《電子技術(shù)應(yīng)用》
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魏少軍教授解讀中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)20年發(fā)展的思考

2022-08-17
來源:半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫

8月17日,中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會IC設(shè)計分會理事長,,清華大學(xué)集成電路學(xué)院魏少軍教授在2022年中國IC領(lǐng)袖峰會上提出了三點關(guān)于中國半導(dǎo)體行業(yè)20年的思考,。

第一點思考:半導(dǎo)體是一個需要長期投入的行業(yè)

信息技術(shù)是近20年全球GDP增長的主要動力。1987年-2002年的16年里,全球GPD累計為445.5萬億美元,平均每年為27.8萬億美元。2003年-2021年的19年間,,全球GDP累計達(dá)到1315.3萬億美元,平均每年69.2萬億美元,,是前面的2.5倍,。

2000年后,以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù),、移動通信技術(shù),、尤其是二者的結(jié)合——移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為代表的信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的崛起,促進(jìn)了全球經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,。

1987年-2002年的16年里,,全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的累計收入為16431億美元,平均到每年為1027億美元,。2003-2021的19年間,,全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的累計收入達(dá)到60696億美元,平均到每年為3195億美元,,是前面16年的3.1倍,。

這就很容易讓人聯(lián)想,前面的2.5倍和這里的3.1倍之間存在著某種特定關(guān)系,。事實上,,全球GDP的增長和半導(dǎo)體的增長之間呈現(xiàn)一種相關(guān)性。而且進(jìn)入本世紀(jì)第二個十年后,,這種相關(guān)性應(yīng)該說是越來越強(qiáng),。

中國經(jīng)濟(jì)的增長也呈現(xiàn)出相應(yīng)的增長方式。

1987年-2002年的16年間,,中國GDP從1.22萬億元人民幣增長到12.2萬億元,,累計91.8萬億元,平均每年5.7萬億元,。2003-2021的19年間,,中國GDP從13.7萬億元人民幣增長到114.4萬億元人民幣,累計1063.1萬億元,,平均每年56萬億元,。是前面18年的9.7倍,。

顯然,除了房地產(chǎn)和高鐵,,中國的高速發(fā)展得益于搭上了信息技術(shù)快速發(fā)展的快車,,這也與日常感覺是一致的,中國的信息技術(shù)發(fā)展十分迅速,,中國生產(chǎn)了世界上大部分的手機(jī),、電腦及家電產(chǎn)品。

同樣,,如果觀察2004年-2021年中國集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,就會發(fā)現(xiàn)它的年均復(fù)合增長率達(dá)到20.3%,。這兩者之間也呈現(xiàn)出一種很強(qiáng)的相關(guān)性,。而且進(jìn)入新世紀(jì)以后,和世界半導(dǎo)體和GDP的情況一樣,,這種相關(guān)性也毫無懸念的表現(xiàn)的越來越強(qiáng),。

因此,我的第一個思考就是——半導(dǎo)體是一個需要長期投入的行業(yè),,需要謀萬世,。中國的發(fā)展正處在中國高層領(lǐng)導(dǎo)人謀全局與謀萬世的結(jié)果。

中國已經(jīng)成為新興的集成電路產(chǎn)業(yè)大國,,在過去的幾十年間,,國內(nèi)已經(jīng)在京津環(huán)渤海、長江三角洲,、珠江三角洲和中西部地區(qū)打造了若干個集成電路產(chǎn)業(yè)中心,。目前中國已經(jīng)形成多個具有特色的集成電路產(chǎn)業(yè)園。

中國集成電路是世界上少有的五大板塊齊整的產(chǎn)業(yè):設(shè)計,、制造,、封測、設(shè)備和材料,。在細(xì)分領(lǐng)域已有很多企業(yè)沖進(jìn)相應(yīng)領(lǐng)域的前十,,包括曾經(jīng)缺失的半導(dǎo)體存儲器也正在逐步崛起。

在中國長效的半導(dǎo)體投資機(jī)制下,,大基金一期和二期,,兩期投入3400多億,如果按照1:3來帶動產(chǎn)業(yè)發(fā)展的話,,可在2025年之前投入超過1萬億人民幣,,對整個半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,起到巨大的推動作用,。

中國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況

去年,,整個設(shè)計,、制造、封測行業(yè)的總收入首次突破1萬億元,,達(dá)到10458億元,,增長18.2%。

魏少軍教授分析,,在2004年時封測是半導(dǎo)體行業(yè)的最大領(lǐng)域,,緊隨其后的是制造業(yè)和設(shè)計業(yè)。而2020年制造業(yè)又超過封測業(yè),。因此現(xiàn)在形成了設(shè)計,、制造、封測這樣的一種產(chǎn)業(yè)順序,,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)日趨合理,。

設(shè)計業(yè)是增長最快的產(chǎn)業(yè),從2004年到2020年的CAGR來看,,設(shè)計是一個難得的高速發(fā)展的產(chǎn)業(yè),,年均復(fù)合增長率達(dá)到了26.5%

制造業(yè)成為中國集成電路產(chǎn)業(yè)的重要力量,雖然其規(guī)模還不夠大,,但是已經(jīng)超過封測業(yè),,這是一個戰(zhàn)略性的轉(zhuǎn)變。

封測業(yè)長期居于中國集成電路的龍頭地位,,產(chǎn)業(yè)增速也還不錯,,但是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)很多是外資企業(yè)或者合資企業(yè),這在中國集成電路產(chǎn)業(yè)內(nèi)生動力發(fā)展的過程中,,逐漸被超越是一種必然,。

中國是最大的單一國家半導(dǎo)體市場。作為最大的電子產(chǎn)品生產(chǎn)國,,中國半導(dǎo)體市場也逐漸增大,。2013-2021年,中國的市場份額從28.9%增長到34.6%,,2019年曾經(jīng)達(dá)到35.1%,,是全球最大的單一國家半導(dǎo)體市場。2016年起,,在北美,、歐洲、日本和亞太地區(qū)和國家層面上,,中國市場規(guī)模仍然位居第一,。

中國是最大的芯片進(jìn)口國。按照中國海關(guān)的數(shù)據(jù),,2021年進(jìn)口集成電路6354.8億塊,,價值4325.5億美元,,比上年增長16.9%,首次超過4000億美元,;出口集成電路3107塊,,價值1537.9億美元,貿(mào)易逆差為2787.3億美元,,2021年中國進(jìn)口集成電路占全球銷售的77.8%,,比2020年下降了1.9個百分點。魏少軍教授說到,,這里可以看到,,中國進(jìn)口了78.8%的集成電路,其中將近35%用在了本地,,而有40%又在裝機(jī)當(dāng)中出口,。這就是中國這就是中國作為世界市場的一個重要表象。

中國自己的集成電路產(chǎn)品,,從從2004年中國集成電路產(chǎn)品的全球占比不到5%,到2021年的12.5%,,中國集成電路的進(jìn)步還是很明顯的,。盡管主要還是在中低端,但已經(jīng)建立了比較完整的產(chǎn)品體系,。去年,,中國的產(chǎn)品占全球的比例大約在百分之十二點幾,這個數(shù)值與國內(nèi)消耗的35%相比還有很大差距,。

中國在過去的幾十年中不斷進(jìn)步,,特別是在高端通用芯片領(lǐng)域市場占有率在穩(wěn)步提升。如果說2019年以前,,中國還有一些高端芯片在國內(nèi)市場幾乎看不見,,但2019年以后國產(chǎn)高端芯片的比例在大幅提升。今天,,隨著市場競爭力的不斷提升,,我們還可以看到更多的表現(xiàn)。

第二個思考:半導(dǎo)體是一個需要長期堅持,、不斷努力的行業(yè)

魏少軍教授引用梁啟超所言:“逆水行舟不進(jìn)則退”,,提出了要堅定信心、下定決心,、走科技自立自強(qiáng)之路,。

中國正處于非常有利的發(fā)展階段,所從事的是產(chǎn)業(yè)升級,。從低附加值到高附加值轉(zhuǎn)移,,從低技術(shù)向高技術(shù)遷移,,從低生產(chǎn)率向高生產(chǎn)率邁進(jìn),從產(chǎn)業(yè)鏈的低端向高端移動,,因此這符合人類發(fā)展的基本特性,。所以我們應(yīng)該有決心,有信心能夠把這項工作做好,。

魏少軍教授表示,,中國作為世界工廠的現(xiàn)狀短期內(nèi)不會改變。這也為發(fā)展半導(dǎo)體創(chuàng)造了重要條件,。中國現(xiàn)在有幾百種產(chǎn)品是世界上高度依賴的,。

為什么中國能夠成為世界工廠?有兩個因素,。一個是新中國建立以后,,老一代的領(lǐng)導(dǎo)的人以大力度在短時間內(nèi)重工業(yè)大筆投入,因此中國擁有強(qiáng)大的工業(yè)基礎(chǔ),。另外一個是,,中國既是世界工廠,也是世界市場,。世界工廠可以生產(chǎn)很多東西,,但世界市場可以消化更多的東西。所以當(dāng)世界工廠生產(chǎn)的產(chǎn)品,,由于各種原因滯銷的時候,,中國的世界市場就會發(fā)揮重要的調(diào)控作用。因此,,這些年家電下鄉(xiāng),、汽車下鄉(xiāng)等,使得中國作為世界工廠的競爭力越來越強(qiáng),。

魏少軍教授指出,,中國的發(fā)展雖然很快,但存在問題,。例如,,國內(nèi)產(chǎn)業(yè)長期以來是以制造業(yè)為中心來部署的,但現(xiàn)在應(yīng)該轉(zhuǎn)向以產(chǎn)品為中心的產(chǎn)業(yè)模式,。在美日歐韓等國家,,他們的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中IDM企業(yè)占有巨大比例,而中國,、中國臺灣,、新加坡等地更多的是以加工為他人服務(wù),作為產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式。這樣一種發(fā)展模式,,在中國臺灣,、新加坡這樣的小國家和地區(qū)是可行的,但是在中國具有14億的消費人口的國家,,顯然是不適合的,。

此外,要提升企業(yè)的競爭力,。企業(yè)是競爭的主體,,所以企業(yè)的競爭能力和創(chuàng)新能力是重要的,可以分析22家在科創(chuàng)板上市的芯片設(shè)計企業(yè)2021年的年報,。這些企業(yè)的平均毛利率大概在47%,,比起美國的62%的毛利率,低了15個百分點,。雖然過國內(nèi)的平均研發(fā)投入達(dá)到了25.5%,,比起美國半導(dǎo)體企業(yè)的17%的研發(fā)投入,高了8.5個百分點,。但是22家科創(chuàng)板上市的芯片企業(yè),,總研發(fā)投入額度只有10.8億美元,這個數(shù)字是非常小的,。

從這些數(shù)字可以看出,,國內(nèi)的企業(yè)由于受到規(guī)模、規(guī)格,、盈利能力的限制,實際上創(chuàng)新能力還是非常弱的,,需要采取其他的方式促進(jìn)創(chuàng)新能力的提升,。

中國也要遵循產(chǎn)業(yè)發(fā)展的客觀規(guī)律。國內(nèi)的產(chǎn)業(yè)是從系統(tǒng)公司到IDM到設(shè)計加代工等等,,這樣逐步發(fā)展,。這些年,也有人探索把互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展模式引入到集成電路,。從商業(yè)模式的創(chuàng)新,,通過資本運作把市場創(chuàng)造出來,并定義產(chǎn)品,,最終知道到管理團(tuán)隊來運營,。在前期,這種努力和嘗試是有益的,,但是這樣的運行模式并不適應(yīng)中國集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,,其實也不適應(yīng)國際集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,因此,無一獲得成果,。

魏少軍教授指出,,要著力鍛長板。第五代通訊移動領(lǐng)域?qū)χ袊鴣碚f是占有優(yōu)勢的一個產(chǎn)業(yè),,也預(yù)示著未來發(fā)展的重要驅(qū)動力,。按照國際電聯(lián)的設(shè)想,國內(nèi)目前還只是完成了增強(qiáng)寬帶的發(fā)展,,也就是eMBB,,通俗來講就是大家上網(wǎng)的網(wǎng)速可以高一點,僅此一點已經(jīng)足以拉動VR/AR產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,,使他們成為另外一個萬億級規(guī)模的市場空間,。而更重要的,是5G發(fā)展中的超可靠低延時通信和海量機(jī)器類通信,。這兩者目前還處在發(fā)展的過程中,,所以第五代通訊的發(fā)展,目前還只是非常初步,。

超可靠低延時通信和海量機(jī)器類通信的發(fā)展將有力推動工業(yè)的改造,,比如說自動駕駛、產(chǎn)業(yè)自動化,。而海量機(jī)器類通信更是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和智能社會發(fā)展的重要依托,。這個長板在全球是獨一無二的。因為中國在過去的幾年中通過努力,,使中國的5G基站占了全球的60%,,5G用戶也達(dá)到了全球的60%。這一優(yōu)勢是中國應(yīng)該著力去發(fā)揮的,。

疊加5G的應(yīng)用,,智能化正在走來。如果說人類前面的工業(yè)化更多解決的是我們的體力的延伸,,那么過去將近70-80年,,在信息化上的努力,延伸了人類的感知,,也就是把我們的眼睛,、耳朵、嘴巴延伸了,。

正在進(jìn)行的是智能化,,它的目標(biāo)是要延伸人類的大腦,也就是提升人類對問題的認(rèn)知能力,,這樣的發(fā)展在國外稱為第四次工業(yè)革命,,這里我們更愿意稱之為智能化發(fā)展,。這樣一個發(fā)展顯然對中國的發(fā)展是有百利而無一害,而且這個發(fā)展將會疊加和5G共同的優(yōu)勢,,來成為中國下一步發(fā)展最重要的競爭力,。

第三個思考:我們要做好準(zhǔn)備

魏少軍教授分享第三個思考,就是我們要做好準(zhǔn)備,。

《禮記中庸》中曾說凡是預(yù)則立,,不預(yù)則廢。集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展不會一蹴而就需要長時間的堅持,,不斷的努力,,要做好各類準(zhǔn)備。

當(dāng)前中國面臨很大的挑戰(zhàn),,這些挑戰(zhàn)有外部的也有內(nèi)部的,,內(nèi)部的我們可以通過自身去消除它,而外部的發(fā)生,,很可能不以個人的意志為轉(zhuǎn)移,,因此需要更多的思考,在發(fā)展中會碰到什么問題應(yīng)該如何去解決,。做好相應(yīng)的準(zhǔn)備,,就不會出現(xiàn)遇到事情手忙腳亂。

中國的發(fā)展不會因為某些人和某些事受影響,,也不會因為外界打壓而停滯不前,,因此我們必須要做好各種各樣的準(zhǔn)備的同時,努力的向前奔跑,,我相信依托中國的龐大市場,,有勤勞的中國人民,有我們?nèi)找箠^斗的同仁們,,中國的發(fā)展指日可待,,一定可以到達(dá)成功的彼岸。



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