芯片到底如何国产化？【绝对干货】

撰文：Startbird，编辑：花姐，排版：Raven

微信公众号：芯世相（ID：xinpianlaosiji）

集成电路产业已经成为现代经济的支柱产业，重要性不亚于能源，粮食，和钢铁，甚至有（IC is the New Steel）“芯片是新钢铁” 的说法。2012年，国家开始鼓励“双创”，2014年，工信部宣布国家集成电路产业基金，这标志着加强集成电路产业发展成为国家战略的重要内容。2015年，“军民融合”也上升为国家战略以后， 我国的许多底层基础技术在“军转民，民参军”的影响下已经获得了根本性的提升。

面对“双创”，“集成电路国产化”和 “军民融合” 三浪叠加， 作为一名半导体从业者和创业者，我想从半导体行业（也可以延展到电子行业）的指数规律和其背后的行业细化分工入手，用半导体产业从业者的视角，审视一下我所看到的“双创”和“军转民，民参军”现象，希望为大家找到潜在的问题和发现解决思路提出一些个人的观察和思考。

国产芯片要成功，从战略和战术可以概括为：

战略思考：升维思考，降维攻击

战术落地：垂直切入，指数发展，水平拓展

核心观点摘要如下：

1. 工业革命的标准化，流程分工，以及信息和互联网技术的发展都在电子行业发挥了巨大作用，也引发了在半导体和电子行业都普遍适用的“摩尔定律”和指数级的发展速度。

   指数速度发展的产业具有以下4个普遍规律：

   --天生的“赢家通吃”垄断特性；

   --“垄断的赢家”为了获取额外增长和更大的话语权，相互水平整合成为更大的平台，同时也会向上下游，垂直延伸从而构建生态。

   --后来者只有在A）新技术，B）新应用 C）新渠道和商业模式创新三者中寻找机会；

   --作为基础工业的电子产业和信息技术，进入指数速度发展后，往往会带来对其他行业的颠覆性冲击，而颠覆性冲击中的新应用往往需要全套的解决方案，此时提供整套方案（垂直体系）就成为必要的，冲击过后的平稳期则又转入分工的细化。

2. 国防军工中的最终需求场景，往往一方面需要创新应用和创新技术，另一方面也需要极致的可靠和稳定，同时，使用量和频度与民口应用相比也小很多，这三种特性往往看起来是矛盾的。

   从小用量和创新来说，垂直整合的方案往往比较适合，传统的军工体系也是这样构建的。但是传统的顶层设计，逐层分包，总体集成的方式随着现代信息技术发展已经落伍，新型的集成体系是基于顶层的快速迭代，顶层和流程的数字化，底层核心技术和模块的通用化和标准化，底层和顶层并行发展，利用实时实验，基于整体效果，持续反馈和优化。

3. 对于电磁环境日益复杂，需求应用多变的现代国防电子体系来说，带来一些趋势性变化：

   --在硬件层面：半导体底层芯片（比如射频/微波前端芯片MMIC，数模转换芯片ADC，DAC，DSP/FPGA/ASIC/MCU 等核心功能芯片）在保证功能的情况下，逐步趋向标准化，从而能够规模化生产，实现更高效率，更高可靠性和更低成本（本文末提出的综合射频前端芯片就是面向这一个目标的努力）；

   --在软件方面：各种创新应用和技术的差异性尽量通过软件层面的个性化设计实现，最终在总体系统方面，顶层设计有可能实现远超以往的迭代速度，同时又能保证可靠和创新的统一。

4. 对于一个公司来说，无论是上下游垂直整合，还是专注某个产业环节进行细化，专注于成为平台，这些都是战法，是手段，关键问题是你的目的地在哪里，当下的环境和大趋势合适那种思路。垂直抑或平台，核心还是效率、质量和性价比。在指数浪潮驱动下，运营的重要性已经超过制造本身的重要性（柔性+效率的重要性超过制造产能的重要性），资本策略和产业环境的状态也已经超过技术的重要性。

指数规律背后的分工细化大趋势

说起半导体行业的规律，首先就是大家比较熟悉的“摩尔定律”（可容纳的晶体管数目，每隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍），其本质是阐述了电子行业一个比较本质的特点 – 指数化增长。其实不只是晶体管密度，还有算力（图1），无线通讯速率（图2）这些都是沿着指数量级增长的。

 图-1：人类的算力早在1900 就进入加速的指数增长

图-2人类的无线通讯速率从 1995年普及开始就进入每五年增长10倍的指数发展通道。

过去20年无线传输速率增长了1万倍。Intel 预测在第七代移动通信中，人类大脑的所有神经元链接组合（~18,000Tbps）可以在3分钟内上传到网络。

一般人可能会比较熟悉互联网行业的“赢家通吃“的特点，互联网行业具有类似的指数发展规律，其核心原因是网络的价值（也可以说公司的估值）和网络的扩大相互之间有相互的正反馈效应的。 然而，在传统制造业，很少有看到，比如能源的效率，或者钢材的价格能够按照指数速度发展，偏偏电子行业，就实现了这样发展速度。

电子行业尤其是半导体能有这样的指数级发展速度，核心原因我认为有3个：

1. 半导体产业的主要原材料硅，是极其丰富的，基本不受上游材料的限制；

2. 半导体产业和相关的配套行业的分工受益于信息技术（及现在的AI技术）可以持续进行细化，各个环节的公司可以持续专注。

3. 半导体产业的核心需求方是人类的虚拟和信息世界，半导体是计算，连接，和感知的底层，这三大类需求是没有止境的，虽然具体的应用在持续变化。所以行业内总是说，每次软件更新总能吃掉硬件新增的资源。大家想想电脑和手机的存储需求就明白了。

总结上面三个方面，在原材料和需求方面没有限制，在自身的演进中又能不断进行分工，同时直接从信息技术的进步收益，这就导致了半导体产业也遵循着指数发展和赢家通吃的特点。

在指数规律下的行业，有非常特别的几个特点：

1. “赢家通吃”，在现有技术节点、现有应用场景和商务环境下，先发的或者掌握领先技术的公司往往可以利用超越其他人一个量级的性价比或者规模效率就可以实现垄断。

2. 原有的头部/领导者，一定会持续进行大规模的投入，维持指数速度发展，从而保持垄断；

3.  如果希望实现超越或者颠覆，必须找到以下三种中至少一个机会：

• 下一个新技术的突破；

• 突然爆发的，或者全新的应用场景，能够及时提供定制化的方案（比如比特币）

• 供应链，商务模式或者市场渠道的大变化

关于分工，半导体从上下游可以粗略的分为图3（以通讯用的前端芯片为例）：

 图-3 半导体产业分工

其实半导体行业甚至电子行业，底层工艺制造最初是和设备厂家甚至运营都合并在一起，最经典的案例就是 IBM的大型机时代，IBM当时为企业提供的不只是计算机，还有服务软件和运营管理，就制造计算机来说，IBM也拥有最早一批的半导体工艺厂。从1950年到1990年，整个行业经历了制造和设计的分离，还有很重要的软件和硬件分离，只有这样，行业才能完成从服务几百家企业/军工客户到服务数十亿海量个人用户的演进。

 图-4 半导体产业总趋势是专业分工的逐步细化

每个环节都有头部企业服务整个行业

在电子行业的早期，指数化和细分的趋势刚刚起步的时候，国防军工应用往往是早期的牵引者。比如IBM早期的工艺线和大型机就是为国防服务的，美国硅谷的发源核心-斯坦福大学和仙童公司也是从事服务军工开始的。到了后期，民用的半导体器件性能，尺寸和成本大幅下降后，反而可以服务军工的应用，成为国防的重要底层支柱。

当然，专业化也并不总是单向的细分发展，对于很多新兴的应用需求，往往芯片厂家还要担负起一定的垂直整合的工作，比如提供包含整体硬件和软件的完整方案。这在新兴的市场应用非常多，比如这几年兴起的区块链和数字货币，其中关键的“挖矿机” 的核心芯片已经被比特大陆垄断，公司700人中，芯片设计核心团队不到50人，其他人提供了非常重要的矿机硬件方案，软件构架和配套。

再比如，联发科的兴起核心是为中国的众多中小手机厂商提供了完整的前端解决方案，虽然没有足够的技术和性能差异化，但是有利于占领当时刚刚兴起的中国移动通讯市场。当市场进入品牌机，80%的市场被几个厂家占领后，联发科的标准完整方案就没有高通的深度差异化有价值了。

华为海思和比特大陆可能仅仅是两个极端的例子，基于2017年的报道（叶甜春-“2017北京微电子国际研讨会暨中国新能源汽车电子高峰论坛”）我国半导体产业核心问题还是上下游关键环节的缺失，比如我国代工厂建了很多（2015年-有9座12寸工艺厂在建，3座在规划中）但是工艺厂里面的关键设备要靠日本和欧洲进口，关键数字电路的IP要购买，关键的晶圆外延片（材料）要购买。

盖工厂只能解决制造的一个环节（Foundry）。是否建厂其实是次要的，我们缺少的是能够像Intel和三星那样的强大垂直整合的IDM，同时缺少面向全球在一个大品类中占领主导地位的产品和公司。

总结一下，半导体行业的指数规律是行业分工细化大趋势的一个必然结果，在行业每个细分的环节都会有“头部”公司出现，依托技术专长，资本和市场方面的优势以及指数现象背后的正反馈机制，成为了服务整个行业的平台性企业，也形成了赢家通吃的局面，最近几年半导体行业的巨头收购和合并又加剧了这种“垄断”情况，比如高通+恩智浦+飞思卡尔。但是，细化并不总是单向的，因为不断有新兴市场和新的应用出现，这些情况下，一定程度的垂直整合反而更符合市场需求。

做水平 vs 垂直，半导体创业公司的选择

我国民用半导体起步就面临国际大厂的技术垄断和“赢家通吃”的指数级领先优势，在核心技术和高端芯片方面，国家扶持或者产业投入是必不可少的部分，而且要做好短期内不挣钱的准备。

华为海思就是一个非常成功的案例，虽然它从财务投资回报来看，未必是正向的。但是华为海思真正的产生了巨大的产业影响（2016年海思已经接近全球前20名半导体公司的产值排名）。像海思有华为的后盾，或者人工智能这种新兴技术还是能够而且也必须对标国际一流水平的。

大部分民企发力于技术门槛较低的芯片或者与市场需求强结合度的产品。2016年全球芯片设计公司50强中有11家中国公司，海思，中兴，大唐都是聚焦电信产业，南瑞是为智能电网提供芯片，全志，瑞芯微，展讯等是为手机，平板电脑等提供芯片。

“一个国家产业的发展，必然是整体性的，下游发展不起来，上游也一定发展不起来，中国芯片产业不可能脱离中国整体产业升级的大环境而独立发展。”这是“宁南山”宁老师的去年的一个总结，我个人解读是，国内的芯片设计公司（尤其是小团队）应当先从国内本土应用入手，和国际大厂PK要有自己独有的优势。

这就意味着国内芯片公司应该考虑做一定程度的垂直整合，实现在聚焦的点上提供完整的解决方案，只有在单点实现突破，才能考虑进一步用垂直的方法向其他应用延伸（垂直发展），还是做好某个环节的平台（水平发展）。

半导体创业团队，不能指望一步实现成为“下一个高通”或者 “恩智浦”，只能从小处入手。在持续迭代的过程中，要保持与需求方的正向反馈（最直接的就是获得客户认可，并挣到钱，同时客户也因为你而飞速做大），可能的话，边挣钱边研发，从下而上做大产业。

垂直案例

电子行业既有触及每个人生活的主流芯片（比如CPU），也有繁多而小众的特种功能芯片，比如在射频前端领域，因为当前的电磁环境日益复杂，无论是现代国防还是通信和民用传感体系，频谱划分本身就非常复杂，在同一类需求下，可供选择的频段往往是碎片化的。比如主流民用卫星通讯就有C，Ku 和 Ka 等多个频段，这里就有可能有上百种不同型号和指标的需求。

图-6 常用频谱资源的划分和应用

对于这种小众的但是技术门槛高的芯片，创业团队应当尽量追求底层技术的标准化，交付产品的通用化，从而能够实现聚焦有效资源，在某个特定技术品类（单一维度第一名或者远超同类对手，其他2-3个维度第2-3名）同时尽量构建能够帮助客户实现价值的方案（一定程度的垂直）。

总结

在半导体创业的国内团队，无论是做平台还是做垂直整合的方案提供方，应当仔细考虑以下半导体行业的规律：

1. 半导体行业（电子产业）本身是变化迅速，快速演进，按照指数规律发展。 不能指望一步实现预定的目标，只能从小处入手，持续迭代的过程中，要保持自身成长与需求方的正向反馈（最直接的就是获得客户认可，并挣到钱），可能的话，边挣钱边研发，从下而上做大产业；

2. 当底层技术的不确定性被验证和解决后， 团队需要面对市场需求进行灵活而且高效的调整，比制造成本的降低更加重要，也就是柔性的运营体系比重资产的投入更重要，资本策略和产业环境的状态也已经超过技术的重要性。

3. 电子行业一致处于分工不断细化，各个环节都有专注的大小公司，而大小公司之间不断建立和发展相互依存的大趋势，但是又常常在某些新兴的，或者小众的应用，需要垂直的整合能力。但是自身的底层技术需要在不同方向和应用选择中，被持续打磨，因此不能什么赚钱就做什么，而是寻找能够支持底层/核心技术能够被提升的，本质方向聚焦的客户和需求。

4. 技术创业团队，一定要意识到所谓的核心技术其实包含实验室技术和工厂技术（规模化生产技术），前者证明产品概念和样机，后者才是真正产生产业价值的技术, 而后者只有在市场和大量的真实客户需求中，才能积累和成长。

参考文献：

附录：

射频前端芯片可提供国产化替代型号

自主研发并经过批量验证

有需求请联系：石女士 [e-mail]

后台回复“替换”，提取EXCEL文件

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