核心芯片自给率为0,国产半导体命门何时化解?

 

国产芯片企业从0到1,目前或许就是最好的时代。...





和所有企业一样,国产芯片企业也需要从0到,1的机会,目前或许就是最好的时代。

全文3878字,阅读约需8分钟

文丨张伟超

编辑丨杨旭然

一定程度上说,半导体就是新经济发展的基石,与晴雨表。科技的进步离不开,半导体的发展。

众所周知,半导体的绝大多数领域都,被少数几个国家垄断把持。但这无可厚非,回顾整个半导体,行业的历史,从诞生至今,他们已领先数十年。
半导体的百年沉淀


1833年,英国科学家巴拉迪最先,发现,硫化银的电阻会随着温度的,变化而变化,这种情况不同于一般金属。这是半导体现象,的首次发现。

随后的70多年里,众多知名科学家不断发现,相关定律与性质。到了1904年,人类历史上第一只电子管,诞生。又经过34年的不断发展,1947年,第一块晶体管在贝尔实验室,诞生,标志着人类步入了飞速发展,的电子时代。众多公司开始,涉及半导体业务,例如德州仪器、摩托罗拉、IBM等。

1955年,“晶体管之父”肖克利回到老家圣克拉拉,谷(也就是现在的硅谷),建立了自己的公司——肖克利半导体实验室,这是硅谷第一家,真正的半导体公司。肖克利实验室为硅谷引来了大批优秀,的技术人员。使硅谷取代美国东部,成为半导体产业的中心。

1957年,“八叛逆”离开肖克利实验室,借助仙童照相器材公司,的投资,创立了仙童半导体公司,这是硅谷历史上的,一个里程碑。仙童半导体公司首次将集成电路,技术推向商用化,此后还孵化出包括英特尔、AMD、美国国家半导体、LSI Logic、VLSI Technology、Intersil、Altera、Xillinx等业界众多巨擘。

1965年,戈登•摩尔提出摩尔定律。1968年罗伯特•诺伊斯与戈登•摩尔创立了Intel公司。

1971年,世界上第一片cpu在intel,公司诞生。它决定了全球半导体,器件的基础架构,也就是我们常,说的x86架构。一代巨头也就此开始,了它的野蛮生长之路。1997年,随着intel奔腾系列这一划时代,的产品出现,人类正式进入计算机时代。intel的芯片王朝,也宣告成立,X86架构芯片便横扫世界,统治了个人pc与,服务器时代。

与此同时,在王朝的阴翳下,另一颗崛起的,种子正在生根发芽。1985年,acorn公司研发出第一款,处理器芯片,型号被定为 ARM1。在强大的X86系列面前,ARM1显得弱小不堪。

1990年,Acorn与苹果、诺基亚、VLSI、technology等公司合资改组,为arm计算机公司。

但在Intel强大的统治下,ARM并不好过。绝境中,arm决定改变他们,的产品策略,他们不再生产芯片,转而以IP授权的商业模式,将芯片设计方案转让给,其他公司。简单来说就是,ARM不再像Intel一样,一颗芯片的设计、制作、封装都由自己来完成,它相当于出售自己的“设计图纸”,剩下的由购买方,自己去完成。

没想到正是这种模式,开创了属于arm,的全新时代。随后,越来越多的公司参与,到这种授权模式中,与ARM建立了合作关系。其中就包括三星、Cirrus Logic、德州仪器(TI)、夏普等公司。

2007年,真正的划时代产品出现了,那就是iPhone。

苹果iphone彻底颠覆,了移动电话的设计,开启了全新的时代。第一代iphone使用,了arm设计、三星制造的芯片。iphone的热销,App Store的迅速崛起,让全球移动应用彻底,绑定在arm指令集上。紧接着,2008年,谷歌推出了Android(安卓)系统,也是基于ARM指令集。

至此,智能手机进入了飞速,发展阶段,arm也奠定了移动芯片时代,的霸主地位。

如今芯片产业正在经历向ai,芯片的转变,2016年被定义为AI元年,是AI蓬勃发展的一年。各类AI芯片也横空出世,呈现出“百舸争流”的态势。

虽然国内外企业都处于,同一起跑线,但老牌企业依旧有,自身优势。由于cuda开发平台的,普及和较早研发gpu,英伟达目前处于ai芯片,领头羊的地位,并在不断扩张。

值得欣喜的是,在AI芯片时代,我国拥有华为海思、联发科、瑞芯微、芯原微、寒武纪、地平线等大量优秀企业,紧随其后,国产替代或将自此而始。
国产替代在路上


2018年贸易争端伊始,中兴遭受了沉重的打击。这让人们意识到,核心器件被“卡脖子”是多么可怕的一件事,也让“国产替代”的口号变得愈发响亮。

其实不止我国苦“美”久矣,天下都已苦“美”久矣。

20世纪80年代,日本制造商在半导体产业中,处于领先地位,他们采用基于dram的idm,商业模式。日本几乎占领了全球半导体,市场的半壁江山。他们以全面出击的,策略来扩张业务,利用成功的内存业务为其,创造资源,在MCU、sensor等领域取得巨大,成功。

20世纪90年代初,三星成为全球最大,的dram产商,随后再成为全球闪存的,最大厂商。

20世纪90年代中,我国台湾,智原、联发科、联咏等一批ic公司,从联电分离出来,吹响了东方ic企业,挑战西方ic产业的号角。

但好景不长,随着pc个人电脑的,全球普及,日本、韩国制造商风头减弱,美国ic厂商通过把资源集中到pc业务而,取得了长足的发展,intel和德州仪器等,美国制造商抓住机遇。尤其是Intel,通过专心致志发展MPU(MPU为CPU的分支,可简单理解为功能较,强大的cpu),从日本电气股份有限公司nec手中,夺得了全球第一的排名,并在此后一直保持。

我国半导体行业起步较晚,在20世纪末的这场半导体行业战争中并无,我国企业的身影。但随着时间的推移,目前我国优秀的,半导体企业也开始涌现出来。例如上海先进、中芯国际、中星微、士兰微、紫光、华为等。

贸易摩擦出现至今已经,22个月。正是这些企业,为实现国产替代的理想提供,了强有力支持。
今年1月,在华为开发者大会2020(Cloud)预沟通会上,华为高级副总裁张顺茂针对此前华为进军消费级,台式机市场的消息进行回应。他表示,华为将为国产台式机,提供芯片,型号为鲲鹏920S。华为鲲鹏服务器主板和鲲鹏台式机主板,也已上线,搭载鲲鹏920处理器。

张顺茂称,目前全世界绝大部分算力都是,基于英特尔的x86架构cpu。华为近年来,发力服务器芯片,尤其是在贸易争端后加速,了布局,来对标长期主导,该市场的英特尔。

张顺茂表示,欢迎国内更多有技术、资金实力的公司投入,芯片产业,让国家有一个,坚实的计算基础。希望此举能获得“天下云集响,嬴粮而景从。
正视差距,知己知彼


要想实现真正的国产替代,第一件事情就是对目前我,国半导体行业现状有所了解,否则容易陷入到盲目乐观,或者自卑。

中国推动国产CPU多年,但在市场上,的竞争力仍然不足,份额或不到1%。
这张图最初源自清华大学,微电子学研究所魏少军所长发表的《集成电路应用》。魏少军将国产核心集成电路,和国产芯片的份额,和国外公司的市场,占有率进行了比较。并将引用领域划,分为计算机、通用电子、通信、存储和视频系统等几个大方面,进行了数据比较。

从以上数据可以看出,计算机系统中,国内芯片所占份额,最好的是工业应用,单片机主控制芯片份额,为2%,在个人计算机及服务器方面,国产芯片占有率基本为0。虽然我们有着自己的服务器,生产制造企业,但是核心技术层面仍然,没有掌握。

在通用电子设备领域,可编程逻辑设备和dsp,数字信号处理器的国内份额也为0。虽然我国也研发出了类似华睿,2号数字信号处理器面世,但是其在市场工业领域应用,还是基本空白。

在通信装备行业,全国最高的依然是,应用处理器、通信处理器等产品,所占份额分别为18%、22%。这也是我国目前在,芯片领域能够占领到的最好的份额,但在嵌入式的MPU、dsp处理器占有率,基本还是0。

在内存芯片方面,DRAM内存、NAND闪存份额也是0,闪存份额也不超过5%,ISP处理器份额也有5%。在显示及视频系统中,显示处理器中国产,占有率为5%,驱动IC占有率也是0。

需要指出,这里的0%不代表国内完全没有,这个产品,而是与市场主流,相比可以忽略不计。比如CPU处理器,国内有龙芯、兆芯以及新近曝光的海光、澜起等等,且不说技术、性能差距,光是产量方面他们就,不能跟intel、AMD之类的公司相比。

贸易逆差和自给率是常,被提及的两个数据。2016年,中国集成电路进口额,达到2270.7亿美元,连续四年超过,了2000亿美元,是价值最高的进口商品。同期出口集成电路613.8亿美元,反而下降11.1%,贸易逆差高达1657亿美元。预计未来几年,集成电路进口额仍将维持,高位。

近年来我国集成电路自给率,不断提升,2018年为13%,预计2020年有望提升至15%,但总体仍然处于较低水平。

关键元器件几乎没有国产、依赖大规模进口,在这样的大背景下,一些曾经被引以为傲的,中国科技公司,在美国的施压下噤若寒蝉。
从零到一的最好时代


和所有企业一样,国产芯片企业也需要从0到,1的机会,目前或许就是最好的时代。

集成电路产业涉及设计、制造、封装三个环节,目前国内已实行三业齐驱。制造可以去代工,封装测试与美国的差距,也不是很大。差距最大的就是设计环节。

国家八六三计划超大规模集成电路设计专项专家魏少军,曾多次公开表示,其实不是中国设计不,了芯片,而是因为当下没有芯片迭代,的条件。

我国也有优秀的芯片面世,但芯片从不是简单的一个器件,而是一个生态,需要不断去应用,验证,迭代。但此前完全没有机会去给,国产芯片迭代。

英特尔、ARM这种大公司,都是通过不断的迭代,最终改进出来好用的芯片。反观国内,国产芯片生存比较困难,重要原因之一,是业界不会给迭代的机会。

这是因为,一般企业等不了,漫长的研发周期,或没有耐心去等,国产的芯片迭代;另一方面,即使研发出来,市场已经存在性能优越,的芯片,甚至成本也低,他们可以通过价格战来,竞争,这直接限制了中国芯片设计,能力的提升。

“本来有很多人其实可以设计出很,好的芯片来,但是由于市场的生态不,给你国产芯片迭代的机会,选择性忽视国产,所以国内公司也就不能、也不给工程师去试,错的机会,这就是我们的问题所在。”魏少军认为。

一颗芯片诞生后,需要有庞大的生态来支持,它的开发,这需要漫长的时间积累。很多国产芯片大多都是,停留在实验室阶段,大量产、批量应用基本没有。

所以贸易争端的存在,一定程度上保护了,国内众多芯片企业,使得他们可以尽可能少地,受外国低价高性能芯片的价格战冲击,能给他们更多的时间,去应用,验证,迭代,做到真正的国产替代。

毕竟现实已经足以说明,受制于人的危害之大。

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