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    俄羅斯芯片的痛與罰

    2022-05-17
    來源:半導體產業縱橫
    關鍵詞: 俄羅斯 芯片 半導體

    近日,俄羅斯政府宣布了新的半導體計劃,預計到2030年投資3.19萬億盧布(約合488億人民幣)用于開發俄羅斯本國的半導體生產技術、芯片開發、數據中心基礎設施、人才培養以及自制芯片和解決方案的市場推廣。

    而在半導體制造方面,俄羅斯計劃投資4200億盧布(約50億美元)開發新的制造工藝和改進工作。對于半導體制造,俄羅斯的短期目標是在2022年底前使用90nm制造工藝提高本地芯片產量,更長期目標是到2030年實現28nm芯片工藝制造。在基礎設施上,計劃投資4600億盧布(約55億美元),到2030年全國數據中心預計由目前的70個增加到300個。此外,俄還計劃在2022年底前建立一個針對“國外解決方案”的逆向工程項目,將相關制造轉移到國內。

    俄羅斯目前的半導體制造工藝在90nm以上,今年年底要實現的90nm是英特爾2003年水平,并在2030年建立起28nm的產線,這是臺積電2011年水準,也是中芯國際的目前制程。

    中芯國際的“俄羅斯版難兄難弟”

    繼今年2月下旬,美國商務部宣布對俄羅斯制裁,禁運了包括半導體、計算機、電信、信息安全設備、激光器和傳感器等技術及產品之后, 3月31日,美國財政部宣布對俄羅斯科技和網絡相關的實體與個人實施制裁,措施包括凍結在美所有資產,其中包括俄羅斯集成電路公司Mikron。

    俄羅斯主要集成電路制造商為兩家:Mikron和Angstrem公司。其中,Mikron只能提供65-250納米制程工藝加工能力,Angstrem也只有一座8英寸晶圓廠,能提供90-250納米制程工藝,主要提供軍用、航天和工業領域產品。

    Mikron

    與Angstrem相比,Mikron公司規模更大,是俄羅斯最大的芯片制造商,負責出口俄羅斯 50% 以上的微電子產品。該公司也獲得了俄羅斯官方的訂單和稅收優惠。目前,Mikron正為俄羅斯國家支付卡系統(Mir)生產芯片。此前美國對俄羅斯實施制裁,而后Mirkon開發Mir芯片。

    Mikron成立于蘇聯時期,它的前身為成立于1964年3月的分子電子研究所(NIIME)。在上世紀七十年代,Mikron是蘇聯第一個開發和制造大規模使用的數值和模擬集成電路的公司,在此之后數年,Mikron開發了國內第一個具有氧化物絕緣的集成電路的工藝,在此基礎上,又在集成電路制造技術中引入了等離子化學工藝,在初期,Mikron在集成電路上有著相當的名望,推動了前蘇聯的工業化和國防軍事發展。

    在前蘇聯解體之后,俄羅斯在經濟上發展緩慢,本世紀Mikron發展也并不突出。2006年時,Mikron同ST意法半導體簽署了一項技術轉讓協議,獲得了生產180nm芯片的技藝。2009年Mikron又在ST意法半導體技術基礎上掌握了200mm晶圓上創設90nm芯片的生產技術,最后到2013年才逐漸完成65nm集成電路制造技術的研發。

    盡管Mikron過的并不是太“如意”,但是自從俄羅斯被制裁之后,也采取了相關的措施發展自己。今年5月,Mikron準備了一個投資項目,計劃將產能擴大兩倍(每月達6000片),用于生產180–90nm的芯片。實施這一項目需要大約100億盧布。除了資金外,Mikron產能翻倍的計劃也包括了一些節約成本的措施。例如Mikron打算為新生產線配備更多地二手設備,特別是蝕刻、沉積和光刻設備,這還可以規避制裁的影響。

    Angstrem

    事實上,Angstrem比Mikron成立更早,其前身同樣是前蘇聯時期的一個研究所NII-336,后重組為精細技術研究所,在蘇聯解體之前,Mikron、Angstrem以及Integral(如今為白俄羅斯的集成電路和液晶顯示器制造商)一起,是蘇聯集成電路的主要制造商。

    Angstrem在本世紀同樣選擇外國公司幫扶,獲取先進技術。2008年時,Angstrem與德國公司Exyte合資在俄羅斯澤列諾格勒建立半導體工廠,能生產尺寸為130nm的芯片,該工廠為了更新制程工藝,2016年時向AMD購買半導體相關生產設備,但由于美國的制裁沒有成功。

    Angstrem由于落后的制程難以獲得足夠訂單加上2017年時制裁導致的經濟技術困境,無法償還債務,該公司破產后在2018年被其主要債權人VEB.RF銀行接管。

    綜合來看,兩家半導體制造工廠的實際生產能力在65到250nm之間,在蘇聯解體后兩家公司的半導體技術主要來源同樣是西方引進,所以也不難理解本次俄羅斯的逆向工程抄近路的做法。

    ARM火上澆油?

    除了制造制作之外,俄羅斯有兩家主要的處理器開發商,MCST(生產Elbrus通用處理器)和Baikal Electronics。前者生產Elbrus通用處理器,后者生產基于ARM的處理器, Mikron也生產嵌入式處理器,但是產量較少。

    近日,英國方面日前已將MCST和Baikal Electronics列入制裁名單,除凍結其資產外,英國企業對其提供技術服務也將受到嚴格管制。制裁指令之后,俄羅斯企業將無法基于ARM架構開發與制造處理器。除了凍結MCST和Baikal的資產以外,英國政府還禁止ARM對俄羅斯提供技術服務。除非Baikal能夠找到一家違反專利法的芯片代工廠,或者找到新的芯片專利公司向其授權開放處理器架構,否則Baikal的ARM處理器很可能會“絕版”。

    Baikal Electronics擁有ARM有現成處理器的設計和生產許可證,包括Baikal-M、Baikal L,直到最近的Baikal S2。

    Baikal的產品路線圖

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    來源:Baikal

    因此,Baikal只能放棄ARM選擇其他架構,例如 RISC-V、MIPS、VLIW,業界普遍預測俄羅斯將走向RISC-V架構。但是,就算資金到位、人員到位、政策到位,到量產出合適的RISC-V,俄羅斯必將面對痛苦的無芯期。

    另辟蹊徑,卻命途多舛?

    蘇聯時期,核武器需求增加,冷戰雙方的核彈頭存量成為一個競爭指標,蘇聯需要便宜又簡單穩定的芯片。當時,俄羅斯選擇了電子管技術,蘇聯當時的電子管技術甚至超過同一時期的美國晶體管性能。隨著時間的推移和行業發展,電子管技術卻一直投入大、收效小。國際上一直留有“蘇聯以發展電子管為主”的說法。有訛傳稱,當一名蘇聯飛行員1976年駕駛著一架米格-25叛逃到日本,美國人拆開后傻眼,不但機身用的不銹鋼,里面還裝了一大堆電子管。

    彼時,美國在集成電路上突飛猛進,終于在上世紀80年代做出了超大規模集成電路,將電子產業直接拉升到全球第一的地位,并且在商用領域造就了大批現在已經是巨人的公司。

    冷戰時期,美對蘇技術封鎖帶來的信息不對稱致使蘇聯對科學的預判缺乏前瞻性及戰略性,閉門造車與科技發展趨勢脫軌。當美國開始大力發展晶體管的時候,俄羅斯還是認為電子管的小型化才是電子工業發展的方向,瓦倫丁阿夫迪夫還突破了電子管小型化技術,讓電子管繼續輝煌了20年,但是當以晶體管為主流的集成電路大勢已成,美國人早就已經將蘇聯遠遠甩到了身后。蘇聯在技術上的落后也注定了它的命運。

    蘇聯之后,俄羅斯也曾如其他國家一般鼓勵發展本國半導體,俄工貿部此前宣布,俄已禁止官方部門采購包括進口芯片、筆記本電腦、平板電腦、服務器等在內的部分電子產品,促進俄對芯片等重點產品的進口替代。此外,俄羅斯官方采購其它電子和醫療設備時,必須優先采購本國企業,如果有一個國內供應商的競標申請,就要拒絕外國供應商。

    2019年,俄羅斯還推出“2030年電子工業發展草案”,旨在提高該行業本土化水平。據俄工貿部規劃,到2030年俄電子工業產值將激增150%以上,民用電子產品產值將攀升至4.6萬億盧布,現在俄羅斯正在發力AI、5G等產業方向。

    正如俄羅斯近年來的坎坷國運一般,最近俄羅斯的一項罰款,也頗有看頭。

    此前,俄工業和貿易部給予補貼用于T-Platforms公司開發計算機技術,共有六個項目,包括基于Baikal國產CPU的數據中心刀片式服務器線、工作站系列、機架式服務器線、筆記本電腦系列等。每個項目的補貼金額高達各項目總成本的三分之一到二分之一?,F在,俄工業和貿易部獲得莫斯科法院裁決,向T-Platforms公司收回2016年給予的27.6 億盧布巨額補貼,同時該公司還需支付5億盧布罰款,共計32.6億盧布。

    根據官方通報,T-Platforms即使在國家補貼之下,依舊沒能完成早先制定的研發進度。原本在2019年11月30日便應該實現量產發貨的Baikal-M系列處理器推遲到2021年才完成發貨,其產量不合格(只有5000顆),在性能表現上也不達標。該芯片采用臺積電的28nm制程打造,8核cortex-A57架構,頻率最高達1.5GHz。支持DDR4-2400和DDR3-1600內存,功耗不超過35W。

    因此,行業多稱T-Platforms是在騙取國家經費。今年4月,T-Platforms也已經被美國列入限制名單。

    我們可以學到什么

    我國也早已出臺在集成電路領域的扶植政策。不光中國和俄羅斯,美國、日本、歐洲都在從國家層面下發政策,這表明了集成電路具有很強的政府引導性。俄羅斯雖然也給國內的半導體公司扶持,但是如果企業像T-Platforms一樣攫取國家經費,國家仍會追回補貼。目前,國內公司多有轉產半導體的風潮。為了享受相應的地方減稅政策,方便融資,一些公司之前與半導體沒有任何交集,但是卻通過增加半導體的經營范圍來達到自己不可告人的目的。俄羅斯對不達標的公司追回補貼給了我們參考,如果中國也采取這樣的政策,或許可以阻止德科瑪、弘芯、泉芯等一票公司的爛尾情況發生。

    不過另一方面,集成電路是一個投入大、風險高、回籠慢,按時對于半導體公司越來越難。(“半導體犯了焦慮癥”),也有扼殺創新的壞處。因此,防止芯片項目爛尾的舉措或許可以前置審查,更加嚴格評估,并且追蹤。

    除了產品之外,蘇聯對于技術的固步自封已經得到了歷史的教訓,中國目前努力追趕先進制程是好的方向,不再贅述。

    有個有趣的數據是,俄羅斯芯片進口僅占全球0.02%,且這0.02%主要是是德國的模擬芯片,比如英飛凌的產品,整個國家對于芯片的需求很低,因此俄羅斯并沒有很擔心制裁,正是“福兮禍之所倚,禍兮福之所伏“吧。




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