Labless的前世今生

導讀：即使對于大多數半導體產業內人士，Labless應該也是一個陌生詞匯。那就讓我們從熟識的Fabless說起。過去三十年中，全球半導體產業中最重大的一次產業分化就是WaferFab和Fabless的分化。

上世紀六七十年代，美國硅谷誕生了為數眾多偉大的芯片公司。在早期供應鏈并不完備的背景下，這些芯片公司只能采用IDM模式，即設計、制造、封裝測試全部都要自己完成。在芯片產業暴利、成本并不敏感的早期階段，IMD模式無疑在早期的半導體行業發展過程中的必經階段，并起到了積極的作用。

IDM的產業大遷徙到產業大分化

進入到八十年代中后期，更多的芯片公司參與競爭后，IDM模式的幾大弊端凸現出來。

1）成本增加

即使生產單一的芯片產品，其制造和封裝也必須是一條麻雀雖小，五臟俱全的完備產線。具體到產線內部，各個生產流程設備（光刻機，鍍膜機，刻蝕機，氧化爐，清洗機等）的數量也需要有最佳搭配方案才能實現各環節產能優化。但事實上，除了幾個銷量巨大的芯片巨頭，沒有幾家可以真正實現這種產能優化。單一產品市場需求的周期性又造成了產線負載的波動，進一步加劇了產能浪費。所以，IDM模式下的生產成本始終居高不下。

2）技術迭代速度失配

摩爾定律預期了每隔18-24個月，集成電路芯片的集成度增加一倍，性能提升一倍?？上酒圃焐a線一旦建成投產，就沒有多少再提升的空間。這決定了，除了少數幾種生命周期非常長的芯片產品，大多數IDM模式下的生產線，都將在兩年內因跟不上自己的芯片設計需求而被淘汰。更先進的產線必須經歷技術路線選擇、設備選型、產線調試、良率提升等一系列技術階段，很容易跟自己的設計部門出現技術迭代失配。老牌IDM模式領導者英特爾近期因7納米產線遲遲不能落地，面臨被多年的手下敗將AMD全面超越的風險，而被迫轉向臺積電代工，正是這種迭代失配的必然結果。

3）人才成本急劇攀升

上世紀八十年代，越來越多的IDM芯片公司涌入賽道，造成了硅谷半導體人才嚴重短缺，成本急劇攀升。各大公司被迫先后將自己的封裝線和晶圓生產線搬出硅谷，移至亞洲臺灣、新加坡等地區，促成了半導體史上第一次產業大遷徙，也形成了IDM模式下設計-制造-封裝環節在空間上的物理分離。

既然生產和封裝線可以跟設計環節實現物理分離，而越來越多大廠的產線跟自己的設計需求技術迭代失配的矛盾越來越不可調和，為后期的Fabless分化提供了必要的生長環境。上世紀八十年代后期，以臺聯電、臺積電為首的專業第三方代工廠應運而生。

獨立第三方晶圓代工屬于共享概念，服務整個芯片設計行業客戶，具有先天的成本優勢。而“專業的人干專業的事兒”又形成了非常好的人才集聚效應，技術迭代速度遠超IDM模式下的生產線。經過十多年的演化，在20世紀末到21世紀初的十年中，各大老牌IDM巨頭紛紛倒戈（與其說是繳械投降，倒不如說是心有靈犀的投懷送抱），放棄或部分放棄自己的生產線，擁抱Fabless模式。半導體歷史上的最大規模產業分化格局已成。

中國半導體全行業IDM模式是偽命題，瓶頸不在于資金而是人才

特殊的國際環境，科創板的推行等諸多利好因素，在中國催生了一大批優秀的半導體產業公司。然而，為數眾多的芯片設計公司募資目的是建立自己的生產線，走IDM模式。就單一企業的局部需求來看，垂直化整合擁有自己的產線可以保障產能、定制化生產又可以增強產品競爭力，這無疑是非常合理的資金用途。然而，從宏觀角度來看，這種資金用途存在極大的風險，甚至是“逆行業潮流”。除了剛才我們提到的成本和技術迭代失配風險，在中國更大的瓶頸在于人才。

半導體人才的培養是極其漫長且昂貴的。絕對不是靠在教室里讀書就能完成，更需要昂貴的產線配合和多年的實戰經驗積累。據說，在比利時IMEC，培養一個真正合格的半導體人才至少需要5-10年時間，平均每人消耗500萬美元以上的資源。從這個角度看，真正合格的半導體人才的培育門檻堪比戰斗機飛行員。如果把中國各大院校半導體相關專業畢業生和各大公司獨立培養的人才數量累加，中國自己培養的半導體人才每年僅有萬人量級。然而人才缺口卻在不斷拉大。

2018年5月有數字顯示，當時中國的半導體從業人員僅有30萬人，但實際需求卻達到70萬人，存在40萬的人才缺口。而當時的國內的芯片設計公司僅有1700家，晶圓廠僅有不到60家。

兩年半后的今天，中國注冊的芯片設計公司超過了4000家，晶圓廠超過110家，還有更多晶圓廠正在規劃建設中。企業數量增加了一倍多，如果大家真的都在做事兒的話，可能至少需要150萬從業人員才能支撐這種行業規模。人才缺口超過百萬。

粗略估計，中國目前晶圓制造的從業技術人員只有區區三四萬人規模（包括操作工）。而即使最小規模的IDM生產線都需要數百人參與生產，國際上站穩腳跟的IDM公司更是都在萬人以上規模。假設中國有50家芯片設計公司要走IDM模式，挖空現有晶圓廠的全部技術人員，都未必能滿足這些IDM企業的人員數量需求。要做到站穩腳跟的狀態，則需要更多的人才積累。在人才儲備相對有限，人才培養速度緩慢的大背景下，可預期的最終結局或許是相互挖角，被迫降低人才檔次，最終成就個人收入暴增的盛宴（目前中國境內的半導體人才收入已經超過海外），但大多數企業都做不成事，結局將是一地雞毛。

大量芯片設計公司走向垂直整合的IDM模式，局部看起來邏輯合理，并不代表宏觀上的可行。本人悲觀的預期，十年后中國還能存活的IDM公司數量應該只有少數，而且主要存在于不依賴先進制程，但對工藝控制要求極高的幾個領域，比如IGBT，功率器件，射頻等領域。其余公司必須被迫回歸Fabless模式。在半導體狂熱的今天，希望大家可以謹慎入局，避免造成不必要的經營風險和資源浪費。

行業細分是歷史必然，Labless將應運而生

In-HouseLab，廠內分析實驗室，是各大公司必備的輔助功能部門。它承擔了產品糾錯、工藝監控、仿真模擬、失效分析、輔助研發等諸多功能。出色的分析實驗室扮演的是“醫生”角色，可以極大加速產品研發進度，保障生產工藝穩定，在產品出現問題的時候可以快速找到根因，并給出技術迭代方向。

聽起來Lab對于一家芯片產品公司的作用真的非常大。但正如上文所講，局部的商業邏輯合理，并不代表宏觀可行。讓我們再從成本、技術迭代、人才等幾個角度來做一下分析。

1）成本失控

早期的半導體芯片工藝結構相對簡單，尺寸也只有微米或亞微米級別，所以一臺鎢燈絲掃描電鏡搭配少量輔助設備就可以完成大多數的內部分析業務需求。但隨著器件尺寸進入到納米時代，原子層級別的缺陷都可能造成器件失效，ppb（十億分之一）級別的雜質含量都可能造成器件電學性能的嚴重漂移，分析實驗室需要更多種類、更加精密的分析儀器參與才有機會真正解決某個問題。能滿足當前先進制程全套分析需求的實驗室，僅設備投資就達數億元投入規模，除了財大氣粗的晶圓廠，沒有幾家企業有實力承擔這種基礎設施投入。

另外，分析儀器無法像生產型設備那樣可以做有序生產規劃。分析實驗室的負載，比生產型設備的負載更難預期掌控。產線沒有狀況的時候，大多數分析儀器都處于閑置狀態，而產線一旦出現事故，恢復生產分秒必爭，無論已經擁有多少分析儀器廠內需求方都會期望更快解決。這種矛盾幾乎是無法調和的。

2）廠內分析技術人才的職場玻璃天花板、人才技能退化，造成了分析技術迭代受阻

廠內分析實驗室每天做的案例只聚焦在自家產品，甚至某固定產線上的產品。如前面所講，產線一旦量產，就無法在這條產線上再進行有效技術迭代。所以，服務這條產線的分析工程師的技能也就止步于此了。這樣的分析團隊，無法進行有效的分析技術迭代，技能不進則退。

還有一個不能說的秘密。分析實驗室在各大產品公司中的地位只是輔助功能部門。這個部門中的人才，無論有多優秀，都很難晉升到整個集團的頂級決策層。所以，最優秀的分析技術人才很難在產品大廠中找到職業生涯終極歸宿。這是一層“玻璃天花板”。

有某芯片大廠的品質總監曾經對我感慨，“我們廠里的分析實驗室里當初投資非?？捎^，現在也有上百人，但不知為什么這些年下來只剩下了操作工，甚至有些項目我們有設備，但總做不好，甚至完全不會用”。這一方面有頂尖人才流失的原因，更重要的是，束縛應用場景的環境下讓人才喪失了技術迭代的必要基礎，進一步造成了人才技能退化。

失去了技術迭代能力的團隊，將不斷的被永不停歇的技術進步所淘汰。失去強大分析團隊的支援，產線上會出現更多棘手的問題需要更強分析團隊支撐。這是一種可怕的惡性循環。

各種矛盾正在慢慢醞釀發酵，慢慢變得不可調和，甚至出現宏觀數據的悖論。仔細品味著名博弈論專家，耶魯大學教授馬丁?舒比克(M．Shubik)設計的那個百元大鈔拍賣經典案例（篇幅所限，不贅述，讀者可以自行檢索），或許現在正在各家公司的廠內分析實驗室中、乃至更廣泛領域全面上演。而且似乎目前已經到了各家出價均已超過百元的階段。

一切外在環境都跟當年Fabless分化的大背景幾乎完全雷同。行業進一步細分，Labless或許是必然結局。理性思維的人在等待的，或許只是一家實力足夠強大、可以勇敢邁出第一步的“中立第三方分析機構”的出現，來終止這場百元大鈔拍賣陷阱。

機遇來了，誰將是勝出者？

成功的獨立第三方分析機構，功能類似“綜合性產業醫院”，壁壘極高。本人在這個領域從業20多年，創業16年，頗有心得。

1）硬件投入壁壘

動輒數億元的投資，無論如何都是第一個壁壘。

投資額不足的實驗室，被迫只能做片段化的分析，或者就只能購買老舊型號的設備，造成長期技術競爭力不足。還有一種選擇，就是跟有設備的合作伙伴搞聯合，成本、穩定性、時效性都不可控。

另外，跟生產線類似，不同的分析儀器之間也講究設備數量配比才能實現產能優化。每種設備只買一臺的話，會造成非瓶頸環節產能的巨大浪費。但真正實現優化配比，總投入規模必須再增加數倍。

據多年實踐運營經驗，設備投資億元以下的分析平臺，最多只能解決“有沒有”的問題，而真正要實現產能優化，則至少要達到5-10億元的設備投入規模。雖然分析儀器的生命周期比生產型設備更長些，但如果要兼顧長期可持續的技術迭代，每年追加的投入也將非?？捎^。

種種因素決定了，小型實驗室或者犧牲競爭力，或者犧牲毛利率，二者不可兼得。這是一個痛苦的爬坡期，很多企業止步于此。只有達到足夠規模進入到產能優化階段的第三方實驗室，才會進入到毛利率上升的階段。而目前在國內勉強能達到產能優化狀態的第三方芯片分析實驗室，最多不超過五家。

2）人才壁壘

獨立第三方實驗室面向的是全行業，對人才的綜合能力要求極高。形成一定的規模后，更不是依靠某一個人的個人英雄主義。很多時候，即使對于某一個具體案例，往往也需要進行“專家會診”。所以需要搭建合理的人才網才有可能承接更復雜、更高難度案件，服務更多產業領域。

個人親身經歷，來自某些大廠的所謂專家，在商業化第三方平臺未必好用。原因是他的專業方向太過狹窄了，屬于“專才”。換一種產品，換一個應用場景，他也需要從頭學起。要培育一個適用場景較廣的“通才”，至少需要5-10年的實戰經驗。全行業“通才”，更是根本不存在的。

協和醫院的擴張瓶頸在于主任醫生的培養緩慢，甚至不可復制。對于獨立第三方分析平臺，瓶頸也在于此。不僅要搭建強大的人才網，更要形成良性的人才培育機制和規范化生產管理模式，以降低人才培養難度。

3）強大的自主研發和技術迭代能力所形成的分析技術IP壁壘，提升附加值

科技產品，尤其是消費類科技產品的特征就是，一旦脫離了技術迭代就會迅速貶值。只有通過持續的研發迭代，才能賦予新產品更高的附加值，維持高毛利。

高科技服務本身也是一種產品，脫離了技術迭代，同樣也會貶值。20年前，我最引以為榮的聚焦離子束電路修改技術，收費高達約3000元/小時。但20年后的今天，相同技術節點的服務，300元/小時就有人承接?？墒沁@二十年中，上海的房價漲了20倍。以房價做參照物，失去技術迭代的這項“高科技服務”，貶值了200倍。

科技服務業嚴重依賴人的技能，無法通過大規模生產有效降低成本。在設備價格越來越高，人工越來越貴的大背景下，分析服務收費本應該持續走高的。然而，過往的第三方分析服務市場并不注重附加值的提升，卻陷入了價格戰的怪圈。價格下滑，成本增加，必然出現一個交叉點，無論怎樣都不可能盈利。這是商業模式的悖論，最終肯定是慘烈收場，沒有贏家。

2015年以前，中國的半導體第三方分析服務市場格外黯淡。就算是幾個外資巨頭也心照不宣的普遍使用國外總部淘汰的老舊設備為大陸市場服務。整體服務能力異常落后。

2016年，勝科納米強勢進軍中國半導體第三方分析服務市場，清一色采用國際上最頂級的儀器設備，并不斷通過研發迭代持續增加服務附加值。就此，挑起了跟幾個海外巨頭的軍備競賽。四年后的今天，我們看到了整個中國第三方分析服務市場的煥然一新，幾個頂級分析服務機構在大陸的配置，幾乎跟海外沒有代差了，并已經全面超越了大多數大廠的廠內實驗室。整個大陸半導體產業都是最終受益者。

第三方分析實驗室不僅僅在跟自己的友商競爭，更在跟自己客戶廠內實驗室賽跑。不僅要做的快，更要做的好。經過不斷的技術迭代，逐漸拉開跟廠內實驗室的技術優勢差距，才會持續獲得客戶的認可。否則只能在客戶廠內實驗室的溢出量中尋找殘羹冷炙艱難求生。

4）信任危機和中立性

第三方芯片分析實驗室接觸的大多是客戶較為領先甚至正在研發狀態的未來產品。歷史上曾經出現過分析機構成員剽竊客戶技術機密，造成嚴重的信任危機。這是基本的商業道德底線。所以客戶信賴的信息安全體系以及長期經營的市場口碑將非常重要，絕非一日之功。

而我也并不看好儀器設備公司把分析服務當成副業。雖然市場上確實有公司這么做，但迄今為止沒有看到任何一家有成功做大的先例。賣設備和賣服務，看似互補，但其實存在銷售動機的本質悖論。另外設備公司的服務機構，大多不愿意采購競爭對手的設備，既喪失了中立性，又局限了分析機構博采眾長的核心競爭力。

中立就是中立

既要對客戶中立，也要對供應商中立。勝科納米的理念是，第三方分析實驗室，只能提供服務，決不能跟自己的客戶和供應商搶飯碗。所以，既不能碰產品，也不能碰設備。這也正是臺積電能夠做大的商業理念基本底線。

當市場大環境趨向成熟，一個新興的行業誕生就是必然的了。這是一波長期可持續的大行情。沒有所謂的勝出者時代，只有大時代中的勝出者?？萍紝崢I的成功絕非一蹴而就，更不是見異思遷蹭熱點，最終的勝出者必然是那些準備最充分，意志力最頑強，頭腦最冷靜，最能堅守商業底線的長跑者。

關于作者：

李曉旻，北京大學學士及新加坡國立大學碩士（微電子專業），現任勝科納米（蘇州）股份有限公司董事長，目前已申請多項發明專利，并發表科技論文60余篇及合著書籍２本。

2001年就職于新加坡科研院，2004年創立勝科納米(新加坡)有限公司，2012年創辦勝科納米(蘇州)有限公司，目前已是國內大規模的半導體芯片分析測試服務平臺和輔助研發中心。提出Labless新概念，將產業鏈中的“必要非核心”研發環節從行業中剝離，成為全新的獨立行業賽道。 新加坡資深新聞工作者鄭明杉最新著作《頭家青春夢》中將李曉旻作為半世紀以來影響行業格局的著名企業家的故事收錄其中。2021年5月榮登新加坡《時代財智》5月刊，成為該刊物創刊以來最年輕的封面人物，獲得了業界的贊賞和高度認可。