和所有企業(yè)一樣，國(guó)產(chǎn)芯片企業(yè)也需要從0到1的機(jī)會(huì)，目前或許就是最好的時(shí)代。

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文丨張偉超

編輯丨楊旭然

一定程度上說(shuō)，半導(dǎo)體就是新經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基石與晴雨表?？萍嫉倪M(jìn)步離不開半導(dǎo)體的發(fā)展。

眾所周知，半導(dǎo)體的絕大多數(shù)領(lǐng)域都被少數(shù)幾個(gè)國(guó)家壟斷把持。但這無(wú)可厚非，回顧整個(gè)半導(dǎo)體行業(yè)的歷史，從誕生至今，他們已領(lǐng)先數(shù)十年。

半導(dǎo)體的百年沉淀

1833年，英國(guó)科學(xué)家巴拉迪最先發(fā)現(xiàn)，硫化銀的電阻會(huì)隨著溫度的變化而變化，這種情況不同于一般金屬。這是半導(dǎo)體現(xiàn)象的首次發(fā)現(xiàn)。

隨后的70多年里，眾多知名科學(xué)家不斷發(fā)現(xiàn)相關(guān)定律與性質(zhì)。到了1904年，人類歷史上第一只電子管誕生。又經(jīng)過(guò)34年的不斷發(fā)展，1947年，第一塊晶體管在貝爾實(shí)驗(yàn)室誕生，標(biāo)志著人類步入了飛速發(fā)展的電子時(shí)代。眾多公司開始涉及半導(dǎo)體業(yè)務(wù)，例如德州儀器、摩托羅拉、IBM等。

1955年，“晶體管之父”肖克利回到老家圣克拉拉谷（也就是現(xiàn)在的硅谷），建立了自己的公司——肖克利半導(dǎo)體實(shí)驗(yàn)室，這是硅谷第一家真正的半導(dǎo)體公司。肖克利實(shí)驗(yàn)室為硅谷引來(lái)了大批優(yōu)秀的技術(shù)人員。使硅谷取代美國(guó)東部，成為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的中心。

1957年，“八叛逆”離開肖克利實(shí)驗(yàn)室，借助仙童照相器材公司的投資，創(chuàng)立了仙童半導(dǎo)體公司，這是硅谷歷史上的一個(gè)里程碑。仙童半導(dǎo)體公司首次將集成電路技術(shù)推向商用化，此后還孵化出包括英特爾、AMD、美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體、LSI Logic、VLSI Technology、Intersil、Altera、Xillinx等業(yè)界眾多巨擘。

1965年，戈登摩爾提出摩爾定律。1968年羅伯特諾伊斯與戈登摩爾創(chuàng)立了Intel公司。

1971年，世界上第一片CPU在Intel公司誕生。它決定了全球半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ)架構(gòu)，也就是我們常說(shuō)的X86架構(gòu)。一代巨頭也就此開始了它的野蠻生長(zhǎng)之路。1997年，隨著Intel奔騰系列這一劃時(shí)代的產(chǎn)品出現(xiàn)，人類正式進(jìn)入計(jì)算機(jī)時(shí)代。Intel的芯片王朝也宣告成立，X86架構(gòu)芯片便橫掃世界，統(tǒng)治了個(gè)人PC與服務(wù)器時(shí)代。

與此同時(shí)，在王朝的陰翳下，另一顆崛起的種子正在生根發(fā)芽。1985年，Acorn公司研發(fā)出第一款處理器芯片，型號(hào)被定為 ARM1。在強(qiáng)大的X86系列面前，ARM1顯得弱小不堪。

1990年，Acorn與蘋果、諾基亞、VLSI、Technology等公司合資改組為ARM計(jì)算機(jī)公司。

但在Intel強(qiáng)大的統(tǒng)治下，ARM并不好過(guò)。絕境中，ARM決定改變他們的產(chǎn)品策略，他們不再生產(chǎn)芯片，轉(zhuǎn)而以IP授權(quán)的商業(yè)模式，將芯片設(shè)計(jì)方案轉(zhuǎn)讓給其他公司。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是，ARM不再像Intel一樣，一顆芯片的設(shè)計(jì)、制作、封裝都由自己來(lái)完成，它相當(dāng)于出售自己的“設(shè)計(jì)圖紙”，剩下的由購(gòu)買方自己去完成。

沒想到正是這種模式，開創(chuàng)了屬于ARM的全新時(shí)代。隨后，越來(lái)越多的公司參與到這種授權(quán)模式中，與ARM建立了合作關(guān)系。其中就包括三星、Cirrus Logic、德州儀器（TI）、夏普等公司。

2007年，真正的劃時(shí)代產(chǎn)品出現(xiàn)了，那就是iPhone。

蘋果iPhone徹底顛覆了移動(dòng)電話的設(shè)計(jì)，開啟了全新的時(shí)代。第一代iPhone使用了ARM設(shè)計(jì)、三星制造的芯片。iphone的熱銷，App Store的迅速崛起，讓全球移動(dòng)應(yīng)用徹底綁定在ARM指令集上。緊接著，2008年，谷歌推出了Android（安卓）系統(tǒng)，也是基于ARM指令集。

至此，智能手機(jī)進(jìn)入了飛速發(fā)展階段，ARM也奠定了移動(dòng)芯片時(shí)代的霸主地位。

如今芯片產(chǎn)業(yè)正在經(jīng)歷向AI芯片的轉(zhuǎn)變，2016年被定義為AI元年，是AI蓬勃發(fā)展的一年。各類AI芯片也橫空出世，呈現(xiàn)出“百舸爭(zhēng)流”的態(tài)勢(shì)。

雖然國(guó)內(nèi)外企業(yè)都處于同一起跑線，但老牌企業(yè)依舊有自身優(yōu)勢(shì)。由于CUDA開發(fā)平臺(tái)的普及和較早研發(fā)GPU，英偉達(dá)目前處于AI芯片領(lǐng)頭羊的地位，并在不斷擴(kuò)張。

值得欣喜的是，在AI芯片時(shí)代，我國(guó)擁有華為海思、聯(lián)發(fā)科、瑞芯微、芯原微、寒武紀(jì)、地平線等大量?jī)?yōu)秀企業(yè)緊隨其后，國(guó)產(chǎn)替代或?qū)⒆源硕肌?/span>

國(guó)產(chǎn)替代在路上

2018年貿(mào)易爭(zhēng)端伊始，中興遭受了沉重的打擊。這讓人們意識(shí)到核心器件被“卡脖子”是多么可怕的一件事，也讓“國(guó)產(chǎn)替代”的口號(hào)變得愈發(fā)響亮。

其實(shí)不止我國(guó)苦“美”久矣，天下都已苦“美”久矣。

20世紀(jì)80年代，日本制造商在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中處于領(lǐng)先地位，他們采用基于DRAM的IDM商業(yè)模式。日本幾乎占領(lǐng)了全球半導(dǎo)體市場(chǎng)的半壁江山。他們以全面出擊的策略來(lái)擴(kuò)張業(yè)務(wù)，利用成功的內(nèi)存業(yè)務(wù)為其創(chuàng)造資源，在MCU、Sensor等領(lǐng)域取得巨大成功。

20世紀(jì)90年代初，三星成為全球最大的DRAM，隨后再成為全球閃存的最大廠商。

20世紀(jì)90年代中，我國(guó)臺(tái)灣，智原、聯(lián)發(fā)科、聯(lián)詠等一批IC公司從聯(lián)電分離出來(lái)，吹響了東方IC企業(yè)挑戰(zhàn)西方IC產(chǎn)業(yè)的號(hào)角。

但好景不長(zhǎng)，隨著PC個(gè)人電腦的全球普及，日本、韓國(guó)制造商風(fēng)頭減弱，美國(guó)IC廠商通過(guò)把資源集中到PC業(yè)務(wù)而取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，Intel和德州儀器等美國(guó)制造商抓住機(jī)遇。尤其是Intel，通過(guò)專心致志發(fā)展MPU（MPU為CPU的分支，可簡(jiǎn)單理解為功能較強(qiáng)大的CPU），從日本電氣股份有限公司NEC手中奪得了全球第一的排名，并在此后一直保持。

我國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)起步較晚，在20世紀(jì)末的這場(chǎng)半導(dǎo)體行業(yè)戰(zhàn)爭(zhēng)中并無(wú)我國(guó)企業(yè)的身影。但隨著時(shí)間的推移，目前我國(guó)優(yōu)秀的半導(dǎo)體企業(yè)也開始涌現(xiàn)出來(lái)。例如上海先進(jìn)、中芯國(guó)際、中星微、士蘭微、紫光、華為等。

貿(mào)易摩擦出現(xiàn)至今已經(jīng)22個(gè)月。正是這些企業(yè)，為實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代的理想提供了強(qiáng)有力支持。

今年1月，在華為開發(fā)者大會(huì)2020（Cloud）預(yù)溝通會(huì)上，華為高級(jí)副總裁張順茂針對(duì)此前華為進(jìn)軍消費(fèi)級(jí)臺(tái)式機(jī)市場(chǎng)的消息進(jìn)行回應(yīng)。他表示，華為將為國(guó)產(chǎn)臺(tái)式機(jī)提供芯片，型號(hào)為鯤鵬920S。華為鯤鵬服務(wù)器主板和鯤鵬臺(tái)式機(jī)主板也已上線，搭載鯤鵬920處理器。

張順茂稱，目前全世界絕大部分算力都是基于英特爾的x86架構(gòu)CPU。華為近年來(lái)發(fā)力服務(wù)器芯片，尤其是在貿(mào)易爭(zhēng)端后加速了布局，來(lái)對(duì)標(biāo)長(zhǎng)期主導(dǎo)該市場(chǎng)的英特爾。

張順茂表示，歡迎國(guó)內(nèi)更多有技術(shù)、資金實(shí)力的公司投入芯片產(chǎn)業(yè)，讓國(guó)家有一個(gè)堅(jiān)實(shí)的計(jì)算基礎(chǔ)。希望此舉能獲得“天下云集響，嬴糧而景從。”

正視差距，知己知彼

要想實(shí)現(xiàn)真正的國(guó)產(chǎn)替代，第一件事情就是對(duì)目前我國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)現(xiàn)狀有所了解，否則容易陷入到盲目樂(lè)觀或者自卑。

中國(guó)推動(dòng)國(guó)產(chǎn)CPU多年，但在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力仍然不足，份額或不到1%。

這張圖最初源自清華大學(xué)微電子學(xué)研究所魏少軍所長(zhǎng)發(fā)表的《集成電路應(yīng)用》。魏少軍將國(guó)產(chǎn)核心集成電路和國(guó)產(chǎn)芯片的份額，和國(guó)外公司的市場(chǎng)占有率進(jìn)行了比較。并將引用領(lǐng)域劃分為計(jì)算機(jī)、通用電子、通信、存儲(chǔ)和視頻系統(tǒng)等幾個(gè)大方面進(jìn)行了數(shù)據(jù)比較。

從以上數(shù)據(jù)可以看出，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，國(guó)內(nèi)芯片所占份額最好的是工業(yè)應(yīng)用，單片機(jī)主控制芯片份額為2%，在個(gè)人計(jì)算機(jī)及服務(wù)器方面國(guó)產(chǎn)芯片占有率基本為0。雖然我們有著自己的服務(wù)器生產(chǎn)制造企業(yè)，但是核心技術(shù)層面仍然沒有掌握。

在通用電子設(shè)備領(lǐng)域，可編程邏輯設(shè)備和DSP數(shù)字信號(hào)處理器的國(guó)內(nèi)份額也為0。雖然我國(guó)也研發(fā)出了類似華睿2號(hào)數(shù)字信號(hào)處理器面世，但是其在市場(chǎng)工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用還是基本空白。

在通信裝備行業(yè)，全國(guó)最高的依然是應(yīng)用處理器、通信處理器等產(chǎn)品，所占份額分別為18%、22%。這也是我國(guó)目前在芯片領(lǐng)域能夠占領(lǐng)到的最好的份額，但在嵌入式的MPU、DSP處理器占有率基本還是0。

在內(nèi)存芯片方面，DRAM內(nèi)存、NAND閃存份額也是0，閃存份額也不超過(guò)5%，ISP處理器份額也有5%。在顯示及視頻系統(tǒng)中，顯示處理器中國(guó)產(chǎn)占有率為5%，驅(qū)動(dòng)IC占有率也是0。

需要指出，這里的0%不代表國(guó)內(nèi)完全沒有這個(gè)產(chǎn)品，而是與市場(chǎng)主流相比可以忽略不計(jì)。比如CPU處理器，國(guó)內(nèi)有龍芯、兆芯以及新近曝光的海光、瀾起等等，且不說(shuō)技術(shù)、性能差距，光是產(chǎn)量方面他們就不能跟Intel、AMD之類的公司相比。

貿(mào)易逆差和自給率是常被提及的兩個(gè)數(shù)據(jù)。2016年，中國(guó)集成電路進(jìn)口額達(dá)到2270.7億美元，連續(xù)四年超過(guò)了2000億美元，是價(jià)值最高的進(jìn)口商品。同期出口集成電路613.8億美元，反而下降11.1％，貿(mào)易逆差高達(dá)1657億美元。預(yù)計(jì)未來(lái)幾年，集成電路進(jìn)口額仍將維持高位。

近年來(lái)我國(guó)集成電路自給率不斷提升，2018年為13%，預(yù)計(jì)2020年有望提升至15%，但總體仍然處于較低水平。

關(guān)鍵元器件幾乎沒有國(guó)產(chǎn)、依賴大規(guī)模進(jìn)口，在這樣的大背景下，一些曾經(jīng)被引以為傲的中國(guó)科技公司，在美國(guó)的施壓下噤若寒蟬。

從零到一的最好時(shí)代

和所有企業(yè)一樣，國(guó)產(chǎn)芯片企業(yè)也需要從0到1的機(jī)會(huì)，目前或許就是最好的時(shí)代。

集成電路產(chǎn)業(yè)涉及設(shè)計(jì)、制造、封裝三個(gè)環(huán)節(jié)，目前國(guó)內(nèi)已實(shí)行三業(yè)齊驅(qū)。制造可以去代工，封裝測(cè)試與美國(guó)的差距也不是很大。差距最大的就是設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。

國(guó)家八六三計(jì)劃超大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)專項(xiàng)專家魏少軍曾多次公開表示，其實(shí)不是中國(guó)設(shè)計(jì)不了芯片，而是因?yàn)楫?dāng)下沒有芯片迭代的條件。

我國(guó)也有優(yōu)秀的芯片面世，但芯片從不是簡(jiǎn)單的一個(gè)器件，而是一個(gè)生態(tài)，需要不斷去應(yīng)用，驗(yàn)證，迭代。但此前完全沒有機(jī)會(huì)去給國(guó)產(chǎn)芯片迭代。

英特爾、ARM這種大公司，都是通過(guò)不斷的迭代，最終改進(jìn)出來(lái)好用的芯片。反觀國(guó)內(nèi)，國(guó)產(chǎn)芯片生存比較困難，重要原因之一，是業(yè)界不會(huì)給迭代的機(jī)會(huì)。

這是因?yàn)椋?span id="iiqsika" class="bjh-strong" style="font-size: 18px; font-weight: 700;">一般企業(yè)等不了漫長(zhǎng)的研發(fā)周期，或沒有耐心去等國(guó)產(chǎn)的芯片迭代；另一方面，即使研發(fā)出來(lái)，市場(chǎng)已經(jīng)存在性能優(yōu)越的芯片，甚至成本也低，他們可以通過(guò)價(jià)格戰(zhàn)來(lái)競(jìng)爭(zhēng)，這直接限制了中國(guó)芯片設(shè)計(jì)能力的提升。

“本來(lái)有很多人其實(shí)可以設(shè)計(jì)出很好的芯片來(lái)，但是由于市場(chǎng)的生態(tài)不給你國(guó)產(chǎn)芯片迭代的機(jī)會(huì)，選擇性忽視國(guó)產(chǎn)，所以國(guó)內(nèi)公司也就不能、也不給工程師去試錯(cuò)的機(jī)會(huì)，這就是我們的問(wèn)題所在?！蔽荷佘娬J(rèn)為。

一顆芯片誕生后，需要有龐大的生態(tài)來(lái)支持它的開發(fā)，這需要漫長(zhǎng)的時(shí)間積累。很多國(guó)產(chǎn)芯片大多都是停留在實(shí)驗(yàn)室階段，大量產(chǎn)、批量應(yīng)用基本沒有。

所以貿(mào)易爭(zhēng)端的存在，一定程度上保護(hù)了國(guó)內(nèi)眾多芯片企業(yè)，使得他們可以盡可能少地受外國(guó)低價(jià)高性能芯片的價(jià)格戰(zhàn)沖擊，能給他們更多的時(shí)間去應(yīng)用，驗(yàn)證，迭代，做到真正的國(guó)產(chǎn)替代。

畢竟現(xiàn)實(shí)已經(jīng)足以說(shuō)明，受制于人的危害之大。