中國晶片二十載：成績令人欣喜，但差距依舊巨大

最近全球半導體產業經歷了數次地震，半導體巨頭之間的專利糾紛，美國對華的貿易以及技術限制，以及日本隊韓國的半導體原材料制裁，都在影響著全球半導體產業的走勢。

在這些半導體產業的對抗中，中國半導體在部分事件中是主角，但更多的則是產業鏈下游的潛在受害者，這也讓半導體技術自主可控的重要性再一次得到印證。

回顧中國半導體產業近二十年的發展可以看出，從2000年開始，中國半導體產業發展迅速，取得了令人欣喜的成績。

但是，將中國半導體產業與世界範圍內其他強國相比不難發現，我們與世界一流差距依舊巨大。

厚積薄發二十載

進入二十一世紀之後，中國半導體產業引來了一個高速發展期。

與之前國營時期的困境不同，進入新世紀的中國半導體產業似乎找到了自己的節奏。

2000年末開始的全球半導體市場低迷期將DRAM價格打掉了九成多，美韓日存儲大混戰中日企節節敗退。

就在這個節點，中國大陸第一大晶片製造公司中芯國際開始了自己的征程。

從2000年8月1日打下第一根樁，到2001年9月建成投產，中芯國際僅歷時13個月。

就在中芯國際投產的那一年，「方舟1號」的誕生，並大範圍使用在國產計算機上。

但是由於用戶體驗太差，用戶對方舟晶片怨聲載道。

2001年到2004年，「星光中國芯工程」的數字多媒體晶片「星光」系列、中科院計算所主導的龍芯CPU、北大眾志-863系列CPU晶片、北京六合萬通的萬通系列無線區域網基帶晶片等晶片陸續流片成功。

也是在這期間，中興微電子和華為海思相繼成立。

不過，這之後的十多年裡，中國半導體最閃光的企業應該是紫光集團。

1993年，清華科技開發總公司改組為清華紫光集團總公司，之後的幾十年內，它將馳騁於資本市場。

從2013年起，紫光用2年時間耗資51.9億美元，先是收購了展訊通信、銳迪科並將其打包合併，隨後又拿下惠普公司旗下新華三51%的股權，構建「從芯到雲」的高科技產業鏈。

在旁人不理解的眼光中，全球晶片領域掀起紫光的旋風。

在之後的5年時間裡，中國半導體產業取得了不錯的成績。

在PC及伺服器CPU方面，由於桌上型CPU的X86架構有專利問題，Intel不對外授權，因此中國廠商開發X86架構的CPU難度極大，目前採用X86設計架構的中國企業有海光與上海兆芯。

上海兆芯新一代KX-5000系列晶片，是首款採用SoC設計的高階CPU，也是中國第一款支援DDR4，且支援雙通道DDR4記憶體的CPU。

行動裝置的CPU基本上是利用ARM架構開發，而ARM架構可以透過付費來獲得使用和修改的許可權。

華為旗下的海思就最具國際競爭力的中國大廠。

而AI晶片方面，目前來看，中國大型網際網路公司，如BAT，或海思、寒武紀等大廠均積極進行AI晶片開發。

基帶晶片方面，除了華為，紫光也推出第一個5G基帶晶片春藤510，成為繼高通、華為、聯發科、三星後第五款5G多模基帶晶片。

但該晶片性能與上述大廠推出有差距，只採用12nm製程，主打中低階市場。

在高階晶片領域，中國晶片的市占率還是很低，跟國際大廠有明顯差距。

特別是PC和伺服器等晶片領域，中國市占率接近0%，且在FPGA及記憶體晶片方面目前也有有待突破。

根據中國半導體行業協會統計，2016年，中國集成電路產業銷售額達到4335.5億元，同比增長20.1%。

設計、製造、封測三個產業銷售額分別為1644.3億、1126.9億及1564.3億，增長速度分別為24.1%、25.1%及13%，設計和製造環節增速明顯快於封測，占比進一步上升，產業結構趨於平衡。

未來幾年內，中國仍是全球最大的集成電路市場，且將保持20%左右的年均增長率。

認清國際差距是關鍵

中國半導體雖然取得了成績，但是也要認清一個現實，那就是與國際一流技術相比，中國半導體的差距還是巨大的。

以生產設備為例，全球三大巨頭應用材料、泛林和ASML，美國獨占前兩席，而且應用材料在除光刻機以外的幾乎所有領域都領先，包括蝕刻、薄膜沉積等。

全球三大EDA軟體企業鏗騰、明導和新思，均為美國企業，全世界幾乎所有晶片設計和製造企業都離不開它們。

三種主流的晶片架構X86、MIPS和ARM，前兩種都是美國血統。

可以說，在半導體產業鏈上，國內企業的差距是全方位的。

在IC設計方面，華為海思和紫光展銳分列國內前兩名，兩家公司在不少領域已是世界領先水平，但其架構授權的核心都被外人掌握。

國內僅有中科院使用在北斗導航的龍芯和總參謀部使用在神威超算上的申威擁有自主架構，但都不在民用範圍。

製造晶片的三大設備光刻機、蝕刻機和薄膜沉積，國內僅中微半導體的介質蝕刻機勉強算具有競爭力。

北方華創在氧化爐和薄膜沉積設備上成績不俗，但基本還處於28納米級別。

國內上海微電子的光刻機，仍停留在90納米量產的水平，可是ASML最先進的EUV光刻機，即將投入三星、台積電的7納米工藝。

晶片製造，國內最先進的是中芯國際和廈門聯芯，目前能做到28納米量產，差台積電、三星等企業的7納米三代。

以麒麟980為例，這是第一款在7納米節點上生產的智慧型手機晶片，但由於中國沒有工廠擁有所需技術，因此必須在台積電生產晶片。

除了產業鏈差距，中國半導體產業面臨的另一大難題，就是如何融入這個生態鏈。

中科院計算所自主研發的龍芯晶片，儘管性能不俗，但一直游離在民用市場外。

原因很簡單，一方面是市場上有更成熟、性價比更高的處理器，另一方面市場上能與其配適的軟體太少，生態缺失。

而近年來國內加快「安可」項目的推動，但項目產品的使用更多的還是在政府機關內部使用，而非民用市場。

摩爾定律的消亡也成為客觀上限制中國半導體的因素。

每次晶片中的元件縮小，製造都會變得更加繁瑣和昂貴，近年來晶片工廠的成本每四年翻一番，能夠製造高端晶片的晶圓廠的數量在減少。

據諮詢公司麥肯錫稱，2001年有29家公司提供最先進的晶圓廠設施，但今天只有五個。

這些晶圓廠由美國、台灣和韓國的公司所有，中國在這方面並不占優勢。

不過，摩爾定律的終結也為中國帶來了希望，定律的放緩使得整個行業都在尋求建立更好晶片的其他方法。

換句話說，行業注意力逐漸從精鍊製造轉向更聰明的設計和新想法，而這正是中國半導體企業的強項。

在政策扶持、市場推動和資本誘惑之下，加上汽車電子、人工智慧等新型計算架構給國內設計和封裝企業帶來了施展拳腳的空間，想要中國芯，這是最好的年代。