
美中或是日韩贸易战,均以科技领域为主战场,都涉及到半导体层级,反映半导体是科技竞赛的主战场。半导体是现代资讯产业的基础和核心产业之一,为衡量一个国家科技发展水准乃至综合国力的重要指标。
更重要的是,美中或是日韩贸易战将使全球化垂直分工所基于的商业信任和自由贸易规则遭到破坏,未来各国恐更加重视供应安全与自主可控,是否造成资源浪费、研发和投资效率低落等问题,值得深思。
即便是全球半导体供应国之首的美国,占有国际附加价值、技术含量最高的环节,但因中国业务占美国半导体业者比重均在3成之上,更遑论部分美系半导体大厂的中国合计客户占比高达5成以上,故在美中贸易战之下,美系半导体厂业绩也相对受损。
同样地,中国半导体业近年来虽高速成长,但部分环节发展仍未突破瓶颈,且有产业链覆盖不完整的情况,自然在美中贸易战遭到美方以关税、非关税贸易障碍的方式,袭击关键核心晶片的供应。有鉴于此,预料中国将持续以半导体扶植政策、集成电路第2期大基金的投入、内外部人力资源的积累、由科创板来实现资本市场和科技创新更加深度的融合,来加速推动中国本身半导体国产替代的方向,期望在未来新兴科技所带动的新产品、贸易战下带来的新分工模式基础上,使中国半导体进入技术能力提升、创新活力增加、产品多元化的结构改革阶段。
今年中国半导体业的景气表现,大体呈现先抑后扬的局面,主要是尽管美中贸易谈判未来仍是存有变数,但至少短期内5至6月美国对于华为的严格禁制令在第3季初已有所松绑,使得下半年华为对于供应链的下单力道加大。同时华为生态链的重塑也有利于中国本土的半导体厂商,显然美中贸易战加速核心环节国产供应链崛起的速度,且半导体供应链的库存水位持续下降,再加上5G无线通讯、AI、 IOT、穿戴式装置/AR/VR、车用电子、高效能运算/资料中心、工业4.0/智慧制造等商机也将逐步发酵所致。
若以2019年中国晶圆代工的发展主轴来看,依旧以先进制程的追赶与突破、特殊制程的差异化竞争为主,后者应用的产品包括DRAM,模拟IC,光学器件,感测器,分立器件等。其中2019年中芯国际公司专注推进FinFET技术,上海中芯南方FinFET工厂顺利建造完成,进入产能布建,公司更规划2019年下半年实现14纳米FinFET量产计划,同时12纳米制程开发进入客户导入阶段,显然中芯国际欲利用台积电南京厂产能利用率下降,正研议放缓增建产能脚步之际,而缩短与台积电中国布局的差距,不过随着台积电在台湾厂的先进制程陆续步入7纳米强化版、6纳米制程、5纳米制程之下,中芯国际仍是处于追赶的阶段。
4月16日,美国商务部以中兴违反美国对伊朗制裁条款为由激活拒绝令,未来7年禁止美国公司向中兴通讯销售零部件、商品、软件和技术。17日,美国联邦通信委员会(FCC)宣布将禁止移动运营商使用联邦补贴购买中国企业生产的任何电信设备。25日,《华尔街日报》报道,美国司法部正在对中国的华为是否违反美国对伊朗的制裁展开刑事调查。30日,美国财政部国际事务办公室助理秘书希思· 塔伯特( Heath Tarbert )在华盛顿的一次会议上明确表示,美国财政部正在考虑紧急立法,从而遏制中国在美国对敏感技术领域的投资。短短半个月,围绕中兴禁令事件,美方底牌尽出。
近日,美国参议院以85票对10票的压倒性优势,通过了NDAA 2019(《美国国防授权法》),其中就包含了针对中兴的条款,不仅将阻止特朗普政府撤销针对中兴禁令,未来还将会视中兴等公司为中国情报组织的延伸,禁止其产品的渗透,并遏制相关的技术交易。咄咄逼人的一系列手段背后,是美国政府对中国制造业2025发展规划,以及5G时代中美并驾齐驱的抗衡和博弈。
本月,未来论坛闭门耕研讨会在京举办,来自各界的专家代表围绕中国芯片行业现状及未来发展趋势,中国芯片产业的人才培养及产业生态等问题现场发表了意见。
中兴事件利大于弊
地平线( Horizon Robotics )创始人&CEO,未来论坛青年理事余凯首先表示 中兴事件让做芯片变成了一件“靠谱”的事 ,就像6年前95%计算机专业的人都不做深度学习,而因为AlphGO引爆并大力带动了深度学习的研发。
中国科学院计算技术研究所控制实验室主任、未来论坛青创联盟成员韩银和也说道:“中兴事件以后我们所有的企业,不管大小,都对芯片高度的重视,这其实是非常难得。 芯片是工业的基础, 过去很长时间我们都觉得它很重要,但是并没有很多人做,这一次中兴事件给了我们机会。”
清华大学电子工程系教授、未来论坛青创联盟成员汪玉对此表示同意,他说,我们看到了国内集成电路产业有一些环节上确实做到了部分自给自足,但是在很多 芯片重要行业上还有很大的差距, 比如高速光通信接口,大规模FPGA,高速高精度ADC/DAC等等,这些有差距的地方就是有机会的地方。
国内芯片行业亟待改善
汪玉说, 行业现状是什么样的? 首先从人的角度来说,高校由于投入不够,到目前为止,至少业内认为高校的水平是不如工业界的。学校里的数据、工程不够多,在芯片这个行业也是一样的。培养一个人两年到三年,其实连芯片怎么做都很少有机会经历完整的流程,就面临毕业。其次,芯片行业持续的创新投入还是不够的。改革开放之前中国的芯片或者半导体这个行业追的还是挺狠的,改革开放后,分销、代工等更多可以赚钱的方式,对自主创新有冲击,埋下了现在的坑。后来发现已经有差距的时候,尝试反向设计芯片,也很难追赶。第三点,目前国家科研项目投入增大,但有时候实际结果和目标是脱节的,从某种意义上来说这是浪费钱。市场机制下,资本和客户会检验实际的产品性能,但是在科研项目这块,检验是很难的。指标层面可以更务实一些,有时候定指标定的太高了。
理性思考,发挥长板优势
余凯建议,面对中兴事件,一定要避免“义和团式”的民族主义。他说,国际一流是要在市场竞争中实现的,一定要充分的市场化。而且中国硬科技实力的科技企业跟商业模式创新的BAT企业分别是完全不一样的两条路,这条路我认为从第一天开始我们的市场就应该面向国际,因为 只有在全球市场里充分竞争,才能让一个企业真正做大做强 ,而民族化这条路我认为会越走越窄。另外,谈到所谓核心关键技术的自主可控的问题,毫无疑问这是我们的梦想,我们希望中国在整个半导体全链条关键技术上能够完全的自主可控。可是大家想想看,这个可能吗?十年之内能做到吗?现今半导体从它的核心IP,从EDA软件,从整个测试系统,所有一切的一切都不在我们的掌握之中,这是第一。
其二,现在高科技的发展,全球的分工合作已然是个现实,也是个趋势,任何的闭门造车都是不可能的,也是有害的。我们要做什么?我认为在我们所关注的点上,在我们有机会做的事情上, 要发挥我们的长板优势 。比如“地平线”所关注的——面向整个自动驾驶的处理器架构的设计,我们希望能够做出长板的效应,在国际的分工合作中,享有充分的话语权,能把对手逼到谈判桌上跟我谈合作,而不是完全没有任何的还手之力,我觉得这是真正理性的思考。
韩银和也表示,补齐短板很重要,培养长板作为未来竞争的杀手锏同样重要。在未来可预见的一些重大应用里,像机器人、物联网等领域,在现在芯片还不够成熟的时候,先把生态建立起来,并由此发展芯片体系,就能形成“竞争长板”。
鉴往知来,打破芯片困局
中国科学院计算技术研究所研究员,先进计算机系统研究中心主任,未来论坛青年理事包云岗从70、80年代的美日半导体之争,分析了美国的重回霸主地位的三点要素。包云岗说, 中国半导体产业困境如果用三个字总结就是“人、财、物” ,美国解决之道的三点在中国都可以做,第一,政府加大基础研究投入,并且应该持续投入;第二,民间力量的补充,比如像未来论坛就是一个非常好的平台,做了有力的补充;第三,吸引资本,促进技术转化,现在都有相应的措施在做。还有两点也值得重点关注: 一个是人才方面,吸引海外人才回来;第二个是开源芯片设计 。
包云岗说,我们做过一个统计,现在不缺中国国籍的人才,中国确实培养了很多出色的人才,他们能够做出最顶尖的工作,只不过这些工作都主要是在美国完成,而且毕业以后他们大多还是会留在美国。所以未来我们要吸引更多的人才回国,他们对我们中国芯片发展的未来会有很大作用。其次是开源芯片的设计,这能够降低整个芯片设计的门槛。今天芯片设计的门槛真的非常高,动不动一个芯片设计要几千万,甚至上亿。如果我们芯片设计能够像开源软件那样,做到简单、低成本,就有可能让更多的广大的中小企业也具备设计芯片的能力,这样有可能会颠覆现在整个芯片产业。这个事情是可预期的,而且美国已经在做了,这是值得我们思考的。
韩银和也谈到,国内芯片领域人才严重不足,原因有两点, 第一,人才供给不足 。芯片人才来自高校微电子学院,现在全国微电子是二级学科,电子是一级学科,电子下面有很多二级学科,所有的招生指标都要放到学院统筹,可能在总的学院招生指标里达不到三分之一,因为我们长期对微电子学科没那么重视,这是第一个方面。 第二,人才留存率不高 。以我的学生为例,做芯片设计的毕业去向,大概只有三分之一甚至四分之一的人去做芯片,三分之一去了BAT,其他三分之一去了国企等企业。所以我们辛辛苦苦花了四、五年培养出来的学生,最后大多数没有选择芯片企业。近几年的情况可能好一点,因为有了这么多人工智能的企业,现在我学生去芯片企业的比例反而高了一点,但是在过去很长一段时间内,我们的学生去芯片企业的很少很少。
针对这两个现有问题,韩银和提出了四点应对办法,他说,首先留存率是市场决定的,很难改变,以前芯片行业工资低,要想扭转这个局面,唯有 从国家层面扩大供给侧才能解决 。第二,在人才投入方面, 硕士、博士培养要有所侧重 ,因为芯片人才培养周期很长,两年制的培养模式很难培养出符合企业需求的应用人才。同时我们发现,博士生现在是比较契合企业实际需求的,所以可以增加学校的博士生培养模式。第三,比较年轻优秀的人,大多不愿意做芯片,这里有一个重要的问题——评价体系。 芯片领域需要一套独特的评价体系,能够正确评价我们领域的贡献度 。第四, 要培养产学研融合的综合人才 。我们国家资助模式是国家出钱企业配套,美国NSF和DARPA有一类项目是几个企业联合起来立项目出经费,国家根据企业出钱的情况来做后补贴,这是非常好的一个产学研的模式。韩银和补充说,芯片领域没有一个像中国计算机学会,或者像未来论坛这样活跃的组织在运作、为芯片代言,导致芯片领域各个层次的人沟通很少,不够活跃。
更多“芯”声
中国科学院计算技术研究所控制实验室主任 韩银和
大家不用太悲观,芯片领域基本上是我们国家精密制造领域的最高峰,如果芯片领域突破了,整个国家的工业体系就没问题了,如果芯片的问题解决了,我们就基本上实现了全产业振兴的梦想。
美国博通公司首席工程师 金毅
中国正在上升发展的时期,中兴事件是一个很好的机会,可以吸引更多的海外人才,这对他们来说是一个职业发展的机会,具有很大吸引力,对于中国芯片行业发展也是很有利的,这是双赢。
北京大学计算机科学技术系副教授 易江芳
反观2017年获得图灵奖的John L. Hennessy 和 David A. Patterson ,为什么他们做芯片?他们从自己的工作中发现软硬件要协同,关心体系结构、硬件设计,关心两者的结合,希望吸引更多做OS的人。
地平线( Horizon Robotics )创始人&CEO 余凯
分享一句话,肯尼迪在启动阿波罗计划的时候说,“我们启动阿波罗登月计划,不是因为它容易,而是因为它难。”我觉得跨越这样的一个高峰,对中国整个科技产业都有很重要的指标性的意义。
中科院微电子所研究员,硅器件中心副主任 曾传滨
芯片这个行业是一个极致的行业,是全球智慧的结晶。网络起来的时候,面对谷歌我们有百度、阿里、腾讯……未来面向人工智能,屏幕将被取代,5G网是智慧的中心,下一种体系结构将诞生出来。
未来论坛·闭门耕
闭门耕作为打通产学研及资本对接的高端闭门会议,定向邀请科学家、企业家、投资人、政府及相关行业创业工作者参加,探讨前沿科学研究方向、带动科学技术应用落地、引领未来产业发展方向,同时加入政策与商业模式环境下的讨论,以前瞻性、启发性、思辨性为主,碰撞交流。
姓 名:李欢迎 学 号:20181214053 学 院:广研院原文链接:https://xueqiu.com/7332265621/133496263
【 嵌牛导读 】 : 半导体的应用领域很广,在集成电路、消费电子、通信系统、光伏发电、照明、大功率电源转换等领域都有应用,可以说是现代科技的骨架。半导体应用的关键领域便是集成电路。集成电路发明起源于美国,后来在日本加速发展壮大,到目前在韩国台湾分化发展。本文旨在介绍日本半导体的发家史,体会上世纪美日之间在半导体产业争霸上的血雨腥风,同时从中寻找一些我国科技产业的发展经验。
【 嵌牛鼻子 】 : 日本半导体产业
【 嵌牛提问 】 : 日本半导体产业是如何在美国技术封锁的牢笼中走向世界?
【 嵌牛内容 】
在集成电路行业,全球范围内的每一次技术升级都伴随模式创新,谁认清了技术、投资和模式间的关系,谁才能掌握新一轮发展主导权,在全球竞争中占据更为有利的地位,超大规模集成电路(VLSI)计划便是例证。日本的集成电路产业发展较早,在20世纪60年代便已经有了研究基础,发展至今经历了从小到大、从弱到强、转型演变的历史,其中从1976年3月开始实施的超大规模集成电路计划是一个里程碑。
日本集成电路的起点
在超大规模集成电路计划实施前,日本的集成电路行业已经有了一定的基础。作为冷战时期美国抵御苏联影响的桥头堡,日本的集成电路发展得到了美国的支持。1963年,日本电气公司便获得了仙童半导体公司的平面技术授权,而日本政府则要求日本电气将其技术与日本其他厂商分享。以此为起点,日本电气、三菱、夏普、京都电气都进入了集成电路行业。在日本早期的集成电路发展中,与美国同期以军用市场为主不同的是,日本在引进技术后侧重于民用市场。究其原因,第二次世界大战后,日本的军事建设受限,在美苏航天争霸的过程中日本的半导体技术只能用于民间市场。正是如此,日本走出了一条以民用市场需求为导向的集成电路发展之路,并在20世纪70年代和80年代一度赶超美国。
日本政府为集成电路的发展制定了一系列的政策措施,例如1957年制定的《电子工业振兴临时措施法》、1971年制定的《特定电子工业及特定机械工业振兴临时措施法》和1978年制定的《特定机械情报产业振兴临时措施法》,加上民用市场的保护使日本的集成电路具备了一定的基础。
20世纪70年代,在美国施压下,日本被迫开放其半导体和集成电路市场,而同期IBM正在研发高性能、微型化的计算机系统。在这样的背景下,1974年6月日本电子工业振兴协会向日本通产省提出了由政府、产业及研究机构共同开发“超大规模集成电路”的设想。此后,日本政府下定了自主研发芯片、缩小与美国差距的决心,并于1976—1979年组织了联合攻关计划,即超大规模集成电路计划,计划设国立研发机构——超大规模集成电路技术研究所。此计划由日本通产省牵头,以日立、三菱、富士通、东芝、日本电气五家公司为主体,以日本通产省的电气技术实验室、日本工业技术研究院电子综合研究所和计算机综合研究所为支持,其目标是集中优势人才,促进企业间相互交流和协作攻关,推动半导体和集成电路技术水平的提升,以赶超美国的集成电路技术水平。
项目实施的4年间共取得上千件专利,大幅提升了日本的集成电路技术水平,为日本企业在20世纪80年代的集成电路竞争铺平了道路,取得了预期的效果。把握世界竞争大势、研判未来发展方向,需要凝聚力量、统筹协调的专业认知作为支撑。尽管事后看,日本的超大规模集成电路计划实施效果非常理想,但是实施过程却并不顺利。根据前期测算,计划需投入3000亿日元,业界希望能够得到1500亿日元的政府资助,后来实施4年间共投入737亿日元,其中政府投入291亿日元。其间,自民党信息产业议员联盟会长桥木登美三郎多次努力,希望政府追加投入,但是未能如愿。政府投入未及预期,参与企业的士气受到了一定程度的打击。当时,参与计划的富士通公司福安一美说:“当时,大家都有一种被公司遗弃的感觉,而且并未料到竟然研制出向IBM挑战的产品。”
投入不及预期,再加上研究人员从各企业和机构间临时抽调、各行其道,一时间日本的超大规模集成电路计划开发很不顺利,不同研究室人员间互相提防、互不往来、互不沟通的现象十分普遍。 此时,垂井康夫站了出来。垂井康夫1929年出生于东京,1951年毕业于早稻田大学第一理工学院电气工学专业,1958年申请了晶体管相关的专利,是日本半导体研究的开山鼻祖,1976年超大规模集成电路技术研究会成立时被任命为联合研究所的所长。
垂井康夫在当时的日本业界颇具声望,他的领导使各成员都能信服。 垂井康夫对参与方进行积极的引导,指出参与方只有同心协力才能改变基础技术落后的局面,在基础技术开发完成后各企业再各自进行产品开发,这样才能改变在国际竞争氛围中孤军作战的困局。垂井康夫的努力,很快为研发人员所接受,各家力量得到了有效的融合,而历时4年的风雨同舟、协同努力成了日本集成电路产业发展的最好推力。除垂井康夫外,当时已从日本通产省退休的根岸正人功不可没。当时,超大规模集成电路技术研究会设理事会,日立公司社长吉ft博吉担任理事长,但是在真正的执行过程中,根岸正人发挥了很好的协调作用。
根岸正人有多年推动大型国家研究计划的经验,他对计划各参与方的能力、利益诉求都颇为了解,在计划中通过其有效的沟通化解了冲 突,为垂井康夫成功地凝聚团队做了背后的铺垫。 可以看出,在集成电路的研发攻关中,除了资金和资源投入外,团队协调和技术融合更是成功的关键。
从超大规模集成电路计划的组织架构来看,除垂井康夫领导的联合研究所外,先前成立的两个联合研究机构也参与了超大规模集成电路计划,分别是日立、三菱、富士通联合建立的计算机综合研究所,以及由日本电气和东芝联合成立的日电东芝信息系统。三个研究所分别从事超大规模集成电路、计算机和信息系统的研发,其中联合研究所负责基础及通用技术的研发,另两个研究所则负责实用化技术开发(重点为64KB及256KB内存芯片的设计及开发)。在各方的协同努力下,参与方都派遣了其最优秀的工程师。来自各地的工程师们肩并肩地在同一研究所内共同工作、共同生活、集中研 究,在微细加工技术及相关设备、硅晶圆的结晶技术、集成电路设计技术、工艺技术和测试技术上取得了突破。其中,联合研究所主要负责微细加工技术及相关设备、硅晶圆的结晶技术的攻关,其他技术的通用部分也由其负责,实用化的开发则由另两个研究所负责。
具体来看,六个研究室中,分别由不同企业负责协调:第一、第二、第三研究室主要攻关微细加工技术,分别由日立、富士通和东芝负责协调;第四研究室攻关结晶技术,由工业技术研究院电子综合研究所负责协调;第五研究室负责工艺技术,由三菱负责协调;第六研究室攻关测试、评价及产品技 术,由日本电气负责协调。微细加工技术是计划的重心,从联合研究所的研究成果来看,日本当时开发了三种电子束描绘装置、电子束描绘软件、高解析度掩膜及检查装置、硅晶圆含氧量及碳量的分析技术等。垂井康夫评估说,计划实施完毕后日本的半导体技术已和IBM并驾齐驱。在计划中,日本企业对于动态随机存储器有了深入的理解,其更高质量、更高性能的动态随机存储器芯片为日本赶超美国提供了机遇。
从1980年至1986年,日本企业的半导体市场份额由26%上升至45%,而美国企业的半导体市场份额则从61%下滑至43%。 1980年,联合研究所的研究工作已全部结束,而另两个研究所则追加资金(共约1300亿日元)作进一步的技术开发, 以1980年至1982年为第一期,1983至1986年为第二期。 这些系统化的布局为日本的半导体行业腾飞发挥了至关重要的作用。
从人员来看,计划开展期间的联合研究所研发人员数量为100人左右,计算机综合研究所的研发人员数量为400人左右,日电东芝信息系统则为370人左右。在后续投入阶段,研究人员数量减少,1985年计算机综合研究所研发人员已减至90人左右,而日电东芝信息系统则减至30人左右。尽管联合研究所研发人员相对较少,但事关各企业的未来发展基础,因此各企业都派遣一流人才参与。在此过程中,垂井康夫对各企业都十分了解,点名要求各企业派遣其看中的人才。
在实施超大规模集成电路计划及后续的资助计划后,1986年日本半导体产品已占世界市场的45%,超越美国成为全球第一半导体生产大 国。 1989年,在存储芯片领域,日本企业的市场份额已达53%,与美国该领域37%的市场份额形成了鲜明对比。 在日本企业的巅峰时期,日本电气、东芝和日立三家企业排名动态存储器领域的全球前三,其市场份额甚至超90%,与之相比,美国德州仪器和镁光科技则苦苦支撑。
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