“断芯”之后,中国半导体行业的自主之路

2020年09月24日 20:18  

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原本“低调”的芯片行业因中美关系,频频成为各大媒体头条,国内芯片厂商因此受到了空前关注。欧美企业长期垄断附加值较高的芯片设计,并掌控产业链端到端的核心技术。相较之下,国内企业底子薄、起步晚、投入少,往往集中在附加值较低的环节。国内的芯片需求大部分依赖进口,“断芯”之后中国芯片业如何突破重围,在“十四五”暨中长期科技创新发展期间实现新的突破,走上自主之路,是当前值得深思熟虑的。

芯片行业的价值链分析

半导体芯片,也就是集成电路(IC,Integrated Circuit),虽然个头极小,但内部结构异常复杂,经常应用在包括通信、消费品、汽车、工业、计算机等在内的行业领域。

整体上,半导体芯片价值链包括三大核心环节——IC设计、IC制造和IC封测,每个环节都需要大量投入。为了支撑核心环节,通常还需要EDA设计、IP授权等投入到设计中,制造和封测则少不了半导体设备、材料等。

IC设计

IC设计是按照行业对芯片既定功能的要求,经过一系列环节设计电路图并最终输出掩膜版图的过程。IC设计对精密设计要求极高,是知识密集型、高附加值产业。粗略的IC设计包括项目需求设计、系统设计、逻辑设计、硬件设计等,每一项又包括上十道甚至上百道精细设计。

其中,EDA和IP是IC设计中复杂度最高、重要性最高的环节。EDA是电子设计自动化(Electronic Design Automation)的简称,通常是利用CAD软件来完成超大规模集成电路芯片的功能设计、综合、验证、物理设计等流程的设计方式。IP则是设计好的、可以移植到别的芯片中的模块,芯片设计厂商需要使用IP进行设计工作。美国三大EDA供应商的产品占据全球超过65%1的市场份额,在中国市场该份额则高达约80-90%2。近年来国内企业虽然在芯片设计上有进步,但EDA设计软件上依旧受制于人。

市场挑战:

一方面,产品加速迭代,创意到量产的周期及产品生命周期逐渐缩短,对设计的效率要求提高;另一方面,客户诉求快速演变,不再局限于购买单一的芯片,而是需要完整的解决方案,套片销售比例越来越高。

市场机会:

随着5G商用以及自动驾驶、人工智能、物联网的发展加速,IC设计发展前景广阔,市场对芯片多类型、多规格的需求越来越大,能聚拢市场资源和资本。

IC制造

IC制造是将设计好的电路图转移到硅片等制造材料上进行流片制造的过程,单就晶圆制造过程看,包括热氧化、光刻、蚀刻等多道高难度工序,涉及到多项专利与工艺,需要长期积累,是技术和知识密集型产业。由于制造需要投入大量知识、人力、技术、资金,因此产业转移较难,附加值较高。与IC设计被国外厂商完全垄断不同,目前大陆晶圆代工厂商充分利用国内政策优势和市场需求,在14nm量产上有所建树,并向7nm进军,但不可忽视的是,芯片制造所需的半导体设备或被美国企业霸占,或设备厂商使用美国的核心技术,半导体材料则主要被日本企业占领。

市场挑战:

首先,所需投资金额高、先进工艺难度大,已经成长为巨头的企业高筑起行业壁垒。其次,中小企业逐渐发展起来,特色工艺竞争加剧,内耗严重。

市场机会:

成熟工艺和特色工艺需求大,市场前景向好,且叠加国内政策支持,国内特色工艺产能快速扩张,相关产线持续满产。

IC封测

IC封测是指IC封装和测试工作,通常是将制造得到的芯片装配到电路管壳中,完成封装后,通过测试检查封装的IC芯片能否正常运作,检测无误后方可出货组装,形成电子产品。封测需要大量人力投入,是资金和劳动密集型产业,也是整个芯片价值链最末端,产业相对容易转移,附加值较低。

市场挑战:

国内先进封装技术仍落后国际先进水平,同时海外审核趋严,通过并购取得先进封装技术与市占率可能性降低。

市场机会:

在5G、智能网联汽车、AI等潜在市场海量需求的带动下,新技术成为追捧点,市场前景尚存。

当前国内芯片行业形势分析

芯片行业有着成熟且完整的产业链,其异常复杂的设计和制造工艺不是依靠单个企业就能完成的。从目前行业实践看,芯片半导体供应链需要整合全球资源,覆盖美国、亚洲、欧洲等多个国家和地区,是全球智慧的结晶。

过去,芯片行业维持着良好有序的国际合作,链条上不同角色各司其职、分工明确,但随着美国近年来发布的对外政策,芯片业已“激起千层浪”,往日稳定的合作与分工状态已不可同日而语。

外部竞争凸显技术差距

2018年,美国宣布对中国商品加征25%的额外关税,并开始对中国科技企业进行制裁,中美“贸易战”正式打响。随着中美贸易战持续发酵,在2020年新冠疫情爆发期间,美国将33家中国企业和机构列入“实体清单”,中美“贸易战”升级为“技术战”,国内高新科技企业深受影响。其后,美国加大对中国芯片行业的限制,不仅限制中国企业使用美国的芯片制造设备,还封锁中国企业使用其芯片技术。国内芯片业在芯片材料、芯片设计、晶圆加工、封测以及设备等领域原本就有待提升,美国接二连三的封锁则从根本上阻断国内芯片厂商以及与之相关的科技企业发展,中国芯片业面临至暗时刻。

2018年《科技日报》发表了《亟待攻克的核心技术》的专题报道,提出我国至少有35项“卡脖子”技术,这些亟待实现独立自主的核心技术,是遏制国家和企业技术独立、经济独立的根本所在。在这35项“卡脖子”技术中,芯片技术占据6项3,与国际水平相比差距尤为显著,这些技术差距几乎贯穿芯片全产业链。

内部政策纾困保障发展

在美国的全面封锁下,为缓解芯片业的发展困境,国家规划、出台新的扶持政策,以举国之力为芯片业创造良好的发展环境。

今年8月,国务院印发《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》4,出台财税、投融资、研究开发、进出口、人才、知识产权、市场应用、国际合作等八方面政策措施,鼓励芯片业发展。例如,对于生产集成电路线宽小于或等于28nm且经营期大于15年的芯片厂商,免征10年企业所得税;除此以外,还优化芯片企业上市审核流程,鼓励芯片企业在科创板、创业板上市融资。

在国家的号召下,全国各地方政府纷纷出台集成电路产业扶持政策:

美国的制裁对国内芯片业和相关行业的发展造成了极大冲击,但从长远来看,此次制裁是一次警钟,警醒中国芯片业要以破釜沉舟之势谋取自主发展。

未来芯片行业自主之路发展方向

芯片行业的发展需要大量资金、技术、人才、政策等要素,并不是一朝一夕就实现自给自足甚至赶超国际领先水平,往往需要经年累月的持续投入,并以极大的耐心和信心接受极长的投资回报周期。目前来看,单靠芯片厂商一己之力难以追赶,需要政府、企业界、教育界等多方携手突破重围,共同解决“卡脖子”技术,逐步构建中国完整的芯片产业链。

企业:芯片厂商提升能力是根本

中国芯片业要实现自主,首要是国产芯片厂商能实现技术自主、技术独立,根本上需要芯片企业全面提升综合竞争力。综合竞争力包括业务能力和经营心态。从业务能力来看,芯片企业可以结合市场趋势重点关注以下方面:

开展数字化变革。结合企业实际情况,积极拥抱数字化发展趋势,用创新技术提升企业的适应力,加强风险抵御能力

常规化自主研发。降低对外的技术依赖,减少技术引进,迫使自身更重视核心技术的创新与自主研发

建立柔性供应链。构建从芯片需求、设计、制造、封测到出货的柔性供应链体系,分散因紧急事件带来的运营风险

切实改良业务流程。学习国际领先经验与各行各业最佳实践,改良企业内部低效、冗余的长流程,实现更敏捷的业务运作

重视知识产权与技术传承。经验的积累与技术的传承比以往更为重要,芯片知识和技术要不断沉淀,才有可能在此基础上有所突破和创新

ROI新定义与长期KPI设计。芯片企业不能追求市场热门的“快准狠”打法,ROI应结合行业特点重新定义,业务KPI的设计应更多考虑长期发展的因素

重塑企业文化鼓励创新精神。进一步鼓励企业内部的创新创造精神,提倡“敢试错”,以创新、开放重塑企业文化

招募并培养全球人才。积极招募全球芯片人才,特别是在设计、制造等核心领域有所建树的专业性稀缺人才,同时结合市场水平和通行做法优化薪酬和培训体系

在锤炼业务能力的同时,芯片企业应做好“断芯”期的经营心态准备。第一,客观看待迭代周期长、成长速度慢、投入产出低等特征,芯片业必须做好打“持久战”的准备,切忌浮躁与速成。第二,企业领导者与管理人员应认识到,相对来说,目前阶段芯片业强调“创新”、“创造”比“成本”、“效益”更重要,须以极大耐性接受投入不一定能带来线性收益的事实。第三,芯片业全员须“师夷长技以制夷”,不能固步自封。我国芯片业始发于内忧外患之时,70余年发展历史远不能与西方国家百余年相比,但应有信心、有决心、有恒心以全球化视野武装自己,深入学习、钻研国际顶尖理论与技术,进而提升自我能力。

政府:国家政策持续配合是关键

中国芯片行业的自主之路离不开国家政策的投入、配合与扶持,政策连续性和高额资金投入是提升芯片业自给率的关键所在。

首先,国家向公众、向市场传递信号,引导全社会重视芯片行业发展。例如,在2018年政府工作报告中集成电路被列入加快制造强国建设需推动的五大产业关键词首位,引起全行业、全社会的关注。“十四五”期间,国家应继续将芯片业作为重点扶持产业,为芯片业的砥砺前行营造良好的社会氛围。

其次,国家和地方政府出台扶持政策,减轻芯片企业的运营成本和负担。近几年,从国家到地方政府都相继发布了扶持集成电路利好政策,比如2018年财政部等多部门共同发布针对集成电路企业有关的税收优惠政策5等等。

最后但却是最为关键的,以国家产业基金、国家财政补贴、投资入股国有领军企业等形式“加码”芯片行业。芯片业是资本密集型产业,研发需要巨额的资金投入。根据公开信息显示,目前一项规模约为290亿美元的国家基金已成立,将用于投资半导体产业。同时不少地方政府以实际行动积极扶持本地芯片厂商,如以工业园或产业园等集群模式引进、培育本地芯片厂商,提供平台扶持中小企业。

高校:科研院校输出人才是基石

最后,人才是芯片业通向自主之路的基石,优秀人才必须是芯片技术创新的主力和中坚力量。

公开数据显示,每年全国高校约不到15%的对口专业毕业生选择芯片企业就业,更多毕业生跨专业进入互联网、房地产等热门行业。即使近几年芯片趋热,就业和发展环境有所改善,但总体上人才缺口依旧严峻,数量和质量远未达到行业所需。

包括高校、科研院、研究所等在内的高等教育机构,应继续加强对人才的培育,从“供给侧”培养、输送芯片人才,如推动微电子、集成电路等相关一级学科的申请和建设,邀请院士、教授、企业工程师等到校开展知识大讲堂,组织学生去芯片企业参观学习,持续缩小高校人才培育与用人单位之间的差距,但也应注意的是,企业为人才营造良好且可持续发展的科研、工作环境才是解决芯片“人才荒”的长久之计。

总之,芯片业的发展需要数十年的沉淀,不能操之过急。企业、政府、高校作为推进芯片业发展的核心主体,缺一不可,每一方都需要充分利用自身优势为行业发展做出贡献。同时,在这个三角模型中,各个主体间应加强密切互动。政府需要为企业提供政策、资金、产业园等扶持,而芯片企业应以技术作为核心资产输出到市场,形成产能,转化为生产力。高校主要为企业培养、输送芯片人才,而芯片企业以前沿技术、市场经验回馈高校。政府则为高校等机构所提供人才培养的政策和资金支持。在不断强化三方合作的基础上,持续引入更多市场主体,才有机会谱出我国芯片业发展的新篇章。

安永的企业地缘政治影响力分析模型

在全球化趋势的影响下,中国已深度参与国际分工并成为全球市场不可分割的重要组成部分。国内高科技、互联网等企业直接或间接参与到全球化运营浪潮中,或直接到海外开设分公司,扩展国外市场,或将业务链条中的生产部分开设在更具生产要素优势的市场,或其并未在海外开设办厂但有稳定且庞大的受众群体。这些企业或多或少会受到地缘政治的影响。安永结合全球经验,特别是TMT领域的发展实践,设计了企业地缘政治影响力分析模型,分析企业在面临地缘政治影响时需要重点关注的内外因素,以全面审视自身竞争力,辨析机遇所在。

结语

2020年自开局就艰难异常,“断芯”禁令的生效对中国高科技行业无疑产生了巨大冲击。但不论艰难险阻几何,芯片企业必须要有魄力、敢担当、能自强,以不屈不饶的意志和一往无前的决心,力争为实现中国芯片的独立自主而努力奋斗。我们期待各界加强对芯片行业的关注与支持,也相信中国芯片企业定能在国际舞台上创造属于自己的天地。

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