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半導體產(chǎn)業(yè)下次革命瀑布,,誰是黑馬?

2022-09-05
來源:半導體產(chǎn)業(yè)縱橫

對于半導體產(chǎn)業(yè)來說,,行業(yè)層面的技術密集和強獨占性體制限制了知識的溢出效應,后發(fā)者難以通過吸收能力完成對于已有技術知識的納入并進行二次創(chuàng)新,;在技術層面,,半導體技術包含了大量的緘默性知識,提升了知識轉移難度,,限制了后發(fā)者對于先發(fā)者的知識侵蝕效應,;產(chǎn)業(yè),、產(chǎn)品與技術3個層面的特征導致了半導體產(chǎn)業(yè)中的后發(fā)者劣勢明顯,在這種情境下,,后發(fā)者難以通過技術創(chuàng)新完成對先發(fā)者的追趕,。

上述3個層面的后發(fā)者劣勢導致我國芯片產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出供給側嚴重不足,需求側對“外源性”芯片依賴性強的市場特征,。在這樣的市場結構下,,貿(mào)易保護主義進一步降低了我國半導體產(chǎn)業(yè)在全球市場中的競爭力,2019年以來,,美國政府頻頻出手制裁中國高新技術企業(yè),,破壞了基于全球產(chǎn)業(yè)大循環(huán)的中國半導體產(chǎn)業(yè)鏈,以期從戰(zhàn)略上削弱中國制造在高科技領域中的競爭力,。

然而,,在全球半導體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷史中,三星與臺積電卻通過商業(yè)模式創(chuàng)新成功突破瓶頸,,克服了后發(fā)劣勢,。半導體產(chǎn)業(yè)的“突圍”之路,中國能怎么走呢,?其實不只三星臺積電突圍成功,, IDM模式崛起了英特爾, Fabless模式成功了AMD和英偉達,,IP模式又成就了ARM,、高通,接下來是什么模式,?

革命,,能給中國帶來什么?

重要的產(chǎn)業(yè)生態(tài)革命

1958年,,半導體產(chǎn)業(yè)誕生于美國,,IBM公司成為首個量產(chǎn)晶體管的公司,產(chǎn)業(yè)鏈上下游大多都遵循IBM的研發(fā)節(jié)奏,,后續(xù)發(fā)明影響行業(yè)的革命性芯片與商業(yè)應用,,例如英特爾4004、英特爾8088,、IBM個人計算機等,。自此,美國獨家掌握全球最先進的半導體工藝及知識產(chǎn)權多年,。

第一次產(chǎn)業(yè)生態(tài)革命發(fā)生在20世紀70年代,,出于經(jīng)濟與政治因素考慮,美國向日本提供半導體產(chǎn)業(yè)的技術與設備支持,80年左右日本半導體產(chǎn)業(yè)一度躍至世界第一,。

1955年,,日本索尼通過通產(chǎn)省特別外匯指標購買專利,設計出了世界首款晶體管收音機開始,,日本正式踏入全球半導體產(chǎn)業(yè),。至此,晶體管從美國一個偶然的發(fā)現(xiàn),,變成了一個日本新興產(chǎn)業(yè),。

便攜式的半導體收音機,很快收獲了市場的正面回饋,,而這也帶動了日本晶體管產(chǎn)業(yè)鏈的極大發(fā)展,。東芝、日本電氣公司 (NEC)等公司紛紛加入了晶體管產(chǎn)業(yè),,為此后半導體產(chǎn)業(yè)鏈打下了基礎,。1959年,日本晶體管銷量達成世界第一,,產(chǎn)量追平美國,。

60年代末,日本政府大力限制美國IC產(chǎn)業(yè)涌入日本市場,。因為在 1967年,, 夏普公司開發(fā)出首臺全部使用晶體管的臺式機。此后家用臺式機的風口快速被打開,,眾多原本致力于軍用訂單的美國IC產(chǎn)業(yè)涌入民用,,一時間導致原本根植于民用的日本半導體產(chǎn)業(yè)舉步維艱。

面對美國氣勢洶洶的“半導體大兵“,,日本產(chǎn)業(yè)面臨必須快速挖掘新民用市場的任務,,以產(chǎn)品優(yōu)勢抵消美國的技術優(yōu)勢。這時,,卡西歐敏銳發(fā)覺到,,基于LSI的臺式機對于家庭用戶來說并沒有什么價值,但更簡單便宜的計算器,,卻可能給生活帶來巨大改變,。于是卡西歐與日立合作,在1972年推出了全球首款電子計算器,,隨即一炮打響,。與美國企業(yè)判斷未來家庭需要昂貴的LSI計算機不同,日本企業(yè)觀察到日本家庭主婦每天需要大量計算家庭收支,。而簡單好用的計算器才是真正的剛需。憑借主婦們撐起的這場計算器風暴,日本IC產(chǎn)業(yè)迎來了市場上的巨大勝利,,而這也為日本半導體的黃金十年,,埋下了最后一根引線。

而在在日本半導體進入快車道之后,,真正充斥于美日間的是大量專利糾紛,,以及十分露骨的貿(mào)易保護政策。這在日本半導體崛起階段,,最具代表性的就是IC產(chǎn)業(yè)之爭,。愈演愈烈,第二次產(chǎn)業(yè)生態(tài)革命悄然到來,。

第二次產(chǎn)業(yè)生態(tài)革命發(fā)生在90年代,,美國為了遏制日本發(fā)展并奪回半導體行業(yè)話語權,開始向韓國與中國臺灣提供半導體技術支持,。2010年后,,為了降低設備成本、人力成本等,,許多半導體企業(yè)紛紛選擇在中國大陸建廠生產(chǎn),。

韓國半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)端于1965-1974年,最早作為美日半導體廠商投資為主的組裝基地開始起步,。利用韓國廉價勞動力的來料加工模式,。產(chǎn)品主要為記憶芯片、二極管三極管,。

20世紀70年代,,由于韓國電子企業(yè)嚴重缺乏自主技術,政府制定施政綱領,,強調(diào)獲取半導體技術能力的重要性,。韓國陸續(xù)從美國和日本獲得半導體工業(yè)所需技術。

20世紀80年代,,政府強力干預,,韓國半導體產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展。選擇DRAM作為發(fā)展重點,。三星,、現(xiàn)代、LG參與DRAM為主的大規(guī)模芯片生產(chǎn),。1986年進入存儲器自主研發(fā),。

1999年后三星成為韓國第一大集團,韓國DRAM市占率超過日本,。韓國政府持續(xù)大量投入,,促成產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)超越,。20世紀80年代末,韓國政府推出扶持半導體產(chǎn)業(yè)的十年規(guī)劃,,以每年遞增25%的速率對半導體開發(fā)進行持續(xù)投入,。1994年,韓國三家公司躋身世界半導體公司投資top10:三星電子設備投資15.44億美元,,居世界第二位,,僅次于英特爾公司。

與此同時中國臺灣的代工模式工廠開始崛起,。

兩次革命,,美國仍在當今的全球半導體產(chǎn)業(yè)中具有主導作用。過去 10 年,,美國半導體行業(yè)在研發(fā)方面的投資總額為 3120 億美元,,且美國半導體大公司研發(fā)占收入比常年維持在 17%~20%,高于其他地區(qū)的 7%~14%,。同時美國政府在基礎研究層面做了大量投資,。半導體的發(fā)展不是一朝一夕,革命的發(fā)生也不以國家見長而是以能力,,以技術,。美國沒有錯失每一個讓自己國家半導體成長的機會,比如壓制日本,,比如扶持韓國,,再比如今天頒發(fā)芯片法案,當然也包括制裁中國企業(yè),。

那中國要抓住機會是什么,?革命從哪里開始?那可能就是從模式切入,。

全球半導體產(chǎn)業(yè)的商業(yè)分工模式

IDM模式:集芯片設計,、芯片制造、芯片封裝和測試等多個生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)于一體,。早期的集成電路企業(yè)多采用這種模式,,由于成本高目前僅有少數(shù)企業(yè)選擇該模式,如三星,、德州儀器(TI),。

Fabless模式:只負責芯片的電路設計與銷售,將芯片的生產(chǎn),、封裝,、測試等環(huán)節(jié)外包給其他公司,海思,、聯(lián)發(fā)科,、博通等采用該模式,。無工廠芯片供應商模式的優(yōu)勢是輕資產(chǎn)運行,初始投資規(guī)模較小,,企業(yè)運行費用較低,,轉型相對靈活。

Foundry模式:代工廠模式不負責芯片設計,,只負責制造、封裝或測試其中的一個環(huán)節(jié),,可同時為多家設計公司提供服務,,但會受制于客戶間的競爭關系,代表企業(yè)有中芯國際,、臺積電,。

全球半導體產(chǎn)業(yè)的商業(yè)分工模式演變基本和產(chǎn)業(yè)生態(tài)革命的時間很吻合,這是因為革命的發(fā)生是產(chǎn)業(yè)的變革,,每次變革都會出現(xiàn)新的模式和新的模式下的領軍企業(yè),。 2010 年以后,通信技術進入流量劇增的移動互聯(lián)網(wǎng)時代,,我國的芯片產(chǎn)業(yè)已經(jīng)開始逐步從臺灣向大陸轉移,。

現(xiàn)在的國際形勢并不明朗,中國半導體逆水行舟,,摩爾定律瀕臨極限,,第三代第四代半導體材料躍躍欲試,陰云密布,,大雨能是什么,?

新的模式?

2019年10月《經(jīng)濟學人》發(fā)布觀點:開源將會成為處理器芯片發(fā)展的一個新趨勢,。RISC-V架構,,目標是打造一個對標X86和ARM的開源替代方案。

在新技術范式,、全球化市場的情境下,,提升芯片處理能力的最佳解決方案是“云計算”背景下的“芯片開源”,即由“通用計算”變?yōu)椤爱悩嬘嬎恪?,人工智能芯片就是典型的“異構計算”芯片,,阿里巴巴、華為,、百度等企業(yè)已提前布局云計算和AI芯片,。

誕生于2010年的RISC-V歷史很短,但作為開源項目,,RISC-V遵從BSD協(xié)議,,意味著任何組織機構和商業(yè)組織都可以基于RISC-V指令集架構開發(fā)內(nèi)核,、相關芯片以及開發(fā)工具。真正因為完全開源的特征,,RISC-V在發(fā)展短短數(shù)十年中,,已經(jīng)成為了中國科技公司攻破國外壟斷的主要方向,并且采用RISC-V架構的中國企業(yè)也做出了令人矚目的成績,,我們還開發(fā)了特色的“香山模式”,。

香山模式無疑可以孕育新的領軍企業(yè)。因為每一次這種變革都會孕育出一些新的世界級的創(chuàng)新企業(yè),。就像IDM模式崛起了英特爾,,fabless模式成功了AMD和英偉達,IP模式又成就了ARM,、高通,。香山這種根本上是一種越來越開放的模式,英特爾的X86只賣芯片,,它的內(nèi)部的源代碼是不會開放,,包括ARM。香山的模式不僅僅是源代碼開放,,底層的整個一套工具鏈和流程也都是開放的,,所以現(xiàn)在也是有一批企業(yè)已經(jīng)在基于香山來去做相應的一些開發(fā),這就是香山模式的重要優(yōu)勢,。

開源不僅可以更好的推進科技的進步,,也是中國加速融入世界創(chuàng)新的有效方式,下一次革命,,會不會是開源取勝呢,?



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