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深圳有什么“芯”事?

锌财经  以下文章来源于大湾腹地 ,作者陈奇

举国造“芯”的热潮下,各大城市快马加鞭,深圳的处境则略显尴尬。

一方面,放眼全国,深圳在芯片设计环节居于龙头地位,拥有包括华为海思、中兴微电子以及汇顶科技在内的众多明星公司;另一方面,深圳在关键的芯片制造、封装测试领域缺乏竞争力,呈现出产业链发展极度不均衡的状况。

破局芯片困局需要久久为功,被赋予“中国特色社会主义先行示范区”身份的深圳无法置身事外,下一步,这座城市将如何趟出一条独具特色的芯片产业发展道路?

栉风沐雨40载

1959年,英特尔创始人之一罗伯特·诺伊斯发明了第一块硅集成电路,以此作为标志性事件,世界芯片产业的发展已有超过60年的历史。伴随着摩尔定律的提出,半导体芯片的性能更是被推动着以每18个月提升一倍的速度快速迭代升级。

而彼时的深圳,还只是一个封闭的小渔村。1980年8月,深圳正式被定位为经济特区,错失了最开始20年的萌芽期,这个时候,深圳作别延续千年的渔舟唱晚,终于迎来了发展芯片产业的契机。

不过,深圳发展半导体芯片产业依旧受到“巴黎统筹委员会”的严格限制(简称“巴统”)。这个拥有17个成员国的组织于1949年11月在美国的提议下秘密成立,总部设在巴黎,是针对社会主义国家实行禁运和贸易限制的国际组织,后于1994年4月解散。

特区成立前夕的1979年,为顺利引进国外先进技术,时任第四机械工业部副部长兼国家计算工业总局局长李瑞想出了在香港和深圳分别建厂的办法,即在香港建设一座集成电路设计与制造公司,在深圳建一家检测与封装厂,以打破“巴统”限制。

这一方案得到了时任国务院副总理王震的批准,同年12月,由第四机械工业部750厂派出人员援建,组建爱华电子,这是深圳第一家重量级的电子公司。

半导体芯片是各类电子家电产品的基础核心零部件,深圳电子业的蓬勃发展迫切需要芯片实现自给自足,1988年,深圳第一家芯片厂商——深爱半导体正式成立,由深圳市国资委旗下的赛格集团与美国IBDT亚洲有限公司合资组建。

不过,作为深圳半导体芯片行业的先驱,深爱半导体却险些成了先烈。从1988年到1996年,公司持续处于亏损的状态。股东方赛格集团累计投入1500万美元,盈利遥遥无期,拉来的美国投资者决定退出,深爱半导体一度濒临破产的边缘。

1997年3月31日,深爱半导体第一片大功率晶体管芯片走下生产线,公司在那一年终于实现了盈利,深圳半导体芯片依赖进口的历史从此终结。

只是现在看来,深爱半导体终究还是没有扛起深圳半导体芯片制造业的大旗。据了解,自成立以来,深爱半导体一直从事功率半导体器件及芯片的研发、生产与销售,虽属于行业稀少的IDM模式厂商,但产品类型非常传统单一,商业模式也极为保守。公司现有5英寸双极功率器件芯片和MOS器件芯片生产线及一条6英寸芯片生产线。

据深爱半导体年报数据显示,2019年,公司实现营收为4亿元,净利润仅有131万元。

众所周知,半导体芯片是典型的人才密集、技术密集、资金密集的行业,需要持续大手笔投入。在IDM模式下,芯片厂商若包揽设计、制造、封测的各个环节,需要的资金更是一个天文数字。

正因如此,在全球前十大半导体公司中,能够自行设计、也能够自行生产的厂商仅有英特尔和三星,数据显示,2019年,英特尔的研发支出高达134亿美元,占公司营收比重19%;三星为41亿美元,占营收比重为7%。

对比来看,2019年,深爱半导体的研发投入仅为1535万元人民币,占总营收比重仅为4%。单从资金研发的投入来看,深爱半导体就显得严重不足,这也使得公司虽已历经超过30年的发展,始终是不愠不火。

单靠市场机制,显然无法实现芯片产业的快速发展。1990年,深圳正式将“集成电路产业”确立为攻坚发展的方向。大环境转变的同时,符合条件的公司相应也得到了一定的政策鼓励,1992年,总股本达2亿美元的广东赛格微电子成立,此后的1994年,公司与意法半导体合资建立赛意法微电子,主营芯片检测与封装。

1997年,赛意法微电子正式投入试生产,当年完成检测与封装各种芯片1.28亿块。目前,赛意法微电子项目总投资额已超过6.5亿美元,是中国最大的半导体芯片封装测试公司之一。

值得一提的是,在这期间,华为也于1991年成立了“ASIC设计中心”(华为海思的前身),专门负责设计“专用集成电路”,这也标志着华为自主研发芯片的漫漫征途由此开始。中兴同样在1996年成立集成电路设计部。这两家公司后来也都成为了深圳在芯片设计领域的领头羊。

到了2000年,深圳唯一一家集芯片设计、制造与检测、封装于一体的企业为深爱半导体。赛意法微电子则是唯一一家拥有芯片检测与封装能力的规模企业。另外,深圳具有一定规模的芯片设计公司大约有10家左右。

从政策到政策

不可否认,深圳芯片产业链发展不均衡现状的形成,政策的有意引导是关键因素。2000年国务院18号文的出台确立了IC设计的重要地位。次年,深圳决定成立深圳集成电路设计产业化基地领导小组。自2013年开始,深圳市财政将每年投入不少于5亿元支持软件产业和集成电路设计产业发展。

政策的倾斜产生了立竿见影的效果,深圳芯片设计产业异军突起。据中国半导体行业协会发布的“2019年中国半导体十大(强)企业名单”中,在芯片设计环节,位于深圳的华为海思、豪威集团、中兴微电子以及汇顶科技四家公司进入前十名,几乎占据了半壁江山,在这一方面,国内传统的芯片产业高地北京、上海等地也难以望其项背。但与此同时,在制造与封装测试环节,深圳均无一家企业入围前十。

从深圳市半导体行业协会发布的数据来看,2018年,深圳芯片设计环节销售额为758.7亿元,而制造环节销售额仅为17.85亿元,不及前者销售额的零头。同样,深圳市的芯片封测业规模也不大,2018年的销售额只有118.42亿元。

当然,需要指出的是,深圳芯片产业发展到如今的格局,政策的引导背后也包含对现实条件的妥协。深圳的土地储备相对有限,且综合成本也相对较高,无论是芯片的制造还是封测,均属于制造业,需要大规模建厂,这直接制约了深圳在芯片制造与封测产业环节上的发展壮大。

四十年光阴,深圳芯片产业完成从无到有的飞跃,下一步,芯片产业该往何处发展,深圳已经走到了十字路口。

2018年,中兴通讯遭遇美国当局的当头棒喝,恰逢产业转型升级与加快培育发展新动能的契机,新的芯片产业发展规划随之酝酿出台。2019年5月,《深圳市进一步推动集成电路产业发展行动计划(2019年~2023年)》(简称“《行动计划》”)正式印发。

《行动计划》为深圳市未来5年集成电路产业立下了一个明确的目标:到2023年,产业整体销售收入突破2000亿元,设计业销售收入突破1600亿元,制造业及相关环节销售收入达到400亿元。

落实到具体的任务上,深圳首要的工作便是突破短板,即补齐芯片制造与先进封测缺失环节,包括引进芯片制造生产线,提升制造企业竞争力以及增强封测、设备和材料环节配套能力。

值得一提的是,历史上深圳也曾有过打造芯片制造重镇的契机。1996年,深圳市政府成立超大规模集成电路前工序领导小组办公室,并将引进建设6英寸芯片生产线提到日程。当时,来自中国台湾的联电集团计划在深圳投资100亿美元,建设两条芯片生产线和两条薄膜晶体管生产线,但最终却未能成行。

对此,国家集成电路设计深圳产业基地原主任周生明教授深感遗憾,作为早期芯片产线项目引进的负责人,近期他在接受媒体采访时便透露,“从1996年到2000年左右,几乎所有国内在建的产线都来跟深圳谈过,但由于深圳用地紧张、人力水电较贵、以及最主要的认识不足等问题,最终都没有在深圳落地。”

据虎嗅大湾腹地了解,按照深圳市最新的产业发展规划,未来坪山新区将成为吸纳芯片制造、芯片封测、材料和设备企业的土地资源。2020年6月,深圳市工信局对外披露深圳数字经济产业园区规划布局,其中,坪山新区将规划建设国家新型工业化产业示范基地,重点发展半导体芯片产业。

当然,在补齐短板的同时,深圳原先在芯片设计领域长期的领先地位依旧需要保持。《行动计划》的第二项重点任务便提出要发扬长板,着重提升高端芯片设计业竞争力。

为达成这一目标,一项名为“高端芯片领航工程”的工作已经悄然铺开,依托深圳电子信息产业优势,围绕5G通信、人工智能、智能终端、物联网、汽车电子、超高清视频等高端新兴应用领域的市场需求,深圳将着力研发高端通用芯片、5G通信芯片、人工智能芯片、智能终端芯片、物联网芯片以及汽车电子芯片与超高清视频芯片。

有业界人士认为,深圳在芯片设计领域的先天优势在于非常注重实用技术,有明确的市场和产品定位,这有助于深圳在芯片设计产业的进一步跨越。

值得关注的是,随着人工智能的发展,AI芯片正成为一条热门的赛道。单在AI芯片设计环节,中国与欧美的水平基本处于同一起跑线,行业格局未定,初创公司依旧大有可为。

相比于传统芯片,AI芯片通过模拟人脑神经元与突触的计算,实现对信息的智能化处理,节省时间并降低能耗,更加符合应用场景定制化需求。有咨询公司预测数据显示,到2025年,与人工智能相关的芯片市场收入将由此前的5亿美元飙升至122亿美元。

紧抓人工智能带来的芯片市场机遇,一批AI芯片公司赢得了资本市场的青睐,除了已经上市的明星公司寒武纪,于2014年成立于深圳的云天励飞最近在完成新一轮超10亿元战略融资后,公司也正式迈出了科创板上市的步伐。

一定程度上,成熟的AI芯片无法在实验室诞生,足够大范围的应用场景是推动AI芯片迭代升级的前提条件。“不同产品、不同场景的AI芯片,对接口、功能等方面的需求各不相同。商业化落地意味着有真实的使用场景,只有与真实的场景接触,与客户接触,才能知道如何优化AI芯片。”云天励飞方面向虎嗅大湾腹地表示。

机遇正在出现

从全球范围来看,芯片逐渐发展成为一个高度垂直分工的产业,从设计、制造到封装测试,每一个环节都有相关领域的公司在负责。相比于门槛较高,需要重资金投入的全能型IDM模式,专攻芯片设计环节的Fabless模式与只负责制造、封装或测试其中一个环节的Foundry模式开始大行其道。

时至今日,外界关于哪一种模式更具发展潜力的讨论依旧热烈,但这个问题在资本市场早已给出了明确的答案。按照10月12日美股收盘时的数据,台积电市值达到4714亿美元,而英特尔虽贵为半导体芯片行业的龙头,市值已落后台积电一大截,为2291亿美元。

今年7月,英特尔在发布2020年第二季度财报的同时,宣布自家的7纳米(nm)工艺遇到了一些问题,从而导致下一代芯片的上市时间推迟6个月左右,受此消息影响,几乎独享7纳米制程领域的所有订单的台积电股价再度迎来暴涨。相信这也会给当前摩拳擦掌的国产芯片厂商带来启示。

另外,深圳出台的《行动方案》针对性地提出要进行前瞻布局,加快发展第三代半导体。包括加速氮化镓和碳化硅器件制造技术开发;面向5G通信、新能源汽车、轨道交通、高端电源等新兴应用市场,大力引进境内外技术领先的第三代半导体企业;同时,鼓励通信设备、新能源汽车、电源系统等领域企业推广试用第三代半导体产品。

从实际发展情况来看,第三代半导体也正在成为行业风口。今年8月,中芯国际创始人张汝京在参加一个交流峰会时认为:第三代半导体是后摩尔定律时代,线宽不是很小,设备不特别贵,但它的材料不容易做,设计上要有优势,投资也不需要很大,同时,第三代半导体IDM模式是主流。

今年9月,一则有关于第三代半导体将被纳入“十四五”规划之中大力发展的消息为市场热情继续加了一把火。

不过需要注意的是,发展第三代半导体并不意味着替代先前所使用的材料,两者属于一个共存的关系。碳化硅、氮化镓的材料属性决定了它在高电压、大功率等特定场景上的表现更为优异。在这方面,大举铺开的5G基础设施建设或为第三代半导体提供了用武之地。

2018年3月,由第三代半导体产业创新战略联盟参与共建的深圳第三代半导体研究院正式启动。另外,深圳市已在坪山新区设立第三代半导体未来产业集聚区,总规划用地面积5.09平方公里,已引进了包括中芯国际在内的8家第三代半导体领域核心企业。

显而易见的是,一场浩浩荡荡的芯片产业变革大幕已经拉开,主动消除积郁已久的“芯”事,深圳已经有所行动。

(编辑:环闻头条)

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