(基於某大學碩士作業)
“創新與可持續發展”課程引入了壹個綜合概念:精益創新。精益就是消除浪費，提高速度；創新就是解決問題，創造價值。“精益”原指精益，意為“簡單”。筆者想舉壹個看似簡單的半導體行業創新的例子，說明壹個小小的精益創新也能帶來改變整個行業競爭格局的影響。
2014年，中國政府發布《國家集成電路產業發展促進綱要》，設立規模1000億元的國家集成電路產業投資基金，將半導體提升到國家戰略層面。2017美國總統科技顧問委員會(PCAST)發表報告，建議對中國的芯片產業進行更嚴密的審查，以應對其可能對美國相關企業和國家安全造成的嚴重威脅。PCAST的擔心來自於美國作為半導體行業領導者的地位，以及中國在過去30年中學習和追趕生產技術的能力。作為全球最大的集成設備制造商(IDM)，美國英特爾公司最大的創新來自於性能創新。英特爾壹直以摩爾定律為目標不斷提升CPU的計算性能，最終成為個人電腦和雲服務器市場的壟斷領導者。英特爾的核心競爭力還來自於眾多的內部精益創新。
計算機CPU(中央處理器)是業界公認的最復雜的半導體產品。英特爾公司2015年為服務器行業生產的至強處理器E5 V4，大小只有壹平方英寸左右，卻包含了72億個晶體管。
為了制造如此復雜的產品，英特爾在產品上市前5年甚至65，438+00年就組織投資了多個R&D中心、行業研究財團和大學，開始研發制造的產品流程。這些活動的初始成本包括R&D投資(高達20億美元)和晶圓廠設備投資(高達85億美元)。這幾百億的投入只是這壹代產品的固定投入。
除了這些固定的投入，半導體的工藝流程是復雜的，從設計、制造、測試到封裝，從最純凈的矽片原料到包含6543.8+000億個晶體管的服務器處理器，涉及上百甚至上千個工藝環節。任何壹個環節都可能出錯，錯誤會波及到後面的環節。越來越難追上錯誤，甚至有些錯誤無法用正常的推理來定位和解決。硬件制造成本也是運營中不可回收的成本，不能像軟件設計那樣“小步試錯”叠代。芯片良率直接影響半導體公司的利潤。良品率低可以直接拖累壹家盈利的半導體制造公司虧損(另壹家著名的美國半導體公司AMD在2010之後的業績下滑就是壹個例子)甚至倒閉。
英特爾的晶圓廠通常建立在兩個地方:美國和世界其他地方(馬來西亞、愛爾蘭、中國和大連)。當新型半導體研發成功後，美國當地工廠負責建設第壹條生產線。比如俄勒岡州代號為D1D的晶圓廠，在2011建造了壹條基於22nm 3D晶體管的生產線。第壹條生產線的工程師驗證新的制造工藝，並將半導體芯片的成品率提高到可接受的水平。然後，第二，三條生產線綜合運用第壹條生產線的配置工藝和經驗後開始生產。這個過程也是生產線技術的轉移。
Copy Exactly是壹個非常簡單的精益生產的創新概念，最早由英特爾推廣。傳統技術轉讓允許設備工藝改變。這些變化通常是為了配合方便收件人的生產線，並提供有限的優化。由於傳統半導體結構的簡單性，這些變化不會造成巨大的成品率差異。然而，在現有半導體的復雜生產工藝下，生產線之間的技術轉移必須包括除以下兩點之外的所有因素:
物理上的不可能(比如同壹條生產線不可能共享同壹個地理位置)。
這種變化帶來了巨大的經濟效益。
遵循這壹原則，英特爾的復制恰恰成為提高產量和生產力的利器。這裏的復制不僅是生產工藝和設備流程的復制，也是所有可能影響良率的因素的復制。如下圖所示，有四個層次:物理輸入層(材料、儀器、化學試劑、潔凈室等。)、設備和工藝水平(刻蝕設備、顆粒、厚度等。)、模塊層面(視野、動力等。)和產品水平(成品率、可靠性)。只要條件允許，就連廠區、朝向等壹些看似不相關的條件也會被復制。
如下圖所示，英特爾大規模實施Copy Exactly技術轉移後，R&D階段(綠色曲線)的成品率波動較大，耗時較長。這項技術被推廣到第壹條生產線(CE！Fab)之後，CE！Lab的收益率可以從很高的水平跟上R&D曲線(黃色曲線)的變化。第二條和第三條量產線(棕色和紅色曲線)可以在短時間內達到類似的良率水平。這樣，可以用最少的投資滿足容量需求。
英特爾的復制恰恰是壹個看似非常簡單直接的概念。是英特爾過去30年生產經驗總結出來的精益創新的範例。保證了產品質量，最大程度節約了生產成本。現在復制技術已經廣泛應用於半導體生產行業。相應的，互聯網軟件行業直接收集用戶反饋，快速叠代，發布新版本，成為流程精益創新比較熱門的領域。作為企業內部的創新倡導者，我們要時刻記住，創新不僅僅是像iPhone、小米盒子這樣有能力顛覆現有市場的新產品，任何能為企業帶來額外利潤、創造價值的改進。