自 2016 年之后,国产替换的呼声越来越高。

 

华为‘备胎’一夜转正”的案例一度成为华为面对美国禁令的底气,越来越多的企业开始关注供应链安全、国产替换,国产替换已经成为大势所趋。越来越多的企业也开始主动寻求一些国产替换解决方案,但国产替换到底应该怎样切入?怎样做?很多人都很迷茫。

 

我们芯片超人商学院第一期课程邀请了东南大学信息学院产业教授姜鑫,为大家带来国产替换的“芯片国产化替换的一些分享”,希望能为大家拨开国产替换化道路上的一些迷雾。部分课堂内容整理如下:

 

导师档案

 


姜鑫,东南大学信息学院产业教授,成功管理过上百个产品,亲自设计并发布了多款新产品,负责多条产品线的研发,生产和技术支持,后加入东南大学毫米波国家重点实验室,在业界拥有丰富的积累。

 

1、芯片是什么?

芯片的生产和造纸的原理类似,芯片制造中的"纸"需要一张质量好的纸:纸张一般来源于沙子,然后形成硅晶柱、切片形成晶圆,然后将感光材料覆盖在晶圆上,利用光刻机光线的反射将复杂的电路图复制到感光材料上,光刻机的作用原理和胶片相机的使用原理相似,只不过胶卷上储存的是电路图。

 

 

然后在“胶卷”上一层一层刻上不同的电路图,原理和盖房子类似,盖一层铺一层胶、光刻,循环往复,根据需求形成不同的结构。最后经过离子注入其它复杂的工艺便有了半导体的特性,最后进行测试,分割,封装完成成品芯片。

 

一般来说,硅芯片一般需要盖几十层,射频芯片一般需要十几层。值得关注的是,光刻机一直是我国的技术弱项,90%以上都依赖国外进口,其技术水平严重制约着中国芯片技术的发展。

 

2、芯片产业格局

芯片为什么重要?

大家都知道芯片重要,但是到底有多重要很少可以量化表达,其实芯片有一种撬动的“杠杆效应”。比如 1 元集成电路的产值将带动 10 元左右电子产品产值和 100 元国民经济的增长。 若以单位质量钢筋对 GDP 的贡献为 1 计算,则小汽车为 5,彩电为 30,计算机为 1000,而集成电路的贡献率高达 2000。

 

在市场份额上,就射频芯片来说,射频只占模拟市场的 1/10,而模拟是整个芯片产业的 1/10。

 

为什么是这样子?因为模拟处理的问题主要是信号跟自然界之间的关系,所以我们既自豪又自卑,为什么?我自豪的是我们面对的都是真实世界的东西,自卑是因为我们不是能凭空创造一个完整世界,因为数字化的东西自带一个体系。当然射频的 10%也很重要,就像人的微量元素,是人体不可或缺的。

 

 

从上面的表格中可以看出,数字芯片市场是一个极其垄断的市场,1985 年前十大厂商占据市场份额的 60%,2018 年全球排名前十的半导体厂商占据市场份额的 65%+。

 

3、数字与模拟的垄断

 

时钟的正弦波和数字的方波正好对应了模拟和数字

 

为了让大家更了解模拟和数字的区别,姜鑫教授借用了“得到”吴军老师的理论给大家讲解了模拟与数字的区别。

 

吴军老师说:“人类进步主要是能量和信息”。其实电子元器件主要处理信息问题,还有一部分处理能量问题。数字芯片主要进行信息处理(可复制),包括信息的传播、信息的处理和信息的存储,数字世界的边界是人为造出来的,只要供需一直在,就会一直增长。

 

 

模拟芯片主要进行信息的传递,传递能力其实也跟处理能力有关联。做模拟芯片就像老中医,要一直揣摩,要有经验,要根据不同的“病人”开不同的药。从上图可以看出,从 1995 年开始算起(彼时摩托罗拉第一代的手机开始开始兴起,无线通讯开始真正到人类社会),增长规律大概是每五年增长十倍。

 

所以在测算 5G 何时全面商用时间时,我们可以参照一下 4G 的发展轨迹:2014 年 4G 才逐渐被大面积使用,在时间线上,今天相当于 4G 爆发前的 2010 年。从技术角度发展来看,大概到 2023 年前后,5G 才能被我们大众广泛享用。

 

数字世界是分层的“想象 / 协作共同体”,在这个体制内玩家们都遵守着游戏规则,每一层都有它的逻辑边界和游戏规则,一旦成为游戏规的制定者,就会造成“赢者通吃”的局面,这也解释了英特尔在市场中屹立不倒的原因:它掌握了通用计算的游戏规则,所以说同一赛道不存在弯道超车。

 

为什么说 AI 是一个新赛道,因为 AI 的底层逻辑、算法可以改变。

 

 

而模拟芯片种类繁多,技术门槛要求高,头部客户少,验证时间长,供应链比较单一,不易验证等特点,决定了在模拟芯片的竞争中需要更多的阅历积累,拼的是“资历”。

 

4、国产替换有哪些思路

工业社会的协作已经很少有纯纯粹粹的国产化,在我看来,如果能满足甲方供应链的安全就可以称为真正的国产化。

 

为什么要国产化?主要有外在原因和内在动力。外在原因历史悠久:1949 - 1994 年巴黎统筹委员会 (简称“巴统”)限制苏联,1952 年开始限制中国,1996 年瓦森纳协定,33 个成员国 (其中 17 个为巴统成员)把军民两用商品和技术以及各类武器弹药、设备及作战平台列入到限制清单,内在动力主要是战略和发展需求。

 

姜鑫教授为芯片超人商学院学员授课

 

我认为眼下做国产化的目的是为了实现真正的国际化。

 

国际化有几个标准:

第一,技术要在在国际上站得住脚,首先知识产权基本上是没有太大问题的,需要自研的技术作为储备;

 

第二,产品需要经过批量和各种验证考核,能融入到其他的生态体系;

 

第三,团队要有很强的战斗力,能够适应未来的国际化和挑战。

 

在国产替换方面,姜鑫博士主要提出了国产替换的三种思路:Pin-2-Pin 替换、借鉴经验、联盟+平台形式,联盟+平台形式目前是机会较大的一个方向,识别靠谱的国产化芯片团队 / 产品是其发展的关键。

 

寻找靠谱的国产化芯片团队 / 产品可以从以下维度考量: