芯片行业亲历者:“中国芯”如何突破“卡脖子”困境

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最近融资:天使轮|数百万人民币|2013-12-31
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在预判5年内没有任何收益的情况下,田兴银带着核心团队,一步步实现了芯片封装设备的国产自研,打破了国内芯片封装企业对部分进口设备的依赖。

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编者按:本文来自微信公众号财经E法(ID:CAIJINGELAW),作者:姚佳莹,创业邦经授权发布。

以“专精特新”为代表的中小企业群体,正在成为驱动“中国创新”的先锋。

“专精特新”,是指企业具有专业化、精细化、特色化、新颖化的发展特征。自2019年以来,工信部已先后公布五批专精特新“小巨人”企业。

我们将持续发布“专精特新”企业和企业家故事,他们的愿景与韧性,迷茫与突破,都将逐步塑造中国的创新未来。

如果你的企业也是“专精特新”的一员,或是有志于成为专精特新“小巨人”,欢迎与我们联系,讲出你们的故事。(邮箱:bgr@caijing.com.cn)

2015年,田兴银决定离开已经从事7年的投资行业,并于2017年创办了一家公司,专注于半导体制造设备研发。两年后,如他预判的那样,半导体赛道开始日渐“拥挤”。

田兴银创办的企业名叫东莞普莱信智能技术有限公司(下称“普莱信”),现已在IC封装和Mini LED/Micro LED激光巨量转移技术领域,居于中国前列。2023年,普莱信成为广东省专精特新中小企业。

普莱信专注的半导体后端封装产业,一年的产值达2000亿人民币,该行业成本的10%-15%都来自生产线设备。“我们最大的竞争对手ASM Pacific(母公司为荷兰公司ASMI)一年的产值大概200亿元”。 田兴银说。

目前,普莱信已完成B轮融资,先后获得鼎晖投资、云启资本、蓝图创投、元和厚望等企业投资。田兴银透露,普莱信预计在两年内上市。“新冠疫情耽误了上市的脚步,如果今年下半年的经济形势和公司状况向好,可能明年便会筹划上市。”他说。

田兴银曾在华为、展讯等负责研发和管理工作, 2007年,他选择入读长江商学院MBA,毕业后顺利地从技术领域切换到投资行业,之后成为达晨创投在通信、高端装备、芯片、新能源等领域的投资合伙人。随后7年的投资经历,让他了解到了中国半导体制造现状:IC封装必需的固晶机等核心设备技术只掌握在ASM Pacific、日立等企业手中。

田兴银随即发现其中的创业机会。他在预判5年内没有任何收益的情况下,带着核心团队,从核心部件开始,一步步地实现芯片封装设备的国产自研,最终普莱信自主研发的8寸、12寸级IC固晶机成功突围,打破国内芯片封装企业对进口设备的依赖,并在国际市场中拥有了一席之地。

作为此轮中国芯片创投大潮的弄潮儿和见证者,田兴银讲述了自己的创业故事,以及当下面临的新挑战与突围路径。

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01 原本预期5年没有收入

财经E法你为什么放弃了从事多年的投资行业,选择在高端设备制造赛道创业?

田兴银:我从华中科技大学机电专业硕士毕业后,一直从事技术工作,主要是算法设计。我2007年选择就读长江商学院MBA,第二年开始转型进入投资领域,初衷都是为了拓展视野,看到更好的创业机会。

2016年以前,中国国内几乎没有资本选择进入半导体领域。中国的芯片制造企业相对国外企业没有任何成本优势,主要的制造链条都在海外。

但7年的投资经历,让我注意到中国装备制造业的现状。当时,我投资了一批设备制造行业的上市公司,他们的主要做的是组装,设备核心部件如直线电机、伺服驱动等基本是进口。

我想改变这种状况,我投资以来,习惯是思考未来十年到十五年全球的政治,经济和科技形式,从而选定自己的投资方向,做实业,我也希望是有前瞻性的行业。我在2016开始认为半导体是最有发展潜力的。主要有三个理由:一是随着人工智能、大数据产业的发展,市场对芯片的需求会增大;第二,伴随中国国力增强,会逐步改变半导体行业积弱的情况,用国产产品替代进口产品机会很大;第三,芯片制造属于高精尖产业,因为投入大、研发周期长,当时几乎没有企业会做,但我本身不急于求成,因此这个行业很适合我。

值得一提的是,2007年,我选择到长江商学院读MBA,希望通过MBA 的学习能让我从一个纯技术人员转变成综合型的人。2008年,我完成了从技术领域进入投资领域的职业切换,希望在投资领域开拓视野,找到更好的创业机会。长江的经历对我帮助很大,当年投资行业门槛很高,如果没有长江商学院这段经历,我不太可能转入投资行业。另外,长江商学院的校友资源很丰富,很多校友是企业家,彼此联系都很紧密。出于校友的信任基础,我在投资时更容易能拿下项目,对我创业之初开拓局面也有帮助。

我很认同长江商学院的六字箴言“取势、明道、优术”,也深受启发。什么是“取势”?例如这几年半导体行业很火热,很多企业也借此机会成功上市,谋求到发展机遇。但国内国际大环境的变化,让这个行业发展不再像过往般高速向上,未来甚至有可能是急速下滑的态势,如何在这种趋势中,保全自己,保全企业,这是很考验智慧的。

财经E法:普莱信主要切入的是半导体行业的哪个链条?你是如何解决创业从0到1的难题?

田兴银:半导体封装是个庞大而传统的产业,芯片制程、光刻均属于生产工艺的前端,前端进行光刻、蚀刻等工艺后,就进入后端的封装环节。普莱信切入的IC封装属于技术门槛较高的封装前段工艺。国内的IC封装龙头企业,包括长电科技、华天科技、通富微电等,在普莱信的设备成熟之前,他们所使用的设备,如固晶机、焊线机等基本是进口的。其实直至现在,国内也只有普莱信能成为这些头部企业的Die Bonder设备供应商。

IC封装会用到减薄机、划片机、固晶机、焊线机等设备,而固晶机等核心设备和技术长期只掌握在ASM Pacific、日本Disco等企业手中。

简单介绍一下IC封装的过程和原理。因为芯片必须要与PCB板上的电路连接才能工作,封装的主要工作便是把芯片和电路连接起来。简而言之,就是将晶圆放入划片机制成小块芯片,再通过固晶机对放到PCB面板上,这个动作特别复杂。

首先,要将芯片上的电路和PCB面板上的电路对准,有的芯片电路有上千个,精度要求非常高;其次,由于芯片种类多,需要各种各样的封装工艺相匹配;最后,客户对芯片的稳定性要求特别高,有时测试时间需要2-3年,比如我们的设备在华润微电子已经测试了2年多,直到今年才给我们下单了几台封装设备。

半导体设备的研发周期之长,投资规模之大,一般企业是无法承担的。在3C行业,可能一个月就会有新的手机产品方案出来;但在芯片设备研发领域,从研发到量产需要经历相当长的周期,如果资本急功近利,基本不会涉足这个领域。

我在2017年创办普莱信时,定位是半导体后端设备研发。起初很艰辛,因为半导体设备需要不停地研发迭代,然后经过客户不断地测试,其中可能需要1年时间做出样机, 1年内部测试,2-3年用于客户测试。因此,我预期4-5年内公司没有1分钱收入,也很难融资。

起初,普莱信只保持了一个小规模的团队,核心工作是研发。我们计算了大致的支出,如果只是单纯研发,不批量生产,耗费不是特别大。2017年、2018年、2019年这三年每年约1500万元,加起来总共接近5000万元,这个投资规模也在我能接受的范围之内。当然,我们的研发不是从零开始的,团队多人拥有半导体头部企业的从业背景,具有一定技术基础,整体研发速度相对较快,也就降低了成本。

经过头两三年的发展后,正值中美贸易摩擦,半导体设备赛道开始热起来,整个行业的受重视程度也在提高,我们先后完成了好几轮融资,也加快了研发速度。

现在普莱信的规模和产值都在扩大,尤其在IC封装和Mini LED/Micro LED巨量转移技术领域,我们已经处于中国前列,并具有国际竞争力。目前公司的发展比我的预期要快,我还是比较欣慰的。

02 如何突破“卡脖子”困境

财经E法:你们如何突破了其他国家的技术垄断?

田兴银:我认为并不存在所谓的“技术垄断”,其他国家掌握了这门技术,中国企业同样有机会掌握。

第一个需解决的问题是掌握封装工艺。半导体行业相对封闭,起初中国企业普遍对工艺不熟悉。普莱信的管理团队此前都有在海外头部企业做机械设计、软件、工艺系统的经验,在此基础上,我们又培养了一批人才,这样就基本解决了不熟悉工艺的问题。此外,因为中国的封装产能居全球首位,只是设备都是进口的,相较海外企业,我们的优势是离客户近,很清楚客户的需求,比如精度水平、UPH(产能)、产品稳定性等,我们可以通过跟本土客户交流,不断进行产品迭代,并提升工艺。

第二个需解决的问题是核心零部件的自研自产。高端直线电机和直线电机连接驱动是半导体制造设备的核心部件。2016年之前,中国其实没有自产直线电机的能力,我们一开始做半导体设备时,就组建团队专门设计直线电机和直线电机连接驱动,从核心部件开始,全部自己生产。我们曾经也找了很多国外供应商,但价格高昂,比如西门子的整套体系可以满足我们的要求,但实在太贵,以致于制造出来的设备比进口的还贵。

从设计模型到最后量产,我们确实耗费了很长时间。一开始的整机可以说是堆出来的,我们买了很多优质的进口零部件,先把整机堆出来,再一个一个地啃核心部件,用自研零部件替换进口零部件。在这个过程中,我们的零部件自产率不断提高,设备成本也大幅降低。在中美贸易摩擦后,国内的芯片产业链慢慢完善,半导体设备制造企业开始增多,核心部件供应商增多,我们的生产压力也有所减轻。

财经E法:据你的观察,中国芯片自研“卡脖子”到底卡在哪里?

田兴银:主要卡在芯片制造的前段工艺上。芯片的生产过程可以分为三段。首先是设计,比如设计数字芯片,目前其实除了EDA(电子设计自动化)还是被卡脖子,其他方面的发展并不差。尤其随着展讯通信、海思半导体公司等企业此前十多年的发展,中国芯片设计人才不少,芯片设计能力不差,甚至在数字芯片设计方面比较突出。

但制造环节是个难题。芯片制造需要用到很多种高端设备,尤其是光刻机、蚀刻机这一类设备。光刻是芯片生产过程中最核心的工艺,制程数值越低代表精度越高,也意味着电路密度越高,能实现更复杂的功能。如果这段工艺无法解决,整个生产流程就完全被卡断了。虽然后端还有很多检测设备被“卡脖子”,但是现在中国主要被“卡”在光刻上。

总体而言,前端制造设备的国产自主定制率大概是30%。如果这些设备和制程工艺被禁止出口到中国,即使能完成芯片设计,也无法实际生产,而如果美国禁止出口EDA软件到中国,那么可能连设计都无法实现。目前,先进制程是最“卡脖子”的工艺,国产的光刻设备还远远达不到水准,而且技术突破的难度很大,至少得20年持续不停地研发。

财经E法:全球经济进入下行期后,对高端设备制造会否产生影响?该如何应对?

田兴银:近两年,整个高端装备的市场需求减少了六七成,对普莱信也是个大挑战。

芯片需求量最大的是消费电子领域,消费者对手机等消费电子产品的需求降低,芯片产业也极受影响。而消费电子产品更新换代的频率降低,上下游产业链中最先受影响的就是高端设备制造行业。需求不足是整个行业的特点,从宏观经济数据能看出市场信心不足,而客户没有信心,就不会购买我们的产品。

普莱信已经采取应对措施。首先是把产品做得更好,提高核心竞争力。当整个行业的设备供应商数量不变,需求只剩三成,所有供应商自然都会争抢,竞争对手变得更多。业内普遍认为,今年之后,生产高端装备的企业会倒下七八成,所以我们必须提高核心竞争力,在技术、资金方面都做好准备。

其次,普莱信要拓展新行业、新技术。例如我们的Mini LED/Micro LED巨量转移设备,研发已经很完善,这是普莱信目前最有前景、影响力最大的产品。Mini LED/Micro LED是未来显示行业的王者,要实现量产,最大的瓶颈就在于巨量转移技术上,我们是全球唯二能提供巨量转移设备的企业。目前已经有很多客户如鸿利、利亚德等在普莱信进行测试和打样。

最后,海外市场是一个机会点。中国已经有庞大的芯片封装产能,但海外产能不足。一般欧美企业会把封装厂建在东南亚,所以我们现在接触的海外客户也主要聚集在泰国、马来西亚、越南、菲律宾等国家。相比提供同类设备的欧美厂商,普莱信有巨大的价格优势,而且技术比较突出,海外客户很认可。

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巨量转移设备XBonder

03 ChatGPT带来的挑战

财经E法:伴随ChatGPT的火爆,行业人士认为,AI将迭代甚至重塑每个行业。你怎么评价未来的人工智能发展?对你所处行业有何影响?

田兴银:我认为无论是GPT4还是未来的GPT5,只会替代中低级的人类工作上,比如文档制作、数据统计,甚至简单的编程工作,对制造业、电子产业、军事工业的影响不会特别大,不必过于担忧。从我们硬件行业的角度看,人工智能目前的发展相当于一个人的知识在进步,但体力还远远不够。

举个简单例子,无论是波士顿动力公司的、还是国产的人形机器人,哪怕只是拿一个玻璃杯都拿不好,还有让人形机器人在上下楼梯时哪怕只做简单的人类动作,也表现欠佳。我们或许对GPT提高文档处理、管理的工作效率有所耳闻,比如开发管理信息系统,GPT的确能提供一些帮助,提高开发效率,我们可能会减少一两个数据分析师,但是要用机器人全面替代人工,这涉及到运动学等各个学科的发展。总体而言,目前的人工智能在聊天、作图、美化、简单作文等方面表现尚可,但硬件的发展非常缓慢,相较我们在电影中看到的人形机器人,差距还很大。

财经E法:AI大模型开发热潮激发了国内外企业对GPU的热情,各个企业都在抢算力,这会给你们带来影响吗?

田兴银:ChatGPT火爆带来的,主要是GPU和光模块的需求量上升。

其中,需求量很大的400G、800G光模块需要用到高精度固晶机,精度需要在3微米甚至1微米。以前,进口的固晶机都要几百万元一台,而我们的固晶机售价降到了进口设备的1/3甚至1/4,现在普莱信已经占据了一半以上的固晶机市场份额,包括中际旭创、铭普都是我们的客户。

中国的主要互联网平台在前几年芯片还未受限时,投资了不少设计GPU的企业,但这些公司现在面临的问题是:即使设计出来,也无法生产。所有的GPU都需要先进制程,但我们没有设备,只能用28nm的工艺,算力是上不去的,而现在主流GPU芯片是4nm制程工艺,未来可能是2nm的工艺。

现在很多开发大模型的公司拿到融资后,第一件事就是买GPU。虽然华为、阿里等企业都宣布开发了大模型,但在提高算力上,除了使用英伟达的CPU外,别无他法,这是一个很大的制约因素。

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12寸级IC固晶机

04 结语

在这个快速变革的时代,创新和投资的融合成为了推动科技发展的核心驱动力。长江商学院MBA校友们,将技术与商业紧密结合,勇于探索未知领域,凭借其多元的背景和前瞻的视野,成为了连接科技和商业的桥梁,为中国科技创新的快速发展注入了无限动力。

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