4月3日消息,近期在搜狐科技主办的《中国创新公司100》芯片系列沙龙活动上,清华大学长聘教授、长江学者特聘教授刘雷波,闻泰科技副总裁吴友文,云岫资本合伙人兼首席技术官赵占祥共同探讨了全球缺芯潮下的国产替代新机遇。

学界、企业界和投资界如何看待当前的“缺芯”现象?“中国芯”的机遇和挑战在哪里?互联网大厂扎堆“造芯”前路如何?在沙龙活动上都有讨论。这里,TechWeb对讨论内容进行了摘编。

为什么缺芯?

主持人:去年开始出现全球缺芯、包括涨价的情况,嘉宾对全球缺芯的状况有什么观察?预计大概什么时候这个情况会得到好转?

吴友文:这个问题大家都比较关注,特别是从去年下半年以来,整个市场比较紧张的,这里面有几个原因。

从需求增长上来说,比如5G手机上用到的电源管理芯片、射频的数量比4G手机多。去年年初国内5G手机渗透率百分之一二十,到年底就百分之七八十,对相应芯片的需求量上来了,我们看得到需求的真实变化。

还有智能汽车电动车领域,今年无论是中国还是欧洲,电动汽车的渗透率上得特别快,特别是欧洲几个国家,从年初4%、5%,一直提到年底的百分之十几,可能到20%的渗透率。电动车对半导体硅基产品的需求量成倍提升。

还有IoT的发展,生活中智能化电动化的越来越多,都需要用到芯片,整个需求来说确实也在提升。

再加上过去几年晶圆产能的投资相对来说比较谨慎,导致这么一个“缺芯”状况在去年下半年集中体现出来。

预计大概什么时候这个情况会得到好转?具体时间不好说。可以去对比,从闻泰的角度来说,汽车上游的芯片解决速度会比消费电子要慢,原因在于汽车半导体上游需要长期的论证过程,所谓的车规半导体车规工具器件,晶圆产线要有很长的论证过程,供给端解决相对慢一点,再加上电动车整体需求的提升,这个解决可能会慢一点。消费电子大家可以看一下晶圆厂产能的提拉,还有厂商的困顿趋势,再预判一下具体情况。

国产替代有机会吗?

主持人:大家都在说缺芯潮可能是国产替代的机遇,对于这个观点嘉宾怎么看?哪些领域在目前的情况下最有可能实现国产替代?

刘雷波:与其说是国产芯片替代的机遇,倒不如说可能给了我们一个产业调整的机会。我们长期以来学习台湾芯片产业模式,但是咱们当然需要芯片foundry公司,也需要像IDM这样的从设计、制造到封测、销售一体全部完成的企业。这次合肥、长存一系列这样的企业起来,如果做一些合适我国行业发展的调整,这是一个很重要的机遇。

另外一方面,咱们的国产替代首先开始的地方是一些战略必争的行业领域,国防军事、航天航空,能源电力、核能等等显然是战略必争的,一定通过我们自己的方式保证整个链条,从设计到制造都是可控的范围。其它地方还得等这些地方有了相应的成果之后,再逐渐扩散到其它领域去。

吴友文:缺芯的环境推动国产替代的推动力非常显著,给了大家一个市场化的国产替代,你要有产品、质量过关,现在我们可以给大家一个机会。如果导入成功很好,那可能这个位置就占下了,我们确实看到这个迹象。

以前尽管有很多国内公司做这些产品,但是从产业生态环境的角度来讲,非常难有机会导入到一个品牌中去用,没有试错的机会。比较典型的,像有些国内的公司做了电源管理的芯片,可能以前手机坏了你去手机摊上修理时候,用的可能就是这些芯片,让它在品牌手机厂商原装的时候用就进不去,没有机会。

今年产生一个变化,大家也知道今年缺货,导致大家敢于尝试,有得用总比缺要好,所以前装的时候一些国产产品就导入进去了。如果装进去好用,就会继续用。国产的成本各方面可能会好一些,当然也有一些产品可能进去验证之后发现确实稳定性各方面不达标,这是一个大浪淘沙的过程。

赵占祥:IDM是比较好的模式,全球前15大芯片公司里面有十几家都是IDM模式,但是它们都是在整个芯片产业刚开始的时候启动的,那时候做一个IDM成本没有那么高。为什么现在中国的这些公司不愿意做IDM?投入太大。其实在一些投入比较小的领域,像模拟芯片、功率芯片、MCU数模混合芯片领域可以做IDM,产能优势非常大。另外政府也愿意帮助企业建一些晶圆厂,企业到一定规模的时候买回来,也是虚拟IDM的模式。

从国产替代的角度来讲,我们把整个芯片的下游分成五大领域来看:

第一,手机。手机里面整个中国的国产化加速非常快。主芯片到射频、电源、摄像头模组有国内比较大的厂商,尤其在射频领域国产厂商的市场份额和业绩增长非常快。还有摄像头模组、功率电源主动切到国产厂商,这里面大家的差距没有那么大。

第二,数据中心。国产化率很低,要从国家层面去推动数据中心的国产化,CPU、GPU、FPGA还有关键的大芯片创业公司今年在市场上很是活跃的,而且融资也很多。

第三,汽车。在电动汽车领域可以抓住刚起来的市场机会,实现供应链的国产化。

第四,PC。PC是传统的产业,去年因为疫情的原因突然又增长了10%几,PC现在供货紧张,零部件的芯片可以实现国产化。

第五,AIoT,国内外的差距没有那么大,国内厂商反应速度比较快,这里面国产化速度最快,目前国产化率也很高。蓝牙耳机、可穿戴设备里面,很多芯片都是国产的。

芯片卡脖子问题何解?

主持人:所谓的“卡脖子”,我们怎么解决这些问题?

刘雷波:集成电路是人类历史上发展到现在最复杂的工艺,没有之一。为什么?单个芯片上集成几百亿颗晶体管完成我们所需要的功能已经不是件难事了,学术界工业界最复杂的可继承1.2万亿颗晶体管。这个过程从设计开始用到大量的软件、IP,制造当中用到大量的材料和设备,还要做封装测试,还要做电路板,再加上软件之后才能卖给客户。是由成千上百家企业在全世界各地协作的结果。

卡脖子从哪个步骤来解决?是非常非常困难的事情,我们很难想象从某一个地方解决了,整个卡脖子问题就解决了,这是一件并不是很客观的判断。

实际上这个问题特别复杂。集成电路的问题从来都不仅仅是一个技术的问题,集成电路行业支撑整个经济,有上百倍的放大效应,不是仅仅靠技术上的投入,教育上的投入就够了,是很复杂的政治经济的结果。

我们能做什么事情?夯实基础,不可能无源之水,突然有这么多人去做,很有可能很多人没有接受过这样的教育,没有过这样的经历。从每个地方都要下力气,从教育上要投入,从研发上要投入,从应用开发商有投入,还要从两个轮子,一个技术,一个资本,资本投入到行业企业当中去,比研发投入到科研机构去可能还要少。这些东西都是长期的,不能一蹴而就,并不科学。

吴友文:确实我们讲要去做国产替代,不是口号的事情。上一个问题讲国产替代,缺芯有没有国产替代?确实出现一些市场化的机会。缺芯是市场化的机会,但是我们在整个体系的构建方面,整个产业链从上到下,从材料到晶圆到下游,甚至到IP设计方面,整个来说是一个体系化的改进。

一方面从存量角度去看,现在别人已经领先的这些东西我们怎么样去做得更好,另外一方面也可以去看一些新的东西,比如第三代化合物半导体,包括碳化硅、氮化镓。新的方向上我们跟全球其实在同一个大概相同的起点上,我们能不能做得更好,这个也是需要紧密关注的。

赵占祥:现在半导体行业好摘的果子被摘完了,剩下比较难摘的。这里面还是要看国产化率低的,很多领域里面国产化率就是1%、2%甚至0,像CPU、GPU、DSP、FPGA,存储芯片NAND FLASH、DRAM国产化率很低,未来十年内国产化率超过50%甚至更高,这是很艰巨的任务。

另外半导体的整个制造和设计产业链里面有一些关键的工具,比如光刻机设备中国现在都能造,但是比较低端,只能做90nm,做不了28nm甚至7nm设备。设计芯片使用的关键EDA工具、IP要实现国产化;在创新的领域里面要跟全球同步,比如像量子芯片、光子计算、手机里面的新型传感器,还有5G,这些都是在创新的方向上要跟全球同步。

互联网大厂做芯片,怎么看?

主持人:国内互联网大公司都开始做芯片,成为国产替代一股重要的力量。对这种互联网大厂来造芯的情况怎么看?它们的优势和劣势在哪里?

刘雷波:我体会很深的是我们学生毕业薪水翻番,比起几年前,硕士也好,博士也罢,薪水高得惊人,一问都到大厂做芯片。

首先一点,得承认这是一种很好的方式,这是好事。

另外一点,半导体的规律和互联网不太一样,它有自己的客观规律,一款产品量产了,实际上离成规还差很远。量产之后客户还要小批量试用、大批量试用,经过好几轮迭代才能真正有一款能够面世的产品。低端中端是这样,高端更是这样,经常容易失败。

互联网企业做芯片还是得遵循半导体的规律,如果用传统的互联网思维来做的话,可能还会碰到一些瓶颈。

比如一边做一边找落地场景,在互联网场景里面非常常见,没有需求引导需求出来。半导体行业不太一样,大量的东西是基础共性的,跟应用无关。咱们国家通信这么发达,世界排第一,相应的通信芯片怎么着?并不是通过哪个行业就可以把它拉动起来的。互联网大厂造芯整体讲是件好事,但是还是得尊重半导体行业的规律,这样才能一方面发展快一些,另外保守一点,该停下来想一想。

吴友文:这是好事。互联网发展这么多年以后,发现卡脖子的地方在互联网的基础,芯片、处理器不管数字的还是模拟的。走到这个点上,互联网厂商能够有觉悟,觉得应该把更多的资本投入到芯片领域,这是一个好事。

从现在的格局来看,互联网厂商更注重交换芯片、AI智能芯片这些云计算里面用到的芯片发展,其他很多基础的模拟类芯片、功率类芯片他们不太关注。但是都是非常关键的。

互联网大厂开始投芯片,意味着从整个社会都意识到芯片产业的重要性关键性,大家不再总把聚光灯放在互联网商业模式的创新、眼球经济的角度来看问题。我觉得这是健康的,从我们的角度来说,希望有更多的聚焦真正放在坚实的技术研发创新上面,不要老是眼球经济。

赵占祥:从投资的角度来讲,互联网公司造芯首先要解决商业模式的问题,芯片行业一个很重要的特点,每年都有技术迭代,每年推出一个新产品,新产品每年的投入甚至是翻倍的。一个互联网厂需求的芯片可能一年几十万颗上百万颗,这么小的需求量能不能养活一个芯片研发团队,这是一个很严峻的问题。互联网厂商到底有没有实力每年多花一倍的钱养活芯片团队只给自己做芯片?这个从商业上来讲很难。

对互联网厂商来说,国外Google、亚马逊现在自己做芯片很成功,它不是做了芯片之后自己消化降低成本。它做了芯片之后,整个单台机器支持的虚拟机数量变多,再把这些服务卖给云计算客户,通过卖服务把芯片的成本收回来。像Google做了TPU,成本就是几亿美金,但是通过把TPU AI算力通过租的形式,租给远程云计算用户获得几十亿美金的收入,这个相当于是芯片帮它赚了钱,这个模式行得通。

对国内的互联网公司也是一样,怎么通过服务的方式把做芯片的成本收回来,如果不收回来很难赶上。外面独立的芯片公司客户很多,出货量上千万颗,可以把芯片的成本收回来,而且有钱投入下一代芯片的研发。互联网公司要么通过商业模式创新把芯片变成帮自己赚钱的一种产品,要么投资一些外面独立的芯片公司,让它们借助你的平台能够快速长大,你对它有一定的掌控力,这是更好的方式。

芯片自给率70%目标如何达到?

主持人:我们提到一个目标在2025年芯片自给率达到70%,现在差距还挺大,如何去推动国产替代和自给率的提高?

刘雷波:我前面提到集成电路是人类发展到现在最复杂的工艺,没有之一。这么多环节和步骤,由这么多企业在世界各地一块儿协作的结果。哪儿出问题了处理哪个问题,我觉得是头疼医头,脚疼医脚。

还是得在基础研究上投入,虽然看上去好像现在没有一个效果,但是在技术革新的时候会有明显的成效。现在整个信息技术构建在大概七八十年前一批科学家图灵、香浓构建的基础体系之上。

我们面临的问题是能不能在下一轮竞争当中通过现在的积累胜出,与此同时要尽量夯实在这个领域继续发展,这是更加重要的事情。

吴友文:从应用的角度,基础研究才是最终的解决之道,从企业角度来看,成熟工艺实际上我们是可以做的,可以快速地把量做起来,把应用做起来,把产业生态做起来。本着这个目标,从政策上、产业环境生态上可以更加重视成熟工艺,超越摩尔定律之后成熟工艺的产品应用研发发展方向。这一块才是我们真正能够快速把量做起来,把产业生态做起来的一个大的方向。走成熟工艺的路线,可能能更好地真正把我们的目标实现,这是我的一点基础看法。

赵占祥:现在缺的还是能做门槛很高的芯片公司,从国家来讲对这些公司要有一些倾斜,从投资机构来讲还是要有一定的耐心。

过去整个中国半导体行业的创业都是很辛苦的,很多公司创业了十几年一直规模做不大,大客户进不去。现在整个市场是打开了,大客户愿意用国产芯片,但是很多小的门槛很高的芯片企业,投资人投了之后,不一定有那个耐心等得起。

另外从资本市场来讲,科创板还是鼓励一些亏损的公司能够上市。芯片确实很难短期内产生几千万或者上亿的利润,要求这些公司一定要盈利才能上市,大家都不愿意做难的芯片,愿意做一些短平快,这样反而对行业是不好的。国家还是要把很难的愿意坐冷板凳做长期难度很高,市场做起来不是那么快的公司,这方面还要有一些倾斜,鼓励投资机构整个投资退出的时间要长一点。我们希望投资机构的退出周期能够长一点,这样有耐心投一些更加早期的项目,投资一些早期的中小企业对中国创新价值更大的公司。