06.26 中國半導體破局思路

中國半導體破局思路

作者:得彼投資 鍾洋,沈翊傑,SC.Maurice

中國古法鑄劍,分為幾步,調劑,熔鍊,澆築,淬火,削礪,修治。其中「淬火」一步,金屬經過入水急劇冷卻,可以增加刀的硬度,磨礪之後能變得鋒利異常。

公元二零一八年,對中國電子業而言,恰似入水「淬火」。科技,創新,市場,一個個元素讓產業溫度不斷上升,而突然插入政治裡面,溫度急劇地冷卻。而鑄劍至此,也僅為劍胚而已,當需百鍊鋼方成繞指柔?或磨礪之後即能削鐵如泥?對於什麼鋼當鑄什麼劍,當何法以鑄成,得彼投資藉由對產業的多年磨礪及深度理解,可謂深諳其道,在此且泛泛一論。

America is the only nation founded on an idea, not an identity

——Paul Ryan

美國是世界上唯一一個基於理念,而非基於出身而建立的國家

——保羅 瑞恩

雖然Ryan的以上信條並不完全準確,但有趣的是,這和另一位美國政客的政見恰好完全相反:Mr. Trump,一個基本上圍繞出生地而施政的總統,曾宣講要在墨西哥邊境修築一道牆,並宣講“美國優先(America First)”,針對包括中國在內的多個國家發出貿易威脅。

相互威脅以後的第一個實質性動作,Mr. Trump 勒令美資企業(主要為美資半導體供應商)對ZTE全面禁售。全球一片譁然。隨之附和的日本和臺灣也紛紛宣佈也對ZTE禁售,只是他們可能未曾想過,如果哪天Mr. Trump,對著他們國家的企業,也說“美國優先”, 然後同樣勒令禁售,他們的境遇將會如何……接下來,對此事的談判顯然上升到了國家層面。在本文發稿之前,雖然ZTE獲有條件赦免,但對峙局勢已定,ZTE事件對高科技產業而言,實際上印證了美方若從高端半導體供應側鉗制中國,能精確地捏到中國的痛點。

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顯然,政治並非我們所關注的領域,但由於貿易戰的威脅, 讓產業不得不重新思考定位,在不確定的政治風向下,被ZTE事件推到風頭浪尖的中國半導體產業,我們在哪裡,路在何方。

現狀

中國是全球半導體消費大國,全球1/3的半導體元器件被中國公司吸收,而其中,市場結構層面, 中國半導體市場結構如何,中國芯片公司在全球處於什麼樣的位置;國家戰略層面上,最核心的芯片國產化現狀怎樣;現實層面,一些突出的中國芯片公司在服務什麼樣的細分市場?

中國半導體市場結構

下面圖一和圖二,是中國半導體市場2010-2027的數據及預測。由兩側分類:

  • 供給側(圖一):中國半導體公司,或外國半導體公司。(中國半導體公司定義:中國半導體設計生產廠商,及外資半導體廠商在華註冊的生產型公司,比如西安Samsung ,無錫 SK Hynix, 大連 Intel, 南京 TSMC, 成都Global Foundry)
  • 消費側(圖二):中國的最終客戶(電子設備製造商)或外國的最終客戶。
中國半導體破局思路

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中國半導體公司目前在全球市場的位置

客觀而言,2018年不能算是中國半導體元年,中國無晶圓IC設計公司( Fabless only)在2017年的TOP50排行榜裡面已經有10個席位,純晶圓代工(Foundry)和封裝測試代工(Packaging & Test)的成績也算斐然(如下圖三,四)

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中國半導體公司最近幾年,處於迅速的上升期。但是,美國仍然能夠一下子能夠卡住中國企業的命脈,問題在哪?

我們再仔細看一下,中國半導體公司目前發展的侷限性。比如一些核心芯片:

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可以發現,在核心芯片裡面,某幾個專業領域的市場中,國產芯片能算得上站穩腳跟,比如在通信行業中,用在華為手機的海思半導體的Kirin 系列和Balong 系列產品,用在大部分國產手機上,來自匯頂科技的指紋識別方案,核心網絡設備類別中,用在華為中興通訊設備上的海思和中芯微的NPU,用在如電視機頂盒以及物聯網消費設備上的,來自兆易創新的NOR Flash和MCU, 海思半導體的芯片的SoC主芯片,等等等等。

而通用領域的市場,國產芯片的佔有率比較低。高端通用芯片,比如FPGA/CPLD/CPU/NAND Flash等,國產芯片尚有很長的路要走。

突出的中國半導體公司

再看一些突出的中國半導體公司:

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圖六 幾個突出的中國半導體公司 資料來源:IBS

同樣,在一些專業領域,中國半導體公司已經開始展現出快速的增長,甚至在一些領域已經取得領先的市場地位,強大的購買力或者專用市場壁壘,有一定拉動力。

而通用高端領域,擺在中國半導體公司面前的是不可忽視的技術壁壘,已及全面的競爭,這是中國半導體公司所面臨的主要挑戰。

清晰地瞭解自己的位置,是第一步。在近代中國,有太多次集中群眾力量幹大事的嘗試,結果往往是,群眾的滿腔熱情,並不一定都轉換成美好結局。科技行業尤為如此,要在作為科技領域基礎的半導體領域取得進展,需要明確的方向,清晰的路線,恰當的資源 (不多不少),還有持續的創新和努力。從過去成功的地方總結經驗,從別國學習經驗,而最大的可能是,創造出一條適合自己的新路徑。

理想

直道

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放眼未來,立足生活。睿智的老羅斯福總統上面的這句話,讓我們拋開未來的遐想而努力於當下。首先我們應認真審視,有什麼是值得去做的事:

  • 基因科學的研究和運用,癌症等疾病的治療;
  • 讓家庭和城市更智能,提高運行的效率和質量;
  • 開發新能源,減少人類活動對環境的影響;
  • 讓人與人之間通信溝通的成本和障礙更少;
  • 開發星際火箭,探索星際移民……

列表可以很長,得彼的基本邏輯是從中挑選出一些我們容易獲得回報的重點領域;從這些領域下潛到涉及核心半導體部分,再分解到中國可能有能力實現的區間,這應該就是我們最能夠為人類前途做貢獻的地方。

我們耐心一點,一層層試著剝幾顆未來世界的洋蔥。

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  • 高速通信5G/光通信/衛星通信

5G:部署5G需要更復雜的天線系統(多波束),更密集的基站(高頻率),同時手機等終端通常向下兼容4G/3G,下沉至半導體領域,技術核心包括,基帶芯片及算法,濾波器,放大器PA/LNA。

高速光通信:更加密集更加龐大的通信數據要求,不僅骨幹網雲間的連接和到端點的連接需要不斷加速,數據中心內部的超高速連接,通信要求更加密集頻繁。光通信技術下沉至半導體領域,技術核心在於:跨阻放大器,時鐘恢復,光調製,光電轉換,硅光技術。

低軌衛星通信:人口稀疏地區,不適宜部署5G和光通信的地區,衛星通信是一個良好的解決方案。Ka波段的運用和大量低軌衛星的開始部署,高通量衛星(HTS)通信技術有望將通信成本拉到5G的水平。下沉至半導體領域,技術核心在於:相控陣天線,衛星調製解調,放大器。

  • 智慧家庭/智慧城市

智慧家庭和智慧城市已經進入了快速發展階段。悄無聲息間,機場的安檢已經部署機器視覺人臉識別,停車場已經自動識別車牌,在家聽音樂聽新聞已經由語音來控制……在未來我們的城市我們的家庭會變得更智能是大家的願望,只有想象力可以限制對智慧家庭和智慧城市的發展。

讓想象力變成現實,需要半導體行業強大的驅動力,下沉至半導體領域,核心技術:視覺/聲音人工智能,中央人工智能和邊緣計算,傳感器和微控制器,無線傳輸和協議,電源/驅動及功率器件。

  • 電動汽車/智能駕駛

汽車出現的百年,徹底地改變了人類的生活方式,但內燃機對環境造成了影響。汽車電動化的嘗試,短短几年內,替代的趨勢已定。於是,汽車的動力系統將由最初的純機械,進化到純電動化。另一方面,傳感器及人工智能的發展,讓輔助駕駛,甚至無人駕駛成為明顯趨勢,機器替代人類駕駛,達到提高交通的效率並降低事故的幾率的目的。

以上兩點,汽車電動化和智能駕駛,至半導體領域,核心技術:處理高速視覺和混合傳感器的人工智能,驅動/功率器件/電池管理,高功率快速/無線充電。

  • 智慧終端/可穿戴設備

智能手機的出現改變了人類的學習工作/娛樂方式,手機屏幕成為了人類獲取信息最多的一塊屏幕,手機的傳感器可以手機用戶的位置,運動,環境,甚至生物特徵信息,並智能地加以運用。這一切自然地延伸到可穿戴設備上,人們可以用可穿戴設備上的傳感器追蹤並監控關於健康的數據。 核心技術在於:低功耗生物特徵傳感器,低功耗無線傳輸,低功耗處理器/單片機,低功耗人工智能/邊緣計算處理器。

以上所述這些值得去做的事,是需解決的問題,是對人類自我和環境的改善,是對未來的規劃……恰如白手起家的科技界億萬富翁埃隆 馬斯克的思路,按照目標規劃突破口, 在前方的道路,會是一條直道。

彎道

如大部分高科技行業一樣,表現未來方向三維軸向:一條是恆定不變的的時間,另外兩條:市場的需求,和技術的創新。

市場的需求

圖一展示了研究機構對中國半導體市場預測。隨著人們生活對電子化智能化的整體要求逐年提高,整體的需求逐年變大,趨勢明顯。

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圖七 中國半導體市場 按產品類別區分 資料來源:IBS

再聚焦到每一年半導體市場細分上:

半導體市場的蛋糕裡,器件類別分類明顯,其中很薄卻獨成類別的,是一些高端的通用型芯片,比如FPGA,超高速ADC,高速DSP,高性能CPU/GPU等等,在市場的蛋糕裡這些稀缺的成分,市場佔比不大,卻是整個蛋糕中最有風味的部分。

中國的產品,在整個蛋糕中開始有所佔比,但客觀的是,目前原材料大部分還是靠進口,而且最頂級的部分,如最頂級的白松露,只產自意大利的多霧的山林裡。

目前國內半導體公司現狀其實是百花齊放,從低端到高端都有所及,我們當然希望國內半導體公司能夠迅速掌握高端,但是風味之外,那些決定口感和營養的大部分,那些不一定頂級,卻佔重要比重的成分,比如存儲器,功率器件,專用邏輯器件,通用邏輯器件等等,是不是更值得去關注,更易有所突破呢?

技術的創新

去努力做值得做的事 。除了找到值得做的事,如何努力,是老羅斯福句中重要的另一半。

用特點來劃分,半導體行業公司可分成三類:

  • Rule Maker 規則的制定者

規則的制定者,細分市場的領軍公司,他們的水平直接定義了細分市場的最高水平。通過技術,規範,市場建立規則。比如高通(無線通信),英特爾(CPU),國內如華大半導體(身份證RFID),海思半導體(NB-IoT/5G)等等。

  • Rule Breaker 規則的破壞者

規則的破壞者,通過技術創新,商業模式創新,生產管理創新等,破壞既有的規則而成功取得市場的認可和地位。比如 SanDisk(SSD硬盤),Tesla(汽車),智能Apple(手機)等等,國內如海思半導體(手機AP),匯頂科技(指紋識別)等等。

  • Rule Follower 規則的追隨者

追隨規則者,他們對市場的控制力和與眾不同的創新能力有限,但通過對需求的特別把握或對資源的依靠或者合理運用,可以市場上佔有一席之地,甚至成功者可以搶食同行的份額,長遠而言,公司的競爭力比較依賴規則,而非自身的創新能力。

請對號入座。目前的中國,三個類別的半導體公司都有,且每個類別都有生存之道。

對特定區域,比如目前的中國,大部分半導體企業其實由規則的追隨者的身份入行。同時,一些領域可以獲得政策性資源性的投入,如現在的存儲類產業。但是,不論獲得外部資源的多少,對企業的未來,如果自身沒有持續的創新,沒有破壞舊規則創造新規則的抱負,最終而言,最好也不過是耗盡資源後,僅從其他區域搶過來一些市場而已。

所謂性格決定命運,未來發展成為哪種類別,才是最重要的。

這裡分享一段華人半導體同行的一些經歷:

十多年前的電視主芯片市場,電視產品全面由笨重的CRT彩電向LCD/PDP平板電視轉換,接收的信號也模擬向高清的數字電視轉換。消費升級,市場潛力巨大,那時候電視主芯片市場由兩家美國公司Pixelworks 和Genesis Microchip所佔據。

臺灣一家初創的IC設計公司叫MStar,華人創立,在巨頭之間,推出芯片產品,第一代產品是最基本的沒有集成解碼的Scalar芯片,不太意外,效果平平,產品化過程中,需要各種補丁無數,行業上並沒有人看得起他們。但是MStar有華人公司常見的幾大特點,第一產品價格便宜,第二是捨得人力資源投入,為客戶修修補補,後期乾脆發展成為客戶做成完整的方案,第三是他們自己的產品迭代快,歐美公司花三個月發佈一個大版本的軟件的時間,他們可以發佈下一代芯片。於是快速激進地在市場推進五年之後,電視市場幾乎被MStar統一,Pixelworks 退出電視芯片市場,Genesis被收購。

若干年後,幾乎同樣的故事在機頂盒市場上重演,曾經一統江湖,一年全球擁有$800M機頂盒主芯片生意的意法半導體,被中國的海思半導體和臺灣的MStar拉下馬來。

MStar或者海思半導體剛剛進入電視或者機頂盒市場的時候,都是規則的追隨者,規則由歐美大公司控制。而經幾年間激進地努力,先由商業模式創新(為客戶完成整個方案),再到技術創新(快速產品迭代),最終,舊規則終被後來者破壞並改寫。

對於中國半導體前方的賽道,我們有這樣的選擇:直道速跑——由未解決的問題入手,規劃未來、持續創新、利用資源,在直道上超越對手;彎道超車——在不一定位於頂端,卻佔大比重的市場首先打開局面,追隨中創新,破壞中贏得市場,不斷迭代中建立新的規則,在關鍵的彎道上超越自我,並超越對手。

不管前方是直道還是彎道,我們要走的,必將不是尋常路。在這條路上,不要因前人有限的想象力,而限制了自己的想象力。

關注重點

2015 年 5 月 19 日,中國政府正式發佈《中國製造 2025》計劃,當時很少有人想到,這個全球化背景下順理成章的製造業升級戰略,在短短兩三年後,會被美國朝野視為直接危脅美國核心利益和“美國優先”戰略、必須加以全面反擊遏制並明確要求中止的“眼中釘”。而在這份十年行動綱領中,赫然排在十大重點領域之首的,便是“集成電路及專用裝備”。中美貿易戰及中興、海康威視等事件之後,關於半導體產業重要性和緊迫性的全民科普已經迅速完成,現在需要我們回答的只是:中國集成電路補課晉級的路徑方向、付出成本和最可能的突破口。

看清差距,找回信心

舉國戰略,投入從來不是問題,預計超過 2000 億元的國家集成電路二期基金、阿里收購中天微、董明珠再投 500 億做芯片……從國家層面到地方政府和行業巨頭,都紛紛以投資行動參與著這一場大國角力的白刃戰,很多機構歡呼這是半導體投資最好的年代;然而用搞原子彈、搞京東方的辦法就能砸出一個半導體後發優勢麼?眾多產業人士搖頭嘆息;更何況一夜之間,一支支偽硬件開發團隊,一個個漫天估值的項目,一家家半路出道的投資機構,都紛紛破土而出,招搖過市,呼風喚雨——這也正是得彼最大的擔憂:未來的 5 年或 10年後,當盛宴散去,東方欲曉,言猶在耳,卻只留下滿桌滿地的杯盤狼籍和頭痛欲裂的宿醉,我們將不得不面對半導體投資最壞的結果!

外有遏制,內有虛火,如何趨利避害,化危為機?抽絲剝繭,讓我們先從幾個主要方面來看看差距究竟何在?

  • 晶圓生產

全球晶圓代工市場正持續保持超過5%的年增長率。中國雖正在積極增加先進技術12英寸晶圓生產,28nm工藝現在也已經成熟。然而,相比之下,TSMC(臺積電)7nm成熟工藝將2018年實現,並將於2021年量產5nm工藝晶圓;

  • 無晶圓芯片設計公司(Fabless IDH)

得益於國家大政策的強大驅動力及市場驅動,無晶圓芯片設計公司數量在短期內持續增加;與此同時,IP的創新加速、質量提升和數量增加,得益於由應用帶動的、在系統級創新的需求增加,這方面中國有創新貼進市場的優勢。但是,受限於整體產業鏈特別是晶圓代工工藝的影響,我們在傳感器,高功率分離器件,混合工藝產品等方面的技術創新仍遠遠落後於歐、美、日、韓。

  • 數字電路與模擬電路

在數字電路工藝製造技術上,中國正在縮小與全球頂級公司的差距,但是在模擬工藝以及模數混合工藝的製造方面,當前在國內還沒有一家能夠提供穩定生產工藝的晶圓代工廠,也沒有能夠提供滿足汽車級要求的晶圓代工廠,這完全限制了功率器件、高頻模擬器件、高精度混合電路等應用領域的創新。

相關權威統計表明,目前中國半導體市場需求規模佔全球 41%,可中國的半導體產業供應卻只能達到 12%;這其中,屬於產業頂端的無晶圓芯片設計公司銷售額佔全球的 11%,而位於底部的純晶圓代工廠更是僅佔全球的 7%。這是一組有雙向說服力的數據,一方面,“羅馬不是一日建成的“,差距實在明顯,產業追趕不可能靠砸錢一蹴而就。但同時也說明無論從橫向還是縱深,中國半導體可選賽道多、可追趕空間巨大;另一方面,未來在“開放與對抗並存“的格局下,中國旺盛而具體的市場需求仍將長期是最強大的引導力量,各個核心環節的生長潛力巨大,因此我們雖然沒有資本夜郎自大,但也完全沒有必要悽悽切切、妄自菲薄。不論是長期跟跑、彎道超車,還是變道衝刺,首先要明確的,還是自己的位置、潛力和應對策略。

甄選賽道,優先突破

基於中國市場結構的需求,從技術可實現性出發,同時比對海外先進半導體的發展歷程,得彼認為以下四個賽道最具條件成為產業和投資的重點突破口:

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  • 電源管理技術

環顧全球,電源管理技術正在向高耐壓,大電流,高動態響應,高效率和高系統集成方向發展。隨著磁性材料工藝技術的進步,已經有公司推出電源SiP(系統級封裝);在小功率應用領域會出現電源系統級芯片,在單顆晶片上同時集成控制部分,功率部分和電感。投資機構應積極發掘和投資掌握核心BCD技術的半導體公司,關注在被動器件的創新技術。

  • 圍繞新能源汽車佈局

新能源汽車驅動大功率半導體器件(SiC,IGBT,MOSFET)、BMS、傳感技術(CIS,毫米波雷達,ToF, 磁性傳感器, 電流傳感器芯片,MEMS等)、車身控制及信息安全等的需求。汽車級芯片的核心在於如何能從IP、設計、生產工藝和測試封裝整個系統的控制來確保產品的可靠性。這些核心技術目前仍掌握在歐美日系半導體的IDM,國內系統級的人才是鳳毛麟角。利用獨有的全球範圍產業資源,認真挑選和甄別在汽車電子領域的優秀人才和創新企業將是投資機構的最佳突破口。

  • 智慧社區和智慧工業

智能終端的核心有MCU、傳感技術、控制執行單元、邊緣計算以及隨著某些細分市場的爆發增長的系統芯片。聚焦在核心部件上投資,同時在應用領域關注細分垂直應用的系統創新項目,從底層器件到上層應用應是投資的佈局重點。

  • 物聯網、5G、個人消費升級

物聯網的發展,5G的實現,個人消費升級的需求,這些都必將對底層芯片(傳感器、光器件、無線充電Rx端芯片等)帶來巨大的技術升級推動。圍繞正在出現的生態圈發展,聚焦已經明確應用場景的技術及產品,也是投資機構應該抓住投資機會。

中國半導體破局思路

在理解上述技術突破口的選擇時,應該站在全球高技術產業動態博弈的立場去思考。首先全球半導體產業的分工合作、供需依存是不爭的現實,一國長期壟斷的技術產品不可能存在。在全球半導體生態圈中,任何國家單獨抽離,隔絕與外界聯繫,都無法獨善其身地生存;其次技術領先是有保鮮期的,產業化、市場化才是在競爭中鎖定利益的最佳途徑,對抗和遏制本質上還是一種合作中的博弈。因此,如何立足國內市場需求,合縱連橫,引導美歐日韓及臺灣等地半導體企業開展尊重知識產權的良性合作,是有理性基礎的;與此同時,尋找中國最接近市場提升需求的領域,組織全球技術成果,加大資本投入,通過創新研發實現系統解決和服務的能力,並在市場應用中迅速回饋壯大,才是中國半導體企業健康成長的必由之路。

面壁十年,終圖破壁

中興事件之後,國人痛心疾首於中國高科技基礎產業的虛弱,甚至聲討房地產和電商,意思是短期的利益導向使資本過份追逐製造泡沫,卻忽視了基礎研究等國之利器的持續鍛造。這確實是痛苦的現實,但換一個角度看,也正說明了我們長期的科技跟隨戰略取得了長足的進步,引起了市場領導者的警覺。中國產業界著名的“笨小孩”任正非不久前承認,“隨著逐步逼近香農定理、摩爾定律的極限,面對大流量、低延時的理論還未創造出來,華為已感到前途茫茫,找不到方向”;他認為隨著進入無人領航的行業無人區,華為跟著人跑的“機會主義”高速度會逐步慢下來,創立引導理論的責任已經到來。由此可見,中國半導體產業當前遭遇的挑戰,仍然涵蓋在人類科技進步的基本規律之中。

關於投資,最基本的理論模型就是風險與收益對稱。相對於國家和華為投資基礎研究,大資本投資晶圓、封測、存儲,得彼作為中小規模的社會資本,看中的是輕資產、重研發的芯片設計和應用開發領域投資,在我們看來,半導體國產替代是不可能改變的大趨勢,中國半導體各個細分市場未來五年十年會出現幾十家上市公司,芯片延伸的高速通信、電動汽車/智能駕駛、智慧終端、智慧家庭/城市等產業會成長出幾百家上市公司,其中更會有十倍量級的成功專用芯片設計公司和方案設計公司被這些上市公司併購,而這些現在還在蹣跚起步的,分佈在各條產業鏈上的萬千成長企業,就是我們最理想的目標投資對象。

種地的人說十年樹木,做研發的人說板凳要坐十年冷,幹事業的人說面壁十年圖破壁,謀復興的人說十年生聚,十年教訓!其核心要義都在於說明事物發展有其內在規律,以及積累和堅持的重要性。在得彼來看,做高科技投資,更要有長期的定力和耐心,不可急功近利,心浮氣躁。海思於2004年正式成立,歷經11年,直至2015年才躋身全球第六IC設計商。科技研發的成功,絕無一蹴而就。成功的半導體投資,必定深耕半導體產業,以專業領域的長期實踐經驗和全球視野為基礎去進行項目發掘和價值判斷;以佈局產業鏈的長期思維去構建產融結合的支持體系,以精英分享的機制吸引人才打造最出色的專業團隊。下笨功夫,想笨辦法,假以十年,必有所成,必得厚報!老天愛笨小孩!

遠景

古語說,生年不滿百,常懷千歲憂!進入二十一世紀第二個十年,技術奇點(Technological Singularity)學說大行其道,它認為未來技術發展將會在很短的時間內發生極大而接近無限的進步,當此轉折點來臨時,新的規則和主體將主宰世界。人類時代的智能和技術將被機器智能或其他超級智能全面超越,面對新的文明,我們將如金魚面對人類一樣,根本喪失理解力,甚至很可能都無法預警它的發生。

奇點理論的影響力,近年來在各界百花齊放:學術界有來自Ray Kurzweil或者Nick Bostrom的兩本書 《奇點來臨》和《超級智能》;科技界有AlphaGo戰勝圍棋世界冠軍李世石;資本界有來如沙特,阿布扎比,蘋果,高通,富士康和夏普等等個人和公司將千億美金($100B)交給Vision Fund對未來進行佈局,由一位相信奇點理論的投資人——孫正義來操刀。而同期對比,2016年全球VC總共募資僅$64B,2017年美國VC總共募資僅$33B……

我們正在邁向技術奇點嗎?這對人類是好事,還是壞事?


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