中國半導體行業如何從晶片到生態整體突圍

最近半導體行業被推上輿論的風口浪尖，各種盤點分析都層出不窮。

我在半導體行業已經工作了十餘年，曾在世界頂級半導體公司從事過技術、市場、銷售等各類工作，也經歷過數個市場從無到有，從高速發展到平穩成熟的周期。

現在國內晶片行業一片大幹快上的聲音，很多人很可能對這個行業的兇險沒有深刻的認識，一味蠻幹後果只可能是血本無歸，但如果認清其中的規律，這麼艱難的市場也不是全然沒有逆襲的機會。

半導體行業101

半導體行業好像很神秘，但其實它也符合市場發展規律，典型的先垂直後水平發展。

垂直指的是所有事情都自己干，在20 世紀 50 年代半導體公司從頭干到尾，類似早期的電腦、手機行業，在剛開始廠家自己寫底層軟體、應用軟體、設計電路板，生產等等，全部是在公司內部完成，慢慢發展就有了專業ODM（設計代工廠），專門做生產的EMS（生產製造服務商），還有品牌商OEM（原始品牌製造商）等。

半導體行業先是工具類業務包括 EDA（電子設計自動化）等逐漸獨立出來，到80年代IC設計和晶圓製造（Foundry）分開產生了專業的生產廠， 90年代開始有公司專門做獨立的核心 IP供應商，21 世紀初晶圓製造又再細分，封測廠成為獨立的一個大產業。

經過半個多世紀發展，全球半導體產業形成目前環環相扣的深度分工模式， EDA 工具、IP（智慧財產權）供應商、IC 設計、晶圓製造廠、封測廠都形成大規模的產業，這就是形成水平化的產業格局了。

半導體產業一般分為集成電路和分立器件兩大類。

集成電路又分為數字電路和模擬電路。

總體來看，數字電路中的微處理器為主平台類晶片，有軟體作業系統在其上運行，需要構建生態系統，其他的都可看作元器件類晶片，無需軟體作業系統。

主平台類晶片及其產業聯盟基本決定市場的方向，比如PC時代有Wintel（微軟加英特爾）, 手機時代聯發科、高通等加上安卓系統（Android）等。

運作半導體行業的難點

半導體市場是極難掌控的，做出產品就已經很難，歷經千辛萬苦做出的晶片，但其實直到進入市場，真正殘酷的競爭才剛剛開始。

以英特爾之強，尚且完美錯失手機市場，這麼大的一塊蛋糕一點沒切到，中間還錯過無數個中小型市場，近期宣布的可穿戴部門解散只是其中一個而已。

幾十年累加起來，投入到各種市場，顆粒無收的太多了。

從晶片設計到市場推廣，估計消失的無影無蹤的資金不止幾百億美元。

主平台類晶片廠商維持一個生態系統是很昂貴的。

從軟體方面看，一個主平台晶片，在投入市場之前，必須保證要將所有的系統在晶片上能調試好。

以安卓系統為例，典型的架構如下：

SOC晶片上集成了多個IP Core, 雖然這些IP的提供者如ARM會提供相應的庫、驅動，但SOC廠商要負責集成、調試驅動，進行HAL(Hardware abstraction layer 硬體抽象層)的開發，設計測試用例，驗證晶片。

如果Android 有框架的升級和變動，必須由晶片廠家進行適配。

涉及到圖像單元、安全、網絡等重要模塊，開發工作量就很大。

指令集，編譯器、所有的軟體都圍繞主平台來開發，即使有一些跨平台的中間件，將上層軟體隔離，中間件本身也要與平台對接、適配。

一個主晶片平台還要同時適配不同的作業系統，如在PC市場，每個平台都要支持Windows, Linux, Mac OS, 涉及到的軟體如驅動開發，作業系統移植，編譯器優化等耗資巨大。

在基礎的底層軟體、作業系統之上還有大量的應用軟體，依賴於特定的指令集生態環境，例如x86架構兼容老舊應用程式的能力是出了名的。

8086把8位的8080升級為16位的時候，80386升級到32位的時候，都完全兼容舊有的程序。

直到今天，Intel的處理器依然支持虛擬8086模式，在此模式下，可以運行30多年前的8086程序。

多年積累下來，形成了很高的行業壁壘，這是另一個大話題，此處不展開討論。

圍繞消費周期，主平台廠家必須每一個環節都牢牢掌握。

如PC市場每年一個銷售季節巡迴，從Spring refresh（春季）, back to school（開學季）到holiday season（聖誕新年假日）, 按照消費者購買周期倒推出各環節必須完成的時間點。

比如如果要趕在美國的黑色星期五（black Friday） 市場上市，那麼9月初就要做出產品，送上貨船，為了9月份大規模出貨，從產品的PVT（小批量過程驗證測試）, DVT（設計驗證測試）, 到EVT（工程驗證測試）, 每個環節倒推，一般1、2月份開始設計主板。

晶片的設計、流片、測試、圍繞晶片的軟體開發、參考設計都要在ODM開始設計之前準備好。

在客戶開始設計主板時，晶片已經至少要到ES（研發樣品）狀態。

大概兩年左右環環相扣的工作，才能保證使每年一代一代的電腦產品趕上消費季節。

每一代產品如果在規劃時沒有把握好市場的方向，在執行時把握好節奏，那麼在上市時可能會錯過市場熱點而使業績大打折扣甚至全盤失敗。

對元器件類半導體行業的把控相對簡單，但元器件類半導體很考驗基本功，涉及到材料、工藝、製造及各種專利技術，基本上都是硬骨頭。

最近這段時間大量的報導都在強調做晶片很難這個觀點，確實很難。

中國在各環節掌握的關鍵技術和市場份額都比較少，有的更是尚需零的突破。

雖然國內號稱晶片設計盈利企業已達500家以上，但是這些企業在整個半導體產業格局中的分量如何呢？媒體剛剛報導了中國資本成功收購了安世半導體Nexperia是全球領先的分立元件、邏輯元件與 MOSFET（金氧半場效電晶體）元件的專業製造商，其前身為恩智浦的標準產品部門，於2017年初開始獨立運營。

Nexperia注重效率，生產穩定可靠的半導體元件，年產量超過900億顆，在數個細分市場排名世界前三，其很多產品系列符合汽車產業的嚴格標準。

Nexperia工廠生產的小型封裝也是業內領先，不僅具有較高的功率與熱效率，還是同類品質之最。

買到了國際一流公司的核心技術及其優質資產，填補了我國在該領域高端晶片及器件的技術空白，非常期待這類收購能對中國整個半導體行業發展產生良好的影響。

從全球半導體銷售額同比增速上看，全球半導體行業大致以4-6年為一個周期，景氣周期與宏觀經濟、下游應用需求以及自身產能庫存等因素密切相關。

巨頭們為了能更好的把控市場，在下游的設計公司、代工廠、品牌商、渠道、零售、消費者各個環節層層布局，有專門的團隊負責和相應的政策支持。

在產業鏈整體管理上，市場預測，原材料購買，生產排期等等都有精兵強將把持，稍有差錯就供應不足或缺貨斷貨。

這樣的派兵布陣，才能在保證公司的運營穩定，減輕半導體行業周期的影響，業績持續增長。

這種超長周期的產品操作，不僅對於研發、生產等環節提出極高要求，更是需要公司決策層能夠準確預見幾年後市場的方方面面變化，這基本上已經大大超過絕大部分中國公司管理決策水平的極限了。

突圍之路

從1982年到現在，中國半導體經歷了搭框架階段、商業化初步階段，目前正處於關鍵的發展階段。

在半導體產業的各環節，從材料、設備，到設計、製造都有一些領頭企業出現，發展程度不一。

在晶片設計環節，根據ICInsights2017年全球前十大Fabless排名，國內有兩家廠商殺進前十名，分別是海思和紫光集團(展訊+RDA)，這兩者分別以47.15億美元和20.50億美元的收入分居第七位和第10位。

海思在手機方面，主要以自家的華為為最重要客戶，而紫光（展訊+RDA）都是從低端切入。

晶片製造行業差距較大，國內28nm工藝僅在2015年實現量產，且仍以28nm以上為主，而國際上有多家已宣布10nm量產。

在中國靠國家扶持，做一些龍頭項目可以先很快樹立一些標杆，但晶片行業的生存與成功還是必須要靠出貨量，否則根本無法承受在研發、生產、推廣方面的巨大投入。

晶片的鏈條之長，從沙子到能被使用的產品，中間的環節太多了。

中國半導體突圍之路可以先從微笑曲線的兩端開始，從對應某個市場的IC晶片的研發與設計開始，如海思和紫光的例子。

找新市場，採用新技術、新模式，用風投資金支持大量公司做嘗試，在市場早期占據市場份額，保持技術領先的同時用各種市場銷售的手段牢牢占據這個領域。

如果湊巧抓住了一個魔鬼市場，100個公司中可以跑出來幾個也算成功了。

比如現在熱火朝天搞的人工智慧晶片，國內外大中小公司都在賽跑，從國外的英偉達、谷歌到國內的寒武紀、地平線、阿里達摩院等等，中國公司已成為場內競爭的主力隊員。

對成熟市場，從低端入手，做便宜，也是一條路。

已成熟的市場，技術發展已經緩慢下來，深入研究市場需求，將晶片上多餘的功能砍掉，將成本做下來，可以算作一條捷徑。

降低成本有很多種方法，舉個例子。

通常在晶片剛投入市場時，會將很多功能集成，因為需求不確定，做一款晶片要儘量滿足所有可能用到的功能。

經過一段時間，會發現很多功能沒有被使用或者只在較少的情況下才被用到。

這時候砍掉這些功能，降低成本是很好的選擇。

剛開始品質差些，只要功能夠用，價格低是殺手鐧。

國內很多晶片都走得是這條路，想盡辦法減成本，爭搶市場份額。

近年中國MCU企業的增長提速，尤其是在32位MCU市場上湧現出像兆易創新這樣的企業，基於ARM Cortex M技術的MCU晶片以更低的價格、更好的性能、本地周到的服務、與國外產品 pin-pin兼容的優勢，取得了豐碩的成果。

據媒體報導，2016年，兆易創新實現營收14.89億元，凈利1.76億元，營收同比增長25%、利潤增長了12%；MCU晶片實現營收1.97億元，同比增長55.2%，銷量4578萬顆，雖然整體體量尚小，但勢頭良好。

在當前階段，找到一些垂直領域，有應用場景，對生態系統要求不高，做一些適合這種小眾市場的晶片，工藝差一點，價格貴一點，放到系統層面去消化，可以帶動晶片行業積累設計經驗，驗證產品，單點突破後再橫向擴展，逐步將量做起來。

比如現在的物聯網行業，有很多這種市場，智慧城市、樓宇、農業、水務等等。

這諸多細分市場在系統的基礎層是高度復用的，傳感器、物聯網終端內置的MCU（微處理器）、傳輸層的多種低功耗廣域網晶片及未來的5G、網關等邊緣計算設備用到的中央處理器等等。

在對系統級架構有深入了解，能調動產業鏈各環節力量的基礎上扶植一些底層晶片的發展是很好的方式。

例如在MCU市場，雖然中國企業與全球領先的MCU企業的產品線先比還是差距很大，如意法半導體有750餘款MCU，但面向未來5-10年百億級，高度細分的物聯網設備市場，針對垂直領域的MCU有很大機遇。

在很多領域存在剛需但尚無性價比合理的解決方案，例如帶室內自定位功能、能聯網的智能煙霧探測器等，都有巨大的機會。

無論新市場還是成熟市場，需要構建生態系統，大量合作夥伴支持的主晶片平台是最難突破的。

這種市場的操盤手極其重要，要深刻理解市場、洞悉市場變化，熟悉從晶片定義到產品上市的各個環節，調動大量資源，才能最終玩轉這個鏈條。

海思與紫光雖然在IC出貨量上已有很大突破，但還是在安卓這個大生態中生存，這類市場中國要想從晶片到生態整體突圍恐怕還要走很長的路…….

競爭之本與變

半導體行業的生產製造環節靠得是真功夫，又涉及到材料，生產設備等基礎性行業的支持，需要認認真真、踏踏實實的苦幹才行。

在生產製造過程中任何一個微小失誤，就可能造成晶片良率不達標，甚至不能使用。

在英特爾前CEO安迪·格魯夫《給經理人的第一課》一書中討論「生產」包含什麼一段，寫的話是業內經典：「你必須按預訂的時間、可接收的品質以及可能的最低成本，依據顧客的需求製造及運送產品。

」這句話細品起來極其深刻，做產品難，做市場接受的產品更難，做市場接受且價格有優勢的產品難上加難，還要和時間賽跑，及時把產品送到客戶手上，同時還要保證產品質量。

這涉及到指揮產品規劃、設計、研發，供應鏈、生產管理，成本、品質管控等諸多部門共同配合，以有限的資源在將產品按時做好。

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又回到市場銷售的角度看，這個行業也還是有些事情可以做得聰明一點的。

20 世紀 80 年代末，PC 需求開始爆發，韓國半導體發展迎來春天。

日本稱霸全球 DRAM 市場時，下游需求主要為大型機，日本DRAM以高質量和超長壽命周期而牢牢占據這個市場。

而隨後 PC 的普及，面向個人計算機的 DRAM 和面向大型機的 DRAM 壽命不同，韓國企業積極調整產品方向，強調性價比，產品價格有競爭力，壽命夠用就好，搶占了先機。

市場變化帶動產品變化，研發及個方面投入要調整，滿足客戶的最根本需求是制勝之道，競爭之本。

在生態系統層面，早在80年代CPU的指令集架構ISA (Instruction Set Architecture)是軟體生態系統的根基已成業內共識。

當年英特爾攻打伺服器市場時，大量伺服器生態是建立在UNIX和C語言基礎上，為了確保在Unix 生態下兼容，程序都確保同一套代碼可以很方便地在不同廠家的RISC架構CPU之間移植。

大家都圍繞POSIX標準來編程，避免過分依賴於某個作業系統獨有的功能。

Intel晶片攜Linux（一種開源的UNIX變體）來和RISC架構的工作站競爭，軟體應用就紛紛以很小的移植難度，離開了昂貴的專有UNIX工作站，贏得生態系統是英特爾今天在伺服器市場有絕對優勢的重要一步。

從長遠看，半導體廠商對建立於ISA之上的生態系統的掌控力會變弱，而ISA本身，會變得越來越不重要。

這是軟體技術發展的趨勢決定的。

Web技術，編譯技術尤其是虛擬機，Emulation技術的發展等減少了對指令集架構生態的依賴。

微信、支付寶等超級應用建立了強大的生態且與底層隔離，這些技術的發展都有可能改變晶片行業競爭格局，戰場在變化，顛覆晶片行業的未必是行業內的人，降維打擊也可能正在某處發生。

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