在數(shù)字經(jīng)濟(jì)的背景下，芯片已經(jīng)成為當(dāng)下電子設(shè)備應(yīng)用最廣的主要元器件。而隨著5G和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的落地，芯片的使用量更是持續(xù)上漲。然而因疫情引發(fā)的諸多連鎖反應(yīng)，導(dǎo)致芯片產(chǎn)能和供應(yīng)受到了極大影響，下游產(chǎn)業(yè)“缺芯”成為最近一兩年來的常見問題。
在這樣的情況下，芯片的作用獲得了前所未有的重視，國內(nèi)的半導(dǎo)體企業(yè)身價也是水漲船高，即便是瀕臨破產(chǎn)的相關(guān)企業(yè)，也有大把人搶著“接盤”。
近日，素有中國“芯片航母”之稱、估值高達(dá)3000億的紫光集團(tuán)出具了最新的重整方案，并且有望進(jìn)行高比例清償。據(jù)了解，紫光集團(tuán)近2000億規(guī)模的巨額債務(wù)暴雷以后，美的、?？低?、阿里等公司紛紛表示愿意伸出援手，但最終花落具有國資背景的智路資本和建廣資產(chǎn)。
由此，芯片這條賽道的高景氣度可見一二。不過實(shí)事求是地說，國內(nèi)自主研發(fā)的芯片，在就是技術(shù)上與前沿存在一定的差距，但所幸有一批在前赴后繼的“中國芯”，正在用自己的行動來改變行業(yè)格局。
小小芯片，大大夢想
毫不夸張地說，沒有芯片，人類文明至少要倒退50年。
從手機(jī)、電腦這些常見的電子產(chǎn)品，到汽車、飛機(jī)這些交通工具，甚至是航天器、空間站，凡是現(xiàn)代化設(shè)備，都能從中找到芯片的存在。
因此，雖然芯片的尺寸很小，但卻匯聚了人類的最尖端科技。不論是設(shè)計層面的EDA 工具、架構(gòu)，還是制造層面的光刻機(jī)、制程工藝等，每個步驟都是數(shù)十年技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)的濃縮。
從這一點(diǎn)來看，我們能夠發(fā)現(xiàn)，在芯片或者說半導(dǎo)體集成電路領(lǐng)域，頭部企業(yè)往往都需要數(shù)十年的技術(shù)積累，短時間內(nèi)難以做出突破，這也是目前國內(nèi)芯片領(lǐng)域不能打破國外技術(shù)封鎖的原因之一。
近一年來，受5G、AI、自動駕駛以及消費(fèi)電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，大幅推動了芯片市場的增長。根據(jù)二級市場的表現(xiàn)來看，半導(dǎo)體發(fā)展指數(shù)呈波動上升趨勢，中芯國際、韋爾股份等頭部上市企業(yè)的股價變動也反映了這一點(diǎn)，這都意味著我國半導(dǎo)體行業(yè)正處于快速發(fā)展的階段中。
不過由于國內(nèi)芯片技術(shù)還是有一定的局限性，在設(shè)計領(lǐng)域還沒有形成優(yōu)勢。以制程工藝為例，如今臺積電、三星等一線廠商已經(jīng)掌握了5nm、4nm制程工藝，國內(nèi)公認(rèn)的頭部企業(yè)中芯國際還在14nm徘徊。雖然后者已經(jīng)攻克了7nm制程工藝，但距離臺積電、三星等還有不短的距離。
樂觀地看，在芯片的設(shè)計方面，我們只是在尖端技術(shù)上有所落后，并不是沒有追趕的機(jī)會。但是在芯片的制造領(lǐng)域，國內(nèi)的水平要比國際最高水平落后一二十年。
據(jù)TrendForce調(diào)研數(shù)據(jù)，在2021年第三季度全球半導(dǎo)體代工市場中，臺積電市場占有率達(dá)53．1％，遠(yuǎn)勝過其它企業(yè)，中芯國際雖然總體排名世界第六，但市占率僅有4．3％。
技術(shù)和制造領(lǐng)域雙雙落后于人，這讓國內(nèi)下游產(chǎn)業(yè)在面臨疫情沖擊時受到極大影響。不僅供給側(cè)產(chǎn)能受到制約，在疫情的刺激下芯片的缺口也進(jìn)一步拉大。
今年以來，包括小鵬汽車、蔚來汽車在內(nèi)的多個新能源車品牌，都面臨交付延期的問題，芯片緊缺便是主要原因之一；
除此之外，因?yàn)楸娝苤脑?，華為麒麟芯片制造無法展開，手機(jī)芯片被高通和聯(lián)發(fā)科聯(lián)手把持，近期高通推出驍龍 898 旗艦芯片后，摩托羅拉和小米為了爭搶首發(fā)打的“頭破血流”。
芯片短缺阻礙了下游多個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，由此也催生了更多的玩家入局芯片制造。其中不僅有寒武紀(jì)這樣試圖借助AI技術(shù)尋求突破的新玩家，就連OPPO這樣的下游企業(yè)，也開始跨界“造芯”。
但喧囂之下，為什么高精尖的“中國芯”還沒有出現(xiàn)？
“中國人做不出芯片”？
這個問題也是行業(yè)久久未散的陰霾，甚至有人認(rèn)為“中國人做不出芯片”。但實(shí)際上，“中國芯”未能及時出現(xiàn)，是由復(fù)雜的歷史因素和目前的現(xiàn)實(shí)因素所疊加而產(chǎn)生的。
在過去，為了打破西方國家對我國計算機(jī)技術(shù)封鎖，校企合作成為當(dāng)時的時代潮流，其中以北大方正、清華紫光和具有中科院背景的聯(lián)想三家為主。
隨著國外電腦品牌大舉侵入中國市場，大部分自主品牌無力抗衡。而且很多品牌本著“造不如買”的淺薄認(rèn)知，放棄了對芯片等核心技術(shù)的研發(fā)，轉(zhuǎn)型成為了“組裝廠”，例如聯(lián)想。
清華紫光雖然選擇了發(fā)展芯片，但走上了歧路。據(jù)不完全統(tǒng)計，紫光集團(tuán)在近十幾年來的并購數(shù)量超過60起，幾乎涉足芯片制造的每個角落。遺憾的是，紫光集團(tuán)并未成為中國的“三星”，反而被龐大的債務(wù)拖垮。
不過在這期間，仍有一些有識之士提出，核心技術(shù)不能受制于人，通過購買無法買到最前沿的技術(shù)。因此在2001年，“方舟一號”問世，但由于沒有配套的操作系統(tǒng)和軟件，這顆芯片未能發(fā)揮出應(yīng)有的作用。
隨后“漢芯事件”又令行業(yè)蒙塵，即使是舉國體制在研發(fā)投入上，也不得不小心謹(jǐn)慎起來。這些因素導(dǎo)致中國錯失了芯片技術(shù)的追趕時機(jī)。
而就目前來看，雖然入局者眾多，但自主生產(chǎn)出一顆高精尖的芯片難度依然十分大。除了歷史原因延續(xù)到當(dāng)下以外，生產(chǎn)設(shè)備也制約了“中國芯”的出現(xiàn)。
芯片制造中，最為關(guān)鍵的是硅圓晶和光刻機(jī)，其中國內(nèi)硅圓晶材料方面目前已經(jīng)追趕上國際領(lǐng)先梯隊(duì)，但光刻機(jī)卻著實(shí)難住了國內(nèi)芯片制造企業(yè)，因?yàn)楝F(xiàn)在最先進(jìn)的13．5nm波長的EUV光刻機(jī)不允許賣給中國。
人類之所以能研制出越來越小的芯片，主要都源于不斷精進(jìn)的紫外線波長。買不到先進(jìn)的光刻機(jī)，顯然就造不出先進(jìn)的芯片。
也就是說，想要解決高端芯片生產(chǎn)問題，要先解決芯片生產(chǎn)工具的生產(chǎn)問題，自研成了唯一的希望。根據(jù)現(xiàn)有消息，中科院等國內(nèi)頂尖的科研機(jī)構(gòu)已經(jīng)入局，這也是國內(nèi)半導(dǎo)體的重要布局之一。
除此之外，研發(fā)費(fèi)用投入較少，也是我國芯片制造企業(yè)落后于國外的原因之一。
最近幾年，我國半導(dǎo)體企業(yè)追趕勢頭很快，在研發(fā)方面也不吝投入，例如上游EDA企業(yè)新思科技，每年研發(fā)投入占總營收的30％以上。而據(jù)權(quán)威半導(dǎo)體市場研究公司IC Insights報告來看，2020年半導(dǎo)體研發(fā)支出占全球半導(dǎo)體總營收的比例僅有14．2％。
然而占比雖然遠(yuǎn)超平均水平，但由于國內(nèi)企業(yè)體量不夠大，所投入的總研發(fā)費(fèi)用便不夠多。2020年，臺積電研發(fā)費(fèi)用約為251億元，聯(lián)發(fā)科研發(fā)費(fèi)用約為110億元，而中芯國際全年研發(fā)費(fèi)用僅為10．8億元。
芯片行業(yè)是資本密集型產(chǎn)業(yè)，只有不斷增加科研領(lǐng)域的投資，技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展才會更快。但最近兩年，國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金累計帶動了8000億的資金投資半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈，高精尖“中國芯”也許正在路上。不過從客觀來看，國內(nèi)芯片半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)要怎么走呢？
中國自主芯片追趕契機(jī)在哪？
平心而論，想要完全實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)芯片的完全自主化，還需要一定的時間和資金投入。雖然已經(jīng)有應(yīng)用于航天器的龍芯系列、華為海思系列等高端化芯片，但它們距離商業(yè)化落地還需要較長的時間，無法滿足國內(nèi)龐大的消費(fèi)需求。
公開資料顯示，中國是世界上最大的芯片消費(fèi)市場，為了應(yīng)對日益龐大且多種多樣的使用需求，僅2020年我國就從海外進(jìn)口了價值3500億美元的芯片，占到了當(dāng)年國內(nèi)消耗芯片總量的70％以上。
從這個現(xiàn)象中我們可以看到，非前沿制程工藝的芯片領(lǐng)域，或許可以成為國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)追趕的契機(jī)。
自7nm工藝以來，先進(jìn)的工藝提升對于民用化智能設(shè)備的性能影響也越來越有限。而且萬物互聯(lián)涉及到的相關(guān)產(chǎn)業(yè)，所需的主流芯片依然還是聚焦在28nm、14nm這些成熟的工藝，至少在新能源汽車領(lǐng)域，采用低線程工藝的芯片也不能完全對產(chǎn)品性能有較大助益。
在這樣的情況下，國產(chǎn)芯片企業(yè)更應(yīng)該去抓住這樣的機(jī)會，通過體量優(yōu)勢，從低端逐漸向高端延伸，為中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的彎道超車提供可能。
其次，運(yùn)用AI等更多的先進(jìn)技術(shù)，芯片企業(yè)可以通過為下游廠商滿足更多的需求，從而實(shí)現(xiàn)突圍，例如號稱“AI芯片第一股”的寒武紀(jì)，便為行業(yè)展現(xiàn)出了另一種可能。
除此之外，芯片的封裝領(lǐng)域正成為行業(yè)的新機(jī)遇。
作為芯片生產(chǎn)的“最后一公里”，芯片封裝對于產(chǎn)品的可用性和穩(wěn)定性有著決定性因素，而且這方面可做文章的地方還很多。在2021年世界半導(dǎo)體大會上，中國科學(xué)院院士毛軍便提出，可以運(yùn)用異構(gòu)集成電路，幫助國內(nèi)芯片產(chǎn)業(yè)走向尖端。
所謂異構(gòu)集成電路，就是同一個3D系統(tǒng)級封裝中，將不同工藝制造的硅和非硅器件集成到一個更高級別的系統(tǒng)，使次一級的技術(shù)也能發(fā)揮出更高的性能。
據(jù)《松果財經(jīng)》了解，通過異構(gòu)集成，國內(nèi)有公司用40nm的工藝的芯片性能，已經(jīng)可以和與16nm芯片相媲美。通過比較成熟的工藝做出比較先進(jìn)的系統(tǒng)，或許在一定程度上，能夠代表未來的技術(shù)延伸和發(fā)展方向。
這個觀點(diǎn)并非孤例，英特爾此前也曾表示，異構(gòu)集成電路是封裝技術(shù)的未來趨勢。
不過客觀來說，當(dāng)前中國芯片封裝仍以傳統(tǒng)技術(shù)為主，與國際領(lǐng)先水平也有一定的差距。雖然長電、通富、華天和晶方等企業(yè)已經(jīng)開始通過研發(fā)和并購來積累技術(shù)，但國內(nèi)先進(jìn)封裝營收僅占總營收的25％，遠(yuǎn)低于全球41％的平均水平，還需要繼續(xù)加大投入。
結(jié)語：
半導(dǎo)體決定了制造業(yè)的未來，但當(dāng)前市場挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存，從中芯國際、華為海思、士蘭微等其中，我們能夠看到中國人在產(chǎn)業(yè)獨(dú)立自主方面的努力，也看到了中國芯片產(chǎn)業(yè)在高動態(tài)市場變化中的韌性，期待那顆高精尖的“中國芯”早日出現(xiàn)。
