三是利于创新机动打击样式。

文/宁迪、李彦松
责编/刘霞

芯片虽然并非面向消费者的终端产品,却广泛运用于电子、数码产品、通信设备等多个科技产业。

集成电路的从业者们深知,中国在高端芯片行业缺乏更多的自主创新能力,最终将受制于人。

高端与中低端的性能差

中国半导体行业协会的统计资料显示,2017年中国集成电路的产品国内自给率仅为38.7%。根据海关总署数据,集成电路进口额从2015年起已连续三年超过原油,且二者进口差额每年都在950亿美元以上。

2018-11-20,江苏南通通富微电子有限公司先进封装生产线一片忙碌。南通通富微电智能芯片封装测试项目是江苏省2016年重大先进制造业项目。

集成电路素有现代“工业粮食”之称,芯片的种类繁多,涉及领域甚广,仅一个智能手机里面涉及到的芯片就有数十种,除核心的主芯片外,摄像头、语音处理、电源系统上都需要芯片。

中国并非不善于生产这种“粮食”,赛迪顾问股份有限公司集成电路产业研究中心副总经理刘堃指出,在国内中低端芯片领域,中国的企业已经具备了一定的技术及产品基础,但是在处理器、存储器等高端芯片领域,国内芯片产品基本不存在竞争优势。虽然在一些芯片领域,我国部分本土芯片企业取得了不错的成绩,但是在产品市场推广方面却遇到了阻碍。

比如国内的一些家电制造企业,对于相关芯片产品的需求量很大。虽然有些芯片产品国内已经能够实现配套,而且价格也比国外进口的芯片价格便宜一半。但放在一个整机的成本上看,芯片多出来的成本算不了什么。“很多国内的芯片应用企业会更倾向于使用国外知名企业的芯片产品,主要是怕本土芯片影响其产品的性能和稳定性。”

在同一类芯片上,高端芯片和中低端芯片的性能究竟差在哪?

中国公司国外研发中心的集成电路生产。(智芯国际控股有限公司供图)

刘堃以处理器芯片为例。低端处理器芯片与高端产品最明显的差距是数据处理速度、功耗、时延等方面性能跟不上。而模拟芯片主要要看芯片的耐压耐流、信号精准度等稳定性能,高端模拟芯片优势在于更加稳定、更加精准地输出电流电压等模拟信号,同时芯片寿命也会比较长。模拟芯片要通过研发人员的经验来保证芯片的稳定性以及流片的良率。

所谓的流片,在集成电路设计领域,指的是“试生产”,当设计人员设计完电路以后,工厂要先生产几片或者几十片,供测试用。如果测试通过,工厂就可以进行大规模生产。如果国外相关公司对中兴禁止出售部分模拟芯片,其实对企业的影响倒不大,“因为国内部分芯片企业的产品能保证供应,也就是在稳定性、精准性等方面存在一定的差距,但整体效果影响不大。”但是,在处理器芯片上,国内基本上很少有企业“接得住”,因为没有高端的处理器芯片,直接影响到高端手机的功能。“手机性能可能一下子会在很大程度上有所降低。”

在集成电路产业领域,一般分为设计、制造和封测三个环节。国内高端芯片的自主可控能力不行,从产业链上看,是设计和制造环节都存在一定差距。行业人士知道,即便是国内的龙头制造企业,在处理器芯片的制程工艺水平上也只能达到28纳米,而iPhone手机的A11处理器芯片,制程水平已经能达到10纳米。“这个制程参数越低,说明芯片的集成化程度越好,芯片的处理速度越快,功耗也会越来越低。”

芯片的生产工艺发展从60纳米、45纳米、28纳米,再到10纳米,甚至是7纳米,全球芯片制造领域里的领先企业如三星、台积电都是一步步走过来的,国内本土芯片企业如果想从28纳米一下子降到10纳米,很难。刘指出,在工艺上要跨几代,实事求是地说,国内企业还是需要些时间的。

在芯片制造上,“工艺是个门槛”,这需要很有经验的制造团队,有的国内芯片企业不惜花大价钱从国外引进人才团队,就是希望借用他们的经验提高工艺制程水平以及芯片制造良率水平。

而决定芯片制造水平的还有一个重要因素——“设备”。刘堃指出,根据上世纪签订的《瓦森纳协定》,西方国家对中国进行设备出口是有限制的,这很大程度上影响国内企业在芯片制造设备上的先进程度,“有的小企业不得不买二手设备来支撑工厂的运作。”

除了芯片的制造之外,我们需要的攻克的难关还有很多,比如晶圆、光刻机等,这些技术的研究注定是漫长而艰难的。我们需要做的是,在还没有出成绩的时候给予足够的支持罢了。

文治资本创始人唐德明在回国前曾供职于国外计算机公司。2002年回国后,他进入一家晶圆制造公司工作,后来选择创业,做芯片的研发设计。他发现,一些国内的企业即便制造了相关的生产设备也很少能有制造企业愿意采购。而在芯片设计方面,难点在于人才的培养,同时,伴随着企业的发展,还会遇到知识产权问题。

“芯片说难不难,说简单不简单。”刘堃指出,但在一些关键技术上,国内企业起步晚,在发展过程中,很容易触及国外企业已有的知识产权。比如在存储器芯片领域,刘看到,目前国内一些企业都在发展存储器芯片,但未来很有可能会涉及到一些知识产权的问题。“存储器的市场垄断程度之所以很强,就是因为三星、SK海力士、美光这些国外存储器巨头在芯片知识产权方面的储备十分雄厚,新进企业很难完全跨过这些企业的知识产权去生产自主化的存储器芯片产品。”

资金支持不能再“撒芝麻”

“中兴事件”必定成为集成电路,甚至整个半导体行业里的一个重要转折点,这是许多行业人士的共识。

在中国贸促会研究院国际贸易研究部主任赵萍看来,我国的芯片总体水平比不上美国,但芯片市场有着起点低、增长速度快的特性,而市场需求特别巨大。中国集成电路产业的发展可以追溯到上世纪90年代,国家对建设大规模集成电路芯片生产线的项目正式批复立项,业界俗称“909工程”,带动了集成电路相关上下游产业的发展。近年来,中国集成电路产业的发展也在潜移默化地发生一些转变。

刘堃介绍,国内企业最早是在集成电路产业的封测环节开始布局。因为相比芯片的设计、制造,处于产业链后端的封测环节,技术门槛相对较小,企业需要做的就是把制造好的芯片封在一个肉眼能看到的“小黑盒”里。然而,随着我国这几年集成电路产业的快速发展,我国集成电路行业在设计和制造领域的体量不断攀升,中国半导体行业协会发布的数据显示,2017年,我国集成电路设计业的市场规模为2073.5亿元,制造业市场规模为1448.1亿元,封测业的市场规模达到1889.7亿元。如果看增速的话,2015~2017年,设计和制造领域的增长率都在25%左右,封测的增长率去年达到20.8%,但在2015年和2016年只有10%左右。

刘堃分析,设计企业一般对人员数量的需求不高,前期不需要庞大资源投入,有的小型芯片设计公司只需要3~5人的研发团队。特别是近几年,在国内集成电路产业良好发展氛围的驱动下,涌现出一批自主创业的芯片研发团队,同时部分在国外工作的芯片设计业者也选择了回国创业,一时间,壮大了国内集成电路设计业的队伍。

唐德明觉得,目前,国内很强的设计企业还是很少,华为在这方面有了较为先进的技术,但集成电路设计业的整体能力还是没有办法和高通、英特尔这类公司去竞争。就在不久前,阿里巴巴集团宣布,全资收购中国大陆唯一的自主嵌入式CPU IP Core公司——中天微系统有限公司。在唐德明看来,国内的设计公司需要逐步整合,由几个小公司整合为有实体和体量的大公司,“而国内需要更多的IDM公司。”

IDM指设计、生产、封测、销售一体化的公司运营模式,目前,国际上有三星、英特尔、英飞凌等企业,国内有规模的IDM企业微乎其微,IDM的整体体量无论是从规模和技术水平上还处于较低水平。

过去,我国也尝试过发展IDM模式,但集成电路制造领域投入十分巨大,动辄就是数十亿美元,运营成本很高。“如果企业自身的芯片出货量不大,还要再建一条先进生产线,对于企业的运营压力太大。”刘堃说,后来行业里逐渐演变成有专门设计、专门制造的企业,分工相对明确,资源利用也更高。

IDM的好处是能促进集成电路企业发展更快,规模更大,产品也更多元化。我国集成电路产业化水平和美国相比有很大差距,在一些领域用IDM模式,会促使产业化更快发展。

提高高端芯片国产化能力,行业内外的政策呼声越来越高。

其实,国家在多年前就已经在政策上予以重视,比如被业内称为“01专项”“02专项”。2006年,国家发布《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》,该规划纲要确定了核心电子器件、高端通用芯片及基础软件、极大规模集成电路制造技术及成套工艺等十六个重大专项,而“01专项”和“02专项”分别指十六个专项中排在第一和第二位的专项。

除此之外,在资金投入上,也有“国家大基金”的支持。2014年,工信部宣布国家集成电路产业投资基金(业界称“国家大基金”)正式设立,一期重点投资在集成电路芯片制造业。

在资本和政策支持下,以华为和小米为代表的中国企业发力芯片研发,也正在逐步缩小与全球芯片巨头的差距,借助物联网和人工智能,有望使得中国”芯”崛起,争夺话语。

据了解,一期基金的募资规模达到1387亿元,目前,国家集成电路产业投资基金二期募资已经启动,市场预计二期规模有望达到2000亿元,大基金二期将提高对设计业的投资比例,并将围绕国家战略和新兴行业进行投资规划。对于过往的政策效用,一些行业人士认为,这给产业的发展营造了良好的氛围,但在资金的投入上还是一种“撒芝麻”的状态:“看到这个企业做芯片给笔钱,看到那个企业做芯片给点钱,这种扶持很难在较短时间内培育出具有较强技术实力和国际竞争力的龙头企业。”

有行业人士指出,当前,集成电路产业中国家在资金的持续投入和产业规划布局上还不是很好,而集成电路产业的资本投入更多的是一种“耐心”的比拼。“集成电路行业投入回报期长,一般投下去三五年很难有回报。”杨磊指出,这个行业的风险在于,集成电路技术进步特别快,现在生产出的产品,是三五年前的技术水平,有可能跟不上潮流。

这方面,唐德明深有体会。近年来,国内创业浪潮掀起的同时,大量的社会资本并没有渗入半导体行业。资本对中小企业的进入一直都是小心谨慎。而在半导体行业,国内的许多资本都是哪里风险小,哪里回报快,就往哪里投,真正进入初创企业的资本很少。

去年,唐德明开始和一些半导体行业人士在资本领域布局,成立了一家私募股权基金公司,针对半导体行业的小企业进行投资。在他看来,社会资本之所以对这个领域兴趣不高,一方面是因为半导体行业技术太专业,不是行业人士看不懂项目;另一方面,半导体行业的回报周期长,风险投资不愿意进入晶圆制造业。

唐德明认为,社会资本应该和国家大基金形成相互补充的力量,让更多的资本投入到一些中小企业。“政策要鼓励和推动国内芯片产业的发展,”刘堃认为,如果没有政策的推动,国内芯片产业很难通过顶层设计加速发展。

刘堃认为,国内集成电路行业目前还处于成长期,如果按照目前的产业发展速度来看,国内产业会更早地进入爆发阶段。中国社会科学院世界经济与政治研究所国际投资研究室主任张明认为,在增强高端芯片的自主研发能力上,我国需要有自己的产业政策,但产业政策的实施必须符合市场规律,顺应市场供求。而且要避免出现以下现象:即政府不顾一切地促进国内芯片等行业的发展,但由于产业政策的实施违背了市场规律,导致大量的资源浪费与扭曲。

回复

请输入你的评论!
请在这里输入您的名字