中國芯片刻蝕機第一人：77 歲尹志堯 12 句話説透芯片製造

4 月 26 日報道，上週二，新一期楊瀾訪談錄節目《逐風者》專訪我國半導體設備產業的重要領軍人物之一 —— 尹志堯。

尹志堯現年 77 歲，在技術及產品的開發中獲得過 400 多項各國專利，被評價為“硅谷最有成就的華人之一”。至今，全世界超過一半的刻蝕設備都有他參與領導和開發的身影。

從硅谷歸國的他，人生經歷頗有一些傳奇色彩。

尹志堯 1944 年出生於北京，18 歲考入中科大化學物理系，24 歲被分配至蘭州煉油廠，36 歲獲北大化學系碩士學位，後赴美國加州洛杉磯分校攻讀物理化學博士。

2004 年，他選擇放棄美國百萬年薪，帶領着 15 人小團隊，空手回祖國創辦中微公司，專注於研發芯片製造不可或缺的刻蝕設備。

作為幾代等離子體刻蝕技術及設備的主要發明人和工業化應用的推動者之一，尹志堯曾幫助泛林半導體、應用材料成為等離子體刻蝕設備的領先公司。但當中微做出自己的首個刻蝕機產品時，卻被尹志堯的美國老東家告上法庭。

因為懷疑中微拿了其商業機密，美國應用材料、科林半導體接連起訴中微專利侵權，面對國際設備巨頭屢屢發難，中微卻從容應對，不僅在每一場專利官司中從未敗陣，而且進入了美國出口控制設備的白名單。

經過十幾年發展，如今，中微公司已是全球半導體刻蝕設備 5 大供應商之一，截至 2020 年年底已申請 1755 項專利。其 12 英寸高端刻蝕設備已用於迄今最先進的 5nm 生產線上；其 3nm 刻蝕機 Alpha 原型機的設計、製造、測試及初步的工藝開發和評估也已完成。

▲ 中微半導體設備（上海）股份有限公司董事長兼總經理尹志堯

在最新的訪談中，尹志堯不僅生動地介紹了光刻機、刻蝕機等設備如何像蓋高樓、剪窗花一樣應用於芯片製造，而且分享了他對芯片製造產業發展的深入見解。

他提到投資一條 5nm 動輒花費 100 億美元，其中約 70%~80% 用於採購各種設備，而研發高端芯片製造設備需要投入大量時間和資金。例如全球光刻機老大過去 20 年花費約 1500 億人民幣，中微自身過去 16 年也花費了約 20 億人民幣。

此外，據其觀察，在芯片製造領域，大陸與國際先進水平間的差距在三代左右，約為 5~10 年。由於華人對美國集成電路發展做出巨大貢獻，他相信中國集成電路將來必然能達到世界最先進水平，但從近期來講，必須認真對待人才培養、不對稱競爭、資本過熱等問題。

同時，尹志堯認為，包括美國在內，沒有任何一個國家僅憑一國之力就能做出芯片，他相信科技創新的生產力會逐漸促進各國之間的合作。而想發展國際市場的公司，都應確保不涉及專利侵權、尊重各國出口規則，避免給國家添麻煩。

我們對此次訪談的乾貨做了精編，內容如下：

一、近 60 年，人類微觀加工能力已提升 1 萬億倍

從手機、電腦、家用電器到出門開車，人們的生活越來越離不開芯片。如果在家裏排查一番，多則能找出大概數百個芯片。

據尹志堯分享，近 60 年來，隨着數碼時代、智能時代的發展，人類將微觀器件面積縮小到原來的 1 萬億分之一，即微觀加工能力已提升 1 萬億倍。

“相當於 200 萬棟五層的大樓，裏面全是電子管，現在縮到一個指甲蓋上去了，這是一個非常奇妙的革命。”尹志堯説。

而通過光刻機、薄膜機、等離子體刻蝕機的芯片製造設備的組合拳，尹志堯説：“（在一個米粒上）用手工刻，我見過最多的是不到 300 個字，我們現在可以在米粒上刻 1 億個字。”

二、芯片製造如同剪窗花，10000/1 頭髮絲上能蓋出五六十層的晶體管微觀大樓

芯片製造流程包括切割晶圓、塗膜、光刻、刻蝕、摻雜、測試等等。其中，光刻技術、刻蝕技術、薄膜沉積為主要生產技術。

光刻技術是一種將圖紙上的芯片電路設計通過類似照片沖印的技術印製到硅片上的技術，而刻蝕技術主要用於在芯片上進行微觀雕刻。

每個線條和深孔的加工精度，如同在人的頭髮絲直徑的幾千萬分之一甚至上萬分之一的面積上，進行有 50~60 層大樓的“微觀世界”的建設。

尹志堯將建設其中的每一層，比作剪窗花。剪窗花需要一張紅紙，然後用筆來描圖，再用剪刀將不需要的部分剪掉，就做出來這一層的結構了。

光刻機、薄膜機、等離子體刻蝕機正是做類似的事情。薄膜機鋪一層材料，就如剪窗花要有一張紅紙，然後光刻機在上面畫各種花紋，等離子體刻蝕機將不要的東西刻掉。三步缺一不可。

其中最重要的是光刻機，如果光刻機畫不出花紋來，等離子體刻蝕機就不知道怎麼去刻。

這樣一層一層往上蓋，如果做 5nm，每一層大概有十幾個步驟，如果要蓋五六十層，需經約 1000 個工藝步驟加工。就這樣，像蓋樓一樣，一層一層將芯片這個複雜而精細的微觀結構做了出來。

三、等離子體刻蝕機 16 年花費了 20 億人民幣

一個芯片的製造涉及到 50 多個學科知識和技術、幾百到上千個步驟。建設一條先進的芯片生產線，需要 10 大類、300 多種細分設備，共需要 3000 多台各種設備。

這帶來巨大的投資開銷。尹志堯説，要投資一條 5nm 生產線，大概需投資 100 億美金，1 個月可以生產 5 萬～6 萬片。這 100 億美金中，70%~80% 用於採購各種設備。

工欲善其事，必先利其器。尹志堯舉了兩個例子，一是全球光刻機霸主荷蘭 ASML 公司，二是中微公司自身。

20 年前，ASML 已經是世界最先進的光刻機公司之一，過去 20 年它花了約 200 億歐元，相當於 1500 億人民幣。一個已經成熟的公司尚且需要花費如此大的開銷，才開發出新一代 EUV（極紫外線）光刻機。

做等離子體刻蝕機的中微公司，在過去 16 年大約花費了 20 億人民幣，相比光刻機要少，但也已經是相當多的錢。

尹志堯提到高端設備往往有 3 個共性特點：一是開發時間長，少則 3 年、5 年，一般需要 7~10 年才能做出來的，長則可能 10 年、20 年；二是投資需要幾十億元地投；三是在這個領域裏，每一個具體設備，國際上僅有兩三家能夠做，即高度壟斷，所以它的競爭格局和一般的產業不一樣的。

四、國內芯片製造與國際先進水平差距：大約三代、5~10 年

國內芯片製造為何會與國際先進水平存在差距？

尹志堯認為，這並不是因為中國人科學技術能力差，而是因為我國在過去 40 年改革開放，主要補了第一代工業革命的課，如今，在高鐵、蓋跨海長橋等基建方面，我們都是世界最好的。

但在這 40 年期間，國外的重點在於智能和數碼時代的革命，所以我們現在要繼續直追。而如果沒有基礎工業的根基，是沒有辦法做芯片的，這是一個客觀原因。

我國芯片發展速度已經很快，中低端芯片都做得相當不錯，但在高端芯片方面仍受制於國外設備及技術，這還需要一段時間才能趕上。

據尹志堯分享，現在國內 14nm 已經在生產線上大量生產，7nm 開始要進入生產；而國外 5nm 已經量產，3nm 大概會在明年進入試生產。因此，我們和國際先進水平的差距大概在三代左右，約為 5~10 年。

而國外正以最快的速度發展，因此我們必須要加緊趕上去。

五、拒絕誤傳！中微不做芯片，5nm 技術僅用於刻蝕機

2018 年 4 月，隨着中微已掌握 5nm 刻蝕技術的消息發佈，一些媒體跟風散播“我國已掌握了 5nm 芯片工藝，國產芯片的春天到了”之類的消息。

此類報道，令尹志堯感到十分驚異。他闢謠説，中微在 2018 年的確掌握了 5nm 技術，但這僅限於刻蝕機，中微公司並不是做芯片的，只是給做芯片的公司提供設備。

對此，他有兩個想法。一是真正在業界工作的人士，都在努力做一件實事，不斷推進技術，然後產生的產品能夠回饋給社會，給老百姓用。這本來是一個好事兒，可以去宣傳，但是不要誇大宣傳，而應該實事求是地宣傳。

另外，他特別希望強調的是，集成電路是成千上萬的集成努力，不要太過分地突出一個人的作用，任何一個人是做不成任何事情的，只有很多企業的聯合作戰，才能將這個產業推向前進。

2017 年，許多國家的半導體制造還處在 10nm 和 7nm 階段，而四年後的今天，5nm 的芯片已投入生產，與此同時，半導體行業的從業者們，還在不斷向物理極限發起挑戰，2nm、1nm…… 最後的極限還尚未可知。

尹志堯認為，很難説什麼是最後極限，“最後的極限就是原子水平和分子水平的加工。其實我們刻蝕機已經刻到一兩個原子這樣的準確度。”

六、沒有國家能憑一國之力做出芯片，科技創新定會促進各國合作發展

尹志堯還特別強調説，集成電路產業需要全世界各國和很多公司上下協同努力才能做出來。“沒有任何一個國家，包括美國在內，可以靠自己一國之力，把集成電路從頭做到尾。”

美國雖然是半導體集成電路的發源地，但是經過這四五十年的發展，美國本土能做的芯片或設備也是有限的。

比如美國現在要在自己本國建一條生產線，尹志堯估計，它有將近一半的設備和材料要從日本、歐洲和亞洲進口。整個集成電路的技術是一個很長的生產鏈，沒有任何一個國家可以關起門來，獨立把它做起來。

而且科技創新的生產力，會逐漸地促進各個國家之間的合作。

當然，最後每一個國家都要有自己獨立自主發展的戰略。特別是大國，不可能什麼都依賴別人。有從芯片設計到製造、設備、材料等非常完整的產業鏈，是有後發優勢的。

“我們必須在這個基礎上，進一步地使我們各個產業上的關鍵環節能夠有超常的發展，而且我們有些核心技術要超過國際上的先進水平，這一點我有非常強的信心。”尹志堯説。

七、華人對美國集成電路發展做出巨大貢獻

尹志堯回憶道，在美國的集成電路歷史上，華人起到了非常關鍵的作用。

1984 年，尹志堯到英特爾中心研究開發部時，第一天就令他感到傻眼。

中心研究開發部有兩個大的部門，一個是單元操作部門，就是光刻機、等離子體刻蝕機、薄膜機能做到什麼樣的程度；另一個是工藝集成部門。

他當時以為這裏都是美國人在做，但其實，單元操作部門研究題目組的組長、經理絕大部分都是華人，工藝集成部門中幾位最主要的、能幹的工程師人員，多數也是華人。

“所以其實華人對美國集成電路歷史的發展，做出了非常大的貢獻。”尹志堯説。例如，當前 5nm 芯片採用的晶體管結構 FinFET，是由華人教授胡正明在 20 多年前提出來的。

在尹志堯看來，之所以華人在美國集成電路的發展歷程中起了非常大的作用，是因為中國人比較重視數理化工程，而且有耐心，而做集成電路一定要有耐心。

因此，他對中國將來在集成電路能夠達到世界最先進水平沒有任何疑問，但是近期來講，我們必須要認真對待目前的問題。

八、中國人才培養需要重視產研結合，但目前仍未認真落實

談及集成電路教育，尹志堯希望加強產研交流。

集成電路是多種知識的集成，光是做半導體設備，就需要 50 個學科並用。做集成電路，涉及機械設計，強電、弱電、軟件設計、工藝過程、材料科學等，有太多的知識領域要學習。

因此他建議業界技術專家和高校教授之間有更多的交流，因為學校教育通常相對滯後於產業的發展，希望也能請一些業界的人到學校做客座教授，或者做一些科學講演，讓學生也可以到公司來做實習。

這個互動非常重要，不僅能讓學生很快就進入這個前沿領域，而且可以引起他們的興趣，產業、教育和科研之間，一定要想辦法真正找到一個結合點。

九、我國芯片製造面臨的主要問題：不對稱競爭

尹志堯認為，當前我們芯片製造面臨的主要矛盾，在於不對稱競爭。

首先是公司規模的不對稱。比如國外佔壟斷地位的公司，它的收入是我國相似公司的 20 倍，它的研發投入也是差不多 20 倍。這就有問題了，如果差了 3 代、5 代，結果人家的研發經費是我的 20 倍，那一個公司怎樣單打獨鬥能夠儘快趕上去？這是一個非常難的事情。

另外是市場準入的不對稱。例如，國內生產線買我們的設備，是近水樓台，差不多設備能用就用了；但要打到國外去，一定要有什麼東西比美國日本的設備更好，不但要好，性價比還要高，甚至要便宜很多，這樣人家才願意試用你的設備，門檻是慢慢越來越高的。

這裏關鍵最大的問題，還是研發經費的困擾。尹志堯説，特別是公司上市以後，擔心盈利的問題，但要盈利，唯一的辦法就是砍研發。

“我們的研發就是把所有的銷售都拿去，100% 投入研發，所以這個問題怎麼解決？怎麼能夠在這種情況下，不強調公司的盈利，而是強調公司研發的投入、它的增長速度和競爭力？這是我們政策深化改革要研究的課題。”他説道。

我們在高端芯片設計上並不是那麼卡脖子，現在關鍵問題在於製造精度。比如如果拿不到世界最先進的光刻機，那麼芯片生產就會受限制。

在他看來，我國芯片設計領域尤其呈現“春秋戰國”之態勢。工信部統計中國有超過 1700 家芯片設計公司，甚至有人説可能要到五六千家，而一家芯片設計公司只要三五十人，有計算機、設計軟件，就可以做簡單芯片了。

在尹志堯看來，這是一個既好又不好的現象。好的地方在於很熱，大家都希望把它做好；不好的地方就是太多的重複性勞動，而且互相內部的競爭也多，因此他認為要做一些宏觀調控。

十、芯片類企業在資本市場熱度過高，需宏觀調控防止“爛尾”

同時，尹志堯也談到資本過熱現象。

資本市場及大眾正越來越認識到集成電路產業的重要，這一領域投資變多，在他看來，這是很好而且非常必要的事情，但也確實需要一定的宏觀調控，否則有些過熱。

“因為中國國家大，只要一動員起來就是熱情很高，就會出現一些問題，現在有一些投資，我們管它講得不好聽，叫爛尾工程，還沒有剛剛啓動到什麼程度，就搞不下去或者資金不到位了，或者領導集團沒有形成了等等之類的，效果不是很好。”尹志堯説，“所以我覺得這個方面，需要更多的引導，或者更多頂層設計，但也要放手讓各省市和這個產業能做好它自己的事。”

另一點，尹志堯認為一個企業的發展過程中，最主要的是有一個核心團隊。比如中微公司的核心團隊，很多人都合作了二三十年，所以彼此很瞭解很團結，這是非常重要的。

“如果一個企業不是以核心的領導該團隊來驅動，而是被資本驅動的時候，就出問題了。因為資本它是有錢，但是外行。如果它來要想控制這個故事的話，這個故事就會出問題。”

尹志堯的諫言就是要重視一個企業的發展，一定要培育和支持它領導集團的形成。

十一、全員持股是為了公司更長遠的發展

中微公司是全員持股的一個公司，這在其科創板上市時還引發過一些爭議。

對於這一點，尹志堯提到他到硅谷時，非常有幸地首先加入了英特爾，後來到了泛林公司，再後來到了應用材料公司，在這 3 個公司幹了 20 年。

“為什麼這三個公司能成為世界目前是最好的公司？大家可能不知道里面有一個關鍵的東西，第一天就是全員持股。”

尹志堯認為全員持股的奇妙之處，在於將這個員工管理層長遠的利益和公司的發展綁定。

如果員工只有工資和獎金，那麼如果另外一個公司來挖，給他 20%~30% 的高薪金，他就走了，他對公司沒有任何的利益相關，而且甚至會變成原來公司的競爭者。

但是如果有了這個股份，他把自己的利益和公司的長遠發展就綁定了，而且按照一般的經驗，大概是其股權的最後收入，是其工資的 3 倍到 5 倍。

“我們公司剛開始的時候，我就立志一定要做一個全員持股的公司，其實也是為了公司的長遠發展，就是每一個級別差 20% 的股票，而且每一級別的工資差 10%，是一個非常扁平的，我叫中微的特色的社會主義集體所有制。”尹志堯説。

十二、美方懷疑中微違反美國專利保護，充分溝通後不但放行，還取消了出口控制

剛回國時，尹志堯帶領的 15 人小團隊非常謹慎，深知絕不帶任何文件回來，不涉及任何商業機密，以避免引起法律糾紛。

因為走得乾乾淨淨，當時尹志堯他們並沒有引起美國政府的注意，直到三年後，做出刻蝕設備了，美國老東家懷疑中微拿到了他們的一些商業機密，將中微告上法庭。

自知清白的中微底氣十足，聘請了美國一流的律師，徹查當時已有的 600 萬件文件，確認完全沒有對方的文件或技術機密，最終案件達成和解。

但這些訴訟案引起了美國商務部的重視，於是尹志堯團隊主動到美國商業部、國務院等各部門做溝通，既提到集成電路生產及設備產業往亞洲遷移是不可避免的客觀規律，也承諾從美國回來的人絕對不帶任何的商業機密材料和細節、中微發明創造的所有產品不能違反任何專利，並承諾保持經常溝通、遵守美國所限制的法律。

“所以經過這樣的充分溝通以後，他們認為我們是比較職業化的而且守法的公司，所以就給我們放行了。”尹志堯説，後來不但放行了，還讓中微進入終端客户認證名單，也就是美國出口控制設備的一個白名單，只要申請一次，就能自由採購。

再後來，因為中微已經做出了有競爭能力並且有相當數量的等離子體刻蝕機，所以美國乾脆將此前幾十年對中國刻蝕機的出口控制取消了。

尹志堯認為，無論是怎樣的公司，只要到達國際市場，一定要按照國際規則做事，一方面不能涉及專利侵權，有自己的專利保護，另一方面要尊重各國對出口的限制和管制，只要在這兩點上不出問題，公司就能安全健康的發展。各個公司不要因為這些點做得不好，而給國家帶來困擾。

同時，在他看來，相比打專利戰，用自身實力、更好的設計、更好的設備性能才是更好的競爭方式。

來源：楊瀾訪談錄逐風者