國產(chǎn)芯片 為什么會被“掐脖子”

寧迪 李彥松

芯片不僅是一家企業(yè)，更是國家課題，民族擔當！

芯片雖然并非面向消費者的終端產(chǎn)品，卻廣泛運用于電子、數(shù)碼產(chǎn)品、通信設備等多個科技產(chǎn)業(yè)。

集成電路的從業(yè)者們深知，中國在高端芯片行業(yè)缺乏更多的自主創(chuàng)新能力，最終將受制于人。

高端與中低端的性能差

中國半導體行業(yè)協(xié)會的統(tǒng)計資料顯示，2017年中國集成電路的產(chǎn)品國內(nèi)自給率僅為38.7%。根據(jù)海關總署數(shù)據(jù)，集成電路進口額從2015年起已連續(xù)三年超過原油，且二者進口差額每年都在950億美元以上。

集成電路素有現(xiàn)代“工業(yè)糧食”之稱，芯片的種類繁多，涉及領域甚廣，僅一個智能手機里面涉及到的芯片就有數(shù)十種，除核心的主芯片外，攝像頭、語音處理、電源系統(tǒng)上都需要芯片。

中國并非不善于生產(chǎn)這種“糧食”，賽迪顧問股份有限公司集成電路產(chǎn)業(yè)研究中心副總經(jīng)理劉堃指出，在國內(nèi)中低端芯片領域，中國的企業(yè)已經(jīng)具備了一定的技術及產(chǎn)品基礎，但是在處理器、存儲器等高端芯片領域，國內(nèi)芯片產(chǎn)品基本不存在競爭優(yōu)勢。雖然在一些芯片領域，我國部分本土芯片企業(yè)取得了不錯的成績，但是在產(chǎn)品市場推廣方面卻遇到了阻礙。

比如國內(nèi)的一些家電制造企業(yè)，對于相關芯片產(chǎn)品的需求量很大。雖然有些芯片產(chǎn)品國內(nèi)已經(jīng)能夠實現(xiàn)配套，而且價格也比國外進口的芯片價格便宜一半。但放在一個整機的成本上看，芯片多出來的成本算不了什么?！昂芏鄧鴥?nèi)的芯片應用企業(yè)會更傾向于使用國外知名企業(yè)的芯片產(chǎn)品，主要是怕本土芯片影響其產(chǎn)品的性能和穩(wěn)定性?！?/p>

在同一類芯片上，高端芯片和中低端芯片的性能究竟差在哪？

劉堃以處理器芯片為例。低端處理器芯片與高端產(chǎn)品最明顯的差距是數(shù)據(jù)處理速度、功耗、時延等方面性能跟不上。而模擬芯片主要要看芯片的耐壓耐流、信號精準度等穩(wěn)定性能，高端模擬芯片優(yōu)勢在于更加穩(wěn)定、更加精準地輸出電流電壓等模擬信號，同時芯片壽命也會比較長。模擬芯片要通過研發(fā)人員的經(jīng)驗來保證芯片的穩(wěn)定性以及流片的良率。

所謂的流片，在集成電路設計領域，指的是“試生產(chǎn)”，當設計人員設計完電路以后，工廠要先生產(chǎn)幾片或者幾十片，供測試用。如果測試通過，工廠就可以進行大規(guī)模生產(chǎn)。如果國外相關公司對中興禁止出售部分模擬芯片，其實對企業(yè)的影響倒不大，“因為國內(nèi)部分芯片企業(yè)的產(chǎn)品能保證供應，也就是在穩(wěn)定性、精準性等方面存在一定的差距，但整體效果影響不大?！钡?，在處理器芯片上，國內(nèi)基本上很少有企業(yè)“接得住”，因為沒有高端的處理器芯片，直接影響到高端手機的功能?！笆謾C性能可能一下子會在很大程度上有所降低。”

左圖：2018年2月22日，江蘇南通通富微電子有限公司先進封裝生產(chǎn)線一片忙碌。南通通富微電智能芯片封裝測試項目是江蘇省2016年重大先進制造業(yè)項目。

右上圖：中國公司國外研發(fā)中心的集成電路生產(chǎn)。（智芯國際控股有限公司供圖）

在集成電路產(chǎn)業(yè)領域，一般分為設計、制造和封測三個環(huán)節(jié)。國內(nèi)高端芯片的自主可控能力不行，從產(chǎn)業(yè)鏈上看，是設計和制造環(huán)節(jié)都存在一定差距。行業(yè)人士知道，即便是國內(nèi)的龍頭制造企業(yè)，在處理器芯片的制程工藝水平上也只能達到28納米，而iPhone手機的A11處理器芯片，制程水平已經(jīng)能達到10納米?！斑@個制程參數(shù)越低，說明芯片的集成化程度越好，芯片的處理速度越快，功耗也會越來越低?！?/p>

芯片的生產(chǎn)工藝發(fā)展從60納米、45納米、28納米，再到10納米，甚至是7納米，全球芯片制造領域里的領先企業(yè)如三星、臺積電都是一步步走過來的，國內(nèi)本土芯片企業(yè)如果想從28納米一下子降到10納米，很難。劉堃指出，在工藝上要跨幾代，實事求是地說，國內(nèi)企業(yè)還是需要些時間的。

在芯片制造上，“工藝是個門檻”，這需要很有經(jīng)驗的制造團隊，有的國內(nèi)芯片企業(yè)不惜花大價錢從國外引進人才團隊，就是希望借用他們的經(jīng)驗提高工藝制程水平以及芯片制造良率水平。

而決定芯片制造水平的還有一個重要因素——“設備”。劉堃指出，根據(jù)上世紀簽訂的《瓦森納協(xié)定》，西方國家對中國進行設備出口是有限制的，這很大程度上影響國內(nèi)企業(yè)在芯片制造設備上的先進程度，“有的小企業(yè)不得不買二手設備來支撐工廠的運作?！?/p>

除了芯片的制造之外，我們需要的攻克的難關還有很多，比如晶圓、光刻機等，這些技術的研究注定是漫長而艱難的。我們需要做的是，在還沒有出成績的時候給予足夠的支持罷了。

文治資本創(chuàng)始人唐德明在回國前曾供職于國外計算機公司。2002年回國后，他進入一家晶圓制造公司工作，后來選擇創(chuàng)業(yè)，做芯片的研發(fā)設計。他發(fā)現(xiàn)，一些國內(nèi)的企業(yè)即便制造了相關的生產(chǎn)設備也很少能有制造企業(yè)愿意采購。而在芯片設計方面，難點在于人才的培養(yǎng)，同時，伴隨著企業(yè)的發(fā)展，還會遇到知識產(chǎn)權問題。

“芯片說難不難，說簡單不簡單?！眲抑赋?，但在一些關鍵技術上，國內(nèi)企業(yè)起步晚，在發(fā)展過程中，很容易觸及國外企業(yè)已有的知識產(chǎn)權。比如在存儲器芯片領域，劉堃看到，目前國內(nèi)一些企業(yè)都在發(fā)展存儲器芯片，但未來很有可能會涉及到一些知識產(chǎn)權的問題?！按鎯ζ鞯氖袌鰤艛喑潭戎院軓?，就是因為三星、SK海力士、美光這些國外存儲器巨頭在芯片知識產(chǎn)權方面的儲備十分雄厚，新進企業(yè)很難完全跨過這些企業(yè)的知識產(chǎn)權去生產(chǎn)自主化的存儲器芯片產(chǎn)品?！?/p>

資金支持不能再“撒芝麻”

“中興事件”必定成為集成電路，甚至整個半導體行業(yè)里的一個重要轉折點，這是許多行業(yè)人士的共識。

在中國貿(mào)促會研究院國際貿(mào)易研究部主任趙萍看來，我國的芯片總體水平比不上美國，但芯片市場有著起點低、增長速度快的特性，而市場需求特別巨大。中國集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展可以追溯到上世紀90年代，國家對建設大規(guī)模集成電路芯片生產(chǎn)線的項目正式批復立項，業(yè)界俗稱“909工程”，帶動了集成電路相關上下游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。近年來，中國集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也在潛移默化地發(fā)生一些轉變。

劉堃介紹，國內(nèi)企業(yè)最早是在集成電路產(chǎn)業(yè)的封測環(huán)節(jié)開始布局。因為相比芯片的設計、制造，處于產(chǎn)業(yè)鏈后端的封測環(huán)節(jié)，技術門檻相對較小，企業(yè)需要做的就是把制造好的芯片封在一個肉眼能看到的“小黑盒”里。然而，隨著我國這幾年集成電路產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，我國集成電路行業(yè)在設計和制造領域的體量不斷攀升，中國半導體行業(yè)協(xié)會發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2017年，我國集成電路設計業(yè)的市場規(guī)模為2073.5億元，制造業(yè)市場規(guī)模為1448.1億元，封測業(yè)的市場規(guī)模達到1889.7億元。如果看增速的話，2015～2017年，設計和制造領域的增長率都在25%左右，封測的增長率去年達到20.8%，但在2015年和2016年只有10%左右。

在資本和政策支持下，以華為和小米為代表的中國企業(yè)發(fā)力芯片研發(fā)，也正在逐步縮小與全球芯片巨頭的差距，借助物聯(lián)網(wǎng)和人工智能，有望使得中國“芯”崛起，爭奪話語。

劉堃分析，設計企業(yè)一般對人員數(shù)量的需求不高，前期不需要龐大資源投入，有的小型芯片設計公司只需要3～5人的研發(fā)團隊。特別是近幾年，在國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)良好發(fā)展氛圍的驅動下，涌現(xiàn)出一批自主創(chuàng)業(yè)的芯片研發(fā)團隊，同時部分在國外工作的芯片設計業(yè)者也選擇了回國創(chuàng)業(yè)，一時間，壯大了國內(nèi)集成電路設計業(yè)的隊伍。

唐德明覺得，目前，國內(nèi)很強的設計企業(yè)還是很少，華為在這方面有了較為先進的技術，但集成電路設計業(yè)的整體能力還是沒有辦法和高通、英特爾這類公司去競爭。就在不久前，阿里巴巴集團宣布，全資收購中國大陸唯一的自主嵌入式CPU IP Core公司——中天微系統(tǒng)有限公司。在唐德明看來，國內(nèi)的設計公司需要逐步整合，由幾個小公司整合為有實體和體量的大公司，“而國內(nèi)需要更多的IDM公司?！?/p>

IDM指設計、生產(chǎn)、封測、銷售一體化的公司運營模式，目前，國際上有三星、英特爾、英飛凌等企業(yè)，國內(nèi)有規(guī)模的IDM企業(yè)微乎其微，IDM的整體體量無論是從規(guī)模和技術水平上還處于較低水平。

過去，我國也嘗試過發(fā)展IDM模式，但集成電路制造領域投入十分巨大，動輒就是數(shù)十億美元，運營成本很高?！叭绻髽I(yè)自身的芯片出貨量不大，還要再建一條先進生產(chǎn)線，對于企業(yè)的運營壓力太大?！眲艺f，后來行業(yè)里逐漸演變成有專門設計、專門制造的企業(yè)，分工相對明確，資源利用也更高。

IDM的好處是能促進集成電路企業(yè)發(fā)展更快，規(guī)模更大，產(chǎn)品也更多元化。我國集成電路產(chǎn)業(yè)化水平和美國相比有很大差距，在一些領域用IDM模式，會促使產(chǎn)業(yè)化更快發(fā)展。

提高高端芯片國產(chǎn)化能力，行業(yè)內(nèi)外的政策呼聲越來越高。

其實，國家在多年前就已經(jīng)在政策上予以重視，比如被業(yè)內(nèi)稱為“01專項”“02專項”。2006年，國家發(fā)布《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020年）》，該規(guī)劃綱要確定了核心電子器件、高端通用芯片及基礎軟件、極大規(guī)模集成電路制造技術及成套工藝等十六個重大專項，而“01專項”和“02專項”分別指十六個專項中排在第一和第二位的專項。

除此之外，在資金投入上，也有“國家大基金”的支持。2014年，工信部宣布國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金（業(yè)界稱“國家大基金”）正式設立，一期重點投資在集成電路芯片制造業(yè)。

據(jù)了解，一期基金的募資規(guī)模達到1387億元，目前，國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金二期募資已經(jīng)啟動，市場預計二期規(guī)模有望達到2000億元，大基金二期將提高對設計業(yè)的投資比例，并將圍繞國家戰(zhàn)略和新興行業(yè)進行投資規(guī)劃。對于過往的政策效用，一些行業(yè)人士認為，這給產(chǎn)業(yè)的發(fā)展營造了良好的氛圍，但在資金的投入上還是一種“撒芝麻”的狀態(tài)：“看到這個企業(yè)做芯片給筆錢，看到那個企業(yè)做芯片給點錢，這種扶持很難在較短時間內(nèi)培育出具有較強技術實力和國際競爭力的龍頭企業(yè)?！?/p>

有行業(yè)人士指出，當前，集成電路產(chǎn)業(yè)中國家在資金的持續(xù)投入和產(chǎn)業(yè)規(guī)劃布局上還不是很好，而集成電路產(chǎn)業(yè)的資本投入更多的是一種“耐心”的比拼?！凹呻娐沸袠I(yè)投入回報期長，一般投下去三五年很難有回報?！睏罾谥赋?，這個行業(yè)的風險在于，集成電路技術進步特別快，現(xiàn)在生產(chǎn)出的產(chǎn)品，是三五年前的技術水平，有可能跟不上潮流。

這方面，唐德明深有體會。近年來，國內(nèi)創(chuàng)業(yè)浪潮掀起的同時，大量的社會資本并沒有滲入半導體行業(yè)。資本對中小企業(yè)的進入一直都是小心謹慎。而在半導體行業(yè)，國內(nèi)的許多資本都是哪里風險小，哪里回報快，就往哪里投，真正進入初創(chuàng)企業(yè)的資本很少。

去年，唐德明開始和一些半導體行業(yè)人士在資本領域布局，成立了一家私募股權基金公司，針對半導體行業(yè)的小企業(yè)進行投資。在他看來，社會資本之所以對這個領域興趣不高，一方面是因為半導體行業(yè)技術太專業(yè)，不是行業(yè)人士看不懂項目；另一方面，半導體行業(yè)的回報周期長，風險投資不愿意進入晶圓制造業(yè)。

唐德明認為，社會資本應該和國家大基金形成相互補充的力量，讓更多的資本投入到一些中小企業(yè)。“政策要鼓勵和推動國內(nèi)芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，”劉堃認為，如果沒有政策的推動，國內(nèi)芯片產(chǎn)業(yè)很難通過頂層設計加速發(fā)展。

劉堃認為，國內(nèi)集成電路行業(yè)目前還處于成長期，如果按照目前的產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度來看，國內(nèi)產(chǎn)業(yè)會更早地進入爆發(fā)階段。中國社會科學院世界經(jīng)濟與政治研究所國際投資研究室主任張明認為，在增強高端芯片的自主研發(fā)能力上，我國需要有自己的產(chǎn)業(yè)政策，但產(chǎn)業(yè)政策的實施必須符合市場規(guī)律，順應市場供求。而且要避免出現(xiàn)以下現(xiàn)象：即政府不顧一切地促進國內(nèi)芯片等行業(yè)的發(fā)展，但由于產(chǎn)業(yè)政策的實施違背了市場規(guī)律，導致大量的資源浪費與扭曲。