臺積電+arm在前,國產晶片出路在哪裡?

2020-12-26 極客公園


「我們不希望失去華為,如果確實發生了,我們會迅速完成替代。」這是臺積電董事長劉德音懟美國禁令和華為的問題的最新表態。過去一年來美國對華為的制裁引發了所有人的思考,沒有臺積電這樣的晶片製造企業,沒有arm這樣的IP授權企業,沒有美國的EDA,國產晶片的出路究竟在哪兒?

日本的教訓

根據IC Insights的最新數據,2020年第一季度華為海思以54%的同比增長率從去年的第15名衝入了前十,成為史上第一家機身半導體銷售額排名前十的中國大陸廠商(26.7億美元)。



隨著美國制裁的一步步加深,海思的前途也變的風雨飄搖,這是歷史的重演,只是相較於過往這次的手段過於粗暴和直接。如果時間退回到26年前,你一定不會想到今天的半導體行業是這樣的局面,根據美國市調機構Dataquest的統計,1994年全球半導體市場規模達到1097.22億美元,約為中國大陸當年GDP總量的1/5(1994年大陸GDP總量5643.25億美元),在市場營收TOP10排名中,日本獨領風騷佔據5家。



日本在半導體行業的優勢還不只如此,晶片製造領域最核心的設備非光刻機莫屬,1994年的光刻機市場尼康還是獨領風騷,即便是2004年尼康、佳能也依然有實力與ASML競爭。



從半導體的生產設計到光刻機的興衰史,日本都曾經無限輝煌過,然而因為一些美國以及自身的因素,現如今都已少被人提起了。半導體的發展史更像是一部半導體技術和產業的遷移史,從美國到日本再到韓國、中國臺灣,現在輪到了中國大陸。然而半導體的技術轉移與產業遷移卻始終沒有脫離過美國的影響,當半導體產業正要在中國大陸開花結果的時候美國自然是不能放任不管的,對於崛起中的中國以往的方式都顯得過於優雅,可能不會有什麼效果。


美國死死的掐著中國半導體發展的咽喉,真的沒有什麼機會了嗎?我想並非如此。


舊秩序早已固定,新勢力才是希望

晶片可以說是人類智慧的結晶,一個晶片的製造要會涉及很多的技術,要經歷很多的分工協作最後才能生產出來。以大家接觸比較多的手機為例,一顆手機處理器想要生產出來需要先進行設計,一顆手機SoC上擁有眾多的IP(intellectual property,只是產權),這些IP有些是自研有些則需要購買,開發人員使用EDA工具進行晶片的設計;當晶片完成前後端的設計後由設計好的晶片要交給臺積電等Fab廠商進行生產,最後封裝測試通過後裝入手機中。



在晶片的這個設計生產過程中涉及到很多很關鍵的技術,比如設計晶片使用的EDA工具幾乎被Cadence、Synopsys、Mentor Graphics壟斷,比如製造半導體的核心設備光刻機被ASML壟斷,先進的工藝製程只掌握在臺積電等幾家廠商手中。反觀國內,冉冉升起的華為海思被美國掐住了脖子,華大九天的EDA,中芯國際的晶圓製造都距離行業領先有明顯的差距。門檻高,壁壘森嚴的半導體領域我們一點沒有機會了嗎?當然不是,


晶片作為電子設備的核心與電子產業的發展和變遷密切相關,PC產業的發展使得intel一飛沖天,X86一家獨大,到了智慧型手機時代arm迅速崛起甚至開始向傳統PC/Server領域擴展。技術可以封鎖,但是產業的發展趨勢和轉變是不可阻擋的,我們有很多的產業需要追趕,這需要時間,與此同時我們也應該看到,我們有一些產業已經走在了世界的前列,這些產業的相關晶片可能是更好的突破點。


2017年AlphaGo的橫空出世揭開了新的篇章,AI與5G一起成為了當下最熱門的科技話題。過去十幾年是智慧型手機等移動終端的時代,再往前則是PC時代,這些都是美國引領的科技浪潮,智慧型手機時代我們開始追趕,AI與5G的到來使得我們第一次有機會與美國一起引領新浪潮。臥榻之側,豈容他人鼾睡。美國當然不允許別人追趕上他,於是他出手了,不管中興還是華為,5G都是打擊的重點,目前來看AI領域的晶片突破時最有希望的,目前國內華為海思、寒武紀、阿里平頭哥、地平線等眾多企業紛紛推出自己的AI晶片。


美國的制裁也讓越來越多的人認識到將命運把握在別人手中時多麼的危險,越來越多的人開始將目光投向risc-V這樣的開源架構中,印度甚至將其作為國家指令集,國內最著名的就是阿里平頭哥也推出了相應的基於RISC-V的產品。

晶片是長跑,良性循環很重要

「做晶片是九死一生」,「晶片行業10億起步,10年結果,苦幹10年這也不一定會有一個好的結果,需要持續投入」,2017年2月,雷軍站在國家會議中心「我心澎湃」說出了這樣的話,小米松果澎湃S1正式發布。3年過去了,澎湃S2依然沒有面世,似乎失敗了。這裡的失敗並不是說流片失敗或者設計失敗,晶片的設計製造很複雜有失敗的案例很正常,而是說澎湃處理器沒有一代代的迭代下去,做晶片的確很難,比技術更難的是商業。


萬事開頭難,晶片也是一樣,現在華為海思的成功被很多人當作典範,卻全然忘了K3V2時期被全網嘲笑的情景。晶片只有用在合適的產品上才能發揮它的作用,晶片最終是需要落地應用的,是需要應用場景的而不是擺在實驗室裡供人觀賞的,華為海思的麒麟晶片與華為手機的互相成就也因此成為一段佳話。


研發產出晶片,晶片落地應用收回成本,繼續投入研發改進,這是一個良性的循環,只有這樣晶片水平才能一步步的成功,小米松果澎湃的失敗就在於沒有形成良性的循環,發展之類斷裂,華為海思的成功是因為一代代的迭代改進逐步的增強實力取得成功。


手機行業只是一個縮影,任何行業的發展,任何晶片的發展都要遵循這樣的規律,只有形成研發、應用、再研發的良性循環才能逐步的走向成功,取得突破。AI晶片領域有望取得一些突破,但是我們仔細觀察會發現國內的這些AI晶片廠商很多產品是相似的,華為海思的成功離不開華為手機的大力扶持,縱觀國內這些雲端NPU晶片廠商,只有阿里平頭哥有著與華為一樣的優勢。


2019年9月25日雲棲大會上,阿里巴巴發布了第一顆自研AI晶片——含光800,更重要的是含光800已開始應用在阿里巴巴內部核心業務中,比如在城市大腦中實時處理杭州主城區交通視頻,比如處理拍立淘商品庫商品圖片。根據調研機構Canalys的數據,截至 2019年第四季度中國公共雲服務市場阿里雲排名第一,市場份額環比上漲至46.4%。與其它做雲端NPU的公司相比,依託阿里雲得天獨厚優勢的平頭哥未來似乎更加的可期。



人才是根本


晶片行業是一個人才密集+資金密集型的產業,需要大量的資金和人才。IC Insights預測中國半導體產業資本支出將超過日本和歐洲的半導體行業資本支出總和,政府也在大力的扶持半導體產業,我們在半導體產業上的投入是越來越多但是依然缺乏行業領導者。


雷軍說10億起步,這也只是一個起步價,後來者想要追趕必須付出更多,雖然很多人說中國不缺錢,事實上即便以小米如此大的體量都很難支撐一家晶片企業發展。縱觀國內也只有華為、阿里這樣財大氣粗的企業有做好晶片的基礎和相關業務,在華為受制後我們也需要更多的有實力站上世界舞臺的企業和產品,阿里可以嗎?沒人知道,但是馬老師說夢想還是要有的,萬一實現了呢?





我們經常談論ASML的光刻機是多麼的高端,這樣的高端是建立在非常前沿的基礎學科突破上的,不僅僅是材料學,還有光學等,臺積電這樣的晶圓製造廠也需要大量的材料學科人才,邏輯晶片的設計還需要大量的數學、物理學等學科的人才。基礎科學水平的提升是一個緩慢的過程,需要的是教育產業的巨大投入和科研水平的提高,高水平的高校以及全世界的人才是美國一直牢牢把控半導體技術核心的關鍵。


引進人才和培養人才都很重要,這幾年可以明顯的看到國內引進和培養了很多的半導體人才:

2017年,為三星14nm工藝立下汗馬功勞的梁孟松加入了中芯國際,目前中芯國際的14nm已經順利實現量產在向更高的工藝突破。

2019年,臺積電前COO蔣尚義卸去中芯國際獨立董事後,擔任武漢弘芯半導體CEO一職。

2019年,阿里巴巴平頭哥首席科學家謝源當選ACM Fellow,成為IEEE、AAAS、ACM三大國際頂級學會的會士(Fellow)。

2020年,聯發科技原COO朱尚祖加盟OPPO(之前在小米投資事業部有過短暫經歷)。

也許這僅僅是一個開始,我相信未來還會培養出更多自己的半導體人才。

結語

在晶片領域,我們是一個後來者,要追趕的很多,美國的霸道在短時間內確實會對我們的晶片產品造成巨大阻力但是中國晶片產業發展的後浪註定是阻擋不了的。相比已經成熟的晶片領域,AI晶片是一個不錯的突破口,更多的人才培養是國產晶片能否走出一條新路的關鍵。

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  • 中芯國際不再是「備胎」,華為晶片的出路在哪?任正非間接回應了
    ,華為是設計晶片,之前臺積電是華為的合作夥伴,臺積電是一家晶片代工廠,為客戶代工晶片。,臺積電斷供華為的晶片後,是不是會導致華為手機沒有晶片可用呢?那麼華為晶片的出路到底在哪裡目前華為已經擁有鯤鵬伺服器晶片、鯤鵬920電腦晶片、麒麟手機晶片、凌霄路由器晶片、天罡基站晶片,設計水平也達到行業第一陣營,但是沒法掌握晶片的生產技術還是容易被別人「卡脖子」,所以華為的出路就是加大資金投入和創新技術積累,培養人才為以後晶片自給自足提供基礎。
  • 聯發科斷供,華為出路僅剩國產晶片,性能要倒退多少?
    ,也就是華為陷入了無芯可用的尷尬境地,那麼華為的唯一出路就僅剩下一個了,那就是國產晶片。那麼如果我們國產手機只用國產晶片臺積電最先進的工藝已經來到了5nm工藝,目前性能最好的晶片是蘋果的A14處理器、華為的麒麟9000處理器和高通驍龍的875處理器,這三款處理器都是5nm處理器,最快下個月就能夠上市,最晚明年年初也會上市。
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