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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(shù)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(shù)知識的納入并進行二次創(chuàng)新,;在技術(shù)層面,,半導體技術(shù)包含了大量的緘默性知識,提升了知識轉(zhuǎn)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(shù)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(shù)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(cè)嚴重不足,,需求側(cè)對“外源性”芯片依賴性強的市場特征,。在這樣的市場結(jié)構(gòu)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(shù)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(lǐng)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(quán)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(shù)與設(shè)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(shè)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(chǔ)。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(shù)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(quán),開始向韓國與中國臺灣提供半導體技術(shù)支持,。2010年后,,為了降低設(shè)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(shù),政府制定施政綱領(lǐng),,強調(diào)獲取半導體技術(shù)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(shù)。

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(shè)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(chǔ)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(shù)。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(shè)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(shè)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(zhuǎn)型相對靈活,。

Foundry模式:代工廠模式不負責芯片設(shè)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(shè)計公司提供服務,,但會受制于客戶間的競爭關(guān)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(lǐng)軍企業(yè),。 2010 年以后,通信技術(shù)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(zhuǎn)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(gòu),,目標是打造一個對標X86和ARM的開源替代方案。

在新技術(shù)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?gòu)計算”,,人工智能芯片就是典型的“異構(gòu)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(gòu)和商業(yè)組織都可以基于RISC-V指令集架構(gòu)開發(fā)內(nèi)核、相關(guān)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(gòu)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(lǐng)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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