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缺芯少魂,國產芯片,除了All In,沒有退路

來源:創業邦   作者:楊麗   時間:2020-06-12 11:34  字號選擇:

“芯”難做。

步步緊逼,國產芯片正面臨一場生死競速。


繼2018年4月,美國商務部以違反針對伊朗及朝鮮的貿易禁運為由,對中國通訊設備大廠中興通訊實施制裁后,進入2019年5月以來,美方以同樣的手段,對華為進行了“定向打擊”。


從將華為及其70家公司列入實體名單,到對芯片下手,打擊手段之專業性、針對性、攻擊性一路升級。


華為公司則聲稱其儲備的美國關鍵芯片最多夠支撐一年半到兩年。而儲備芯片的重點在于英特爾公司所生產用于服務器的中央處理器、賽靈思公司的可編程芯片。


無論是過去的中興還是今天的華為事件,表面看是一起制裁行為,背后反映出的則是國內芯片自主可控能力的不足。


缺“芯”少“魂”


“中國信息產業缺‘芯’少‘魂’?!?8年前,時任科技部部長徐冠華打了一個形象比喻,“芯”指芯片,“魂”指操作系統。18年后,缺“芯”少“魂”的問題再次橫杠在國人面前。


實際上,近些年中國IT企業的迅速發展,讓芯片的自給能力得到了快速攀升。華為麒麟芯片直逼世界先進水平,龍芯可以與北斗一起飛上太空,微波爐、冰箱等日常生活電器也在大量使用國產芯片。


在芯片全產業鏈的布局上,放眼全球,中國也是為數極少形成競爭力的國家之一。


數據顯示,中國自主研發芯片在全球占比為7.78%,雖然這與中國的使用量不相匹配,但如果放在全球排名,也就僅次于美國、韓國、日本,與德國不分伯仲。


但從整體上看,國產芯片與世界先進水平的差距實屬很大。


據海關相關數據顯示,2017年中國對美國出口最多、也是順差最大的兩項商品分別是“電話機等通信設備”和“自動數據處理器”,也就是手機與電腦。這兩項分別占中國對美國出口額的13.8%,總額約1200億美元。


把鏡頭拉遠,站在世界角度來看,這一數字更加驚人,目前中國生產了全球80%的手機和95%以上的電腦。


中國每年海量進口芯片、顯示面板、基礎電子元器件,再加上自產部件,經過“富士康”們組裝為產品,再大量出口供應全球。


而這一過程,嚴格來講,不能算“中國制造”,而是“中國組裝”。


到2017年,中國已經連續數年占據了世界最大集成電路市場的“寶座”,只不過在這個全球最大集成電路市場中,中國的芯片卻一直嚴重依賴進口。


數據統計,1999年,中國大陸芯片銷售總額為86億美元,僅占全球市場的5.9%;2017年,中國進口3770億塊芯片,進口額合計達到2601億美元。


2018年,中國進口芯片超過3120.58億美元,同比增長19.8%,創下了歷史新高。


也就是這一年,芯片超過原油,成為中國進口第一大品類。


同年,芯片的出口額僅為846.36億美元,這也意味著芯片進口額是出口額的3.7倍。并且從近5年的數據來看,這一逆差越拉越大。


中國進口芯片所花費的代價,已經連續數年遠超石油進口額。計算機處理器、汽車內聯式芯片等高端產品更是極度依賴進口。


面對這一現狀,不禁讓人反思:中國“芯”起步不算晚,投入不算小,跑得還是不夠快的根源何在?


“芯”難做


芯片與我們密不可分,但絕大部分人對其知之甚少。


1.技術門檻高


無論是日常生活中的電子音響、手機、液晶屏,還是傳統工業類的各大數控機床和國防工業的導彈、衛星、火箭、軍艦,其最核心、最關鍵的部分就是芯片。


沒有芯片,網絡難鏈接,雷達、通信會癱瘓,機械設備也會失控。


芯片,英文名chip,業內也稱之為“高級沙子”。采用幾百道復雜工藝,把一個電路中所需的晶體管,包括二極管、電阻、電容和電感等元器件及布線互聯形成一個電路。


集中制作在一小塊或幾小塊硅片上,然后封裝在一個殼體內,成為具有所需電路功能的微型結構。


成型的芯片,有的甚至小于指甲蓋,而就是在這個指甲蓋大小的空間內存儲了海量信息。


因此,集成電路整個技術從設計到制造,到目前為止是人類歷史上最精密的設計、制造加工技術之一,生產制造流程之復雜,非一家企業、一個國家所能壟斷,全球分工是必然。


2.呈指數級增長


英特爾公司的聯合創始人之一戈登·摩爾早在1965年,就曾對集成電路的未來做出預測,他推算,到1975年,每塊芯片集成的電子元件數量將達到65000個,而實際上,每18個月左右芯片上的集成電子元件數量都會翻一番。


技術進步是指數級的,誰先落下一步,就會陷入“步步落后”的怪圈。


1947年,美國貝爾實驗室發明半導體接觸式晶體管時,地球的另一邊,中國也沖出了西方禁運,僅比美國晚了一年拉出硅單晶。


《“芯”想事成》這本書中記載,中西方芯片真正拉開差距始于二十世紀五十年代,具體有以下幾大原因:


從國際上看,“二戰”結束后,美蘇陣營對峙,美國、英國、日本、法國、澳大利亞等國家在巴黎成立了一個叫巴黎統籌委員會(簡稱“巴統”)的組織,限制成員國向前蘇聯陣營出口,包括軍事裝備、尖端科技和稀有物資三大類上萬種產品被列入禁運清單。


1952年,中國也被列入禁運清單。盡管中國頂住壓力,先后成功研制出每秒10萬次、100萬次級別的計算機。


但同時期的美國,已經擁有了超強大的超級計算機和十分先進的芯片設計、制造生產線。


此后幾十年,中美兩國雖然在能源、環境、可持續發展等領域合作不少,但受限于“巴統”組織,中美兩國在航空航天等高技術領域一直幾乎沒有合作。


具體到芯片,中國更是多處受限,除了一些精密設備使用芯片直接限制出口中國,其他一些高端數控系統等先進設備也嚴格控制出口中國。


從國內看,發生在20世紀60年代的文革(文化大革命),讓企業的生產條件和設施受到十分嚴重的破壞。


資料顯示,文革時期,中國曾一度采用群眾運動的方式全民大搞半導體。當時,報紙上長篇累牘地宣傳:街道老太太在弄堂里拉一臺擴散爐也能做出半導體。


這種違背規律的鼓吹,嚴重沖擊了正規工廠的半導體生產研發流程。加之國際上的技術封鎖與禁運,導致中國芯片沒有避開“一步落后,步步落后”的陷阱。


另外,芯片制造領域的關鍵設備,供應商大多集中在日本、美國,部分集中在歐洲,這些國家一直優先供貨的公司是三星、臺積電、英特爾等。


中國企業要訂貨得排隊,交貨期將近兩年,交貨后,生產線調試需一年,也就是說,從訂單到量產至少三年,來回一折騰,中國距離最先進芯片的工藝制造就有一代以上了。


中國“芯”要自主可控,道阻且長,但也不必妄自菲薄


一概而論中國造不出芯片,是不準確的,因為不同領域情況不同。


倪光南院士曾在采訪中介紹,在超級計算機領域,中國芯片不比別人差;桌面產品的芯片要比發達國家差,但差距不大,大概三五年;


手機上的芯片也跟國外大致相當。但也有些芯片確實跟國外差距很大,因為有些領域過去沒有重視。


創業邦梳理資料發現,在超級計算機中,中國“芯”布局時間最長。超級計算機在國防信息安全、計算流體力學核武器研究等領域發揮著關鍵作用,往往被視為國家科技實力的象征之一。


發展運算速度更快、應用功能更強的超級計算機,已經成為當今世界國家競相爭奪的一個戰略制高點。


過去,美國嚴格限制對中國出口超級計算機,中國采購除了價格高,還需標明每一次具體用途。


因此。在20世紀90年代,中國痛下決心要研發超級計算機。1992年誕生了銀河2號,1993年誕生了曙光1號。


即便如此,在美國一些大學者對全球500名超級計算機的排名中,直到2008年,前100名也沒見著中國的身影,常年占據榜首的是美國,其總數量占據壓倒性優勢。


不過,中國的追趕速度一直很快,到了2011年6月,中國天河1A超級計算機一度登頂榜首。6個月后,天河二號問世,接棒榜首位置,一度牢牢占據4年。


2015年,正當天河二號準備進行全面進攻時,美國突然找出借口,禁止美國公司再向天河二號提供芯片。


但美國的這一招貌似不管用,因為在2016年,中國的“申威.太湖之光”脫穎而出,再度占據全球榜首寶座。值得一提的是,“申威.太湖之光”采用了一顆中國“芯”,在超級計算機500強的榜單里,中國的數量也在這一年里首超美國。


中國逐漸形成了天河、申威、曙光三大超算系列。從20世紀初開始,方舟、北大眾志、申威、飛騰……中國“芯”前赴后繼,在這一核心領域爆發戰斗力。


實際上,在手機芯片領域,中國“芯”也可圈可點。


2017年IC Insights報告顯示,全球前十大IC設計企業中,華為海思已名列第7位。華為的麒麟芯片在性能上與高通、三星這些國際領先產品也不相上下。


芯片競速,沒有退路


從“巴統”禁運到太平洋彼岸的頻繁打擊,中國芯片征程走過太多坎坷。這是一場曠日持久的大國之間的拉鋸戰,也是一場將會改變世界格局的博弈。


面對全球割裂、芯片霸權,除了爭分奪秒地在資本、市場、人才上加大投入,我們沒有退路。


1.資金涌入


從歐盟的一份報告中可以看到,2018年,全球研發投入最多的2500家公司整體研發經費,約占全球上百萬企業的90%。


而自2014年以來,中國在半導體領域的資本支出呈直線上升走勢,并在2018年成功追平日本、歐洲。


2.巨頭攢動


伴隨5G、AI、物聯網等技術的崛起,中國市場大江大海,能夠承載更多芯片巨頭的成長。


其中,華為海思、中芯國際、匯頂等一眾巨頭,如今都是國家半導體的中流砥柱。尤其是2019年阿里在杭州云溪大會上推出的含光800 AI芯片格外引人注目,因為它除了在性能上號稱最強,更是其“自研架構”。


3.人才戰略


中國在芯片生態戰爭中,一直在增強自身造血能力,擴大人才戰略。有報道顯示,韓國半導體人才“出走”中國,已成為現象級趨勢。


綜上,中國在人才戰略、巨頭納入及資本支出上的,正在逐漸打通生態體系的隔閡,但這條路極其難走。


不過,在現有技術條件下,中國沖刺存在兩大利好:


一方面,芯片制造方面的“摩爾定律”正在失效,中國不再是永無止境的追趕;


另一方面,AI技術的崛起,有望給芯片領域開辟一條全新的賽道,新一輪的競爭才剛剛開始。

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