预备费其他工程11%、运营资金2%。一期投资额最终增加至188亿人民币时,光罩、200mm300mm的生产设备的占比会大幅增加。已经得到青岛当地政府和大型民营企业的资金支持,银行贷款部分比当初计划减少。


SIEN项目让中国国内生产成为可能

      SiEn为了构筑强有力的CIDM模式,正在寻找可以合作的日本伙伴。欢迎设计公司、测试/封装公司、组装/模组公司,特别是材料、设备等公司加入。当然,更加欢迎在中国生产电子产品的公司购买SiEn产品。

由于功率半导体的需求强劲,SiEn也开始(规划)建设150mm碳化硅和氮化镓产线,同时寻找可共同开发相关技术的合作伙伴。

      中国的系统厂商在2020年将蓬勃发展,但进入该供应链并非易事。对关注中国市场并计划扩展中国市场的日本企业而言,参与到按照CIDM模式推进的SiEn项目或许是一个选择项。





 
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