中國「芯之痛」

1、 什麼是芯片?

芯片在所有智能設備、計算機、移動電話、交換機、路由器、基站設備、汽車以及各種生產控制系統中都有應用。


中國“芯之痛”

它可以是CPU或其他集成組件,是智能設備不可缺少的功能模塊。芯片的性能對器件的整體性能和競爭力有重大影響。

2、 “中國芯”的現狀

中國是世界上最大的集成電路市場,佔全球份額一半以上。根據中國半導體行業協會統計,2017 年中國集成電路產業銷售額達到 5411.3億元,同比增長24.8%。但這一全球最大的集成電路市場,主要的產品卻嚴重依賴進口。2013年以來,中國每年需要進口超過2000億美元的芯片,而且連續多年位居單品進口第一位,2017年更是達到歷史新高2601億美元。


中國“芯之痛”

2017年全球TOP半導體企業在華銷售額情況

賽迪研究院數據統計,在 2017 年世界前20半導體企業中,美國企業佔了 13家,在中國市場銷售額合計是667億美元。其中,高通、博通、美光有一半以上的市場銷售額是在中國實現的。

01、國產芯片的佔有率

在中國的計算機系統、通用電子系統、通信設備、內存設備、顯示及視頻五大系統中,涉及到的服務器、個人電腦、工業應用、可編程邏輯設備、數字信號處理設備、移動通信終端、核心網絡設備、半導體存儲器、高清電視、智能電視等產品領域,有超過一半以上的核心集成電路芯片國產率為“0”,即便是國產率最高的移動通信終端處理器芯片,這一數字也只不過是22%。

中國“芯之痛”

中國核心集成電路的國產芯片佔有率


02、各領域IC銷售額

2017年11月中國IC設計年會發布的統計數據表明(見下表),我國集成電路設計產業中,通信IC佔據總體銷售比重達46%。可見,通信IC是中國集成電路設計產業發展的絕對中流砥柱。而在通信IC領域,以華為中興為代表的整機廠商對通信IC產值貢獻比超過50%,進一步凸顯通訊設備對中國集成電路產業的拉動和促進作用。

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2017年中國各領域IC銷售額

以中興通訊為例,它不但有自己研發的芯片,而且遍及整個通訊網絡。無論你的手機用的是哪個運營商的網絡,在中國任何地方打一個跨省的電話,都可能會用到中興的芯片。

中興通訊從1996年開始進行芯片設計,目前核心通信芯片全部自主研發,累計研發併成功量產各類芯片100餘種,涵蓋通訊網絡的“雲、管、端”架構,是中國芯片產品佈局最為全面的廠商之一。在通訊核心專用芯片上,基本能夠自給自足,並且還能將消費類芯片提供給國內其他通訊設備廠商。目前中興自主研發的終端芯片為多家下游客戶提供整體解決方案。

2012年開始,中興通訊與國內芯片製造和封測廠商緊密合作,率先採用國產製造和封測技術,以自主研發的量大面廣的消費終端芯片為牽引,推動建設我國相應的高端集成電路生產和封測服務體系。實踐證明,通過應用驅動來實現設計、生產的全產業鏈協同發展是我國集成電路產業發展的成功模式。

雖然這些年,國內集成電路產業發展突飛猛進,自給率逐年提高。華為海思最新的麒麟芯片可以和高通驍龍820一比高下;龍芯積累了十多年,也終於可以和北斗衛星一起上天;隨便拆開一個藍牙音箱、機頂盒、冰箱洗衣機,裡面的核心芯片已經大部分是國產品牌。但不可忽視的現狀是,這些國產芯片的成功應用大多在消費類領域。在對穩定性和可靠性要求很高的通信、工業、醫療以及軍事的大批量應用中,國產芯片距離國際一般水平差距較大。尤其是一些技術含量很高的關鍵器件:高速光通信接口、大規模FPGA、高速高精度ADC/DAC等領域,還完全依賴美國供應商。

3、 “中國芯”之殤

目前,全球半導體制造商主要有三星、英特爾、SK螺旋、微米、Bo Tong、高通、TI、東芝、NVIDIA和ntspu,中國製造商與之相比並沒有競爭力。華為的HSI半導體,儘管其技術已經達到國際水平,然而華為並不打算出售該技術在國外賺錢。換句話說,高端芯片技術現在被外國企業壟斷了。中國在技術人員、產品成熟度、可靠性和應用規模等方面仍舊處於薄弱地位。

中國通信行業目前受制約的主要是通用芯片和器件。所謂通用芯片就是不僅僅為通訊設備所用的芯片,比如電腦和服務器的CPU、可編程器件FPGA、數字信號處理器DSP、存儲等。這些芯片的供應商以美系廠商為主,CPU:英特爾Intel; FPGA: Xilinx和Altera;DSP:德州儀器TI。這些也是我國亟需突破的高端芯片技術。此外,在芯片設計中,以中興為例,已可獨立完成從芯片定義到封測的全設計過程,但工具鏈全線受限於美國產品,芯片生產製造產業鏈全球佈局由美國主導,關鍵的裝備和製造環節均有美國技術或美國資本參與。

一顆芯片從IC設計、晶圓生產、IC製造、IC封裝到測試,製作工序之複雜,要求之高可能是很多業外人士所無法想象的。集成電路產業(芯片研發製造)主要特徵可歸納為製造工序多、產品種類多、技術換代快、投資風險高。有個著名的摩爾定律,即當價格不變時,集成電路上可容納的元器件數目,約每隔18-24個月便會增加一倍,性能也將提升一倍,從而要求集成電路尺寸不斷變小。

芯片的製程就是用來表徵集成電路尺寸大小的一個參數,從0.5微米一直髮展到現在的10nm、7nm、5nm,目前,世界集成電路產業28-14nm工藝節點成熟,14/10nm製程已量產,Intel、三星和臺積電均宣佈已實現10nm芯片量產,並準備投資建設7nm和5nm生產線,蘋果iphoneX用的便是臺積電10nm工藝。而我國芯片工藝最好的廠商中芯國際,現在還在為14nm苦苦掙扎。除了我國半導體行業起步晚技術基礎薄弱的原因,其中一個關鍵因素是我國買不到最先進的製造設備和集成電路技術.究其原因,主要是因為“瓦森納協定”。這個協議的全稱是:關於常規武器和兩用物品及技術出口控制的瓦森納安排,成立於1996年,一共33個成員國,中國不在其列,該協議主要對國外一些關鍵技術和元器件進行封鎖。因此,中國企業根本買不到世界上最先進的設備,而一些設備和產品由於由國外掌握核心技術,因而國內也無法自主生產。

4、 “中國芯”之出路

2017年政府工作報告指出:“全面實施戰略性新興產業發展規劃,加快新材料、人工智能、集成電路、生物製藥、第五代移動通信等技術研發和轉化,做大做強產業集群。”將集成電路提上了國家戰略高度。

中國“芯之痛”

5月19日,中美雙方就經貿磋商發表了《聯合聲明》。根據聲明,中美達成共識,不打貿易戰;同時加強在農產品、能源、醫療、金融、高科技產品以及知識產權等方面的合作。

通訊設備及其他電子產品,所涉及的芯片及器件種類眾多,供應商全球化分佈,無任何一家企業可以做到全部自給自足,這與全球化國際分工和芯片行業的特性息息相關。因此,解決芯片被掣肘的現狀,不是一家企業的任務,也絕不是僅憑一家企業就可以完成的。要想有所發展必須有國家的頂層設計和戰略部署。5月16日有媒體報道,全球最大的芯片機器製造商-荷蘭的阿斯麥(AMSL)證實,中國向荷蘭訂購了一臺最新型的使用EUV技術的芯片製造機器光刻機,這一設備預計將於2019年年初交付。分析人士認為,如果此次採購能夠成功,將有助於推動中國自主研發半導體生產。對於年營業額達到90億歐元的阿斯麥公司來說,來自中國的訂單佔的分量很小,但這顯示了一個趨勢,中國希望在芯片市場上扮演一個角色,而不再依賴外來產品。

目前,中美經貿關係開始緩和,未來在高科技領域的合作將更多,競爭也將更加激烈。芯片作為核心技術產品,中國必然要加大資金投入和政策引導,政府與企業聯動,齊心協力,在國內打造相對完整的生態鏈,積小勝為大勝、從單點突破到全面突圍,最終真正實現“強芯強國”之夢。


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