从离开中芯国际到创立CIDM模式：张汝京打造高质量硅片

张汝京在离开中芯国际的时候，签署了一份竞业协议：三年之内，他将不得从事芯片相关的工作。已经61岁的张汝京并未选择退休。他先在竞业范围之外进入LED领域，短短不到三年的时间，已经在国内投资了4家LED企业，涵盖LED上游衬底材料、芯片和下游照明应用，投资金额超过35亿元。2014年6月，竞业限制期一过，他就把这些LED厂以合理获利的价格转让给了合伙人，自己创立了制造大硅片的上海新昇半导体科技有限公司。之所以选择做大硅片，一来是因为中芯国际和台积电都没有这块业务，不会有产生冲突之虞；二来这又是中国半导体产业的一个重大薄弱环节。

半导体原材料的高端市场主要被日本和欧洲的少数国际大公司垄断，中国半导体原材料在国际分工中多处于中低端领域，自给率极低。按照业内的说法，中国在半导体原材料上除了空气（芯片加工过程中需要的特种气体）和水（高纯度水），其他都需要从国外进口。硅片是市场规模最大也是最重要的半导体原材料，在芯片制造的总材料成本中占了30%～35%的比例。尽管硅的原料就是沙子，资源丰富且廉价，但要加工出满足芯片制造需求的硅片却不是件易事。首先，制造芯片用的硅片对纯度的要求非常高，必须达到10亿个硅原子中最多仅有1个杂质原子的程度；其次是硅片的平整度要求也非常高，12英寸硅片的平整度要控制在1纳米以内，相当于从上海到北京拉一条直线，最大的起伏不能超过3毫米。

中国大陆对12英寸硅片的需求量在2018年超过600万片，2019年增至1800万片。随着大量芯片制造厂的投产，预计中国大陆在2021年对大硅片的需求将超过3500万片。

而在张汝京入行之际，中国大陆大硅片的自给率是多少？

几乎是零，惨得不能再惨。

全球前5大硅片制造商日本信越化学、日本三菱住友、德国世创电子、韩国硅德荣和中国台湾的环球晶圆控制了硅片市场的94%，其中对12英寸大硅片的控制程度更是高达98%。这些供应商没有一家在中国大陆设厂，对大硅片技术外流的防范之严远甚于芯片制造业。特别是对硅片制造最核心的晶体生长环节，全球硅片大厂均牢牢掌控并实行严格的保密制度。顶尖硅片企业的长晶炉均是指定设备厂商定制供应，公开市场上可以直接买到的长晶炉均不是顶尖硅片企业真正使用的设备。

2017年全球硅片短缺，日本三菱住友控股的台湾胜高（Sumco）拒绝向武汉新芯供货，优先供货给英特尔、台积电、美光等企业。这已暴露了中国大陆在硅片供应上存在极大的隐患。

中国硅片的研发起步并不晚，早在1959年，从美国归来的科学家林兰英就拉出了中国的第一根单晶硅棒。1997年，在全球芯片业升级12英寸产线前夕，中国大陆也成功地拉出了12英寸的单晶硅棒。但由于纯度和平整度达不到芯片制造的要求，中国大陆自产的硅片只能用于光伏发电等低端用途。

张汝京实现了中国大陆在芯片制造级别大硅片生产上的零的突破。仅用了一年多时间，新昇就完成了厂房建设和设备安装。2016年，新昇拉出了中国第一根高质量的12英寸单晶硅棒，2018年开始大规模生产。到2019年，新昇已经量产出10万片12英寸大硅片。伴随着中国大陆建芯片厂的热潮，截至2019年底，中国大陆包括新昇在内已有10多家企业规划了12英寸大硅片项目，规划月产能超过400万片。中国实现大硅片的自给自足指日可待。(www.xing528.com)

2017年5月30日三年聘期一满，张汝京就离开了新昇。据说张汝京的“老毛病”又犯了，他一直有心培养中国大陆本土设备企业，使用本土供应的大硅片生产设备，例如南京晶能的长晶炉。硅片生产及加工环节包括长晶、切磨抛、清洗和检测等工艺，对应设备有长晶炉、切片机、研磨设备、抛光机、清洗机和检测设备等。这些设备的供应商主要集中在日本、韩国、德国和美国，且每一类设备都被几家供应商垄断。中国大陆仅在长晶炉、切片机和研磨设备上有所突破，抛光机和检测设备都还接近于零。半导体设备需要在实际使用的过程中不断磨砺，通过持续迭代升级才能进化。中国大陆本土设备生产出的硅片良品率不够，可能需要几个月甚至一年来不断改进，这就导致新昇量产时间推后。而如果用进口设备，可以立刻实现量产，马上给企业带来效益。这就引发了资方的严重不满，导致张汝京不得不出局。新昇后来被上海硅产业集团100%收购。

2018年5月3日，张汝京与青岛大学电子信息学院合办了微纳技术学院。学院当年招收本科生120名，并将逐年增加本科生与研究生的招收人数。张汝京出任学院的终生名誉院长，他本人及其团队多人兼任学院的教授。

微纳技术学院成立同月，在他古稀之年，张汝京竟再次创业。他创立了青岛芯恩集成电路有限公司，以实现他一直想做德州仪器式的IDM厂的执念。

芯片工艺有两个发展方向：一是追求先进制程的工艺，按照摩尔定律的要求快速迭代；二是在成熟工艺的基础上做特色，满足多样化的定制要求。芯恩一期和二期总投资200亿元左右，实力有限，无法在先进制程上比拼，只能走特色工艺路线。特色工艺包括模拟、射频、功率、微机电系统等细分市场，电路结构设计相对简单，但对加工工艺有特殊要求，批量较小、单价较高、可靠性要求高，需要长期的技术沉淀、用户验证和口碑积累。国际上特色工艺芯片做得好的都是IDM厂，比如做模拟芯片的德州仪器，做汽车芯片的恩智浦、瑞萨电子和英飞凌等。中国在特色工艺方面也比较落后，主要原因就是缺乏IDM厂。中国前10大半导体企业中，华润微电子是唯一的IDM厂。

虽然芯片设计与晶圆代工的分离蔚然成风，但半导体产业的主流其实仍然是IDM。并不是所有的半导体IDM工厂都适合转型做晶圆代工，除了特色工艺芯片，还有内存也被证明不适合走晶圆代工路线，三大内存巨头三星、SK海力士和美光都是IDM厂。如今，全球半导体产业晶圆代工、芯片设计和IDM厂三大类型公司的产值的比例大致是1∶2∶3。

IDM厂的资本支出巨大，而且还要求芯片设计能力要强，这样才能把产能跑满。为了解决产能问题，芯恩采用的是张汝京自创的CIDM模式。CIDM即Commune IDM，共享式IDM，通过吸引大量海内外芯片设计企业入股的方式来解决IDM厂不易拿到代工订单的问题。CIDM模式包括设计、制造、封装、测试、模组等全产业链，整体利润水平高于晶圆代工模式。CIDM对企业创始人的个人声望要求很高，否则芯片设计企业怎么会放心入股？而张汝京最不缺乏的就是感召力。又有一批老部下“归队”芯恩，追随张汝京创业。这支经验丰富的资深半导体团队具有二手设备翻新改造的能力，还能自行设计其所需要的一些半导体设备，可以大幅度降低生产成本。这也是张汝京一贯的作风。

生命不息，折腾不止。正如张汝京在离开中芯国际时所说的：“不要被打趴下，人生总是要不断地努力。”