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中国芯片现状是怎样的?

回答
中国芯片现状:挑战与机遇并存的复杂图景

中国芯片产业的现状是一个充满挑战与机遇、快速发展却又面临严峻瓶颈的复杂图景。简而言之,中国在芯片设计领域正在快速进步,但制造(特别是先进制造)和材料、设备方面仍然存在巨大的差距,并且受国际政治和技术封锁的严重影响。

为了更详细地展现中国芯片的现状,我们可以从以下几个方面进行分析:

一、 总体发展思路与目标:自主可控,打破壁垒

中国政府将芯片产业视为国家战略性新兴产业,目标是实现芯片设计、制造、封装、设备、材料等全产业链的自主可控,摆脱对外部技术和供应链的过度依赖。这一目标不仅是经济发展的需要,更是国家安全的战略考量。

二、 设计端(Foundry Design)的进步与挑战:

亮点:设计能力显著提升
IP核(Intellectual Property Core)授权与自主研发并进: 中国企业在购买ARM等公司的IP授权的基础上,也在积极进行自主IP核的研发,尤其是在特定领域(如AI芯片、通信芯片)取得了一些突破。
EDA(Electronic Design Automation)工具的本土化尝试: 虽然大部分高端EDA工具仍依赖国外厂商(如Synopsys, Cadence, Mentor Graphics),但中国也在加大投入支持本土EDA公司的发展,虽然目前仍处于追赶阶段。
AI芯片设计引领: 在人工智能芯片领域,中国涌现出一批有竞争力的设计公司,如寒武纪、海思(受制裁影响但技术底蕴深厚)、地平线等,其产品在特定应用场景下表现出色。
消费电子芯片设计成熟: 在手机SoC(System on Chip)、IoT芯片等领域,中国厂商(如展讯、瓴盛科技等)的设计能力已经达到较高水平,部分产品能够与国际巨头竞争。
人才积累快速: 中国高校和企业培养了大量芯片设计人才,为产业发展提供了人力支持。

挑战:设计瓶颈依然存在
EDA工具的依赖性: 高端EDA工具是芯片设计的“粮仓”,在先进工艺设计中,国外EDA工具的限制直接影响设计效率和能力。
高端IP核心的获取: 核心的高性能IP授权仍然受制于人,限制了中国在最前沿芯片设计上的自主性。
技术生态的完善: 完善的设计生态链,包括仿真、验证、软件优化等环节,仍需时间建设。

三、 制造端(Foundry Manufacturing)的差距与困境:

这是中国芯片产业最薄弱、最受制于人的环节。

亮点:产能扩张与工艺提升的努力
中芯国际(SMIC)的突围: 作为中国大陆最大的晶圆代工厂,中芯国际在努力提升工艺制程,从成熟制程(如28nm及以上)向更先进的制程(如14nm、7nm)迈进。虽然其7nm工艺已实现量产,但与台积电(TSMC)、三星(Samsung)等国际领先厂商的5nm、3nm甚至更先进的工艺相比,仍有代差。
其他晶圆代工厂的建设: 除了中芯国际,还有华虹半导体、上海集成电路等也在积极扩建产能,重点布局成熟制程,以满足国内日益增长的芯片需求。
后段封装测试的优势: 在芯片封装和测试领域,中国企业在全球市场占有重要份额,技术水平相对较高。

挑战:先进制造的“卡脖子”痛点
光刻机技术的垄断: 制造先进芯片(特别是14nm及以下)的关键设备是光刻机,其中EUV(极紫外线)光刻机更是核心中的核心,目前被荷兰ASML公司垄断。由于美国的制裁,ASML无法向中国出口最先进的光刻机。中芯国际虽然能够购买到DUV(深紫外线)光刻机,但其在生产先进工艺方面的能力受到了严重限制。
制造工艺的差距: 即使有DUV光刻机,中国在先进制造工艺的良率、稳定性以及对复杂工艺的掌握上,与世界顶尖水平存在差距。这需要长期的技术积累和研发投入。
材料和设备供应商的依赖: 芯片制造是一个极其庞大且复杂的系统工程,除了光刻机,还涉及蚀刻机、薄膜设备、化学试剂、高纯度气体、硅片等众多关键材料和设备。在这些领域,中国也存在对国外供应商的高度依赖,许多高端材料和设备受制于人。
人才和经验的不足: 顶尖的芯片制造工艺需要长年累月积累的经验和技术人才,这方面中国仍需大量投入和学习。

四、 设备端(Equipment)的国产化努力:

这是实现自主可控的关键一环,目前仍是挑战重重。

亮点:国产化设备的逐步导入
北方华创、中微公司等企业的崛起: 在刻蚀机、薄膜沉积设备等领域,中国涌现出北方华创、中微公司等一批有实力的本土设备制造商,并逐步在中芯国际等晶圆厂实现设备导入和量产验证。
技术进步: 这些本土企业在某些技术节点和设备类型上已经能够提供有竞争力的产品,并且正在加速研发更先进的设备。

挑战:核心技术的瓶颈与海外技术封锁
光刻机的巨大鸿沟: 如前所述,光刻机是绝对的核心设备,在这一领域中国与国际顶尖水平差距巨大,几乎没有实现自主。
其他关键设备的国产化率不足: 除了光刻机,许多其他关键的制造设备(如CMP抛光机、检测设备等)仍然依赖进口,并且在性能和稳定性上存在差距。
配套材料的挑战: 即使有了国产设备,也需要配合相应的国产材料,这又形成了一个新的依赖链条。

五、 材料端(Materials)的国产化尝试:

与设备类似,材料也是芯片制造的基础。

亮点:部分材料的突破
高纯度化学品、封装材料等领域: 在一些相对成熟的材料领域,中国本土企业已经能够提供一些产品,例如高纯度电子化学品、光刻胶、封装材料等,并正在逐步提升市场份额。

挑战:高端材料的依赖与技术门槛
高纯度硅片: 300mm高纯度硅片是制造芯片的基础,其制造工艺非常复杂,中国在这一领域的自主供给率和技术水平仍有待提高。
特种气体、高精度掩模版等: 这些高度专业化的材料,其技术门槛极高,中国在这些领域仍然严重依赖进口。
新材料的研发: 随着芯片工艺的不断进步,对新材料的需求也随之增加,这需要持续大量的研发投入。

六、 封测端(Assembly & Test)的优势与发展:

这是中国芯片产业为数不多的具有全球竞争力的环节。

亮点:全球领先的市场份额和技术水平
长电科技、通富微电、华天科技等企业: 中国在芯片的封装和测试环节拥有世界级的企业,占据全球市场的重要份额。
先进封装技术: 在先进封装技术(如2.5D、3D封装)方面,中国企业也在积极研发和应用,以满足高性能计算和人工智能等领域的需求。

挑战:对上游环节的依赖
受制于上游设计和制造的瓶颈: 尽管封测技术领先,但其发展最终受制于上游芯片的设计和制造能力。如果无法获得足够先进的芯片,封测环节也难以充分发挥其优势。

七、 人才与生态系统:

亮点:人才培养加速,生态体系逐渐建立
高校投入增加: 国内多所高校设立了集成电路专业,加大了芯片人才的培养力度。
产业集群效应: 在长三角、珠三角等地区,已形成了一定的产业集群,促进了信息交流和技术协作。

挑战:高端人才的紧缺与全球人才竞争
缺乏经验丰富的顶尖人才: 尤其是在芯片制造工艺、设备研发等领域,仍然缺乏具有多年实战经验的顶尖人才。
全球人才流动限制: 在当前的地缘政治环境下,全球人才的自由流动受到一定影响,对中国引进和留住顶尖人才构成挑战。
产学研结合的深度: 虽然在加强,但产学研之间的协同深度和效率仍有提升空间。

八、 外部环境的影响:地缘政治与技术封锁

这是影响中国芯片产业现状最关键、最直接的因素。

美国的制裁与出口管制: 美国持续对中国实施芯片相关的出口管制和技术封锁,限制中国获取先进芯片制造设备、技术和产品。这直接影响了中国在先进工艺上的突破和发展。
供应链重塑: 全球芯片供应链正在经历重塑,出于安全和供应链韧性的考虑,一些国家正在推动芯片制造的“回流”或“近岸制造”,这给中国在全球分工中带来新的挑战。
技术交流与合作的受限: 地缘政治的紧张导致技术交流和国际合作更加困难,限制了中国获取外部先进技术的途径。

总结:

中国芯片产业正处于一个关键的转型时期。在设计和封测领域,中国已经取得了显著的进步,并具备一定的国际竞争力。然而,在芯片制造(特别是先进制造)、关键设备和材料方面,中国仍然面临着巨大的挑战,且这些瓶颈受到国际政治和技术封锁的严重影响。

未来展望:

中国芯片产业的未来发展将是一场马拉松,而非短跑。挑战是巨大的,但中国政府的决心、庞大的国内市场、不断涌现的人才以及长期的研发投入,都为其发展提供了动力。短期内,中国将继续深耕成熟制程,保障国内市场的基本供应,并重点攻克一些关键的“卡脖子”技术,如先进设备和材料的国产化。长期来看,中国将持续加大研发投入,力求在核心技术上实现突破,并积极构建更加独立自主的芯片产业生态。

这是一个复杂而动态的领域,未来几年将是中国芯片产业的关键时期,其发展路径将深刻影响全球半导体格局。

网友意见

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先打锦州,还是先打沈阳

欧洲是锦州,美国是长春。

芯片产业的两个主要方向:一是电脑手机芯片;二是车用芯片。

虽然后者市场总额不如前者,但是重要性一点不比前者差。

而且车用芯片的市场,足以支撑包括芯片设备、材料、技术、软件、封装等一系列产业的迭代。

妙就妙在,手机电脑芯片被美国主导;而车用芯片被欧洲主导

更妙的在于:车用芯片不需要用那么先进的制程,28纳米足以包打天下。

我国全自主28纳米芯片产业链,已经快要浮出水面了。

而目前,世界20大汽车生产商排名,特斯拉第一,已经有超过1/3为我国自主的汽车企业了。

而且我国的汽车行业,对车用芯片的国产化,兴趣十分浓厚。

当然,我们对于电脑手机芯片的国产化,兴趣也是很浓厚的。

所以,先吃哪一个呢?

现在的情况是这样的:

1、如果我们要吃电脑手机芯片,必须要有最先进的光刻机支持,控制在欧洲手里。

2、如果我们要吃车用芯片,很快我们就可以自己吃了;欧洲车用芯片倒下之前,可能就会便宜了美国,他们大概率会打包卖给美国。到时候美欧可能真的联起手来,死死地把住光刻机和其他设备。

先吃哪个呢?吃哪个?头痛。

本来是希望中欧签一个协议,我们让渡一部分国内车用芯片份额给欧洲(签定知识产权长期协议之类的),让欧洲多续一会命,然后欧洲卖给我们最先进的光刻机,我们先向电脑手机芯片发力。上去直接吃了他酿的大户,避开和欧洲日本的竞争。

(先吃大户,避开和大户的苟退们纠缠,这一直是个人的想法)

可是,欧洲小倔强,不识相,非要被美国迷惑,给协议制造障碍。自作孽,不可活。


看来还是先打锦州啊!

最重要的是不能放锦州和沈阳之敌回到关内。

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数字芯片不了解。

射频芯片的话:

市场方面最尴尬的是外国芯片比中国物美价廉。以前那种压榨人力成本进而去跟外国人打价格战的老法子不好使了,芯片的人力成本占比不高。所以多数国产芯片的最终用户就是不差钱的主——军队。军队一般都要求国产化率的——这是政治任务,跟军事战略和技术无关。

技术方面,低端领域国产芯片还是能用的。比如20G以内的低功率放大器芯片,如果没有特别苛刻的指标要求,博威的芯片还挺好使的;某公司的册子,他们的卖点就是可以取代部分mini的ltcc。我甚至见过有国外通信企业采购国产芯片的(虽然只是他们的中国分公司)。至于说高端,目前我是没见过用国产芯片搭出一套ka波段的系统的,更不要说火热的毫米波了。

综上,只要想什么就是什么,外行继续打鸡血意淫和指点江山,把事情想成水到渠成,一切都会好起来的。

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只说制造:

悲观:成熟制程产能不足,同时14nm以下先进制程受限;

乐观:需求旺盛,持续扩产,技术算是到N+1(细节不谈),国产化进行中。

之前发过想法:

300mm晶元前十中, 包括DRAM和NAND闪存的三星,美光,SK 和东芝;

最大四家代工厂台积电,GlobalFoundries,联电和力晶;

以及英特尔和德州仪器 ,国内没有;

200mm份额国内S厂第六,5%;其他除了TSMC和三星之外,有ST、TI、NXP等等;

150mm前二是国内的华润微和士兰微,主要用于做模拟/混合信号IC,功率器件,但意法的150mm晶圆厂很多升级为200mm的了。

先进制程技术差距太大,DRAM内存和NAND闪存应该是最有希望了。

长鑫现在是4万片月产能,奔6万片去。全球月产能大概在130-150之间,目标2021、2022年占全球DRAM产能的比例到6%和8%,现在是3%左右。

长存应该已经过了5万片,一期今年目标是10万,同时二期开始采购,总规划分3期30万,2021、2022年目标是7%、10%。

芯片制造是个烧钱无底洞,先用印钞机把产能烧上去,等份额起来了到时候价格战再拼你死我活。

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2. 高度的同质化

市场项目高度同质化,今天的半导体创业者大多是围绕着国产替代的主题,挑选国外巨头如 Intel、Ti 等广阔的产品线中的某个产品线,寻数个有相关成熟产品开发经验的大厂核心团队人员,拉一票疯狂涌入的资本,放手开干。

充裕的资本加持使得每个细分跑道变得极为拥挤,热点赛道比如像存储主控、射频前端、快充、MCU 等领域涌入十数家乃至更多的创业团队,每个团队都获得一定的资本加持,大家做着类似的事情和产品,用投资机构的钱血拼着市场,希冀着自己团队成为细分跑道上最后的耐力跑冠军。

极度的拥挤使市场竞争变得空前激烈,投资机构的钱最终更多的不是流向研发,而是流向市场厮杀上,化成一颗颗低毛利的晶圆产品。 高度的同质化使得资金的利用效率极低,无助于构建纵深的技术研发能力。

3. 高度人才分散化

高度的同质化,带来人才的高度分散化。中国的传统文化是每个人都渴望当元帅,燥热的市场环境下,每一个有能力的半导体人估计都有类似的想法:“隔壁的王铁锤都能融 8000 万,我孔二龙凭啥做一个打工人,至少也得混个联合创始人当当”。而市场确实也为有类似想法的人才提供着充足的粮草弹药。因此,本就有缺口的半导体人才被分散在林林总总的初创公司中,难以形成人才合力。高度的人才分散化也给初创的半导体公司带来管理问题,在躁动的市场环境下,如何做团队建设,做好团队激励,如何留住人才和吸引人才挑战着每个初创团队的管理能力。

4. 高昂的人工成本

大量的资本涌入也堆高了企业的用人成本,初创公司们在以成倍的薪水挖人组团队,半导体的人才成本变得空前昂贵。以我们一家被投企业举例,当初次看到报表上人均每月的成本超过了 50K 时我吓了一大跳,和创始人聊过后创始人苦涩的笑道,这个数字还是压下来的结果,达不到这个数根本挖不到人。现在的市场环境下,稍微成熟一点的半导体人才都会有多个 offer,人才高度流动。

想想一个 50-60 人的初创公司,一年的人力成本可能要去到 3000 来万,而一颗芯片产品的开发周期要 1-2 年。这对创业公司形成极大的挑战,极度考验创业公司的融资能力,高昂的人工成本下初创公司的容错空间极小,而且首战即终战,一颗产品失败可能就没有下次机会了。

5. 缺乏更深度的技术性创新

市场上目前大部分的初创型半导体公司,包括大家所熟知的一些融资上非常成功的公司,本质上是一些做集成的产品型公司-依靠着对市场需求的敏锐把握,定义一款芯片产品,从各种渠道舶来各类 IP,集合成一颗 Soc 芯片产品(这没什么不好,反映的也是芯片产业高度分工的结果)。比拼的是市场能力、产品定义能力和产品To Market的时间。鲜少看到初创公司在底层技术上有创新性的突破。燥热的市场环境似乎影响了市场创新。


By 顺为资本 马艳新

全文:

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芯片,Chip,是涵盖很广的范围。国际上通常用半导体工艺Semi/Semiconductor来说明

可以参考下Springer在Chip2020/Chip2030这一系列书中所描述的各个方向。这还只是纯硬件,分领域的介绍而已。

半导体领域竞争非常激烈,各个细分领域不断涌现和消亡,现状是要自己的去感受和探索的。

例如中星微曾经在2008年靠网络摄像头芯片,成为这一领域的全球第一。而现在海康威视的摄像头(全球市场第一)里面都是海思的芯片。

VIA曾经是芯片组领域霸主,并且一度超越Intel,并和Intel在全球20多个国家同时掀起法律诉讼,而现在专利、技术和团队转让给上海兆芯

即使是财经周刊要回顾多年来大基金在芯片领域的投资也需要出个专刊。题主如果真的关心,还是好好去看文献和书籍吧。网络上过时的现状和认知太多了。

刚刚发现有一个评论被折叠了,并没有冒犯的意思,表达下个人不同的意见,重新录入如下:

IC设计:高端部分部分赶上了,差距不大;低端SoC设计几乎是中国公司天下;部分特定领域,例如指纹、声音识别芯片的设计,可能已经全球领先;但也有部分领域,例如高速Serdes、DDR IP还有很大差距


EDA:国内华大九天,已经是上市公司,模拟工具的流程已经是领先了。数字流程目前停留在开源工具链的水平,差距非常大。

半导体制造和Founry:如果网络习惯的“头部”企业是只TSMC,那么差距非常大,毕竟他是全球领先。如果是和其他GF、意法等对比,应该是持平了;

高端设备:如果只盯着网络流行的光刻机,ASML全球领先。尼康都跪了,但我国的公司还不准备跪。如果是蚀刻机,差距没有那么大。但高端设备要如何定义呢?芯片工厂的工业空调没有也不行啊,虽然没人把它当高端设备,但领先厂商不一定是我们在电视上看到的那些。

半导体材料:这方面应用材料(美国公司)全球领先。但也不是全方位无解。日本限制韩国的氢氟酸时,韩国就来我国找过替代,后来韩国人自己搞定了

人才:其实培养缺口不大,之前很多大学培养出来的博士都没有国家科研机构和实验室要,也没有公司做相关方向,白白便宜了Intel和IBM。(成组的编译方向博士入职Intel,何其壮观,不是清也不是北)。后来领先的大学不怎么培养,很多微电子博士也转金融方向了。现在不过是泡沫过多,成立了很多公司,董事会和CxO都找齐了,缺乏干活的人而已。

这个技术领域,不谈销售和所谓的管理人才培养,专业上几乎没有教育和培训公司的施展空间,学习曲线过于陡峭,短期填鸭学到的知识没到试用期结束就会露馅。

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IC设计领域:高端替代在追赶,中低端国产替代在扎推,部分赛道有泡沫;

EDA:公司很多各有侧重,也即将有国产上市EDA企业,但是生态培养还需要时间和机遇,暂无真正意义上的实力巨头;

制造代工距离头部差距依然很大;

高端设备及半导体材料依然差距较大;

人才培养缺口很大,创业公司进一步稀释了人才,对于IC培训机构而言蛋糕很大;

任重道远,需要继续重视,持续投入,再投入

我是老扎古 @老扎古 ,欢迎多交流

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自从华为被美国技术禁运以来,几乎所有的国人都知道了:我们在芯片领域,被西方卡脖子了;我们在芯片技术上,和美国主导的“欧美日韩芯片联盟”还有较大的差距。

但这个卡脖子,到底卡得有多严重?我们在芯片技术上,和“欧美日韩芯片联盟”的差距到底有多远?是一公里,还是十万八千里?

到目前为止,我还没看到一篇文章,能把上述问题讲清楚,大多数流于表面和感性:什么“我们和西方有差距,但努力就能赶上啦”一类的鸡汤文。

以至于让很多读者产生了困惑和不解:为什么新闻上一会说“某某企业,某某单位5nm芯片都成功了”,一会又说“我们完全国产的芯片,连28nm都还没量产出来”。

到底哪个是真?哪个是假?

事实上,这些新闻都不真,也都不假;而是媒体们或者为了流量,故意隐藏了部分信息;或者是真的不懂,搞出了模棱两可、不酸不甜的“灰色”新闻。

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事实上,只要新闻上说“中国大陆某企业、某单位的5nm、3nm这类先进制程芯片成功了”,一般说的是研发设计成功了,而不是制造成功,这些单位企业的5nm、3nm芯片,还需要三星、台积电这些代工企业,帮他们制造。

所以这些设计研发上的突破,不能说不重要,但对于中国解决被西方卡脖子的问题,意义不大;因为我们被西方卡脖子,主要是卡在了“芯片制造”上。

而“我们完全国产的芯片,连28nm都还没量产出来”指的是,完全不依赖美国,甚至不依赖“欧美日韩芯片联盟”的设备、材料、工艺,完全用国产设备、材料、工艺,制造出的芯片。

当然了,“用100%的国产设备、材料、工艺,制造芯片”,是一个最高标准,也是非常难以达到的,毕竟这是一个全球化的时代,每个国家都有自己的资源禀赋和技术优势,分工协作才符合效率最高、成本最低的市场经济规律。

有必要指出的是:美国呢,也并不是完全对中国芯片卡脖子,只是对中国高端芯片卡脖子,目前的说,是不允许中国大陆企业制造7nm以下的高端芯片(所以禁止荷兰ASML向中芯国际出售可以光刻7nm以下芯片的EUV光刻机);未来几年,美国还将考虑限制中国制造14nm-28nm的芯片。

“欧美日韩芯片联盟”呢,也不是一个类似国家的严格组织,欧洲和日韩,在不侵犯美国技术专利和不使用美国设备、材料的状况下,还是愿意把他们制造的芯片相关产品,卖给中国的。

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因此,判断中国芯片被西方卡脖子到底有多严重;我们在芯片技术上,和“欧美日韩芯片联盟”的差距到底有多远?是一个非常复杂,主观和客观性都非常强的问题。

要解决这个问题,我这里提供一个思路,就是用:中国大陆境内所有芯片制造企业(分含外资厂和不含外资厂,两种情况)的产能,与中国大陆市场需求规模的比例,也就是自给率,来描述中国芯片被西方卡脖子的严重状况:自给率越高,被卡脖子的状况就越低;反之,自给率越低,被卡脖子的状况就越高。

然后,我们再用中国大陆企业所能够制造的最先进制程芯片,与“欧美日韩芯片联盟”企业能够制造的最先进制程芯片之间的“制程代差”,来描述我们的芯片技术,和“欧美日韩芯片联盟”的差距。

当然了,这两个描述标准或许不是最接近真相的标准,但至少可以从数据和逻辑上,呈现一个比较清晰的“中国芯片被西方卡脖子”严重状况的轮廓,不至于大家都盲人摸象,充斥着主观和感性。

同时,这两个描述标准也可以抛砖引玉,激发大家观察出更多“中国芯片被西方卡脖子”严重状况的指数和标准来。


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好,标准确立了,下边我们就废话不多说,来看一下“中国芯片被西方卡脖子”,到底有多严重?

综合IC Insights 和中国海关的数据,2020年,中国芯片市场的需求规模高达1434亿美元;其中,中国大陆境内所有芯片制造企业(包括外资厂)能够供给的产能价值,只有227亿美元,自给率只有区区15.9%。

不过,必须要指出的是,这里的自给率统计,加入了在中国建厂的外资芯片工厂的产能(如三星在西安存储芯片厂的产能);如果剔除外资芯片厂,仅统计纯中国大陆企业的产能;2020年,纯中国大陆芯片制造工厂的产能价值约83亿美元,自给率低到只有5.9%。

当然了,还有一种说法,是2019年中国芯片自给率,就达到了30%左右;这种说法的统计来源,不仅把中国大陆境内所有芯片制造企业(包括外资厂)的产能统计了进来,还把中国大陆企业设计,台积电、三星等区域外代工厂制造的产能,也涵盖了进来。

至于哪一种正确,大家见仁见智吧。




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芯片总体的自给率我们了解了大概,但在高端芯片领域自给多少,低端芯片领域自给多少?手机CPU自给多少?汽车功率芯片自给多少?我们还是一头雾水,接下来,我们就谈一谈中国在芯片细分领域的自给率。

为了方便理解,我们这里把芯片大致分为逻辑芯片、存储芯片、模拟芯片三大类。

先说逻辑芯片。

逻辑芯片,顾名思义,就是负责逻辑运算的芯片,我们常见的CPU(中央处理器)、GPU(图像处理器),就是最常见的逻辑芯片应用类型。

那么,我们在逻辑芯片的自给率怎么样呢?花开两朵,各表一枝,我们先说电脑用逻辑芯片。

众所周知,目前全球几乎全部的电脑用逻辑芯片,都被英特尔、AMD、英伟达等美国企业垄断;英特尔是电脑CPU的超级巨无霸,从设计到制造,全部自己包圆。

AMD则是电脑GPU的绝对王者,玩游戏不装个AMD的GPU,你都不好意思和人家打招呼。

总之,美国企业垄断了中国电脑CPU和GPU的市场,中国大陆在电脑CPU和GPU上的自给率约等于零,为什么说约等于呢,因为中国在少数超级计算机、军用设备上,采用了自己设计、制造的CPU、GPU,但由于数量太少,在庞大的民用、商用规模面前,被抹除了。

从制造能力上来讲,目前主流的电脑CPU和GPU的制程为7-10nm,而我们最领先的代工企业中芯国际,其最先进的制程,只能达到14nm,是无法为主流电脑提供芯片的,因此我们的电脑CPU和GPU,几乎全部依赖进口。

再说手机用逻辑芯片,重复了电脑的老路,除了韩国三星外,美国企业垄断了主流手机CPU、GPU、通信芯片的供给,高通、英伟达、AMD一个个如雷贯耳,频频出现在中国手机品牌的发布会上,中国在手机CPU、GPU的自给率状况,不言而喻,约等于零。

从制造能力上来讲,目前的主流手机芯片制程为5nm-12nm,我们大陆的企业,还没有一家,能够代工这个级别的芯片。

这里值得一提是:华为海思麒麟,在2021年第一季度,占有中国大陆手机芯片市场份额的43.9%,超过了高通的32.8%。也是中国大陆企业唯一一次,市场份额反超了美企,但随之而来的美国技术禁运,让着一大好优势,瞬间瓦解,说到底,我们不掌握芯片制造的硬功夫,就无从谈起中国芯片的真正自给和崛起。

这时候可能有人问了:我们难道一家设计&制造逻辑芯片的企业都没有了。

当然有,而且很多,但大多集中在制程在28nm以上的中低端芯片,应用在智能电视、空调、服务器等对逻辑运算要求不高的领域;也有少数高端芯片(台积电代工),应用在人工智能这样的小众行业。

总之是,在逻辑芯片领域,我们的状况是:高端芯片的制造能力全没有,有少数高端芯片的设计能力,但必须要台积电、三星代工。

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说完了逻辑芯片,我们再说说存储芯片,存储芯片又分为DRAM、NAND闪存和其他。DRAM就是我们常说的内存(电脑内存条,手机机身内存);NAND闪存则包括 U盘、TF卡、SM卡、SD卡等等

如果有朋友不太了解这些,也没关系,你就把存储芯片理解成:可以存储系统和图片、视频、表格等数据的芯片,就可以。

2020年,中国存储芯片的市场规模大约450亿美元,其中,中国大陆存储芯片厂商(不包括外资厂)能够供给的产能价值,约56亿美元左右,自给率12.5%。

分开来说,存储芯片--DRAM的全球份额,被三星、SK海力士和美国美光三家,垄断了95%的市场份额;在中国市场的具体份额,我没有找到数据,但被这三家垄断是肯定的。

在技术上,DRAM的全球领先者三星,2020年已经量产了“16GB储量,12-14nm制程工艺”的DRAM;而我们国内领先的企业--合肥长鑫,在2020年却只能做到“8GB储量,19nm制程工艺”,并计划在2021年突破17nm制程工艺,和三星、SK海力士等,差了2-3代。

在营收上,合肥长鑫2020年营收1.5亿美元,只有三星DRAM业务营收的1/500,是的,你没看错,我也没写错,不是1/5,也不是1/50,而是1/500,想要追上,难度可想而知。

而存储芯片--NAND闪存的全球份额,则被三星、铠侠、西部数据、海力士、美光、英特尔6家垄断98.7%,给全球其他企业留下的份额,只有可怜的1.3%。

在技术上,截止到现在,三星、海力士、美光都实现了“堆叠176层”的存储密度,而我们国内领先的长江存储,刚刚实现128层堆叠,和主流技术的代差,也是2-3代。

不过令人欣喜的是,长江存储在全球市场的份额,在2020年第三季度突破了1%,也就是说,6家垄断企业剩下的1.3%市场份额,长江存储拿走了1%,已经成为全球第七大NAND闪存企业。

华为mate40高端手机,部分也采用长江存储的闪存。

总体上来看,中国存储芯片的自给率,比逻辑芯片强一些;在技术上,也更接近世界主流水平,未来几年,中国存储芯片比CPU、GPU,更容易实现自给。



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最后来到了模拟芯片。

模拟芯片,人如其名,就是将一些模拟信号(如自然界的各种声波、光波、电波)转换成数字信号,或者反过来转换的芯片;在此过程中,还可以实现信号功率的放大、过滤等功能。

2020年,中国模拟芯片的总市场规模约为200亿美元,其中,中国大陆企业(不包括外资厂)能够供给的产能价值约23.6亿美元,自给率12%。

分类来说,模拟芯片之汽车芯片,2019年自给率大约18%,其中,大部分的产能,要归功于比亚迪和中车集团。

不过,由于汽车功率芯片采用的都是45nm左右的成熟芯片工艺,中国在制造能力上没有难度,自给率不高,更多是市场竞争原因。

而模拟芯片之射频芯片,与汽车芯片相比,就拉胯得多,2020年,中国射频芯片企业(不包括外资厂)能够提供给市场的自给率,不足5%。

射频芯片是手机、移动基站等设备最重要的通信零部件之一,华为P50就是因为不能购买西方的射频芯片,因而不支持5G。

遗憾的是,我们国内目前在射频芯片方面,处于严重落后的状态,研发制造2G射频芯片的,还有几家公司;而到了3G、4G射频芯片,已经是凤毛麟角,而且技术工艺距离西方太远。

至于华为需要的5G射频芯片,则几乎没有,只有国内射频芯片行业的领头羊-卓胜微,表达了将要开发5G射频芯片的意愿。

同时,5G射频芯片的主流制程,已经达到了8nm;我们即使研发、设计得出来,台积电能不能为大陆企业代工,还是个棘手的问题。

总之,在模拟芯片领域,由于我们在技术、工艺上积累不足,市场竞争上又被西方建立了高大的壁垒,想要突破,还是挺难的,最有希望的,应该就是汽车功率芯片了。



8

讲完了中国在芯片三大领域--逻辑芯片、存储芯片、模拟芯片上的自给率,我们可以得出三个结论:

在自给率方面,逻辑芯片最拉胯,存储芯片表现最好,也最有希望突破;模拟芯片重在工艺积累和打破西方的竞争壁垒。

芯片领域,是美国的核心利益,我们可以看到,无论是逻辑芯片(CPU、GPU),还是存储芯片以及模拟芯片,美国企业都是毫无疑问的主导力量;中国想要在芯片领域实现自给,必然要突破美国的技术封锁和专利墙,一番龙争虎斗在所难免。

芯片自给的核心之核心,在芯片制造,在芯片制造的关键设备、尖端材料和核心工艺。你光设计研发突破没用,人家一切断你的设备和材料,你就只能自给图纸了。

准确地说,中国只有在整个芯片工业崛起的基础上,才能实现彻底的芯片自给,芯片自由;只有几个点的突破是没用的,需要全盘谋划,全面破局。

而全面破局就需要做好长期博弈的心理准备,技术突破不是喊上两嗓子,砸点钱就突破了。

突破需要时间,需要勇气,更需要中国人民的耐心。

要和美国拼内力,看谁活得长。


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