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沙漠硅谷中的半导体制造业
内容导读:

    摘要:
       2004年9月初,以色列出口与国际合作委员会(The Israel Export & International Cooperation Institute)邀请一个6人组成的国际记者团前往以色列采访和参观该国的半导体制造业,本刊记者有幸参加了此次采访活动。我们共聆听了13场国家机构、公司及院校的首脑与科学家所作的演讲,并实地参观了其中的8家公司。本文主要介绍以Intel、Tower和ITH为代表的以色列半导体制造业的现状与观感。 

  前言
  新闻媒体对以色列的报道更多的是战争主题,但就在这个被敌对国家包围、战争与冲突不断、面积狭小的国家里,不仅农业已实现自给自足兼带出口,电子、通讯、软件、生物、精密机械、医疗仪器、纳米技术等高新技术也奇迹般地飞速发展并站在了世界领先水平。其中通讯与电子是以色列高科技战略中的重中之重。在政府直接补贴的高科技投资项目中,通讯与电子约占七成。2003年,以色列电子与信息产业总出口额达到89亿美元,2004年将进一步呈现2位数的增长。
  谈到电子与信息行业,以色列人喜欢将自己的国家比作美国之外的第二个硅谷。一张标有信息产业著名公司图标的以色列地图看起来酷似美国的硅谷,在上面可以找到很多北美和欧洲著名公司以及一些本土公司的名字,如惠普、思科以及半导体行业的英特尔、摩托罗拉、飞利浦、美国国家半导体、德州仪器、英飞凌、卓然(Zoran)、Vishay、Applied Materials等。由于以色列气候干旱,大部分国土为沙漠(不过现在已大部分改良为农田),因此被冠以“沙漠硅谷”的称号。
  



       以色列的电子信息产业涉及几乎所有主要领域,包括半导体制造、无晶圆厂芯片设计公司(fabless)、通讯等系统设备及软件。在以色列这样一个地域有限并且与其它发达市场相隔离的特殊地理环境,以规模、成本和大批量物流为特征的制造产业在这里发挥不出优势,包括晶圆制造,因此以色列真正从事晶圆制造的企业只有两家,一个是自产自销的英特尔公司,另一个是晶圆制造代工厂Tower公司,前者是最大的海外投资企业,后者是一家本地的独立代工厂。不难发现以色列在半导体制造领域真正发达的是用于晶圆制造物理测试(区别于电气测试)的测度设备,在受访公司中占了半数,以提供晶圆制造设备见长的应用材料公司(Applied Materials)在以色列的部门也只从事测度设备的研发和生产。另一家综合性测试服务提供商ITH(Israeli Test House)公司作为产业链中分化出的一个行业,构成以色列半导体制造业的另一个特色。因此,总体来看,晶圆制造、测试服务及测度设备构成了以色列半导体制造业的三大支柱。以下将分别介绍三家具有代表性的受访公司:英特尔、Tower及ITH。



  英特尔的带动效应
  1968年创立的英特尔公司(www.intel.co.il)在1974年即在以色列投资一个只有数人的设计中心,是最早在以色列投资的高科技企业之一。后来先后继续投资两个芯片制造厂和三个设计中心,目前英特尔在以色列共有员工5400多人。多年来,英特尔一直是以色列最大的高科技出口企业,2003年出口额为13.6亿美元,占以色列电子信息业出口额的15%。
  英特尔三个创始人中,有两位是犹太人。因此英特尔在以色列投资建厂被认为是缘于强烈的种族情结。但当年以色列为了吸引英特尔也提供了大量优惠条件,包括部分投资,并经过艰苦的谈判过程,因此可以说很大程度上也是一个商业行为。以色列出口与国际合作委员会业务开发经理Michael Admon说,对以色列来说,英特尔的早期投资具有非常重要的战略意义,通过培养人才和采购设备与服务推动了当地半导体制造业甚至整个经济的发展。
  英特尔在以色列的两个制造设施分别为位于耶路撒冷的Fab8厂和位于Kiryat Gat的Fab18厂。Fab8是英特尔于1985年在以色列建设的第一个海外制造厂,目前有700名员工。Fab8的技术为200mm晶圆,以超大规模CMOS逻辑和ROM等产品为主。其中用于汽车、通讯设备及其它工业、商业电脑的微控制器是主要产品之一。该厂还是一个微光电机械系统(MEOMS)技术的研发中心,目前主要开发一种“中央射频平台”的产品,显示MEMS技术走向规模制造的日子已经不远了。
  我们记者团参观了更为先进的Fab18厂。这是英特尔于1999年在Kiryat Gat建立的第二个制造厂。该厂共投资18亿美元,其中政府补贴了600万美元。该厂有3700名员工,洁净室的面积相当于两个足球场,产品包括用于PDA和移动电话的处理器、便携电脑的处理器,奔腾4-2.53G处理器也是在这里制造的。一个原始晶圆在这里需要经过200多道工艺和数星期的时间才能出一片成品。
  英特尔不断地对F18厂的技术进行升级和扩充,以保持领先性,从此可以看出英特尔对以色列制造基地的重视程度。该厂最初规划为0.18微米/200mm工艺,目前已计划采用300mm和0.13微米铜工艺生产逻辑产品。Fab18的业务规划经理Zvi Ginosar指着空出的一处车间介绍说,该厂的部分车间正在改装为一个采用90nm生产NOR闪速存储器的基地,预期产量为每周5000片。这大概是英特尔首次将90nm技术转移到海外。该厂的周边地面还预留了大片空地,方便日后进一步扩展。



  Tower: 艰难生存
  成立于1993年、已有11年历史的Tower Semiconductor公司(www.towersemi.com)是一家纯粹的独立晶圆代工制造商,除了数字CMOS技术外,Tower还提供先进的非易失存储器解决方案、混合信号及CMOS图像传感器技术。其中,MicroFLASH存储器技术与标准CMOS兼容,只是多几道掩膜工序,最小可缩至0.1微米,最适合嵌入闪存应用。而对CMOS图像传感器的偏重则明显受以色列发达的图像获取与处理应用的推动。
  Tower现有两座晶圆厂,其中Fab 1拥有1.0至0.35微米工艺,每月可制造2万片的150mm晶圆片;Fab 2采用0.18至0.13微米技术及Cu工艺,但目前尚未完全量产,设计产能每月最高3.3万200mm晶圆片。
  为了与客户的设计更好地衔接,Tower去年与IC设计工具提供商明导国际公司(Mentor Graphics)开始更紧密的合作,Tower将采用Mentor的Calibre馍杓朴胫圃炱教ǎ⒁运鑫猅ower内部的制造标准。现已安装的Calibre工具包括设计规则检查 (Calibre DRCTM)、布局与线路对比检查 (Calibre LVSTM)、寄生参数提取 (Calibre xRCTM) 以及解析度强化技术 (Calibre OPCproTM)等。这样显然会加快采用Mentor设计工具的客户在Tower更快地实现IC量产。而设计工具成为业界标准似乎是这个行业的一个新趋势。
  与英特尔的IDM模式不同,Tower直接面向市场。以色列本地的Fabless厂商规模较小,境外投资的厂商也都将以色列当作研发而不是制造基地,因此Tower的生存面临更大挑战。该公司于2000年做出了可能是错误的决定,即兴建第二座晶圆厂Fab 2。该厂累计投资总额约为12.5亿美元,其中政府补贴了20%。投资与合作伙伴包括Toshiba、SanDisk、Alliance、Macronix及QuickLogic。其中东芝为Fab 2提供了晶圆制造技术。2000年正值IT产业高峰,但随后的产业衰退令Fab 2至今尚未量产,并因此背上沉重的债务与设备折旧的负担。采访时Tower公司回避了这一话题,但公司的纳斯达克股票已从年初的每股10多美元降至目前的3.4美元,从一个侧面反映了Tower的现状。事实上今年年初Tower的营收已大幅上升,但似乎杯水车薪。
  



       ITH:一揽子测试服务
  成立于1995年的Israeli Test House (ITH)公司(www.ith.co.il)提供以后期设计和晶圆生产为目标的测试服务,服务对象包括晶圆厂、Fabless芯片公司等从事IC设计与生产的企业。该公司的特色是测试项目非常全,购置了大量先进的设备,包括安捷伦93000 SOC系统,几乎可以从事任何测试项目,合作伙伴为另一家测试仪器供应商Credence公司。
  专业化测试服务公司的好处是多家客户共享昂贵的测试设备与人才。虽然ITH面向全球客户,但与本地客户关系最为密切。以色列能够分化出这样一家专业公司也是当地半导体业十分发达的表现。
  ITH按业务类型分为测试工程部、测试生产部、质量与可靠性及失效分析(FA)测试部。测试工程部主要为客户设计并实现各种测试项目和工具,如测试项目的设计、托载板与探头等测试硬件的设计、 设计特征化(characterization)、客户现有测试项目的优化、生产前期的实验室工程、工业品筛选、动态Latch-up测试开发等服务,采用数字测试仪、混合信号测试仪、闪存测试仪、探头(prober)及拾取机械(handler)等设备;测试生产部是直接为客户提供24-7的批量测试服务,包括晶圆筛选(SORT)和最终产品测试。可靠性测试部从事各种可靠性测试,如高温工作寿命测试(HTOL)、烘烤、温度循环与冲击、ESD、HAST、低温存放、Latch-up等项目。失效分析部门更是集中了一些高精尖的设备,如聚焦离子束(FIB)工作站、光学显微镜、IC封装拆解、干法刻蚀(RIE)、射电显微镜、X射线分析、声扫描显微镜(SAM)、电子扫描显微镜及化学实验室,可进行的FA项目达3000多个。ITH公司首席执行官Victor Orland在公司现场介绍说,公司的设备几乎都已连接到互联网,因此能够方便地进行远程监控并方便客户的监视。
  ITH对在中国开展测试服务表现出浓厚的兴趣,与某些中国厂商的合作谈判正在进行中。
  小结
  以上三家公司基本上代表了以色列半导体制造业的现状。英特尔将以色列看作重要的战略基地,因此为其装备了先进的工艺技术,而Tower作为一家代工厂,所采用的工艺只能是“次新”的,但技术水平仍然是世界级的。Tower在去年的代工厂排名中只列到第15位,加上Fab 2厂的财务困境,能否走稳仍需观察。但无论如何,以色列拥有一大批具有丰富经验的半导体人才,这与中国IC人才奇缺的现状有着本质区别。如果制造业走不通,以色列的这些人才自会寻找其它途径,令以色列的电子工业保持旺盛的生命力。


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  附文:  
  战争前线 研发后方
——以色列电子业采访观感
  最初接到赴以色列采访的任务,即担心个人的安全,也为有机会探索一下这个特殊的国家而兴奋不已。除了要了解这个国家半导体业的基本现况,以色列在不断的战争与冲突中如何成长为科技强国也是我的兴趣点,并想藉此了解这个国家的实质特征。回来之后细细想来,再仔细翻阅带回来的资料,感觉这个国家在科技方面真正抓住的就是研发和设计。
  与我们这个泱泱大国不同,采访第一天的演说中,以色列的官员就不断强调以色列国土面积狭小和资源贫乏。“我们什么都没有,只有人才,”以色列出口委员会副主任Yair Ofek说。这时不得不提一下以色列成功的人才策略。上个世纪90年代前苏联解体后,由于政治与经济动荡,大量人才离开了前苏联国家。人数超过百万的犹太人和“自称是犹太人”的人移民到以色列,为该国输入大量的技术人才。这些移民一度为以色列带来巨大的经济压力,大量的教授和工程师曾因找不到工作上街打扫卫生。但以色列义无反顾地接纳了他们。

  没有资源、只有人才的国家怎样立国?搞工业化大生产是出路吗?我询问了当地人士,以色列的确搞过汽车制造厂之类的大规模产业,但最终以失败告终。这似乎印证了我的一个判断,即在这个“与世隔绝”、跨出国门一步都要坐飞机的国家里,从事制造业的成本一定高到不合算的程度。
  在制造业的尝试失败之后,以色列当然也把目光投向高附加值的高科技。但以色列人对待高科技的态度与我们中国人不同:我们虽然多年来也一直强调高科技的作用,但基本上是把它当作赚钱的工具,一个经济杠杆,但以色列则把高科技当作立国根本,当作“救命稻草”。
  不过高科技的道路也有不同的走法。中国在高科技行业内从事的是最后道工序,而以色列则牢牢抓住了第一道工序,即应用研发,准确地说,应该是开发,而不是研究。以色列在基础研究方面并无深厚的功底,但凭借来自世界各国的犹太移民与美国和欧洲的天然联系,以色列刻意并成功地将发达国家的尖端研究成果(research)拿来进行应用开发(development),其目标是产生可以商业化的产品,其形式多数是具有丰富技术含量的复杂设备产品,比如我们采访的本地公司几乎都从事设备的开发与制造
。举例来说,机器视觉技术产生于美国,但以色列却把应用发挥到极致,几乎所有设备都应用了视觉相关技术。我们所熟知的ICQ即时通讯软件和以太网技术也都诞生在这个国家。
  此外,几乎所有欧美公司在以色列投资,都首选建立研发中心。以英特尔为例,与其它海外投资者一样,英特尔在以色列投资最看重的是这里优秀并且丰富的人才资源,把以色列看作一个研发基地,这一点与外商把中国当作制造基地的做法完全不同。英特尔直到1999年和2001年仍先后投资了两个设计中心,分别从事移动电话、掌上电脑器件及其它硬体器件的开发。而以色列的研发团队也的确做出了相当大的贡献,最早的8088系列PC机处理器、386处理器以及后来的奔腾MMX功能、迅驰移动计算技术,包括今年推出的Dotan芯片组,都出自以色列研发团队。
  另一个让人为之惊奇的是笔者看到的一个宣传材料。这个材料来自名为Technion的以色列理工学院。在中国到处充斥以“纳米”为噱头和骗局的虚假广告时,这个以色列学院正围绕纳米材料、纳米光学、纳米电子学及生物纳米界面技术展开多方位的研发。该学院甚至将自已戏称为“流奶与纳米之地”和“纳米城”。这种紧紧抓住科技前沿的劲头和阵势至少令我本人叹为观止。这种研究目前research的成份仍然多一些,但在下一个科技浪潮中,以色列科技立国的政策会更加让世人侧目。世世代代在“哭墙”下哭泣的犹太人必将成为强势民族。
  过去常常听说犹太人会做生意,甚至骗人有术,但在这个国家我却看到犹太人内敛的个性,至少在技术行业是如此。以色列的电子类公司强势通常不在营销,而是开发,不过现在他们正设法弥补这一缺点。对于一个曾诞生无数科学家、政治家、艺术家、企业家甚至“上帝耶稣”的民族来说,研发活动真正发挥了这个国家的人才优势。
  顺便表达一个感受,就是以色列的公司里可以随处看到充满艺术味道的装饰画和宣传画。艺术似乎与研发一脉相承。如果我们的工程师多一些艺术熏陶,开发出的产品就会更多一些“品味儿”,而不是粗劣的“模仿秀”。
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来源:半导体国际 作者: 时间:2004/11/5 0:00:00
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