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别盲目自信!“中国芯”任重道远,人才是关键

原标题:别盲目自信!“中国芯”任重道远,人才是关键!

提到“中国芯”,必须要提到在2018年8月31日德国柏林开幕的IFA展上发布的新一代人工智能手机芯片——麒麟980。

不得不说,这次华为发布的“麒麟980”代表了中国新一代的芯片技术发展,更是引起了全世界的科技媒体的关注!

中国发布的芯片性能,还是第一次在世界上有这样的影响力。先给华为点个赞!

为什么“麒麟980”这么强?必须要说说上图的这六个第一!

荣获第一领先工艺芯片:TSMC 7nm;集成69亿晶体管;性能提升20%能效提升40%(麒麟970为55亿),相比麒麟970,功耗下降58%。荣获第一集成双核NPU芯片:首款双核NPU,AI算力是上一代产品的4倍,支持更加丰富的AI应用场景;每分钟图像识别4500张,识别速度相比上一代提升120%。荣获第一采用G76 GPU芯片:业内首商用Mali-G76 GPU,性能提升46%,能效提升178%。荣获第一基于Cortex-A76芯片:首次实现基于ARM Cortex-A76的开发商用,单核性能提升75%,能效提升58%,全新设计Knin CPU子系统。创新设计Flex-Schesuling多核智能调度机制,2+2+4三挡架构。荣获第一LTE Cat.21基带芯片:下载速度达1.4Gbps(全球最高)。荣获第一LPDDR4X内存芯片:突破内存极限,带宽飙升13%,频率突破2133MHz。

发布会后,"麒麟980狂虐骁龙845"、“华为吊打苹果高通”、“华为把美国踩在脚下”等等溢美之词刷爆了整个网络。

撇开世界第一,关于麒麟980,这些背后的细节你更应该了解。

媒体披露麒麟980处理器的工程板

左:海力士 LPDDR4X RAM 右:东芝UFS2.1闪存

从2015年开始进行7nm工艺研究,到2018年宣布实现SoC大规模量产,华为麒麟980芯片整个研发历时36个月。

对于整个芯片行业来说,7nm工艺意味着一个非常关键的节点。根据摩尔定律,当价格不变时,集成电路上可容纳的元器件的数目,约每隔18-24个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。然而,从芯片工艺上看,7nm相当于70个原子直径,已经逼近了硅基半导体工艺的物理极限。再往下走,将意味着难以预估的巨额成本投入。

华为fellow艾伟在上海举行的麒麟980芯片媒体沟通会上透露,“作为全球首款商用7nm SoC,(麒麟980)研发成本肯定远超过3亿美元。”

要知道,能够承受如此高昂成本投入的芯片企业并不多见。

巨额的成本投入使得行业的玩家数量正在急剧减少。据相关媒体报道称,整个芯片行业正放缓10nm以下制程工艺发展。高通和联发科都已推迟了其7nm芯片解决方案的上市时间,从此前计划的2018年推迟至2019年。

你真的认为我们可以把“美国踩在脚下”了吗?

别的不说,关键还是要看核心技术、核心设备!

从硅晶圆供给厂商格局看: 日厂把控, 寡头格局稳定。日本厂商占据硅晶圆50%以上市场份额。前五大厂商占据全球90%以上份额。其中,日本信越化学占比27%、日本SUMCO占比26%,两家日本厂商份额合计53%,超过一半,中国台湾环球晶圆于2016年12月晶圆产业低谷期间收购美国SunEdison半导体,由第六晋升第三名,占比17%,德国Siltronic占比13%,韩国SK Siltron(原LG Siltron,2017年被SK集团收购)占比 9%,与前四大厂商不同,SK Siltron仅供应韩国客户。

IC设计方面,巨头把控竞争壁垒较高,2018年以来AI芯片成为新成长动力。高通、博通、联发科、苹果等厂商实力最强,我国华为海思崛起。 目前国内外IC设计厂商正积极布局AI芯片产业。英伟达是AI芯片市场领导者,AMD与特斯拉正联合研发用于自动驾驶的AI芯片。

对于国内厂商,华为海思已经推出麒麟980 AI芯片;比特大陆发布的全球首款张量加速计算芯片BM1680已成功运用于比特币矿机;寒武纪的1A处理器、地平线的征程和旭日处理器也已崭露头角。海思、展锐等移动处理芯片、基带芯片厂商依靠近些年中国智能手机市场爆发迅速崛起,跻身世界IC设计十强。

代工制造方面,厂商Capex快速增长,三星、台积电等巨头领衔。从资本支出来看,目前全球先进制程芯片市场竞争激烈,全球排名前三的芯片制造商三星、英特尔、台积电的Capex均达到百亿美元级别, 2017年分别为440/120/108亿美元。

从工艺制程来看,台积电走在行业前列,目前已大规模生产10nm制程芯片,7nm制程将于今年量产;中国大陆最为领先的代工厂商中芯国际,目前具备28nm制程量产能力,而台积电早于2011年已具备28nm量产能力,相比之下大陆厂商仍有较大差距。

封测方面,未来高端制造+封测融合趋势初显,大陆厂商与台厂技术差距缩小。封装测试技术目前已发展四代,在最高端技术上制造与封测已实现融合,其中台积电已建立起CoWoS及InFO两大高阶封装生态系统,并计划通过从龙潭延伸至中科将InFO产能扩增一倍。

封测龙头日月光则掌握顶尖封装与微电子制造技术,率先量产TSV/2.5D/3D相关产品,并于2018年3月与日厂TDK合资成立日月旸电子扩大SiP布局。由于封装技术门槛相对较低,目前大陆厂商正快速追赶,与全球领先厂商的技术差距正逐步缩小,大陆厂商已基本掌握SiP、WLCSP、FOWLP等先进技术,应用方面FC、SiP等封装技术已实现量产。

综上所述,目前IC设计、制造、封测的顶级厂商主要位于美国、中国台湾,国产厂商不乏亮点,但要实现“中国芯”之路,还是任重道远!

说完核心技术,我们再来说说核心设备。

芯片良品率取决于晶圆厂整体水平,但加工精度完全取决于核心设备。

光刻机,荷兰阿斯麦公司(ASML)横扫天下!无论是台积电、三星,还是英特尔,谁先买到阿斯麦的光刻机,谁就能率先具备7nm工艺。没办法,就是这么强大!

日本的尼康和佳能也做光刻机,但技术远不如阿斯麦,只能在低端市场抢份额。阿斯麦是唯一的高端光刻机生产商,每台售价至少1亿美金,2017年只生产了12台,2018年预计能产24台,这些都已经被台积电、三星、英特尔抢完了,2019年预计能产40台,其中一台是给中芯国际。

有人说:“咱不能多出点钱吗?”

这还真不是钱的事儿!根据《瓦森纳协定》,敏感技术不能卖,中国、朝鲜、伊朗、利比亚均是被限制国家。

重要性仅次于光刻机的刻蚀机,我国的状况要好很多,16nm刻蚀机已经量产运行,7-10nm刻蚀机也已在路上。

在晶圆上注入硼磷等元素要用到“离子注入机”,2017年8月终于有了第一台国产商用机,水平先不提了。离子注入机70%的市场份额是美国应用材料公司的。

涂感光材料得用“涂胶显影机”,日本东京电子公司拿走了90%的市场份额。

即便是光刻胶这些辅助材料,也几乎被日本信越、美国陶氏等垄断。

论半导体设备,还是那句话,任重道远!

追赶国际巨头还需要多久?

从表面看,是技术实力的差距。核心因素,是人才储备的匮乏!

地平线芯片负责人表示,做芯片等硬件太苦,收益不高,不少优秀学生毕业后选择去从事金融和互联网,“即使是清华大学微电子所毕业的学生都会转金融或从事互联网。国内最近十几年,挣钱的机会太多了,做芯片很辛苦,来钱却没那么容易。”

赛迪研究院集成电路产业研究中心总经理韩晓敏表示,中国互联网的快速发展在一定程度上对芯片等硬件行业有挤出效应。在上世纪八九十年代,半导体专业是台湾最优秀的人就读的专业,而目前大陆最好的学生都在经管学院和计算机学院。“大电子类其实还算好,还是排名靠前的专业,相对来讲,对这个行业提供不了有市场竞争力的岗位,面临的就是人员的整体素质不够,甚至就是人员短缺的问题。”

另一方面,对于芯片企业来说,大学的优等生并不等于真正的优秀人才。一位集成电路投资人对记者表示,企业需要的优秀人才是能够直接上手的,而刚毕业的学生需要大量的培训,两者相差甚远。

韩晓敏称,在我国从事半导体行业,如果在外企,基本上无法从事核心产品,只能做外围的一些产品,而本土企业技术水平太低,研发水平处于中下水平。因此,这一行在国内对于高中低人才都不具有吸引力。

不过,情况也在慢慢改善。2014年6月,国务院颁布了《国家集成电路产业发展推进纲要》;同年9月,国家集成电路产业投资基金(亦称“大基金”)正式设立,首期募资1387.2亿元。2017年初,在上海举办的一次产业峰会上,国家集成电路产业投资基金有限公司总经理丁文武介绍称,截至2016年底,国家大基金成立两年多来,共决策投资43个项目,累计项目承诺投资额818亿元,实际出资超过560亿元。已实施项目覆盖了集成电路设计、制造、封装测试、装备、材料、生态建设等各环节。

集成电路的话题也越炒越热。从这两年行业的发展也好,还是资金支持力度也好,半导体行业整体景气度上来了,选择该领域就业的人也多了。

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