魏少軍最新演講：集成電路發(fā)展中的“正”與“奇”
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3月30日，中國半導體行業(yè)協(xié)會(huì )IC設計分會(huì )理事長(cháng)，清華大學(xué)集成電路學(xué)院魏少軍教授在2023中國IC領(lǐng)袖峰會(huì )上做了《集成電路發(fā)展中的“正”與“奇”》的演講，并提出了八點(diǎn)思考。
01.標準的統一最終促成了全球經(jīng)濟繁榮
事物的發(fā)展要遵循客觀(guān)規律，移動(dòng)通信標準的統一就是例子。
移動(dòng)通信當中的標準不能統一就不能實(shí)現全球的通信，正是通信移動(dòng)標準統一促進(jìn)了互聯(lián)網(wǎng)走向了移動(dòng)。在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的過(guò)程當中出現了像Arm+安卓或者Arm+ios之類(lèi)產(chǎn)品技術(shù)的統一。
而PC上由于英特爾的CPU占有主導地位，加上微軟的操作系統，也同樣形成了統一。隨著(zhù)移動(dòng)通信的標準統一，互聯(lián)網(wǎng)在全球移動(dòng)通信上也實(shí)現了全球性的產(chǎn)品技術(shù)。
而產(chǎn)品技術(shù)統一促進(jìn)了全球供應鏈和產(chǎn)業(yè)的全球化，比如在美國設計的一顆芯片可以在中國臺灣加工，然后到馬來(lái)西亞去封裝。韓國、日本、歐洲的一些元器件送到中國，然后中國大陸組裝成iPhone送到全世界。
供應鏈的全球化和產(chǎn)業(yè)的全球化，帶來(lái)了全球經(jīng)濟的繁榮。今天拿著(zhù)一部手機走到全世界的任何一個(gè)地方，看到和感受的服務(wù)是一致的。
這種規律從移動(dòng)通信角和互聯(lián)網(wǎng)角度來(lái)看，就是它必須是一個(gè)規律性的東西。
違背這樣的規律，就是違背世界事物發(fā)展的規律，是一逆潮流的行為。
02.
摩爾定律幾十年來(lái)一直是行業(yè)指引
摩爾定律意味著(zhù)有了一種方法，能夠持續不斷地在后來(lái)的幾十年當中促進(jìn)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。過(guò)去四十年有很多產(chǎn)品消失了，但消失的并不是功能，這些功能都被集成進(jìn)手機。手機里的芯片加上運行的軟件，實(shí)現了眾多應用。
有一句話(huà)叫“芯片能夠參與競爭的任何技術(shù)最終都不可避免將成為失敗者”。
在當今的電子信息技術(shù)當中，如果不采用芯片恐怕是不行的。電子信息技術(shù)一定要采用集成電路，一定要采用芯片，不能違背這樣的規律。如果違背這種規律，那么產(chǎn)品就沒(méi)有競爭力。
03.
持續創(chuàng )新是另一種規律
在過(guò)去幾十年當中，圖形縮小性能不變的想法起的作用其實(shí)是有限的，真正起作用的是眾多新的材料。
成套工藝研發(fā)需要新材料和新工藝，終極挑戰是提升良率，但即便是把良率提升這件事情也需要大量創(chuàng )新才能夠實(shí)現。創(chuàng )新在集成電路的發(fā)展是一個(gè)重要的規律，這個(gè)行業(yè)不能夠離開(kāi)創(chuàng )新。
在中國22家科創(chuàng )板上市的設計企業(yè)中，對2021年報數據進(jìn)行分析來(lái)看，企業(yè)的平均毛利率大概是47%左右，比美國企業(yè)平均62%的毛利低了15個(gè)百分點(diǎn)。中國企業(yè)平均研發(fā)投入為25.5%，比美國半導體企業(yè)17%的研發(fā)投入高了8.5個(gè)百分點(diǎn)，可見(jiàn)中國企業(yè)對于研發(fā)投入是很重視的。
但問(wèn)題出在中國企業(yè)的產(chǎn)業(yè)規模上，科創(chuàng )板的22家企業(yè)研發(fā)投入全加起來(lái)也只有10.8億美元。今天做一顆5納米的芯片大約需要投入2.5億美元，那因此10.8億美元的全部投入加起來(lái)也不足幾顆。
由于創(chuàng )新投入不足，所以企業(yè)成長(cháng)壯大并沒(méi)有想象那么好。這個(gè)例子證實(shí)如果在研發(fā)上不足，創(chuàng )新不夠，想往前發(fā)展也會(huì )碰到很多困難。
2018年，美國半導體產(chǎn)業(yè)為2260億美元，平均研發(fā)投入17%，其毛利為62%。由于美國在研發(fā)費用上的高額投入，其有足夠的資金去進(jìn)行創(chuàng )新，并產(chǎn)生出最好的技術(shù)。這些技術(shù)可以去占領(lǐng)市場(chǎng)，因此美國能獲取48%的市場(chǎng)。
由于市場(chǎng)容量龐大，并且所占的比例又很高，所以美國可以獲得更高的毛利，反過(guò)來(lái)又支持研發(fā)的投入，所以美國進(jìn)入了一種良性循環(huán)。
中國目前由于總體研發(fā)投入不夠，成為一個(gè)比較大的問(wèn)題。從這個(gè)規律上來(lái)看，研發(fā)投入是半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展重要的一個(gè)影響因素。
美國、日本、歐盟以IDM為主，中國大陸、中國臺灣、新加坡等東亞國家和地區主要是代工和設計。因此這個(gè)產(chǎn)業(yè)模式上，中國大陸、中國臺灣、新加坡等并不是以產(chǎn)品為中心在發(fā)展，而是以加工為中心在發(fā)展。
但以加工為中心做法與真正所追求的目標是有距離的。
在全球的范圍當中，市場(chǎng)是以產(chǎn)品作為基本計算單位，而不是以加工能力。
盡管可以對加工能力做一些相應的調整，但產(chǎn)品所占的比重非常低。以產(chǎn)品為中心，這是半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的非常重要的理念，也是一種規律。
不排除在發(fā)展的過(guò)程當中，在圍繞產(chǎn)品方面出現了系統公司轉向IDM，然后又進(jìn)行進(jìn)一步的分化，比如說(shuō)無(wú)晶圓廠(chǎng)+代工進(jìn)一步的發(fā)展，會(huì )出現更為細分的整個(gè)產(chǎn)業(yè)模式的變遷，這些變遷都是希望能更好為客戶(hù)服務(wù)。
但是客戶(hù)要的是產(chǎn)品，所以怎么樣能夠將整個(gè)產(chǎn)業(yè)調整到以產(chǎn)品為中心，還有很長(cháng)的路要走。
05.半導體產(chǎn)業(yè)無(wú)法跟風(fēng)發(fā)展
這也說(shuō)明任何一個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，它客觀(guān)的、內在的發(fā)展規律是不可以違背的。
前些年有論斷說(shuō)在風(fēng)口上豬都可以飛起來(lái)，但是半導體其實(shí)成不了風(fēng)口上的豬。最近幾年，資本的力量又想要想把半導體變成風(fēng)口上的豬，但是下場(chǎng)都比較慘，產(chǎn)業(yè)發(fā)展還是要遵循客觀(guān)規律。
目前，違背客觀(guān)規律的事情正在發(fā)生，那就是全球半導體供應鏈開(kāi)始被人為打破。
某些國家對中國企業(yè)打壓，部分是由于他們去工業(yè)化造成的內部空心化狀態(tài)現在要調整。這部分國家想把中國排除在全球半導體供應鏈之外，無(wú)論是四方聯(lián)盟還是三國達成的某些協(xié)議，都是在違背全球供應鏈發(fā)展的規律。
但是這樣的轉變需要很長(cháng)時(shí)間。從單個(gè)國家和地區看，供應鏈全球化必然帶來(lái)這些變化，這些變化也是不可避免的，要客觀(guān)的去看待發(fā)展。而從全球的角度來(lái)看，追求利潤的最大化是能夠形成供應鏈全球化的最重要的因素之一。那這里面很重要的就是各個(gè)環(huán)節的利益都得到滿(mǎn)足。政府的支持和市場(chǎng)的驅動(dòng)是非常重要的兩個(gè)因素。但是根本上是產(chǎn)業(yè)的一種自發(fā)行為，需要漫長(cháng)和艱難的過(guò)程。半導體產(chǎn)業(yè)鏈經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，必然推動(dòng)產(chǎn)業(yè)從成本高的地方和國家向成本低的國家和地區遷移，必會(huì )帶來(lái)技術(shù)。向目的地國家和地區的轉移，必然促進(jìn)目的地國家和地區的知識和能力的提升，也必然促進(jìn)目的地國家、地區產(chǎn)業(yè)升級和競爭力的提升。反過(guò)來(lái)還會(huì )對原來(lái)發(fā)起國家和地區產(chǎn)生一些反制影響，不可避免。這看起來(lái)有點(diǎn)不近人情，但是早在幾百年前這個(gè)亞當斯密的國富論當中其實(shí)就已經(jīng)解釋?zhuān)止て鋵?shí)是社會(huì )生產(chǎn)力發(fā)展的一個(gè)必然趨勢，分工通過(guò)提高勞動(dòng)，能促進(jìn)技術(shù)的進(jìn)步，能夠提高勞動(dòng)生產(chǎn)率并實(shí)現經(jīng)濟的快速增長(cháng)，這是市場(chǎng)經(jīng)濟不同于自自然經(jīng)濟的重要特征。因此半導體全球供應鏈的誕生和成長(cháng)，其實(shí)是人類(lèi)社會(huì )遵循經(jīng)濟發(fā)展規律具體體現。如果違背，必然帶來(lái)市場(chǎng)的碎片化、技術(shù)的分裂、標準的多樣化。產(chǎn)品的碎片化和成本的上升最終結果是全產(chǎn)業(yè)鏈利潤的下降，因此這樣的發(fā)展方法是一種惡招。至少目前來(lái)看，全球供應鏈被人為打破，是枉顧了半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展規律。正如王陽(yáng)元先生所說(shuō)“循規者興，罔規者怠，違規者誡，逆規者亡”。
守正才能出奇，不能為了出奇而不守正，不守正早晚會(huì )被淘汰掉。光刻機就是例子，浸沒(méi)式光刻是一個(gè)奇招，但也是在技術(shù)發(fā)展的客觀(guān)規律上實(shí)施的。另外一個(gè)奇招，就是軟件定義芯片。然后是異質(zhì)堆疊集成技術(shù)，把邏輯電路的晶圓和存儲器的晶圓面對面鍵合在一起，通過(guò)三維的混合鍵合形成一體。長(cháng)江存儲的3D NAND就是一個(gè)好的例子，采用了兩片堆積的方式，得到了比較好的效果。這在之前三星的報告中也有所印證。
在追求超級計算的過(guò)程中，人類(lèi)已經(jīng)突破了十的十八次方的計算，下一個(gè)目標就十的二十一次方的計算。計算需要更好的芯片，國內現在最先進(jìn)的制造工藝可能也就是十四納米，十四納米和先進(jìn)的三納米之間的可能距離還很大。中國又受到制約的背景下，把軟件定義芯片的技術(shù)和進(jìn)程計算的這兩個(gè)技術(shù)結合起來(lái)也許會(huì )有新的奇效，實(shí)現所謂叫軟件定義的進(jìn)程計算芯片技術(shù)，也許會(huì )有令人非常驚喜的結果。
就全球來(lái)說(shuō)，歐美目前產(chǎn)品都是空心化的狀態(tài)。印度有潛力，但印度的發(fā)展還沒(méi)有達到實(shí)現目標的水平。因此在短期內，也許十年、二十年、五十年，世界還是要看中國怎怎么發(fā)展。中國現在的產(chǎn)業(yè)從沿海地區向中部地區、西部地區逐漸遷移，留下了廣大的戰略空間。所以違背世界發(fā)展的規律、經(jīng)濟發(fā)展規律，不斷地來(lái)打壓中國，是不合適的。當然對中國來(lái)講，受到打壓也是客觀(guān)現象，所以中國半導體需要做的，就是守正，然后出奇。 *博客內容為網(wǎng)友個(gè)人發(fā)布，僅代表博主個(gè)人觀(guān)點(diǎn)，如有侵權請聯(lián)系工作人員刪除。
