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3月7日早上，一個朋友給筆者打電話：“中興停牌你知道不？美國政府禁止中興采購了”。此時筆者的注意力還集中在今年女生節(jié)新出的條幅上，不以為然的答道："看到報道了，估計美國政府也就做做樣子吧"。然而兩天過后，事件發(fā)酵，先有中興網(wǎng)友爆出，除了不允許采購芯片之外，美國供應(yīng)商已經(jīng)全面停止對中興的技術(shù)支持：不再回復(fù)郵件，打電話過去，對方說，“你的郵件我就當(dāng)沒看到，電話以后也別打了，否則我會有麻煩。”接著，看到中興宣布正在配合美國政府申請出口許可，雖然這種申請通常會被駁回。再后來，聽說ARM這家英國公司，因為公司大部分研發(fā)放在美國，也被迫停止對中興的支持和商務(wù)合作。如此種種，讓筆者深吸一口涼氣，看來這次美國玩兒真的了。 對于這次事件的反應(yīng)，有些人認為沒什么大不了，努比亞沒了高通，不是還有中興微電子么，用自己的唄。有些人認為，最好全部禁運，此刻正是國產(chǎn)芯片的好機會。但筆者卻認為，若美國政府的斷貨制裁持續(xù)過久，會帶來中興乃至整機產(chǎn)業(yè)的滅頂之災(zāi)。所謂皮之不存毛將焉附，對于國產(chǎn)芯片而言，若失去國產(chǎn)整機廠作應(yīng)用支撐，又談何發(fā)展機會。所以，目前當(dāng)務(wù)之急是讓美國政府盡快解除禁運，度過眼下難關(guān)，再圖將來。 雖然這些年，國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展突飛猛進，自給率逐年提高。華為海思最新的麒麟芯片可以和高通驍龍820一比高下；龍芯積累了十多年，也終于可以和北斗衛(wèi)星一起上天；隨便拆開一個藍牙音箱、機頂盒、冰箱洗衣機，里面的核心芯片已經(jīng)大部分是國產(chǎn)品牌。但不可忽視的現(xiàn)狀是，這些國產(chǎn)芯片的成功應(yīng)用大多在消費類領(lǐng)域。在對穩(wěn)定性和可靠性要求很高的通信、工業(yè)、醫(yī)療以及軍事的大批量應(yīng)用中，國產(chǎn)芯片距離國際一般水平差距較大。尤其是一些技術(shù)含量很高的關(guān)鍵器件：高速光通信接口、大規(guī)模FPGA、高速高精度ADC/DAC等領(lǐng)域，還完全依賴美國供應(yīng)商。 進入二十一世紀第二個十年，西方國家遏制中國，限制高技術(shù)產(chǎn)品出口中國的瓦森納協(xié)議依然生效。上述幾種芯片是限制出口的重災(zāi)區(qū)。如果想看看中國這幾個方向的真實水平，每年查查瓦森納協(xié)議的更新就可以了。而現(xiàn)代相控陣雷達里面，他們都是必需品，只能通過”你懂的”渠道獲得。每生產(chǎn)一臺國產(chǎn)示波器，里面的ADC都需要美國政府的同意才能進口，同時要承諾不被轉(zhuǎn)做軍事用途。打開中興、華為出產(chǎn)的基站，電路板上除了幾顆數(shù)字基帶芯片是自產(chǎn)的，通信鏈路上RF，PLL，ADC/DAC乃至外圍測量電源電壓的芯片都見不到國產(chǎn)供應(yīng)商的身影。雖然整機廠通過自產(chǎn)基帶芯片掌握核心算法，但是，卻無法解決被國外芯片供應(yīng)商“卡脖子”的問題。了解整機產(chǎn)業(yè)的人都知道，一臺基站假如有100顆芯片，其中只要有1顆被禁運，整臺基站就無法交付。就算找到團隊重新設(shè)計，根據(jù)IC研發(fā)的固有規(guī)律，一顆芯片從設(shè)計、測試到量產(chǎn)至少要1年以上，高可靠性的工業(yè)級芯片需要時間更長。如果制裁持續(xù)1年，這期間中興的所有產(chǎn)品全面斷貨，合同無法履行，完全沒有收入，結(jié)果不言而喻。唇亡齒寒，就算國產(chǎn)ICer們一年后把芯片給中興做出來，又有什么用呢？這一次，美國政府是捏住了中興的脈門。 誠然，這些年來中國電子整機行業(yè)水平突飛猛進。華為超越愛立信成為世界第一大通信設(shè)備公司。逼的其他幾家公司只能不斷合并，最后中興得以擠進世界前四。聯(lián)影、邁瑞等國產(chǎn)大型醫(yī)療器械的產(chǎn)品水平直逼GE、飛利浦等巨頭。國產(chǎn)雷達完成主動相控陣的跨越式超越，052C/052D、殲16等高性能武器服役，其雷達制式和性能已經(jīng)直逼美國，超越歐洲和俄羅斯。就在軍迷們彈冠相慶，褲衩紅的不能再紅的時候，不能掩蓋的事實是缺”芯”的命門其實一直掌握在美國人手中。 縱覽歷史，中國電子整機產(chǎn)業(yè)的突破其實也是電子技術(shù)演進和世界分工變化的結(jié)果。電子設(shè)備的核心是算法、軟件和硬件。算法和軟件有其自身的特點，中國人依靠聰明和勤奮容易完成趕超。客戶需要一個feature，華為可以連夜派工程師加班編寫；都是4G基站，華為可以做到一鍵配置完成，而對手需要按照操作手冊一步步完成。早年的華為靠這些逐步建立起市場優(yōu)勢。而硬件隨著IC技術(shù)的發(fā)展，芯片集成的功能越來越多，實際上技術(shù)含量都集中到了芯片中。以前一塊電路板上上百個元件，調(diào)試和良率都是門檻，而現(xiàn)在變成一兩顆芯片。只要你能買到芯片，照著參考電路設(shè)計一下，八成能用。除了軍用的高端芯片，華為中興之流幾乎可以買到世界上最先進的商用芯片。盡管有瓦森納協(xié)議，但美國供應(yīng)商們在巨大的利益誘惑面前，也在幫助我們想辦法繞過限制。于是，買了一流的芯片，就有了一流的硬件，再加上勤奮鑄就的軟件和聰明凝聚的算法，打敗懶惰的歐洲通信商們就是順理成章的事情。于是中國成了世界工廠，有著世界上最大的半導(dǎo)體消費市場。但3月7日，美國政府的制裁來了，我們才發(fā)現(xiàn)，世界領(lǐng)先的整機產(chǎn)業(yè)實際上是建立在沙子一般的地基之上，皇帝的新衣被人扒的一干二凈。 互聯(lián)網(wǎng)我們有BAT可以和facebook/google過過招，電子整機有華為中興可以對抗思科愛立信，IT行業(yè)里面為什么獨獨集成電路，沒有能跟美國抗衡的能力呢？這還要從IC設(shè)計產(chǎn)業(yè)的特點來說起。IC設(shè)計相對于互聯(lián)網(wǎng)和整機設(shè)備，有兩個重要特點，試錯成本高和排錯難度大。互聯(lián)網(wǎng)做一個app，可以一天出一個版本，有些bug沒關(guān)系，第2天就可以修復(fù)，試錯和修改的成本幾乎為零。整機硬件的電路板設(shè)計周期在1天到1個月之間，生產(chǎn)周期在3天到2周之間，出了錯重新投板費用在幾百到幾千之間，最多數(shù)萬塊錢。而IC設(shè)計，不算架構(gòu)設(shè)計，從電路設(shè)計開始，到投片，最少要半年時間。投片送到工廠加工生產(chǎn)，一般要2個月到3個月。最重要的是一次投片的費用最少也要數(shù)十萬元，先進工藝高達一千萬到幾千萬。如此高的試錯和時間成本對一次成功率的要求極高，不得不把流程拖長，反復(fù)驗證，需要多個工種密切配合，團隊中一個人出錯，3個月后回來的芯片可能就是一塊兒石頭。修改一輪，又三個月出去了。 與試錯成本高并存的是排錯難度大。互聯(lián)網(wǎng)編個軟件，調(diào)試起來幾乎可以在程序任意地方設(shè)斷點，查看變量當(dāng)時的狀態(tài)或者打出log。硬件電路板上，幾乎任何一根信號線可以拉到示波器上看波形。而一顆手指甲蓋大小的芯片，里面有上億個晶體管，而最終能在電路板上測量到的信號線卻只有十幾根到幾百根。如何根據(jù)這少得可憐的信息，推理出哪個晶體管設(shè)計錯誤，難度不言而喻。 兩大特點導(dǎo)致對IC從業(yè)人員的素質(zhì)要求極高，試錯周期長需要邏輯嚴謹細致的工作態(tài)度，排錯難度大需要一套科學(xué)的實驗方法。而這兩方面，恰恰是國內(nèi)教育的軟肋。過分重視知識的記憶，而忽略邏輯和方法。所以當(dāng)軟件工程師們靠自己的聰明和勤奮，不斷快速迭代的時候，ICer們卻經(jīng)常遇到豬隊友的困惑，導(dǎo)致原地打轉(zhuǎn)。加班已經(jīng)不能再多，卻還是一次次的delay，上市時間依然落后。更有很多bug無法找到原因，反復(fù)投片實驗也無結(jié)果，最后只能以項目失敗收場。 高難度的產(chǎn)業(yè)背后蘊藏的是巨大的利益和商業(yè)價值。集成電路被譽為電子工業(yè)的糧食，除了對國家和行業(yè)安全有著巨大的意義，利潤率也隨著技術(shù)含量水漲船高。芯片本身的材料是二氧化硅，成本極低，上面凝聚的技術(shù)就決定了利潤。消費類芯片產(chǎn)品一般毛利率在30%~40%，工業(yè)用產(chǎn)品一般能在50%~60%以上，更有甚者，以高性能模擬芯片為主的美國Linear公司，平均毛利率能達到90%！很多我們無法設(shè)計的芯片，例如高端交換芯片，毛利率都在99%以上。一旦中美開戰(zhàn)，即便沒有禁運，美國政府利用行政手段把自己電子武器的批量成本壓到我們的1/10是分分鐘的事情，細思極恐。
+ n" p& c) }; T$ a" }嘗試突破 我們一直努力，從未放棄。 高校。有些高性能關(guān)鍵器件芯片規(guī)模不大，看起來挺適合高校來作為突破的主力軍。但多年下來，業(yè)內(nèi)公認是高校的水平不如工業(yè)界。這不是中國特有的，美國也這樣。這和前述集成電路產(chǎn)業(yè)的特點密切相關(guān)。高校的優(yōu)勢是出新idea，對于算法這類領(lǐng)域挺合適，仿真實驗看到結(jié)果快且準，仿出來有效果基本實際就會有效，頂多實現(xiàn)復(fù)雜度太高。芯片試錯成本高，流程長，參與協(xié)作的工種多，任何一個環(huán)節(jié)出問題，就看不到好結(jié)果。能把一個芯片做成業(yè)界普遍水平，不掉坑里，就已經(jīng)不容易，需要多年積累。學(xué)生們積累少，縱有好的idea，往往躲不過路上無數(shù)的暗坑，還沒看到idea的效果，就死在半路了。學(xué)校的特長是做更前沿的研究，適合彎道超車。而集成電路恰恰不好彎道超車，尤其是模擬芯片，你不解決100MHz的問題，到200MHz的時候那些問題還在。 仿制、抄襲。軍迷們引以為自豪的山寨能力，就是看美軍有什么，我們就抄一個。集成電路也可以抄，學(xué)名反向設(shè)計。雖然芯片很小，電路密度極大，但仍然可以通過顯微、照相等方式獲得他的全部版圖信息，然后復(fù)制一份，送到工廠生產(chǎn)，似乎看起來就可以得到一模一樣的產(chǎn)品了。其實不然，版圖相當(dāng)于軟件編譯后的機器代碼，可讀性很差，無法了解其原理和架構(gòu)。而版圖提取本身存在物理誤差和人為錯誤，尤其對于高性能的模擬混合信號芯片，對工藝又非常敏感，稍有不一致都可能導(dǎo)致芯片性能和良率的巨大差異。而此時設(shè)計人員無法了解原理，定位錯誤猶如一個盲人在大海里撈針。軍工研究所普遍采用這種方法，每次反向猶如一場賭博，有時候做出來OK最好，一旦出現(xiàn)問題，基本束手無策。所以多年下來，除了電路比較簡單的射頻和功放芯片，上述高性能PLL，ADC等關(guān)鍵器件反向成功，能量產(chǎn)裝備的例子寥寥無幾。 科研項目。國家近十幾年來，一直通過863/973/核高基等國家級科研計劃對關(guān)鍵器件進行支持，投入巨大。后期也要求工業(yè)界和整機廠加入，以解決應(yīng)用脫節(jié)的問題。但這些年下來，真正能量產(chǎn)并轉(zhuǎn)化為實際產(chǎn)品的成果寥寥。究其原因，一個是目標脫節(jié)。IC界有個說法，實驗室測試通過只是邁出了一小步，到量產(chǎn)還有巨大的工作量。科研項目只需要在評審的時候能夠提供幾顆樣片，演示出所需性能即可拿到尾款。而工業(yè)級應(yīng)用需要在各種溫度和環(huán)境變化條件下保持性能穩(wěn)定，以及解決批量生產(chǎn)的良率問題。如何保證量產(chǎn)是需要從設(shè)計一開始就考慮的，有些科研單位選擇的架構(gòu)本身就決定了成果只能交差，而不能量產(chǎn)。二是指標脫節(jié)。科研項目的立項單位不考慮國內(nèi)實際水平，盲目追趕世界領(lǐng)先水平。不管上一周期的項目是否完成，今年的指標一定要更近一步。申請單位惡意競爭，不考慮自身實力，申請時競報指標，誰提的指標高誰拿到項目，才不管2年以后如何交差。這樣的制度下，本來按照已有技術(shù)積累，做100MHz還能量產(chǎn)，指標競價完成后目標變成500MHz，最后誰都搞不定。 人才引進。2000年前后，國家利用人才政策吸引海外留學(xué)人員歸國創(chuàng)業(yè)。這期間有陳大同、武平回來創(chuàng)立了展訊，魏述然回來創(chuàng)立了銳迪科等一批國產(chǎn)IC設(shè)計公司。這批公司一開始也許有想做工業(yè)級產(chǎn)品、關(guān)鍵器件的雄心，但很快發(fā)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)環(huán)境不合適，中國整機還沒有強大到今天華為中興的地位，市場容量小，技術(shù)可靠性要求高，design-in周期長，所以這批中成功活下來的這批企業(yè)都是靠消費類市場和08年附近一波中國山寨手機熱潮完成了原始積累，進入良性循環(huán)。然而對于引入工業(yè)級、關(guān)鍵器件的人才就沒有那么一帆風(fēng)順。 首先合適的人選就非常少。例如在美國，由于瓦森納協(xié)議的限制，華人無法進入ADI/TI等公司最核心的ADC產(chǎn)品研發(fā)部門，即使在他們設(shè)立在中國的研發(fā)中心，大陸工程師可以通過網(wǎng)絡(luò)看到絕大部分母公司的設(shè)計，但高性能的ADC產(chǎn)品除外。這簡直是90年代氣象局被玻璃房子鎖住超級計算機的另一個翻版。 2009年從美國ADI公司回來了一位李博士，通過非法手段帶回了高性能DAC產(chǎn)品的版圖，一下子提高了國產(chǎn)DAC產(chǎn)品的性能指標。但2013年事件被曝光，遭到ADI和美國政府的抗議。李事件導(dǎo)致美國政府對華人參與關(guān)鍵器件研發(fā)的控制更加嚴格，并對往來中國的留學(xué)生進行更嚴格的審查，相繼查出Vanchip剽竊RFMD事件和天大教授張浩被FBI誘捕事件，不論是真是假，對海外留學(xué)生歸國從事關(guān)鍵器件研發(fā)造成了心里陰影，很多人為了保住往來美國的人身自由，放棄參與國內(nèi)高性能的關(guān)鍵器件研發(fā)工作的機會。 于此同時，在國際市場上，華為中興需要遵守國際知識產(chǎn)權(quán)的游戲規(guī)則，李的方法和產(chǎn)品無法被正規(guī)整機廠采用，實際上并沒有解決工業(yè)界的問題。相反華為中興對引入國產(chǎn)供應(yīng)商在知識產(chǎn)權(quán)上更加擔(dān)心，要求國產(chǎn)廠家自證清白，有的甚至到了要求國產(chǎn)供應(yīng)商的創(chuàng)始人不能有ADI/TI履歷的夸張地步，進一步導(dǎo)致國產(chǎn)替代進度的嚴重落后。最后，在沒有知識產(chǎn)權(quán)問題的軍用領(lǐng)域，由于受2013年被曝光的影響，到目前還沒有看到李博士的產(chǎn)品被裝備使用，甚是可惜。 整機廠自己努力。國內(nèi)真正算在高性能關(guān)鍵器件領(lǐng)域有所突破的應(yīng)該只有華為旗下的海思了。海思因為有華為不計成本的投入，麒麟的成就眾所周知，在高速光通信及交換芯片上也有突破，已經(jīng)在慢慢從低端蠶食broadcom等多年來構(gòu)筑的技術(shù)壁壘。但之前任總的一篇講話中，給海思的定位是備胎，任總要求華為一定要用最好的器件給客戶提供最好的性能，海思做不到性能最優(yōu)就不采用。實際上這個思路，筆者覺得是有問題的。芯片行業(yè)有個特點，很多問題在實驗室是測不出來的，必須在大規(guī)模應(yīng)用的時候才能發(fā)現(xiàn)、改進和提高。如果一看指標不好就不用，那永遠沒有機會發(fā)現(xiàn)問題，那這個備胎永遠是個紙糊的，一上路就碎。實際上，正是華為終端部門被要求捏著鼻子也要用K3V2，才成就了今天的麒麟。 國家層面也看到了上述問題，2013年9月國務(wù)院副總理馬凱調(diào)研集成電路產(chǎn)業(yè)，隨后國家出臺了新的集成電路產(chǎn)業(yè)振興規(guī)劃。改為成立產(chǎn)業(yè)基金，通過股權(quán)投資的方式對集成電路企業(yè)進行幫助。同時以紫光為首的國內(nèi)民營資本結(jié)合政府基金，開始了國際市場上的瘋狂掃貨。展訊、RDA、OmniVision等企業(yè)紛紛被收歸旗下。但時光轉(zhuǎn)到2015年，紫光和大基金系的掃貨開始遇到障礙，收購美光，西數(shù)，試圖以此突破nandflash產(chǎn)業(yè)遇挫，華潤報價Farchild被拒。連飛利浦照明業(yè)務(wù)的收購也因為美國政府擔(dān)心功率半導(dǎo)體技術(shù)外泄而終止。回過頭來看，除了展訊這類本來就是國內(nèi)公司、OmniVision本來就是華人公司，國家通過收購的方式并未采購到貨真價實的核心技術(shù)，更不要說可以有軍事用途的射頻、ADC等關(guān)鍵器件技術(shù)，可以斷定美國人是不可能賣的。 如何破局？ 對于突破集成電路高性能關(guān)鍵器件，筆者認為有三個因素：有足夠的資金支持，有整機廠的通力合作和有耐心的團隊。 資金怎么解決，“十八大”要求讓市場在資源配置中起決定性作用。芯片研發(fā)是高投入高風(fēng)險，最后運氣好才有高產(chǎn)出。現(xiàn)在政府通過大基金的方式來決定資源分配，并不一定總能選中最后的勝利者，而且有國有資產(chǎn)保值增值的壓力，道德風(fēng)險，都會讓其投資行為走形。另外，國資的大規(guī)模投入還會造成擠出效應(yīng)，減少民營資本在產(chǎn)業(yè)中的投入量。 筆者認為最好的方式還是吸引民間資本。民間資本只要有足夠大的市場，足夠大的利潤，他就會心動。而一開始團隊技術(shù)水平跟先進水平有差距，無法參與全球競爭，可以攫取的市場規(guī)模必然沒有那么大。這個時候應(yīng)該是國家出馬，通過補貼和獎勵整機廠商的方式，在不損害整機廠家成本競爭力的前提下，在初期允許國產(chǎn)芯片商賣一個高價，獲得超額利潤，彌補巨額研發(fā)的投入，吸引民間資本進入。后期，根據(jù)芯片累計裝備的數(shù)量，逐步減少補貼，最后達到市場定價，進入國際市場參與競爭。這種政策好處是錢肯定都花到有競爭力的市場主體中，誰最后裝備，誰做的東西能用，就補貼誰。當(dāng)然要注意防范騙補的問題。 至于研發(fā)風(fēng)險和選擇錯誤風(fēng)險，讓民間資本來去承擔(dān)。民資花自己的錢，自然會慎重選擇團隊，即使研發(fā)失敗，也能坦然接受。這樣一份國家補貼，可以吸引多份民間投資，只要其中一份兒成功量產(chǎn)，國家就賺到了。 當(dāng)然所有的前提是我們還有一個強大的，有國際競爭力的整機產(chǎn)業(yè)。只有他們，才有動力去試用還在襁褓中的國產(chǎn)IC。筆者在推廣國產(chǎn)IC的過程中，最感動的就是這群整機廠家的技術(shù)人員，不需要任何的利益驅(qū)動，他們是發(fā)自內(nèi)心的愿意去幫助國產(chǎn)IC，有時上司都允許放棄了，他們還加班加點幫助國產(chǎn)供應(yīng)商查找問題。 塞翁失馬，焉知非福。也許多年后回過頭來看，這次中興事件對國產(chǎn)IC產(chǎn)業(yè)是個轉(zhuǎn)折點。但不管怎樣，當(dāng)下真心希望他能度過難 | 
發(fā)表于 2018-4-18 18:01:23
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