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芯芯之火,可以燎原——中国芯片行业分析(1)—总论

作者:关中中年刀客    添加时间:2019-05-31    点击次数:

这一周来美对华为制裁的新闻持续发酵。而制裁的标的也从华为逐渐扩散到海康威视,大疆,科大讯飞等一系列中国的科技企业。其中美国国土安全局(DHS)在对大疆发动制裁时的声明中提到:中国制造的无人机可能(may be)向其在中国的制造商发送敏感数据。

我的确被震惊到了,我承认我的确低估了特朗普,我一直觉得他是不读书的。不过显然,从他可以如此熟练的引用我朝历史悠久的“莫须有”的典故来看,他还是读书的。

而且金毛狮王不仅读书,还自己写书。其共发行过16本畅销书,其中最有名的无疑是下面这本:交易的艺术。狮王在书中提出了11条助其成功的交易原则,已被各界人士奉为圣经。原来狮王才是成功学的鼻祖,地摊文学的始作俑者。

在狮王的灵魂感召下,昨日国际特快专递Fedex把华为发往世界各地的4个包裹全部寄往了美国,很好的响应了金毛狮王美国优先的口号。

好事成双,全球知名电子科技业协会IEEE今日也表态禁止华为参与编辑和审稿。

“尊敬的狮王,那些Chinese发表的文章数量快超过伟大的US了,咋整啊?”

“傻呀,别让他们发不就行了!”

“这样是不是不好,我们可是国际组织International Electrical andElectronics Engineers啊!”

“忽悠人多了把自己忽悠傻了吧?是Institute不是International。铁岭来的,还真把自己当国际大都市啊。”

言归正传,这次的华为制裁事件着实让芯片又大热了一把。身边许多朋友不明就里,都问我中国的芯片产业究竟是个什么水平。这次就索性花一些笔墨,给大家详细梳理一下中国芯片行业在全球水平以及整个产业链的优劣。整个梳理过程会花45次。今天是第一篇——总论。

去年中兴制裁事件之后,关于中国芯片行业地位的问题就不断被人提及。而听到的评价也往往是,“中国芯片业弱爆了”,“被吊打”,“都是汉芯这样的骗子公司”之类的情绪之言。

很多人在中兴事件之后,脑补了下AMDINTEL的黑历史,科普了下ASML的光刻机,再了解下台积电的7nm,三星的存储器,就觉得把芯片给搞明白了。贬低中国芯片行业又不用坐牢,使劲踩嘛,多痛快!

然而,芯片是一个巨大的产业,产业链上重要的分支,就包括原材料,设备,设计,制造,封装测试。然后光一个晶圆制造设备(不算封测设备)就有7大重要细分:扩散(diffusion),光刻(photo),蚀刻(Etch),离子注入(implant),薄膜沉积(PVD/CVD),化学研磨(CMP),清洗(Wet clean)。而在芯片功能端的分类,更是多如牛毛,逻辑电路里的处理器,存储器,视频采集,基带,射频,指纹识别;模拟电路里的功率器件,IGBT(高压器件),传感器MEMSMCU微处理器至少十几个基础分类,而每个基础分类里面还有多个进一步的细分。

的确,中国芯片在很多细分领域确实被很弱,但是回到我们的题目,中国芯片的现状如何,很显然这是一个关乎全局的问题,这就不是用几个细分领域的情况就能简单概括的。打个简单的比方。这个问题也可以换成,中国奥林匹克运动会的水平怎么样。奥运会至少30个大项,中国占有绝对优势的也仅仅只有乒乓,跳水,羽毛球这么几个有限的项目,绝大部分大项每次都是只能拼到屈指可数的一两块金牌而已,很多项目甚至拿不到金牌。然后你们说,奥运会一共300块金牌,中国只有30块,被吊打。你和全球比,当然被吊打。你把存储器和韩国比,把CPU和美国比,把光刻机和荷兰比,把尖端逻辑电路和台积电比,把原材料和日本比,把MCU和欧洲比,比来比去不被吊打才出鬼了。但是奥运会最后比的是国家综合实力排名。中国能拿到10%的金牌,就是实打实的坐二望一,没有任何水分。

这个放在芯片产业上面也一样。芯片产业在摩尔定律影响下对于技术提升近乎疯狂的追求,造成这注定是需要不断大量砸钱的产业。也同时造成产业链的不断细分化和专业化。在全球化背景下,几乎已经没有国家可以通吃芯片的整条产业链,当然唯一的例外是美国。美国在绝大部分重要的芯片细分领域,都有世界级的公司。而除此之外的国家,只能在自己最擅长的领域,根据自己国家的国民或者产业特性进行细作耕耘。

举例来讲,欧洲三大半导体厂商,NXPSTM和英飞凌,由于欧洲企业在消费类数字芯片大规模量产时的成本控制很差,所以这些企业大概在10多年前就开始逐步退出逻辑电路市场,转而在模拟电路,这个相对技术迭代比较慢的领域,发挥欧洲人对于工艺打磨精益求精的特长。NXP的汽车电子,STMMCUMEMS,功率器件,英飞凌的IGBT,都是行业的佼佼者。当然还有ASML这个光刻设备的霸主。但是离开了这些他们擅长的领域,比如手机基带芯片,不要说和海思比,展锐都可以吊打整个欧洲。

日本也是类似的情况,日本在上个世纪末还是芯片行业的全球霸主,当时全球前10的芯片企业日本占了半壁江山。但是日本人相对保守的性格,造成在技术迭代飞快的摩尔定律规则下,进入21世纪以后越来越不适应,2018年的全球10大芯片厂商,日本只剩下东芝(Toshiba)一家,而且部分业务已经出售给美方私募,明年top 10多半就看不到日本企业的身影。日本还有一定行业地位的大部分都是模拟芯片,例如瑞萨的微处理器,功率芯片,当然逻辑芯片领域尚有索尼(Sony)在视频采集部分这个难得的独苗。而日本当下最强的是原材料和设备,这部分说占据全球小半壁江山,应该是不为过。

剩下拿的出手的只有韩国和台湾。这两个国家或地区,其优势项目非常明显,台积电(TSMC)是全球高端逻辑电路代工业的巨无霸和绝对技术领先者,而韩国依靠举国之力打造的三星(Sumsung)在其小弟海力士(Hynix)的帮衬下,在存储器领域,也有着绝对的话语权。但是离开了这些优势项目,他们的短板也很明显。在原材料和设备端,韩国是空白,台湾也仅仅在硅片制造上稍有涉及。在设计方面,台湾现在基本依赖联发科(Mediatek)一根独苗,所涉及的芯片门类,也屈指可数。而韩国在离开了三星手机的这个应用之外,在其他细分领域也是伐善可陈。

上面提到过,美国是当今能够几乎完全覆盖芯片产业链的唯一国家,而上述的这些国家或地区,芯片产业在其所在地已经是十分成熟的行业,其现有的优势项目或者产业格局,已经是数十年来反复磨合和调整的结果。相信未来他们在其优势项目上还会持续发力,但是在其劣势项目或者短板上,要说未来还会花精力去补足,我觉得可能性是非常小了。那么未来有可能去挑战美国这个芯片霸主地位的,只有中国。现在回到题主的题目,中国芯片的现状,放在全球来看,美国在综合实力上处于绝对的领先,这个应该毫无疑问。而中国,台湾,日本,欧洲,韩国,并处群雄逐鹿的第二梯队。这些国家地区,各有其优劣。日本综合实力相对较强,产业覆盖面也较广,毕竟有当年行业老大的基础在,但是其劣势是越来越跟不上芯片产业的发展节奏,行业地位走在下降通道,暂时还看不到见底迹象。而欧洲在模拟和数字电路方面的偏废过于明显,也造成其几大巨头近年来不断削减产品线,行业地位也处在下降通道。台湾和韩国,在优势项目上的钻营也有过度之嫌,所谓成也萧何败也萧何,一旦其优势项目在未来遭遇挑战,将对其整个芯片产业造成巨大的打击。这种风险对于台湾和韩国来讲是远远大于欧洲和日本的。

再讲中国,中国的劣势是优势项目少,且不明显,能拿得出手的也就是海思的通讯基带,手机处理器及SoC,还有汇顶的指纹触摸。但是中国的优势贵在门类覆盖全,虽然都没做到最好,但是每个细分把行业玩家一排名,前10甚至前5里都能找到中国的企业。例如视频采集的思比克,豪威(豪威是问美国买来的),展锐的通讯类芯片,兆易的32MCUNOR存储器,紫光国芯,华大的嵌入式闪存,寒武纪的NPU等。按产业链分,封测端中国已经是全球顶级玩家,全球前十,中国有3家(长电,华天,通富微),设计段全球前十,中国有两家(海思,展锐),前50中国有10+。代工端全球前十中国有两家(中芯,华虹)。即使是在中国市占率最低的设备端,在前面提到的晶圆设备的七大细分领域,除了光刻机是绝对的短板,现在连90nm都还没有拿下,在其他6大领域,依靠中微半导体,中科微电子以及北方华创三家公司的共同努力,都已经开发出能够用于28nm及以下的机台,光这一点,全球除了日本和美国,就没有其他国家可以做到。而在中国的各个短板,在2014年集成电路国家发展纲要发布后,也已经分门别类做了布局。例如中芯主攻高端逻辑芯片,紫光及长江存储器主攻3-D NAND,合肥长鑫主攻DRAM,华虹主攻功率器件。这些年来很多细分行业已经取得长足进步,例如华虹的Super junction,性能上已经具备国际一流水准。紫光32层 NAND已经量产,属于全球二流水平,64层也将在年底量产。而中芯的14nm也已经实现量产。兆易32MCU性能上已经可以比肩全球顶尖的STM32

还是回到文章开始的那个关于奥运会的比喻,中国芯片的现状,大致处于2000年悉尼,或者2004年雅典时的中国代表队水平,即在第二梯队里面已经处于中位以上水平,离开摆脱其他选手,正式赶到美国之后,完成坐二望一,还有一届2008年北京奥运会的距离。而完成这个蜕变,按我们原来的估计,不会超过3-5年,而去年到今年连续发生的中兴和华为制裁事件,无疑将加速这一追赶的进程。从下次开始,我们将按照芯片行业产业链的细分,继续给大家梳理中国芯片行业的全球地位。

 

---------------未完待续---------------

 

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