洪雨晗
舉國(guó)體制下,中國(guó)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)能夠緊追美國(guó),得益于一批回到新中國(guó)的半導(dǎo)體人才。
80年代開始,中國(guó)與國(guó)際先進(jìn)水平的差距被拉大,這其中既有內(nèi)因,也與全球芯片產(chǎn)業(yè)開始裂變分工形成各類壁壘密不可分。
芯片半導(dǎo)體在全球化浪潮下逐漸成為一個(gè)分工精細(xì)的全球生意,越是互聯(lián)網(wǎng)后浪下出生的企業(yè),越具有開放性和對(duì)未來的想象空間。
悲壯。
此刻,華為正抓緊時(shí)間從臺(tái)灣地區(qū)運(yùn)回所有麒麟芯片。這或許是最后一批供給華為的麒麟芯片,此后,應(yīng)用于華為多種終端的芯片表現(xiàn)如何,就要完全靠自己了。因此,悲壯,是市場(chǎng)為華為定下的情緒注解。
面對(duì)危機(jī),華為的B計(jì)劃正在加速落地。就在斷供時(shí)點(diǎn)即將到來的前幾天,華為開發(fā)者大會(huì)在東莞松山湖開幕。時(shí)隔一年多,華為自研系統(tǒng)鴻蒙OS升級(jí)至2.0,同時(shí)還帶來了HMS Core 5.0和EMUI 11。
禁令對(duì)華為的影響毫無疑問是非常巨大的。今年8月,華為消費(fèi)者業(yè)務(wù)CEO余承東曾對(duì)外表示,若沒有美國(guó)相關(guān)禁令的限制,華為手機(jī)的出貨量在去年就能超過三星。
根據(jù)市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)IDC的報(bào)告顯示,在2020年第二季度全球智能手機(jī)出貨量同比下降16%的情況下,華為以5580萬部的出貨量,超越三星(5420萬部),沖上全球智能手機(jī)出貨量第一的位置,市場(chǎng)份額達(dá)到了20.0%。
但隨著新一輪禁令的到來,從9月15日開始,美國(guó)將限制華為使用美國(guó)技術(shù)和軟件在國(guó)外(美國(guó)以外)設(shè)計(jì)和制造半導(dǎo)體,這些公司再出口,從國(guó)外(美國(guó)以外)出口或轉(zhuǎn)移到實(shí)體列表中的華為或其任何關(guān)聯(lián)公司時(shí)都需要許可證。
簡(jiǎn)單來說,就是任何使用美國(guó)技術(shù)的半導(dǎo)體公司都不能再賣產(chǎn)品和技術(shù)給華為了,否則將受到美國(guó)政府的相關(guān)制裁。在此禁令頒布后,臺(tái)積電、三星、英特爾、聯(lián)發(fā)科、高通、中芯、海力士等全球主要芯片生產(chǎn)企業(yè),都陸續(xù)表示,9月15日之后將無法繼續(xù)為華為提供服務(wù)。
華為雖在禁令生效期前已開始大量囤積芯片(據(jù)華為2020年一季度末財(cái)報(bào),華為的存貨已經(jīng)達(dá)到1882億元),但亦做好了最壞的打算,余承東表示:“由于第二輪制裁,芯片沒辦法生產(chǎn),很困難,目前都在缺貨階段。這可能是我們非常大的損失?!?/p>
雖然部分媒體表示,華為現(xiàn)存芯片或可滿足2021年全年需求,撐至美國(guó)大選后的禁令政策變化??梢坏┤詿o芯可用,華為將遭遇巨大影響。
華為的遭遇是中國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)處境尷尬的現(xiàn)實(shí)折射。
在硅基的信息科技時(shí)代,芯片是類似工業(yè)革命煤、石油一樣重要的存在。因此,由華為的事件延展,一紙禁令會(huì)造成如此大影響的背后,中國(guó)芯片行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀到底如何,是更為值得探究的話題。
中國(guó)“芯”究竟經(jīng)歷了怎樣的發(fā)展歷程?如今走到了哪一步?明天又該往何處去?解答這些問題,需要回到故事的起點(diǎn)。
起步:舉國(guó)體制下的追趕
2000年,被稱為硅谷之父、集成電路之父,以及仙童半導(dǎo)體公司和英特爾創(chuàng)始人羅伯特·諾伊斯已經(jīng)去世,按照諾貝爾獎(jiǎng)只授予在世者的規(guī)定,77歲的杰克·基爾比終獲得這一年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。此時(shí),已距離集成電路發(fā)明已過去42年。
1958年,當(dāng)一個(gè)雙極性晶體管,三個(gè)電阻和一個(gè)電容器成功組成第一個(gè)集成電路雛形時(shí),誰也不知道它將會(huì)給人類歷史帶來什么。
時(shí)間來到1960年代,單晶技術(shù)由貝爾實(shí)驗(yàn)室開發(fā)出來。至此,半導(dǎo)體工業(yè)獲得了可以批次生產(chǎn)的能力,終于站穩(wěn)腳步,開始發(fā)展。1964年,大名鼎鼎的仙童半導(dǎo)體發(fā)明了平面工藝的方法,解決了電路中不同元件間的導(dǎo)線連接問題,蝕刻、微影等技術(shù)在當(dāng)時(shí)便已出現(xiàn)。此時(shí)的硅谷開始初具雛形,英特爾、AMD等公司也在隨后幾年成立。
60年代發(fā)展出來的平面工藝,可以把越來越多的元件放在一塊硅晶片上,從1960年的不到10個(gè)元件,到80年代的10萬個(gè)元件,再到90年代的千萬個(gè)元件。英特爾創(chuàng)始人戈登·摩爾在此時(shí)提出了他的行業(yè)設(shè)想:集成電路上可以容納的晶體管數(shù)目在大約每經(jīng)過24個(gè)月便會(huì)增加一倍。換言之,處理器的性能每隔兩年翻一倍。
1968年,美國(guó)無線電公司成功研發(fā)了第一個(gè)互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)集成電路。CMOS器件的發(fā)明有效地實(shí)踐了摩爾定律。1971年,英特爾推出1KB動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器DRAM,和全球第一個(gè)微處理器4004,標(biāo)志著大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)。
在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)剛剛起步的此時(shí),中國(guó)與世界頂尖技術(shù)差距并不大。
1954年,當(dāng)美國(guó)研制出硅合金晶體管,中國(guó)北京電子管廠也于1958年研制出硅合金晶體管。1959年美國(guó)發(fā)明平面光刻技術(shù),研制成功平面型擴(kuò)散晶體管,中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所也在1963年研制成平面管,同時(shí)有多家單位也在研制平面管。
1975年,北京大學(xué)物理系半導(dǎo)體研究小組,由王陽元(中科院院士、中芯國(guó)際創(chuàng)始人)等人,設(shè)計(jì)出我國(guó)第一批三種類型的(硅柵NMOS、硅柵PMOS、鋁柵NMOS)1KbDRAM動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器,它比美國(guó)英特爾公司研制的C1103DRAM內(nèi)存芯片要晚5年,但是比韓國(guó)、臺(tái)灣地區(qū)要早4、5年。
在半導(dǎo)體晶體管和集成電路起步階段,中國(guó)距美國(guó)只有5年左右的差距,起步并不算太慢。當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)主要為計(jì)算機(jī)和軍工配套服務(wù),以開發(fā)邏輯電路為主要產(chǎn)品,初步建立集成電路工業(yè)基礎(chǔ)及相關(guān)設(shè)備、儀器、材料的配套條件,因此施行的是舉國(guó)體制。
1956年,我國(guó)提出“向科學(xué)進(jìn)軍”的口號(hào),根據(jù)國(guó)外發(fā)展電子元件的情況,提出中國(guó)也要研究半導(dǎo)體科學(xué),并將其列為國(guó)家四大緊急措施之一。舉國(guó)體制下,中國(guó)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)能夠緊追美國(guó),得益于一批回到新中國(guó)的半導(dǎo)體人才。
那段時(shí)間,中國(guó)科學(xué)院應(yīng)用物理研究所請(qǐng)留學(xué)歸來的半導(dǎo)體專家黃昆、吳錫九、黃敞、林蘭英、王守武、成眾志等,講授半導(dǎo)體相關(guān)理論,在北京大學(xué)開辦了半導(dǎo)體物理專業(yè)培養(yǎng)出中國(guó)第一批半導(dǎo)體專業(yè)人才,包括后來的中芯國(guó)際董事長(zhǎng)王陽元、華晶集團(tuán)總工程師許居衍、電子工業(yè)部總工程師俞忠鈺等。
舉國(guó)模式或許可以保證科技上不會(huì)被甩下,但如果行業(yè)無法通過商業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化來盈利,則很難保證長(zhǎng)久健康的發(fā)展。
1977年7月,中國(guó)科學(xué)院院士、微電子學(xué)專家王守武在人民大會(huì)堂舉行的30位科技界代表座談會(huì)上,發(fā)言稱:“全國(guó)共有600多家半導(dǎo)體生產(chǎn)工廠,其一年生產(chǎn)的集成電路總量,只等于日本一家大型工廠月產(chǎn)量的十分之一?!币痪湓捝鷦?dòng)地概括了我國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)當(dāng)時(shí)的狀況。
1978年,伴隨改革開放,中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)進(jìn)入探索發(fā)展時(shí)期。中國(guó)積極引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的科學(xué)技術(shù),建設(shè)了多個(gè)重點(diǎn)項(xiàng)目。同年,國(guó)家投資13億元,支持24家企業(yè)從國(guó)外引進(jìn)33條先進(jìn)的生產(chǎn)線。
1982年10月,國(guó)務(wù)院成立了“電子計(jì)算機(jī)和大規(guī)模集成電路領(lǐng)導(dǎo)小組”,制定中國(guó)芯片發(fā)展規(guī)劃。1985年,原航天691廠技術(shù)科長(zhǎng)侯為貴被派往深圳,創(chuàng)立了中興通訊的前身中興半導(dǎo)體。
至此,中國(guó)芯片半導(dǎo)體行業(yè)開始走入發(fā)展快車道,彼時(shí),迅速達(dá)到世界水平是行業(yè)人士的普通追求,但恰恰是在這段時(shí)間,中國(guó)與國(guó)際先進(jìn)水平的差距被拉大,這其中既有內(nèi)因,也與全球芯片產(chǎn)業(yè)開始裂變分工形成各類壁壘密不可分。
下行:Wintel聯(lián)盟下的分叉路
早期的計(jì)算機(jī)生產(chǎn)商需要研制包括指令集在內(nèi)的集成電路、可兼容操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫等軟硬件,這需要花費(fèi)巨額的資金成本和時(shí)間成本。
因此,不同企業(yè)選擇了不同的市場(chǎng)切入方式。甲骨文、微軟等70年代成立的企業(yè)最初則是通過軟件這一項(xiàng)來打入計(jì)算機(jī)市場(chǎng);英特爾、AMD則是通過硬件。
兩條路徑最終交叉。
隨著PC時(shí)代到來,英特爾和微軟聯(lián)手通過他們強(qiáng)大無比的X86指令集、Windows系統(tǒng)和律師團(tuán)隊(duì),形成指令集和軟件生態(tài)系統(tǒng)的壁壘,橫掃全球PC市場(chǎng)。積極入世的中國(guó),國(guó)家資金支持下的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在無數(shù)便宜又好用的市場(chǎng)芯片沖擊下,后果可想而知。
大量國(guó)營(yíng)電子廠在市場(chǎng)化潮流下遭遇巨大困難,從國(guó)外引進(jìn)的二手生產(chǎn)線已趕不上潮流。為了解決這個(gè)問題,國(guó)家部委陸續(xù)發(fā)起了三次戰(zhàn)役(1986年的“531戰(zhàn)略”、1990年的“908工程”、1995年的“909工程”),但效果不佳,中國(guó)和國(guó)外半導(dǎo)體行業(yè)的差距并沒有縮小。
華為如今遭遇的禁令風(fēng)波,當(dāng)時(shí)也已存在,歐美國(guó)家通過“巴統(tǒng)”和“瓦森納協(xié)議”來限制向中國(guó)出口最先進(jìn)的高科技設(shè)備。中國(guó)前科技部部長(zhǎng)徐冠華曾說,“中國(guó)信息產(chǎn)業(yè)缺芯少魂”。其中的芯是指芯片,魂則是指操作系統(tǒng)。
2001年,倪光南院士和方舟公司合作,試圖攻破自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的操作系統(tǒng)和芯片。方舟的路徑是繞過微軟和英特爾,采用ARM架構(gòu)設(shè)計(jì)芯片,使用Linux做操作系統(tǒng),做成了全自主的瘦客戶機(jī)NC,替代了“Wintel”架構(gòu)。
這款在當(dāng)時(shí)技術(shù)上成功的產(chǎn)品,在市場(chǎng)化上卻依然沒有成功,其中的原因就是“Wintel”背后的生態(tài)系統(tǒng),即無數(shù)上下游硬軟件共同形成的巨大生態(tài)鏈,同時(shí)也涉及到芯片半導(dǎo)體行業(yè)的進(jìn)一步分工。
微軟、英特爾通過其“軟硬雙打”稱霸PC市場(chǎng)后,其他半導(dǎo)體廠商為了生存,不得不繞開這兩座大山或干脆就為其服務(wù),這其中最典型的兩家公司便是臺(tái)積電和ARM,這也是新公司們開拓創(chuàng)新的開始。
PC時(shí)代,個(gè)人電腦快速普及,集做指令集、設(shè)計(jì)IP并自己生產(chǎn)制造的英特爾,在產(chǎn)能上開始無法滿足日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求,不得不尋求其他代工廠為其代工芯片。這成為臺(tái)積電成長(zhǎng)為如今業(yè)界“領(lǐng)頭羊”地位的開端。
1983年,麻省理工學(xué)院碩士畢業(yè)生、德州儀器第三號(hào)人物張忠謀因與公司其他高層發(fā)展理念不同回到了臺(tái)灣,四年后,他在新竹科學(xué)園區(qū)創(chuàng)建了全球第一家專業(yè)代工公司——臺(tái)灣積體電路制造公司(臺(tái)積電)。臺(tái)積電成立的第二年,張忠謀通過私人關(guān)系,拿到了英特爾的芯片代工訂單,得到了英特爾的背書,臺(tái)積電快速壯大,每年的營(yíng)收增長(zhǎng)率都超過了50%。
經(jīng)過三十多年的發(fā)展,如今的臺(tái)積電已在晶圓代工領(lǐng)域首屈一指,甚至先于英特爾率先達(dá)到5nm芯片量產(chǎn)。
一同在“Wintel”聯(lián)盟下艱難求生的還有初創(chuàng)公司ARM。
ARM前身是1978年于英國(guó)劍橋成立的Acorn Computer,在尋求英特爾X86授權(quán)被拒后,被迫自己研發(fā)了基于RISC精簡(jiǎn)指令集的ARM架構(gòu)芯片。芯片雖然研發(fā)出來,但芯片的銷量慘淡,巨額的虧損使公司不得不放棄直接生產(chǎn)芯片,而是采用IP核授權(quán)的方式將其芯片的IP使用權(quán)出售給其他公司使用,而這一商業(yè)模式的創(chuàng)新,是ARM移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)王朝的開端。
Foundry和IP授權(quán)模式由此誕生。
這兩種模式的誕生帶來的影響無疑是巨大的,無數(shù)沒有資本去自己研究生產(chǎn)芯片的企業(yè)都可以通過購(gòu)買IP和讓工廠代工的方式來入局電子行業(yè),這無疑會(huì)促進(jìn)行業(yè)良性競(jìng)爭(zhēng)發(fā)展。此外,專注某一細(xì)分領(lǐng)域的企業(yè)可以在其細(xì)分領(lǐng)域高效投資技術(shù),促進(jìn)全行業(yè)、全產(chǎn)業(yè)鏈迅猛發(fā)展。
隨著時(shí)間的推移、技術(shù)的進(jìn)步,集成電路的專業(yè)分工更加細(xì)化了。系統(tǒng)、IP供應(yīng)商、IC設(shè)計(jì)、晶圓代工、封裝、測(cè)試等環(huán)節(jié)都開始有專門的企業(yè),實(shí)行IDM模式(Integrated Device Manufacturing,整合設(shè)備生產(chǎn)模式)的制造商越來越少。
生產(chǎn)模式的改變,也促成了全球產(chǎn)業(yè)格局的重新調(diào)整。
追趕:從低端切入積累資本
因?yàn)樾酒a(chǎn)分工高度專業(yè)化的緣故,全球芯片產(chǎn)業(yè)也鏈接的更加緊密,每一環(huán)節(jié)技術(shù)的進(jìn)步或停滯都會(huì)對(duì)芯片產(chǎn)業(yè)造成極大影響。其中最典型的是在晶圓代工這一環(huán)節(jié),繼續(xù)細(xì)分至光刻機(jī)的生產(chǎn)設(shè)備端。
荷蘭的ASML在光刻機(jī)市場(chǎng)占據(jù)了80%的份額,其制造的EUV光刻機(jī)售接近1.2億美元一臺(tái),但半導(dǎo)體廠商仍愿意買單。因?yàn)?nm及以上工藝的確需要EUV光刻機(jī),即使同樣的7nm工藝,使用EUV光刻技術(shù)之后晶體管密度和性能都變得更好。
今天,即便是在設(shè)備端也已有了不少專業(yè)細(xì)分領(lǐng)域,如硅片設(shè)備、熱處理設(shè)備、光刻設(shè)備(ASML)、刻蝕設(shè)備、離子注入設(shè)備、薄膜沉積設(shè)備、拋光設(shè)備、清洗設(shè)備、檢測(cè)設(shè)備等。
伴隨芯片產(chǎn)業(yè)鏈全球化的過程,垂直整合模式向“IP授權(quán)+Fabless+Foundry”模式轉(zhuǎn)變,這個(gè)過程中也伴隨著芯片半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在全球不同地方的遷移。各國(guó)也紛紛希望抓緊芯片半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)分工裂變的機(jī)會(huì)。
日本基于市場(chǎng)換取技術(shù)的方式,從美國(guó)公司引進(jìn)不少先進(jìn)技術(shù),通過國(guó)家資金支持和人才培養(yǎng)等方式,吸收掌握并創(chuàng)新了原有技術(shù),在80年代奪得了存儲(chǔ)器市場(chǎng)的壟斷地位。英特爾不得不放棄DRAM業(yè)務(wù),專注于CPU業(yè)務(wù)。
90年代臺(tái)灣地區(qū)臺(tái)積電和韓國(guó)三星等企業(yè)的崛起,也是受益于芯片半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的分工裂變。臺(tái)積電是在晶圓代工環(huán)節(jié),三星是在IC設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。三星自研的Exynos在市場(chǎng)頗受歡迎,這也是三星手機(jī)崛起的重要因素。甚至可以說蘋果手機(jī)的成功也離不開這場(chǎng)轟轟烈烈的分工。
2010年以后,國(guó)產(chǎn)手機(jī)廠商,如華為、小米、vivo、OPPO也是這場(chǎng)綿延近30年的新分工潮流的受益者。在此之前,我國(guó)不少細(xì)分領(lǐng)域的芯片半導(dǎo)體企業(yè)也紛紛成立,試圖抓住時(shí)代的紅利。
在國(guó)家推進(jìn)“531戰(zhàn)略”“908工程”“909工程”等大型工程的同時(shí),不少民營(yíng)企業(yè)因?yàn)闆]有充裕的資金,無法采用國(guó)家戰(zhàn)略支持的IDM模式。這些市場(chǎng)化企業(yè)憑借國(guó)內(nèi)低廉的人力、土地等成本,做著芯片全球產(chǎn)業(yè)鏈中最廉價(jià)和技術(shù)門檻較低的活,如芯片產(chǎn)業(yè)鏈中的封裝和測(cè)試,然后通過資本的積累和技術(shù)的更新,逐漸樹立起自己所在細(xì)分領(lǐng)域的壁壘。
從行業(yè)的整體發(fā)展路徑來看,一般需要經(jīng)歷以下幾個(gè)階段:
首先是勞動(dòng)力密集型的IC封測(cè)業(yè)。
其次是技術(shù)和資金密集型的IC制造業(yè),轉(zhuǎn)移后會(huì)相差1—2代技術(shù)。
知識(shí)密集型的IC設(shè)計(jì)一般很難轉(zhuǎn)移,需要靠自主發(fā)展。
21世紀(jì)初,封測(cè)業(yè)已經(jīng)向國(guó)內(nèi)轉(zhuǎn)移,行業(yè)已經(jīng)完成了當(dāng)年韓國(guó)、臺(tái)灣地區(qū)的初期發(fā)展階段。那么,到今天,中國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)在全球產(chǎn)業(yè)鏈中所處的位置如何?
突圍:5G和AI浪潮下的機(jī)會(huì)
首先從市場(chǎng)規(guī)模來說,中國(guó)半導(dǎo)體市場(chǎng)接近全球的1/3。
根據(jù)WSTS數(shù)據(jù),2016年全球半導(dǎo)體銷售額為3389億美元,其中我國(guó)半導(dǎo)體銷售額1075億美元,占全球市場(chǎng)的31.7%。中國(guó)是全球需求增長(zhǎng)最快的地區(qū)。2010年—2016年,全球半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模年均復(fù)合增速為6.3%,而中國(guó)年均復(fù)合增速為21.5%。隨著5G、消費(fèi)電子、汽車電子等下游產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步興起,疊加全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)向大陸轉(zhuǎn)移,預(yù)計(jì)中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)規(guī)模進(jìn)一步增長(zhǎng)。
其次,在地域上,圍繞長(zhǎng)三角、珠三角、北京、甘肅等地,國(guó)內(nèi)芯片產(chǎn)業(yè)已初具規(guī)模。具體來看,長(zhǎng)三角的情況為:
設(shè)計(jì)領(lǐng)域,有豪威科技、華大半導(dǎo)體和格科微電子;制造領(lǐng)域,有中芯國(guó)際、華潤(rùn)微電子、華虹集團(tuán);封裝測(cè)試領(lǐng)域,有安靠、晟蝶半導(dǎo)體和江蘇新潮科技集團(tuán);還有中國(guó)規(guī)模最大、產(chǎn)業(yè)鏈相對(duì)完整的集成電路產(chǎn)業(yè)園——張江高科技園;AI芯片領(lǐng)域還有阿里巴巴成立的芯片公司平頭哥。
珠三角深圳地區(qū)在我國(guó)芯片設(shè)計(jì)方面領(lǐng)先,這里聚集了包括海思、中興微電子、深圳中芯國(guó)際、敦泰科技等芯片領(lǐng)域的龍頭企業(yè)。2018年深圳集成電路行業(yè)銷售收入達(dá)897.94億元,其中,設(shè)計(jì)業(yè)的銷售額為758.7億元,占比高達(dá)85%。
北京的紫光展訊集團(tuán)是中國(guó)屈指可數(shù)的綜合性集成電路企業(yè),除此之外,這幾年備受關(guān)注的人工智能芯片公司寒武紀(jì)總部也設(shè)立在北京。
甘肅封裝測(cè)試方面較為領(lǐng)先。甘肅不僅有天水華天電子集團(tuán),還有華為、騰訊、東軟、中科曙光等知名信息技術(shù)企業(yè)在甘肅布局,甘肅的封裝測(cè)試能力正急速飆升。
從芯片生產(chǎn)各流程上看,近年來,國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體一直保持兩位數(shù)增速,制造、設(shè)計(jì)與封測(cè)三業(yè)發(fā)展日趨均衡,但產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)依然不均衡,制造業(yè)比重過低。2017年前三季度,我國(guó)IC設(shè)計(jì)、制造、封測(cè)的產(chǎn)業(yè)比重分別為37.7%、26%和35.5%,但世界集成電路產(chǎn)業(yè)設(shè)計(jì)、制造和封測(cè)三業(yè)占比慣例為3∶4∶3。具體來看:
在系統(tǒng)方面,除了各國(guó)軍需用品,全球手機(jī)、電腦、平板等智能設(shè)備搭載的系統(tǒng)為Windows、iOS、Android三大系統(tǒng)把持,華為研發(fā)的鴻蒙系統(tǒng)仍處于2.0測(cè)試階段。
在設(shè)計(jì)IP方面,想繞開X86和ARM架構(gòu)實(shí)在太難,好在RISC-V全球開源共享。生態(tài)系統(tǒng)依然是最難攻克的堡壘。
在IC設(shè)計(jì)方面,2018年國(guó)內(nèi)共有約1698家芯片設(shè)計(jì)公司,產(chǎn)值預(yù)估達(dá)人民幣2576.96億元,同比增長(zhǎng)32.42%,其中海思和紫光集團(tuán)沖入全球十大Fabless。
在晶圓代工方面,大陸最大的代工廠是中芯國(guó)際、華虹半導(dǎo)體和上海華力微電子,其28nm工藝逐漸成熟,14nm的生產(chǎn)線也在路上,但與臺(tái)積電5nm工藝比差距不小,國(guó)內(nèi)仍需較長(zhǎng)時(shí)間追趕。根據(jù)SEMI數(shù)據(jù)顯示,預(yù)計(jì)2017年至2020年間,全球投產(chǎn)的晶圓廠約62座,其中26座位于中國(guó),占全球總數(shù)的42%。
封裝、測(cè)試方面,中國(guó)在芯片的封裝測(cè)試行業(yè)發(fā)展迅速,長(zhǎng)電科技、華天科技、通富微電組成的大陸封測(cè)三強(qiáng)長(zhǎng)期在前十榜單。
能夠看出,生態(tài)問題仍是制約國(guó)內(nèi)芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸,而這只有通過把握住下一次重大技術(shù)革新帶來的機(jī)遇才有可能改變,物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的臨近就是這個(gè)機(jī)遇。新入場(chǎng)的玩家正試圖抓住這個(gè)機(jī)遇,例如,有媒體透露,阿里平頭哥已開始自主研發(fā)針對(duì)IoT領(lǐng)域新的指令集。
同時(shí),5G時(shí)代的到來和AI技術(shù)的迅速發(fā)展,為人工智能芯片打開市場(chǎng)提供了可能,在這個(gè)芯片領(lǐng)域的新賽道,國(guó)內(nèi)芯片企業(yè)入局并不算晚。這其中既有做AI起家的寒武紀(jì),也有華為、阿里巴巴等巨頭在積累海量數(shù)據(jù)后入局智能芯片領(lǐng)域。
除開生態(tài),當(dāng)前,對(duì)中國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)來說最難點(diǎn)仍是芯片制造方面。
晶圓制造是規(guī)模經(jīng)濟(jì),具有投資大、回報(bào)慢、技術(shù)更新快的特點(diǎn),并且芯片制造對(duì)工廠環(huán)境清潔程度、污染控制水平、材料純度、設(shè)備精細(xì)度等都有著極高的要求,是人類最頂尖科技水平在材料上的體現(xiàn)之一,其背后是基礎(chǔ)科學(xué)和綜合國(guó)力的沉淀,而國(guó)內(nèi)相關(guān)技術(shù)仍比較薄弱,要想在短時(shí)間內(nèi)提升到國(guó)際先進(jìn)水平難度很高。
多重困境造成的現(xiàn)實(shí)是,雖然國(guó)內(nèi)芯片市場(chǎng)龐大,但超過一半芯片仍需進(jìn)口,特別是在高端芯片方面。好消息是,雖然挑戰(zhàn)重重,但國(guó)內(nèi)芯片產(chǎn)業(yè)仍有突圍的機(jī)會(huì)。
在半個(gè)多世紀(jì)的芯片行業(yè)發(fā)展史中,芯片半導(dǎo)體在全球化浪潮下逐漸成為一個(gè)分工精細(xì)的全球生意。無論IBM還是英特爾,誰也沒法做到兼顧全產(chǎn)業(yè)鏈的同時(shí)還保證市場(chǎng)第一的位置。從拒絕任何授權(quán)的英特爾X86,到以IP授權(quán)為主要商業(yè)模式的ARM,再到整個(gè)RISC-V開源指令集的出現(xiàn),越是互聯(lián)網(wǎng)后浪下出生的企業(yè),越具有開放性和對(duì)未來的想象空間。芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷史已經(jīng)證明,一個(gè)高效發(fā)展的科研產(chǎn)業(yè),離不開全球產(chǎn)業(yè)鏈的聯(lián)動(dòng),特別是在芯片產(chǎn)業(yè)。
當(dāng)前,在一系列禁令下,華為已經(jīng)加大對(duì)世界各國(guó)開發(fā)者的補(bǔ)貼力度,在HMS下吸引更多應(yīng)用生態(tài)成型。生死存亡面前,華為的堅(jiān)定投入,或許能破解當(dāng)前國(guó)內(nèi)芯片行業(yè)面臨的生態(tài)掣肘難題。
背水一戰(zhàn),才能真正畢其功于一役。眼下,擺在華為乃至整個(gè)中國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)面前的處境顯然是艱難的,而這,或許也會(huì)成為華為,乃至整個(gè)中國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)涅槃的開端。