2018-10-08 05:15:46 人民智庫

芯片（集成電路）製造技術是當今世界最高水平微細加工技術，是全球高科技國力競爭的戰略必爭制高點。中興事件揭示了國內芯片產業結構現狀：國內芯片主要應用在中低端領域，高端通用芯片市場自給率近乎為零。那麼，

我們究竟應該如何看待全球芯片行業和中國芯片的發展？

眾所周知，因為內需和外困的雙重推動，中國最近幾年一直都在加大投入到芯片研發當中。但是由於本身的技術水平差距比較大，國內的芯片企業與國外的領先者相比，表現相對較差。

全球半導體產業鏈各環節龍頭廠商

芯片設計流程

中國半導體行業近年來在國際市場上扮演的角色越來越重要，2017 年國內半導體市場規模達到 16860 億元，2010-2017 年複合增速為 10.32%，遠高於全球半導體行業2.37%平均增速，成為全球半導體市場重要驅動引擎。雖然中國半導體表面是一片欣欣向榮之像，但中國半導體缺乏核心技術，缺“芯”問題一直都是困擾中國半導體行業的一塊心病，今年“中興事件”徹底扯下了最後的遮羞布，揭開了中國半導體行業一直存在的幾大問題。

問題一：不能自主設計和生產芯片。

中國市場佔據了全球芯片市場50%以上，但每年進口芯片需要花費3000億美元，比排在第二名的原油進口金額高出一倍之多。形成這種不對稱尷尬局面的根本原因是中國不能自主生產和設計芯片，目前僅是芯片大國而非芯片強國。

在芯片生產領域，中國企業雖然能夠生產芯片，但是生產芯片的工具和製造工藝均被國外幾個公司壟斷，能夠掌握芯片生產工具技術的中國企業幾乎為零。比如生產芯片離不開“光刻機”，而高端光刻機恰恰是最精密的設備，號稱“現代光學工業之花”，當今世界上，能夠製造出光刻機的國家屈指可數，僅有荷蘭、美國、日本等少數幾個國家。荷蘭的ASML公司是絕對的龍頭老大，它的光刻機佔全球市場的80%左右，它的28納米光刻機早就實現了商業化生產，正在進軍7納米。而我國目前商業化精度最高的也不過是上海微電子的90納米光刻機，差距在10年以上。

在芯片設計領域，較生產領域情況較有好轉。各個領域的芯片中國企業都有所涉及，除高端芯片設計較為薄弱，其他領域已經打開了部分市場。但是芯片的設計離不開芯片架構，而中國目前的芯片架構不具有自主知識產權，芯片設計主要採用的是ARM和X86等公版架構，所以從嚴格意義上來說中國芯片企業還不具備自主設計和製造芯片的能力。

問題二：大多數芯片企業只是芯片代工。

中國大多數芯片企業目前都處於芯片行業的中下游，主要從事芯片生產。2017年中國上市芯片公司排名前十的企業中半數為芯片代理生產企業。如鼎鼎有名的“中芯國際”，中芯國際2000年成立於上海，是全球領先的集成電路芯片代工企業之一，也是中國內地規模最大、技術最先進的集成電路芯片製造企業，但實際利潤缺較低僅為4%，處於芯片生產環節的下游。

問題三：芯片產業結構不合理。

中國芯片行業發展極不平衡，在高端芯片領域目前除海思麒麟之外再無其他國產芯片；而要求更低的中端芯片領域也僅有展訊、寒武紀少數企業撐場，中國大多數芯片企業還停留在低端芯片的生產製造，導致中國芯片產業結構不合理，不利於中國芯片行業的健康發展。

美國人通過大規模資金投入（肯定超過了1萬億人民幣）與時間投入（至少30年），在芯片設計方向上佔據了產業鏈的上游。芯片設計成為賺錢最多的部分，這一部分工作相當於是靠腦子吃飯，賣的是知識產權。美國的芯片設計公司主要有英特爾、高通與英偉達等。比如高通設計的手機芯片一直佔據著智能手機芯片的第一把交椅。而英偉達公司擅長設計GPU芯片，在最近比較流行的比特幣挖礦中，英偉達的GPU發揮了很大的作用。

在1980年，卡弗爾·米德(Carver Mead)和琳·康維（Lynn Conway）發表了著名的論文《超大規模集成電路系統導論》，在這個論文中，他們首先提出了通過編程語言來進行芯片設計的新思想。如果這一想法得到實現，那麼電腦軟件就可以幫助工程師進行芯片設計。

這種電腦軟件叫做EDA工具。

EDA全稱是Electronic Design Automation，翻譯成中文是“電子設計自動化”。這是一種以計算機為工作平臺，以 EDA 軟件工具為開發環境，以硬件描述語言為設計語言，以可編程器件為實驗載體，以芯片為設計目標器件，以電子系統設計為應用方向的電子產品自動化設計過程。

EDA 設計工具成為大規模集成電路設計行業發展的基礎。隨著芯片規模的不斷擴大，芯片內線路的複雜程度不斷增加，採用傳統的設計方法根本無法完成其功能設計。因此，芯片設計工程師們必須在先進的 EDA 開發工具的基礎上, 採用自上至下的結構化設計方法，才能實現軟硬件的協同工作。

中國本土如果想要開發出性能優越的EDA工具，一方面要有良好的算法，另一方面需要和芯片技術相結合。雖然在算法方面中國有可能取得一定的技術突破，但EDA設計工具特別是底層的元器件級要和芯片製造的技術相結合，國內晶園製造廠的工藝處於相對落後狀態，對EDA工具的開發也帶來了限制。同時，EDA工具的技術發展也離不開商業因素，在美國的三巨頭公司佔有壟斷地位的情況下，國產EDA工具很難打開市場，也很難從市場得到資金支持與技術反饋，從而失去自我迭代更新的能力。