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“芯”痛的反思和解药

对中国芯片企业来说,要想不被“卡脖子”,填补国内芯片产业空白将是当前关键。

过去几个月,中兴“芯片”事件的爆发引起了广泛关注与热议。到目前为止,事件以中兴巨额罚款逃过一劫而暂落帷幕,但这背后折射的问题却警醒了所有国人。

中国是全球最大的半导体市场,但集成电路企业的主流产品仍然集中在中低端。据中国半导体行业协会统计,2017年国内集成电路进口2601亿美元,是我国第一大进口商品。由于核心技术的欠缺,中国芯片自给率较低,长期依赖进口,从而导致了行业受制于人的局面。

对中国芯片企业来说,要想不被“卡脖子”,填补国内芯片产业空白将是当前关键。

  反思:差距在哪里?

从产业链上下游情况来看,集成电路产业主要分为三大细分产业:设计、制造和封测。据麦肯锡研究报告指出,中国半导体封测行业的增长速度已经远超设计和制造行业。而制造和设计环节和世界先进水平仍有巨大鸿沟。

美国超威半导体公司(AMD)计算平台与方案高级经理时昕博士

“这三个环节中国都处于一直追赶的状态。相对来说,封测的门槛对中国企业来说较低,在这一环节上其他国家对我们也没那么多限制;制造门槛较高,中国短期内很难去和美国竞争;设计方面,虽然总体处于落后状态,但这些年来中国还是取得了不少突破。”美国超威半导体公司(AMD)计算平台与方案高级经理时昕博士告诉《世界经理人》。

芯片制造行业是一个资金相对密集型的产业。从资金投入来讲,芯片制造的门槛和试错成本高,且投资周期长,因此在现金流方面,对中国厂商提出了较高的要求。据业内人士表示,资金充足对企业来说必不可少,因为企业芯片研发方向错误,必然会造成大量损失,甚至威胁企业的生存。而这也是多年来企业研发芯片动力不足的原因之一。由此可见,芯片制造技术壁垒过高,即便投入大量资金也未必能够研制成功。

“中国芯片制造的主要关键设备基本都依赖进口。在晶圆制造设备中,最重要的核心设备光刻机技术难度很高,资金投入动辄上千万美金,设备已基本被国外企业垄断。除了资金困局外,从原材料加工到制造工艺的能力都比较有限。”时昕说道。

从芯片设计来看,尽管诸如海思、展讯这样的本土芯片设计厂商正在崛起,但国内若想发展芯片设计,仍有多方面因素掣肘。时昕认为:“芯片设计行业的技术和资金门槛也不低;另外,芯片设计所需的开发工具软件中主要还是由国际厂商所掌握。”

从芯片的技术特点来看,芯片的种类主要有处理器(包括CPU、GPU、DSP等)、FPGA、ASIC等。据光大证券研究所数据显示,我国计算机系统中的CPU、GPU、通用电子系统中的FPGA/CPLD和DSP、通信装备中的嵌入式MPU和DSP、存储设备中的DRAM和NandFlash、显示及视频系统中的DisplayDriver,国产芯片占有率都几乎为零。目前,在PC电脑和服务器中,AMD等品牌占据了几乎所有处理器市场,智能手机、平板等移动终端则由高通等品牌处于芯片市场龙头位置。

“大家可能关注更多的是CPU这种通用处理器。在电脑和服务器领域,更多使用X86这种CPU架构。”时昕表示,对于国内厂商来说,要做X86处理器难度较大。一方面来说,处理器的性能指标要求较高,另一方面X86处理器因专利原因,别人无法仿制。因此,专利保护可以说是限制国内厂商做通用处理器的一个重要原因。“而如果选择自主原创的话,可能性也不大,因为需要积累的时间很长,而且软件生态的建设更加困难。”

  解药:另起炉灶

国内芯片产业

业界普遍认为,芯片的产出与投入基本呈正比关系,投入资金越多,芯片实力越强。而早在“中兴事件”之前,国内芯片企业便被给予极大的财政支持或协助并购国际大厂。十三五规划期间,政府还第一次以市场化投资的形式推动半导体产业链的发展,成立国家集成电路产业投资基金股份有限公司(简称“大基金”)。据悉,大基金初期规模1200 亿元,现二期正在募资,或达1500-2000亿元。

中国对于芯片研发的投资丝毫不手软,但发展至今成效寥寥。事实上,最迫切需要解决的问题是研发经费的低效和浪费。“个人认为,美中不足的是,当前芯片研发经费总量虽比过去有增长,但用来追赶世界领先技术仍略显单薄,例如在2017年仅Intel一家的研发投入就达131亿美元(数据来自市场研究机构IC Insights)。而且我国的芯片投资相对分散,导致各地都在投资生产线而收效甚微。如果把资源更集中一些,效果应该会更好。”时昕指出,“集中力量办大事”是中国一直以来的成功范式,在这种前提条件下,中国有了两弹一星等瞩目成果,因此芯片产业如法炮制也应会有所斩获。“尤其在制造领域更需要集中资源。”

除此之外,人才也是制约芯片发展的因素之一,如何尽可能发挥人才作用是当前面临的主要问题。“随着国内各方面水平的提高,更多的海外技术华人愿意回国工作,同时多年来,国内的无论是本土企业还是外企在中国的研发中心,也都培养出了很多高端技术人才。但从宏观的社会环境来讲,还是应该争取能够让人才真正静下心来,去做研发工作。”

另一方面,时昕认为,做通全产业链的思路并不可行。“自从中兴事件后,很多人声称我们要有芯片才能不被人卡脖子,但我并不赞成这种看法。芯片本身并非孤立存在,它是有产业链上下游的。如果说不被别人卡脖子,我们只能把全产业链打通,这恐怕很难。就连美国的芯片制造产业的上游企业也不全是百分百美国自己的。因此,不妨换一种思路,就是中国尽量争取比较有利于发展的国际环境,并且增强自己在该领域的话语权。我们可以在产业链的某一环节上做到有特别强大的实力,并且与国际厂商合作,达到互相制约的目的。依靠中国巨大体量的市场,本土的芯片设计公司其实很有机会在某些领域获得突破。十几二十年前,很多系统厂商纷纷将半导体部门独立出来,而近期以来出现了与之相反的一个趋势,就是很多系统厂商包括互联网公司都在组建芯片设计团队。相信随着这个趋势,获助于中国众多的系统与互联网公司,中国有望在某些领域达到甚至反超国际的领先技术。”

除此以外,从芯片种类来看,通用处理器和专用处理器应对场景各有不同,如何才能实现弯道超车?时昕认为,“另起炉灶”比自主研发这一路经更可行。“借助一些国际上有生态基础同时又开源的架构做芯片。另外,在其他的一些场景,手机、平板包括物联网,国内已经获得了很好的成果,比如海思、展讯、全志等。值得注意的是,要尽早做好技术布局,从底层向上逐渐占领高地,除了技术的沉淀,还要注意构建好整个软件生态。”

  机遇:5G时代重塑格局

从现阶段来看,4G 时代即将结束,伴随5G 时代的到来,中国芯片有望借此良机获得较大的提升,尤其是人工智能(AI)芯片领域,甚至有业内人士称,5G 芯片市场将有可能面临重塑,而中国很有可能成为5G芯片的领跑者。

随着国内 5G 通信、物联网技术的成熟,万物联网将会在国内催生出巨大的终端应用市场,这也意味着诸如自动驾驶、智慧城市、智能家居等前沿应用领域对芯片产能将有巨大需求。

目前,除了国际巨头如高通、三星等在加紧布局外,国内厂商华为等知名大厂,试图在5G时代抢占市场。这一次,对中国芯片厂商而言,既是机遇,也是挑战。

从标准定制而言,中国与欧美的通信厂商之间并未有任何一方可以说占据压倒性优势。而从芯片来看,无论是商用时间还是技术研发方面,国内厂商与国际厂商基本同步。据悉,在5G 标准冻结后,华为第一时间发布商用芯片,率先突破了5G 终端芯片的商用瓶颈。在5G 时代,华为将会致力于为客户提供端对端的5G解决方案。国际厂商高通在技术研发方面仍旧具有明显优势,不过随着国内企业的积极部署,中国依然有机会在5G 阶段实现弯道超车。

“世界上主要的AI 算法人才,一是在美国,二是在中国。”时昕补充,“因此,个人觉得5G时代中国芯片企业是颇有机会赶超的。”从应用场景看,5G 时代下,AI 芯片将会部署在物联网终端。而AI 芯片在终端的发展潜力巨大,且应用场景多,除了知名厂商入局外,还给了更多初创型企业更多机会,在目前还没有一统天下的芯片行业格局内,各个芯片厂商都有机会各显神通。为了抓住机遇,迎接挑战,中国企业在这两年纷纷加大投入人力、物力和资金,增强自身在芯片市场中的竞争实力。

时昕表示:“物联网市场的总体体量非常大,而这个市场又会细分很多领域,因此,这对国内企业来说是一个难得机遇,因为没有某一国际巨头可以把整个市场垄断,而这就给予了中国芯片企业一定的发展空间,甚至有机会赶超国际巨头。其次,当前市场格局尚未形成,软件生态壁垒不高,中国企业有机会与国外企业并驾齐驱。我们还是要摆正心态,追赶并非一蹴而就,还是需要一定时间的付出和沉淀,才能达到在产业链上‘缺我不可’这一目标。”

图 / 时昕

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