中國缺“芯”之痛

在2018年4月16日,美國商務部宣佈對中興通訊的制裁令之前,鮮有人關心芯片。

在美國禁止美國公司向中國的中興通訊銷售零部件、商品、軟件和技術之後,哪怕你的工作和芯片再不相關,也開始慢慢了解和關注到祖國的芯片事業。

我們享受這互聯網時代各種高科技帶來的便捷,卻不曾想這背後離不開一枚枚小小的芯片。

一枚小小的芯片為何有如此大的威力?中國因何而落後?未來可有什麼破局之道?…….這些大家疑惑、關心的問題,《芯想事成》這本書都有描寫,給到人們啟發。

1、小小芯片背後

一枚芯片的大小比指甲蓋還小,卻是經過了幾百道複雜工藝才製成的。

需要把一個電路中所需的晶體管,包括二極管、電阻、電容、電感等元器件及佈線互連形成一個電路,集中制在一小塊或幾塊硅片上,封裝在一個殼體內,成為具有所需電路功能的微型結構。

生產製造流程極其複雜,對工藝,各種硬件軟件設施要求極高,產業鏈上包含了眾多的作業分工,

沒有一家企業,一個國家能壟斷所有企業,因此芯片是一項全球化分工的產業。

在我們無所不能的電子設備裡,最核心最關鍵的部分就是芯片。我們用的電腦、手機、平板、電視、冰箱等,就包含了各種各樣且數量很多的芯片。

以大家熟知的蘋果手機充電線為例,它只能在蘋果的專賣店購買,如果使用的是“山寨”的充電線,手機往往會顯示該配件未經確認,一直充不進電。

蘋果的這根充電線不簡單,蘋果Lightning接口的官方數據線“開膛破肚”,黃豆大小的充電頭上容納了4塊芯片,其中一塊芯片在顯微鏡下像一座小型城市,有著5000個邏輯門,內置128位的存儲容量,還集成了一些驅動晶體管、模擬電器及大量電容。

一根數據線中有四塊芯片,一部手機中芯片數量就更多了,如通信基帶芯片,WIFI芯片,內存芯片、指紋識別芯片等。

而每塊芯片背後都有各自的市場霸主,如高通公司幾乎佔據基帶芯片市場的一半份額,博通公司主導WIFI和射頻前段芯片市場,三星公司則長期在內存芯片領域稱霸。

2、中國的“芯絞痛”

“做芯片,不容易,在中國做芯片,更加不容易”

從設計,加工到設備配套,芯片產業鏈漫長。中國芯片就落後在這複雜的產業鏈上,在多個關鍵環節存在空白,具體呈現出以下特點。

首先,過於依賴國際巨頭。

我國的絕大多數民用芯片要麼依託大公司的技術架構,要麼需要進口關鍵元器件。在全球領先的半導體公司中,美國處於絕對的霸主地位,並且都是卡主核心的關鍵性公司。

其次,高精度光刻機等芯片製造領域的關鍵設備,供應商在日本、美國,部分在歐洲。

比如,日本日立公司、荷蘭ASML公司的光刻機精度很高。其中,ASML公司的主要股東是是三個最先進的芯片製造廠家—三星、臺積電和英特爾。

該公司每年光刻機的產量不過數臺,每年賣一億多美元,優先供給三星、臺積電、英特爾。中國企業如果訂貨得排隊,交貨期將近兩年,交貨後生產調試約需一年,加到一起,從下訂單到量產要至少三年。這個流程下來,中國就已經落後於最先進芯片製造工藝一代以上。

另外,芯片產業鏈上游有大量“隱形冠軍”,一旦停供就能讓下游停工。

例如,芯片設計需要一種關鍵的集成電路輔助軟件,基本被美國Synophsys、Cadence這兩家“小公司”壟斷。中心事件後,後者一度對中興封鎖。

還有我國高端電子材料產率明顯不足,國外企業在硅晶圓、光罩、光刻膠、陶瓷板、焊線等多種重要材料上佔據大多數市場份額,假如很小一家“隱形冠軍”企業斷供,就能讓我國很長一段時間停工。

最後,我國芯片行業缺少”“撒手鐧”,無法用對等威懾達到平衡。

芯片產業鏈涉及的電子元件器件成百上千種,少了一種,產品就造不出來。但即便強如美國,也無法佔領所有門類,而要依託國際分工。巨頭國際之間通常持有交叉專利許可證,“你有壓箱寶,我有獨門絕技”,相互制約,相互離不開。像這樣在芯片技術上有壟斷優勢的企業及“撒手剪”產品,中國目前非常缺少。

3、人少、錢少、用不起來

芯片不能落後,我國很多公司都有這個意識,中興、華為等很多企業都在佈局和研發芯片,為什麼掌握不了核心技術?

總結來說,我國芯片的事業面臨著三大致命的障礙:錢少、人少、用不起來。

錢少:投資大,週期長,風險高,我國投入力度不夠

截至2017年6月,國家集成電路產業投資基金規模為1387億元人民幣,按照英特爾、三星、臺積電的支出標準,大基金僅能支持兩個大型芯片公司。

從企業研發力度來看,中國大陸最大的芯片設計企業海思半導體2016年研發經費不超過十億美元,最大的芯片製造企業中芯國際2016年研發費用為3.18億美元,而英特爾為127.4億美元,高通52.09億美元,博通31.88億美元。

人少:人才儲備不足

我國IT領域人才培育不平衡,大多數人都集中在技術應用層面研究算法、芯片等底層系統的人才少。用業內一位專家來說,“全國高校開設2600多個計算機專業,本質上都在教學生如何用計算機,而不是如何造計算機,就如同汽車專業只培育駕駛員”

一方面,芯片等低沉技術門檻較高,一方面國內人才培養機制存在一些問題,國內高校和科研機構對計算機人才的考核大多以發表論文為主要評價標準,而芯片領域發表論文難,因此入選“國家傑出青年培養基金”等培養機會的機會也少。

此外,國內芯片研發人員收入相對其他IT行業來說並不高,配套行業的材料、機械等從業人員就更低。

在IBM等國際公司,不僅有各個層次的領軍人物,幾十年從事某項工業開發的工程師也很多,形成了深厚的技術積累,而國內專門從事一項工藝十年的人非常少。在房地產、互聯網、金融等行業快速創造財富和帶來高房價的今天,大量優秀人才被擠出芯片等核心技術領域。

用不起來:生態鏈跟不上,國產芯片造得起來,用不起來

核心技術是用出來的,只有在用的過程中才能不斷提升。

英特爾高通等企業早期就建立了技術架構和標準,形成“樹根”,在上邊長出了微軟、蘋果、谷歌等“樹幹”,再繼續長出各種硬件軟件“樹枝”。國產芯片在一次次攀爬高峰的過程中,被國際巨頭的生態鏈一次次擊敗。

比如早年的“方舟”後來的“龍芯”,都無法銜接這一生態鏈,需要自主研發另一整套獨立系統。

華為最早研製的芯片也飽受市場詬病,後來華為通過自身構建的下游產業鏈持續提供試錯機會,幾年後讓手機芯片迭代至世界先進水平。

但在服務器等更高端的設備市場,很多國產芯片沒有這樣的平臺,市場劣勢將連累技術升級,導致自主研發後繼乏力。

4、創“芯”是場接力賽

“大國重器需要掌握在自己手裡”,“在別人的牆基上砌房子,再大再漂亮也經不起風雨”。

中興事件的本質是全球化與供應鏈安全,解決問題的根本是要構建健康的行業生態。針對問題的本質和解決問題的根本,CCF(中國計算機學會)提出了四點建議。

制定芯片和平臺發展的中長期規劃,制定具有全局性、戰略性、前瞻性的行業發展策略。規劃的制定應遵循科學和可行這兩個核心,產業生態的安全和不被卡脖子是規劃實施的最基本目標。

建立科學、產業和人才的健康生態,尤其重視其中的人才培養和隊伍建設。推動學術界和工業界的結合,項目投資避免多頭管理,應明晰項目負責人,實行追責制。

將供應鏈安全提上議事日程,政府從整個供應鏈的角度謀劃供應鏈安全,指導企業建立對自身供應鏈安全的評估機制。

科學使用“看得見的手”,要利用政府採購和減免稅加大對高科技產業的實質支持。同時用好“看不見的手”,在垂直領域整合優勢和劣勢行業,通過優勢行業的需求帶動劣勢技術的發展,以長板補短板。

當然,戰略規劃與實際執行規劃之間有著巨大的鴻溝,需要去不斷的實踐。

創“芯”是一場接力賽,儘管做芯片的道路上從滿這艱難險阻,但一代又一代人前赴後繼,從未放棄。

正如書中最後所說:歷史不會重複自己,但會押著同樣的韻腳。一路跋山涉水,一路風雨兼程。我們一直努力,從未放棄;我們一直奔跑,從未止步。



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