集成電路，也就是人們通常所說的芯片，被喻為“現(xiàn)代工業(yè)的糧食”，是物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等新一代信息產(chǎn)業(yè)的基石。據(jù)海關總署數(shù)據(jù)，2017年中國外貿(mào)進口額最大的三項工業(yè)制成品為：集成電路、汽車、液晶顯示面板。其中，集成電路2017年進口額達到1.76萬億元人民幣，從2015年起已連續(xù)三年超過原油，位列所有進口產(chǎn)品首位。
這三類中高級工業(yè)品，既是中國制造當前的短板軟肋，也是未來產(chǎn)業(yè)升級的主攻方向。而集成電路因其技術含量最高，更是產(chǎn)業(yè)升級路線圖中的核心。本期《中國品牌》版聚焦集成電路，為讀者介紹芯片產(chǎn)業(yè)的世界格局，并探討中國品牌在其中有哪些建樹、前景如何。
美國獨大中韓崛起
世界集成電路產(chǎn)業(yè)格局
集成電路產(chǎn)業(yè)鏈分為三個部分：設計、制造、封測。設計位于價值鏈最高端，屬技術密集型產(chǎn)業(yè)；制造屬資本和技術密集型產(chǎn)業(yè)，除研發(fā)支出外，還有大量資本支出，是最砸錢的環(huán)節(jié)；封測則技術含量最低，屬勞動密集型產(chǎn)業(yè)。
世界上共有200多個國家和地區(qū)，但集成電路產(chǎn)業(yè)的這三大環(huán)節(jié)，卻基本上掌握在美、韓、中（含臺灣）、歐、日這五大玩家手中。如今的形勢是，美國繼續(xù)一家獨大，中國大陸、韓國快速發(fā)展，而歐洲、日本、中國臺灣則有所衰退。
今年，知名調(diào)研機構IC Insights發(fā)布了《2017年全球十大集成電路設計企業(yè)》，在1000億美元的市場中，這十家企業(yè)占到了73.7%。而放眼望去，前十名中只有3個國家的企業(yè)。美國6家（括號內(nèi)為排名）：高通（1）、英偉達（3）、蘋果（5）、超威（6）、賽靈思（8）、美滿（9）；中國大陸2家：華為海思（7）、紫光展銳（10）；中國臺灣1家：聯(lián)發(fā)科（4）；新加坡1家：博通（2）。但如果拋開資本收購的游戲，博通其實本質上仍是一家美國企業(yè)。
當然，嚴格地說，這份名單僅統(tǒng)計了純設計企業(yè)（fabless），而設計、制造、封測都做的垂直整合模式（IDM）企業(yè)卻未能涵蓋在內(nèi)，比如英特爾、三星、東芝等。但鑒于東芝在2017年出售了自己的芯片業(yè)務，因此，即便加上英特爾與三星，全球集成電路設計產(chǎn)業(yè)的蛋糕，也只是分屬美、韓、中（含臺灣）三國而已。
具體而言，這些企業(yè)又都有雄霸一方的“山頭”。比如在個人電腦與服務器領域，英特爾一枝獨秀，超威緊隨其后；高通、蘋果統(tǒng)治高端手機芯片領域多年，中低端則由聯(lián)發(fā)科稱雄；而最賺錢的存儲器領域，三星+SK海力士的韓國組合是當之無愧的霸主；英偉達擅長GPU（圖形處理器），賽靈思主攻FPGA（現(xiàn)場可編程門陣列），如今它們雙雙進軍人工智能……
當目光轉向產(chǎn)業(yè)鏈下游時，會發(fā)現(xiàn)來到了中國臺灣的天下。
IC Insights數(shù)據(jù)顯示，2017年在芯片制造領域，有八家企業(yè)占據(jù)了全球623億美元市場的88%。這其中，中國臺灣的臺積電更是一騎絕塵，2017年銷售額達322億美元，是排名第二的格羅方德的5倍以上，市場占有率達到52%，意味著臺積電一家的營收就超過了世界其他芯片制造企業(yè)的總和。
在這八大芯片制造企業(yè)中，中國臺灣獨占3家，臺積電、臺聯(lián)電、力晶分列第一、三、六位，美國的格羅方德排名第二，韓國的三星排名第四，中國大陸有兩家上榜企業(yè)，中芯國際與華虹集團，分別排在第五和第七，第八名是一家以色列企業(yè)。
而在芯片封裝測試領域，依舊由中國臺灣領銜。2017年底，全球芯片封測業(yè)排名第一的日月光公司對排名第四的矽品公司的并購案得以通過，據(jù)業(yè)內(nèi)人士估計，隨著中國臺灣兩大封測企業(yè)的合并，其全球市場占有率將達到37%，大大超過了第二位的美國安靠和位居第三的中國大陸企業(yè)長電科技。不過在總體市場份額上，中國大陸企業(yè)已經(jīng)超過了美國、日本和歐洲，緊隨中國臺灣之后，排在第二位。
全線迎戰(zhàn)單兵突破
芯片產(chǎn)業(yè)中的中國方陣
商場如戰(zhàn)場。在集成電路產(chǎn)業(yè)鏈的每一個環(huán)節(jié)，在國際半導體巨頭稱霸的每一個“山頭”，都有中國大陸企業(yè)與之進行著不同程度的交鋒。
從產(chǎn)業(yè)鏈三大環(huán)節(jié)上看，中國大陸在芯片封測領域發(fā)展最好，無論在技術水平還是生產(chǎn)規(guī)模上，中國大陸企業(yè)已基本抹平了與國際頂尖企業(yè)的差距。長電科技的封裝技術專利數(shù)量，在中國和美國都是同行業(yè)第一位，其中先進封裝技術專利超過了67%。同時，中國大陸封測企業(yè)的增速也是業(yè)內(nèi)最快的。2017年全球封測十強營收增長率超過10%的只有4家，而3家上榜的中國大陸企業(yè)便盡在其中。照此勢頭發(fā)展下去，中國大陸在芯片封測行業(yè)或可率先實現(xiàn)趕超。
而在芯片制造環(huán)節(jié)，中國大陸企業(yè)的實力則最為弱小，與世界一流水平差距最大。當中芯國際還在苦苦提升28納米工藝的良率時，臺積電已經(jīng)掌握了7納米工藝、并開始研發(fā)5納米工藝了。這意味著中芯國際在技術上與對手至少存在著三代的差距。而在規(guī)模體量與市場份額上，中芯國際更是與臺積電存在10倍以上的差距。在這樣的情況下，中國大陸企業(yè)想要實現(xiàn)趕超，除了繼續(xù)在設備上加大投入，技術人才的培養(yǎng)、經(jīng)驗上的積累也十分重要，需要更多時間和實踐來磨礪。
至于芯片設計環(huán)節(jié)，中國大陸企業(yè)則可用“全線迎戰(zhàn)，單兵突破”來形容。在個人電腦CPU領域，有胡偉武教授帶領的龍芯中科，在服務器和超算CPU領域，則有申威、飛騰等。GPU的開發(fā)上，國內(nèi)有景嘉微、兆芯，還有在2017年9月由中資背景基金收購來的英國GPU公司Imagination作為“外援”。FPGA有紫光同創(chuàng)，存儲器有長江存儲。
但平心而論，這些中國大陸企業(yè)的技術實力、市場份額都與國際對手相差較遠，目前還難以憑借產(chǎn)品與對手在市場上進行正面交鋒，只能先耕耘中低端芯片市場，或工控、軍工、航天等小眾特殊領域。比如，北斗衛(wèi)星中搭載著龍芯自主研發(fā)的宇航級芯片，曾位居世界算力第一的中國超級計算機“神威·太湖之光”，也使用了申威自研處理器?？梢哉f，在芯片設計的各個重要領域，中國大陸都有企業(yè)在進行自主研發(fā)，盡管性能差一些，但通過這種“全線迎戰(zhàn)”的方式，中國大陸先解決了“有沒有”的問題，避免了極端狀況下的受制于人。
而至于“好不好”的問題，則采用“單兵突破”的戰(zhàn)法來解決。手機芯片行業(yè)中，華為海思與紫光展銳的異軍突起就是例子。盡管高通2017年的營業(yè)額仍然是華為海思的3倍多，聯(lián)發(fā)科是紫光展銳的近4倍，但比現(xiàn)狀更重要的是趨勢。
今年8月底，華為海思發(fā)布了最新款手機芯片麒麟980，性能已基本與高通、蘋果最先進產(chǎn)品持平，許多人將其視為高通、蘋果、三星等高端手機芯片的挑戰(zhàn)者。而紫光展銳則走中低端路線，廣拓非洲、印度市場，如今紫光展銳在印度的市場份額已達到40%，依靠物美價廉的特點頻頻重挫聯(lián)發(fā)科。未來，中國大陸手機芯片設計行業(yè)前途光明。
練好內(nèi)功等待時機
時間會證明一切
對于芯片企業(yè)來說，有時發(fā)展的最大阻礙不在技術，而在專利。先入局的玩家會不斷用專利加高后來者的門檻。就像解一道數(shù)學題，先做出來的人會把自己的解法注冊為專利，其他人要么再鉆研出別的解法，要么就乖乖向先做出來的人交專利費，而且這個專利還有期限，到了期限必須續(xù)費更新。日子久了，就算某個同學鉆研出了別的解法，但大家已經(jīng)習慣了用同一種解法解題，一想到換個解法后許多定理推論還得重新學習、重新驗證，也就懶得再去費心琢磨了。這就是國際芯片產(chǎn)業(yè)的“生態(tài)”。有時技術易追趕，但生態(tài)難撼動，中國大陸自主芯片開發(fā)面臨的最大挑戰(zhàn)就是生態(tài)體系問題。
這種困境如何打破？有一種情況就是“換題”，即行業(yè)技術軌道發(fā)生變遷，使之前解法積累的優(yōu)勢蕩然無存。例如消費電子行業(yè)從個人電腦時代走向智能手機時代，就是一次影響深遠的“換題”。ARM指令集是ARM公司的“解題方法”，特點是低性能、功耗小，在個人電腦時代根本不敵英特爾高性能、大功耗的x86指令集開發(fā)出的芯片。但對于智能手機這道題來說，ARM卻反超英特爾成為更優(yōu)解法，最終幾乎壟斷移動芯片產(chǎn)業(yè)，與安卓系統(tǒng)構成“AA體系”，同微軟、英特爾的“Wintel體系”劃江而治。
如今，中國大陸芯片企業(yè)要想實現(xiàn)趕超，首先要能抓住“換題”的機遇。瞄準人工智能浪潮的寒武紀就是一個榜樣。早在2016年，寒武紀就已推出自主研發(fā)的人工智能芯片，型號名叫DianNao，即中文“電腦”的拼音。2017年，寒武紀完成阿里巴巴領投的1億美元A輪融資，同時華為宣布與寒武紀合作，在華為的麒麟芯片之中使用寒武紀開發(fā)的人工智能芯片。在人工智能芯片群雄并起的戰(zhàn)國時代，有阿里和華為這兩艘大船的護航，寒武紀的前景愈加可期。
更關鍵的是，寒武紀的芯片開發(fā)全部建立在自研指令集之上，他們自主研發(fā)的指令集名叫DianNaoYu（電腦語），這是世界首個深度學習指令集。指令集是計算機軟硬件生態(tài)體系的核心。英特爾和ARM正是通過其指令集控制了個人電腦與移動端的生態(tài)體系。寒武紀也極有可能成為深度學習領域的英特爾和ARM。
然而，“換題”只是提供變化的機遇，卻并不必然帶來行業(yè)洗牌的結果。歷史上完全依賴國外技術，陷入“引進-落后-再引進-再落后”惡性循環(huán)的失敗案例比比皆是。要想通過“換題”實現(xiàn)趕超，根本還在于自己練好“內(nèi)功”，有進行自主正向開發(fā)的意愿和能力。惟其如此，方能有準確判斷技術軌道變化的敏感度，在看見換道的機會時，也能踩得下去最后一腳超車的油門。
所有的努力都不會完全白費，付出的所有時間和精力，都是對未來的積累。這句話放在中國芯片產(chǎn)業(yè)上尤為合適。作為中國芯片未來的希望，寒武紀創(chuàng)始人陳云霽、陳天石兩兄弟都是由中科院計算所培養(yǎng)出來的，陳云霽更是直接師從胡偉武，長期從事龍芯的研制開發(fā)工作?？梢哉f，光芒四射的寒武紀，背后站著的正是砥礪前行的龍芯。
或許正應了那副對聯(lián)：有志者，事竟成，百二秦關終屬楚；苦心人，天不負，三千越甲可吞吳。
雄關漫道真如鐵，而今邁步從“芯”越。時間會證明一切。
01月07日 18:14
