缺芯少魂,国产芯片,除了All In,没有退路
杨丽萍 2020-06-12 10:25:47
摘要: 步步紧逼,国产芯片正面临一场生死竞速。

步步紧逼,国产芯片正面临一场生死竞速。

继2018年4月,美国商务部以违反针对伊朗及朝鲜的贸易禁运为由,对中国通讯设备大厂中兴通讯实施制裁后,进入2019年5月以来,美方以同样的手段,对华为进行了“定向打击”。

从将华为及其70家公司列入实体名单,到对芯片下手,打击手段之专业性、针对性、攻击性一路升级。

华为公司则声称其储备的美国关键芯片最多够支撑一年半到两年。而储备芯片的重点在于英特尔公司所生产用于服务器的中央处理器、赛灵思公司的可编程芯片。

无论是过去的中兴还是今天的华为事件,表面看是一起制裁行为,背后反映出的则是国内芯片自主可控能力的不足。

01

缺“芯”少“魂”

“中国信息产业缺‘芯’少‘魂’。”18年前,时任科技部部长徐冠华打了一个形象比喻,“芯”指芯片,“魂”指操作系统。18年后,缺“芯”少“魂”的问题再次横杠在国人面前。

实际上,近些年中国IT企业的迅速发展,让芯片的自给能力得到了快速攀升。华为麒麟芯片直逼世界先进水平,龙芯可以与北斗一起飞上太空,微波炉、冰箱等日常生活电器也在大量使用国产芯片。

在芯片全产业链的布局上,放眼全球,中国也是为数极少形成竞争力的国家之一。

数据显示,中国自主研发芯片在全球占比为7.78%,虽然这与中国的使用量不相匹配,但如果放在全球排名,也就仅次于美国、韩国、日本,与德国不分伯仲。

但从整体上看,国产芯片与世界先进水平的差距实属很大。

据海关相关数据显示,2017年中国对美国出口最多、也是顺差最大的两项商品分别是“电话机等通信设备”和“自动数据处理器”,也就是手机与电脑。这两项分别占中国对美国出口额的13.8%,总额约1200亿美元。

把镜头拉远,站在世界角度来看,这一数字更加惊人,目前中国生产了全球80%的手机和95%以上的电脑。

中国每年海量进口芯片、显示面板、基础电子元器件,再加上自产部件,经过“富士康”们组装为产品,再大量出口供应全球。

而这一过程,严格来讲,不能算“中国制造”,而是“中国组装”。

到2017年,中国已经连续数年占据了世界最大集成电路市场的“宝座”,只不过在这个全球最大集成电路市场中,中国的芯片却一直严重依赖进口。

数据统计,1999年,中国大陆芯片销售总额为86亿美元,仅占全球市场的5.9%;2017年,中国进口3770亿块芯片,进口额合计达到2601亿美元。

2018年,中国进口芯片超过3120.58亿美元,同比增长19.8%,创下了历史新高。

也就是这一年,芯片超过原油,成为中国进口第一大品类。

同年,芯片的出口额仅为846.36亿美元,这也意味着芯片进口额是出口额的3.7倍。并且从近5年的数据来看,这一逆差越拉越大。

中国进口芯片所花费的代价,已经连续数年远超石油进口额。计算机处理器、汽车内联式芯片等高端产品更是极度依赖进口。

面对这一现状,不禁让人反思:中国“芯”起步不算晚,投入不算小,跑得还是不够快的根源何在?

02

“芯”难做

芯片与我们密不可分,但绝大部分人对其知之甚少。

1.技术门槛高

无论是日常生活中的电子音响、手机、液晶屏,还是传统工业类的各大数控机床和国防工业的导弹、卫星、火箭、军舰,其最核心、最关键的部分就是芯片。

没有芯片,网络难链接,雷达、通信会瘫痪,机械设备也会失控。

芯片,英文名chip,业内也称之为“高级沙子”。采用几百道复杂工艺,把一个电路中所需的晶体管,包括二极管、电阻、电容和电感等元器件及布线互联形成一个电路。

集中制作在一小块或几小块硅片上,然后封装在一个壳体内,成为具有所需电路功能的微型结构。

成型的芯片,有的甚至小于指甲盖,而就是在这个指甲盖大小的空间内存储了海量信息。

因此,集成电路整个技术从设计到制造,到目前为止是人类历史上最精密的设计、制造加工技术之一,生产制造流程之复杂,非一家企业、一个国家所能垄断,全球分工是必然。

2.呈指数级增长

英特尔公司的联合创始人之一戈登·摩尔早在1965年,就曾对集成电路的未来做出预测,他推算,到1975年,每块芯片集成的电子元件数量将达到65000个,而实际上,每18个月左右芯片上的集成电子元件数量都会翻一番。

技术进步是指数级的,谁先落下一步,就会陷入“步步落后”的怪圈。

1947年,美国贝尔实验室发明半导体接触式晶体管时,地球的另一边,中国也冲出了西方禁运,仅比美国晚了一年拉出硅单晶。

《“芯”想事成》这本书中记载,中西方芯片真正拉开差距始于二十世纪五十年代,具体有以下几大原因:

从国际上看,“二战”结束后,美苏阵营对峙,美国、英国、日本、法国、澳大利亚等国家在巴黎成立了一个叫巴黎统筹委员会(简称“巴统”)的组织,限制成员国向前苏联阵营出口,包括军事装备、尖端科技和稀有物资三大类上万种产品被列入禁运清单。

1952年,中国也被列入禁运清单。尽管中国顶住压力,先后成功研制出每秒10万次、100万次级别的计算机。

但同时期的美国,已经拥有了超强大的超级计算机和十分先进的芯片设计、制造生产线。

此后几十年,中美两国虽然在能源、环境、可持续发展等领域合作不少,但受限于“巴统”组织,中美两国在航空航天等高技术领域一直几乎没有合作。

具体到芯片,中国更是多处受限,除了一些精密设备使用芯片直接限制出口中国,其他一些高端数控系统等先进设备也严格控制出口中国。

从国内看,发生在20世纪60年代的文革(文化大革命),让企业的生产条件和设施受到十分严重的破坏。

资料显示,文革时期,中国曾一度采用群众运动的方式全民大搞半导体。当时,报纸上长篇累牍地宣传:街道老太太在弄堂里拉一台扩散炉也能做出半导体。

这种违背规律的鼓吹,严重冲击了正规工厂的半导体生产研发流程。加之国际上的技术封锁与禁运,导致中国芯片没有避开“一步落后,步步落后”的陷阱。

另外,芯片制造领域的关键设备,供应商大多集中在日本、美国,部分集中在欧洲,这些国家一直优先供货的公司是三星、台积电、英特尔等。

中国企业要订货得排队,交货期将近两年,交货后,生产线调试需一年,也就是说,从订单到量产至少三年,来回一折腾,中国距离最先进芯片的工艺制造就有一代以上了。

03

中国“芯”要自主可控,道阻且长

但也不必妄自菲薄

一概而论中国造不出芯片,是不准确的,因为不同领域情况不同。

倪光南院士曾在采访中介绍,在超级计算机领域,中国芯片不比别人差;桌面产品的芯片要比发达国家差,但差距不大,大概三五年;

手机上的芯片也跟国外大致相当。但也有些芯片确实跟国外差距很大,因为有些领域过去没有重视。

创业邦梳理资料发现,在超级计算机中,中国“芯”布局时间最长。超级计算机在国防信息安全、计算流体力学核武器研究等领域发挥着关键作用,往往被视为国家科技实力的象征之一。

发展运算速度更快、应用功能更强的超级计算机,已经成为当今世界国家竞相争夺的一个战略制高点。

过去,美国严格限制对中国出口超级计算机,中国采购除了价格高,还需标明每一次具体用途。

因此。在20世纪90年代,中国痛下决心要研发超级计算机。1992年诞生了银河2号,1993年诞生了曙光1号。

即便如此,在美国一些大学者对全球500名超级计算机的排名中,直到2008年,前100名也没见着中国的身影,常年占据榜首的是美国,其总数量占据压倒性优势。

不过,中国的追赶速度一直很快,到了2011年6月,中国天河1A超级计算机一度登顶榜首。6个月后,天河二号问世,接棒榜首位置,一度牢牢占据4年。

2015年,正当天河二号准备进行全面进攻时,美国突然找出借口,禁止美国公司再向天河二号提供芯片。

但美国的这一招貌似不管用,因为在2016年,中国的“申威.太湖之光”脱颖而出,再度占据全球榜首宝座。值得一提的是,“申威.太湖之光”采用了一颗中国“芯”,在超级计算机500强的榜单里,中国的数量也在这一年里首超美国。

中国逐渐形成了天河、申威、曙光三大超算系列。从20世纪初开始,方舟、北大众志、申威、飞腾……中国“芯”前赴后继,在这一核心领域爆发战斗力。

实际上,在手机芯片领域,中国“芯”也可圈可点。

2017年IC Insights报告显示,全球前十大IC设计企业中,华为海思已名列第7位。华为的麒麟芯片在性能上与高通、三星这些国际领先产品也不相上下。

04

芯片竞速,没有退路

从“巴统”禁运到太平洋彼岸的频繁打击,中国芯片征程走过太多坎坷。这是一场旷日持久的大国之间的拉锯战,也是一场将会改变世界格局的博弈。

面对全球割裂、芯片霸权,除了争分夺秒地在资本、市场、人才上加大投入,我们没有退路。

1.资金涌入

从欧盟的一份报告中可以看到,2018年,全球研发投入最多的2500家公司整体研发经费,约占全球上百万企业的90%。

而自2014年以来,中国在半导体领域的资本支出呈直线上升走势,并在2018年成功追平日本、欧洲。

2.巨头攒动

伴随5G、AI、物联网等技术的崛起,中国市场大江大海,能够承载更多芯片巨头的成长。

其中,华为海思、中芯国际、汇顶等一众巨头,如今都是国家半导体的中流砥柱。尤其是2019年阿里在杭州云溪大会上推出的含光800 AI芯片格外引人注目,因为它除了在性能上号称最强,更是其“自研架构”。

3.人才战略

中国在芯片生态战争中,一直在增强自身造血能力,扩大人才战略。有报道显示,韩国半导体人才“出走”中国,已成为现象级趋势。

综上,中国在人才战略、巨头纳入及资本支出上的,正在逐渐打通生态体系的隔阂,但这条路极其难走。

不过,在现有技术条件下,中国冲刺存在两大利好:

一方面,芯片制造方面的“摩尔定律”正在失效,中国不再是永无止境的追赶;

另一方面,AI技术的崛起,有望给芯片领域开辟一条全新的赛道,新一轮的竞争才刚刚开始。

参考资料:

《“芯”想事成:中国芯片产业的博弈与突围》书籍,作者:陈芳、董瑞丰

华商韬略《芯片霸权,中国逆战!》,作者:陈石磊

凤凰网科技《华为已储备的美国关键芯片够用两年 含英特尔CPU》

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