【五大維度深度剖析芯片行業(yè)現(xiàn)狀】
1.找尋中國(guó)芯的成長(zhǎng)土壤
一道禁令,一段往事,一場(chǎng)博弈,中興事件敲醒了落后世界20多年的中國(guó)芯片產(chǎn)業(yè),這場(chǎng)漫長(zhǎng)的沉睡似乎在事件發(fā)酵的27天里才真正進(jìn)入清醒。
頗有諷刺意味的是,當(dāng)特朗普充滿善意的推特讓事件峰回路轉(zhuǎn)的那刻,業(yè)界大部分人仍然為中興即將迎來(lái)新的重生感到欣慰。
回光返照?大難不死?赦過(guò)宥罪?此刻的任何說(shuō)法,都不能從真正意義上掩蓋中國(guó)芯片之痛。
此刻,中國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)的孕育、創(chuàng)新、成長(zhǎng)歷程形成多種問(wèn)號(hào)在關(guān)注者的腦海中不斷涌現(xiàn),而與中國(guó)芯發(fā)展路徑相映襯的,則是每一細(xì)分領(lǐng)域中騰騰升起的宏偉藍(lán)圖與激情,這番圖景對(duì)于整個(gè)IT供應(yīng)鏈的影響,遠(yuǎn)比事件的波瀾,來(lái)得更為深遠(yuǎn)。
眾所周知,對(duì)中國(guó)來(lái)說(shuō),芯片制造能力幾乎在短時(shí)間內(nèi)不會(huì)在資本、人才以及生態(tài)上形成任何競(jìng)爭(zhēng)力。
據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),美國(guó)前十大半導(dǎo)體設(shè)計(jì)公司年收入占全行業(yè)比例超過(guò)90%,臺(tái)灣超80%,但反觀國(guó)內(nèi)芯片發(fā)展態(tài)勢(shì),45.9%從起跑線上就已經(jīng)落敗。而且2016年中國(guó)集成電路涉及企業(yè)從736家暴增至1362家,2017年增速回落,但總量也達(dá)到了1380家。
其中的緣由無(wú)外乎幾點(diǎn):1、人才梯隊(duì)沒(méi)有有效形成規(guī)模,曾有觀點(diǎn)這樣認(rèn)為,即使將世界最先進(jìn)的生產(chǎn)線搬到國(guó)內(nèi),也沒(méi)有人才能夠真正讓芯片生產(chǎn)形成規(guī)模,因?yàn)檫@一技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)太需要積累,也同樣需要深厚技術(shù)沉淀;
2、芯片全生命周期服務(wù)鏈條斷檔,眾所周知,芯片技術(shù)在設(shè)計(jì)、制造、封裝以及生態(tài)上需要全方位的協(xié)作,任何一個(gè)環(huán)節(jié)的滯后都會(huì)影響芯片技術(shù)在整體上的性能表現(xiàn),而中國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)恰恰缺少這樣的完備鏈條;
3、資本規(guī)模沒(méi)有跟上,盡管大有大基金的雄厚支持,小有小的民間資本參與,無(wú)論是應(yīng)用型的AI芯片,或是產(chǎn)品級(jí)的手機(jī)芯片,能夠撐起一片天的獨(dú)角獸寥寥無(wú)幾,事實(shí)證明,多年的資本傾入,仍然沒(méi)能改變半導(dǎo)體基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)弱勢(shì)的現(xiàn)狀。
事實(shí)上,鞏固和強(qiáng)化芯片產(chǎn)業(yè),本文無(wú)意從產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)上進(jìn)行剖析,而是強(qiáng)調(diào)不能脫離芯片在細(xì)分領(lǐng)域的應(yīng)用與布局看問(wèn)題,因?yàn)槲磥?lái)的芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展正在受到包括AI、物聯(lián)網(wǎng)、計(jì)算、存儲(chǔ)以及云服務(wù)的影響,盡管他們的形態(tài)趨同,但是在應(yīng)用落地以及效果上確有著不一樣的個(gè)性與魅力。
例如網(wǎng)絡(luò)芯片,其必須滿足飛速增長(zhǎng)的網(wǎng)絡(luò)帶寬處理需求。但伴隨著國(guó)家戰(zhàn)略層面對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)設(shè)施和網(wǎng)絡(luò)安全自主能力的重視,網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的芯片國(guó)產(chǎn)化已經(jīng)開(kāi)始,像中科網(wǎng)威推出的安全產(chǎn)品內(nèi)置國(guó)產(chǎn)申威芯片,華為的路由器和家用無(wú)線路由器也采用了自主的華為海思芯片;
再例如國(guó)內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)芯片提供商-華為海思、中芯國(guó)際、臺(tái)積電(臺(tái)灣)、華虹宏力、展訊、聯(lián)發(fā)科(臺(tái)灣)、華潤(rùn)微、聯(lián)芯科技等公司都紛紛擴(kuò)大布局,在設(shè)備、組件和軟件開(kāi)發(fā)方面的加強(qiáng)創(chuàng)新;
聚焦到存儲(chǔ)芯片,則有長(zhǎng)江存儲(chǔ)量產(chǎn)首款國(guó)產(chǎn)32層3DNAND閃存芯片(64G),其在做進(jìn)一步準(zhǔn)備的同時(shí),預(yù)計(jì)在2019年64層3DNAND閃存(128G)能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。
中國(guó)心,中國(guó)芯,我們從圍繞各個(gè)領(lǐng)域芯片的成長(zhǎng)步伐,可以看到中國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展圖景,頗有內(nèi)心奮起,拳拳之意的堅(jiān)定,基于此,我們不妨走入細(xì)分行業(yè),一窺究竟。
2.網(wǎng)絡(luò)芯片國(guó)際品牌占鰲頭國(guó)產(chǎn)奮起
國(guó)產(chǎn)芯片的話題,又被提至風(fēng)口浪尖。國(guó)產(chǎn)芯片行不行?其實(shí)性能并不差。為什么不行?國(guó)產(chǎn)芯片設(shè)計(jì)能力存在短板,芯片制造業(yè)表面看起來(lái)發(fā)展迅速但主要為海外客戶(hù)加工芯片。而國(guó)產(chǎn)芯片廠商在設(shè)計(jì)上缺少關(guān)鍵IP核的設(shè)計(jì)能力,SoC設(shè)計(jì)嚴(yán)重依賴(lài)第三方。但最重要的是市場(chǎng)和生態(tài)不足以支撐其應(yīng)用。下面我們來(lái)看看在網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備方面,國(guó)產(chǎn)芯片的現(xiàn)狀吧。
國(guó)內(nèi)的芯片產(chǎn)業(yè)一直以來(lái)是政府重點(diǎn)支持的產(chǎn)業(yè),在已經(jīng)公布的2017年度財(cái)報(bào)中,國(guó)產(chǎn)芯片概念股廠商在2017年獲得的政府補(bǔ)助金額大多數(shù)在1000萬(wàn)元以上,甚至有些廠商獲得了過(guò)億元的補(bǔ)貼。但許多國(guó)產(chǎn)芯片廠商靠政府補(bǔ)貼度日,除去政府補(bǔ)貼后連續(xù)幾年都處于虧損狀態(tài)。
路由器、交換機(jī)這些設(shè)備在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代,已經(jīng)是不可或缺的基礎(chǔ)設(shè)施。當(dāng)下云計(jì)算、大數(shù)據(jù)的興起,讓數(shù)據(jù)中心的建設(shè)呈爆發(fā)式增長(zhǎng),更需要路由器、交換機(jī)這些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的支持?;蛟S在生活中這些設(shè)備并沒(méi)有得到你的關(guān)注,但其實(shí)我們發(fā)出的每一條微信,打開(kāi)的每一條微博,觀看的每一個(gè)視頻都離不開(kāi)路由器和交換機(jī)的傳輸。
路由器可以說(shuō)是互聯(lián)網(wǎng)中的樞紐,它不僅可以連通不同的網(wǎng)絡(luò),還可以選擇數(shù)據(jù)傳送的路徑,并且能夠阻隔非法訪問(wèn)。作為IP網(wǎng)絡(luò)的核心設(shè)備,路由器的技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)在信息產(chǎn)業(yè)的重要技術(shù),它在數(shù)據(jù)通信中起到的作用也越來(lái)越重要。而交換機(jī)則是一個(gè)擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)的器材,能為子網(wǎng)絡(luò)中提供更多的連接端口,以便連接更多的計(jì)算機(jī)。
國(guó)產(chǎn)芯片的話題再次走到風(fēng)口浪尖,那么在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備領(lǐng)域中國(guó)產(chǎn)芯片的應(yīng)用現(xiàn)狀如何呢?答案是,網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中國(guó)產(chǎn)芯片寥寥無(wú)幾,依舊是國(guó)際大廠的天下。博通、博科、Marvell、摩托羅拉、諾基亞、愛(ài)立信、阿爾卡特、英特爾,在運(yùn)營(yíng)商和企業(yè)級(jí)的產(chǎn)品中,基本被這些國(guó)外品牌占據(jù)。
和CPU芯片不同,網(wǎng)絡(luò)處理器芯片涉及網(wǎng)絡(luò)通信、微電子、處理器架構(gòu)等多個(gè)領(lǐng)域,設(shè)計(jì)難度很大。同時(shí),其性能必須滿足飛速增長(zhǎng)的網(wǎng)絡(luò)帶寬處理需求。但伴隨著國(guó)家戰(zhàn)略層面對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)設(shè)施和網(wǎng)絡(luò)安全自主能力的重視,網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的芯片國(guó)產(chǎn)化已經(jīng)開(kāi)始。像中科網(wǎng)威推出的安全產(chǎn)品內(nèi)置國(guó)產(chǎn)申威芯片,華為的路由器和家用無(wú)線路由器也采用了自主的華為海思芯片。
國(guó)產(chǎn)芯片已經(jīng)有了,而且性能并不差,但為什么還是聽(tīng)不到它的聲音?關(guān)鍵是沒(méi)有生態(tài)支持。芯片要是被比喻成大腦的話,那么操作系統(tǒng)和軟件就是魂魄,失魂落魄也不行。沒(méi)有整機(jī)供應(yīng)商的量、沒(méi)有用戶(hù)等,便浪費(fèi)了芯的魂魄,使之成為無(wú)人之芯,無(wú)載體的靈魂。像剛才提到的兩家廠商,不止自己做芯片,更能夠推出搭載國(guó)產(chǎn)芯片的設(shè)備,并推向市場(chǎng)應(yīng)用。
國(guó)產(chǎn)芯片產(chǎn)業(yè)的提升,不僅僅是需要一個(gè)芯片。更是需要一個(gè)操作系統(tǒng)與軟件共同支撐、OEM廠商市場(chǎng)宣傳用戶(hù)應(yīng)用支持的生態(tài)。要培養(yǎng)出這樣一個(gè)生態(tài)環(huán)境,投入的資金更是巨量的。想要網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的芯片擁有更多國(guó)產(chǎn)化產(chǎn)品,需要大量資本資本投入國(guó)產(chǎn)芯片技術(shù)之后再投入整機(jī)市場(chǎng)、用戶(hù)的行業(yè)生態(tài)構(gòu)建與發(fā)展。
3.AI芯大爆發(fā)并不能幫中國(guó)彎道超車(chē)
市場(chǎng)研究咨詢(xún)公司CompassIntelligence發(fā)布了2018年度全球AI芯片公司排行榜,在全球前24名的AI芯片企業(yè)中,中國(guó)公司占據(jù)7個(gè)席位。
根據(jù)榜單,英偉達(dá)(Nvidia)、英特爾(Intel)以及IBM分列前三甲,華為排名12名,成國(guó)內(nèi)最強(qiáng)AI芯片廠商。剩余6家公司分別為聯(lián)發(fā)科(MediaTek)、Imagination、瑞芯微(Rockchip)、芯原(Verisilcon)、寒武紀(jì)(Cambricon)、地平線(Horizon)。
國(guó)內(nèi)AI芯片產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展,引起了廣泛熱議和關(guān)注,部分媒體鼓吹中國(guó)憑借AI芯片便能在芯片行業(yè)實(shí)現(xiàn)彎道超車(chē)。在筆者看來(lái),這樣的結(jié)論存在過(guò)度炒作行為,AI芯片的爆發(fā),距離中國(guó)成為芯片強(qiáng)國(guó)差之甚遠(yuǎn)。
AI芯片無(wú)顛覆性的技術(shù)
目前,AI芯片主要以CPU、GPU、FPGA、ASIC為主,如英特爾AI芯片屬于CPU,英偉達(dá)屬于GPU,阿爾特拉屬于FPGA,寒武紀(jì)和地平線屬于ASIC,其中,CPU和GPU屬于通用型,F(xiàn)PGA和ASIC屬于專(zhuān)用型。
相比CPU,GPU具有明顯的數(shù)據(jù)吞吐量和并行計(jì)算優(yōu)勢(shì),最早被用于AI計(jì)算,廣泛應(yīng)用在數(shù)據(jù)中心中。FPGA因靈活性和效率上的優(yōu)勢(shì),在2015年后異軍突起,適用于虛擬化云平臺(tái)和預(yù)測(cè)階段,ASIC芯片因其比FPGA芯片具備更低能耗和更高計(jì)算效率,適用于人工智能平臺(tái)和智能終端領(lǐng)域的特性。但是和FPGA芯片一樣,不具備批量生產(chǎn)優(yōu)勢(shì),也就是說(shuō)沒(méi)有價(jià)格優(yōu)勢(shì)。
圖片來(lái)自chinabaogao
AI芯片快速發(fā)展的同時(shí)面臨著嚴(yán)峻現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。因?yàn)閼?yīng)用場(chǎng)景不同,在算法上也不能通用,無(wú)法固定,所以算法和應(yīng)用僅處于一一對(duì)應(yīng)階段,沒(méi)有像CPU一樣的通用算法芯片。在架構(gòu)上,目前是CPU+GPU、CPU+FPGA、CPU+ASIC組合。
AI芯片要想發(fā)展,必需隨場(chǎng)景不同而變化,這是AI芯片架構(gòu)發(fā)展的挑戰(zhàn)。
在當(dāng)前應(yīng)用場(chǎng)景中,AI芯片更多起到優(yōu)化現(xiàn)有應(yīng)用的作用,一方面是基于微處理器,優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)計(jì)算,提高語(yǔ)音、圖片等識(shí)別速度。如啟英泰倫研發(fā)的CI1006AI芯片,集成腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理硬件單元,專(zhuān)供語(yǔ)音識(shí)別,提升智能語(yǔ)音識(shí)別響應(yīng)及控制速度,實(shí)現(xiàn)單芯片本地離線大詞匯量識(shí)別。華為在海思麒麟970處理器中搭載寒武紀(jì)AI芯片,運(yùn)用于Mate10手機(jī)中,在圖片識(shí)別速度上明顯提升。
另一方面,AI芯片可運(yùn)用于人工智能專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域,如醫(yī)療、教育、安防和監(jiān)控等。如在醫(yī)療領(lǐng)域,提升診斷效率,解決醫(yī)療資源短缺;在安防監(jiān)控上,進(jìn)行危險(xiǎn)行為識(shí)別、人物跟蹤等。
據(jù)統(tǒng)計(jì),2017年AI芯片市場(chǎng)規(guī)模為7億美元,預(yù)計(jì)到2022年達(dá)到490億美元,年均增長(zhǎng)率90%。另一組數(shù)據(jù),僅2017年,全球芯片產(chǎn)值超過(guò)3900億美元,其中近50%的銷(xiāo)售額被前十大芯片制造商瓜分。AI芯片市場(chǎng)需要到2021年才能達(dá)到2017年芯片市場(chǎng)的零頭。
圖片來(lái)自chinabaogao
中國(guó)在芯片市場(chǎng)上擁有龐大的需求量,占全球芯片需求量的50%以上,某些應(yīng)用芯片占到70%-80%,而國(guó)產(chǎn)芯片只能供給8%左右,據(jù)統(tǒng)計(jì),2016年中國(guó)在芯片進(jìn)口額為2300億美元。
在芯片的原材料和裝備上,日本占據(jù)部分化學(xué)試劑全球60%以上的市場(chǎng)。韓國(guó)擅長(zhǎng)存儲(chǔ)器產(chǎn)品,臺(tái)灣地區(qū)專(zhuān)業(yè)代工。作為半導(dǎo)體發(fā)源地的美國(guó),具有深厚的技術(shù)和創(chuàng)新實(shí)力。在中興事件中,雖然中興只有25%-30%的零部件來(lái)自美國(guó)供應(yīng),但手機(jī)芯片、基帶芯片、射頻芯片和存儲(chǔ)芯片等核心零部件均依賴(lài)美國(guó)。
結(jié)語(yǔ):中國(guó)在AI芯片發(fā)展上位于全球第一列隊(duì)是件值得自豪的事,但國(guó)人更需理智看待芯片行業(yè),中國(guó)要想在AI芯片領(lǐng)域趕超國(guó)際對(duì)手,必須在一個(gè)垂直領(lǐng)域做得非常深,在硬件開(kāi)發(fā)上進(jìn)行生態(tài)培育,在架構(gòu)上實(shí)現(xiàn)顛覆性技術(shù)并應(yīng)用于產(chǎn)業(yè)。再放眼整個(gè)芯片行業(yè),國(guó)家的資金扶持和商業(yè)資本的關(guān)注,為芯片行業(yè)帶來(lái)發(fā)展機(jī)遇。未來(lái)的3-5年里,是國(guó)產(chǎn)芯發(fā)展的關(guān)鍵期。
4.物聯(lián)網(wǎng)芯片:成中國(guó)“芯”破局關(guān)鍵
在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高速發(fā)展的當(dāng)下,萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代逐步開(kāi)啟,物聯(lián)網(wǎng)(IoT)自然成為各方角力爭(zhēng)奪的新戰(zhàn)場(chǎng)。在物聯(lián)網(wǎng)的世界里,人與人、人與物和物與物之間能夠快速、智能地實(shí)現(xiàn)信息交互和通信,進(jìn)而獲得更為便捷的生活體驗(yàn)。
據(jù)市場(chǎng)調(diào)研公司ABIResearch預(yù)計(jì),在2020年通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行無(wú)線連網(wǎng)的設(shè)備總數(shù)將達(dá)到300億臺(tái),而且大部分增長(zhǎng)將來(lái)自于智能移動(dòng)設(shè)備。其中,網(wǎng)關(guān)或感應(yīng)器類(lèi)型的設(shè)備將占到物聯(lián)網(wǎng)全部設(shè)備中的60%,但是個(gè)人連網(wǎng)移動(dòng)設(shè)備仍將是物聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分。
在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、應(yīng)用的帶動(dòng)下,其相關(guān)芯片產(chǎn)業(yè)也將獲得蓬勃發(fā)展,甚至將成為中國(guó)“芯”領(lǐng)域成功破局的關(guān)鍵。根據(jù)市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)ICInsights發(fā)布的最新報(bào)告指出,物聯(lián)網(wǎng)和汽車(chē)應(yīng)用將成為2016-2021年間帶動(dòng)芯片銷(xiāo)售成長(zhǎng)最主要的因素。
在此期間,物聯(lián)網(wǎng)芯片銷(xiāo)售額的復(fù)合年增長(zhǎng)率(CAGR)有望達(dá)到13.2%,而車(chē)用芯片的復(fù)合年增長(zhǎng)率則可達(dá)到13.4%。同期整個(gè)半導(dǎo)體行業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模也會(huì)提升7.9%。
2016-2021年物聯(lián)網(wǎng)芯片銷(xiāo)售額的復(fù)合年增長(zhǎng)率(CAGR)有望達(dá)到13.2%
2017年,與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的集成電路銷(xiāo)售額增長(zhǎng)14%,達(dá)到了145億美元。2018年,物聯(lián)網(wǎng)終端應(yīng)用的集成電路銷(xiāo)售額預(yù)計(jì)將增長(zhǎng)16%,預(yù)計(jì)可達(dá)到168億美元。
物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)龐大復(fù)雜的系統(tǒng),千億級(jí)數(shù)量的不同設(shè)備對(duì)網(wǎng)絡(luò)連接有著不同的需求,這就讓物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在各行業(yè)落地帶來(lái)更多的發(fā)展機(jī)遇。
在物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的高速發(fā)展下,物聯(lián)網(wǎng)芯片正成為超越PC、手機(jī)芯片領(lǐng)域的最大潛力“股”。面對(duì)巨大的市場(chǎng)空間,國(guó)內(nèi)外廠商紛紛發(fā)力物聯(lián)網(wǎng)芯片。
目前,主要的國(guó)外物聯(lián)網(wǎng)芯片提供商包括高通、英特爾、ARM、AMD、三星、英偉達(dá)、恩智浦、博通、Atmel、Marvell、Cyress等等,而國(guó)內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)芯片提供商則包括華為海思、中芯國(guó)際、臺(tái)積電(臺(tái)灣)、華虹宏力、展訊、聯(lián)發(fā)科(臺(tái)灣)、華潤(rùn)微、聯(lián)芯科技等公司都紛紛擴(kuò)大布局,在設(shè)備、組件和軟件開(kāi)發(fā)方面的加強(qiáng)創(chuàng)新。
物聯(lián)網(wǎng)芯片產(chǎn)業(yè)格局
不過(guò),物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域龐大繁雜,顯然單一類(lèi)型芯片無(wú)法滿足不斷擴(kuò)大的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用與市場(chǎng)組成?,F(xiàn)階段主要包括有工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)芯片、通訊射頻芯片、身份識(shí)別類(lèi)芯片、安全芯片和移動(dòng)支付芯片等等,并且這些領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)芯片需求規(guī)模巨大。
由于半導(dǎo)體行業(yè)獨(dú)特的生產(chǎn)制造背景,讓其門(mén)檻較高,涉及從材料、工藝、生產(chǎn)設(shè)備等基礎(chǔ)性行業(yè)的支持。一旦生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)任何一個(gè)微小失誤,就可能引發(fā)芯片良率不達(dá)標(biāo),甚至報(bào)廢情況,讓所有企業(yè)投入打水漂。
相對(duì)來(lái)說(shuō),物聯(lián)網(wǎng)芯片只針對(duì)特定的應(yīng)用場(chǎng)景,就沒(méi)有那么嚴(yán)苛的要求了,只需深入垂直領(lǐng)域,即使工藝差一些,但通過(guò)不斷迭代演進(jìn),持續(xù)積累設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),驗(yàn)證產(chǎn)品,單點(diǎn)突破后再橫向擴(kuò)展,還是可以逐步將量做起來(lái)的。
具體到現(xiàn)在的物聯(lián)網(wǎng)行業(yè),如智慧城市、智慧樓宇、智慧農(nóng)業(yè)、智慧水務(wù)等等均有巨大需求。而在諸多細(xì)分市場(chǎng)上,在系統(tǒng)的基礎(chǔ)層都是高度復(fù)用的,如傳感器、物聯(lián)網(wǎng)終端內(nèi)置的MCU、傳輸層的多種低功耗廣域網(wǎng)芯片,以及未來(lái)的5G、網(wǎng)關(guān)等邊緣計(jì)算設(shè)備用到的中央處理器等等。此外,許多垂直領(lǐng)域都對(duì)物聯(lián)網(wǎng)芯片存在剛需,但還沒(méi)有性?xún)r(jià)比合理的解決方案,仍有巨大市場(chǎng)空間等待挖掘。
目前來(lái)看,我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈雖然總體上還無(wú)法與美國(guó)抗衡,但一些領(lǐng)域上的差距已越來(lái)越小,而在物聯(lián)網(wǎng)芯片一些領(lǐng)域中則齊頭并進(jìn)甚至開(kāi)始超越,成為帶動(dòng)整個(gè)芯片產(chǎn)業(yè)逐個(gè)突破的新機(jī)遇。
5.潛心研發(fā)國(guó)產(chǎn)存儲(chǔ)芯片迎發(fā)展良機(jī)
芯片之傷,這也是存儲(chǔ)行業(yè)多年思考的問(wèn)題。其實(shí)在前沿技術(shù)的研發(fā)中,中國(guó)的科研院所并不落下風(fēng),例如前不久浙江大學(xué)信息與電子工程學(xué)院趙毅教授課題組研發(fā)出的低成本、低功耗的新型存儲(chǔ)器,以及一個(gè)月前復(fù)旦大學(xué)微電子學(xué)院教授張衛(wèi)、周鵬帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)研發(fā)的二維非易失性存儲(chǔ)芯片。技術(shù)應(yīng)用站在行業(yè)上都是超前的,但是距離規(guī)模化量產(chǎn)似乎還“遙遙無(wú)期”。
存儲(chǔ)芯片,可以理解為嵌入式系統(tǒng)芯片在存儲(chǔ)行業(yè)的應(yīng)用,從產(chǎn)品化實(shí)現(xiàn)可分為ASIC技術(shù)和FPGA技術(shù)。從應(yīng)用來(lái)看,存儲(chǔ)芯片技術(shù)多用于企業(yè)級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng),為訪問(wèn)性能、存儲(chǔ)協(xié)議、管理平臺(tái)、存儲(chǔ)介質(zhì),以及多種應(yīng)用提供高質(zhì)量的支持。
如果說(shuō)存儲(chǔ)器是家庭的大門(mén),那么控制器就是家鑰匙,只有這兩者滿足了才能為大數(shù)據(jù)找到存放的倉(cāng)庫(kù)。當(dāng)前,存儲(chǔ)產(chǎn)業(yè)在全球IC市場(chǎng)的占比超過(guò)33%,如果中國(guó)掌握不了自家的鑰匙,還談什么數(shù)據(jù)安全?然而,要想在芯片領(lǐng)域占領(lǐng)高地,所涉及的方面包括設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、封裝、測(cè)試,還有材料、編程器件等等,只要單一產(chǎn)業(yè)鏈崛起是行不通的。
近年來(lái),中國(guó)在存儲(chǔ)器產(chǎn)業(yè)的投資力度備受關(guān)注。2016年12月,以長(zhǎng)江存儲(chǔ)為主體的國(guó)家存儲(chǔ)器基地開(kāi)工建設(shè),包括三座全球單座潔凈面積最大的3DNAND生產(chǎn)廠房、一座總部研發(fā)大樓和若干配套建筑,預(yù)計(jì)項(xiàng)目建成后總產(chǎn)能將達(dá)到30萬(wàn)片/月,年產(chǎn)值將超過(guò)100億美元。在長(zhǎng)江存儲(chǔ)的背后,是國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金(占比24.0933%)、湖北紫光國(guó)器(51.0363%)等重磅機(jī)構(gòu)。
2018年4月11日,長(zhǎng)江存儲(chǔ)正式啟動(dòng)了生產(chǎn)機(jī)臺(tái)遷入作業(yè),為量產(chǎn)首款國(guó)產(chǎn)32層3DNAND閃存芯片(64G)做了進(jìn)一步準(zhǔn)備,預(yù)計(jì)在2019年64層3DNAND閃存(128G)能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。對(duì)此,紫光集團(tuán)董事長(zhǎng)趙偉國(guó)信心滿滿:未來(lái)兩年內(nèi),人們或許就可以看到采用中國(guó)國(guó)產(chǎn)NAND存儲(chǔ)器的智能手機(jī)上市。
就像趙偉國(guó)所說(shuō)的,機(jī)會(huì)來(lái)了,一方面是產(chǎn)業(yè)投入持續(xù)加大,另一方面也是由于半導(dǎo)體制程的演進(jìn)使得摩爾定律在存儲(chǔ)行業(yè)似乎“失效”了。在14nm之后,NANDFlash芯片在存儲(chǔ)容量、良品率、成本、價(jià)格等方面陷入了困境,3DNAND的出現(xiàn)恰逢其時(shí),為中國(guó)存儲(chǔ)器行業(yè)提供了彎道超車(chē)的機(jī)會(huì)。簡(jiǎn)言之,3DNAND可以將原本平鋪的儲(chǔ)存單元進(jìn)行堆疊,形成多層結(jié)構(gòu)提供容量,使原本只有1層的儲(chǔ)存單元堆疊成64層甚至更多。更重要的是,其工藝制造技術(shù)有時(shí)會(huì)跑在處理器的前面。
從技術(shù)層面來(lái)說(shuō),半導(dǎo)體光刻在2D向3DNAND轉(zhuǎn)型的過(guò)程中可以沿用,也就是說(shuō)中國(guó)無(wú)需再花時(shí)間去研制新的生產(chǎn)工藝。從資本層面來(lái)說(shuō),3DNAND生產(chǎn)線前期需要巨額投入,而在大多數(shù)工廠都面臨資金吃緊的情況下,中國(guó)的大力投入為技術(shù)攻關(guān)提供了源源不斷地支持。從存儲(chǔ)芯片市場(chǎng)長(zhǎng)期被韓國(guó)、日本、美國(guó)廠商壟斷,到國(guó)產(chǎn)存儲(chǔ)芯片廠商的崛起,困境正在發(fā)生轉(zhuǎn)變。
10億美元,這是一枚32層3DNAND存儲(chǔ)芯片的價(jià)值,為了它,長(zhǎng)江存儲(chǔ)投入了1000名研發(fā)人員,花費(fèi)了兩年的時(shí)間。長(zhǎng)江存儲(chǔ)預(yù)計(jì),2018年下半年就能開(kāi)始3D閃存生產(chǎn),初期產(chǎn)能5000片晶圓/月,而武漢基地的設(shè)計(jì)產(chǎn)能如果可以如期達(dá)到30萬(wàn)片晶圓/月,就足以比肩SKHynix、東芝這樣的傳統(tǒng)豪強(qiáng)。更進(jìn)一步說(shuō),當(dāng)長(zhǎng)江存儲(chǔ)在2019年開(kāi)始量產(chǎn)64層3DNAND閃存的時(shí)候,國(guó)產(chǎn)存儲(chǔ)芯片的水平與三星的差距就能縮短到兩年以?xún)?nèi)了。
隨著中國(guó)集成電路芯片進(jìn)口額超過(guò)2000億美元,IC行業(yè)的重心向中國(guó)市場(chǎng)轉(zhuǎn)移已經(jīng)成為趨勢(shì)。不過(guò)在這一浪潮之中,我們?cè)诠に囁?、良品率、技術(shù)實(shí)力等方面仍存在相當(dāng)?shù)木嚯x。同時(shí),考慮到芯片畢竟是上游產(chǎn)業(yè),下沉到行業(yè)中還需要軟硬件集成商來(lái)連接行業(yè)客戶(hù)的需求,使其落地到應(yīng)用場(chǎng)景中,也只有打通了這條鏈,才能讓芯片的開(kāi)發(fā)、量產(chǎn)、測(cè)試進(jìn)入快速周期,從而形成良性的生態(tài)閉環(huán)。要知道,三星半導(dǎo)體花了10多年的努力才走到今天,美國(guó)經(jīng)歷輝煌后也是靠著美光等企業(yè)苦苦迎擊著三星和東芝,中國(guó)要想實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)芯片大規(guī)模替代進(jìn)口,唯有潛心研發(fā)、布局生態(tài),才會(huì)有可持續(xù)的發(fā)展。
6.至強(qiáng)系壟斷服務(wù)器芯片生態(tài)瓶頸難突破
服務(wù)器芯片哪家強(qiáng)?美國(guó)英特爾找至強(qiáng)。這句筆者從某廣告語(yǔ)改成的話,充分體現(xiàn)了今天的服務(wù)器芯片市場(chǎng)現(xiàn)狀。冰凍三尺非一日之寒,這種產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀已經(jīng)成為行業(yè)內(nèi)默認(rèn)的規(guī)則,并以此形成了一個(gè)完整的、牢固的服務(wù)器芯片產(chǎn)業(yè)鏈。
至強(qiáng)處理器在服務(wù)器芯片市場(chǎng)份額上占據(jù)絕對(duì)的控制權(quán)。如果有一個(gè)潛在客戶(hù)問(wèn)服務(wù)器廠商的售前工程師:“你家服務(wù)器用的什么芯片?”那么,對(duì)方給出的答案一定是“V4”或者是“最新的可擴(kuò)展處理器”。
整個(gè)交流過(guò)程,不用提到英特爾至強(qiáng),但是大家默認(rèn)服務(wù)器芯片是采用英特爾至強(qiáng)系。
英特爾一直以Tick-Tock為戰(zhàn)略發(fā)展標(biāo)準(zhǔn),即通常在奇數(shù)年推出新的制程工藝升級(jí),偶數(shù)年推出新的微構(gòu)架,這樣每?jī)赡暧⑻貭柼幚砥鞯闹瞥毯臀?gòu)架就可以提升到一個(gè)新的層次。2017年7月12日,一場(chǎng)英特爾至強(qiáng)可擴(kuò)展(Scalable)處理器在北京發(fā)布。不同于之前以E和V代表的代際區(qū)別,最新一代變成了銅牌、銀牌、金牌和鉑金四個(gè)類(lèi)別,囊括在Scalable家族體系中。
其中用矩陣的模式(也可稱(chēng)為網(wǎng)狀環(huán)形架構(gòu))打通芯片,縮短溝通距離,讓兩點(diǎn)間不用繞路,從而提升可擴(kuò)展能力的Mesh架構(gòu)成為顛覆傳統(tǒng)技術(shù)的關(guān)鍵。
在鉑金系列中,最高為28核。鉑金8180處理器單顆CPU可在SGEMM上實(shí)現(xiàn)高達(dá)3570GFLOPS,在IGEMM上實(shí)現(xiàn)5185GFLOPS;AVX-512提供每核多達(dá)兩個(gè)512位FMA單元并行計(jì)算。
可以說(shuō),英特爾至強(qiáng)處理器壟斷了整個(gè)服務(wù)器市場(chǎng),準(zhǔn)確的說(shuō)是絕大部分X86服務(wù)器市場(chǎng)被英特爾所占據(jù),其他人難插足。
但是今天的服務(wù)器市場(chǎng),顯然不滿足于一家獨(dú)大的擠牙膏式產(chǎn)品發(fā)布節(jié)奏。2018年年初戴爾等品牌服務(wù)器開(kāi)始采用AMD處理器,高通也忙于進(jìn)軍服務(wù)器市場(chǎng)。中國(guó)在去年宣布未來(lái)十年將投資1000億美元投資做芯片。但很遺憾,這些,依然沒(méi)有改變服務(wù)器芯片市場(chǎng)現(xiàn)狀。
龍芯在中國(guó)人眼里就是“國(guó)產(chǎn)最強(qiáng)”的代名詞,無(wú)論是跑分,還是性能甚至?xí)^(guò)市場(chǎng)上主流的處理器。搭著“國(guó)產(chǎn)”這班順風(fēng)車(chē),龍芯賺得了吆喝和資金。龍芯1號(hào)在2002年完成研發(fā),主頻266MHz。最新的龍芯3號(hào)主頻達(dá)到1GHz,峰值計(jì)算能力達(dá)到16GFLOPS。
龍芯處理器采用精簡(jiǎn)指令集MIPS架構(gòu),在跑分上遙遙領(lǐng)先,擁有不錯(cuò)的功耗比。但是十五年過(guò)去了,除了太空中三顆北斗衛(wèi)星定位星是采用龍芯芯片在軌運(yùn)行之外,龍芯在民用市場(chǎng)上幾乎完全沒(méi)有市占率。
類(lèi)似的情況也發(fā)生在申威處理器上,在贏得超算世界冠軍后,申威并沒(méi)有得到普及,也沒(méi)辦法得到普及。問(wèn)題并不是出在資金上,而是生態(tài)問(wèn)題,是系統(tǒng)、軟件整個(gè)IT生態(tài)兼容問(wèn)題。
國(guó)產(chǎn)芯就是一個(gè)大IP,搭上這班列車(chē)能夠帶來(lái)不錯(cuò)的收益和市場(chǎng)反響,但畢竟實(shí)驗(yàn)室與市場(chǎng)/商業(yè)化,還是完全不同的兩個(gè)概念。有了實(shí)驗(yàn)室里的技術(shù)成績(jī),依然需要打造一個(gè)芯片生態(tài),完成市場(chǎng)化過(guò)程。沒(méi)有生態(tài),就無(wú)法生成價(jià)值輸出,再好的產(chǎn)品也只是一個(gè)無(wú)意義的裝飾品。
從國(guó)內(nèi)芯片市場(chǎng)來(lái)看,除了生態(tài)問(wèn)題之外,成本問(wèn)題也是一大難題。服務(wù)器芯片行業(yè)需要思考:在沒(méi)有生態(tài),沒(méi)有市場(chǎng),沒(méi)有規(guī)模效應(yīng)的前提下,如何控制成本,控制價(jià)格與價(jià)值之間的定位關(guān)系,并實(shí)現(xiàn)良性的供求關(guān)系?
寫(xiě)在最后,中國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)客觀而言確實(shí)在用行動(dòng)證明,國(guó)產(chǎn)芯片領(lǐng)域有萬(wàn)億規(guī)模的資本支持,更有千萬(wàn)家本土企業(yè)在奮進(jìn)中成長(zhǎng),這其中有對(duì)未來(lái)本土芯片技術(shù)的信心,更有對(duì)行業(yè)領(lǐng)域芯片技術(shù)發(fā)展的憧憬,無(wú)論如何,我們?cè)敢鈴哪托牡牡却姓业綄儆谥袊?guó)芯的生命力,堅(jiān)定有力。