從2018年全球半導(dǎo)體數(shù)據(jù)中看物聯(lián)網(wǎng)芯片產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

2018年中國(guó)進(jìn)口的芯片元組數(shù)量達(dá)到4000億個(gè)，同比增長(zhǎng)10%，消費(fèi)金額達(dá)到2.06萬(wàn)億元人民幣。這個(gè)數(shù)字究竟有多大？其實(shí)2018年中國(guó)進(jìn)口商品總額為14.09萬(wàn)億元，芯片的消費(fèi)量占比14.62%，這個(gè)比例已經(jīng)足夠大。而去年中國(guó)進(jìn)口石油總額為1.59萬(wàn)億元人民幣，石油消費(fèi)還趕不上芯片消費(fèi)。這一點(diǎn)就足以說(shuō)明，中國(guó)早已從傳統(tǒng)工業(yè)向智能科技產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，成為新的科技大國(guó)。

十九大報(bào)告提出，我國(guó)經(jīng)濟(jì)已由高速增長(zhǎng)階段轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展階段，正處在轉(zhuǎn)變發(fā)展方式、優(yōu)化經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)換增長(zhǎng)動(dòng)力的攻關(guān)期。受益于“芯片國(guó)產(chǎn)化”趨勢(shì)，半導(dǎo)體行業(yè)也正加快轉(zhuǎn)型升級(jí)步伐，呈現(xiàn)出諸多新的趨勢(shì)和變化。

近幾年全球半導(dǎo)體領(lǐng)域發(fā)生了多起并購(gòu)，其中不乏中國(guó)資本的參與，集成電路產(chǎn)業(yè)向中國(guó)大陸轉(zhuǎn)移已成業(yè)界共識(shí)。預(yù)計(jì)今年全球集成電路市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到5000億美元，作為全球規(guī)模最大、增速最快的中國(guó)集成電路市場(chǎng)規(guī)模也將達(dá)到2萬(wàn)億元人民幣。

01

國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)近幾年在加速發(fā)展

在過(guò)去的二三十年里，整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)平均以每年4%-5%的速率成長(zhǎng)，而全球GDP每年的平均增速大概是2%左右，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)每年的平均增速是全球GDP增速的兩倍。

2018年全球GDP總額85萬(wàn)億美元，美國(guó)為20.51萬(wàn)億美元，大約占全球的24%，中國(guó)按照當(dāng)年匯率計(jì)算為13.46萬(wàn)億美元，占全球的16%。全球電子相關(guān)的產(chǎn)業(yè)約1.6萬(wàn)億美元，大概占全球GDP的1.8%，這其中半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)占比約為1/3。

這個(gè)比例跟我們平時(shí)的感覺比較像，一個(gè)年收入100萬(wàn)的家庭，一年大概花費(fèi)1-2萬(wàn)購(gòu)買各種電子設(shè)備，包括手機(jī)、電腦、電視、電冰箱等。

未來(lái)，隨著互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的崛起，電子科技產(chǎn)品的消費(fèi)量越來(lái)越大，公司及企業(yè)對(duì)于芯片的需求也越來(lái)越大，這個(gè)比例也將會(huì)越來(lái)越大，而這也是電子產(chǎn)業(yè)和半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的增長(zhǎng)速度一直快于全球GDP增長(zhǎng)速度的原因之一。

在電子產(chǎn)業(yè)和半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)之中成長(zhǎng)的更快的就是芯片設(shè)計(jì)，芯片設(shè)計(jì)平均以每年9%的速率成長(zhǎng)，是半導(dǎo)體行業(yè)增速的兩倍左右。

中國(guó)國(guó)內(nèi)有大量的電子加工制造業(yè)，但是在芯片方面又有很多的短板。2018年，中國(guó)進(jìn)口3120億美金的芯片，而全球的市場(chǎng)總額也就是4700億美金，中國(guó)進(jìn)口了2/3，算上出口的846億美金，逆差高達(dá)2274億美金。而且，這已經(jīng)是中國(guó)連續(xù)六年進(jìn)口半導(dǎo)體超過(guò)2000億美金。

之所以有如此大的芯片進(jìn)口量，主要是因?yàn)橹袊?guó)芯片自主提供的比例非常低，除了通信設(shè)備里因?yàn)?a href="http://www.brongaenegriffin.com/tags/海思/" target="_blank">海思和紫光展銳兩個(gè)大公司存在有超過(guò)10%的比例之外，其他領(lǐng)域的自給率都非常的低，甚至很多的領(lǐng)域都是接近0%，這是一個(gè)觸目驚心的數(shù)字。

中國(guó)芯片自主提供比例如此低，歸結(jié)起來(lái)主要有以下幾點(diǎn)：

最強(qiáng)技術(shù)握在巨頭手中。芯片研發(fā)具有投入大、周期長(zhǎng)、風(fēng)險(xiǎn)高、競(jìng)爭(zhēng)激烈等特點(diǎn)。從芯片的技術(shù)之爭(zhēng)來(lái)看，全球芯片制造業(yè)的核心技術(shù)長(zhǎng)期被控制在Intel、AMD等行業(yè)巨頭企業(yè)手中，國(guó)內(nèi)芯片產(chǎn)業(yè)從產(chǎn)業(yè)規(guī)模、技術(shù)水平、市場(chǎng)份額等方面都與英特爾、三星、高通等國(guó)際領(lǐng)軍企業(yè)有較大差距，即便與臺(tái)資企業(yè)也有不小差距。

高端IC設(shè)計(jì)能力薄弱。國(guó)內(nèi)大量依賴進(jìn)口集成電路很大一部分原因是中國(guó)企業(yè)在高端的IC設(shè)計(jì)上的滯后。

國(guó)內(nèi)企業(yè)一般先有產(chǎn)品后有市場(chǎng)調(diào)研。國(guó)內(nèi)多數(shù)從事高端研發(fā)的芯片IC設(shè)計(jì)公司在開發(fā)高端產(chǎn)品時(shí)，基本不做市場(chǎng)調(diào)研。而最普遍做法是先有產(chǎn)品，而后去找市場(chǎng)。這種違反市場(chǎng)規(guī)律做法的出現(xiàn)，源頭在于許多IC設(shè)計(jì)公司的取巧心理。

02

芯片設(shè)計(jì)研發(fā)之難

但追究溯源，其本質(zhì)還是芯片的研發(fā)難度之大。一條芯片設(shè)計(jì)制造生產(chǎn)線大約涉及50多個(gè)行業(yè)，一般要經(jīng)過(guò)2000至5000道工藝流程，制造過(guò)程相當(dāng)復(fù)雜。

設(shè)計(jì)一款芯片，科研人員先要明確需求，確定芯片“規(guī)范”，定義諸如指令集、功能、輸入輸出管腳、性能與功耗等關(guān)鍵信息，將電路劃分成多個(gè)小模塊，清晰地描述出對(duì)每個(gè)模塊的要求。然后由“前端”設(shè)計(jì)人員根據(jù)每個(gè)模塊功能設(shè)計(jì)出“電路”，運(yùn)用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言建立模型并驗(yàn)證其功能準(zhǔn)確無(wú)誤?！昂蠖恕痹O(shè)計(jì)人員則要根據(jù)電路設(shè)計(jì)出“版圖”，通過(guò)光刻、注入等復(fù)雜工序，重復(fù)轉(zhuǎn)移到晶圓的一個(gè)個(gè)管芯上，，再將管芯切割后，經(jīng)過(guò)封裝、測(cè)試、篩選等工序，最終完成芯片的制造。

如此復(fù)雜的設(shè)計(jì)，不能有任何缺陷，否則無(wú)法修補(bǔ)，必須從頭再來(lái)。如果重新設(shè)計(jì)加工，一般至少需要一年時(shí)間，再投入成百萬(wàn)甚至上千萬(wàn)元的經(jīng)費(fèi)。而且一款復(fù)雜芯片，從研發(fā)到量產(chǎn)，要投入大量人力、物力和財(cái)力，時(shí)間至少要3至5年，甚至更長(zhǎng)。處理器類芯片還需要配套復(fù)雜的軟件系統(tǒng)，同樣需要大量人力物力來(lái)研制。美國(guó)英特爾公司每年研發(fā)費(fèi)用超過(guò)百億美元，有超過(guò)5萬(wàn)名工程師。

物聯(lián)網(wǎng)芯片雖然相對(duì)于CPU、GPU等芯片復(fù)雜度大幅降低，僅僅只是具有運(yùn)算、存儲(chǔ)、通訊、傳感等功能，但從設(shè)計(jì)到量產(chǎn)一款物聯(lián)網(wǎng)芯片，不但價(jià)格不菲，時(shí)間最快也得半年左右，而伴隨著物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的復(fù)雜度已經(jīng)在極速增加，物聯(lián)網(wǎng)廠商對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)芯片的成本、體積、擴(kuò)展性、差異化、上市時(shí)間等方面的壓力也與日俱增。傳統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)芯片設(shè)計(jì)總是與簡(jiǎn)單不沾邊的。

03

物聯(lián)網(wǎng)芯片設(shè)計(jì)的創(chuàng)新之道

而長(zhǎng)芯半導(dǎo)體憑借其在資源整合、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、芯片采購(gòu)和生產(chǎn)制造方面豐富的資源而推出的開放的互聯(lián)網(wǎng)模式下單平臺(tái)M.D.E.SPackage，克服了傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)芯片設(shè)計(jì)制造的種種缺點(diǎn)，為物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的芯片設(shè)計(jì)開辟了一條極簡(jiǎn)之路。

以前我們需要通過(guò)開發(fā)定制的芯片才能滿足于新的應(yīng)用，而在開發(fā)芯片的過(guò)程中投入高，周期長(zhǎng)，需要開發(fā)幾版芯片的時(shí)間不確定。但長(zhǎng)芯半導(dǎo)體M.D.E.SPackage（閃電快封平臺(tái)）的出現(xiàn)，讓這一切成為了可能。

一般而言，如果想要開發(fā)定制芯片，首先這款芯片的出貨量要達(dá)到1年100萬(wàn)顆的量才值得去開發(fā)這款芯片，其次我們可以算投入，開發(fā)芯片中最主要的人工投入和模具費(fèi)用也是很高的，這就導(dǎo)致了一個(gè)問題，那就是一些具有多樣化需求且采購(gòu)量相對(duì)分散的客戶難以從相對(duì)集中的設(shè)計(jì)制造公司獲得足夠的應(yīng)用技術(shù)支持，而長(zhǎng)芯半導(dǎo)體M.D.E.SPackage正好填補(bǔ)了這個(gè)市場(chǎng)缺口。

M.D.E.SPackage是什么？M.D.E.SPackage，即閃電快封平臺(tái)。所謂M.D.E.S，是指長(zhǎng)芯半導(dǎo)體在物聯(lián)網(wǎng)芯片設(shè)計(jì)制造中的四大理念： M(Miniaturization)小型化；D(Diversification)多樣化；E(Extensibility)可擴(kuò)展；S(Short time)短時(shí)間。也就是說(shuō)，該平臺(tái)不僅可以設(shè)計(jì)制造出更小型號(hào)的芯片，還能提供各種類型的芯片以滿足任何規(guī)模企業(yè)對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)芯片的需求。

通過(guò)M.D.E.Spackage平臺(tái)，客戶可以有兩種方式定制自己的物聯(lián)網(wǎng)芯片：

——

1.選擇平臺(tái)內(nèi)成熟的SiP方案。長(zhǎng)芯半導(dǎo)體實(shí)現(xiàn)從芯片到SiP云端的全程定制，不需要客戶觸及復(fù)雜的半導(dǎo)體技術(shù)；

2.從M.D.E.Spackage數(shù)據(jù)庫(kù)選擇成熟的芯片（比如處理器、內(nèi)存、傳感器等），像搭積木一樣搭建自己的SiP系統(tǒng)，長(zhǎng)芯半導(dǎo)體則以更低的成本，更快速的周轉(zhuǎn)時(shí)間，更小的尺寸，以及更強(qiáng)的擴(kuò)展能力來(lái)構(gòu)建滿足客戶需求的SiP封裝。也就是說(shuō)，哪怕你一點(diǎn)都不懂半導(dǎo)體技術(shù)，通過(guò)M.D.E.Spackage平臺(tái)也能根據(jù)下單入口的指引快速完成下單！

關(guān)于長(zhǎng)芯半導(dǎo)體

長(zhǎng)芯半導(dǎo)體有限公司正式成立于2017年，是由一群來(lái)自騰訊科技，華為技術(shù)，興森科技，意法半導(dǎo)體等互聯(lián)網(wǎng)及半導(dǎo)體行業(yè)精英組成的創(chuàng)新型半導(dǎo)體服務(wù)企業(yè)。

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（本文所用數(shù)據(jù)來(lái)自IC Insights網(wǎng)站和中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)集成電路設(shè)計(jì)分會(huì)魏少軍教授的公開分享，非常感謝！）