美國制裁中興 國產晶片如何破局
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近日,美國商務部對中興通訊的產品出口進行限制。
一時間,關於國產電子產業討論熱烈。
誠然,這些年來中國電子整機行業水平突飛猛進。
華為超越愛立信成為世界第一大通信設備公司。
逼的其他幾家公司只能不斷合併,最後中興得以擠進世界前四。
聯影、邁瑞等國產大型醫療器械的產品水平直逼GE、飛利浦等巨頭。
國產雷達完成主動相控陣的跨越式超越,052C/052D、殲16等高性能武器服役,其雷達制式和性能已經直逼美國,超越歐洲和俄羅斯。
就在軍迷們彈冠相慶,褲衩紅的不能再紅的時候,不能掩蓋的事實是缺「芯」的命門其實一直掌握在美國人手中。
集成電路被譽為電子工業的糧食,除了對國家和行業安全有著巨大的意義,利潤率也隨著技術含量水漲船高。
晶片本身的材料是二氧化矽,成本極低,上面凝聚的技術就決定了利潤。
消費類晶片產品一般毛利率在30%~40%,工業用產品一般能在50%~60%以上,更有甚者,以高性能模擬晶片為主的美國Linear公司,平均毛利率能達到90%!很多我們無法設計的晶片,例如高端交換晶片,毛利率都在99%以上。
一旦中美開戰,即便沒有禁運,美國政府利用行政手段把自己電子武器的批量成本壓到我們的1/10是分分鐘的事情,細思極恐。
一、高校方面
有些高性能關鍵器件晶片規模不大,看起來挺適合高校來作為突破的主力軍。
但多年下來,業內公認是高校的水平不如工業界。
這不是中國特有的,美國也這樣。
這和前述集成電路產業的特點密切相關。
高校的優勢是出新idea,對於算法這類領域挺合適,仿真實驗看到結果快且准,仿出來有效果基本實際就會有效,頂多實現複雜度太高。
晶片試錯成本高,流程長,參與協作的工種多,任何一個環節出問題,就看不到好結果。
能把一個晶片做成業界普遍水平,不掉坑裡,就已經不容易,需要多年積累。
學生們積累少,縱有好的idea,往往躲不過路上無數的暗坑,還沒看到idea的效果,就死在半路了。
學校的特長是做更前沿的研究,適合彎道超車。
而集成電路恰恰不好彎道超車,尤其是模擬晶片,你不解決100MHz的問題,到200MHz的時候那些問題還在。
二、仿製、抄襲
軍迷們引以為自豪的山寨能力,就是看美軍有什麼,我們就抄一個。
集成電路也可以抄,學名反向設計。
雖然晶片很小,電路密度極大,但仍然可以通過顯微、照相等方式獲得他的全部版圖信息,然後複製一份,送到工廠生產,似乎看起來就可以得到一模一樣的產品了。
其實不然,版圖相當於軟體編譯後的機器代碼,可讀性很差,無法了解其原理和架構。
而版圖提取本身存在物理誤差和人為錯誤,尤其對於高性能的模擬混合信號晶片,對工藝又非常敏感,稍有不一致都可能導致晶片性能和良率的巨大差異。
而此時設計人員無法了解原理,定位錯誤猶如一個盲人在大海里撈針。
軍工研究所普遍採用這種方法,每次反向猶如一場賭博,有時候做出來
OK最好,一旦出現問題,基本束手無策。
所以多年下來,除了電路比較簡單的射頻和功放晶片,上述高性能PLL,ADC等關鍵器件反向成功,能量產裝備的例子寥寥無幾。
三、科研項目
國家近十幾年來,一直通過863/973/核高基等國家級科研計劃對關鍵器件進行支持,投入巨大。
後期也要求工業界和整機廠加入,以解決應用脫節的問題。
但這些年下來,真正能量產並轉化為實際產品的成果寥寥。
究其原因,一個是目標脫節。
IC界有個說法,實驗室測試通過只是邁出了一小步,到量產還有巨大的工作量。
科研項目只需要在評審的時候能夠提供幾顆樣片,演示出所需性能即可拿到尾款。
而工業級應用需要在各種溫度和環境變化條件下保持性能穩定,以及解決批量生產的良率問題。
如何保證量產是需要從設計一開始就考慮的,有些科研單位選擇的架構本身就決定了成果只能交差,而不能量產。
二是指標脫節。
科研項目的立項單位不考慮國內實際水平,盲目追趕世界領先水平。
不管上一周期的項目是否完成,今年的指標一定要更近一步。
申請單位惡意競爭,不考慮自身實力,申請時競報指標,誰提的指標高誰拿到項目,才不管2年以後如何交差。
這樣的制度下,本來按照已有技術積累,做100MHz還能量產,指標競價完成後目標變成500MHz,最後誰都搞不定。
四、人才引進
2000年前後,國家利用人才政策吸引海外留學人員歸國創業。
這期間有陳大同、武平回來創立了展訊,魏述然回來創立了銳迪科等一批國產IC設計公司。
這批公司一開始也許有想做工業級產品、關鍵器件的雄心,但很快發現產業環境不合適,中國整機還沒有強大到今天華為中興的地位,市場容量小,技術可靠性要求高,design-in周期長,所以這批中成功活下來的這批企業都是靠消費類市場和08年附近一波中國山寨手機熱潮完成了原始積累,進入良性循環。
然而對於引入工業級、關鍵器件的人才就沒有那麼一帆風順。
首先合適的人選就非常少。
例如在美國,由於瓦森納協議的限制,華人無法進入ADI.TI等公司最核心的ADC產品研發部門,即使在他們設立在中國的研發中心,大陸工程師可以通過網絡看到絕大部分母公司的設計,但高性能的ADC產品除外。
這簡直是90年代氣象局被玻璃房子鎖住超級計算機的另一個翻版。
2009年從美國ADI公司回來了一位李博士,通過非法手段帶回了高性能DAC產品的版圖,一下子提高了國產DAC產品的性能指標。
但2013年事件被曝光,遭到ADI和美國政府的抗議。
李事件導致美國政府對華人參與關鍵器件研發的控制更加嚴格,並對往來中國的留學生進行更嚴格的審查,相繼查出
Vanchip剽竊RFMD事件和天大教授張浩被FBI誘捕事件,不論是真是假,對海外留學生歸國從事關鍵器件研發造成了心裡陰影,很多人為了保住往來美國的人身自由,放棄參與國內高性能的關鍵器件研發工作的機會。
於此同時,在國際市場上,華為中興需要遵守國際智慧財產權的遊戲規則,李的方法和產品無法被正規整機廠採用,實際上並沒有解決工業界的問題。
相反華為中興對引入國產供應商在智慧財產權上更加擔心,要求國產廠家自證清白,有的甚至到了要求國產供應商的創始人不能有ADI/TI履歷的誇張地步,進一步導致國產替代進度的嚴重落後。
最後,在沒有智慧財產權問題的軍用領域,由於受2013
年被曝光的影響,到目前還沒有看到李博士的產品被裝備使用,甚是可惜。
五、整機廠自己努力
國內真正算在高性能關鍵器件領域有所突破的應該只有華為旗下的海思了。
海思因為有華為不計成本的投入,麒麟的成就眾所周知,在高速光通信及交換晶片上也有突破,已經在慢慢從低端蠶食broadcom等多年來構築的技術壁壘。
但之前任總的一篇講話中,給海思的定位是備胎,任總要求華為一定要用最好的器件給客戶提供最好的性能,海思做不到性能最優就不採用。
實際上這個思路,筆者覺得是有問題的。
晶片行業有個特點,很多問題在實驗室是測不出來的,必須在大規模應用的時候才能發現、改進和提高。
如果一看指標不好就不用,那永遠沒有機會發現問題,那這個備胎永遠是個紙糊的,一上路就碎。
實際上,正是華為終端部門被要求捏著鼻子也要用K3V2,才成就了今天的麒麟。
國家層面也看到了上述問題,2013年9月國務院副總理馬凱調研集成電路產業,隨後國家出台了新的集成電路產業振興規劃。
改為成立產業基金,通過股權投資的方式對集成電路企業進行幫助。
同時以紫光為首的國內民營資本結合政府基金,開始了國際市場上的瘋狂掃貨。
展訊、RDA、OmniVision等企業紛紛被收歸旗下。
但時光轉到2015年,紫光和大基金系的掃貨開始遇到障礙,收購美光,西數,試圖以此突破nand
flash產業遇挫,華潤報價Farchild被拒。
連飛利浦照明業務的收購也因為美國政府擔心功率半導體技術外泄而終止。
回過頭來看,除了展訊這類本來就是國內公司、OmniVision本來就是華人公司,國家通過收購的方式並未採購到貨真價實的核心技術,更不要說可以有軍事用途的射頻、ADC等關鍵器件技術,可以斷定美國人是不可能賣的。
對於突破集成電路高性能關鍵器件,筆者認為有三個因素:有足夠的資金支持,有整機廠的通力合作和有耐心的團隊。
資金怎麼解決,「十八大」要求讓市場在資源配置中起決定性作用。
晶片研發是高投入高風險,最後運氣好才有高產出。
現在政府通過大基金的方式來決定資源分配,並不一定總能選中最後的勝利者,而且有國有資產保值增值的壓力,道德風險,都會讓其投資行為走形。
另外,國資的大規模投入還會造成擠出效應,減少民營資本在產業中的投入量。
筆者認為最好的方式還是吸引民間資本。
民間資本只要有足夠大的市場,足夠大的利潤,他就會心動。
而一開始團隊技術水平跟先進水平有差距,無法參與全球競爭,可以攫取的市場規模必然沒有那麼大。
這個時候應該是國家出馬,通過補貼和獎勵整機廠商的方式,在不損害整機廠家成本競爭力的前提下,在初期允許國產晶片商賣一個高價,獲得超額利潤,彌補巨額研發的投入,吸引民間資本進入。
後期,根據晶片累計裝備的數量,逐步減少補貼,最後達到市場定價,進入國際市場參與競爭。
這種政策好處是錢肯定都花到有競爭力的市場主體中,誰最後裝備,誰做的東西能用,就補貼誰。
當然要注意防範騙補的問題。
至於研發風險和選擇錯誤風險,讓民間資本來去承擔。
民資花自己的錢,自然會慎重選擇團隊,即使研發失敗,也能坦然接受。
這樣一份國家補貼,可以吸引多份民間投資,只要其中一份兒成功量產,國家就賺到了。
當然所有的前提是我們還有一個強大的,有國際競爭力的整機產業。
只有他們,才有動力去試用還在襁褓中的國產IC。
筆者在推廣國產IC的過程中,最感動的就是這群整機廠家的技術人員,不需要任何的利益驅動,他們是發自內心的願意去幫助國產IC,有時上司都允許放棄了,他們還加班加點幫助國產供應商查找問題。
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