中興被封殺即休克 “中國芯”到底差在哪了？
發(fā)布時間：2018/5/9
近期，中興被美國商務(wù)部制裁的消息成為熱點。美國禁供中興芯片，使得更多的人開始關(guān)注中國的“缺芯“問題。相比大豆和石油這類糧食作物和工業(yè)原料，芯片一旦被切斷供應(yīng)，是無法找到替代方案的。圍繞芯片產(chǎn)業(yè)一些列核心科技的缺失，迫使我國必須踏下心來，堅定自主研發(fā)，爭取早日趕上世界先進水平。
芯片產(chǎn)業(yè)自上世紀六七十年代發(fā)源，歷經(jīng)長期發(fā)展形成了完整而又嚴密的產(chǎn)業(yè)鏈。粗略地看，芯片產(chǎn)品大概可分成如下幾個關(guān)鍵環(huán)節(jié)：芯片設(shè)計、晶圓生產(chǎn)、晶圓加工（代工）、光刻設(shè)備、后端封測、投放市場、生態(tài)建設(shè)。
以上諸多環(huán)節(jié)，絕大部分核心科技掌握在美國為首的西方陣營手中，中國雖在近些年意識到差距，但到目前僅能控制一些零散的點。那么具體看，中國在芯片制造的各環(huán)節(jié)都是什么水平，能有多少東西是能夠自給自足的呢？
芯片設(shè)計：當代芯片的在狹小的裸晶面積上集成了數(shù)以億計的晶體管，如此多的數(shù)量使得晶體管的排布無法由人工設(shè)計，這就需要專業(yè)的設(shè)計工具來幫助研發(fā)人員完成這一工作，而這就是所謂的電子設(shè)計自動化（EDA）。
自上世紀80年代，隨著集成電路的復雜化，開始涌現(xiàn)通過編程語言進行芯片設(shè)計的新思路，其目的是在集成電路實際構(gòu)造出來前就進行邏輯仿真、功能驗證等關(guān)鍵性工作。隨著芯片產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展，芯片研發(fā)的前端和后端工序都有相應(yīng)的EDA工具作支撐，可以說沒有EDA也就沒有芯片。
但遺憾的是，主要的EDA供應(yīng)商Synopsys、Cadence和Mentor都是美國公司，國內(nèi)芯片廠商也毫無例外地采用這幾家公司的工具，且由于EDA工具與芯片制造業(yè)共同發(fā)展并完善了數(shù)十年，已形成了固定的產(chǎn)業(yè)鏈，因此缺失了這一課的中國要想搞自己的EDA極為困難，其難度甚至不亞于造芯片。
由此也可想而知，如果中興不僅被斷供芯片，甚至EDA工具也停止授權(quán)的話，那么這家公司就連臥薪嘗膽、東山再起的機會也沒有了。
前述主要事關(guān)一般的數(shù)字電路及模擬電路，至于移動SoC，我國現(xiàn)有海思麒麟、小米澎湃等代表性產(chǎn)品，可這些芯片都是基于ARM公版架構(gòu)，再分別由華為和小米集成為自家SoC。因此一旦事態(tài)升級，連ARM授權(quán)都不給的話，國產(chǎn)的移動芯片也將將不復存在。
晶圓：全世界的人都知道芯片是沙子（石英）做的，但從沙子到芯片過程卻考驗著一個國家的精密工業(yè)能力。芯片所需的硅晶圓，必須遵循一系列復雜工藝，最終達到一定標準以供后期加工成各類芯片。可惜以中國的精加工水平，晶圓工藝發(fā)展有限，至于高階制程需要的晶圓更是望塵莫及。
目前全球共有五大硅晶圓供應(yīng)商，分別是日本的信越、勝高、臺灣的環(huán)球晶圓、德國的Silitronic以及韓國LG Siltron，硅晶圓作為工業(yè)品，基本上不存在禁運。但須知當前半導體產(chǎn)業(yè)晶圓需求處于暴增期，諸如臺積電、三星等代工大戶都需要以“鎖量不鎖價”的方式訂貨，更別談剛剛興起的本土代工廠商了。
當然，訂貨的問題都是小事，只要出價比臺積電、三星還高，也就不存在什么缺貨。因此盡管中國并不能制造硅晶圓，但外購渠道也還通暢。當然，西方陣營對中國的高科技壁壘一向嚴密，就晶圓來說，產(chǎn)品可以隨便買，但技術(shù)就別惦記了。早前中資曾想收購德國Silitronic，以獲得硅晶圓制造技術(shù)并改善本土代工廠的供貨環(huán)境，結(jié)果失敗。
晶圓加工：目前全球最先進的量產(chǎn)技術(shù)分別掌握在臺積電、三星和英特爾手中，已達到10nm水平，此外較為出名的還有的格羅方德、臺聯(lián)電等廠。
近幾年，本土廠商通過引進自研相結(jié)合的途徑，已能代工28nm技術(shù)（中芯國際、聯(lián)芯，但良率還有提升空間），并在攻堅14nm（聯(lián)芯，預計2019年量產(chǎn)）。目前，最有性價比的工藝制程是28~14nm這一層級，其適用于分車用芯片、AI芯片以及中端SoC，如高通驍龍6系等。由此看，中芯和聯(lián)芯只要取得立足之地，未來還是大有機會的。
如此看，國內(nèi)的晶圓加工水平并非不堪，那么問題出在哪呢？進入10nm以內(nèi)，極紫外光刻（EUV）成為關(guān)鍵，缺失這一技術(shù)就喪失了未來的發(fā)展權(quán)。目前，能夠提供EUV光刻機的供應(yīng)商只有荷蘭ASML一家。由于此類機械實在太精密，因此ASML的產(chǎn)量也就一年幾十臺，而很不巧該公司的大股東正是英特爾、臺積電和三星這三家大廠，因此中國要訂貨就要排期，大約2年之久才能見到光刻機，再加上裝機調(diào)試的時間，都足夠臺積電這些大廠的工藝都再進化一個世代了。
也就是說，都不用《瓦森納協(xié)定》出馬，光是正常的商業(yè)因素就足以阻礙本土晶圓加工業(yè)的進步了?？v觀全局，目前本土芯片產(chǎn)業(yè)最大的障礙還是來源于EDA工具和光刻設(shè)備，此二項中國短期內(nèi)也無法攻克，因此只有在摩爾定律失效之際尋求彎道超車的機會。
后端封測：相較上述環(huán)節(jié)的不堪表現(xiàn)，中國本土的封測產(chǎn)業(yè)算是發(fā)展得有聲有色了，長電科技、華天科技和通富微電分別排名第三、第七和第八。因此，封測作為本土半導體產(chǎn)業(yè)的突破點還是大有可為的。
市場與生態(tài)建設(shè)：目前消費者能見到的國產(chǎn)芯片，諸如海思麒麟等還是基于ARM公版架構(gòu)，而且代工也是由臺積電等代工廠完成，實質(zhì)上產(chǎn)業(yè)鏈自給的程度很低。至于真正意義上的國產(chǎn)芯片，普通消費者很難見到，要用也只是用在遙控器、電子玩具等低端產(chǎn)品上。因此，外國芯片早就在大眾不經(jīng)意間完全占據(jù)了消費市場。
芯片之上，則是植根于此的軟件生態(tài)。舉例來說，在微軟X86架構(gòu)的環(huán)境，人們可以選擇各種軟件。國產(chǎn)芯片要想占領(lǐng)市場并構(gòu)建生態(tài)，必將是艱難而又漫長的過程。
翻身之路不好走
綜合上述，可以看出中國芯片產(chǎn)業(yè)落后主要是因為起步太晚和西方禁運，因此毫無疑問，自主研發(fā)一定是最終的王道，但事情也不是這么簡單，在投資、技術(shù)、市場及人才等各方面都需要加大投入力度。
投資：實際上，對于我國芯片產(chǎn)業(yè)的落后現(xiàn)實，相關(guān)部門早已有了認識，并采取措施以政府牽頭投資的方式扶植產(chǎn)業(yè)發(fā)展。2014年，國家集成電路大基金一期籌集了1387億元人民幣，投資芯片行業(yè)的制造、設(shè)計、封測、裝備材料等各環(huán)節(jié)，其比例分別為63％、20％、10％、7％。目前，大基金二期也蓄勢待發(fā)，預計籌集資金1500~2000億元，進一步發(fā)展本土芯片產(chǎn)業(yè)。
時間：本土芯片產(chǎn)業(yè)要想追趕國際先進水平，投資只是催化劑，關(guān)鍵還在于花時間把別人走過的路再走一遍。目前最先進的芯片制程已發(fā)展到7nm，越來越接近摩爾定律的極限，對國際大廠來說，路也是越走越窄，因此對本土芯片產(chǎn)業(yè)來說，正好可以利用國際大廠技術(shù)停頓的時間縮小差距。
市場：不得不承認我國雖已成長為全球最大的芯片市場，但通行的不論是電腦芯片還是手機芯片都是別人的，植根于此的操作系統(tǒng)和軟件生態(tài)也固定成型。對本土芯片業(yè)來說，擠入早已飽和的市場是個問題。但這里必須提的是，英特爾作為桌面芯片的霸主，在移動時代卻被ARM和高通搶了先。目前AI等新應(yīng)用場景正在崛起，因此本土廠商合理布局，應(yīng)該大有機會搶灘登陸。
人才：目前本土芯片產(chǎn)業(yè)在大基金的引領(lǐng)下急速擴張，大陸新設(shè)的晶圓廠數(shù)量眾多，所需的人才隊伍也是問題。據(jù)預計，2020年我國半導體從業(yè)人員需求達80萬人，但2016年這一數(shù)字僅40萬。盡管產(chǎn)業(yè)發(fā)展需堅定人才自主培養(yǎng)的路線，但短期內(nèi)的巨大缺口又不得不靠其他辦法補足，說直接就是挖人。
去年，廈門聯(lián)芯成功挖到原臺積電技術(shù)專家梁孟松，由此攻克14nm的希望大大加強。但除了領(lǐng)頭人物，本土芯片產(chǎn)業(yè)更缺乏基礎(chǔ)型人才?？陀^上講，中國近些年如火如荼的互聯(lián)網(wǎng)和金融產(chǎn)業(yè)分流了眾多芯片人才，因此要想根本上解決人才問題，關(guān)鍵在于社會觀念的轉(zhuǎn)變，并切實提高芯片從業(yè)者的待遇和福利。
總結(jié)
中興被制裁，讓更多人關(guān)注我國芯片產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀，開始探究“中國芯”迄今仍未崛起的原因。必須承認，我國芯片產(chǎn)業(yè)面對著錯失時間、外界封鎖、生態(tài)貧瘠、人才缺乏等諸多窘境，發(fā)展之路必然是曲折的。因此，從業(yè)者必須認清現(xiàn)實，結(jié)合自身優(yōu)勢劣勢，才能總結(jié)出一條發(fā)展道路，從而使中國擺脫“缺芯”尷尬。
