集成電路，也就是人們通常所說(shuō)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(jì)算等新一代信息產(chǎn)業(yè)的基石。據(jù)海關(guān)總署數(shù)據(jù)，2017年中國(guó)外貿(mào)進(jìn)口額最大的三項(xiàng)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(jìn)口額達(dá)到1.76萬(wàn)億元人民幣，從2015年起已連續(xù)三年超過原油，位列所有進(jìn)口產(chǎn)品首位。
這三類中高級(jí)工業(yè)品，既是中國(guó)制造當(dāng)前的短板軟肋，也是未來(lái)產(chǎn)業(yè)升級(jí)的主攻方向。而集成電路因其技術(shù)含量最高，更是產(chǎn)業(yè)升級(jí)路線圖中的核心。本期《中國(guó)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(guó)品牌在其中有哪些建樹、前景如何。
美國(guó)獨(dú)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(gè)部分：設(shè)計(jì)、制造、封測(cè)。設(shè)計(jì)位于價(jià)值鏈最高端，屬技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)；制造屬資本和技術(shù)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(cè)則技術(shù)含量最低，屬勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)。
世界上共有200多個(gè)國(guó)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(tái)灣）、歐、日這五大玩家手中。如今的形勢(shì)是，美國(guó)繼續(xù)一家獨(dú)大，中國(guó)大陸、韓國(guó)快速發(fā)展，而歐洲、日本、中國(guó)臺(tái)灣則有所衰退。
今年，知名調(diào)研機(jī)構(gòu)IC Insights發(fā)布了《2017年全球十大集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)》，在1000億美元的市場(chǎng)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(gè)國(guó)家的企業(yè)。美國(guó)6家（括號(hào)內(nèi)為排名）：高通（1）、英偉達(dá)（3）、蘋果（5）、超威（6）、賽靈思（8）、美滿（9）；中國(guó)大陸2家：華為海思（7）、紫光展銳（10）；中國(guó)臺(tái)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(gòu)的游戲，博通其實(shí)本質(zhì)上仍是一家美國(guó)企業(yè)。
當(dāng)然，嚴(yán)格地說(shuō)，這份名單僅統(tǒng)計(jì)了純?cè)O(shè)計(jì)企業(yè)（fabless），而設(shè)計(jì)、制造、封測(cè)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(wù)，因此，即便加上英特爾與三星，全球集成電路設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)的蛋糕，也只是分屬美、韓、中（含臺(tái)灣）三國(guó)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(gè)人電腦與服務(wù)器領(lǐng)域，英特爾一枝獨(dú)秀，超威緊隨其后；高通、蘋果統(tǒng)治高端手機(jī)芯片領(lǐng)域多年，中低端則由聯(lián)發(fā)科稱雄；而最賺錢的存儲(chǔ)器領(lǐng)域，三星+SK海力士的韓國(guó)組合是當(dāng)之無(wú)愧的霸主；英偉達(dá)擅長(zhǎng)GPU（圖形處理器），賽靈思主攻FPGA（現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列），如今它們雙雙進(jìn)軍人工智能……
當(dāng)目光轉(zhuǎn)向產(chǎn)業(yè)鏈下游時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)來(lái)到了中國(guó)臺(tái)灣的天下。
IC Insights數(shù)據(jù)顯示，2017年在芯片制造領(lǐng)域，有八家企業(yè)占據(jù)了全球623億美元市場(chǎng)的88%。這其中，中國(guó)臺(tái)灣的臺(tái)積電更是一騎絕塵，2017年銷售額達(dá)322億美元，是排名第二的格羅方德的5倍以上，市場(chǎng)占有率達(dá)到52%，意味著臺(tái)積電一家的營(yíng)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(guó)臺(tái)灣獨(dú)占3家，臺(tái)積電、臺(tái)聯(lián)電、力晶分列第一、三、六位，美國(guó)的格羅方德排名第二，韓國(guó)的三星排名第四，中國(guó)大陸有兩家上榜企業(yè)，中芯國(guó)際與華虹集團(tuán)，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(cè)試領(lǐng)域，依舊由中國(guó)臺(tái)灣領(lǐng)銜。2017年底，全球芯片封測(cè)業(yè)排名第一的日月光公司對(duì)排名第四的矽品公司的并購(gòu)案得以通過，據(jù)業(yè)內(nèi)人士估計(jì)，隨著中國(guó)臺(tái)灣兩大封測(cè)企業(yè)的合并，其全球市場(chǎng)占有率將達(dá)到37%，大大超過了第二位的美國(guó)安靠和位居第三的中國(guó)大陸企業(yè)長(zhǎng)電科技。不過在總體市場(chǎng)份額上，中國(guó)大陸企業(yè)已經(jīng)超過了美國(guó)、日本和歐洲，緊隨中國(guó)臺(tái)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(guó)方陣
商場(chǎng)如戰(zhàn)場(chǎng)。在集成電路產(chǎn)業(yè)鏈的每一個(gè)環(huán)節(jié)，在國(guó)際半導(dǎo)體巨頭稱霸的每一個(gè)“山頭”，都有中國(guó)大陸企業(yè)與之進(jìn)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(guó)大陸在芯片封測(cè)領(lǐng)域發(fā)展最好，無(wú)論在技術(shù)水平還是生產(chǎn)規(guī)模上，中國(guó)大陸企業(yè)已基本抹平了與國(guó)際頂尖企業(yè)的差距。長(zhǎng)電科技的封裝技術(shù)專利數(shù)量，在中國(guó)和美國(guó)都是同行業(yè)第一位，其中先進(jìn)封裝技術(shù)專利超過了67%。同時(shí)，中國(guó)大陸封測(cè)企業(yè)的增速也是業(yè)內(nèi)最快的。2017年全球封測(cè)十強(qiáng)營(yíng)收增長(zhǎng)率超過10%的只有4家，而3家上榜的中國(guó)大陸企業(yè)便盡在其中。照此勢(shì)頭發(fā)展下去，中國(guó)大陸在芯片封測(cè)行業(yè)或可率先實(shí)現(xiàn)趕超。
而在芯片制造環(huán)節(jié)，中國(guó)大陸企業(yè)的實(shí)力則最為弱小，與世界一流水平差距最大。當(dāng)中芯國(guó)際還在苦苦提升28納米工藝的良率時(shí)，臺(tái)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(guó)際在技術(shù)上與對(duì)手至少存在著三代的差距。而在規(guī)模體量與市場(chǎng)份額上，中芯國(guó)際更是與臺(tái)積電存在10倍以上的差距。在這樣的情況下，中國(guó)大陸企業(yè)想要實(shí)現(xiàn)趕超，除了繼續(xù)在設(shè)備上加大投入，技術(shù)人才的培養(yǎng)、經(jīng)驗(yàn)上的積累也十分重要，需要更多時(shí)間和實(shí)踐來(lái)磨礪。
至于芯片設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，中國(guó)大陸企業(yè)則可用“全線迎戰(zhàn)，單兵突破”來(lái)形容。在個(gè)人電腦CPU領(lǐng)域，有胡偉武教授帶領(lǐng)的龍芯中科，在服務(wù)器和超算CPU領(lǐng)域，則有申威、飛騰等。GPU的開發(fā)上，國(guó)內(nèi)有景嘉微、兆芯，還有在2017年9月由中資背景基金收購(gòu)來(lái)的英國(guó)GPU公司Imagination作為“外援”。FPGA有紫光同創(chuàng)，存儲(chǔ)器有長(zhǎng)江存儲(chǔ)。
但平心而論，這些中國(guó)大陸企業(yè)的技術(shù)實(shí)力、市場(chǎng)份額都與國(guó)際對(duì)手相差較遠(yuǎn)，目前還難以憑借產(chǎn)品與對(duì)手在市場(chǎng)上進(jìn)行正面交鋒，只能先耕耘中低端芯片市場(chǎng)，或工控、軍工、航天等小眾特殊領(lǐng)域。比如，北斗衛(wèi)星中搭載著龍芯自主研發(fā)的宇航級(jí)芯片，曾位居世界算力第一的中國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)“神威·太湖之光”，也使用了申威自研處理器?？梢哉f(shuō)，在芯片設(shè)計(jì)的各個(gè)重要領(lǐng)域，中國(guó)大陸都有企業(yè)在進(jìn)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(guó)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(lái)解決。手機(jī)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(yíng)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(shì)。
今年8月底，華為海思發(fā)布了最新款手機(jī)芯片麒麟980，性能已基本與高通、蘋果最先進(jìn)產(chǎn)品持平，許多人將其視為高通、蘋果、三星等高端手機(jī)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(chǎng)，如今紫光展銳在印度的市場(chǎng)份額已達(dá)到40%，依靠物美價(jià)廉的特點(diǎn)頻頻重挫聯(lián)發(fā)科。未來(lái)，中國(guó)大陸手機(jī)芯片設(shè)計(jì)行業(yè)前途光明。
練好內(nèi)功等待時(shí)機(jī)
時(shí)間會(huì)證明一切
對(duì)于芯片企業(yè)來(lái)說(shuō)，有時(shí)發(fā)展的最大阻礙不在技術(shù)，而在專利。先入局的玩家會(huì)不斷用專利加高后來(lái)者的門檻。就像解一道數(shù)學(xué)題，先做出來(lái)的人會(huì)把自己的解法注冊(cè)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(lái)的人交專利費(fèi)，而且這個(gè)專利還有期限，到了期限必須續(xù)費(fèi)更新。日子久了，就算某個(gè)同學(xué)鉆研出了別的解法，但大家已經(jīng)習(xí)慣了用同一種解法解題，一想到換個(gè)解法后許多定理推論還得重新學(xué)習(xí)、重新驗(yàn)證，也就懶得再去費(fèi)心琢磨了。這就是國(guó)際芯片產(chǎn)業(yè)的“生態(tài)”。有時(shí)技術(shù)易追趕，但生態(tài)難撼動(dòng)，中國(guó)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(shù)軌道發(fā)生變遷，使之前解法積累的優(yōu)勢(shì)蕩然無(wú)存。例如消費(fèi)電子行業(yè)從個(gè)人電腦時(shí)代走向智能手機(jī)時(shí)代，就是一次影響深遠(yuǎn)的“換題”。ARM指令集是ARM公司的“解題方法”，特點(diǎn)是低性能、功耗小，在個(gè)人電腦時(shí)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(duì)于智能手機(jī)這道題來(lái)說(shuō)，ARM卻反超英特爾成為更優(yōu)解法，最終幾乎壟斷移動(dòng)芯片產(chǎn)業(yè)，與安卓系統(tǒng)構(gòu)成“AA體系”，同微軟、英特爾的“Wintel體系”劃江而治。
如今，中國(guó)大陸芯片企業(yè)要想實(shí)現(xiàn)趕超，首先要能抓住“換題”的機(jī)遇。瞄準(zhǔn)人工智能浪潮的寒武紀(jì)就是一個(gè)榜樣。早在2016年，寒武紀(jì)就已推出自主研發(fā)的人工智能芯片，型號(hào)名叫DianNao，即中文“電腦”的拼音。2017年，寒武紀(jì)完成阿里巴巴領(lǐng)投的1億美元A輪融資，同時(shí)華為宣布與寒武紀(jì)合作，在華為的麒麟芯片之中使用寒武紀(jì)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(guó)時(shí)代，有阿里和華為這兩艘大船的護(hù)航，寒武紀(jì)的前景愈加可期。
更關(guān)鍵的是，寒武紀(jì)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(yǔ)），這是世界首個(gè)深度學(xué)習(xí)指令集。指令集是計(jì)算機(jī)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(gè)人電腦與移動(dòng)端的生態(tài)體系。寒武紀(jì)也極有可能成為深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域的英特爾和ARM。
然而，“換題”只是提供變化的機(jī)遇，卻并不必然帶來(lái)行業(yè)洗牌的結(jié)果。歷史上完全依賴國(guó)外技術(shù)，陷入“引進(jìn)-落后-再引進(jìn)-再落后”惡性循環(huán)的失敗案例比比皆是。要想通過“換題”實(shí)現(xiàn)趕超，根本還在于自己練好“內(nèi)功”，有進(jìn)行自主正向開發(fā)的意愿和能力。惟其如此，方能有準(zhǔn)確判斷技術(shù)軌道變化的敏感度，在看見換道的機(jī)會(huì)時(shí)，也能踩得下去最后一腳超車的油門。
所有的努力都不會(huì)完全白費(fèi)，付出的所有時(shí)間和精力，都是對(duì)未來(lái)的積累。這句話放在中國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)上尤為合適。作為中國(guó)芯片未來(lái)的希望，寒武紀(jì)創(chuàng)始人陳云霽、陳天石兩兄弟都是由中科院計(jì)算所培養(yǎng)出來(lái)的，陳云霽更是直接師從胡偉武，長(zhǎng)期從事龍芯的研制開發(fā)工作?？梢哉f(shuō)，光芒四射的寒武紀(jì)，背后站著的正是砥礪前行的龍芯。
或許正應(yīng)了那副對(duì)聯(lián)：有志者，事竟成，百二秦關(guān)終屬楚；苦心人，天不負(fù)，三千越甲可吞吳。
雄關(guān)漫道真如鐵，而今邁步從“芯”越。時(shí)間會(huì)證明一切。
01月07日 18:14
