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流片及IP費(fèi)用(流片經(jīng)驗(yàn)是自己設(shè)計(jì)芯片嗎)
大家好!今天讓創(chuàng)意嶺的小編來大家介紹下關(guān)于流片及IP費(fèi)用的問題,以下是小編對(duì)此問題的歸納整理,讓我們一起來看看吧。
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一、OPPO自研芯片大冒險(xiǎn):有錢有人還有耐心
文︱ 王樹一
圖︱ OPPO、網(wǎng)絡(luò)
在2021未來 科技 大會(huì)(OPPO InnoDay 2021)上,OPPO隆重推出首款自研芯片馬里亞納 X(MariSilicon X)影像專用NPU(神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器),這是OPPO自研芯片“深海計(jì)劃”的第一個(gè)里程碑。
該芯片采用應(yīng)用領(lǐng)域?qū)S眉軜?gòu)(DSA),對(duì)影像處理做出極致優(yōu)化,內(nèi)部集成ISP位寬達(dá)到20位,高通驍龍一代(ISP位寬為18位)等競(jìng)品,實(shí)現(xiàn)了目前手機(jī)處理影像單元的最高位寬,高位寬ISP帶來高動(dòng)態(tài)范圍,從現(xiàn)場(chǎng)演示的馬里亞納 X 4K視頻處理效果來看,與當(dāng)前旗艦機(jī)型相比,效果有顯著提升。
與傳統(tǒng)手機(jī)影像處理算法在RGB域或YUV域不同,馬里亞納 X將影像處理算法提前至原始數(shù)據(jù)域(即RAW域),在RAW域處理,能有效避免信息損失,實(shí)現(xiàn)無損處理,根據(jù)OPPO提供的測(cè)試結(jié)果,相比傳統(tǒng)方法,馬里亞納 X在RAW域處理能帶來額外8dB信噪比提升;在圖像傳感器處理環(huán)節(jié),馬里亞納 X支持RGBW Pro模式,實(shí)現(xiàn)了對(duì)RGB和W通道的分隔處理,最大化每一種像素特性,釋放了RGBW矩陣的潛力,在圖像傳感器尺寸不變的情況下,與傳統(tǒng)方法相比,可以提升8.6dB信噪比,解析力也提升1.7倍。
具體到計(jì)算能力,采用自研AI計(jì)算單元的馬里亞納 X,最高算力達(dá)到18TOPS,移動(dòng)設(shè)備對(duì)于功耗的要求其實(shí)比性能還要嚴(yán)苛,因此OPPO芯片研發(fā)團(tuán)隊(duì)對(duì)該芯片的功耗做了大量?jī)?yōu)化工作,使其能效比達(dá)到11.6 TOPS/W,同樣也是業(yè)界領(lǐng)先。
OPPO透露,馬里亞納 X采用臺(tái)積電6納米工藝,已經(jīng)完成量產(chǎn)準(zhǔn)備工作,將于2022年一季度首發(fā)于OPPO新一代Find X系列手機(jī)中。
從三年百億開始
近年來,手機(jī)功能創(chuàng)新主導(dǎo)權(quán)已經(jīng)從主芯片公司向整機(jī)廠轉(zhuǎn)移,只有具備與大規(guī)模終端用戶的直接溝通渠道,才能了解市場(chǎng)上真正需要什么,主芯片公司在這方面劣勢(shì)越加明顯,而整機(jī)廠自己開發(fā)芯片的需求也越強(qiáng)烈,有蘋果和華為的成功案例在前,國內(nèi)手機(jī)大廠不乏躍躍欲試者。
但隨著手機(jī)功能越來越復(fù)雜,作為最核心元器件的手機(jī)主處理器(SoC)開發(fā)難度越來越高。目前旗艦手機(jī)處理器均采用當(dāng)前可用到的最先進(jìn)工藝,集成晶體管數(shù)量超過百億個(gè),要數(shù)千名工程師通力協(xié)作兩年以上時(shí)間才能完成,僅把設(shè)計(jì)文件提交給晶圓代工廠去制造的流片費(fèi)用就高達(dá)數(shù)千萬美元,再加上IP購買、工具設(shè)備投入、專利授權(quán)等費(fèi)用,從概念提出到正式量產(chǎn),一款旗艦手機(jī)處理器芯片研發(fā)成本不低于造車,沒有百億投入最好不要想。
OPPO表示投入的3年500億并不完全是花在芯片領(lǐng)域,但假設(shè)三分之一投入到芯片自研上,至少這個(gè)投入量級(jí)是對(duì)的,旗艦手機(jī)芯片研發(fā)是碎鈔機(jī),三年沒有百億投入,研發(fā)出來的產(chǎn)品基本不能用,這樣的投入還不如不投入。
在本次發(fā)布會(huì)上,陳明永表示:“馬里亞納 MariSilicon X只是OPPO自研芯片的一小步,OPPO未來會(huì)持續(xù)投入資源,用幾千人的團(tuán)隊(duì),去腳踏實(shí)地做自研芯片?!?/p>
OPPO創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官陳明永
OPPO自研芯片的冒險(xiǎn)之旅
在馬里亞納 X發(fā)布環(huán)節(jié)和受訪時(shí),OPPO 芯片產(chǎn)品高級(jí)總監(jiān)姜波一度接近哽咽,非常激動(dòng)?!拔覀兊慕▓F(tuán)的時(shí)間非常短,切入點(diǎn)又很陡峭,坦白說難度非常高,團(tuán)隊(duì)每個(gè)成員從一開始就承擔(dān)了極大壓力,”姜波說,“我們招的都是經(jīng)驗(yàn)豐富的人才,如果現(xiàn)做一顆平庸的產(chǎn)品練手整合團(tuán)隊(duì),相對(duì)還比較容易。但MariSilicon X,從核心IP到整個(gè)芯片前端、后端,包括軟件、硬件,全部采用自研方式開發(fā),這是非常大的挑戰(zhàn),理念上又追求極致,2019年我們?nèi)ザㄒ?guī)格設(shè)的目標(biāo)非常高,哪怕到今天最頂級(jí)的SOC還做不到(注:指ISP位寬)?!?/p>
OPPO 芯片產(chǎn)品高級(jí)總監(jiān)姜波
姜波表示,OPPO芯片工程團(tuán)隊(duì)非常辛苦,每天承受著巨大的壓力,等到芯片點(diǎn)亮那一刻,自然激動(dòng)異常。而且自2019年才開始建隊(duì),第一顆就采用6納米工藝,馬里亞納 X卻一次流片成功,后續(xù)連一道金屬層修改(metal fix)都不需要即可量產(chǎn),這其中研發(fā)人員付出的心血與決策者承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)可想而知。
姜波舉了一個(gè)例子,2019年市場(chǎng)上能買到的MIPI(移動(dòng)影像傳輸接口)接口IP最高速度只能支持到3.5Gbps,但由于馬里亞納 X指標(biāo)定的高,需要至少做到4.5Gbps才能適配處理速度,由于沒有成熟的商用第三方IP,OPPO團(tuán)隊(duì)只能靠自研來實(shí)現(xiàn)6納米工藝下的4.5Gbps MIPI接口。模擬接口模塊的性能對(duì)于工藝適配要求較多,而仿真通常不能覆蓋全部場(chǎng)景,如果以前沒有做過6納米工藝,那么業(yè)內(nèi)通行做法是先采用試車機(jī)會(huì)(Shuttle,即與多人拼盤購買晶圓廠測(cè)試性工程樣品流片機(jī)會(huì))把設(shè)計(jì)交給晶圓廠流片來測(cè)試設(shè)計(jì)與工藝的匹配度,測(cè)試樣片拿回來測(cè)試以后,根據(jù)測(cè)試結(jié)果調(diào)整設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)與工藝匹配有把握以后,再正式流片,即所謂全光罩(full mask)流片。
“由于時(shí)間壓力,我們把迭代流程完全取消了,這意味著做IP的同事面臨非常大的壓力?!苯ū硎?,由于模擬設(shè)計(jì)工程師超高的能力、經(jīng)驗(yàn)和責(zé)任心,馬里亞納 X中集成的MIPI IP在未做工藝驗(yàn)證的情況下一次性成功,承受了巨大的壓力,也體現(xiàn)了強(qiáng)大的能力。
馬里亞納 X首戰(zhàn)告捷,確實(shí)體現(xiàn)了OPPO芯片軍團(tuán)的戰(zhàn)斗力,但正如陳明永所說,這只是OPPO自研芯片的一小步。畢竟,NPU相比手機(jī)主處理器還是簡(jiǎn)化了很多,以海思的實(shí)力,也是在迭代數(shù)代之后才開始翻身,之前芯片都被視作華為手機(jī)的短板。OPPO起點(diǎn)更高,初期投入強(qiáng)度更大,迭代周期可能不需要海思那么長(zhǎng),但如何將這幾千人的團(tuán)隊(duì)打造成如臂使指、信念統(tǒng)一的真正鐵軍,將這批芯片人的戰(zhàn)斗力真正發(fā)揮出來,將是OPPO高管面臨的考驗(yàn)。
對(duì)待芯片這樣基礎(chǔ)性技術(shù)的研發(fā),一定要有耐心,要做好迭代三五代都可能做不出成功產(chǎn)品的心理準(zhǔn)備。好在,從陳明永的話來看,他做好了心理準(zhǔn)備。陳明永說:“馬里亞納是世界上最深的海溝,代表著自研芯片之艱難。無論前路多少挑戰(zhàn),我們都將堅(jiān)持不懈,咬定青山不放松。”
手機(jī)創(chuàng)新主導(dǎo)權(quán)歸于整機(jī)廠
前有蘋果、華為,后特斯拉、OPPO,整機(jī)廠自己開發(fā)芯片又成潮流,其實(shí)復(fù)雜功能的產(chǎn)品定義主導(dǎo)權(quán)一直在芯片公司和整機(jī)廠商之間搖擺。
在半導(dǎo)體技術(shù)剛剛產(chǎn)業(yè)化時(shí),獨(dú)立半導(dǎo)體公司極少,多數(shù)是系統(tǒng)廠商(即整機(jī)廠)內(nèi)部設(shè)置半導(dǎo)體部門,典型代表如摩托羅拉(后分出飛思卡爾)、飛利浦(后分出恩智浦)和西門子(后分出英飛凌)等,這些公司的半導(dǎo)體部門生成的芯片只供自用,理論上也可以為自家產(chǎn)品提供最優(yōu)化設(shè)計(jì)。
但隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)逐漸成熟,更新迭代技術(shù)所需投入不斷加大,靠單一公司難以維持相應(yīng)投入,于是這些系統(tǒng)公司的半導(dǎo)體部門紛紛獨(dú)立出來,開始向市場(chǎng)上所有潛在客戶兜售其產(chǎn)品,這樣就需要增加芯片的通用性,代價(jià)即成本增加,也難以對(duì)單一客戶應(yīng)用做到性能最優(yōu)化——除非為該客戶做定制化開發(fā)。但這些代價(jià)對(duì)當(dāng)時(shí)而言都可以接受,所以在1990年代至2010年代,主流電子產(chǎn)品研發(fā)模式為芯片公司定義主要參與與指標(biāo),整機(jī)廠在芯片公司提供的芯片功能與性能基礎(chǔ)上去做二次開發(fā),整機(jī)需求通過與芯片公司產(chǎn)品經(jīng)理溝通來實(shí)現(xiàn)。
但隨著智能手機(jī)出現(xiàn),情況出現(xiàn)了變化。首先是單一廠商出貨量滿足了復(fù)雜芯片開發(fā)的規(guī)模要求,從Canalys給出的數(shù)據(jù)來看,前五大手機(jī)廠商2020年出貨量均超過一億部,只有年出貨量達(dá)到數(shù)千萬或上億才能符合用先進(jìn)工藝開發(fā)手機(jī)處理器的先決條件——手機(jī)芯片產(chǎn)出利潤(rùn)能夠覆蓋百數(shù)十億計(jì)的年研發(fā)成本。
再者,以手機(jī)為代表的現(xiàn)代智能設(shè)備,整機(jī)功能拓展方向既廣又深,只有一線整機(jī)大廠才能積累足夠的用戶反饋與技術(shù)預(yù)研,芯片設(shè)計(jì)公司即便養(yǎng)再多的系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員,也無法建立起類似一線整機(jī)大廠那樣足夠多出貨量才能實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)反饋機(jī)制。這也就是姜波在接受 探索 科技 (techsugar)等媒體采訪時(shí),反復(fù)強(qiáng)調(diào)的系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)。
“OPPO是終端廠商,更明白用戶痛點(diǎn)在哪里,用戶場(chǎng)景的價(jià)值點(diǎn)在何處,我們會(huì)根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景來調(diào)整相應(yīng)的硬件架構(gòu),提升能效比,提升有效算力?!苯ㄕf,在手機(jī)上堆NPU算力其實(shí)不難,只要把面積放大就行,但芯片能效比要做到馬里亞納 X的水平,需要克服非常大的挑戰(zhàn),更離不開整機(jī)端同事的密切配合。
馬里亞納 X是OPPO自研芯片的第一步,是非常成功的一步,但確實(shí)只是萬里長(zhǎng)征的第一步,要挑戰(zhàn)手機(jī)主處理器芯片還有很多難關(guān)要翻越。但只要OPPO堅(jiān)定做好核心技術(shù)要有“咬定青山不放松”的恒心,勿忘勿助,給自己團(tuán)隊(duì)留出足夠長(zhǎng)的時(shí)間去迭代去成熟,芯片技術(shù)加終端能力,無疑將在以后的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中發(fā)揮巨大的威力。
最后,用我在個(gè)人社交媒體賬號(hào)上的一段話作為結(jié)尾:
二、雷軍的貪婪時(shí)刻:兩個(gè)月密集投8家芯片公司,小米極速“補(bǔ)”芯!
智東西(公眾號(hào):zhidxcom)文 | 韋世瑋
2020年開篇不久,“投資公司”小米又開始有所行動(dòng)了。
巴菲特說:“別人貪婪時(shí)我恐懼,別人恐懼時(shí)我貪婪”,在全球經(jīng)濟(jì)陷入危機(jī)邊緣的時(shí)刻,雷軍的小米產(chǎn)業(yè)基金已經(jīng)開啟貪婪模式。
從1月16日起,小米集團(tuán)通過旗下的湖北小米長(zhǎng)江產(chǎn)業(yè)基金合伙企業(yè)(有限合伙),簡(jiǎn)稱小米長(zhǎng)江產(chǎn)業(yè)基金,在短短兩個(gè)多月內(nèi),先后投資了帝奧微電子、靈動(dòng)微電子和翱捷 科技 等八家半導(dǎo)體公司。
這一波操作,距離2019年11月19日,小米第一次投資速通半導(dǎo)體才過了不到半年。至此,小米供應(yīng)鏈投資版圖一隅,半導(dǎo)體布局已擴(kuò)展至19家,覆蓋Wi-Fi芯片、射頻(RF)芯片、MCU傳感器和FPGA等多個(gè)領(lǐng)域。
小米的造芯夢(mèng)并未停止。
去年10月,智東西曾針對(duì)小米的供應(yīng)鏈投資情況進(jìn)行了調(diào)查報(bào)道,圍繞小米的生態(tài)鏈和供應(yīng)鏈投資戰(zhàn)略,尤其是半導(dǎo)體領(lǐng)域進(jìn)行了梳理。(《小米突圍戰(zhàn):兩年投資12家供應(yīng)鏈企業(yè)的布局與廝殺,雷軍還有多少底牌?》)
小米在2019年第二季度財(cái)報(bào)中透露,截止2019年6月30日,其共投資公司超過270家,總賬面價(jià)值287億人民幣,同比增長(zhǎng)20.8%。與此同時(shí),截至8月20日,它已投資12家供應(yīng)鏈公司,覆蓋半導(dǎo)體到智能制造領(lǐng)域。
其中,它所投資的8家半導(dǎo)體公司,不僅在短期內(nèi)為自身的“AI+AIoT”雙引擎戰(zhàn)略提供了續(xù)航動(dòng)力,同時(shí)也為它長(zhǎng)期沖擊芯片研發(fā)市場(chǎng),打通產(chǎn)業(yè)鏈“經(jīng)脈”埋下了技術(shù)伏筆。
而這些,都是小米在澎湃S2芯片流產(chǎn)后,針對(duì)半導(dǎo)體領(lǐng)域所進(jìn)行的產(chǎn)業(yè)鏈“自救”與新打法。
隨著小米在2020年以來的一系列投資動(dòng)作,智東西決定再次聚焦小米的半導(dǎo)體投資規(guī)劃,在探究小米在半導(dǎo)體領(lǐng)域的布局與進(jìn)展的同時(shí),也從中摸清它隱藏在背后的戰(zhàn)略思路和變化。
與此同時(shí),小米的產(chǎn)業(yè)鏈投資戰(zhàn)術(shù)是否真能開創(chuàng)出新的技術(shù)布局玩法?長(zhǎng)路漫漫,小米的造芯之路又體現(xiàn)了雷軍的哪些野心和期待?
今年2月,在小米開年首個(gè)產(chǎn)品發(fā)布會(huì)上,在太空走了一遭的旗艦機(jī)小米10再次引起行業(yè)熱度,其中撐起產(chǎn)品性能的主角,也從高通驍龍855升級(jí)到了驍龍865。
驍龍865“光環(huán)”加持的背面,是小米澎湃S2“暗淡”的第三年。
“自研芯片”一詞,從2017年小米5C手機(jī)及其搭載的澎湃S1面世后,逐漸成為小米的又一軟肋,而這也是一個(gè)早已被行業(yè)講“爛”了的故事。
2018年,自小米旗下的半導(dǎo)體公司松果電子重組,成立南京大魚半導(dǎo)體后,小米的自研造芯路在外界看來似乎已經(jīng)停止了步伐。
雖然在一年后,大魚半導(dǎo)體聯(lián)合平頭哥共同發(fā)布了名為U1的NB-IoT SoC芯片,面向物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域,內(nèi)置GPS和PA(功率放大器芯片),支持北斗NB-IoT R13,卻未在市場(chǎng)中掀起太大的浪花?;仡^看,不知從什么時(shí)候起,松果電子的官網(wǎng)也早已落滿了灰,顯示無法訪問。
但與小米自研芯片進(jìn)程緩慢相反的是,小米的半導(dǎo)體投資動(dòng)作正逐漸加快。
2018年1月23日,小米旗下的紫米 科技 和雷軍合伙創(chuàng)建的順為資本,對(duì)從事集成電路(IC)研究和設(shè)計(jì)的半導(dǎo)體公司——南芯半導(dǎo)體進(jìn)行了A輪投資,交易金額數(shù)千萬人民幣,打響小米踏足半導(dǎo)體投資戰(zhàn)場(chǎng)的第一槍。
隨后兩年里,小米投資“引擎”不斷加速,相繼入股了云英谷 科技 、樂鑫 科技 、芯原微電子等19家半導(dǎo)體公司,覆蓋顯示驅(qū)動(dòng)芯片、MCU傳感器、Wi-Fi芯片和射頻芯片等多個(gè)領(lǐng)域。其中,聚辰半導(dǎo)體、樂鑫 科技 和晶晨半導(dǎo)體3家公司,已成功在科創(chuàng)板上市。
而小米的這股沖勁兒也延續(xù)到了2020年,并在市場(chǎng)展現(xiàn)出更猛的勢(shì)頭。
自1月16日以來,小米旗下的湖北小米長(zhǎng)江產(chǎn)業(yè)基金合伙企業(yè)(有限合伙),簡(jiǎn)稱長(zhǎng)江小米產(chǎn)業(yè)基金,在兩個(gè)月內(nèi)共投資了8家半導(dǎo)體公司,新增投資7家,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過以往頻率。
據(jù)公開信息統(tǒng)計(jì), 這8家半導(dǎo)體公司分別為帝奧微電子、速通半導(dǎo)體、芯百特微電子、Fortior(峰岹 科技 )、昂瑞微電子、翱捷 科技 、靈動(dòng)微電子和瀚昕微電子。
1、帝奧微電子
成立于2010年2月的帝奧微,是一家混合模擬半導(dǎo)體IC設(shè)計(jì)及制造公司,其創(chuàng)始人兼董事長(zhǎng)鞠建宏畢業(yè)于美國紐約州立大學(xué)電子工程專業(yè),在正式創(chuàng)立帝奧微前,他曾在美國仙童半導(dǎo)體有著近十年的工作經(jīng)驗(yàn),負(fù)責(zé)芯片的設(shè)計(jì)、技術(shù)、應(yīng)用和市場(chǎng)等工作。
目前,帝奧微面向消費(fèi)類電子、智能家居、LED照明、醫(yī)療電子及工業(yè)電子等領(lǐng)域,提供相應(yīng)的芯片解決方案,主要產(chǎn)品包括LED照明元件、超低功耗及低噪音放大器、高效率電源管理電子元件,以及應(yīng)用于各種模擬音頻/視頻的電子元件。
截至2019年7月1日,帝奧微已申請(qǐng)65項(xiàng)各類專利。其中,已授權(quán)發(fā)明專利15項(xiàng)、已授權(quán)實(shí)用新型專利17項(xiàng)。
據(jù)江蘇南通蘇通 科技 產(chǎn)業(yè)園區(qū)管理委員會(huì)公開信息,2019年6月30日,帝奧微已獲得科創(chuàng)板上市入軌。
而在2020年1月16日,帝奧微也迎來了小米的一筆戰(zhàn)略融資,其股東新增長(zhǎng)江小米基金,持股17.23%,但關(guān)于交易金額尚未披露。
2、靈動(dòng)微電子
靈動(dòng)微電子是一家MCU芯片及解決方案提供商,成立于2011年3月,其董事長(zhǎng)兼CEO吳忠潔博士畢業(yè)于東南大學(xué),有著多家大型芯片設(shè)計(jì)公司工作經(jīng)驗(yàn)。
在產(chǎn)品方面,靈動(dòng)微電子基于Arm Cortex-M0及Cortex-M3內(nèi)核,研發(fā)了MM32系列MCU產(chǎn)品,主要為F/L/W/SPIN/P五大系列,分別針對(duì)通用高性能市場(chǎng)、超低功耗及安全應(yīng)用、無線連接、電機(jī)及電源專用,以及OTP(One Time Programable)型MCU。
據(jù)了解,MM32系列MCU產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于 汽車 電子、工業(yè)及電機(jī)控制、智慧家電及醫(yī)療、消費(fèi)電子等市場(chǎng)。
實(shí)際上,早在2015年8月31日,靈動(dòng)微電子就已在新三板掛牌上市,但該公司在2019年發(fā)布公告稱,其將于3月14日起終止股票掛牌,宣布退市。
緊隨著小米半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈投資的擴(kuò)大,小米也將投資的目光聚焦在靈動(dòng)微電子的MCU技術(shù)優(yōu)勢(shì)上。今年1月19日,靈動(dòng)微電子獲得長(zhǎng)江小米產(chǎn)業(yè)基金投資的戰(zhàn)略融資資金,注冊(cè)資本增至5668萬元,增幅19.88%。
與此同時(shí),小米產(chǎn)業(yè)基金管理合伙人王曉波成為靈動(dòng)微電子新任董事。
3、芯百特微電子
相比于小米投資的其他半導(dǎo)體公司,成立于2018年10月的芯百特則顯得尤為年輕。
據(jù)了解,該公司創(chuàng)始人兼CEO張海濤從清華大學(xué)微電子專業(yè)碩士畢業(yè)后,赴美求學(xué)獲得了加州大學(xué)微電子系博士學(xué)位,并在高通、TriQuint和RFaxis公司有著十余年工作經(jīng)驗(yàn)。同時(shí),他也曾帶領(lǐng)研發(fā)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)蘋果iPhone5/6和德州儀器WiFi射頻終端項(xiàng)目。
芯百特主要利用高性能射頻芯片技術(shù),進(jìn)行無線通訊射頻器件的設(shè)計(jì)和研發(fā),產(chǎn)品布局5G、Wi-Fi和IoT等領(lǐng)域,面向通訊設(shè)備、消費(fèi)電子、 汽車 電子、醫(yī)療電子和智能設(shè)備等多個(gè)市場(chǎng)。
目前,該公司已研發(fā)出Wi-Fi 5前端模塊(FEM)、5G通訊功率放大器和射頻開關(guān)等產(chǎn)品,與小米、聯(lián)想、中國移動(dòng)和中國電信等公司達(dá)成合作伙伴關(guān)系。
今年1月21日,芯百特也披露其第一筆股權(quán)融資情況,長(zhǎng)江小米產(chǎn)業(yè)基金投資56.03萬人民幣,持股占比4.33%,成為該公司第七大股東。
4、峰岹 科技 (Fortior)
成立于2010年5月的峰岹 科技 ,是一家較為低調(diào)的IC設(shè)計(jì)公司,主要研發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制專用芯片。
據(jù)調(diào)查,創(chuàng)始人兼CEO畢磊在2012年曾入選國家中組部的第八批“千人計(jì)劃”,而CTO畢超在2015年同樣也入選了第十一批“千人計(jì)劃”,這是我國針對(duì)引進(jìn)歸國人才方面,所實(shí)行的一項(xiàng)重要人才政策。
與此同時(shí),畢超擔(dān)任新加坡國立大學(xué)博士后導(dǎo)師、IEEE高級(jí)會(huì)員,并曾擔(dān)任新加坡 科技 局資深科學(xué)家,在電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域有著豐富的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)。
▲峰岹 科技 CTO畢超
目前,峰岹 科技 在中國和新加坡分別設(shè)立了兩大研發(fā)中心。
它通過多項(xiàng)三相、單相無霍爾直流無刷驅(qū)動(dòng)等核心技術(shù),研發(fā)了直流無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)全系列產(chǎn)品,包括三相BLDC專用控制芯片、單相BLDC專用控制芯片、電機(jī)專用MCU系列等,廣泛應(yīng)用于終端設(shè)備、無人機(jī)、消費(fèi)電子、家電電和醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域。
2014年4月,峰岹 科技 獲得了交易金額數(shù)千萬人民幣的A輪融資。而今年1月21日公開的戰(zhàn)略融資,則由小米長(zhǎng)江產(chǎn)業(yè)基金、中興創(chuàng)投等機(jī)構(gòu)投資,其中小米投資129.72萬人民幣,股權(quán)占比1.87%。
5、昂瑞微電子
對(duì)剛剛搬了新家的昂瑞微來說,小米在2月20日投資的310.71萬人民幣,無疑是個(gè)喜上加喜的好消息,在此之前,昂瑞微已經(jīng)七年未曾進(jìn)行增資。據(jù)了解,這筆投資后小米股權(quán)占比為6.98%,成為昂瑞微的第三大股東。
與此同時(shí),這筆投資昂瑞微也將用于5G手機(jī)終端的射頻前端芯片,以及新一代物聯(lián)網(wǎng)SoC芯片的研發(fā)中。
昂瑞微成立于2012年7月,是我國重要的射頻/模擬集成電路設(shè)計(jì)研發(fā)廠商之一。
它通過長(zhǎng)期積累的CMOS、SiGe、GaAs和GaN等射頻工藝,面向手機(jī)終端和物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域,研發(fā)了2G/3G/4G/5G射頻前端芯片、藍(lán)牙低功耗(BLE)芯片、雙模藍(lán)牙芯片、低噪聲放大器等一系列射頻前端和無線連接芯片,量產(chǎn)芯片已超過200款。
據(jù)了解,昂瑞微研發(fā)的芯片已覆蓋移動(dòng)終端、可穿戴設(shè)備、無人機(jī)和智能家居等消費(fèi)領(lǐng)域,客戶包括三星電子、富士康、中興、TCL和聯(lián)想等在內(nèi)的廠商。
6、速通半導(dǎo)體
與其他傳統(tǒng)芯片廠商相比,成立于2018年7月的速通半導(dǎo)體也較為年輕,是一家Wi-Fi 6芯片設(shè)計(jì)公司,但它卻是小米2020年半導(dǎo)體投資中唯一非新增投資的企業(yè)。
實(shí)際上,長(zhǎng)江小米產(chǎn)業(yè)基金在2019年11月19日就已入股速通半導(dǎo)體,成為該公司第六大股東,而這也是小米2019年在半導(dǎo)體領(lǐng)域的最后一筆投資。
基于速通半導(dǎo)體在Wi-Fi 6領(lǐng)域的芯片研發(fā)技術(shù),小米決定加大砝碼,并于今年2月20日領(lǐng)投該公司的A輪融資,耀途資本跟投。至此,速通半導(dǎo)體的注冊(cè)資本從最初的1040萬人民幣增長(zhǎng)至1300萬人民幣,增幅25%。
除了進(jìn)一步擴(kuò)大工程研發(fā)團(tuán)隊(duì)外,速通半導(dǎo)體還計(jì)劃將這筆投資用于Wi-Fi 6 SoC產(chǎn)品的研發(fā)和量產(chǎn)中。
據(jù)悉,該公司的核心研發(fā)團(tuán)隊(duì)有著較為豐富的Wi-Fi 6標(biāo)準(zhǔn)化經(jīng)驗(yàn),此前已在全球范圍內(nèi)研發(fā)了超20款Wi-Fi、藍(lán)牙和蜂窩4G的無限SoC芯片組。
現(xiàn)階段,該公司亦正在加速下一代Wi-Fi 6芯片組的研發(fā)和量產(chǎn)工作,以進(jìn)一步滿足市場(chǎng)對(duì)Wi-Fi 6芯片的強(qiáng)勁需求。
7、翱捷 科技
翱捷 科技 是一家主要研發(fā)移動(dòng)終端設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)、導(dǎo)航以及其他消費(fèi)類電子芯片的基帶芯片設(shè)計(jì)公司,成立于2015年,并在2017年8月獲得了阿里巴巴的和深創(chuàng)投投資的A輪融資,阿里巴巴為第一大股東,持股21.75%。
有著豐富的融資歷程的翱捷 科技 在今年2月24日,獲得了由長(zhǎng)江小米產(chǎn)業(yè)基金、興證投資等機(jī)構(gòu)的戰(zhàn)略投資入股,注冊(cè)資本亦從3.63億美元增長(zhǎng)至3.75億美元。其中,小米的認(rèn)繳出資額為519.17萬美元,占比1.38%。
據(jù)了解,翱捷 科技 創(chuàng)始人兼董事長(zhǎng)戴保家碩士畢業(yè)于美國佐治亞理工學(xué)院電氣工程學(xué),還擁有芝加哥大學(xué)工商管理碩士學(xué)位。在創(chuàng)立翱捷 科技 前,他還曾擔(dān)任射頻芯片公司銳迪科的董事長(zhǎng)兼CEO。
值得一提的是,該公司在2017年收購了Marvell公司的移動(dòng)通信部門(MBU),成為我國為數(shù)不多擁有全網(wǎng)通技術(shù)的公司之一。
目前,翱捷 科技 的產(chǎn)品線已覆蓋2G/3G/4G/5G和IoT在內(nèi)的多制式通訊標(biāo)準(zhǔn),并成功研發(fā)了移動(dòng)通信基帶芯片、Wi-Fi芯片、LoRa芯片和多模物聯(lián)網(wǎng)可穿戴芯片等多款通信芯片。
8、瀚昕微電子
成立于2017年3月的瀚昕微電子,是一家快充協(xié)議芯片公司,包括數(shù)?;旌闲酒?、電源芯片等。目前,該公司已擁有LDO(low dropout regulator)、電壓檢測(cè)、鋰電池充電、快充接口識(shí)別和USB充電協(xié)議端口等多條業(yè)務(wù)產(chǎn)品線,廣泛覆蓋玩具、智能電表及快速充電等領(lǐng)域。
據(jù)了解,瀚昕微電子不僅與TCL、SK海力士在2017年達(dá)成了數(shù)千萬戰(zhàn)略投資合作,同時(shí)還是高通、華為和展訊等公司的快充協(xié)議供應(yīng)商,快充協(xié)議芯片的累計(jì)出貨量已將近1億顆。
就在一周前的3月10日,長(zhǎng)江小米產(chǎn)業(yè)基金宣布新增對(duì)外投資,正式入股瀚昕微電子,認(rèn)繳出資30.86萬人民幣,持股占比9.92%,成為該公司的第四大股東。
與此同時(shí),瀚昕微電子的注冊(cè)資本也從原來的277.78萬人民幣,增長(zhǎng)至311.21萬人民幣,增幅12.04%。
不難看出,小米的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)布局和雷軍慣用的“一手生態(tài)鏈,一手產(chǎn)業(yè)鏈”投資路徑相同,也將“雞蛋”放在了兩個(gè)籃子里,一個(gè)是自研芯片,一個(gè)是產(chǎn)業(yè)鏈投資。
但從實(shí)際情況看來,小米的自研造芯路走的并不順暢。
據(jù)了解,小米在2017年推出的澎湃S1是一顆64位處理器,采用28nm制程工藝和八核心設(shè)計(jì),并包含了4顆2.2GHz主頻A53內(nèi)核、4顆1.4GHz主頻A53內(nèi)核,以及4核Mali-T860 GPU。
對(duì)于互聯(lián)網(wǎng)起家的小米來說,澎湃S1的誕生雖然已很不容易,但雷軍將小米半導(dǎo)體研發(fā)的第一槍打在了移動(dòng)智能終端市場(chǎng),那么這顆芯片與其他競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手相比,在性能、工藝和功耗等方面卻仍顯疲軟。
隨著坊間傳言澎湃2芯片因無法突破功耗性能瓶頸,以及高管團(tuán)隊(duì)無力承擔(dān)芯片研發(fā)和流片等環(huán)節(jié)巨額開銷,小米原本聲勢(shì)浩大的自研造芯計(jì)劃漸漸悄無聲息。
雖然隨著松果電子公司的重組,大魚半導(dǎo)體在2019年與平頭哥聯(lián)合推出了NB-IoT SoC芯片,但卻表現(xiàn)平平,未能真正刷新行業(yè)和市場(chǎng)對(duì)小米“造芯能力不足”的標(biāo)簽。
那么,雷軍磕磕絆絆的自研造芯夢(mèng)該醒了嗎?目前看來,這個(gè)答案仍然是否定的。
在產(chǎn)業(yè)鏈投資領(lǐng)域熟能生巧的小米,在過去兩年多的時(shí)間里,漸漸開辟出了一條具有“小米特色”的半導(dǎo)體供應(yīng)鏈投資路,從側(cè)面彌補(bǔ)了自身半導(dǎo)體研發(fā)實(shí)力不足的短板。
據(jù)智東西梳理發(fā)現(xiàn),在過去兩年小米投資的19家半導(dǎo)體公司中,其通過的投資主體除了雷軍合伙創(chuàng)建的順為資本外,還包括湖北小米長(zhǎng)江產(chǎn)業(yè)基金合伙企業(yè)(簡(jiǎn)稱長(zhǎng)江小米產(chǎn)業(yè)基金)、江蘇紫米電子技術(shù)有限公司(簡(jiǎn)稱紫米 科技 )、天津金星創(chuàng)業(yè)投資有限公司、武漢珞珈梧桐新興產(chǎn)業(yè)投資基金合伙企業(yè)和People Better。
而在小米徐徐鋪開的半導(dǎo)體投資版圖背后,長(zhǎng)江小米產(chǎn)業(yè)基金則發(fā)揮了最為重要的作用。
據(jù)了解,該基金成立于2017年,基金目標(biāo)規(guī)模120億人民幣,主要用于支持小米以及小米生態(tài)鏈企業(yè)的業(yè)務(wù)擴(kuò)展。但與其他重點(diǎn)投資物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的基金不同,這一基金的對(duì)外投資則主要聚焦在半導(dǎo)體領(lǐng)域。
智東西發(fā)現(xiàn),目前長(zhǎng)江小米基金在企業(yè)工商信息查詢平臺(tái)上公開的對(duì)外投資共24筆,覆蓋手機(jī)及智能硬件、電子產(chǎn)品核心器件、智能制造、工業(yè)自動(dòng)化、新材料及新工藝等領(lǐng)域。
其中,該基金半數(shù)以上的投資落在了半導(dǎo)體領(lǐng)域,共計(jì)13家,已然成為小米投資半導(dǎo)體供應(yīng)鏈的重要武器。
目前看來,“天使投資人”雷軍的半導(dǎo)體投資夢(mèng),正蓄足了力向前沖。
2020年,不僅是雷軍宣布啟動(dòng)小米的“手機(jī)+AIoT”雙引擎戰(zhàn)略后的第二年,同時(shí)也是小米造芯夢(mèng)的第三年。
現(xiàn)階段,小米的半導(dǎo)體投資版圖已布局MCU、FPGA、RF、GaN和IP等多個(gè)領(lǐng)域,逐漸實(shí)現(xiàn)了從半導(dǎo)體材料、電子元器件到IC設(shè)計(jì)等全產(chǎn)業(yè)鏈覆蓋。
但不難發(fā)現(xiàn),小米的造芯夢(mèng)正在轉(zhuǎn)舵,從最初雷軍瞄準(zhǔn)的移動(dòng)終端芯片市場(chǎng),慢慢朝著物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)發(fā)展。
最直接的體現(xiàn)在于,小米的智能手機(jī)產(chǎn)品硬件依然采用高通芯片為主,而自己的半導(dǎo)體投資重點(diǎn)則布局在應(yīng)用范圍更廣泛的AIoT領(lǐng)域。
例如,小米投資涉及智能家居領(lǐng)域的半導(dǎo)體公司超過8家,包括無錫好達(dá)、晶晨半導(dǎo)體、芯原微電子、安凱微電子和昂瑞微電子等。
這無疑是小米在2018年市場(chǎng)掀起的AIoT發(fā)展風(fēng)口下,落的重要一步棋子。
據(jù)市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)艾媒咨詢(iiMedia Research)報(bào)告數(shù)據(jù),2018年我國的AIoT硬件市場(chǎng)規(guī)模已達(dá)到5000億元,而這一數(shù)據(jù)到2020年預(yù)計(jì)將突破萬億。
隨著2019年年初,雷軍宣布要在未來5年內(nèi)投入100億人民幣在AIoT領(lǐng)域,小米的研發(fā)投入費(fèi)用亦逐年上升。
今年2月13日,小米發(fā)布自愿性公告公開了最新收入及研發(fā)費(fèi)用。截至2019年12月31日止年度,小米的研發(fā)費(fèi)用預(yù)期約為70億人民幣,并計(jì)劃加大在5G+AIoT領(lǐng)域的重點(diǎn)投入,進(jìn)一步擴(kuò)大公司在IoT方面的優(yōu)勢(shì)。
與此同時(shí),截至2020年12月31日止年度,小米的研發(fā)費(fèi)用預(yù)計(jì)將超過100億人民幣,比雷軍在2019年承諾的5年內(nèi)達(dá)到100億研發(fā)投入提前了4年。相比之下,2017年小米投入的研發(fā)費(fèi)用僅為31.51億,占總營(yíng)收2.75%。
從另一角度看,小米更傾向于走“投資雙贏”的造芯路。簡(jiǎn)單地說,小米即是那些半導(dǎo)體公司的“金主”之一,同時(shí)也是它們的重要客戶。
以小米在2018年11月投資的晶晨半導(dǎo)體為例,該公司以研發(fā)多媒體智能終端應(yīng)用處理器芯片為主,包括亞馬遜、谷歌、阿里巴巴、百度和小米在內(nèi)的公司均為其客戶。其中,2018年晶晨半導(dǎo)體對(duì)小米的銷售金額約2.62億人民幣,占同期營(yíng)收11.06%。
正是基于這一戰(zhàn)略關(guān)系,小米的AIoT業(yè)務(wù)在2019財(cái)年中亦拿下了不錯(cuò)的成績(jī)。
據(jù)小米2019年Q3財(cái)報(bào)數(shù)據(jù),截至2019年9月30日,小米IoT平臺(tái)已連接的IoT設(shè)備(不包括智能手機(jī)及筆記本電腦)數(shù)達(dá)到213.2百萬臺(tái),同比增長(zhǎng)62.0%。
除此之外,小米的IoT與生活消費(fèi)產(chǎn)品部分營(yíng)收156億元,同比增長(zhǎng)44.4%。其中,據(jù)奧維云網(wǎng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),小米電視在2019年第三季度中,以16.9%的市場(chǎng)占有率穩(wěn)居國內(nèi)出貨量第一。
由此看來,小米正以不斷加速的半導(dǎo)體投資布局,彰顯它在AIoT與造芯浪潮下勃勃野心。
但小米的造芯路,光有野心是僅僅不夠的。在半導(dǎo)體投資版圖的背后,小米仍在忍受著“缺芯”和“缺技術(shù)”軟肋的刺痛。就目前看來,小米要真正站上行業(yè)制高點(diǎn),成為如雷軍所說的一家“偉大的公司”,它依然缺少一顆“芯”。
回看小米造芯的輿論場(chǎng),一面是行業(yè)對(duì)小米自研芯片的調(diào)侃和質(zhì)疑,一面又是資本市場(chǎng)對(duì)小米戰(zhàn)略投資的好奇與期待。
現(xiàn)階段,就小米在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的投資和具體發(fā)展情況而言,其造芯突圍仍是一場(chǎng)漫長(zhǎng)持久戰(zhàn)。一方面,小米仍在等著松果電子的“東山再起”,并希望“新秀”大魚半導(dǎo)體能后來居上;另一面,雖然小米正不斷擴(kuò)大半導(dǎo)體投資版圖,卻尚未真正撼動(dòng)國內(nèi)頭部玩家的市場(chǎng)地位。
不可否認(rèn),小米投資半導(dǎo)體公司雖有助于自身AIoT業(yè)務(wù)的豐富與擴(kuò)展,但歸根結(jié)底,這些投資對(duì)小米自身芯片研發(fā)技術(shù)的加持力度如何?能否真正給小米帶來技術(shù)創(chuàng)新?我們還不得而知。
小米逐漸加速的半導(dǎo)體投資布局,在短期內(nèi)能為自身的“AI+AIoT”雙引擎戰(zhàn)略提供發(fā)展動(dòng)力,豐富和壯大自身的AIoT業(yè)務(wù)。但從長(zhǎng)期來看,小米雷軍的造芯夢(mèng)仍道阻且長(zhǎng)。
三、SMIC IP等級(jí)CPV是啥意思
CPM,每千次曝光(1,000 Impression)的成本 CPV:每個(gè)訪問(Visit)的成本。
CPM應(yīng)該是這樣的,比如我把你的廣告放在我網(wǎng)站的首頁,而我的網(wǎng)站日訪問量是1000個(gè)IP,那我就要收你這筆錢,但不管這些訪問者是否看到了你的廣告。
CPV就是發(fā)布不收費(fèi),展示不收費(fèi),點(diǎn)擊不收費(fèi),只是按照瀏覽指向網(wǎng)站的有意向客戶數(shù)量收費(fèi)的。
四、美日韓在芯片領(lǐng)域的霸權(quán)是如何一步步確立的
2020年8月7日,華為余承東公開表示海思麒麟高端芯片已經(jīng)“絕版”,中國最強(qiáng)的芯片設(shè)計(jì)公司,就在我們眼皮子底下被鎖死了未來。
華為海思推出第一款麒麟(Kirin)芯片是在2009年,雖然當(dāng)時(shí)反響一般,但奏響了麒麟騰飛的樂章,隨后每一年都有不小的進(jìn)步:麒麟925帶領(lǐng)Mate7打入高端陣營(yíng);麒麟955助力華為P9銷量過千萬……自己研發(fā)的芯片,成為華為手機(jī)甩開國內(nèi)友商的最大武器。
然而到了2020年8月7日,麒麟系列的高端芯片卻被迫提前退休,余承東表示麒麟系列中最先進(jìn)的Kirin 990和Kirin 1000系列,在9月15日之后將無法生產(chǎn),華為Mate40將成為麒麟高端芯片的絕唱。絕版的原因很簡(jiǎn)單:受到美國禁令影響,臺(tái)積電將不再為華為代工。
臺(tái)積電并非沒有抗?fàn)?。全球高制程工藝一線難求,臺(tái)積電話語權(quán)其實(shí)很強(qiáng),而且?guī)字芮皠倓偝^英特爾成為世界第一大半導(dǎo)體公司。所以面對(duì)美國禁令,臺(tái)積電也曾斡旋過,但只要美國提起一個(gè)公司的名字,就能讓臺(tái)積電高管們嚇出冷汗。這個(gè)公司就是: 福建晉華。
福建晉華成立于2016年,目標(biāo)是在存儲(chǔ)芯片領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破。福建晉華是IDM一體化工藝,即設(shè)計(jì)、制造、封裝都要做,一旦產(chǎn)品落地,對(duì)大陸整個(gè)半導(dǎo)體工藝的都會(huì)有所帶動(dòng)和提升。晉華一期投資款高達(dá)370億元,還和臺(tái)灣第二大代工廠臺(tái)聯(lián)電進(jìn)行了技術(shù)合作。
研發(fā)人員日夜奮戰(zhàn),成立一年多后,晉華就打造出了一座12寸的生產(chǎn)線,并準(zhǔn)備投產(chǎn),不料卻迎來了 資本主義的鐵拳。
2017年12月,美國鎂光 科技 即刻以竊取知識(shí)產(chǎn)權(quán)為由開始狙擊晉華,晉華也不甘示弱,雙方在中國福州和美國加州互相起訴。就當(dāng)局勢(shì)焦灼之時(shí),早就虎視眈眈的特朗普政府在2018年10月29日發(fā)起了閃電戰(zhàn): 將福建晉華列入實(shí)體名單,嚴(yán)禁美國企業(yè)進(jìn)行合作。
禁令發(fā)出后,和晉華合作的美國應(yīng)用材料公司(Applied Materials)的研發(fā)支持人員當(dāng)天就打包撤離,另外兩家美商科磊和泛林也迅速召回了前來合作的工程師。更嚴(yán)重的是,由于設(shè)備中含有美國原件,歐洲的阿斯麥、日本東京電子也暫停了對(duì)晉華的設(shè)備供應(yīng)。
晉華員工回憶外資撤退場(chǎng)景時(shí),總結(jié)說:“這些人根本給我們時(shí)間道別?!?/p>
福建晉華官網(wǎng)上的生產(chǎn)進(jìn)度,停留在了2018年試投片日,遲遲沒有更新,而產(chǎn)品頁則直接顯示“頁面在建設(shè)”中。去年5月10日,英國《金融時(shí)報(bào)》稱,晉華已經(jīng)開始尋求出租或者出售自己的工廠。僅僅一個(gè)回合,擔(dān)當(dāng)中國存儲(chǔ)突破的種子選手,就被打倒在了起跑線上。
“實(shí)體名單”就像是一份死刑通知書,可以瞬間讓企業(yè)墜入地獄。美國制裁的決心、打擊的力度,令同樣采用美國核心零部件和核心技術(shù)支撐的臺(tái)積電不寒而栗。同樣,本來興致勃勃要來搶臺(tái)積電蛋糕的三星沒了下文;中芯也含蓄地表示,可能不能為“某些客戶”代工。
為什么這些公司不愿意去觸碰美國“逆鱗”?半導(dǎo)體領(lǐng)域,美國真的就獨(dú)霸天下嗎?其實(shí)并不然。
雖然美國半導(dǎo)體行業(yè)產(chǎn)值大約占全世界的47%,體量上處于絕對(duì)優(yōu)勢(shì);但韓國、歐洲、日本、中國臺(tái)灣、中國大陸等其他“豪強(qiáng)”也各有擅長(zhǎng),與美國的差距并不是無法越過的鴻溝。
比如, 韓國 在產(chǎn)值1500億美金的存儲(chǔ)芯片領(lǐng)域,占據(jù)壓倒性優(yōu)勢(shì),雙強(qiáng)(三星、海力士)占據(jù)65%市場(chǎng);
歐洲 在模擬芯片領(lǐng)域有三駕馬車(英飛凌、意法半導(dǎo)體、恩智浦),從80年代起就從未跌出全球二十強(qiáng)。
日本 不但有獨(dú)步天下的圖像識(shí)別芯片,以信越日立為首的幾家公司,更是牢牢扼住了全世界半導(dǎo)體的上游材料。
中國臺(tái)灣在千億美元級(jí)別的芯片代工領(lǐng)域,更勝美國一籌,臺(tái)積電和聯(lián)電占據(jù)60%的規(guī)模,以日月光為首的封測(cè)代工也能搶下50%的市場(chǎng);
中國大陸依托龐大的下游市場(chǎng),近年芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域發(fā)展迅速,不但誕生了世界前十的芯片設(shè)計(jì)巨頭華為海思,整體芯片設(shè)計(jì)規(guī)模也位居世界第二。
這些企業(yè)從賬面實(shí)力來看,甚至可以讓芯片行業(yè)“去美國化”,合力搞出一部沒有美國芯片的手機(jī)。 但美國515禁令一下,各路豪強(qiáng)卻莫敢不從。
一超多強(qiáng)的局面似乎就像“紙老虎”,在美國霸權(quán)之下,眾半導(dǎo)體商分封而治可能才是目前的“真相”。大家忌憚的,其實(shí)是美國手握的兩把利劍:芯片設(shè)備和設(shè)計(jì)工具 。 這兩把劍又和日本的材料一起,組成了威力極強(qiáng)的美日半導(dǎo)體霸權(quán)三張牌: 設(shè)備、工具和材料。
那么,美日手中握的這三把劍究竟可怕在何處?是如何能挾制各路 科技 巨頭豪強(qiáng)?了解這些答案,才能了解華為們的突圍之路。
一、設(shè)備:芯片制造的外置大腦
設(shè)備商對(duì)于一般行業(yè)而言,就是個(gè)賣鏟子的,交錢拿貨基本就完事兒了;但 半導(dǎo)體設(shè)備商卻不同,不僅提供設(shè)備賣鏟子,還要全程服務(wù)賣腦子,可謂是芯片制造商的外置大腦 。
芯片制造成本高昂,只有將良品率控制在90%上下,才不會(huì)虧本。但要知道,芯片制造,工序一千起步,這就導(dǎo)致,哪怕每一步合格率都有99%,最終良率都會(huì)在0.9*0.9的多次累積下,趨近于0。因此,要想不虧本, 每個(gè)步驟的合格率就得控制在99.99%乃至99.999%以上。
要達(dá)到這個(gè)狀況,就對(duì)設(shè)備的復(fù)雜度提出了超高要求。 就目前最先進(jìn)的EUV光刻機(jī)來說,單臺(tái)設(shè)備里超過十萬個(gè)零件、4萬個(gè)螺栓,以及3000多條線路。僅僅軟管加起來,就有兩公里長(zhǎng)。這么一臺(tái)龐大的設(shè)備,重量足足有180噸,單次發(fā)貨需要?jiǎng)佑?0個(gè)貨柜、20輛卡車以及3架貨機(jī)才能運(yùn)完。
而更為重要的是,即使設(shè)備買回來,也遠(yuǎn)不是像電視冰箱一樣,放好、插電就能開動(dòng)這么簡(jiǎn)單。一般來說,一臺(tái)高精度光刻機(jī)的調(diào)試組裝,需要一年時(shí)間。而零件的組裝、參數(shù)的設(shè)置、模塊的調(diào)試,甚至螺絲的松緊、外部氣溫都會(huì)影響生產(chǎn)效果。哪怕一里外的一輛地鐵經(jīng)過,都能導(dǎo)致多數(shù)設(shè)備集體失靈。
這也是所有精密儀器的“通病”。比如,十年前,北京大學(xué)12個(gè)高精度實(shí)驗(yàn)室里價(jià)值4億元的儀器突然失靈,而原因居然是位于地下13.5米深的北京4號(hào)線經(jīng)過了北大東門產(chǎn)生了1Hz~10Hz的震動(dòng),為此北大高精度實(shí)驗(yàn)室不得不集體搬家。
因此, 半導(dǎo)體制造設(shè)備每開動(dòng)一段時(shí)間,就必須聯(lián)系專門原廠服務(wù)人員上門調(diào)校。 荷蘭光刻機(jī)巨頭ASML阿斯麥曾有一個(gè)客戶,要更換光器件;由于當(dāng)時(shí)阿斯麥的工程師無法出國,便邀請(qǐng)客戶優(yōu)秀員工到公司學(xué)習(xí),用了近2個(gè)月,才僅僅掌握了單個(gè)零部件更換的技能。
因此,阿斯麥、應(yīng)用材料等半導(dǎo)體巨頭,不只是把設(shè)備賣掉就結(jié)束了,更是在中國建立了2000人左右的龐大支持團(tuán)隊(duì)。其中應(yīng)用材料的第二大收入就是服務(wù),營(yíng)收占比超過25%,而且穩(wěn)定增長(zhǎng),旱澇保收。
而設(shè)備廠的可怕之處正在于, 不但通過“一代設(shè)備,一代工藝,一代產(chǎn)品”決定了制造廠的工藝制程,更是通過售后服務(wù)將制造廠牢牢的拿捏在手中 。 隨著工藝越來越越高精尖,設(shè)備商的話語權(quán)也正在進(jìn)一步提升。
設(shè)備商的強(qiáng)勢(shì),可以從利潤(rùn)上明確的反映出來。過去5年,芯片制造廠的頭部效應(yīng)越來越明顯,但上游設(shè)備商的凈利潤(rùn)率反而大幅提升:泛林利潤(rùn)率從12%提升到22%,應(yīng)用材料從14%上升到18%。代工廠想要客大欺店,那是根本不存在。
也正因如此,在長(zhǎng)達(dá)六十年的時(shí)間里,美國一直都在以各種手段,來保證自己在設(shè)備領(lǐng)域的絕對(duì)主導(dǎo)地位。
根據(jù)2019年全球頂級(jí)半導(dǎo)體設(shè)備廠商排名,全球前五大半導(dǎo)體設(shè)備商占據(jù)了全球58%行業(yè)營(yíng)收。 其中,美國獨(dú)占三席;其余兩席,一席是日本的東京電子,另一席荷蘭的阿斯麥,恰巧,這兩家又都是美國一手扶持起來的。
具體來說,應(yīng)用材料(AMAT)和泛林(LAM)、科磊(KLA),是根正苗紅的美國企業(yè)。
其中,泛林在刻蝕機(jī)的市場(chǎng)占有率高達(dá)50%以上。應(yīng)用材料則不僅在刻蝕機(jī)領(lǐng)域與泛林平分秋色,在離子注入、化學(xué)拋光等等細(xì)分設(shè)備環(huán)節(jié)也都占據(jù)半壁江山,甚至高達(dá)70%??评趧t在半導(dǎo)體前道檢測(cè)設(shè)備領(lǐng)域占據(jù)了50%以上的市場(chǎng),并在鍍膜測(cè)量設(shè)備的市占率達(dá)到了98%。
而光刻機(jī)巨頭阿斯麥,看似是一家荷蘭企業(yè),其實(shí)有一顆美國心。 早在2000年前后,光刻機(jī)市場(chǎng)還停留在DUV(深紫外)光刻階段,日本尼康才是真正的霸主,但到了EUV(極紫外)階段,尼康卻在美國的一手主導(dǎo)下被淘汰出局。
原因很簡(jiǎn)單,EUV技術(shù)難度登峰造極: 從傳統(tǒng)DUV跨越到EUV,意味著光源從193nm劇烈縮短到13.5nm。這需要將20KW的激光,以每秒5萬次的頻率來轟擊20微米的錫滴,將液態(tài)錫汽化成為等離子體。這相當(dāng)于在颶風(fēng)里以每秒五萬次的頻率,讓乒乓球打中一只蒼蠅兩次。
當(dāng)年,全球最先進(jìn)的EUV研發(fā)機(jī)構(gòu)是英特爾與美國能源部帶頭組建的EUV LLC聯(lián)盟, 這里有摩托羅拉、AMD、IBM,以及能源部下屬三大國家實(shí)驗(yàn)室,可謂是集美國科研精華于一身。 可以說,只有進(jìn)入EUVLLC聯(lián)盟,才能獲得一張EUV的門票。
美國彼時(shí)正將日本半導(dǎo)體視為大敵,自然拒絕了日本尼康的入會(huì)請(qǐng)求,而阿斯麥則保證55%零部件會(huì)從美國供應(yīng)商處采購,并接受定期審查。這才入了美國的局,從后起之秀變成了“帝花之秀”。
美國不僅對(duì)阿斯麥開了門,還送了禮:允許阿斯麥先后收購了美國掩罩技術(shù)龍頭Silicon Valley Group、美國光刻檢測(cè)與解決方案玩家Brion、美國紫外光源龍頭Cymer等公司。 阿斯麥技術(shù)心、研發(fā)身,都打上了星條旗烙印。那還不是任憑美國使喚。
而早年的東京電子,只是美國半導(dǎo)體始祖仙童半導(dǎo)體(Fairchild)的設(shè)備代理商,后來又與美國Thermco公司合資生產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備,直到1988年才變成日本獨(dú)資,但東京電子身上也已經(jīng)流著美國公司的血。
因此,在2019年六月,面對(duì)第一輪美國禁令,東京電子就表示:“那些被禁止與應(yīng)用材料和泛林做生意的中國客戶,我們也不會(huì)跟他們有業(yè)務(wù)往來”,義正詞嚴(yán)表明了和美系設(shè)備商共進(jìn)退。
至此,美國靠著多年的“時(shí)間積累”和超高精密度“工藝技術(shù)”,在設(shè)備領(lǐng)域形成了牢牢的主動(dòng)權(quán)。而時(shí)間和技術(shù),都不是后進(jìn)者可以一蹴而就的。
二、EDA(設(shè)計(jì)軟件):生態(tài)網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)下的“幌金繩”
如果說設(shè)備是針對(duì)芯片生產(chǎn)的一把封喉劍,那么 EDA無疑是芯片設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的“幌金繩”,雖不致命但可以令“孫悟空”束手束腳、無處施展。
EDA這根“幌金繩”分三段: 首先,它是芯片設(shè)計(jì)師的“PS軟件+素材庫”, 可以讓芯片設(shè)計(jì)從幾十年前圖紙上畫線的體力活,變成了軟件里“素材排列組合+敲敲代碼”的腦力活。而且,現(xiàn)在僅指甲蓋大小芯片,也有幾十億個(gè)晶體管,這種工程量,離開了EDA簡(jiǎn)直是天方夜譚。
20年前的英特爾奔騰處理器的線路圖一角,目前晶體管密度已經(jīng)上升超過1000倍
其次,EDA的奧秘,在于其豐富的IP庫。 即將經(jīng)常使用的功能,標(biāo)準(zhǔn)化為可以直接調(diào)用的模塊,而無需設(shè)計(jì)公司再重新設(shè)計(jì)。如果說芯片設(shè)計(jì)是廚師做菜的話,軟件就是廚具,IP就是料包。
而事實(shí)上,EDA巨頭公司,往往是得益于其IP的獨(dú)占。比如Cadence(楷登電子)擁有大量模擬電路IP,而其也是模擬及混合信號(hào)電路設(shè)計(jì)的王者;而Synopsys(新思 科技 )的IP庫更偏向DC綜合、PT時(shí)序分析,因而新思在數(shù)字芯片領(lǐng)域獨(dú)占鰲頭。
而在全球前三的IP企業(yè)中,EDA公司就占了兩個(gè),合計(jì)市場(chǎng)份額高達(dá)24.1%。在Synopsys的歷年?duì)I收中,IP授權(quán)是僅次于EDA授權(quán)的第二業(yè)務(wù)。
EDA還有一項(xiàng)重要的功能是仿真 ,即幫設(shè)計(jì)好的芯片查漏補(bǔ)缺。畢竟一次流片(試產(chǎn))的成本就高達(dá)數(shù)百萬美金,頂?shù)蒙弦粋€(gè)小設(shè)計(jì)公司大半年的利潤(rùn)。業(yè)內(nèi)廣為流傳一句話: 設(shè)計(jì)不仿真,流片兩行淚。
加州大學(xué)教授有一個(gè)統(tǒng)計(jì)測(cè)算,2011年一片SoC的設(shè)計(jì)費(fèi)用大概為4000萬美元,而 如果沒有EDA,設(shè)計(jì)費(fèi)用則會(huì)飆升至77億美元,增加了近200倍。
因此,EDA被譽(yù)為半導(dǎo)體里的最高杠桿,雖然全球產(chǎn)值不過一百多億美元,但卻可以影響全球五千多億集成電路市場(chǎng)、幾萬億電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
EDA如此高效好用,那我國自主化狀況如何呢?很可惜,比操作系統(tǒng)還尷尬 。
我國最大的EDA廠商華大九天在全球的份額差不多是1%,而美國三大廠商Synopsys(新思 科技 )、Cadence(楷登電子)以及Mentor Graphics(明導(dǎo) 科技 ,2016年被西門子收購)則占據(jù)了80%以上的市場(chǎng)。
這也就導(dǎo)致了雖然我國芯片設(shè)計(jì)位居世界第二,但美國一聲令下,芯片設(shè)計(jì)就會(huì)面臨“工具危機(jī)”,巧婦難為無米之炊。不過,既然軟件已經(jīng)交過錢了, 用舊版本難道不行嗎?
很可惜,并不能。
因?yàn)檫@背后有一張EDA商、IP商、代工廠們互相嵌合的生態(tài)網(wǎng)。EDA是不斷更新的。新的版本對(duì)應(yīng)更新的IP庫和PDK文件。而PDK即工藝設(shè)計(jì)包,則又包含了芯片工藝中的電流、電壓、材料、流程等參數(shù),是代工廠生產(chǎn)時(shí)的必備數(shù)據(jù)。 新EDA、新IP、新工藝,互相促進(jìn)、互為一體。
因此,用舊版的軟件就會(huì)處處“脫節(jié)”:做設(shè)計(jì)時(shí)無法獲得最新的設(shè)計(jì)IP庫,找代工廠時(shí)又無法和工藝需要最新的EDA、PDK進(jìn)行匹配。長(zhǎng)此以往,技術(shù)越來越落后,合作伙伴也越來越少。不過既然EDA不過是0101的代碼,從破解小組里找?guī)讉€(gè)高手不就好了嗎?
很遺憾,也幾乎不可能。
每個(gè)EDA軟件出廠時(shí)都會(huì)內(nèi)嵌一個(gè)Flexlm加密軟件, 把EDA和安裝的設(shè)備進(jìn)行一一鎖定 ,包括主機(jī)號(hào)、設(shè)備硬盤、網(wǎng)卡、使用日期等信息。而Flexlm的密鑰長(zhǎng)度達(dá)239位,暴力破解的難度非常大。如果用英特爾高性能的CPU來破解的話,需要4000左右的核年(core-year),也就是說 用40核的CPU,需要100年 。
當(dāng)然,也可以采用分布式的方式,繼續(xù)增加CPU數(shù)量減少時(shí)間。然而,即使破解成功了,來到了全新的IP庫門前時(shí),也會(huì)被EDA廠商通過“修改時(shí)間、文件大小、確認(rèn)IP來源”等方式,再次進(jìn)行驗(yàn)證,然后被拒絕。油然而生一股挖了百年地下隧道、卻撞到石頭上的酸爽。
破解并不有效,也不敞亮,還和我國知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)的態(tài)度相違背。因此,依然還是要靠華大九天等公司自研崛起。那么, 這條出路有多寬呢? 其實(shí)單純寫出一套軟件,難度并不大。關(guān)鍵還是要有海量豐富的IP、PDK,以及產(chǎn)業(yè)上下游的支持配合。單點(diǎn)突破未必有效,需要軍團(tuán)全面突圍,而這并非一朝一夕之功。
三、材料:工匠精神最后的堡壘
2019年,日韓鬧了矛盾,雙方都很剛,但日本斷供了韓國幾款半導(dǎo)體材料后,沒多久韓國三星掌門人李在镕就飛往日本懇請(qǐng)松口了,后來他更是跑到比利時(shí)、中國臺(tái)灣,試圖繞道購買或者收點(diǎn)存貨過日。
按理說,韓國也是半導(dǎo)體強(qiáng)國,三星在設(shè)計(jì)、制造領(lǐng)域更是主要玩家,但面對(duì)區(qū)區(qū)幾億美金的材料,卻被鬧得狼狽不堪。
材料真的有這么難嗎?講真,半導(dǎo)體原始材料是非常豐富的,比如硅片用的就是滿地球的沙子。但要實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體的“材料自由”,卻并不容易,必須打通任督二脈: “純度”、“配方” 。
純度是一個(gè)無止境之路。我國已經(jīng)實(shí)現(xiàn)自產(chǎn)的光伏硅片,一般純度是6-8個(gè)9,即99.999999%,但半導(dǎo)體的硅片純度卻是11個(gè)9,而且還在不斷提高。小數(shù)點(diǎn)后多3到5位,就意味著雜質(zhì)含量相差了1000到10萬倍。
這個(gè)差距有多大呢? 假設(shè),光伏硅片里包含的雜質(zhì),相當(dāng)于一桶沙子灑在了操場(chǎng)上;那么半導(dǎo)體硅片的要求則是在兩個(gè)足球場(chǎng)大的面積里,只能容下一粒沙子。
那么, 為什么必須將雜質(zhì)含量降到這么低呢? 因?yàn)樵拥拇笮≈挥?/10納米,哪怕僅有幾個(gè)原子大小的雜質(zhì)出現(xiàn)在硅片上,也會(huì)徹底堵塞一條電路通道,導(dǎo)致芯片局部失靈。如果雜質(zhì)含量更高的話,甚至?xí)凸柙踊煸谝黄穑苯痈淖児杵脑优帕薪Y(jié)構(gòu),讓硅片的導(dǎo)電效率完全改變。
經(jīng)過刻蝕后的硅表面和錫顆粒,如同明月在金字塔后升起
要達(dá)到如此純度,需要科學(xué)和工藝的完美結(jié)合。
一方面,需要大量基礎(chǔ)科學(xué)儀器來輔助。比如在材料生產(chǎn)過程中,設(shè)備自身就會(huì)有金屬原子滲透影響純度,因此需要不斷改良。而要確認(rèn)純度,也是高難度。就像特種氣體,就需要專門的儀器來檢測(cè)10億分之一(PPB級(jí))的雜質(zhì)含量水平。實(shí)現(xiàn)這個(gè)難度,就不僅需要半導(dǎo)體企業(yè),還需要奧林巴斯等光學(xué)企業(yè)出馬助力。
另一方面,從實(shí)驗(yàn)室到工廠車間也需要工藝積累。材料制造,不僅對(duì)生產(chǎn)設(shè)備要求高,就連工廠里的地墊、拖把,也都是高級(jí)別特供。而且,生產(chǎn)車間溫度、濕度的不同,也會(huì)影響材料純度,就不得不反復(fù)嘗試后得出標(biāo)準(zhǔn)。
而高純度只是第一步,復(fù)合材料(比如光刻膠)的配置更是難以跨越的鴻溝。如果說 “純度”是個(gè)藝術(shù)科學(xué)的話,那么“配方”就是玄學(xué)科學(xué) 。
其實(shí),無論提純、還是配置,基本的理論原理、工藝技術(shù)都不是難事兒。但如何選材、配比,從而實(shí)現(xiàn)極致的效果,卻需要高度依賴經(jīng)驗(yàn)法則,即業(yè)內(nèi)常說的 “know-how” 。
同樣的材料,不同的配比就會(huì)有不同的效果;就像我們用紅黃藍(lán)三色去搭配,不同的配比就能得到不同的顏色。而即使用同樣的配方、采用同樣的工藝, 在不同的濕度、溫度甚至光照下,也會(huì)有不同,甚至相差很遠(yuǎn)的效果。
這些影響材料效果的參數(shù),無法通過精密計(jì)算獲得,只能是實(shí)驗(yàn)室、車間里一次次調(diào)配、實(shí)驗(yàn)、觀察、記錄、改良。有時(shí)候,為了得到10%的效果改良,可能需要花費(fèi)幾年。然而,這提升的10%,雖然搶占的只是幾百億規(guī)模的市場(chǎng),但卻影響著萬億半導(dǎo)體行業(yè)。
因此, 無論是提純,還是配方,其實(shí)需要的都是超長(zhǎng)的耐心待機(jī)、極致專注。 這不禁令人會(huì)想到日本的壽司之神,一輩子只做壽司,而一個(gè)學(xué)徒僅擰毛巾就要練五年。雖然在生活中,這種執(zhí)著看起來有些迂腐可笑,但事實(shí)上,材料領(lǐng)域做得最好的,正是日本企業(yè)。
據(jù)SEMI推測(cè),2019年日本企業(yè)在全球半導(dǎo)體材料市場(chǎng),所占份額達(dá)到66%。19種主要材料中,日本有14種市占率超過50%。而在占據(jù)產(chǎn)值2/3的四大最核心的材料:硅片、光刻膠、電子特氣和掩膜膠等領(lǐng)域,日本有三項(xiàng)都占據(jù)了70%的份額。最新一代EUV光刻膠領(lǐng)域,日本的3家企業(yè)申請(qǐng)了行業(yè)80%以上的專利。
日本在材料產(chǎn)能上占據(jù)優(yōu)勢(shì)后,又用服務(wù)將客戶捆綁得死死的 。
許多半導(dǎo)體材料都有極強(qiáng)的腐蝕性和毒性,曾有一位特種氣體的供應(yīng)商描述,一旦氣體泄漏,只需一瓶,就可以把整個(gè)廈門市人口消滅。因此,芯片制造商只能把材料的運(yùn)輸、保存、檢測(cè)等環(huán)節(jié),都交給材料的“娘家”材料商。
而另一方面,材料雖小、威力卻大。半導(dǎo)體制造中幾萬美金的材料不達(dá)標(biāo),就能讓耗資數(shù)十億美金生產(chǎn)線的產(chǎn)品大半報(bào)廢,因此制造商們只會(huì)選擇經(jīng)過認(rèn)證的、長(zhǎng)期合作的供應(yīng)商。新進(jìn)玩家,幾乎沒有上桌的機(jī)會(huì)。
而對(duì)于材料公司而言,下游用得越多,得到的反饋就越多,就有更多的案例支持、更多的驗(yàn)證機(jī)會(huì)來提升工藝、改善配比,從而進(jìn)一步拉大和追趕者的差距。對(duì)于后進(jìn)者而言,商業(yè)處境用一句話來形容就是:一步趕不上、步步都白忙。
日本能取得這個(gè)成就,其實(shí)離不開日本“經(jīng)營(yíng)之圣”稻盛和夫在上世紀(jì)80年代給日本規(guī)劃的方向:歐美先進(jìn)國家不愿再轉(zhuǎn)讓技術(shù)的條件下,日本人除了將自己固有的“改良改善特質(zhì)”發(fā)揚(yáng)光大之外,別無出路;各類企業(yè)都要在各自的專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)做徹底,把技術(shù)做到極致,在本專業(yè)內(nèi)不亞于世界上任何國家的任何企業(yè)。
這種匠人精神,令日本在規(guī)模不大的材料領(lǐng)域,頂住美國、成為領(lǐng)主。
四、何處突圍
我們?cè)谧霎a(chǎn)業(yè)研究的時(shí)候,有個(gè)強(qiáng)烈的感受, 中國似乎在美國的打壓中,陷入一個(gè)被無限向上追溯的絕境:
發(fā)現(xiàn)芯片被卡脖子后,我們?cè)谛酒O(shè)計(jì)領(lǐng)域有了崛起的華為海思,但隨后就發(fā)現(xiàn):還需要代工領(lǐng)域突破;當(dāng)中芯國際攻堅(jiān)芯片代工制造時(shí),卻又發(fā)現(xiàn):需要設(shè)備環(huán)節(jié)突破;當(dāng)中微公司、北方華創(chuàng)在逆襲設(shè)備、有所收獲時(shí),卻又發(fā)現(xiàn):設(shè)備核心零部件又仰人鼻息;當(dāng)零部件也有所進(jìn)展時(shí),又發(fā)現(xiàn):芯片材料還是被卡脖子。
而當(dāng)我們繼續(xù)一步步向前溯源、“圖窮匕見”時(shí),才發(fā)現(xiàn)一切都回到了任正非此前無數(shù)次強(qiáng)調(diào)的 基礎(chǔ)科學(xué) 。
回顧來看,如果沒有1703年建立的現(xiàn)代二進(jìn)制,那么兩百年后的機(jī)器語言就無從談起;如果沒有1874年布勞恩發(fā)現(xiàn)物理上的整流效應(yīng),那么就沒有大半個(gè)世紀(jì)后晶體管的發(fā)明和應(yīng)用;而等離子物理、氣體化學(xué),更是刻蝕機(jī)等關(guān)鍵設(shè)備的必備基礎(chǔ)。
而在美國大學(xué)中,有7所位列全球物理學(xué)科排名前十,有6所位列全球數(shù)學(xué)學(xué)科排名前十,有5所位列全球材料學(xué)科排名前十。 基礎(chǔ)科學(xué)強(qiáng)大的統(tǒng)治力,成為美國半導(dǎo)體公司汲取力量的源泉。
在強(qiáng)勢(shì)的基礎(chǔ)學(xué)科背后,卻又是1957年就已經(jīng)埋下伏筆的美國基礎(chǔ)學(xué)科支持體系—— 對(duì)大學(xué)基礎(chǔ)學(xué)科進(jìn)行財(cái)政支持;通過超級(jí) 科技 項(xiàng)目帶領(lǐng)應(yīng)用落地。
當(dāng)年美蘇爭(zhēng)霸,蘇聯(lián)的全球第一顆人造衛(wèi)星升空刺激了美國執(zhí)政者,這也成為美國 科技 發(fā)展的重要轉(zhuǎn)折點(diǎn):
一方面,為了保持“美國領(lǐng)先”,政府開始直接對(duì)研究機(jī)構(gòu)發(fā)錢。美國國家科學(xué)基金會(huì)(NSF)給大學(xué)的基礎(chǔ)研究經(jīng)費(fèi)從1955年的700萬美金,飆升到1968年的2億美金。在2018年,NSF用于基礎(chǔ)研究的經(jīng)費(fèi),更是高達(dá)42億美金。這長(zhǎng)達(dá)50年的基礎(chǔ)研究經(jīng)費(fèi)里, 美國聯(lián)邦政府出了一半 。
尤其值得一提的是,NSF每年為數(shù)以千計(jì)的基礎(chǔ)學(xué)科研究生提供獎(jiǎng)學(xué)金,這其中誕生了 42位 諾貝爾獎(jiǎng)得主。
另一方面, 美國啟動(dòng)了超級(jí)工程來落地研發(fā)成果。 1958年,NASA成立,挑戰(zhàn)人類 科技 極限的阿波羅登月和航天飛機(jī)工程也就此啟動(dòng)。
在研究需要250萬個(gè)零件的航天飛機(jī)過程中(作為對(duì)比,光刻機(jī)零件大約是10萬個(gè),一輛 汽車 只有1萬多個(gè)零件),大量尖端技術(shù)找到用武之地;而這些當(dāng)時(shí)“冷門”的尖端技術(shù),又在條件成熟時(shí),相繼轉(zhuǎn)化為殺手級(jí)民用品(比如從航天飛機(jī)零件中誕生的人造心臟、紅外照相機(jī))。
航天飛機(jī)的技術(shù)外溢,并不是孤例。 醫(yī)院核磁共振設(shè)備中采用的超導(dǎo)磁鐵,也正是在美國粒子加速器“Tevatron”的研發(fā)中應(yīng)用誕生。美國的超級(jí) 科技 工程,成為基礎(chǔ)學(xué)科成果的試驗(yàn)田、練兵場(chǎng)和民用轉(zhuǎn)化泉。
事實(shí)上,通過基礎(chǔ)研究掌握源頭 科技 ,隨后一步步外溢建立產(chǎn)業(yè)霸權(quán),這條路徑并不只是美國的專利,也應(yīng)該是各個(gè)產(chǎn)業(yè)強(qiáng)國的選擇,更是面對(duì)美國打壓時(shí)一條真正可行的道路。王侯將相,寧有種乎。 避免無窮盡的“國產(chǎn)替代向上突破”的陷阱,實(shí)現(xiàn)和“基礎(chǔ)研究向下溢出”的大會(huì)師。
事實(shí)上,我們面臨的困難、打壓,日本也經(jīng)歷過。
上世紀(jì)八十年代后期,美國對(duì)日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)起突襲:政治封殺、商業(yè)打壓、關(guān)稅壓迫無所不用其極,尤其是培養(yǎng)了“新小弟”韓國來擠壓日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。沒幾年,日本就從全球第一半導(dǎo)體強(qiáng)國寶座上跌落了。日本半導(dǎo)體引以為傲的三大楷模,松下、東芝、富士通的半導(dǎo)體部門先后被出售。
面對(duì)美國的壓制,日本選擇 進(jìn)軍高精尖材料,用時(shí)間換空間、用匠心換信心。
1989年,韓國發(fā)力補(bǔ)貼存儲(chǔ)芯片,而日本通產(chǎn)省制定了投資160億日元的“硅類高分子材料研究開發(fā)基本計(jì)劃”,重點(diǎn)補(bǔ)貼信越化學(xué)為首的有機(jī)硅企業(yè)。
1995年,韓國發(fā)動(dòng)第二輪存儲(chǔ)價(jià)格戰(zhàn)前夕,而日本東京應(yīng)化(TOK)則實(shí)現(xiàn)了 KrF光刻膠商業(yè)化,打破了美國IBM長(zhǎng)達(dá)10余年的壟斷,并在隨后第五年,其產(chǎn)品工藝成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),全球領(lǐng)先。
2005年,三星坐上存儲(chǔ)芯片老大的位置,而日本凸版印刷株式會(huì)社以710億日元收購了美國杜邦公司的光掩膜業(yè)務(wù),成為光罩龍頭。
在韓國全力擴(kuò)張產(chǎn)能,和其他半導(dǎo)體下游廠搏殺的日子里,日本一步步走到了材料霸主的寶座前。從看似掌握著無解優(yōu)勢(shì)的美國人手里,硬生生搶下了一把霸權(quán)劍。
但日本的成功僅僅是因?yàn)閾Q了一個(gè)上游戰(zhàn)場(chǎng)嗎?顯然不是。在過去30年,三大自然科學(xué)領(lǐng)域, 日本共計(jì)收獲了16個(gè)諾貝爾獎(jiǎng),其中有6個(gè)都屬于是化學(xué)領(lǐng)域 ,而這些才是日本崛起的堅(jiān)實(shí)地基。
我國的基礎(chǔ)研究怎么樣呢?2018年,我國基礎(chǔ)研究費(fèi)用,在全年總研發(fā)支出中僅占5%,而這還是10年來占比最高的一年。而同期美國基礎(chǔ)研究占比則是17%,日本是12%。 在國內(nèi)各個(gè)學(xué)校論壇上,勸師弟師妹們從基礎(chǔ)學(xué)科轉(zhuǎn)向金融計(jì)算機(jī)等應(yīng)用學(xué)科的帖子,層出不窮。
所以有人笑稱,陸家嘴學(xué)集成電路的,比張江還多。
今年7月份,更是爆出了中科院某所90多人集體離職的迷思。誠然,每個(gè)人都有擇業(yè)的自由,但需要警示的,是大家做出選擇的理由?;A(chǔ)學(xué)科研究的長(zhǎng)周期、弱轉(zhuǎn)化、低收入,令研究員們?cè)谌找嫔蠞q的房?jī)r(jià)、動(dòng)則數(shù)百億利潤(rùn)造假套現(xiàn)面前,相形見絀。
任正非曾經(jīng)感嘆道:國家發(fā)展工業(yè),過去的方針是砸錢,但錢砸下去不起作用。我們國家修橋、修路、修房子……已經(jīng)習(xí)慣了只要砸錢就行。但是芯片砸錢不行,得砸數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家、化學(xué)家……
64年前,蘇聯(lián)率先發(fā)射的一顆衛(wèi)星讓美國驚醒。美國人一邊加碼“短期對(duì)抗”,一邊醞釀“長(zhǎng)期創(chuàng)新”,從而開啟了多個(gè)領(lǐng)域的突破、領(lǐng)先;而今,一張張禁令也讓我們驚醒,我國不少產(chǎn)業(yè)只是表面上的大,急需要的是骨子里的強(qiáng)。
這些危機(jī)之痛,總是令人后悔不已。過去幾十年,落后就要挨打的現(xiàn)實(shí)一次次提醒著我們, 要實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)技術(shù)能力的創(chuàng)新和突破,才能贏取下一個(gè)時(shí)代。
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