追逐芯片领域的激烈竞争

2023-07-02 理论教育版权反馈

【摘要】：据估算，建造一个芯片制造厂，需要花费150亿美元，等同于一个美国尼米兹级核动力航空母舰编队的造价，而这还只是芯片厂的前期投资。摩尔定律不断得到验证，导致了另一个结果，那就是芯片行业天然会随着技术进步发生自我贬值。从倪光南的“方舟一号”，到邓中翰的“星光一号”，再到展讯的第一枚手机芯片，在全国产业竞争快速迭代的赛道上，中国选手没有跑赢摩尔定律，最终先后被市场拉下马来。

我们知道，从2018年开始，美国就对中兴和华为相继实施制裁，其中的关键就是芯片。中国每年要花费3000多亿美元进口芯片，芯片已经超过石油成为中国第一大进口产品。既然芯片那么重要，为什么还没有实现国产化呢？

原因很简单，芯片这个领域不仅投入大、周期长、风险高，而且市场竞争还很激烈。

特别是在芯片产业的前期，离不开大量的研发费用。这可不是一笔小钱。据估算，建造一个芯片制造厂，需要花费150亿美元，等同于一个美国尼米兹级核动力航空母舰编队的造价，而这还只是芯片厂的前期投资。

小米科技董事长雷军也说过，芯片是这个星球上集成度最高的半导体元器件。从芯片的技术原理来看，首先你需要把沙子液化成高纯度的硅，接着将硅棒切成片状的晶圆，再在晶圆上涂一层感光材料，接着用光刻机按照设计图刻出图案，然后如此反复，把导线和器件一层层装进去。

设计、制造和封测是芯片产品的三驾马车。设计相当于作家写书，制造相当于印刷，而封测则相当于装订。其中芯片的设计异常重要，一个路口红绿灯设置不合理，就可能导致大面积堵车，电子在芯片上同样如此。

作为核心技术，芯片设计被欧美企业死死把持，其中以高通、博通和AMD为代表。高通在芯片界可谓大名鼎鼎，世界上一半手机装的是高通芯片；博通是苹果手机的芯片供应商，手机芯片排第二毫无悬念；而AMD和英特尔，也基本把电脑芯片包场了。

中国企业更多停留在封测和芯片制造，特别是以日月光与台积电为代表，市场份额最高。早在2017年，台积电包下了全世界晶圆代工业务的56%，规模和技术均列全球第一，市值甚至超过了英特尔，成为全球第一的半导体企业。

另外，芯片的良品率取决于晶圆厂整体水平，但加工精度又取决于核心设备，这个核心设备就是光刻机。在这个领域，来自荷兰的阿斯麦公司可谓横扫天下，几乎占据着行业垄断位置，其中高端光刻机市场份额超过90%。

阿斯麦在2019年只生产了26台EUV高端光刻机，由于具备生产7纳米制程的芯片工艺，被誉为“超精密制造技术皇冠上的明珠”，尽管每台机器售价超过1亿美金，却依然受到台积电、三星和英特尔等公司的哄抢。

在晶圆上注入硼磷等元素，需要用到离子注入机，目前这一领域70%的市场份额由美国应用材料公司把持。此外，涂感光材料得用到涂胶显影机，来自日本的东京电子公司拿走了90%的市场份额。即便是光刻胶这些辅助材料，也几乎被日本信越与美国陶氏等公司垄断。不过，重要性仅次于光刻机的刻蚀机，中国的状况要好很多，16纳米刻蚀机已经实现国产运行。

除了技术难度之外，制约芯片发展的还有一个摩尔定律。英特尔的创始人之一戈登·摩尔有个著名的预测：当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件的数目，每隔18～24个月便会增加一倍，性能也将提升40%。

摩尔定律不断得到验证，导致了另一个结果，那就是芯片行业天然会随着技术进步发生自我贬值。什么意思呢？依照摩尔定律的说法，每过两年企业创造的价值就会减半，比如iPhone 11出来后你手中的iPhone X就会贬值。

因此，芯片的迭代速度很快，行业追赶者只要一个节拍没追上，就会被杀死在半路中，上百亿美元的投资说打水漂就打水漂，这样的市场竞争不是每个玩家都能玩得起的。从倪光南的“方舟一号”，到邓中翰的“星光一号”，再到展讯的第一枚手机芯片，在全国产业竞争快速迭代的赛道上，中国选手没有跑赢摩尔定律，最终先后被市场拉下马来。

早在20世纪60年代，高通创始人艾文·雅各布斯就提前布局CDMA的研发，这才成就了高通几十年后的智能手机芯片霸主地位。芯片行业没有捷径，国产芯片产业贫血是综合性发育不良的结果，这需要我们几十年甚至几代人的不懈投入。

追逐芯片领域的激烈竞争

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