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“中国芯”的理想是运营商的“羽翼”

2020年9月9日 06:52  赛立信通信研究  作 者:苏璐静

华为麒麟芯片断供阴霾

在8月7日中国信息化百人会2020年峰会上,华为消费者业务CEO余承东表示:“由于美国今年的制裁,9月15日后台积电将无法再承接华为高端芯片代工订单,华为麒麟9000芯片将会成为最后一代麒麟芯片产品,华为Mate40或将成为搭载高端麒麟芯片的“绝版”机。”从去年制裁以来,加上疫情的影响导致手机芯片供货减少,使得华为在今年上半年手机发货量同比下滑11.9%,而预计今年的发货量将低于去年的2.4亿台。

在过去十几年,华为一直在芯片领域奋起直追,渴望在国际上取得话语权,摆脱对西方技术的依赖。如今,像华为这样的顶级企业,虽然已经完全具备芯片的设计能力,但遗憾的是麒麟芯片断供的事实,让我们意识到尽管我们可以独立设计出芯片,但我们无法在不借助西方技术的前提下,自己制造出芯片。

目前,中国仍是全球最大的半导体与集成电路消费市场。数据显示,2018年中国的芯片消费量超过美洲(22%)和欧洲(9%)的总和,占全球总消费量的33%;70%的中国芯片依赖进口,自给比例仅30%左右。在截至2019年的10年中,中国芯片进口金额已经从1293亿美元升至3104亿美元,增长率达140%,成为美国芯片制造商最大的出口市场,为其提供了超过30%的收入。由于缺乏自主制造芯片的能力,目前中国只能眼睁睁地白给其他国家送钱。

国内半导体产业链分工落后

为什么拥有全面自主的“中国芯”难度那么大。这就要从芯片的制造流程说起,在芯片领域,设计、制造和封测是三大组成部分,大部分企业主营业务只涉及其中一环,像华为海思主要就是负责芯片设计,而后继的工序则由代工厂完成。

芯片设计领域,是中国在半导体产业链中发展最好的领域,2019 年中国 IC 设计产值达3084.9亿元人民币,年增长率超19.71%。在全球占比突破10%。从产品线来看,中国芯片设计产业的产品线涵盖手机 SoC、基频、指纹辨识,及银行安全芯片等,但在高端芯片领域,中国芯片的市占率还是很低,跟国际大厂有明显差距。不论华为海思还是高通、苹果,都购买并使用了英国公司ARM的架构,且在ARM授权的设计图纸上进行重新的改造,进行图纸设计还需要EDA软件,不巧的是,全球EDA软件三大巨头Synopsys(新思)、Cadence(楷登)、Mentor(明导)公司均来自于美国。

2009-2019年国内芯片设计产值(单位:亿元人民币)

数据来源:网络公开数据

目前,中国芯片最大的问题是在中间制造这个环节。

华为海思是一家芯片设计公司,不涉及芯片的生产,这就不得不找代生产公司。而台积电是晶圆代工厂商中的绝对霸主——第一家将EUV技术用于7nm工艺制程商业化生产的晶圆代工厂。在全球其他芯片设计同行们还在琢磨着7nm工艺制程时,台积电早已经落成了5nm生产线了,麒麟9000芯片正是基于台积电5nm工艺打造。而即使是台积电,也大量采用了美国的半导体材料,根据美国第二轮制裁的规定:“任何企业供货含有美国技术的半导体产品给华为,必须先取得美国政府的出口许可。”台积电的断供将会给华为的高端5G手机生产带来巨大的打击。

全球晶圆代工厂制程对比

数据来源:网络公开数据

封装测试封测是集成电路产品的最后一段环节,技术相对容易。中国大陆封测领域有三大龙头,包括长电科技、华天科技和通富微电,三家共占领了全球市场超过20%份额。2019年前9月,我国芯片封测行业产值达1607亿元。

从行业发展情况来看,我国半导体材料在国际分工中多处于中低端领域,高端产品市场主要被欧、美、日、韩、台等国家及地区的少数国际大公司垄断。在整个产业链的多数环节,我国与国际先进技术之间存在巨大差距。因此想要制造“中国芯”道阻且长,目前只能大量依靠从海外进口。

国内制造芯片的差距在哪里?

所有的生产都离不开设备。设备可分为晶圆制造设备、封装设备和测试设备等。晶圆制造设备又分为刻蚀机、光刻机,其中光刻机的技术难度最高,现在被荷兰ASML公司技术垄断,而里面的技术问题盘根错节,基本逃不出美国制裁的限制。

中芯国际曾向ASML公司订购了一台价值1.48亿美元的EUV光刻机,但由于外界原因,设备至今仍未交付。中芯国际刚刚可以量产14nm制程,与台积电5nm制程相差甚远,自然没有办法指望中芯国际为华为代生产芯片了。

5G时代,中国芯片与运营商关系变得更紧密

目前,我国的电信运营商正全力加速5G应用快速落地,其中离不开芯片的技术支撑,在当前的艰难局势条件下,国内的运营商和设备商之间再也不仅仅是从前甲方和乙方的商业合作关系,更是唇亡齿寒、荣辱与共的关系。

运营商的工作重心由以前的个人通讯业务转向2B业务,不再单纯是“管道工”的身份,因此必须提前做好准备。以前面对个人业务需要技术设备全部准备好了,才开始着手应用方案的测试实验,现在面对2B业务则应该提前对项目进行孵化,提前给特定路段组网,提供测试环境,协助优化网络,甚至承担一部分研究工作。

从设计到制造,从材料到设备,芯片产业已经成为世界上分工最为细致的产业之一。目前包括美国在内,全球没有一个国家可以掌握芯片整个领域的全部技术。上游产业链供应不足导致5G应用发展放缓这绝对不是华为一家公司面临的难题,更是运营商乃至中国走向强企业强国的阻碍。美国的制裁是痛苦的,但也是一个重大的机遇,将逼迫国内半导体产业链从设计到生产尽快地升级协调发展。5G芯片能在自动驾驶、工业互联网、远程医疗、远程教育、智能家居、个人智能穿戴等领域发挥重要作用,这里面离不开运营商的支持,运营商要想继续领跑5G,关键是突破业务发展的边界,提前布局2B生态圈,以开放的心态与行业伙伴联合共同打赢这场数字战争。

编 辑:值班记者
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