公元 1363 年，洪都，今南昌，一場(chǎng)名留青史的守城戰(zhàn)正在慘烈拉鋸。
陳友諒擁兵 60 萬(wàn)，鋪天蓋地圍攻洪都，戰(zhàn)火紛飛，殺聲震天。然而任他如何強(qiáng)攻突襲，都無(wú)法拿下這座區(qū)區(qū) 2 萬(wàn)守軍的城池。
守城者，正是朱元璋之侄，朱文正。他利用有限的 2 萬(wàn)將士，硬是和 60 萬(wàn)大軍僵持 85 天，最終成功等到援軍，大敗陳友諒。
這場(chǎng)奇跡般的戰(zhàn)役，被后人稱為洪都守衛(wèi)戰(zhàn)。朱文正憑借過(guò)人的智慧和誓死的決絕，拿下了這不世戰(zhàn)功。
《孫子兵法》中說(shuō)，圍地則謀，死地則戰(zhàn)。當(dāng)你想要突破敵人的重圍，謀略和決心，一個(gè)都不能少。
一、華為的“南泥灣”，吹響中國(guó)芯片突圍戰(zhàn)的號(hào)角
而今，中國(guó)蓬勃發(fā)展的科技產(chǎn)業(yè)也正遭遇美國(guó)霸權(quán)主義的重重圍攻，一場(chǎng)血勇決絕的突圍戰(zhàn)已然打響。而戰(zhàn)爭(zhēng)風(fēng)暴的中心，是那小小的芯片。
從 2019 年 5 月到 2020 年 8 月，美國(guó)商務(wù)部以國(guó)家安全為由，先后頒布了三輪制裁措施，打壓中國(guó)科技企業(yè)。
其中，華為作為國(guó)內(nèi)科技企業(yè)的龍頭，直接被推向旋渦中心。美國(guó)掐住了中國(guó)芯片無(wú)法自給自足的死穴，一步步將華為逼至絕境。
因?yàn)榻衲甑诙喰酒撇?，華為沒(méi)有辦法生產(chǎn)芯片。我們最近一直都在缺貨階段，非常困難。
在 8 月份的一次活動(dòng)上，就連一向以闖將著稱的華為消費(fèi)者業(yè)務(wù) CEO 余承東，也表現(xiàn)出無(wú)奈的情緒。
華為的束手無(wú)策讓更多人意識(shí)到：中國(guó)必須建立能夠自給自足的芯片產(chǎn)業(yè)鏈，才能不被卡住喉嚨，這是從美國(guó)層層攻勢(shì)中實(shí)現(xiàn)突圍的唯一方法。
因此，華為緊急啟動(dòng)了“南泥灣”計(jì)劃，致力于打造終端產(chǎn)品制造“去美國(guó)化”的完整供應(yīng)鏈。
在半導(dǎo)體的制造方面，我們要突破的包括 EDA 設(shè)計(jì)，材料、生產(chǎn)制造、工藝、設(shè)計(jì)能力、制造、封裝封測(cè)等很多方面。但天下沒(méi)有做不成的事情，只有不夠大的決心和不夠大的投入。
余承東表示。
說(shuō)歸說(shuō)，建立獨(dú)立自主的芯片產(chǎn)業(yè)鏈，絕非一朝一夕之功。
首先，中國(guó)在芯片制造關(guān)鍵技術(shù)上，和國(guó)際頂尖水準(zhǔn)還有巨大的差距，光是在制程工藝上，就非數(shù)十年不可彌補(bǔ)。
其次，全球化產(chǎn)業(yè)分工已成趨勢(shì)的今天，任何國(guó)家都很難建立完整的芯片產(chǎn)業(yè)鏈。中國(guó)又談何容易？
在半導(dǎo)體領(lǐng)域，中國(guó)想要絕地突圍，確實(shí)難于登天。
但是難歸難，我們還是不得不去做，重點(diǎn)是怎么做。
IT之家認(rèn)為，如果能夠準(zhǔn)確分析自身和外部環(huán)境、把握優(yōu)劣勢(shì)，找到突圍的機(jī)會(huì)，加之志在必得的決心和投入，誰(shuí)說(shuō)就不能像朱文正那樣，創(chuàng)造一個(gè)奇跡？
二、不知己知彼，作戰(zhàn)就是空談
想要找到中國(guó)芯片突圍的機(jī)會(huì)，首先我們要搞清楚兩點(diǎn)：
芯片全產(chǎn)業(yè)鏈全景是怎樣的；
芯片具體有哪些。
第一個(gè)問(wèn)題，芯片全產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)窃鯓拥?？最?jiǎn)單的還是以上游、中游和下游的層級(jí)來(lái)劃分：
▲圖自： 鯨準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室
上游包括：芯片生產(chǎn)的原材料和設(shè)備；
中游包括：芯片電路設(shè)計(jì)，芯片制造和芯片封測(cè)；
下游包括：芯片的終端和行業(yè)應(yīng)用。
第二個(gè)問(wèn)題，具體有哪些芯片呢？
按照芯片處理信息種類(lèi)的不同，可以將芯片劃分為數(shù)字芯片和模擬芯片。
什么是數(shù)字芯片和模擬芯片？顧名思義，分別是主要用來(lái)處理數(shù)字信息和模擬信息的芯片。
那什么是數(shù)字信息、模擬信息呢？
舉個(gè)例子，我們用嘴說(shuō)話，會(huì)發(fā)出聲波，這種聲波是模擬信息；
手機(jī)接收到聲波后，會(huì)對(duì)聲波進(jìn)行采樣，并轉(zhuǎn)化為一串串二進(jìn)制數(shù)字，這些數(shù)字，就是數(shù)字信息。
像 CPU、GPU、內(nèi)存芯片、AI 芯片這些，都屬于數(shù)字芯片；
而像射頻芯片、電源管理芯片、指紋識(shí)別芯片等，屬于模擬芯片。
這樣梳理后，就可以具體到半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)每一個(gè)環(huán)節(jié)中，去分析我們的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，然后尋求突圍的機(jī)會(huì)。
我們還需要明確一點(diǎn)：半導(dǎo)體行業(yè)，沒(méi)有什么捷徑可走。像制程工藝這種關(guān)鍵進(jìn)度，我們嚴(yán)重落后，不是三五年可彌補(bǔ)的。
反觀整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，有這么多環(huán)節(jié)，我們并非在每一個(gè)環(huán)節(jié)上都嚴(yán)重落后。有些甚至還有領(lǐng)先的機(jī)會(huì)。
因此，要打好中國(guó)芯片的突圍戰(zhàn)，不能以己之短直面別人的鋒芒。先進(jìn)的制程，很關(guān)鍵，但不能只認(rèn)這條路走到黑；如能鞏固、擴(kuò)大我們?cè)谄渌h(huán)節(jié)的優(yōu)勢(shì)，同樣可牽制敵人。
IT之家此前曾發(fā)表數(shù)篇文章介紹半導(dǎo)體行業(yè)的一些基本情況，大家可以先看一下。后文如引用，直接以“文章 1”、“文章 2”形式標(biāo)出。
文章 1：《兵進(jìn)光刻機(jī)，中國(guó)芯片血勇突圍戰(zhàn)》
文章 2：《大國(guó)重器之國(guó)產(chǎn)刻蝕機(jī)：中國(guó)芯片燎原火》
文章 3：《LPDDR5 風(fēng)起于小米 10，浪激在中國(guó)半導(dǎo)體之內(nèi)存江湖》
三、從半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈全景入手，找出我們的機(jī)會(huì)
1、上游
（1）原材料
我們先從芯片產(chǎn)業(yè)鏈的角度來(lái)看，處在這個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈最上游的，是半導(dǎo)體的原材料和設(shè)備。
原材料，是芯片制造的根本?？催^(guò)文章 1 的同學(xué)應(yīng)該知道，芯片就是沙子提純?yōu)楣瑁缓蠼?jīng)過(guò)復(fù)雜工序做成的。
其中涉及非常多的原材料，如硅片、光刻膠、電子特氣，各種化學(xué)藥品等。
就拿占比最大的硅片來(lái)說(shuō)，目前中國(guó)大陸最主要的硅片生產(chǎn)企業(yè)是上海硅產(chǎn)業(yè)集團(tuán)，他們?cè)谌虻姆蓊~僅為 2.2%。
其余都被來(lái)自日本、德國(guó)、中國(guó)臺(tái)灣、韓國(guó)的五大巨頭企業(yè)壟斷。
再如在光刻中扮演重要角色的光掩模，被美國(guó)和日本占據(jù) 80% 以上的市場(chǎng)份額。而我國(guó)生產(chǎn)的光掩模只能滿足中低檔產(chǎn)品的市場(chǎng)需求。
根據(jù)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)，目前國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體原材料總體使用率不足 15%，在先進(jìn)制程工藝中，這個(gè)數(shù)字更低。
（2）制造設(shè)備
半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)最上游的設(shè)備，參考文章 1、文章 2 中的介紹，大概包括光刻機(jī)、刻蝕機(jī)、薄膜沉積設(shè)備、熱處理設(shè)備、離子注入設(shè)備等等。
這些設(shè)備目前被以美國(guó)、荷蘭和日本為代表的 TOP10 企業(yè)占據(jù)了 75% 以上的份額，2019 年中國(guó)大陸的自給率僅為 14.2%。
在技術(shù)先進(jìn)性方面，以IT之家曾經(jīng)介紹過(guò)的光刻機(jī)為例，中國(guó)最好的光刻機(jī)設(shè)備廠上海微電子，只能生產(chǎn) 90nm 的光刻設(shè)備，而臺(tái)積電的工藝已經(jīng)達(dá)到 7nm EUV，代際差距較大。
下面是目前主要半導(dǎo)體制造設(shè)備國(guó)內(nèi)供應(yīng)商的技術(shù)進(jìn)展，整體比較落后，這是需要從長(zhǎng)計(jì)議、慢慢沉淀的。
最上游的原材料和設(shè)備是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的基石，是最尖端技術(shù)的匯聚之地，卻恰恰也是中國(guó)半導(dǎo)體最薄弱的環(huán)節(jié)。
但好在大部分技術(shù)和產(chǎn)品國(guó)內(nèi)都并非空白，如果銳意進(jìn)取，仍然有趕超的可能，只是需要留足成長(zhǎng)的時(shí)間。
2、中游
半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的中游主要包括芯片的設(shè)計(jì)、制造和封測(cè)。這一部分我國(guó)的自給率仍不容樂(lè)觀，但也能找到突破的機(jī)會(huì)。
（1）芯片設(shè)計(jì)
芯片設(shè)計(jì)，通俗地說(shuō)其實(shí)就是畫(huà)芯片的電路圖，只不過(guò)這個(gè)電路圖極端復(fù)雜，就像這樣：
這種復(fù)雜程度不是人類(lèi)能憑大腦畫(huà)出來(lái)的，因此需要輔助。這里有兩個(gè)概念，一個(gè)是 EDA，一個(gè)是芯片 IP。
① EDA
其實(shí)最早期的芯片，電路圖是比較簡(jiǎn)單的，人們手工就能整出來(lái)。
但到后面，隨著性能提升，電路圖也日趨復(fù)雜，像下面英特爾第一款商用微處理器 4004 的電路圖，就已經(jīng)挺復(fù)雜了，但其實(shí)還在人手工設(shè)計(jì)的范圍內(nèi)。
可是再往后，電路圖復(fù)雜度呈指數(shù)級(jí)上升，人類(lèi)實(shí)在搞不定了。于是，慢慢出現(xiàn)了電子設(shè)計(jì)自動(dòng)軟件 EDA。
EDA 可以幫助人們進(jìn)行超大規(guī)模集成電路芯片的功能設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、布局、布線、版圖等等，覆蓋芯片設(shè)計(jì)的整個(gè)流程，它是一籃子軟件工具的集合。
沒(méi)有它，芯片設(shè)計(jì)就無(wú)法進(jìn)行，芯片產(chǎn)業(yè)也就會(huì)癱瘓。
目前，在全球 EDA 市場(chǎng)，Synopsys、Cadence 和西門(mén)子旗下的 Mentor Graphics 三家公司占據(jù)了 70% 的份額，他們都來(lái)自美國(guó)。
而在中國(guó)，這三家公司市場(chǎng)占比更是高達(dá) 95%，剩余的 5% 還有其他國(guó)外公司占據(jù)，留給中國(guó)企業(yè)的份額極少。
在國(guó)內(nèi)，從事 EDA 工具研發(fā)的企業(yè)也有，比如華大九天、芯愿景、芯禾科技、廣立微、博達(dá)微等。
他們的產(chǎn)品總體來(lái)說(shuō)在局部環(huán)節(jié)會(huì)有自己的突破和優(yōu)勢(shì)，但也存在很多不足。
最致命的是產(chǎn)品不全面，不能覆蓋芯片設(shè)計(jì)的全鏈路。同時(shí)還有和先進(jìn)制程工藝結(jié)合不夠等問(wèn)題。
例如目前國(guó)內(nèi)最好的華大九天，他們?cè)谄桨屣@示全鏈路電路設(shè)計(jì)方案上有很強(qiáng)的實(shí)力，但他們也缺乏數(shù)字芯片全流程的設(shè)計(jì)模塊，也很少有工具能支持比 14 納米更先進(jìn)的工藝。
不要小看 EDA 設(shè)計(jì)工具，它看起來(lái)不起眼，但卻是芯片設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，且進(jìn)入門(mén)檻很高，目前國(guó)內(nèi)企業(yè)想要全面突破美國(guó)三大巨頭的壟斷，仍然需要很長(zhǎng)的時(shí)間。
② IP 設(shè)計(jì)
接下來(lái)是芯片 IP。IP 其實(shí)就是知識(shí)產(chǎn)權(quán)的意思，它是 EDA 發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物。
舉個(gè)例子大家就懂了。
我們經(jīng)常說(shuō)手機(jī)芯片的核心都來(lái)自 ARM，意思就是這些芯片獲得了 ARM Cortex-A 系列核心 IP 設(shè)計(jì)的授權(quán)。
ARM 就是一家典型的芯片 IP 授權(quán)商，并且是全球半導(dǎo)體 IP 授權(quán)商的龍頭企業(yè)。
通俗地理解，芯片 IP 就好像游戲的引擎，就是把基礎(chǔ)、常用的功能模塊整合了起來(lái)，方便大家直接用，提高芯片設(shè)計(jì)的效率。
大家可以看看 2017 年到 2019 年全球半導(dǎo)體 IP 供應(yīng)商的排名，ARM 一家獨(dú)占超過(guò) 40% 的份額，而全球排名前十中，中國(guó)大陸只有一家，就是份額 1.8% 的芯原股份（VeriSilicon）。
盡管差距巨大，但從整體來(lái)看，國(guó)內(nèi)在 IP 產(chǎn)業(yè)上逆襲突圍的機(jī)會(huì)還是可觀的。
這其中有一個(gè)重要的預(yù)判，就是隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、5G 等新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，新類(lèi)型的半導(dǎo)體 IP 會(huì)產(chǎn)生極大的需求，這對(duì)國(guó)內(nèi) IP 產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是一個(gè)巨大的機(jī)會(huì)。
目前國(guó)內(nèi)主要的 IP 設(shè)計(jì)企業(yè)有芯原股份、寒武紀(jì)、華大九天、橙科微、IP Goal 和 Actt 等，近幾年他們?cè)谌斯ぶ悄苄酒矫姘l(fā)展較快，像寒武紀(jì)的 NPU IP 已經(jīng)有了不錯(cuò)的行業(yè)影響力。
華為麒麟系列芯片的 NPU 就用了寒武紀(jì)的 IP 授權(quán)，實(shí)際表現(xiàn)大家也看到了。
根據(jù) IC Insights 的數(shù)據(jù)，2019 年國(guó)內(nèi) IP 自給率為 15.60%，雖然較低，但預(yù)計(jì) 2024 年，國(guó)產(chǎn) IP 自給率有望提升到 20.67%。
因此，國(guó)內(nèi)在芯片 IP 設(shè)計(jì)方面的表現(xiàn)是值得期待的。
（2）芯片制造
有原材料，有設(shè)備，有設(shè)計(jì)圖紙，下一步肯定就是芯片的制造了。
隨著半導(dǎo)體行業(yè)分工合作趨勢(shì)的演進(jìn)，目前全球除了英特爾、三星等少數(shù)既能設(shè)計(jì)芯片，又能制造芯片的企業(yè)，其余大部分芯片制造的產(chǎn)能都集中在臺(tái)積電這類(lèi)代工廠身上。
大家可以先看一下，2019 年全球芯片代工廠的排名：
可以看到，臺(tái)積電以 55.5% 的市場(chǎng)占有率排名第一，優(yōu)勢(shì)碾壓其他對(duì)手。
不過(guò)好消息是，這個(gè)榜單中，中國(guó)大陸占了三席，分別是第五的中芯國(guó)際、第八的華虹半導(dǎo)體和第十的上海華力微電子。
在制程方面，目前國(guó)內(nèi)最厲害的是中芯國(guó)際，最高可以生產(chǎn) FinFET 14nm 的芯片，12nm 的產(chǎn)線正在籌備，相比臺(tái)積電目前 7nm 的工藝仍然有一定距離。
如果向 ASML 訂購(gòu)的 7nm EUV 光刻機(jī)能順利到廠，中芯國(guó)際在技術(shù)上的推進(jìn)會(huì)順利很多。
華虹半導(dǎo)體方面，目前制程進(jìn)度最高可以生產(chǎn) 90nm 的芯片，同時(shí)無(wú)錫 12 寸新廠正在拓展技術(shù)節(jié)點(diǎn)至 55nm，和臺(tái)積電的差距就更加大了。
單純看大陸半導(dǎo)體代工的能力，我們是有追趕臺(tái)積電的機(jī)會(huì)的。
但無(wú)奈芯片制造是一個(gè)和上游原材料和設(shè)備緊密關(guān)聯(lián)的環(huán)節(jié)，就像一個(gè)廚子，有米有鍋才能做飯，而眼下在美國(guó)重重禁令下，米和鍋都被卡住了，只能干著急。
所以IT之家認(rèn)為，芯片制造這個(gè)環(huán)節(jié)，我們機(jī)會(huì)和困境并存。歸根結(jié)底，還是要靠上游原材料和設(shè)備端自給自足。
（3）芯片封測(cè)
芯片封測(cè)，就是芯片的封裝和測(cè)試。
芯片封裝，相當(dāng)于給芯片套個(gè)外殼，起到固定、保護(hù)和散熱的作用，也就是我們?cè)陔娐钒迳峡吹降男酒饷婧谏乃芰希?/p>
芯片測(cè)試，是指芯片在出廠交給客戶前，需要經(jīng)歷的一系列功能性測(cè)試，確保芯片沒(méi)有暗病或其他質(zhì)量問(wèn)題。
芯片封測(cè)是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中游中技術(shù)門(mén)檻相對(duì)較弱的一環(huán)，壁壘不太高，中國(guó)在過(guò)去的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中有不錯(cuò)的表現(xiàn)，且勞動(dòng)力成本有優(yōu)勢(shì)，因此這是眼下必須要加快鞏固、強(qiáng)化優(yōu)勢(shì)的環(huán)節(jié)。
根據(jù) Yole 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2018 年全球半導(dǎo)體封測(cè)市場(chǎng)上，中國(guó)臺(tái)灣日月光公司（不含矽品精密）營(yíng)收達(dá) 52.50 億美元，位居第一名，市場(chǎng)占有率達(dá) 18.90%。美國(guó)安靠、中國(guó)長(zhǎng)電科技分居二、三位，分別占 15.60%、13.10%，彼此差距并不大。
前十大封測(cè)廠商中，包含三家中國(guó)大陸公司，分別為長(zhǎng)電科技、通富微電、華天科技。
再看從 2005 年到 2018 年，我國(guó)半導(dǎo)體封測(cè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模一直保持較高的增長(zhǎng)速度，考慮到 5G、AI、物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代各種新型芯片的出現(xiàn)，我國(guó)半導(dǎo)體封測(cè)產(chǎn)業(yè)仍然會(huì)保持較高的增長(zhǎng)速度。
所以這是我們不可失守的環(huán)節(jié)。
同時(shí)在半導(dǎo)體封測(cè)領(lǐng)域，對(duì)于中國(guó)來(lái)說(shuō)還有一個(gè)重要的機(jī)遇，叫做系統(tǒng)級(jí)封裝（SiP）。
什么叫系統(tǒng)級(jí)封裝？用一句話可以方便大家理解：
比如一部手機(jī)，它的處理器和閃存是兩枚芯片，分開(kāi)放在主板上的。
但是在 SiP 技術(shù)下，這兩枚芯片會(huì)被封裝到一個(gè)芯片模塊里，這樣就大大減小了他們?cè)谥靼迳险紦?jù)的空間。
聽(tīng)起來(lái)和 SoC 的原理有點(diǎn)像，但它的難度比 SoC 更高，而且在新時(shí)代下又有了更高的難度要求。
我們知道，半導(dǎo)體的工藝來(lái)到 7nm，接下來(lái)是 5nm，以及 3nm，摩爾定律趨于失效，制程節(jié)點(diǎn)越來(lái)越接近極限，到 3nm 之后再往前進(jìn)，以目前人類(lèi)的科技，很難掌握。這意味著芯片很難做得更小。
可是未來(lái)終端越來(lái)越小是必然，空間有限，芯片必須得做小。那怎么辦呢？
既然制程工藝這條路暫時(shí)走不通了，那么只能先放一放，看看在封裝技術(shù)上能不能把芯片做小，于是人們就想到系統(tǒng)級(jí)封裝 SiP。
SiP 不是指某項(xiàng)具體的技術(shù)，也不是新鮮詞，此前已經(jīng)有很多設(shè)備在使用了，例如蘋(píng)果的 Apple Watch，iPhone7 Plus 中也采用了約 15 處不同類(lèi)型的 SiP 工藝。
不過(guò)在超摩爾定律時(shí)代，對(duì) SiP 有更高的要求，必須要把多枚芯片封裝得更小。目前行業(yè)里有一個(gè)整體的方向，就是 3D 封裝。
什么是 3D 封裝呢？其實(shí)過(guò)去的系統(tǒng)級(jí)封裝，在一個(gè)封裝里，芯片還是并列放著的，叫做 2.5D IC。
3D 封裝就比較變態(tài)了，它將很多芯片堆疊在一起封裝，這樣就大大減小了空間。
當(dāng)然，這說(shuō)起來(lái)輕松，做起來(lái)技術(shù)難度卻非常高，而且有很多技術(shù)分支，臺(tái)積電就在去年 4 月完成了全球首顆 3D IC 的封裝，目前尚未量產(chǎn)。
隨著超摩爾定律的 3D SiP 封裝技術(shù)推進(jìn)，對(duì)相關(guān)的設(shè)備也有新的要求，引發(fā)新一輪設(shè)備更換。
由于是新的技術(shù)，相比中國(guó)落后幾十年的光刻機(jī)等設(shè)備，這一條起跑線國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有差太多，對(duì)于中國(guó)來(lái)說(shuō)是需要把握的機(jī)遇。
當(dāng)然，機(jī)遇也總伴隨著挑戰(zhàn)，像 3D IC 這樣的高端封裝領(lǐng)域，目前中國(guó)大陸和臺(tái)積電、英特爾、三星等國(guó)際巨頭的差距仍然明顯。
中國(guó)要想在已有的優(yōu)勢(shì)條件上繼續(xù)追趕，必須集上下游之力共同完成，而不是把封測(cè)當(dāng)做一項(xiàng)孤立的環(huán)節(jié)。
例如臺(tái)積電，他們是做芯片制造代工的，卻也在研究先進(jìn)的封裝技術(shù)，說(shuō)明這在未來(lái)會(huì)成為關(guān)聯(lián)上下游的重要方向。
3、下游
芯片產(chǎn)業(yè)鏈的下游是具體的終端以及行業(yè)應(yīng)用。這一環(huán)節(jié)，我國(guó)則無(wú)需擔(dān)憂。
從半導(dǎo)體的需求來(lái)說(shuō)，我國(guó)一直是全球最大的半導(dǎo)體集成電路消費(fèi)國(guó)，從 2013 年開(kāi)始，我國(guó)集成電路進(jìn)口額即突破 2000 億美元，已經(jīng)連續(xù)五年遠(yuǎn)超原油這一戰(zhàn)略物資的進(jìn)口額，位列我國(guó)進(jìn)口最大宗商品。
同時(shí)我們自身的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)規(guī)模也在逐年擴(kuò)大，從 2007 年到 2018 年，我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)規(guī)模年均復(fù)合增長(zhǎng)率為 15.8%，遠(yuǎn)高于全球 6.8% 的增長(zhǎng)率，2018 年半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模達(dá) 1582 億美元，占全球的 33.72%。
這些數(shù)據(jù)都說(shuō)明，我國(guó)在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈下游一直有著龐大的需求，這對(duì)于我國(guó)的芯片突圍戰(zhàn)會(huì)起到重要的推動(dòng)和激勵(lì)作用。
四、數(shù)字芯片
1、CPU、GPU
數(shù)字芯片中的 CPU 和 GPU 是人們最常接觸的芯片，它們的市場(chǎng)格局早已形成。
桌面端的英特爾和 AMD，移動(dòng)端的 ARM，是橫亙?cè)谶@個(gè)領(lǐng)域的巨人，他們不僅是擁有幾乎壟斷性的市場(chǎng)份額，更已經(jīng)形成強(qiáng)大的軟硬件生態(tài)，因此我們?cè)谶@個(gè)領(lǐng)域內(nèi)突圍的機(jī)會(huì)很小。
不過(guò)機(jī)會(huì)雖小，也不能放棄。目前在 CPU 領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)的主要玩家有龍芯、兆芯、申威、華為鯤鵬和飛騰；GPU 方面，則包括景嘉微、西郵微電和中科曙光。
這些企業(yè)中，像龍芯、申威、景嘉微等企業(yè)的芯片由于 IP 授權(quán)架構(gòu)、性能等因素，難以在商用領(lǐng)域形成生態(tài)，因此目前主要在黨政軍領(lǐng)域發(fā)揮作用，
華為鯤鵬擁有 ARMv8 相關(guān)授權(quán)，性能強(qiáng)勁，制程也能達(dá)到 7nm，但目前和麒麟芯片一樣，正處于被美國(guó)制裁的風(fēng)浪中，未來(lái)有諸多不確定性；
中科曙光主要專注于黨政和商用服務(wù)器市場(chǎng)，他們的海光 CPU 是國(guó)內(nèi)唯一基于 x-86 架構(gòu)的服務(wù)器芯片，性能、生態(tài)方面都具有優(yōu)勢(shì)；同時(shí)他們也有 GPU 業(yè)務(wù)，也是面向于服務(wù)器市場(chǎng)和 AI 市場(chǎng)。
中科曙光本來(lái)應(yīng)該在服務(wù)器市場(chǎng)有很好的發(fā)展前景，但去年他們和華為一樣被列入“實(shí)體清單”，供應(yīng)鏈?zhǔn)艽?，未?lái)被蒙上了一層陰影。
兆芯是上海市國(guó)資委下屬單位持股 80%、威盛電子 (VIA) 持股 20% 共同成立的合資公司，是由國(guó)家大力扶持的 IC 設(shè)計(jì)公司，同時(shí)擁有 x-86 和 ARM 授權(quán)，同時(shí)具有設(shè)計(jì) CPU、GPU 和芯片組的能力。
他們 16nm KX-6000 系列處理器，是目前國(guó)產(chǎn)最先進(jìn)的 X86 處理器，并且已經(jīng)搭載在聯(lián)想、英眾、攀升等國(guó)產(chǎn)筆記本、臺(tái)式機(jī)、一體機(jī)產(chǎn)品上。
兆芯是目前我國(guó)高性能 x86 處理器的中堅(jiān)力量，不過(guò)也存在獲得的 x86 授權(quán)是早期授權(quán)，市場(chǎng)開(kāi)拓不足等問(wèn)題，在技術(shù)層面也有被美國(guó)限制的危險(xiǎn)。
2、存儲(chǔ)芯片
在文章 3 中，IT之家曾經(jīng)為大家比較詳細(xì)地介紹過(guò)國(guó)內(nèi)存儲(chǔ)芯片產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀，這里先挑幾個(gè)重點(diǎn)：
2017 年我國(guó)存儲(chǔ)芯片自給率為 0，市場(chǎng)缺口巨大；
存儲(chǔ)芯片市場(chǎng)，DRAM 以三星、海力士和美光為主導(dǎo)，NAND 市場(chǎng)以三星、Kioxia、WDC 以及美光等為主;
國(guó)內(nèi) DRAM 市場(chǎng)的主要企業(yè)有長(zhǎng)江存儲(chǔ)、福建晉華和合肥長(zhǎng)鑫；NAND 市場(chǎng)則以長(zhǎng)江存儲(chǔ)為主。
我國(guó)存儲(chǔ)芯片產(chǎn)業(yè)在 2016 年開(kāi)始規(guī)?；季郑谳^短的時(shí)間里已經(jīng)取得不錯(cuò)的成果。
例如今年 4 月長(zhǎng)江存儲(chǔ)就成功研發(fā)了業(yè)內(nèi)首款 128 層 QLC 3D NAND 閃存，并已在多家控制器廠商 SSD 等終端存儲(chǔ)產(chǎn)品上通過(guò)驗(yàn)證。
而今年 5 月，搭載合肥長(zhǎng)鑫 DRAM 閃存顆粒的光威弈 Pro DDR4 內(nèi)存條也已經(jīng)開(kāi)賣(mài)，這是首款純國(guó)產(chǎn)的內(nèi)存條。
此外值得關(guān)注的是，隨著物聯(lián)網(wǎng)、智能家居、智能汽車(chē)等市場(chǎng)的火熱，作為非易失性存儲(chǔ)器之一的 NOR Flash 將會(huì)有新一輪需求大潮，
目前 NOR Flash 市場(chǎng)相對(duì)分散，國(guó)產(chǎn)化程度相對(duì)可觀，根據(jù) CINNO 數(shù)據(jù)，2019 第三季度年，國(guó)內(nèi)廠商華邦占據(jù)全球 NOR Flash 26% 的市場(chǎng)規(guī)模，宏旺占據(jù) 23%，兆易創(chuàng)新占據(jù) 18%。
總體來(lái)說(shuō)，在半導(dǎo)體國(guó)產(chǎn)化需求的倒逼下，國(guó)內(nèi)存儲(chǔ)產(chǎn)業(yè)會(huì)迎來(lái)發(fā)展機(jī)遇，這可以視為一個(gè)值得期待的突破口。
3、AI 芯片
目前人工智能技術(shù)越來(lái)越成熟，已經(jīng)廣泛應(yīng)用在各行各業(yè)，市場(chǎng)上也掀起了一股 AI 熱潮。
而作為承載整個(gè)人工智能產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)，AI 芯片也稱為國(guó)內(nèi)外共同角逐的熱點(diǎn)，必將在未來(lái)扮演重要角色
AI 芯片按照設(shè)計(jì)方案劃分，主要可以分為 GPU、FPGA、ASIC 等，他們各自的特點(diǎn)如下：
而按照應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)看，AI 芯片的主要業(yè)務(wù)場(chǎng)景分為云端 AI 計(jì)算和終端側(cè)邊緣計(jì)算。
目前，GPU 仍然是 AI 芯片市場(chǎng)的主導(dǎo)，主要在云端訓(xùn)練和推理這類(lèi)高端市場(chǎng)中使用；
而 FPGA 和 ASIC 由于靈活性和可定制性等特點(diǎn)，未來(lái)在終端邊緣計(jì)算方面會(huì)有很大的發(fā)展空間。
具體到芯片和業(yè)務(wù)場(chǎng)景，當(dāng)前在 GPU AI 芯片市場(chǎng)，基本上是英偉達(dá)一家獨(dú)大，國(guó)內(nèi)企業(yè)與之差距懸殊；
FPGA 芯片市場(chǎng)則主要被國(guó)外 Xilinx（賽靈思）、英特爾、Lattice（萊迪思）、Microsemi（美高森美）四大巨頭壟斷，尤以賽靈思和英特爾為執(zhí)牛耳者。
國(guó)內(nèi) FPGA 則剛剛起步，在硬件性能等方面和巨頭差距較大。
目前國(guó)內(nèi)主要的 FPGA 廠商有紫光同創(chuàng)、復(fù)旦微電子、華微電子等，其中紫光同創(chuàng)是中國(guó)市場(chǎng)唯一具備自主產(chǎn)權(quán)千萬(wàn)門(mén)級(jí)高性能 FPGA 研發(fā)制造能力的企業(yè)。
ASIC 是指專用芯片，是為專門(mén)用于某種目的和用戶定制的，與其說(shuō)是一種芯片，更像是一種技術(shù)方案，有點(diǎn)像 IP 授權(quán)。
目前國(guó)外主要是谷歌在主導(dǎo) ASIC，國(guó)內(nèi)則以寒武紀(jì)為代表，例如華為麒麟芯片中的 NPU 就是來(lái)自寒武紀(jì)的 IP 授權(quán)。
值得關(guān)注的是，由于美國(guó)的限制措施，國(guó)產(chǎn)替換熱潮的掀起，國(guó)內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)巨頭阿里、騰訊和百度也紛紛投入到芯片領(lǐng)域，帶來(lái)充沛的資金和研發(fā)資源，而他們不約而同都將重點(diǎn)領(lǐng)域?qū)?zhǔn)了 AI 芯片。
例如阿里巴巴在 2017 年成立達(dá)摩院，并在 2018 年宣布正研發(fā)一款 Ali-NPU 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片，主要應(yīng)用于圖像視頻分析、機(jī)器學(xué)習(xí)等 AI 推理計(jì)算。
百度對(duì) AI 的關(guān)注則更為密切，他們?cè)?2017 發(fā)布了 DuerOS 智慧芯片，并與紫光展銳、ARM、上海漢楓達(dá)成戰(zhàn)略合作。
2018 年 7 月，百度還正式發(fā)布了自研的 AI 芯片“昆侖”，這是當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)第一款云端全功能 AI 芯片，算是打入到了高端市場(chǎng)。
雖然在一些高端 AI 業(yè)務(wù)場(chǎng)景中，仍然是國(guó)外芯片巨頭占據(jù)著話語(yǔ)權(quán)，但 AI 是這幾年新興的技術(shù)方向，行業(yè)熱潮洶涌，留給國(guó)內(nèi)企業(yè)的機(jī)會(huì)也比較多。
特別是 FPGA+ASIC 結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)邊緣計(jì)算的場(chǎng)景，國(guó)內(nèi)不僅有巨大的市場(chǎng)需求，也有對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品生態(tài)，很可能會(huì)成為中國(guó)半導(dǎo)體的又一個(gè)突圍據(jù)點(diǎn)。
五、模擬芯片
模擬芯片是處理模擬信息的芯片，是終端處理外界信息的第一關(guān)，主要包括電源管理芯片、信號(hào)鏈芯片、射頻芯片，當(dāng)然還有種類(lèi)非常多的其他芯片。
模擬芯片對(duì)比數(shù)字芯片，產(chǎn)品種類(lèi)復(fù)雜、生命周期長(zhǎng)，雖然工藝制程要求低，但設(shè)計(jì)依賴有長(zhǎng)年經(jīng)驗(yàn)的人才，因此這個(gè)領(lǐng)域也有很高的壁壘，存在寡頭競(jìng)爭(zhēng)的局面。
以國(guó)內(nèi)來(lái)說(shuō)，模擬芯片市場(chǎng)主要被 TI、NXP、英飛凌、Skyworks、意法半導(dǎo)體等國(guó)際模擬芯片巨頭占領(lǐng)，共同擁有 35% 的市場(chǎng)份額。
而全球前十的模擬芯片廠商中，中國(guó)無(wú)一家入選。
那這是不是說(shuō)明中國(guó)在模擬芯片市場(chǎng)就沒(méi)有突圍機(jī)會(huì)呢？也不是。
前面說(shuō)了，模擬芯片產(chǎn)業(yè)有自身的特點(diǎn)：不依賴于摩爾定律，技術(shù)發(fā)展主要以經(jīng)驗(yàn)積累為主，因此在技術(shù)上被卡脖子的牽制要少一些。
反觀中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，雖然和國(guó)外巨頭仍然有巨大差距，但我國(guó)僅花了近二十年的時(shí)間，就實(shí)現(xiàn)了國(guó)外四五十年的技術(shù)發(fā)展歷程，這和我們的工程師人才儲(chǔ)備、市場(chǎng)需求和拼搏的精神有密切關(guān)系。
這就是我們?cè)谀M芯片市場(chǎng)突圍的機(jī)會(huì)。
眼下，中國(guó)模擬芯片市場(chǎng)規(guī)模還相對(duì)較小，且比較分散，不過(guò)從國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)來(lái)看，國(guó)內(nèi)模擬芯片市場(chǎng)正在趨于集中。例如 2019 年一年內(nèi)，模擬芯片企業(yè)就少了 108 家。
同時(shí)，中國(guó)模擬芯片產(chǎn)業(yè)經(jīng)過(guò)多年的沉淀，目前已經(jīng)有一批優(yōu)秀的模擬芯片廠商崛起，如矽力杰、昂寶、圣邦股份、福滿電子等，他們的市場(chǎng)認(rèn)可度正在不斷提升。
例如作為國(guó)內(nèi)模擬芯片龍頭的圣邦股份，就有應(yīng)用于消費(fèi)電子、通訊設(shè)備、工業(yè)控制、醫(yī)療儀器、汽車(chē)電子等領(lǐng)域等多條模擬芯片產(chǎn)品線。他們還是國(guó)內(nèi)最大的運(yùn)放供應(yīng)商，在全球排名第四，僅次于國(guó)外的 TI、ADI 和 Maxim，某些高精度運(yùn)放的參數(shù)已經(jīng)超過(guò) TI，技術(shù)實(shí)力很雄厚。
總體來(lái)說(shuō)，模擬芯片領(lǐng)域，中國(guó)在未來(lái)國(guó)產(chǎn)替代化浪潮中實(shí)現(xiàn)突圍，也是較有希望的。
六、結(jié)語(yǔ)
經(jīng)過(guò)上面這一輪分析，可以看到，中國(guó)的半導(dǎo)體突圍戰(zhàn)，如果只盯著最上游和制程工藝節(jié)點(diǎn)等相關(guān)的尖端技術(shù)看，我們似乎真的已經(jīng)被圍困到走投無(wú)路；
可是，如果拓寬視野，從整個(gè)芯片產(chǎn)業(yè)的角度看，我們其實(shí)還大有可為。
最上游的尖端技術(shù)重要嗎？非常重要，必須堅(jiān)定地鉆研、積淀。
但是突圍戰(zhàn)，拼的是錯(cuò)位競(jìng)爭(zhēng)，能否靈活地找到突圍點(diǎn)，決定我們能否存活。
總體來(lái)說(shuō)，我們的機(jī)會(huì)在于：
萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代在 FPGA、ASIC 以及模擬芯片領(lǐng)域產(chǎn)生的巨大市場(chǎng)需求；
門(mén)檻相對(duì)較低的芯片封測(cè)領(lǐng)域；
以及超摩爾定律引發(fā)的以 SiP 為主的封測(cè)技術(shù)革新；
AI 時(shí)代的搶先布局。在 FPGA、ASIC 以及芯片 IP 設(shè)計(jì)領(lǐng)域會(huì)有新的機(jī)遇，同時(shí)我國(guó)在人工智能領(lǐng)域有著相對(duì)完整的產(chǎn)業(yè)鏈。
當(dāng)然，還有一點(diǎn)很重要，就是縱觀整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈，中國(guó)雖然在不少關(guān)鍵技術(shù)上落后，但仍然有著全產(chǎn)業(yè)鏈的布局，每個(gè)環(huán)節(jié)我們都不是空白。
這就像火種，延續(xù)著中國(guó)半導(dǎo)體的希望。
禍福相依，美國(guó)的無(wú)良封鎖，客觀上也刺激了中國(guó)半導(dǎo)體國(guó)產(chǎn)替代的強(qiáng)烈意愿，我們有巨大的市場(chǎng)需求，全產(chǎn)業(yè)鏈的布局，只要人心向齊，謀勇并施，IT之家相信，再堅(jiān)實(shí)的封鎖線，也有被撕開(kāi)的那一天。
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