和所有企業(yè)一樣，國產(chǎn)芯片企業(yè)也需要從0到1的機會，目前或許就是最好的時代。
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文丨張偉超
編輯丨楊旭然
一定程度上說，半導(dǎo)體就是新經(jīng)濟發(fā)展的基石與晴雨表?？萍嫉倪M步離不開半導(dǎo)體的發(fā)展。
眾所周知，半導(dǎo)體的絕大多數(shù)領(lǐng)域都被少數(shù)幾個國家壟斷把持。但這無可厚非，回顧整個半導(dǎo)體行業(yè)的歷史，從誕生至今，他們已領(lǐng)先數(shù)十年。
半導(dǎo)體的百年沉淀
1833年，英國科學(xué)家巴拉迪最先發(fā)現(xiàn)，硫化銀的電阻會隨著溫度的變化而變化，這種情況不同于一般金屬。這是半導(dǎo)體現(xiàn)象的首次發(fā)現(xiàn)。
隨后的70多年里，眾多知名科學(xué)家不斷發(fā)現(xiàn)相關(guān)定律與性質(zhì)。到了1904年，人類歷史上第一只電子管誕生。又經(jīng)過34年的不斷發(fā)展，1947年，第一塊晶體管在貝爾實驗室誕生，標志著人類步入了飛速發(fā)展的電子時代。眾多公司開始涉及半導(dǎo)體業(yè)務(wù)，例如德州儀器、摩托羅拉、IBM等。
1955年，“晶體管之父”肖克利回到老家圣克拉拉谷（也就是現(xiàn)在的硅谷），建立了自己的公司——肖克利半導(dǎo)體實驗室，這是硅谷第一家真正的半導(dǎo)體公司。肖克利實驗室為硅谷引來了大批優(yōu)秀的技術(shù)人員。使硅谷取代美國東部，成為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的中心。
1957年，“八叛逆”離開肖克利實驗室，借助仙童照相器材公司的投資，創(chuàng)立了仙童半導(dǎo)體公司，這是硅谷歷史上的一個里程碑。仙童半導(dǎo)體公司首次將集成電路技術(shù)推向商用化，此后還孵化出包括英特爾、AMD、美國國家半導(dǎo)體、LSI Logic、VLSI Technology、Intersil、Altera、Xillinx等業(yè)界眾多巨擘。
1965年，戈登摩爾提出摩爾定律。1968年羅伯特諾伊斯與戈登摩爾創(chuàng)立了Intel公司。
1971年，世界上第一片CPU在Intel公司誕生。它決定了全球半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ)架構(gòu)，也就是我們常說的X86架構(gòu)。一代巨頭也就此開始了它的野蠻生長之路。1997年，隨著Intel奔騰系列這一劃時代的產(chǎn)品出現(xiàn)，人類正式進入計算機時代。Intel的芯片王朝也宣告成立，X86架構(gòu)芯片便橫掃世界，統(tǒng)治了個人PC與服務(wù)器時代。
與此同時，在王朝的陰翳下，另一顆崛起的種子正在生根發(fā)芽。1985年，Acorn公司研發(fā)出第一款處理器芯片，型號被定為 ARM1。在強大的X86系列面前，ARM1顯得弱小不堪。
1990年，Acorn與蘋果、諾基亞、VLSI、Technology等公司合資改組為ARM計算機公司。
但在Intel強大的統(tǒng)治下，ARM并不好過。絕境中，ARM決定改變他們的產(chǎn)品策略，他們不再生產(chǎn)芯片，轉(zhuǎn)而以IP授權(quán)的商業(yè)模式，將芯片設(shè)計方案轉(zhuǎn)讓給其他公司。簡單來說就是，ARM不再像Intel一樣，一顆芯片的設(shè)計、制作、封裝都由自己來完成，它相當于出售自己的“設(shè)計圖紙”，剩下的由購買方自己去完成。
沒想到正是這種模式，開創(chuàng)了屬于ARM的全新時代。隨后，越來越多的公司參與到這種授權(quán)模式中，與ARM建立了合作關(guān)系。其中就包括三星、Cirrus Logic、德州儀器（TI）、夏普等公司。
2007年，真正的劃時代產(chǎn)品出現(xiàn)了，那就是iPhone。
蘋果iPhone徹底顛覆了移動電話的設(shè)計，開啟了全新的時代。第一代iPhone使用了ARM設(shè)計、三星制造的芯片。iphone的熱銷，App Store的迅速崛起，讓全球移動應(yīng)用徹底綁定在ARM指令集上。緊接著，2008年，谷歌推出了Android（安卓）系統(tǒng)，也是基于ARM指令集。
至此，智能手機進入了飛速發(fā)展階段，ARM也奠定了移動芯片時代的霸主地位。
如今芯片產(chǎn)業(yè)正在經(jīng)歷向AI芯片的轉(zhuǎn)變，2016年被定義為AI元年，是AI蓬勃發(fā)展的一年。各類AI芯片也橫空出世，呈現(xiàn)出“百舸爭流”的態(tài)勢。
雖然國內(nèi)外企業(yè)都處于同一起跑線，但老牌企業(yè)依舊有自身優(yōu)勢。由于CUDA開發(fā)平臺的普及和較早研發(fā)GPU，英偉達目前處于AI芯片領(lǐng)頭羊的地位，并在不斷擴張。
值得欣喜的是，在AI芯片時代，我國擁有華為海思、聯(lián)發(fā)科、瑞芯微、芯原微、寒武紀、地平線等大量優(yōu)秀企業(yè)緊隨其后，國產(chǎn)替代或?qū)⒆源硕肌?/span>
國產(chǎn)替代在路上
2018年貿(mào)易爭端伊始，中興遭受了沉重的打擊。這讓人們意識到核心器件被“卡脖子”是多么可怕的一件事，也讓“國產(chǎn)替代”的口號變得愈發(fā)響亮。
其實不止我國苦“美”久矣，天下都已苦“美”久矣。
20世紀80年代，日本制造商在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中處于領(lǐng)先地位，他們采用基于DRAM的IDM商業(yè)模式。日本幾乎占領(lǐng)了全球半導(dǎo)體市場的半壁江山。他們以全面出擊的策略來擴張業(yè)務(wù)，利用成功的內(nèi)存業(yè)務(wù)為其創(chuàng)造資源，在MCU、Sensor等領(lǐng)域取得巨大成功。
20世紀90年代初，三星成為全球最大的DRAM，隨后再成為全球閃存的最大廠商。
20世紀90年代中，我國臺灣，智原、聯(lián)發(fā)科、聯(lián)詠等一批IC公司從聯(lián)電分離出來，吹響了東方IC企業(yè)挑戰(zhàn)西方IC產(chǎn)業(yè)的號角。
但好景不長，隨著PC個人電腦的全球普及，日本、韓國制造商風頭減弱，美國IC廠商通過把資源集中到PC業(yè)務(wù)而取得了長足的發(fā)展，Intel和德州儀器等美國制造商抓住機遇。尤其是Intel，通過專心致志發(fā)展MPU（MPU為CPU的分支，可簡單理解為功能較強大的CPU），從日本電氣股份有限公司NEC手中奪得了全球第一的排名，并在此后一直保持。
我國半導(dǎo)體行業(yè)起步較晚，在20世紀末的這場半導(dǎo)體行業(yè)戰(zhàn)爭中并無我國企業(yè)的身影。但隨著時間的推移，目前我國優(yōu)秀的半導(dǎo)體企業(yè)也開始涌現(xiàn)出來。例如上海先進、中芯國際、中星微、士蘭微、紫光、華為等。
貿(mào)易摩擦出現(xiàn)至今已經(jīng)22個月。正是這些企業(yè)，為實現(xiàn)國產(chǎn)替代的理想提供了強有力支持。
今年1月，在華為開發(fā)者大會2020（Cloud）預(yù)溝通會上，華為高級副總裁張順茂針對此前華為進軍消費級臺式機市場的消息進行回應(yīng)。他表示，華為將為國產(chǎn)臺式機提供芯片，型號為鯤鵬920S。華為鯤鵬服務(wù)器主板和鯤鵬臺式機主板也已上線，搭載鯤鵬920處理器。
張順茂稱，目前全世界絕大部分算力都是基于英特爾的x86架構(gòu)CPU。華為近年來發(fā)力服務(wù)器芯片，尤其是在貿(mào)易爭端后加速了布局，來對標長期主導(dǎo)該市場的英特爾。
張順茂表示，歡迎國內(nèi)更多有技術(shù)、資金實力的公司投入芯片產(chǎn)業(yè)，讓國家有一個堅實的計算基礎(chǔ)。希望此舉能獲得“天下云集響，嬴糧而景從。”
正視差距，知己知彼
要想實現(xiàn)真正的國產(chǎn)替代，第一件事情就是對目前我國半導(dǎo)體行業(yè)現(xiàn)狀有所了解，否則容易陷入到盲目樂觀或者自卑。
中國推動國產(chǎn)CPU多年，但在市場上的競爭力仍然不足，份額或不到1%。
這張圖最初源自清華大學(xué)微電子學(xué)研究所魏少軍所長發(fā)表的《集成電路應(yīng)用》。魏少軍將國產(chǎn)核心集成電路和國產(chǎn)芯片的份額，和國外公司的市場占有率進行了比較。并將引用領(lǐng)域劃分為計算機、通用電子、通信、存儲和視頻系統(tǒng)等幾個大方面進行了數(shù)據(jù)比較。
從以上數(shù)據(jù)可以看出，計算機系統(tǒng)中，國內(nèi)芯片所占份額最好的是工業(yè)應(yīng)用，單片機主控制芯片份額為2%，在個人計算機及服務(wù)器方面國產(chǎn)芯片占有率基本為0。雖然我們有著自己的服務(wù)器生產(chǎn)制造企業(yè)，但是核心技術(shù)層面仍然沒有掌握。
在通用電子設(shè)備領(lǐng)域，可編程邏輯設(shè)備和DSP數(shù)字信號處理器的國內(nèi)份額也為0。雖然我國也研發(fā)出了類似華睿2號數(shù)字信號處理器面世，但是其在市場工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用還是基本空白。
在通信裝備行業(yè)，全國最高的依然是應(yīng)用處理器、通信處理器等產(chǎn)品，所占份額分別為18%、22%。這也是我國目前在芯片領(lǐng)域能夠占領(lǐng)到的最好的份額，但在嵌入式的MPU、DSP處理器占有率基本還是0。
在內(nèi)存芯片方面，DRAM內(nèi)存、NAND閃存份額也是0，閃存份額也不超過5%，ISP處理器份額也有5%。在顯示及視頻系統(tǒng)中，顯示處理器中國產(chǎn)占有率為5%，驅(qū)動IC占有率也是0。
需要指出，這里的0%不代表國內(nèi)完全沒有這個產(chǎn)品，而是與市場主流相比可以忽略不計。比如CPU處理器，國內(nèi)有龍芯、兆芯以及新近曝光的海光、瀾起等等，且不說技術(shù)、性能差距，光是產(chǎn)量方面他們就不能跟Intel、AMD之類的公司相比。
貿(mào)易逆差和自給率是常被提及的兩個數(shù)據(jù)。2016年，中國集成電路進口額達到2270.7億美元，連續(xù)四年超過了2000億美元，是價值最高的進口商品。同期出口集成電路613.8億美元，反而下降11.1％，貿(mào)易逆差高達1657億美元。預(yù)計未來幾年，集成電路進口額仍將維持高位。
近年來我國集成電路自給率不斷提升，2018年為13%，預(yù)計2020年有望提升至15%，但總體仍然處于較低水平。
關(guān)鍵元器件幾乎沒有國產(chǎn)、依賴大規(guī)模進口，在這樣的大背景下，一些曾經(jīng)被引以為傲的中國科技公司，在美國的施壓下噤若寒蟬。
從零到一的最好時代
和所有企業(yè)一樣，國產(chǎn)芯片企業(yè)也需要從0到1的機會，目前或許就是最好的時代。
集成電路產(chǎn)業(yè)涉及設(shè)計、制造、封裝三個環(huán)節(jié)，目前國內(nèi)已實行三業(yè)齊驅(qū)。制造可以去代工，封裝測試與美國的差距也不是很大。差距最大的就是設(shè)計環(huán)節(jié)。
國家八六三計劃超大規(guī)模集成電路設(shè)計專項專家魏少軍曾多次公開表示，其實不是中國設(shè)計不了芯片，而是因為當下沒有芯片迭代的條件。
我國也有優(yōu)秀的芯片面世，但芯片從不是簡單的一個器件，而是一個生態(tài)，需要不斷去應(yīng)用，驗證，迭代。但此前完全沒有機會去給國產(chǎn)芯片迭代。
英特爾、ARM這種大公司，都是通過不斷的迭代，最終改進出來好用的芯片。反觀國內(nèi)，國產(chǎn)芯片生存比較困難，重要原因之一，是業(yè)界不會給迭代的機會。
這是因為，一般企業(yè)等不了漫長的研發(fā)周期，或沒有耐心去等國產(chǎn)的芯片迭代；另一方面，即使研發(fā)出來，市場已經(jīng)存在性能優(yōu)越的芯片，甚至成本也低，他們可以通過價格戰(zhàn)來競爭，這直接限制了中國芯片設(shè)計能力的提升。
“本來有很多人其實可以設(shè)計出很好的芯片來，但是由于市場的生態(tài)不給你國產(chǎn)芯片迭代的機會，選擇性忽視國產(chǎn)，所以國內(nèi)公司也就不能、也不給工程師去試錯的機會，這就是我們的問題所在?！蔽荷佘娬J為。
一顆芯片誕生后，需要有龐大的生態(tài)來支持它的開發(fā)，這需要漫長的時間積累。很多國產(chǎn)芯片大多都是停留在實驗室階段，大量產(chǎn)、批量應(yīng)用基本沒有。
所以貿(mào)易爭端的存在，一定程度上保護了國內(nèi)眾多芯片企業(yè)，使得他們可以盡可能少地受外國低價高性能芯片的價格戰(zhàn)沖擊，能給他們更多的時間去應(yīng)用，驗證，迭代，做到真正的國產(chǎn)替代。
畢竟現(xiàn)實已經(jīng)足以說明，受制于人的危害之大。
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