瞭望|發展芯片產業,對這幾種流行觀點要具體分析

瞭望2019-09-11 06:01:17

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發展芯片產業,對這幾種流行觀點要具體分析

文/《瞭望》記者 徐金鵬 葉前 周強

  當前,下大力氣發展芯片產業已成為各方共識,但同時受訪業內人士也提醒,要對芯片產業的特點進行具體分析,對這幾種流行觀點要具體分析,警惕產業政策不當造成資源浪費。

  比如有一種觀點認為應“不惜一切代價,舉全國之力把芯片產業搞上去”。但在業內人士看來,在不惜一切代價之前,要充分考慮市場規律、產業規律、經濟規律。

  從事閃存芯片設計的珠海博雅公司總裁李迪等人認為,民用芯片與軍用、航天等項目服從截然不同的經濟規律。對於軍工航天項目而言,“有”是第一目標,造出來就是成功。“芯片這類市場化產品必須爭第一、爭最先進,還要夠快,良率要高,成本要儘可能低。如果產品研製太慢,出來就會被淘汰,或者成本太高賣不出去,這樣的‘有’幾乎和‘沒有’一樣。在芯片行業,別說很落後,就是第二名可能都生存困難,競爭十分殘酷。李迪說。因此,投入必須符合市場規律,華為海思芯片取得一定的成功,就是在遵從市場規律的前提下持續投入研發的結果。

  第二種觀點是集中力量持續不斷投入,不怕虧損,總有一天會成功。持這種觀點的人也不在少數。

  從美國歸來創立芯片設計企業華芯微特的韓智毅分析認為,芯片製造項目動輒投資數百億甚至上千億元,後續還要持續不斷投入研發和製造。在摩爾定律驅使下,失敗者要站在一次比一次更高的平臺上與對手競爭。必須走市場化的路子,形成有回報的商業模式才可持續,才能實現技術的追趕。

  第三種觀點是無論大小,包辦一切。企業受訪者認為,芯片行業是一個龐大的全球競爭性產業,一個分工精密、高度迭代的高科技產業,完全自搞一套很難行得通。任何時候都要開放合作,通過時間積累來厚植基礎。

  實際上,境內芯片行業投入力度較以往已大大增強。目前,國家集成電路產業投資基金(俗稱“大基金”)的規模已達4000億元。各地方政府從省級到部分縣區也都有相應的芯片產業資金投入。此外,商業銀行也給予這個行業的部分大企業數以百億元計的融資支持。可以說既有“大錢上大項目”,也有“小錢撒胡椒麵”。

  資源短期內集中投入也帶來了一定“負作用”。有企業負責人反映,財政資金會引來市場分肥者,一些投機參與者的短期行為有可能加大一些放眼長遠、紮實做事的企業競爭壓力,好大喜功的企業易受歡迎,深入研究的企業出成績慢,可能不受待見。資本市場也助長了短期化傾向。從事科技股權投資的鬆禾資本負責人說,現在芯片產業概念股炒上天,紮實打基礎、做技術的企業不受關注。這會獎勵玩概念的投機者,資金投入很難起到“四兩撥千斤”的帶動作用。

  受訪人士表示,國家對芯片產業應加強頂層設計,以全國為單位,增強產業集中度,避免省區市各自為政,打牢發展基礎。

  一是加快完善產業佈局,避免產能過剩。李迪等建議,國家要加大統籌力度,可根據現有產業基礎,重點支持珠三角做大做強芯片設計,長三角做大做強芯片製造。

  二是從資金層面,加大補貼人才的力度。珠海炬芯公司董事長周正宇認為,補貼企業會有一定效果但缺乏效率,遠不如通過股權激勵人才的作用效果大。“國內芯片企業的股權激勵面臨較大成本,應進一步降低公司人才行使期權的費用。比如臺灣,不管股票面值多少,期權兌現時均按1元臺幣繳納費用。

  全志科技副總裁薛巍建議,與其將財政資金補貼給企業,不如對芯片從業人員予以個人所得稅補貼。可設置最高15%的個人所得稅檔次,欠繳部分由財政承擔,這將引導更多人才投身於半導體行業。

  三是國家應加大吸納產業頂尖人才力度,同時加大對數學、物理、化學等基礎研究的投入。只有基礎厚實了,逆襲才有可能。

  四是企業應進行供應鏈交叉持股。國產替代不能僅依靠政府“拉郎配”,還應該通過資本綁定,打通利益機制。國內企業應參考借鑑三星、飛利浦、蘋果等企業的市場運營模式,參股供應鏈上下游,降低自身經營風險的同時,有效整合全球資源為己所用。LW(原題《厚植髮展基礎》,新媒體播發時有編輯)


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追趕“芯”時代

文/《瞭望》新聞週刊記者 孫英蘭


  芯片到底有多重要?和國人的日常有多大關係?很多人原本關心不多,直到2018年4月,美國對中興實施禁售,繼而制裁華為等中國企業,此時,舉國上下把目光投向芯片及其相關領域。很多人焦慮,但也有業內人士認為,中國的芯片產業或將迎來發展的重要機遇期。情況究竟如何呢?


  芯片被認為是當今信息技術產業高速發展的主要載體,是信息時代的“工業糧食”,廣泛滲透與融合到國民經濟和社會發展的各個角落。


  在這個可以稱作“芯”時代的當下,面對美國的高壓抑制、技術切割,根基薄弱的中國“芯”產業能否化危為機、擴量提質、加速崛起?能否邁過“缺芯少魂”被卡脖子這道坎,補上關鍵核心技術缺失的短板弱項,逆勢成長?實現芯片產業從中低端向高端的攀升,實現全產業鏈的自主可控,我們該如何追趕?


為什麼是芯片


  “當下中美經貿競爭,緊盯科技領域,是世界兩大經濟體在高科技領域的博弈。而以國家在芯片產業戰略部署為代表的中國高科技產業的全面發展和升級,就成了導火索。”一位長期從事產業政策研究的專家在接受《瞭望》新聞週刊採訪時強調,經貿競爭之所以從芯片開始,是因為芯片產業對上下游的帶動、拉動作用非常明顯,對我國工業整體發展至關重要。


  芯片產業鏈條很長,包括指令系統架構、設計、製造、封裝、測試等主要環節,也涉及上游的半導體設備和材料產業,以及下游的應用行業。作為電子信息產業發展的基礎,可以說,半導體材料是芯片的載體,芯片是集成電路的體現形式。在當前語境下,半導體、集成電路、芯片產業指的都是相同的電子信息技術領域。


  芯片是什麼?它是內含集成電路的硅片,是採用半導體工藝把多種元件以及元件之間的連線製作在半導體晶圓上的、具有特定功能的電路,是電子產品的基礎構件。簡單說,芯片是由無數個開、關組成的集成電路,具有計算和邏輯判斷的功能。


  從手機到超算、從普通家電到飛機高鐵、從大型工程機械設備到衛星導彈核電等,芯片幾乎無所不在。如果把電子產品設備比作一個人,那麼集成電路芯片就是這個人的心臟。芯片是信息科技邁上新臺階的關鍵命門。而芯片製造技術更是當今世界最高水平微細加工技術,是全球高科技競爭必爭的戰略制高點。


  我國是世界第一大電子設備生產國和消費國,生產的家電、手機、電腦、服務器、信息通信設備乃至各類交通工具、醫療設備等產業都需要大量芯片產品。


  美國Gartner公司的數據顯示,近年來,全球接近80%的手機是中國生產的,95%的電腦在中國組裝生產。從2013年開始,中國連續5年進口的集成電路超過2000億美元,相當於石油進口額的2倍。


  中國海關統計數據顯示,2017年中國進口集成電路總金額為2601.4億美元,2018年進口集成電路總金額約為3120.6億美元,集成電路產品是我國進口的單一最大宗商品。而佔全部集成電路進口總值接近一半的,是“處理器及控制器”類,其次是存儲器、邏輯芯片。隨著我國產業轉型升級,在工業應用、汽車應用、信息通信、移動互聯網、人工智能、醫療應用等新興行業,集成電路芯片多元化的增長態勢日趨明顯。


  “有芯片才能製造出各種電子產品和信息系統,沒有芯片的支撐,電子信息產業就失去了根基。因為最核心的技術、最基礎的支撐都在芯片上面。卡住了芯片,就很有可能切斷中國產業鏈向頂端延伸的途徑,嚴重遲滯中國產業發展進程,進而影響我國製造業的發展。”前述專家評價說,從這個角度講,得芯片者得天下也非虛言。


被卡在哪裡

  

  隨著5G、人工智能、物聯網、車聯網等一系列高科技的入市,芯片將更加不可或缺。但缺“芯”的情況卻不容樂觀,我們究竟被“卡”在哪裡?


  今年1月,美國兩大智庫之一的戰略與國際研究中心(CSIS)發表題為《中國對半導體獨立的追求》的報告,從美國角度論述了他們對中國發展半導體的看法。


  報告稱,儘管進行了40年的投資,中國無法制造出先進的半導體。中國希望“向價值鏈上游”轉移,從將進口零部件組裝成最終產品轉換到在國內創造先進技術,但芯片和技術進口仍將是未來許多年的常態。如今,中國使用的半導體只有16%是在國內生產的,其中只有一半是由中國企業生產的。中國依賴外國供應商提供先進的芯片。


  “CSIS的報告有一定道理。”一位不願具名的業內資深專家坦言,上世紀八九十年代正是全球半導體產業激烈角逐的時期。我國也實施了“908”“909”工程,希望帶動集成電路產業的發展。“但前者由於審批時間過長,企業投產時技術已經大大落後於當時芯片技術的發展;後者則是由於缺乏產業相關配套、沒有形成產業生態鏈,也沒能達到預期的發展目標。在政策層面上,支持政策落實效率低,缺乏連續性。諸多因素下,我們在上一輪芯片產業技術競爭中收穫甚微。”


  2006年初國務院發佈《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006—2020)》,部署了16個重大科技專項,這是國家在戰略層面上的前瞻佈局。其中前兩項就是“核高基”,即核心電子器件、高端通用芯片及基礎軟件產品,和極大規模集成電路製造裝備與成套工藝。


  經過多年的努力,至今已有30多種高端裝備和上百種的關鍵材料研發成功並進入海內外市場,實現了從無到有的突破,填補了產業鏈空白。


  “我們在核心電子器件關鍵技術方面也取得了重大突破,技術水平全面提升,與國外的差距由專項啟動前的15年以上縮短到5年,一批重大產品,使我國核心電子器件長期依賴進口的‘卡脖子’問題得到緩解。”“核高基”專項總師、清華大學微電子學研究所所長魏少軍說。


  但“卡脖子”的關鍵核心技術並沒有完全解決。


  根據工業和信息化部的數據,我國境內芯片設計業規模已位居全球第二位,但設計業能力嚴重不足。


  “主要是卡在EDA軟件方面了。”一位研究所的科研人員稱,EDA(電子設計自動化)軟件能幫助設計人員提高電路設計效率,在虛擬世界裡反覆“試錯”、驗證,降低開發風險,最終低成本設計出合格產品。他介紹說,國產EDA與國外先進EDA工具相比,設計原理上並無差異,但軟件性能上差距不小,主要表現在對先進技術和工藝支持不足,與國外先進EDA工具存在“代差”。比如對只能依靠全自動EDA軟件設計和佈局佈線工具來完成設計的大規模數字電路,國產的EDA軟件就難以滿足需求。大規模集成電路最先進的設計和生產工藝,都源自美國等國家。


  魏少軍直言,國內設計企業主要依靠工藝技術和EDA工具的進步,除了關鍵IP核的設計能力不足外,大部分缺乏自主定義設計流程的能力,高度依賴國際EDA公司或Foundry給出的參考設計流程,設計方法缺失。“隨著摩爾定律停滯,工藝技術進步放緩,EDA軟件的創新迭代也變慢了,這為中國設計企業和EDA公司創造了重要機遇。我們要儘快補上缺失的這一課。”


  中國工程院院士倪光南也向記者表示,我國芯片設計業整體發展很快,短板也很明顯,EDA軟件就是芯片的短板,也是工業軟件的短板。


  “信息技術的發展和軟件有很大的關係。人們常說‘軟件定義世界’,這也說明軟件的基礎性和通用性。它將促進新一代信息技術如人工智能、大數據、5G、機器人、VR/AR等的發展。”倪光南說。


  在受訪專家看來,當人們寄希望用人工智能、大數據、工業互聯網來推動製造業轉型升級的時候,“數字化建模和仿真”工具模塊化和開放式平臺才是它的關鍵領域,高端的EDA軟件才是它的“硬核”。


  據瞭解,上世紀80年代初,國人對工業軟件的認識幾乎是零。隨著昂貴的IBM大型機、Apolo工作站等計算機硬件的引進,模仿和開發工業軟件也提上日程。


  在國家有關部委支持下,我國CAD/CAE(計算機輔助設計/計算機輔助仿真)軟件自主研發取得了一定成果。上世紀90年代後,集成電路芯片的複雜程度與日俱增,單個芯片上能集成上億晶體管,第三代的EDA軟件誕生,實現了從行為設計到邏輯網表的自動生成並按照目標優化。


  倪光南認為,作為智能製造的重要基礎和核心支撐,工業軟件對於推動我國製造業轉型升級、實現製造強國具有重要的戰略意義。“這次美國對華為的制裁中,工業軟件進口也受到了限制,這是一個非常重要的問題。我國最落後的是面向集成電路設計的工業軟件。在這方面,亟需我們奮起直追。”


  除了EDA軟件的掣肘,光刻機是我國芯片產業的另一個“軟肋”。


  光刻機是集成電路生產製造過程中的核心設備。它就相當於一臺投影儀,光就如一把雕刻刀,將精細的線條圖案投射於感光板上,但線條的精細程度不能低於光波長的一半。目前,荷蘭ASML公司壟斷的尖端集成電路光刻機,加工極限為7納米,國內光刻機裝備與ASML公司差距巨大。高精度光刻機也成為國內集成電路製造業的最大痛點。


  另外,在半導體工藝中,直接決定著芯片製程的最核心材料光刻膠,現階段市場還被日、美企業壟斷。國產光刻膠產品與國外先進產品相差三四代,也極易被國外企業“卡脖子”。目前光刻膠國產化進程正在加快,有望逐步降低我國對光刻膠進口的依賴程度。


如何爬坡過坎


  這是一個最好的時代,這是一個最壞的時代。芯片產業就處在這樣一個時代。


  從引進模仿跟隨到國產化、自主創新,多年的學習積累使我國的芯片產業在一片雜草叢生之地,搭建起了自己的初步班底。但在發達國家嚴厲限制下,我國芯片產業如何圖存發展?


  中科院微電子所所長葉甜春認為,芯片是信息化時代的基礎,軟硬件的載體都在芯片裡面。“就像工業化時代我們必須要解決鋼鐵問題,當下最重要的產品就是芯片,不能讓它成為我國信息化發展中的瓶頸。”


  要做到這一點,葉甜春認為,首先我國集成電路產業從設計材料到裝備製造等都要形成自身產業鏈,形成能夠自我良性發展、相互驅動的產業環境。其次是要掌握核心技術,比如工業和基礎軟件。第三要面向應用領域,從應用到產品定義再到產品製造,應該形成垂直整合。作為基礎產業,集成電路產業的發展,對其他行業而言,都是從技術高點向下輻射,是技術的溢出和應用。“它要真正滿足我國高技術產業發展需求,併為傳統產業轉型升級提供解決方案。”


  中科院院士李國傑強調產業環境對科技發展的重要性,強調國產芯片產業發展需要應用的支撐。“產品不使用就不能發現缺點,就很難進行有針對性的改進完善,也就很難進步。”


  “龍芯”處理器負責人、中科院計算所研究員胡偉武感嘆,技術是需要迭代的,迭代就得經過市場的檢驗,“辛苦攻關出來的產品如果不能得到應用,就等於白做。”他認為,在內有需求、外受制裁的當下,更應該為國產集成電路營造一個良好的成長空間。


  一位受訪的權威專家表示,芯片是典型的全球化佈局的行業,沒有哪個國家可以包打天下,即便是美國,也需要依託國際分工來發展。我們要始終保持開放的心態,但也要針對過分依賴的一兩家國際巨頭公司的產品和技術重點佈局,全力攻堅,避免陷入完全依賴進口的被動局面。


  他認為,在全球化的價值鏈中,各國已是“你中有我、我中有你”,我們不必做全產業鏈的所有環節,但必須要發展自己的特長,有可與別人叫板的東西。只有加強長板,才能解決“卡脖子”問題。建議聚焦國家戰略重點,引導企業、社會資本加大研發投入,並由國家提供相應配套政策;同時要戰略性調整存量,防止盲目鋪攤子。


  要高度重視基礎研究的長遠重點佈局,把重心從以往的技術引進和設備投資轉移到人才培養和激勵機制上。有人才做基礎研究,產業發展才有保障。要建立完善芯片產業重點項目支持對象的遴選標準,對一些市場應用量不大又非常關鍵的基礎器件和軟件,應從國家層面佈局攻關。要創新芯片研發組織模式,支持產品迭代試錯,採用多元政策組合拳積極引導國產芯片替代進口。


人才最重要


  隨著集成電路產業的快速發展,芯片領域人才短缺的問題也日益凸顯。


  《中國集成電路產業人才白皮書(2017—2018)》預測,我國集成電路產業人才需求規模約為72萬人。截至2017年,我國集成電路產業現有人才約40萬人,人才缺口達32萬人。


  數據顯示,我國集成電路專業領域的應屆畢業生人數佔畢業生人數2.6%左右,其中僅12%~15%的畢業生進入集成電路行業。2017年我國集成電路專業的高校畢業生達20萬人,在本行業就業的不足3萬人。而據美國勞工統計局公佈的數據,僅2016年美國半導體及電子元件製造業就業人數就有約36萬人。


  受訪的業內人士認為,待遇不高是主要原因。集成電路行業和泛互聯網行業需要的人才有很大部分重合,相比之下,集成電路行業薪資遠低於互聯網行業。另外,隨著近年的發展,芯片人才需求處於供不應求狀態,求職者會更傾向於條件好薪資高的企業。


  中科院科技戰略諮詢研究院專項研究認為,我國現有人才培養機制並不適應芯片產業發展需求。芯片研發需要基礎理論紮實的人才,而我國相關專業培養更注重應用領域,如機器學習、數據挖掘等;芯片產業需要高水平的工程型人才,而當下人才培養缺乏和產業界的有效對接,學生普遍缺乏實踐能力。


  人才梯隊建設也亟待加強。目前,我國芯片產業領軍人才缺口嚴重,尤其是具有10年以上國際研發經驗的集成電路設計、製造和材料裝備技術領軍人才匱乏。而剛畢業的學生進入企業後,至少需要2年的實訓才能成長起來。從目前看,我國高教規模雖大,但學科結構、教學模式、內容、教育導向等與社會需求及科技發展相對脫節,這也是我國高等教育人才培養的一個突出問題,亟待從根本上解決。


  受訪專家表示,國際芯片產業的競爭,歸根到底還是人才的競爭。培育發展芯片人才隊伍,是我國發展芯片產業的根本之策。


  專家建議,一方面應積極引進海外留學人員,尤其是學科領軍人才,營造良好的人才激勵機制,穩定人才隊伍;打造開放包容的創業環境,引導鼓勵相關領域人員投入到芯片行業。建立大型企業和研究機構的合作機制,打通產學研轉化通道,落地技術應用。


  另一方面,高校和科研院所應根據芯片產業特點,加強國內人才培養。尤其是高等教育,應結合國家和科技發展需求,在專業結構設置、教學內容、模式等方面進行重大調整,提升教育質量;對國家急需人才實行“定製式”培養,形成國家需求導向。


  第三,要高度重視職業教育,加大職業教育改革力度,為國家培養急需的高端技術技能人才,助力集成電路產業在全球產業創新鏈中形成自己的特色。LW


刊於《瞭望》2019年第35期

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