集成电路的应用 从应用驱动角度看集成电路的未来走向

电子元件 2019-03-14161未知admin

  *“中荷半导体产业合作论坛”是由中国半导体行业协会、 荷兰半导体行业协会主办,中国半导体投资联盟、厦门半导体投资集团有限公司和荷兰协力咨询有限公司承办的。

  摘要:在2018年3月12日厦门海沧举行的“中荷半导体产业合作论坛*”上,厦门半导体投资集团公司总经理王汇联先生做了“细分与深耕,完善集成电路产业基础工业体系”报告,介绍了他对国内集成电路市场的观察。本文节选了他对集成电路市场的特征分析及应用观察部分的观点。

  不久前,美国的投审会否定了中资收购美国的种猪公司,可见美国已经把种猪作为一个敏感行业了,这是有所指的,这个指的是中方。但是如果种猪也成为一个敏感行业的话,那可以肯定的是,也许2018年或2019年,中国半导体行业一定是波澜壮阔的,而且会发展很多年。这个时候我们怎么做?我们要坚定我们的脚步。

  WSTS对在分析半导体产业时,认为有三个典型的发展阶段(如图1):PC机、移动通讯,我们现在所处的5G、AI(人工智能)、IoT(物联网)。前两代的特点是形成了比较大的规模,普及程度很高,这两代有两个典型产品——PC机和手机。手机又经历了从功能机到智能机。现在我们所处的AI、5G、IoT该怎么做?

  PC阶段更多的是靠技术驱动,Intel可以一个CPU无限地延续下去,包括性能提升、成本降低,这是技术垄断阶段。

  到移动互联时代,包括笔记本、手机等,不仅仅是技术垄断,还需要规模。

  到了5G、IoT和人工智能阶段,产业处于一个寡头垄断的格局。

  从现在来看,做这个产业可能涉及到的竞争要素,一个是你的规模,同时你必须要能够调动全球的半导体产业,因为这些产业不是局部可以玩得起的。为此,建议中国特别是厦门海沧能够把视野看得更远,而不仅仅是盯着自己的一亩三分地。

  我们真正到AI和下一代的信息化应用的时候,典型服务和我们产品是什么?中国现在针对AI的炒作已经进入到了疯狂的程度。

  此时集成电路产业支柱产品是什么?能不能支撑这么大的规模的投资,以及后续研发的支撑是什么?

  图2是光刻技术发展趋势图。摩尔定律从技术发展的角度来看就是光刻技术,图2右上方是2017年IBM发布的5 nm技术。

  智能手机已经到了10 nm光刻工艺。10 nm是什么概念?我们一颗芯片成本,设计成功要二三亿美元,另外,现在能够提供纳米技术的可能就只有三星、台积电等三家,这三家到现在这个规模时,已经超出了摩尔定律所限定的一些条件,因为摩尔定律很简单,就是每18个月或24个月,性能翻番,或成本和功耗都会降低一半,它是能够支撑这个产业可持续发展的前提。

  但是,当到10 nm、7 nm、5 nm,甚至还有可能到3 nm节点的时候,所支撑的应用产品是什么?我们可能已经到了一个拐点,此时我们有一些新的应用,包括AI、5G和IoT。

  我们讲人工智能,包括所谓的VR/AR、IoT等新的应用需求,特别是基于AI的计算资源要求越来越高,可以说海量数据下它对计算资源越来越高。还有一个是功耗,能否达到终端上可以用?其实我们现有的芯片能力和现有的工艺技术下很难做到。

  下面的路到底怎么走?业内初步结论是:一个是按照摩尔定律走,不过技术发展是趋缓。但新兴市场的迭代没有我们想象得好,而且中国的资本市场与产业的玩法隔代差得比较大。2018年2月,王汇联总经理看到一个说法是“割韭菜”,就是把概念套在资本市场里,以此套利,驱动股市价格的升高。从这个意义上来看,我们现有的集成电路产业和技术能否支撑接下来的应用?

  半导体领域从技术研发和演进还会再朝前走。胡正明教授(注:FinFET的发明者,美籍华人)的一个观点认为半导体产业还会往前走100年。可见半导体领域的材料、新架构、工艺技术研究工作从未停止,但是主要工作是在美国、欧洲、日本、韩国等国。中国到现在为止的产业特征还是拿来主义,我们拼的是计算资源和架构——计算机架构这么多年没有改变。还有算法,海量数据的时候,以芯片为载体的软件是未来一个很重要的载体。还有速度(延时)和功耗,因为现在人的习惯是通过移动方式,移动方式可以解决一切问题。

  从元素周期表可见(如图3),1985年只有十余种化学元素,2015用了几十种。从这个意义上来看,半导体产业投资巨大,回报周期长,一定是要有相应的市场和产品去支撑,这是规模化的产业特征。这一点到现在为止没有改变,而且在相当长的一段时间内也不会有改变。

  所以带来的问题是我们要有一个基本的、新技术的核心市场的迭代,大家不要忘了一个基本性质,就是要符合商业逻辑。

  图4是集成电路产业的生态,是一个闭环,中间是设计,绿色是IP、软件和算法,灰色代表制造(工艺技术)、装备材料、供应链规模,最外层有系统集成、整机功能、接口、功耗等要求来定义芯片产品。

  当然,这不仅仅涉及集成电路本身,一定要从系统本身,系统和服务这一端来考虑技术的发展。现在单纯以集成电路产业的思维来看待我们未来的发展,已经远远不够,而且很有可能会走弯路。以王汇联总经理二十多年的经验,从一个概念产生到真正形成应用市场,延展到芯片,集成电路的期限最少要5-10年。

  2009年王汇联总经理在推物联网的时候,很多人问:你们是不是在搞物流?到现在为止,IoT有刚性的应用场景吗?现在还没有看到。尽管我们曾经做了很多类似希望形成刚需的应用场景的研究,甚至是示范工程,为此国家也投入了很多钱,但我们没有看到。从这个意义上来看,产业生态一定会调整,但是产业生态的调整不是像大家预想的今天、明天、后天,也许是一个很长的持续过程。

  我们半导体产业的企业家们要学习荷兰,荷兰围绕大型企业布局了大量的中小企业,很多技术创新也是源自于中小企业,他们的技术氛围就是技术驱动型。只有沉下心来在这个产业里做到无可替代才行。

  我们中国企业现在是跨越式发展,建议再也不要提这个了。半导体产业要深耕下去,要踏踏实实地干活。

  以5G、AI为代表的新兴驱动市场会倒逼技术进步、产业生态和商业模式的调整。

  首先,货架式市场(规模化)向定制化芯片市场调整是大势所趋,倒逼产业生态调整,加速技术进步。这种显现不仅在中国,在国外也是如此。从这个意义上来讲,中国很多综合企业已经开始感觉到,现在从技术创新的角度来看,集成电路产业对中小企业的门槛会越来越高,所以看似很容易,可以实现一个产品的芯片设计即可,但成功的概率不大。

  其次,系统整机进入芯片行业加速,并购整合、重新洗牌加速。比如百度、小米,中国的互联网企业包括华为也早早在芯片领域开始布局。系统整机进入芯片领域会加速推动这个产业的发展,但对现有的产业结构和市场模式、市场生态的影响很大。高通、博通等的并购、洗牌一定会加速,这个加速应该是先从美国和一些技术产业高速发展的地区开始,因为它们的产业已处于成熟期,但中国的半导体产业还没有到这个程度,所以对我们的影响是有滞后的,但已经开始显现。

  最后,但不管怎么样,中国的信息化进程和智能化进程一定对全球的集成电路产业的发展会带来深远的影响,有可能在一定时期内会改变整个产业的生态,但是我们不是要吃掉所有的产业,这个产业一定是全球布局的产业。

  AI不是一个新应用,是一个老话题,一直存在。现阶段AI尽管是一个趋势,但缺少可支撑的应用场景。另外,现在通用产品从芯片的角度来讲,对于芯片提供商来说无法定义(包括CPU、GPU、FPGA、TPU、软 件定义、ASIC等)。当你没法定义,就没法做?

  技术发展尚有不确定的技术瓶颈,需注意基本的商业逻辑。例如技术本身的发展,到7nm、5 nm时,从工艺技术上来看有很多不确定因素,新的架构、材料还没有出现,还是处于一个研发状态,有很多的技术问题和技术瓶颈。还有一个是要注意的是:一个新兴市场形成它的迭代要看它的基本商业逻辑。

  再有,系统整机、互联网平台公司可能是驱动AI应用的推手,切勿盲目跟进,特别是中小企业。从现在来看,系统整机和互联网平台公司确实在推AI,但有时候推得很缺德,有一些不怕死的企业也朝里面跳。这要特别注意。

  最后,从新的应用到新的产品、到整个迭代周期,现在还不是那么理想,要5-10年才能成熟,而且在这个过程中,确实有很多不确定性。值得注意的是,80、90后的中产阶层逐步成为消费主流。中国现在主流的消费应该是80后、90后,再过几年是00后,这一代人的消费观念和消费习惯跟我们60年代,甚至50年代、70年代的人消费习惯完全不同,从这个意义上来讲,整个信息化的进程和智能化的进程会重构中国人的生活方式。

  同时也需要注意,从产业发展看,国际巨头和中国互联网产业也在布局下一步的技术产业链。同时也要特别注意,每一家都埋了不少雷,这些雷不一定看得很清楚,也希望荷兰和中国半导体产业来进行合作,希望荷兰的企业家找到靠谱的合作伙伴,例如中国半导体投资联盟、厦门半导体投资集团公司等。

  厦门半导体投资集团从集成电路领域一个默默无闻的边角地,一跃成为行业内的“风暴眼”,厦门正在用实际行动积极构建厦门地区完整的集成电路产业生态圈。随着联芯、三安、紫光展锐、通富微电等集成电路知名企业的项目落地和产业布局,厦门市正朝着集芯片制造、封装、测试、基板支撑的制造业1小时供应链的方向去努力,厦门在吸引产业集聚、完善产业链条方面成效初显,集成电路产业的企业数量和产值规模双双“破百”。

  2016年底,厦门海沧区政府出资成立厦门半导体投资集团有限公司,作为海沧区集成电路产业发展的主要投资主体,发挥其在集成电路领域的投资、基金、资本运营、创新资源培育和引导的平台化功能。公司注册资本是11亿元人民币,2017年完成整个投资将近40亿元人民币。

  集成电路的进一步发展需要新的应用支撑,例如5G、AI、IoT等,但还没有真正起来。中国集成电路市场波澜壮阔,中国和荷兰等海外企业家需携手共进。厦门非常重视集成电路的发展,厦门半导体投资集团有限公司专注于半导体的投资。

  本文来源于《电子产品世界》2018年第5期第20页,欢迎您写论文时引用,并注明出处。

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