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國產(chǎn)芯片的真實(shí)水平如何?

2020/07/21
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7 月 16 日,中國資本市場和半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)生了一件萬眾矚目的大事。
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作為中國大陸最大的半導(dǎo)體代工企業(yè),中芯國際集成電路制造有限公司(以下簡稱“中芯國際”)成功在科創(chuàng)板上市。發(fā)行價(jià) 27.46 元,當(dāng)日?qǐng)?bào)收 82.92 元,大漲 202%,成交金額高達(dá) 480 億元人民幣。

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就在同一天,另一條新聞同樣引發(fā)了人們的關(guān)注——臺(tái)積電在二季度業(yè)績說明會(huì)上透露:“未計(jì)劃在 9 月 14 日之后為華為繼續(xù)供貨。”(注:美國政府此前宣布的對(duì)華為限制新規(guī),將于 9 月 15 日生效。)
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毫無疑問,這兩條新聞之間有緊密的聯(lián)系。它們都和美國制裁華為的行動(dòng)有關(guān),和中美科技力量博弈有關(guān)。

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這場博弈的背景,相信不需要我再重復(fù)介紹了。

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從某種程度上來說,我們真的應(yīng)該感謝美國,感謝特朗普。
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如果不是美國對(duì)我們的科技企業(yè)進(jìn)行打壓和封鎖,國內(nèi)的絕大多數(shù)人根本都不知道我們和對(duì)手在高端技術(shù)領(lǐng)域上存在這么大的實(shí)力差距,也不會(huì)知道原來做芯片是一件這么難而且重要的事情。

這件事也再次充分證明,敵人是最好的老師。科研領(lǐng)域老前輩們這么多年苦口婆心的吶喊,效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及對(duì)手直接扇過來的巴掌。

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確實(shí),正如大家所見,芯片是世界上最難掌握的核心技術(shù)之一,也是衡量一個(gè)國家科技實(shí)力的參考標(biāo)準(zhǔn)之一。

雖然我們知道,芯片其實(shí)就是沙子做成的。但我們更應(yīng)該知道,從一顆沙子到一顆芯片,經(jīng)歷的每一個(gè)步驟都非常不易。

首先,整個(gè)過程的步驟(工序)數(shù)量就非常驚人。

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芯片,也就是集成電路(IC,Integrated circuit )。從整體上來說,芯片的研發(fā)和制造包括IC 設(shè)計(jì)、IC 制造IC 封測(cè)三大環(huán)節(jié)。這三個(gè)大環(huán)節(jié)里面,又包括了很多小環(huán)節(jié)。例如,像硅片制造,就包括了 100 多道工序。

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芯片制造的大致流程

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芯片行業(yè)的企業(yè)分為兩種模式,分別是IDM 模式Fabless 模式。

IDM 模式,是芯片的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、封裝和檢測(cè)都是自己做。

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Fabless 模式,就是將工作進(jìn)行分工。無晶圓廠芯片設(shè)計(jì)企業(yè),專注于芯片的設(shè)計(jì)研發(fā)和銷售。而實(shí)物產(chǎn)品的晶圓制造、封裝測(cè)試等環(huán)節(jié),外包給代工廠(稱為 Foundry)完成。

IDM 和 Fabless 的對(duì)比

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放眼全球,只有英特爾、三星、TI(德州儀器)等極少數(shù)幾家企業(yè)能夠獨(dú)立完成設(shè)計(jì)、制造和封測(cè)所有工序。
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大部分芯片企業(yè),選擇的是當(dāng)一個(gè) Fabless,也就是專門從事芯片設(shè)計(jì)。例如華為、中興、聯(lián)發(fā)科高通,都是 Fabless。而負(fù)責(zé)代工生產(chǎn)的 Foundry,主要有 TSMC(臺(tái)積電)、格羅方德、聯(lián)華電子、中芯國際等企業(yè)。

中國目前沒有 IDM 模式的企業(yè),我們走的是 Fabless 模式。也就是說,我們只有 Fabless(芯片設(shè)計(jì)企業(yè))和 Foundry(晶圓制造企業(yè)、封裝測(cè)試企業(yè))。其中有不少企業(yè)還很不錯(cuò),排名世界前列。

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就拿現(xiàn)在最火的 5G 終端芯片來說吧。全球有能力做出產(chǎn)品的,一共只有 5 家企業(yè),華為海思紫光展銳是中國大陸的,聯(lián)發(fā)科是中國臺(tái)灣的。另外 2 家,是美國的高通和韓國的三星。

世界上最厲害的幾家 Foundry 代工廠中,臺(tái)積電和聯(lián)華電子是中國臺(tái)灣的。本文開頭提到的中芯國際,是中國大陸的。

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臺(tái)積電

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對(duì)于中芯國際的實(shí)力,大家要有一個(gè)客觀清醒的認(rèn)識(shí)。盡管它這幾年工藝水平進(jìn)步神速,規(guī)模擴(kuò)張也很快,但距離世界一流企業(yè)還有很大的差距。
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中芯國際目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn) 28nm HKC+平臺(tái)的量產(chǎn),完成了 14nm FinFET 技術(shù)的開發(fā)、客戶導(dǎo)入和量產(chǎn),正在進(jìn)行 12nm 技術(shù)的客戶導(dǎo)入。據(jù)預(yù)測(cè),中芯國際 2022 年可升級(jí)到 7nm 工藝,2024 年下半年升級(jí)到 5nm 工藝。

而臺(tái)積電那邊,2015 年就已經(jīng)量產(chǎn) 14nm 了,現(xiàn)在正在全力量產(chǎn) 5nm。兩者的差距,大約是 4-5 年。

從銷售業(yè)績和市場占有率來看,中芯國際別說對(duì)標(biāo)臺(tái)積電,就連前三都擠不進(jìn)去,勉強(qiáng)處于第二梯隊(duì)。

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所以說,對(duì)于中芯國際,我們首先是要愛護(hù),然后是要理性??苿?chuàng)板上市只是前進(jìn)過程中的一小步,后面還有很長的路要走。

眾所周知,芯片產(chǎn)業(yè)一直以來都遵循著摩爾定律的節(jié)奏快速發(fā)展,工藝制程從微米到納米,再從 90 納米、65 納米一直發(fā)展到現(xiàn)在的 7 納米、5 納米。
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對(duì)芯片企業(yè)來說,上了這條船就是逆水行舟,不進(jìn)則退。

不管是 Foundry 還是 Fabless,都是如履薄冰的生意。唯有不停地投入資源,不斷地更新?lián)Q代,才能避免自己在激烈的追逐中落后。如果落后,就意味著淘汰出局。

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曾經(jīng)有人總結(jié)了做芯片的四大成功要素,那就是——砸錢、砸人、砸時(shí)間,看運(yùn)氣

2018 年芯片禁運(yùn)事件爆發(fā)之后,很多公司動(dòng)輒信誓旦旦地說自己要拿幾十億搞芯片,好像很有魄力很有決心的樣子。其實(shí)別說幾十億,就算幾百億,對(duì)芯片產(chǎn)業(yè)投資來說,也并不算多。

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目前隨便一款 28nm 芯片的研發(fā)設(shè)計(jì),都是好幾億起步。像華為的麒麟 980,研發(fā)費(fèi)用就達(dá)到了 3 億美元。一條 28nm 工藝集成電路生產(chǎn)線的投資額,約 50 億美元。

再舉個(gè)例子,一直都從事芯片研發(fā)的聯(lián)發(fā)科,近三年來,每年的研發(fā)投入都在 550 億新臺(tái)幣(約 125 億人民幣)以上。過去的 16 年里,研發(fā)投入達(dá) 150 億美元以上。

中芯國際這次上市募集的幾百億資金,光是在深圳蓋一個(gè) 14nm 工藝的晶圓廠,就要花去將近一半。

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芯片的燒錢程度,可想而知。

搞芯片,還離不開大量的芯片技術(shù)人才。聯(lián)發(fā)科技 16000 名員工中,有 9000 人是研發(fā)工程師,由此可見芯片產(chǎn)業(yè)對(duì)人才的重度依賴。

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然而,人才也不是簡單花錢就能很快“買”來的。

根據(jù)《中國集成電路產(chǎn)業(yè)人才白皮書(2017-2018)》顯示,到 2020 年前后,我國集成電路行業(yè)人才需求規(guī)模約 72 萬人,現(xiàn)有人才存量只有 40 萬,缺口將達(dá) 32 萬。

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雖然芯片人才奇缺,但目前國內(nèi)年輕人從事芯片行業(yè)的意愿并沒有想象中那么強(qiáng)烈。相比于純軟件,集成電路的學(xué)習(xí)難度更大、學(xué)習(xí)周期更長,就業(yè)面卻更為狹窄,很難吸引年輕人的加入。

芯片企業(yè)普遍反映,現(xiàn)在最大的困難在于人才難求,而非資金不夠。

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更讓人頭大的,是時(shí)間。

搞芯片,就算你肯砸錢、砸人,也不代表你一定會(huì)成功,關(guān)鍵還要看你能不能熬得住時(shí)間。

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芯片行業(yè)有一句共識(shí):“做芯片要能板凳坐得十年冷”,這真不是開玩笑。從開始投入到看到回報(bào),其中的過程非常漫長。天天燒錢不見回報(bào),誰能受得了?如果熬不住選擇了放棄,就是前功盡棄。

話說回來,如果投入資金一定能出成果,那投也就投了。關(guān)鍵是,這里面存在極大的風(fēng)險(xiǎn)。

如果流片失敗,對(duì)于很多企業(yè)來說,根本承受不住這樣的損失,可能會(huì)直接導(dǎo)致破產(chǎn)。就算芯片做出來了,如果市場不認(rèn)可,賣不出去或者銷量不好,也意味著巨大的經(jīng)濟(jì)損失,可能導(dǎo)致一蹶不振甚至徹底失敗。

所以說,芯片之難,難于上青天。

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現(xiàn)在中國小有成就的芯片企業(yè),都是從死人堆里爬出來的,值得我們大家敬佩,更值得我們愛護(hù)。正是這些企業(yè),扛起了中國芯片的大旗,在昂首前進(jìn)。
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總而言之,中國是一個(gè)偉大的國家,中華民族是踏實(shí)勤奮和充滿智慧的民族,所以,沒有什么是我們做不了。大家應(yīng)該對(duì)自己國家的企業(yè)有足夠的自信,對(duì)國家日益強(qiáng)大的科技實(shí)力有足夠的自信。

目前我們對(duì)芯片產(chǎn)業(yè)的重視度仍然在不斷加強(qiáng),產(chǎn)業(yè)布局、資金投入、技術(shù)研發(fā)、人才培養(yǎng)等各個(gè)方面都在快速進(jìn)步。我相信,只要堅(jiān)持做正確的事,未來會(huì)有更多的中國優(yōu)秀芯片企業(yè)涌現(xiàn)出來,國產(chǎn)芯片的水平肯定會(huì)趕超對(duì)手。我們?cè)谌蛐酒?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E4%BA%A7%E4%B8%9A%E9%93%BE/">產(chǎn)業(yè)鏈上的話語權(quán),也一定會(huì)越來越大!

有朝一日沙聚塔,何懼對(duì)手放陰招!

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通信行業(yè)知名新媒體鮮棗課堂創(chuàng)始人,通信行業(yè)資深專家、行業(yè)分析師、自媒體作者,《智聯(lián)天下:移動(dòng)通信改變中國》叢書作者。通信行業(yè)13年工作經(jīng)驗(yàn),曾長期任職于中興通訊股份有限公司,從事2/3/4G及5G相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域方面的研究,曾擔(dān)任中興通訊核心網(wǎng)產(chǎn)品線產(chǎn)品經(jīng)理、能力提升總監(jiān)、中興通訊學(xué)院二級(jí)講師、中興通訊高級(jí)主任工程師,擁有豐富的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)和積累。