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2023-01-31
這不是國產(chǎn)能不能撐起來的問題，而是一定要走的路
更新時間：2022-10-28 08:23:25作者：智慧百科
作者｜陳伊凡
出品｜虎嗅科技組
頭圖｜視覺中國
當灰犀牛來臨的時候，如何尋找新的增長機會是企業(yè)家們必須回答的命題，尤其是在不確定性日益常態(tài)的時代。
近日，美國商務(wù)部工業(yè)安全局（BIS）發(fā)布了最新管制新規(guī)，靶向明確，力度空前，直指高端芯片的生產(chǎn)和制造，甚至包括對美籍半導體從業(yè)人士的限制。根據(jù)這份規(guī)定，16納米或14納米以下制程的非平面晶體管結(jié)構(gòu)的邏輯芯片、半間距不超過18納米的DRAM存儲芯片、128層及以上的NAND閃存芯片、達到一定參數(shù)的高性能計算芯片等的出口、生產(chǎn)和制造，都會受到這份新規(guī)的限制。
任誰也無法忽視這個既定事實——美國對中國高性能芯片的限制之戰(zhàn)已經(jīng)打響，且短期內(nèi)不會停止?！懊绹F(xiàn)在的管制規(guī)定，限制的都是屬于‘皇冠上明珠’的部分?！倍辔粯I(yè)界人士向虎嗅表達了這樣的觀點。
但更多業(yè)內(nèi)人士也表示，從另一個角度來看，一些原本不被關(guān)注的機會，也正在浮出水面，而這些，盡管沒有高性能計算芯片高調(diào)而光鮮，但正是中國半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展中不可或缺的部分。
高性能計算芯片將補課生態(tài)建設(shè)
要論芯片行業(yè)中誰最吸金，AI芯片一馬當先。
根據(jù)第三方數(shù)據(jù)機構(gòu)IT桔子統(tǒng)計，過去五年，這個行業(yè)獲得了886.34億元的融資，單2021年，AI芯片投資金額就達到396.36億元，占2021年芯片行業(yè)融資的一半，一些此前并非專業(yè)投半導體的基金，也多選擇這一領(lǐng)域入局。
數(shù)據(jù)來源：IT桔子 虎嗅制圖
在風格低調(diào)保守的半導體行業(yè)，AI芯片公司可以說是個例外。不僅在這一領(lǐng)域，出現(xiàn)過幾筆超級融資（例如壁仞科技在創(chuàng)立短短18個月，融資超47億元，是迄今為止國內(nèi)芯片創(chuàng)業(yè)公司的最大融資。另外，另一家AI芯片公司摩爾線程成立不到一年，估值超百億，融資數(shù)十億元）。在AI芯片公司的發(fā)布會上，產(chǎn)品參數(shù)也很亮眼，直逼龍頭英偉達。
當前的AI芯片主要分為 GPU（圖形處理器）、ASIC（特殊應用集成電路）以及FPGA（現(xiàn)場可編程邏輯門陣列）。英偉達是這個賽道的龍頭。20年來，英偉達耕耘的CUDA生態(tài)已經(jīng)成為了其在高性能計算芯片領(lǐng)域穩(wěn)固的護城河，這是一套包括了知識產(chǎn)權(quán)、技術(shù)積累、規(guī)模成本和軟件生態(tài)為一體的壁壘，各家AI芯片公司心里清楚，哪怕自己芯片的參數(shù)再亮眼，和英偉達比，也會陷入“短跑運動員與長跑運動員比耐力”的困境。畢竟，現(xiàn)實是，沒有一家AI芯片公司能夠突破英偉達的生態(tài)。
生態(tài)的建設(shè)，很多時候是一種使用慣性的培養(yǎng)。多年來，英偉達在高性能計算領(lǐng)域，依靠自己的產(chǎn)品，已經(jīng)長出了一個成熟穩(wěn)定的生態(tài)，許多公司已經(jīng)習慣了CUDA生態(tài)，開發(fā)者也會順著這個生態(tài)開發(fā)，如果要更換，對于這些客戶來說，意味著更多的時間和成本。很多時候，他們并沒有更換一個新的生態(tài)的意愿。
因此建設(shè)生態(tài)，是比產(chǎn)品研發(fā)更難的事情。曾經(jīng)，一位芯片從業(yè)者如此向筆者比喻，芯片開發(fā)的底層固件如果需要6個人，那么在這上面搭建操作系統(tǒng)和生態(tài)開發(fā)的，就需要36個人。如果產(chǎn)品研發(fā)需要一年時間，那么生態(tài)的建設(shè)可能就是三年甚至以上。
這次美國的管制開始在高性能芯片上畫了一條線，一些高性能、高制程的芯片未來都可能會有被限制的風險。這反而給了苦于生態(tài)建設(shè)的AI芯片公司機會，相比之前，他們不用再煞費苦心勸說客戶使用他們的產(chǎn)品了，搭建一條英偉達之外的生態(tài)，打通安全可控的產(chǎn)業(yè)鏈，成為一條必須要走的路。
國產(chǎn)CPU公司龍芯的創(chuàng)始人胡偉武曾經(jīng)說過這樣一個比方，龍芯在生態(tài)建設(shè)上的打法是“農(nóng)村包圍城市”的思路，以黨政軍為根據(jù)地，向民用市場拓展，從中小企業(yè)入手，逐步推進。
補課半導體設(shè)備和零部件
市場是檢驗質(zhì)量的試金石，同時也是提升企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量最重要的“行業(yè)導師”。市場與質(zhì)量這兩者往往是雙螺旋式關(guān)系，在不斷調(diào)適中互相成就與提升。而這，或許也是中國半導體設(shè)備和零部件行業(yè)面臨的棘手問題：沒有市場如何去提升質(zhì)量？沒有質(zhì)量如何去獲取客戶？
長期以來，沒有客戶一直是橫亙在國產(chǎn)半導體設(shè)備和零部件廠商面前的一大難題，沒有客戶就意味著沒有試錯的機會，反過來無法根據(jù)問題迭代產(chǎn)品，陷入一條死循環(huán)。例如一些6寸或8寸的半導體廠，寧愿使用一些二手翻新的進口設(shè)備，也不會選擇國產(chǎn)設(shè)備。
芯片行業(yè)的創(chuàng)業(yè)，一直被視為是一樁“苦活兒”，而其中設(shè)備的創(chuàng)業(yè)，更是一個“道阻且長”的工程，相比于芯片設(shè)計行業(yè)，這種需要生產(chǎn)、建廠的重資產(chǎn)型企業(yè)，要想成功，要付出更多的時間和成本。
能否做進大廠的供應鏈，是一家設(shè)備廠商能夠活下來的關(guān)鍵。這樣的情況在半導體零部件廠商中同樣存在。
但狀況正在發(fā)生變化，選用國產(chǎn)設(shè)備，對于中國的芯片廠來說，已經(jīng)不是備選，而是必須做的選擇。
一些數(shù)據(jù)也反映了這樣的變化，根據(jù)采招網(wǎng)數(shù)據(jù)，在中芯國際、長江存儲、華虹宏力三家晶圓代工廠中，前道晶圓制造、量測設(shè)備，后道封測設(shè)備的國產(chǎn)設(shè)備的中標率在2021年有明顯提高，2021年，整體招標采購國產(chǎn)化率達到 21%，同比增長了54%。在干法刻蝕和CMP環(huán)節(jié)，國產(chǎn)替代率較高，超過了50%。
一位半導體零部件研發(fā)專家告訴虎嗅，今年開始，他發(fā)現(xiàn)找到他們的需求變得多起來，甚至是在一些技術(shù)不那么尖端的領(lǐng)域。最近，一些國產(chǎn)設(shè)備廠商找到他們，提了許多需求，希望能夠在一些儀器和部件上進行合作。
這其中有一些零部件并不算尖端，只能說是用在芯片行業(yè)的零部件，其對可靠性、一致性和穩(wěn)定性的要求更高。前幾年，上述這位研發(fā)專家及其團隊也做過類似的市場調(diào)研，認為一些零部件沒有太多市場機會，相比于上百萬甚至上千萬的設(shè)備來說，這些零部件本身價格并不昂貴，半導體廠更愿意花更多錢購買國外設(shè)備，并沒有太大意愿用國內(nèi)廠商的產(chǎn)品。但今年，國產(chǎn)設(shè)備廠商開始尋求建立安全可控的供應鏈，原本并不被看好的市場，國產(chǎn)替代的需求也在增加。
與此同時，國內(nèi)如今新建的產(chǎn)線中，國產(chǎn)設(shè)備的占比也越來越高?！叭缃?，中國對高端機臺的引進受限頗多，加速國產(chǎn)化是不得不做的選擇?！币晃粡氖滦酒圃於嗄甑难邪l(fā)專家表示。
在半導體產(chǎn)業(yè)中，每一代核心零部件，都影響著一代代工藝的提升，有客戶就意味著有迭代和試錯的機會。半導體的設(shè)備和零部件廠商跟著生產(chǎn)線走，如果從半導體發(fā)展歷史來看，最初設(shè)備和零部件廠商主要集中在美國，后來日本的DRAM產(chǎn)業(yè)發(fā)展起來時，帶動了一批設(shè)備廠商的崛起。
如今，中國正在成為新一輪芯片產(chǎn)能的中心，這背后，對于國產(chǎn)半導體設(shè)備和零部件廠商來說，是很大的市場空間。根據(jù)第三方研究機構(gòu)芯思想研究院的統(tǒng)計，截至2021年四季度，中國大陸在建的12寸、8寸及6寸及以下晶圓制造線共210條。（不含純MEMS生產(chǎn)線、化合物半導體生產(chǎn)線和光電子生產(chǎn)線）
盡管，目前半導體國產(chǎn)設(shè)備總體上與國際上還存在差距，但“這已經(jīng)不是國產(chǎn)設(shè)備廠商能不能撐起來的問題，而是一定要走的路。”多位芯片業(yè)從業(yè)人士表示，“可能不是一兩年，而是十年的時間，但即便這樣，也需要做?！?/p>
補課成熟制程的服務(wù)和生態(tài)
除了AI芯片的生態(tài)建設(shè)和自主可控供應鏈，成熟制程的生意也是中國大陸的機會。當然，在這個領(lǐng)域，中國大陸的半導體產(chǎn)業(yè)仍有很多課要補。
此處的成熟制程指的是28納米及以上的芯片制程，這是如今半導體業(yè)內(nèi)的普遍認知。根據(jù)第三方數(shù)據(jù)分析機構(gòu)IC Insights的數(shù)據(jù)，2021年，28納米及以上的成熟制程工藝所制造的芯片，在芯片市場中仍然占有接近50%的份額。
一些功率半導體器件、汽車芯片，很多時候根本用不到先進制程，許多制程集中在65納米左右，這是中國可以建立安全可控供應鏈的領(lǐng)域。
一些投資機構(gòu)的做法也反映了這一現(xiàn)實，一位芯片領(lǐng)域投資人告訴虎嗅，他們現(xiàn)在已經(jīng)很少看先進制程的項目，而是轉(zhuǎn)向汽車電子以及第三代半導體等屬于成熟制程范圍的項目。
以汽車電子為例，其難點并不在于攻克先進制程，而是建立車規(guī)級產(chǎn)線。
汽車電子對于溫度、濕度、壽命、穩(wěn)定度等有極為嚴苛的要求。車規(guī)級產(chǎn)線的投資額也遠高于消費電子，一般來說，一個晶圓廠要建立車規(guī)級產(chǎn)線，往往需要有頭部廠商一起建設(shè)，單靠晶圓廠的實力，很難單獨建起來。另外，其市場準入門檻極高，例如一些合作的頭部廠商會對晶圓廠的年銷售額進行要求，達到一定的年銷售額才會建立合作。正因如此，一直以來，中國大陸的車規(guī)級產(chǎn)線就很少。
相比于消費電子產(chǎn)線的回報周期，汽車電子的回報周期更長，毛利并不高，很多時候，建一條汽車電子產(chǎn)線可能都不會是晶圓廠的首選。但從現(xiàn)在的形勢看來，建立可控的汽車電子產(chǎn)線是必須走的一條路。
目前中國大陸的頭部晶圓廠都在與頭部廠商合作建車規(guī)級產(chǎn)線，只是跑起來需要一定的時間，因為汽車電子的產(chǎn)出周期很長，從研發(fā)到投入市場至少需要三年時間，一些汽車電子還需要有14個月-16個月的產(chǎn)品認證周期。
供應鏈上，一些國產(chǎn)替代的需求也在增加。目前一些車企也會有選用國產(chǎn)供應商的指標，在一些終端產(chǎn)品上選用國產(chǎn)的核心零部件，自上而下，層層滲透，逐步實現(xiàn)國產(chǎn)替代。
除了汽車電子，一些WI-FI藍牙芯片、功率器件等也屬于成熟制程的范疇。對于成熟制程的芯片供應鏈來說，晶圓廠自身在成熟制程上的生態(tài)和服務(wù)都有很大的提升空間。曾經(jīng)有業(yè)內(nèi)人士如此解釋芯片生產(chǎn)，他將做芯片比喻為做菜，每個代工廠都有自己不同的配方，每種配方?jīng)Q定了菜品的好壞，反映到芯片上就是良率。這也是為什么，同樣制程的芯片，不同代工廠的良率不同的原因。
良率不同的背后，是代工廠在know-how上多年的積累有差異。例如臺積電的工程師，會根據(jù)不同產(chǎn)線和設(shè)備的情況，調(diào)試參數(shù)，會和客戶深度綁定合作，而不是簡單執(zhí)行研發(fā)所給的數(shù)據(jù)。另外，在于芯片設(shè)計公司合作的過程中，代工廠也會積累自己的IP和生態(tài)，這里就包含了供應鏈貨源、EDA軟件、IP授權(quán)廠商等與代工廠的聯(lián)合創(chuàng)新。以臺積電來說，因為其在與眾多頭部芯片設(shè)計廠商合作的過程中，積累了豐富的IP，也經(jīng)歷了多次的迭代和驗證，因此，他可以提供一整套工藝的支持，這些對于芯片設(shè)計能力不強的企業(yè)來說，這樣的做法更加省事。
這些都是中國大陸芯片廠商需要在成熟制程上需要補的功課，當然，隨著越來越多芯片設(shè)計公司開始找中國大陸的芯片代工代工時，一些IP的積累和生態(tài)也會慢慢建立起來。從第三方數(shù)據(jù)分析機構(gòu)IC Insights的數(shù)據(jù)也可以看出，在2021年，中國純晶圓代工的銷售額增長了40.9%，規(guī)模接近75億美元。
數(shù)據(jù)來源：IC Insights，華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院 虎嗅制圖
如果從產(chǎn)業(yè)發(fā)展的視角來看，國與國之間，也有過類似的科技管制和封鎖，但都沒有阻斷后發(fā)國家的技術(shù)創(chuàng)新。
例如第一次產(chǎn)業(yè)革命時期英國對美國的封鎖，以及第二次產(chǎn)業(yè)革命時期，美國對日本半導體的封鎖。清華大學經(jīng)濟管理學院教授朱恒源曾經(jīng)如此描述所謂“補短板”的問題，首先，全球化時代下，任何科學技術(shù)的原理知識都可以通過低成本獲得，難的是所謂的技術(shù)訣竅，也就是我們所說的know-how。對于這類知識的跨越，需要足夠大的學習活動強度，多試錯，積累到一定程度，就會由量變到質(zhì)變。也就是說，只要有足夠大的市場、足夠強度的產(chǎn)業(yè)化，就能夠承擔這類知識的學習成本。至于產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系的學習，需要跨越的是“復雜性障礙”，當市場規(guī)模足夠大、市場內(nèi)的需求多樣化到一定程度，能夠養(yǎng)起這個復雜性系統(tǒng)的時候，這個門檻就有可能跨越。
這也是如今中國可以嘗試的一條路徑。中國如今是全球最大的半導體銷售市場，根據(jù)美國半導體行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，2021年，中國半導體市場銷售額為1925億美元，銷售額為全球最高。加上如今建設(shè)安全可控供應鏈的壓力，產(chǎn)業(yè)化的活動只要強度夠大，就能夠跨越知識學習的障礙，補上know-how這部分知識。
朱恒源告訴虎嗅，所謂的建立可控的供應鏈能力，還意味著在全球范圍內(nèi)尋源的可控性，包括自己開發(fā)、掌握以及在全球?qū)で罂色@得的供應鏈環(huán)節(jié)。在全球化充分的半導體產(chǎn)業(yè)上，沒有一個國家可以完全自主完成所有產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)。因此建立自主可控的產(chǎn)業(yè)鏈，并不是一個產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)的單循環(huán)，中國無法也無需自己完成所有產(chǎn)業(yè)鏈的環(huán)節(jié)。
從動態(tài)的角度看，此時應該在建立內(nèi)循環(huán)的同時，利用好海外的資源和能力，進行雙循環(huán)的互動。對中國來說，挺過這個階段，當產(chǎn)業(yè)能力循環(huán)的速度越來越快，中國的能力積累到一定程度，產(chǎn)業(yè)的資源就向能力增長最快的地方聚集，到那個時候，全球產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)的重心將會發(fā)生不可逆的漂移。
在美國的管制之下，一些公司也拿到了美國政府的許可，能夠在一定時間內(nèi)向中國供貨，但多位業(yè)內(nèi)人士都表示，寄托于這樣的許可，只是治標不治本，最根本的是中國自己能夠具備可控的能力，這條路很難，但也是最光明的一條路。