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近日,阿里巴巴集團全資收購杭州中天微系統(tǒng)有限公司,中天微是中國大陸目前惟一大規(guī)模量產(chǎn)的自主嵌入式CPU IP Core公司,全球累計出貨超過7億顆芯片。圖為今年4月21日,兩名中天微工作人員正在編寫代碼。
【僑報綜合報道】美國政府禁止7年內(nèi)向中興通訊出售元器件、軟件和技術(shù),中美貿(mào)易摩擦升級到高科技領(lǐng)域,中國通信行業(yè)首次感受到“芯痛”。據(jù)調(diào)研公司International Business Strategies Inc.估計,中國有近90%的芯片是進口或在華外企生產(chǎn)的,而中國國產(chǎn)芯片只占到本土需求的8%左右。
缺“芯”之困
技術(shù)瓶頸反映到全球半導體市場的版圖中就是中國企業(yè)的競爭力不足。目前全球77%的手機是中國制造,但其中不到3%的手機芯片來自中國;全球54%的芯片都出口到中國,但中國國產(chǎn)芯片的市場份額只占10%。
目前,中興能否順利渡過此次“劫難”還不得而知,即便解決了眼前的危機,后續(xù)如何避免被美國抓住“命門”,不單是中興通訊的問題,更是中國的問題。因為在中興被禁背后,凸顯了大國博弈下中國的“芯痛”。
綜合北京《中國新聞周刊》、《中國經(jīng)濟周刊》報道,芯片,又稱微電路、微芯片、集成電路,指內(nèi)含集成電路的硅片,體積很小,卻是手機、計算機或其他電子設(shè)備的核心組成部分,可以說芯片就是電子設(shè)備的“大腦”。
芯片是信息時代的“基石”,而芯片產(chǎn)業(yè)則是一個國家高端制造能力的綜合體現(xiàn),是各個國家參與全球高科技競爭的戰(zhàn)略制高點,背后蘊藏的是巨大的商業(yè)價值和國家利益。
中國是世界上最大的半導體芯片消費市場,但長期以來集成電路嚴重依賴進口,貿(mào)易逆差持續(xù)擴大。
據(jù)調(diào)研公司International Business Strategies Inc.估計,中國有近90%的芯片是進口或在華外企生產(chǎn)的,而中國國產(chǎn)芯片只占到本土需求的8%左右。
對進口芯片的依賴,使得中國耗費了大量的外匯儲備。據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院統(tǒng)計,2017年中國集成電路進口金額達2601.4億美元,同比增長14.6%,超過石油進口額成為最大宗進口商品,同期集成電路出口金額僅為668.8億美元,同比增長9.8%。
高昂的費用背后是中國芯片產(chǎn)業(yè)的薄弱。據(jù)上海第一財經(jīng)網(wǎng)報道,在芯片產(chǎn)業(yè)所包含的軟件、設(shè)計、制造、封測、材料、設(shè)備等領(lǐng)域,中國的落后是“全方位”的。
在今年4月18日中國計算機學會青年計算機科技論壇(以下簡稱論壇)上,中國工程院院士、CCF名譽理事長李國杰也表達了類似的看法:“在芯片制造工藝上,我們和美國的實力差一代到兩代,我們現(xiàn)在能做到14nm工藝,且工藝還不是很完整,而海外已經(jīng)做到了10nm到7nm?!?br/>
以目前在中國芯片設(shè)計領(lǐng)域發(fā)展的不錯的華為海思為例,其芯片制造環(huán)節(jié)仍然需要由臺灣半導體制造公司臺積電代工。
全方位的落后造成了目前中國國產(chǎn)芯片主要應用在消費類領(lǐng)域,而對穩(wěn)定性和可靠性要求更高的通信、工業(yè)、醫(yī)療以及軍事領(lǐng)域,中國國產(chǎn)芯片還與國際水平存在較大的差距。
技術(shù)上的差距,造成了中國雖為芯片全球第一大市場,卻沒有任何的話語權(quán)。
在強大的芯片進口需求中,美國是中國重要的芯片進口國。中國商務部去年發(fā)布的《關(guān)于中美經(jīng)貿(mào)關(guān)系的研究報告》顯示,美國出口的15%的集成電路都銷往中國。
中國市場也早已占據(jù)美國芯片巨頭的半壁江山。高通(Qualcomm)2017財年在中國大陸的營收為145.79億美元,占到總營收的65%。另一家存儲芯片巨頭美光(Micron)2017年在中國大陸市場的營收達104億美元,占其總營收的51%。
然而龐大的市場并未換來真正的技術(shù)。中國在芯片、元器件領(lǐng)域仍然較為弱勢,中國國內(nèi)半導體產(chǎn)業(yè)更多集中在后端工藝,但上游基礎(chǔ)原材料、半導體設(shè)備以及核心元器件,如射頻、FPGA、高速數(shù)模轉(zhuǎn)換、存儲等多個核心芯片技術(shù)仍掌握在海外廠商手中。
有分析指出,在終端基帶芯片上,還有聯(lián)發(fā)科和展訊等中國企業(yè)參與競爭;但在服務器芯片層面,美國供應商一家獨大;在通信網(wǎng)絡的核心光芯片層面,主要以美國供應商為主。
技術(shù)瓶頸反映到全球半導體市場的版圖中就是中國企業(yè)的競爭力不足。目前全球77%的手機是中國制造,但其中不到3%的手機芯片來自中國;全球54%的芯片都出口到中國,但中國國產(chǎn)芯片的市場份額只占10%。
市場調(diào)研機構(gòu)IC Insights發(fā)布的報告顯示,目前全球半導體市場規(guī)模達到4385億美元,前十大半導體廠商(三星、英特爾、SK海力士、Micron、博通、高通、德州儀器、東芝、英偉達和恩智浦)占據(jù)了整個市場58.5%的份額,這其中并沒有出現(xiàn)中國廠商的身影。
遺憾錯過黃金年代
中科院計算所研究員、博士生導師包云崗認為,中國的半導體產(chǎn)業(yè)遺憾地錯過了一個黃金年代。目前國際半導體行業(yè)巨頭幾乎都在20世紀七八十年代起步,用漫長的時間和巨量的人才投入換來今天的技術(shù)積累。
自1978年,中國改革開放已走過了40年,伴隨著世界第二大經(jīng)濟體等光環(huán)的加冕,BAT、華為的誕生,中國何以在至關(guān)重要的芯片領(lǐng)域如此落后?
北京《中國新聞周刊》報道,中國工程院院士、CCF名譽理事長李國杰認為,一方面相關(guān)技術(shù)積累不夠,另一方面政策時常搖擺。
談到芯片設(shè)計制造的技術(shù)積累,李國杰說“不是砸錢就能夠解決”。
據(jù)業(yè)內(nèi)人士分析,芯片設(shè)計的試錯成本和排錯難度大,時間周期常常以月甚至以年來計算。
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的實驗方法,而這兩方面,恰恰是中國教育的軟肋。
中科院計算所研究員、龍芯處理器負責人胡偉武在論壇上表示,中國的芯片產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)極不平衡,應用型人才很多,基礎(chǔ)研究人才很少。
對此,李國杰也持相同的觀點,他認為人才儲備與培養(yǎng)比較薄弱,這是中國芯片半導體產(chǎn)業(yè)與國際頂尖水平相比仍有明顯差距的一個關(guān)鍵因素。在他看來,大多數(shù)人才都集中在技術(shù)應用中,但鉆研算法、芯片等底層系統(tǒng)的人才太少。
對于政策方面,中國計算機學會(CCF)秘書長杜子德也在論壇上表示,中國長期對基礎(chǔ)研究重視不夠,對核心技術(shù)和平臺重視不夠,是值得深刻反思的問題。李國杰則認為,國家在民用芯片上,過去的政策不是很堅定,“這不是一天兩天就能出來成果的,需要長時間支持”。
《中國青年報》報道,中科院計算所研究員、博士生導師包云崗認為,中國的半導體產(chǎn)業(yè)遺憾地錯過了一個黃金年代。目前國際半導體行業(yè)巨頭幾乎都在20世紀七八十年代起步,用漫長的時間和巨量的人才投入換來今天的技術(shù)積累。
事實上,歷數(shù)全球,只有美國有結(jié)構(gòu)完整的計算機產(chǎn)業(yè),英國、韓國、德國、法國都只是各有所長。而在芯片半導體這個產(chǎn)業(yè)鏈條非常長的領(lǐng)域,中國還缺乏完善的上游供應。
大連東軟信息學院副教授張永鋒表示,中國國產(chǎn)芯片的升級換代主要依靠生產(chǎn)工藝和EDA工具(芯片設(shè)計輔助軟件、可編程芯片輔助設(shè)計軟件、系統(tǒng)設(shè)計輔助軟件等三類)的進步,但這些上游工具大都被海外企業(yè)掌握。
以加工高端芯片所要用到的極端精準的照相機——光刻機為例。光刻機的精度決定了芯片的精度上限,而高精度光刻機主要產(chǎn)自荷蘭的ASML和日本的尼康與佳能三家企業(yè),全球最頂級的光刻機基本由ASML壟斷。在生產(chǎn)工藝方面,國際芯片巨頭企業(yè)一般將芯片生產(chǎn)交給韓國的三星、中國臺灣地區(qū)的臺積電等企業(yè)去做,中國大陸企業(yè)缺乏相關(guān)的經(jīng)驗積累。
“我們亦步亦趨跟著別人走,但還是被落下了很遠?,F(xiàn)在的設(shè)計流程與國際大企業(yè)先進的COT設(shè)計方法相比差距仍很大。”張永鋒說,客觀現(xiàn)實導致中國芯片企業(yè)與海外巨頭相比,整體仍處于實力較弱而且分散的狀態(tài)。
芯片人才缺口40萬
中國工業(yè)和信息化部軟件與集成電路促進中心2017年5月發(fā)布的《中國集成電路產(chǎn)業(yè)人才白皮書(2016至2017)》顯示,目前中國集成電路從業(yè)人員總數(shù)不足30萬人,但是按總產(chǎn)值計算,需要70萬人,人才培養(yǎng)總量嚴重不足。
除了研發(fā)實力弱、企業(yè)集中程度不高之外,影響中國芯片發(fā)展的還有研發(fā)人才的不足。
北京《中國青年報》報道,北京交通大學副教授李浥東最近有些憂慮,他看到在對中興事件與國家芯片的討論中,關(guān)注技術(shù)差距的多,關(guān)注人才問題的少。而在他看來,中國國產(chǎn)芯片的研發(fā)和應用短缺,更為根本的問題在于中國計算機人才培養(yǎng)的“頭重腳輕”。
他觀察到,計算機專業(yè)的大學生和研究生,普遍不愿意學習更為基礎(chǔ)的計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu),而是對計算機應用更加上心。
“高校的芯片產(chǎn)業(yè)人才儲備堪憂。幾乎所有人都在做計算機應用的東西,而不是基礎(chǔ)的東西。”李浥東很理解計算機基礎(chǔ)領(lǐng)域和應用領(lǐng)域之間客觀存在的人才差異,“高校講就業(yè)率,學生看市場預期”,但他認為,無論是薪資待遇還是人才總量,目前都相差太大了。
根據(jù)中國工業(yè)和信息化部軟件與集成電路促進中心(CSIP)2017年5月發(fā)布的《中國集成電路產(chǎn)業(yè)人才白皮書(2016至2017)》(以下簡稱白皮書),目前中國集成電路從業(yè)人員總數(shù)不足30萬人,但是按總產(chǎn)值計算,需要70萬人,人才培養(yǎng)總量嚴重不足。
“本質(zhì)上都是在教學生怎么用計算機,而不是教學生怎么造計算機。就像汽車專業(yè)教了一堆駕駛員一樣?!闭勂鹦酒瞬旁掝},中國科學院計算技術(shù)研究所研究員、“龍芯”處理器負責人胡偉武有很多話說。在他看來,中國的芯片產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)極不平衡,大多數(shù)人才都集中在技術(shù)應用層面,但研究算法、芯片等底層系統(tǒng)的人才太少。
他隨手就舉了一個現(xiàn)實的例子:絕大多數(shù)互聯(lián)網(wǎng)公司都在用Java編程,相應的人才儲備有數(shù)十萬甚至上百萬,但研究Java虛擬機(在實際的計算機上仿真模擬各種計算機功能的抽象化計算機)的人才非常少,“我2010年辦企業(yè)的時候連10個人都不到”,而今天中國可能仍不超過100個。
“大學教育不光要教用計算機的人才,而是要教一個體系結(jié)構(gòu),一個操作系統(tǒng),應該把這些教學體系發(fā)展起來?!焙鷤ノ浜粲酰嬎銠C專業(yè)要加強基礎(chǔ)人才的培養(yǎng)。
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