基于產(chǎn)品譜系化發(fā)展思維提高電子元器件供應(yīng)保障性

戚磊、苗建蕓、李磊、李俊峰 /中國航天科工運載技術(shù)研究院北京分院

新冠疫情對經(jīng)濟全球化造成嚴(yán)重沖擊，對全球供應(yīng)鏈體系安全造成嚴(yán)重影響。隨著多個歐美國家陷入經(jīng)濟通脹困境，各國都在尋求恢復(fù)經(jīng)濟發(fā)展的途徑。半導(dǎo)體行業(yè)具有技術(shù)、資金高度密集的特點，被各國視為推動經(jīng)濟復(fù)蘇的重要動力，美國制定半導(dǎo)體法案并以其作為支點重建制造業(yè)，恢復(fù)經(jīng)濟活力，同時限制中國半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展。電子元器件自主可控是穩(wěn)定持續(xù)供貨的保證，是影響中國企業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的重要因素。本文基于產(chǎn)品化思維，提出通過規(guī)范電子產(chǎn)品發(fā)展譜系，提高同類元器件市場規(guī)模，進而提升國產(chǎn)元器件應(yīng)用成熟度，從用戶使用角度促進國產(chǎn)電子元器件選用，提高電子元器件供保障性。

一、國產(chǎn)電子元器件現(xiàn)狀

1996 年7 月，33 個西方國家簽署《瓦森納協(xié)定》，開始了對中國長達20 多年的出口限制，從高端電子元器件、高端制造設(shè)備、先進技術(shù)等方面限制中國半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展。2021 年12 月，計算機輔助設(shè)計軟件也被納入管控范圍，西方國家對中國高端技術(shù)的限制日益加重。

西方國家對中國長期的技術(shù)封鎖，雖然限制了中國半導(dǎo)體技術(shù)的快速發(fā)展，但也促使中國形成了最為完整的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈，從原材料到高端集成電路的每一個環(huán)節(jié)，從電阻電容到高端集成電路的所有分類都有中國企業(yè)的參與，具備了實現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈自主可控的工業(yè)基礎(chǔ)。

半導(dǎo)體行業(yè)按生產(chǎn)流程可分為上游半導(dǎo)體材料、制造設(shè)備行業(yè)，中游半導(dǎo)體設(shè)計、制造、封裝、測試行業(yè)，下游半導(dǎo)體終端應(yīng)用行業(yè)，如圖1 所示。半導(dǎo)體終端應(yīng)用行業(yè)中，大數(shù)據(jù)、5G、人工智能、智能汽車等技術(shù)在國內(nèi)已成熟應(yīng)用，華為、阿里、百度、比亞迪等多家企業(yè)均取得豐碩成果。半導(dǎo)體設(shè)計、加工行業(yè)中，華為海思麒麟芯片性能指標(biāo)世界領(lǐng)先，飛騰中央處理器（CPU）、景嘉微圖形處理器（GPU）和魂芯雖與國際最先進的產(chǎn)品相比仍有差距，但已可以滿足大多數(shù)領(lǐng)域的使用要求，芯華章等企業(yè)已在號稱“芯片之母”的電子設(shè)計自動電子設(shè)計自動化（EDA）軟件上取得突破，中芯國際已有28 納米制程成熟生產(chǎn)工藝。在半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域，長電科技等企業(yè)的封裝、測試技術(shù)已處于世界領(lǐng)先水平。半導(dǎo)體制造設(shè)備行業(yè)中，在極紫外（EUV）光刻機之外，蝕刻機等設(shè)備已接近世界領(lǐng)先水平，上海光機所在光刻機領(lǐng)域也已取得突破。在半導(dǎo)體原材料領(lǐng)域，中國擁有世界儲量最大的稀土礦和先進的稀土提純技術(shù)。

圖1 半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈

生產(chǎn)鏈上的各個環(huán)節(jié)，中國企業(yè)經(jīng)過多年努力，都已具備一定的技術(shù)實力，加上強大的基建能力，完成可以在短期內(nèi)實現(xiàn)國產(chǎn)化替代。如2020 年華為受美國制裁失去麒麟芯片，但也迫使華為進行國產(chǎn)化替代，在2023 年8 月，發(fā)布搭載麒麟9000s 芯片的手機，重回5G 手機高端市場。

尼采曾經(jīng)說過：“用生命力的蓬勃興旺戰(zhàn)勝人生的悲劇性質(zhì)，這本身就是人生的意義所在。”《紅高粱家族》通篇以一個小男孩的口吻講述“我爺爺”“我奶奶”的故事，在高粱地里，莫言呈現(xiàn)的是對生命的肯定，高粱地里男男女女拋開世俗的面具，豁達狂野地享受著生命；在中華民族抵抗外辱的戰(zhàn)爭年代，莫言描寫的是生存在高密黑土地之上的普通鄉(xiāng)親對抗敵人入侵的淳樸態(tài)度和生命之氣，悲壯地詮釋了民族血性靈魂里那股原始蠻橫的激情和力量。莫言在小說中使用的怪誕寫法使得肯定生命這一主題發(fā)揮了強大的震撼力和積極意義?？嚯y和痛苦磨煉了人的意志，激發(fā)了生機，解放了心靈，從而創(chuàng)造了生命的美麗、崇高和偉大。

二、影響國產(chǎn)高端元器件應(yīng)用的因素

1.國產(chǎn)芯片應(yīng)用成熟度較低

隨著人力資源成本、質(zhì)量成本增長，產(chǎn)品的設(shè)計成本、驗證成本正成為企業(yè)生產(chǎn)成本的重要組成，使用尚不成熟度的國產(chǎn)電子元器件，無疑會造成產(chǎn)品設(shè)計成本、驗證成本、售后成本的增加。

(2)天然氣中的重組分i-C5、C6、C7、C8 和 C10對MDEA溶液吸收能力具有十分顯著的影響，均為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型的有效輸入信號。

激烈的市場競爭環(huán)節(jié)，要求企業(yè)盡早推出產(chǎn)品上市，按節(jié)點交付客戶產(chǎn)品已成為企業(yè)核心競爭力。高端集成電路本身生產(chǎn)鏈條就長，涉及不同企業(yè)的分工合作，僅在中游制造環(huán)節(jié)就涉及流片、封裝、測試等高技術(shù)門檻環(huán)節(jié)，具備相應(yīng)技術(shù)實力的企業(yè)較少，生產(chǎn)能力不足。

2.國產(chǎn)電子元器件成本較高

隨著經(jīng)營領(lǐng)域擴大、任務(wù)增多，企業(yè)生產(chǎn)研制的產(chǎn)品類型也在增多。不同研制開發(fā)團隊依據(jù)個人經(jīng)驗和任務(wù)需求開發(fā)產(chǎn)品，缺乏企業(yè)層面的統(tǒng)籌規(guī)劃，導(dǎo)致同類產(chǎn)品規(guī)格數(shù)量較多，元器件選型更是涉及多個廠家、多種質(zhì)量等級、多種器件規(guī)格，導(dǎo)致物資采購議價困難、齊套困難、庫房管理困難、生產(chǎn)工藝統(tǒng)一固化困難，不利于企業(yè)降低經(jīng)營成本，也不利于提升產(chǎn)品質(zhì)量。產(chǎn)品化譜系思維是在企業(yè)層面，整體考慮企業(yè)發(fā)展，約束產(chǎn)品開發(fā)路線，集中資源提升產(chǎn)品質(zhì)量，提高企業(yè)主營市場競爭力。

一直以來，國產(chǎn)產(chǎn)品研制以滿足市場需求為主，企業(yè)在開發(fā)新產(chǎn)品時，尤其是新創(chuàng)企業(yè)往往缺乏系統(tǒng)性思維，為迅速搶占市場，往往以設(shè)計師為核心，開發(fā)設(shè)計新產(chǎn)品，造成產(chǎn)品種類繁多，在缺乏統(tǒng)一規(guī)劃時，很難做到繼承性、通用性設(shè)計。加上設(shè)計師流動較大，不同設(shè)計師的設(shè)計習(xí)慣不同、經(jīng)歷不同，導(dǎo)致產(chǎn)品設(shè)計時，設(shè)計師的個人知識、經(jīng)驗對元器件選用影響較大。激烈的市場競爭，要求各企業(yè)盡快推出高性能的產(chǎn)品，選擇熟悉的、應(yīng)用成熟度高的元器件成為設(shè)計師第一選擇。而進口電子元器件多是國外廠家的上一代產(chǎn)品，設(shè)計和工藝成熟，有豐富的應(yīng)用履歷、詳細的使用手冊，應(yīng)用成熟度較高，可規(guī)避大多數(shù)設(shè)計問題，同時進口電子元器件質(zhì)量穩(wěn)定，一定程度上可避免使用環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題。

投入大量資金和時間驗證不熟悉的器件，往往會導(dǎo)致產(chǎn)品上市時間推遲，市場份額被占，與企業(yè)發(fā)展要求不符。但任何一款元器件從開發(fā)到最終成熟應(yīng)用，都需要較長的研制周期和應(yīng)用驗證周期，只有在大量使用中才能暴露設(shè)計和工藝缺陷，逐步完善，提升應(yīng)用成熟度和可靠性。

隨著經(jīng)營領(lǐng)域擴大、任務(wù)增多，企業(yè)生產(chǎn)研制的產(chǎn)品類型也在增多。不同研制開發(fā)團隊依據(jù)個人經(jīng)驗和任務(wù)需求開發(fā)產(chǎn)品，缺乏企業(yè)層面的統(tǒng)籌規(guī)劃，導(dǎo)致同類產(chǎn)品規(guī)格數(shù)量較多，元器件選型更是涉及多個廠家、多種質(zhì)量等級、多種器件規(guī)格，導(dǎo)致物資采購議價困難、齊套困難、庫房管理困難、生產(chǎn)工藝統(tǒng)一固化困難，不利于企業(yè)降低經(jīng)營成本，也不利于提升產(chǎn)品質(zhì)量。產(chǎn)品化譜系思維是在企業(yè)層面，整體考慮企業(yè)發(fā)展，約束產(chǎn)品開發(fā)路線，集中資源提升產(chǎn)品質(zhì)量，提高企業(yè)主營市場競爭力。

部分漢日語IT新詞在表記方式上都出現(xiàn)了縮略化的特征，這也是上述構(gòu)詞經(jīng)濟、效率原則的體現(xiàn)，即“用最經(jīng)濟的手段達到交際的目的”。

3.國產(chǎn)電子元器件采購周期長

早期的國產(chǎn)元器件與進口元器件相比，在性能指標(biāo)、生產(chǎn)規(guī)模、工藝成熟度、應(yīng)用履歷各方面都處于劣勢，在研制過程中使用國產(chǎn)元器件的技術(shù)風(fēng)險較高，往往不被設(shè)計師選用，進一步導(dǎo)致國產(chǎn)元器件應(yīng)用較少，應(yīng)用成熟度難以提升。在惡性循環(huán)之下，高端電子元器件的國產(chǎn)化比例始終難以提高。

再加上受國內(nèi)國產(chǎn)電子元器件市場規(guī)模、生產(chǎn)規(guī)模的影響，元器件廠商為降低單次流片成本，往往需要對客戶訂單統(tǒng)一規(guī)劃，進行組批投產(chǎn)，導(dǎo)致采購周期較長，難以做到隨時獲取。而進口器件全球供貨，并不缺乏市場，可以大規(guī)模提前生產(chǎn)，進行貨架采購，在采購周期上優(yōu)勢明顯。市場競爭壓力下，多數(shù)企業(yè)會優(yōu)先選擇進口元器件。

晚上，杏子約了招財，兩人躲在牛欄旁的草堆里，招財又要做那事，杏子死活不肯，她說，我已經(jīng)被你害成這樣，你還要來害我。招財說，聽人講，在肚子上加壓，可以把孩子壓出來，我們試試吧？杏子無奈地說，那就試試吧！杏子仰著平躺下來，招財先是用手摁在杏子的肚子上，使勁往下壓，然后又橫躺下去，來來回回不停地翻滾，杏子在下面痛出一身大汗，她不敢叫喚，將手臂緊緊堵住嘴巴，不多久，手臂上咬出血來，黑糊糊的一片。后來，杏子實在禁不住，一身尖叫，暈了過去。

三、產(chǎn)品化思維

產(chǎn)品譜系化思維是指將將不同的產(chǎn)品按照其相似性進行分類和組織的過程，這可以幫助企業(yè)更好地管理和優(yōu)化它們的產(chǎn)品組合，以滿足不同客戶需求和提高商業(yè)成功率。通過產(chǎn)品譜系化工作，對企業(yè)產(chǎn)品種類進行整合，縮減產(chǎn)品規(guī)格數(shù)量，提高產(chǎn)品子樣，形成規(guī)模效應(yīng)，并通過大量使用提升產(chǎn)品成熟度。在汽車領(lǐng)域，產(chǎn)品譜系化應(yīng)用成果顯著，如燃油車領(lǐng)域德國大眾旗下多款車型基于統(tǒng)一的平臺架構(gòu)設(shè)計，多年來以質(zhì)量穩(wěn)定著稱；比亞迪海洋系列和王朝系統(tǒng)衍生出多款新能源汽車，在新能源市場上極具市場競爭力。

電子元器件研制開發(fā)階段成本主要體現(xiàn)在流片用掩膜板上，流片制程越高，掩模板費用越高。工藝復(fù)雜的元器件，往往需要多次流片才能固化工藝，需要使用大量掩模板，研制開發(fā)費用將成倍增加。而這些研制過程中投入的成本，必然要在后期市場中獲得彌補，造成多數(shù)國產(chǎn)元器件價格是性能相似的進口元器件數(shù)倍以上。元器件正樣后的生產(chǎn)成本主要取決于硅晶圓的費用，單塊硅晶圓上可以刻蝕成千上萬個集成電路，相同工藝制程下，同一硅晶圓上集成電路數(shù)量越多，單個電路分攤生產(chǎn)成本越低。但國產(chǎn)元器件的使用規(guī)模較小，單次流片成品集成電路較少，無法充分利用單次流片的能力，成品集成電路較少導(dǎo)致導(dǎo)致單個集成電路分攤成本較高。

四、產(chǎn)品化促進國產(chǎn)器件規(guī)?；瘧?yīng)用和途徑

1.固化產(chǎn)品研制成果，提升國產(chǎn)元器件使用規(guī)模

企業(yè)根據(jù)需要建立單機、組件和元器件三級型譜。在開展單機產(chǎn)品設(shè)計時，首先對比設(shè)計輸入和單機級型譜產(chǎn)品的指標(biāo)參數(shù)，選擇滿足要求的整機產(chǎn)品；其次，在單機級型譜產(chǎn)品不能滿足設(shè)計輸入情況下，開展組件級產(chǎn)品設(shè)計，通過選取組件級型譜產(chǎn)品進行組合設(shè)計獲得滿足要求的單機產(chǎn)品；最后，如果組件級型譜產(chǎn)品無法滿足設(shè)計輸入，開展電路設(shè)計，嚴(yán)格從元器件選用目錄中選擇元器件。

通過產(chǎn)品化工作，合理規(guī)劃產(chǎn)品規(guī)格，固化成熟產(chǎn)品及電路設(shè)計經(jīng)驗，在面對市場需求時，通過對比成熟產(chǎn)品指標(biāo)，推廣成熟產(chǎn)品的電路設(shè)計成果，使國產(chǎn)電子元器件的使用達到規(guī)模效應(yīng)。通過約束設(shè)計選型，跨產(chǎn)品類別統(tǒng)型元器件，達到大量使用的目的，又可通過不同使用環(huán)境短時間內(nèi)激發(fā)元器件設(shè)計、工藝缺陷，促進優(yōu)化迭代，達到提升國產(chǎn)元器件應(yīng)用成熟度的目的。通過大量生產(chǎn)、使用、試驗，在過程中不斷暴露問題并優(yōu)化迭代提升電子元器件成熟度，反過來也將促進設(shè)計師選用，形成正循環(huán)，促進提升高端國產(chǎn)電子元器件市場份額。

2.產(chǎn)品化工作降低產(chǎn)品研制成本，促進國產(chǎn)元器件選用

單個元器件的價格與生產(chǎn)規(guī)模成反比關(guān)系，大規(guī)模生產(chǎn)時，單個芯片的生產(chǎn)成本會明顯下降。基于產(chǎn)品化思維設(shè)計電子產(chǎn)品時，最大限度選用同一種類元器件，擴大使用量，不僅可以降低元器件廠商生產(chǎn)成本，還可以增加研制單位采購議價權(quán)，對成本控制作用明顯。相同規(guī)格的單機產(chǎn)品、組件產(chǎn)品的生產(chǎn)，也易于研制單位使用自動化設(shè)備，同樣易于降低生產(chǎn)成本，利潤空間的增加也將進一步促進研制單位選用國產(chǎn)元器件。

SME評估標(biāo)準(zhǔn)要求在編制評估報告時，對報告的基礎(chǔ)內(nèi)容要求有嚴(yán)格的限制，SME評估標(biāo)準(zhǔn)要求一份合格的評估報告必須包含以下基本內(nèi)容：

在對危害社會行為的制裁體系上，我國與西方國家有著明顯的不同。多數(shù)西方國家都不為犯罪設(shè)置定量因素，而是從整體上將全部犯罪分為重罪與輕罪或者重罪、輕罪與違警罪等不同的輕重層次，并在制裁的方法和程序等方面體現(xiàn)出相應(yīng)的差別。我國則是通過為犯罪設(shè)置定量因素，進而將眾多在“量”上達不到犯罪要求的危害行為都劃入行政違法的范疇，由此也便形成了“刑罰+行政處罰”的雙層次制裁體系。那么，在我國也對犯罪進行輕重分層之后，就勢必會面臨著要否將相關(guān)的行政違法行為納入輕罪范圍的問題。

通過產(chǎn)品化思維，固化產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)經(jīng)驗，并在新任務(wù)中不斷推廣應(yīng)用，將避免因新選型國產(chǎn)元器件帶來的設(shè)計成本、驗證成本和售后成本增加，利于研制單位選用國產(chǎn)電子元器件。

3.產(chǎn)品化工作縮短元器件齊套周期

通過產(chǎn)品化工作，對國產(chǎn)電子元器件進行跨系統(tǒng)、跨業(yè)務(wù)的統(tǒng)型，可最大限度縮減元器件規(guī)格，相同規(guī)格元器件使用規(guī)模增長便于元器件廠商擴大產(chǎn)能，采用自動化等生產(chǎn)方式，縮短元器件生產(chǎn)周期。同時可以縮減元器件廠商數(shù)量，便于采購和質(zhì)量監(jiān)督。面對激烈的市場競爭，及時交付產(chǎn)品已成熟企業(yè)競爭力的重要組成，大規(guī)模使用同種元器件后，企業(yè)可以采取提前采購方式進行物資備料，而不用擔(dān)心庫存周轉(zhuǎn)消耗問題，可以極大縮短產(chǎn)品的交貨周期。在項目中運用產(chǎn)品化思維對于元器件快速齊套作用明顯。產(chǎn)品化對提高元器件市場份額的作用如表1 所示。

表1 產(chǎn)品化對提高元器件市場份額的作用

隨著美國《芯片與科學(xué)法案》實施，進口元器件的安全保障問題在經(jīng)濟和工業(yè)領(lǐng)域日益凸顯。高端元器件是數(shù)字化社會的基礎(chǔ)，是實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的重要支撐，國產(chǎn)半導(dǎo)體起步較晚，受限于市場規(guī)模，在高端領(lǐng)域難以快速發(fā)展?；诋a(chǎn)品化思維開展產(chǎn)品設(shè)計，不斷提高國產(chǎn)元器件使用規(guī)模，形成規(guī)模效應(yīng)，解決國產(chǎn)元器件推廣應(yīng)用過程中的瓶頸問題，促進元器件廠商和應(yīng)用企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，有利于提高電子產(chǎn)品元器件供應(yīng)保障性