全球半導體邁入中年危機 對中國來(lái)說(shuō)卻是轉機

　　中年的煩惱：錢(qián)!錢(qián)!!錢(qián)!!!

　　隨著(zhù)年齡慢慢長(cháng)大，青年期的浪漫與夢(mèng)想也漸漸被現實(shí)的考量所取代。

　　對大多數人來(lái)說(shuō)，無(wú)論在年輕時(shí)做過(guò)多美麗的夢(mèng)，一旦到了必須獨當一面的成熟年齡，最大的煩惱都是錢(qián)。

　　在我剛讀大學(xué)的時(shí)候，我喜歡動(dòng)漫，喜歡打游戲，喜歡音樂(lè )，喜歡漫無(wú)目的地四處閑逛，每個(gè)月可以瀟灑地把錢(qián)投到自己喜歡的事情上過(guò)月光的生活。

　　然而一畢業(yè)，買(mǎi)房的壓力頂在頭上，不得不放棄這種自由而無(wú)用的生活方式，不僅花在興趣上的錢(qián)少了，用在興趣上的時(shí)間也少了(“時(shí)間就是金錢(qián)，我的朋友!”)。對于度過(guò)了青年期后進(jìn)入社會(huì )艱苦打拼的每一個(gè)朋友，我相信最大的考量都是經(jīng)濟問(wèn)題。

　　摩爾定律背后的邏輯慢慢失效：先進(jìn)工藝的單個(gè)晶體管價(jià)格不降反升

　　半導體業(yè)也是這樣。

　　在伴隨著(zhù)光榮與夢(mèng)想走入成熟期(2010年)之后，突然發(fā)現正面臨一個(gè)現實(shí)問(wèn)題：摩爾定律遇到了瓶頸。

　　在之前，摩爾定律背后的邏輯是：半導體行業(yè)需要以一個(gè)合適的速度增長(cháng)以實(shí)現利潤的最大化。

　　上世紀60年代，摩爾發(fā)現半導體晶體管制程發(fā)展的速度對于一個(gè)半導體廠(chǎng)商至關(guān)重要。隨著(zhù)制程的進(jìn)化，同樣的芯片的制造成本會(huì )更低，因為單位面積晶體管數量提升導致相同的芯片所需要的面積縮小。所以制程發(fā)展速度如果過(guò)慢，則意味著(zhù)芯片制作成本居高不下，導致利潤無(wú)法擴大。

　　另一方面，如果孤注一擲把所有的資本都用來(lái)發(fā)展新制程，則風(fēng)險太大，一旦研發(fā)失敗公司就完蛋了。

　　摩爾發(fā)現當時(shí)市場(chǎng)上成功的半導體廠(chǎng)商的制程進(jìn)化速度大約是每年半導體芯片上集成的晶體管數量翻倍，于是寫(xiě)了著(zhù)名的論文告訴大家這個(gè)發(fā)展速度是成本與風(fēng)險之間一個(gè)良好的折中，半導體業(yè)以后發(fā)展可以按照這個(gè)速度來(lái)。摩爾定律背后的終極推動(dòng)力其實(shí)是經(jīng)濟因素。

　　依據摩爾定律縮小特征尺寸獲得紅利的過(guò)程就像挖掘金礦：在過(guò)去，離地表較近比較容易挖掘的金礦已經(jīng)被挖光了，到了今天，剩下的都是金礦深處的難啃的骨頭。

　　芯片特征尺寸縮小已經(jīng)越來(lái)越困難，必須克服各種科學(xué)技術(shù)和工程上的難題。歸根到底，再繼續縮小特征尺寸不是不能做，只是要錢(qián)，很多錢(qián)。

　　隨著(zhù)特征尺寸縮小，芯片的成本上升很快。芯片的成本包括NRE成本(Non-Recurring Engineering，指芯片設計和掩膜制作成本，對于一塊芯片而言這些成本是一次性的)和制造成本(即每塊芯片制造的成本)。

　　在先進(jìn)工藝制程，由于工藝的復雜性，NRE成本非常高。例如FinFET工藝往往需要使用double patterning技術(shù)，而且金屬層數可達15層之多，導致掩膜制作非常昂貴。

　　另外，復雜工藝的設計規則也非常復雜，工程師需要許多時(shí)間去學(xué)習，這也增加了NRE成本。

　　對于由先進(jìn)制程制造的芯片，每塊芯片的毛利率較使用落后制程制造的芯片要高，但是高昂的NRE成本意味著(zhù)由先進(jìn)制程制作的芯片需要更多的銷(xiāo)量才能實(shí)現真正盈利。這使得芯片設計和制造所需要的資本越來(lái)越高，而無(wú)力負擔先進(jìn)工藝制程的中小廠(chǎng)商則不得不繼續使用較舊的工藝。這也部分地打破了摩爾定律 “投資發(fā)展制程-芯片生產(chǎn)成本降低-用部分利潤繼續投資發(fā)展制程”的邏輯。

　　隨著(zhù)摩爾定律背后的邏輯慢慢失效，半導體行業(yè)也慢慢地與鋼鐵，石油等傳統大工業(yè)越來(lái)越像：

　　進(jìn)入門(mén)檻高，資金需求大，之前幾個(gè)工程師孤軍奮戰在自家車(chē)庫里設計出商用芯片的浪漫故事不再出現，因為缺少資金的支持不可能使用先進(jìn)工藝，而不使用先進(jìn)工藝在市場(chǎng)上就缺乏競爭力。

　　對于大公司而言，由于先進(jìn)工藝需要的資本越來(lái)越多，意味著(zhù)研發(fā)新產(chǎn)品的風(fēng)險也越來(lái)越大。越來(lái)越多的公司在市場(chǎng)上的策略從拼命做新產(chǎn)品與競爭對手死磕變成了如何降低風(fēng)險在市場(chǎng)上堅持下來(lái)。

　　于是，伴隨著(zhù)2008年后的資本寬松，我們在這兩年看到了半導體行業(yè)前所未見(jiàn)的公司兼并與重組。2015年，半導體行業(yè)并購額超過(guò)了1300億美元。而今年，這一熱潮不但沒(méi)有減退，反而呈現出愈演愈烈之勢，據統計，2016年前三個(gè)季度，全球半導體行業(yè)并購額就超過(guò)了1200億美元，全年總額超過(guò)2015毫無(wú)懸念。這輪兼并也是半導體行業(yè)走向成熟期的標志之一，意味著(zhù)將來(lái)一方面使用先進(jìn)工藝的成本越來(lái)越高，另一方面豪強兼并市場(chǎng)上的玩家都是巨頭，新玩家幾乎不可能去挑戰這些巨頭。

　　當資本不再相信夢(mèng)想

　　摩爾定律除了在經(jīng)濟學(xué)上推動(dòng)集成電路特征尺寸縮小成本下降外，還使集成電路的性能上升。當集成電路性能上升到一定程度時(shí)，量變的積累就會(huì )產(chǎn)生質(zhì)變，從而使新的應用成為可能，并且發(fā)展出新的市場(chǎng)。