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    千億造芯化為泡沫,彎道超車還是落入陷阱?

    2021-04-29 08:52 鈦禾產業觀察

    導讀:別急,先自己建設賽道再慢慢加速前進

    2021年2月26日,武漢弘芯下發通知稱無復工計劃,要求全體人員在3月5日下班前辦理離職手續。

    弘芯夭折早已沒有懸念。2019年,價值7530萬元的土地使用權被查封,從ASML購得的DUV光刻機被抵押至銀行。2020年6月,時任弘芯CEO的蔣尚義遞交辭呈。1個月后,武漢東西湖區政府官宣,弘芯資金鏈條斷裂,項目停滯。

    弘芯并非孤例。2019-2020短短一年多時間里,我國江蘇、四川、湖北、貴州、陜西5省的6個百億級半導體大項目先后停擺,總規劃投資規模達2974億元。

    近年來國內沉沙折戟的芯片企業

    (注:投資金額單位均為人民幣元)

    大量的項目爛尾仍然阻擋不了高漲的造芯熱情。據IC Insights資料顯示,在2020上半年,中國總共有15個省份、29個城市成功簽約了半導體項目,總投資金額高達2021億元人民幣。

    企查查數據也顯示,截至2021年2月,我國共有芯片相關企業6.65萬家,2020年全年新注冊企業2.28萬家,同比大漲195%。2021年以來,數據增長依舊迅猛,前2月注冊量已達到4350家,同比增長378%。

    由于眾所周知的原因,國家對芯片企業有產業政策上的偏重。地方政府積極響應,造芯形勢一片大熱,讓人喜憂參半。芯片的產業發展規律決定了這不是一個數量堆積的游戲——項目建起來容易,活下來不易。

    發展芯片產業的熱情值得肯定,但一批中大型造芯項目紛紛夭折,也值得總結和反思。

    0三缺:技術、人才、產業背景

    成功的企業各有各的不同,失敗的企業則總是相似。這批夭折的芯片項目或多或少在技術、人才和產業背景方面各有缺失,項目進展不如預期,導致專業資本不敢投,資金鏈陷入不良循環。

    成都格芯一期工程建設的12英寸晶圓廠為節約成本,使用從新加坡廠轉移的二手技術和老舊設備,只能做到40nm的制程且遲遲無法量產。

    蘇州中晟宏芯2014年引進了全套IBM Power8 CPU的源代碼,并于2017年率先實現主頻3.75GHz的突破,但隨著PowerPC的逐漸沒落,尚未形成自主創新能力的中晟宏芯也面臨著技術升級和轉型的困難。

    武漢弘芯更是財大氣粗,費盡心思挖來蔣尚義做CEO,又依仗蔣尚義的資源從ASML進口了一臺DUV光刻機??上暧馄哐氖Y尚義僅僅是弘芯拉扯起來的一面大旗,實際掌控弘芯的是并無芯片產業背景的門外漢,麾下也缺乏年輕力壯的精兵強將。

    蔣尚義帶來的技術團隊入職弘芯后才發現氣氛不太對勁——創始團隊心思壓根就沒有放在認認真真搞芯片上,而是希望靠土建工程和政府補貼來賺取快錢。通過抵押資料發現,這臺靠蔣尚義面子刷來的光刻機在“全新尚未啟用”時就直接抵押給了當地銀行,也因此激怒了蔣尚義,最終和弘芯分道揚鑣。

    * 弘芯ASML光刻機剛到手一個月就抵押給銀行,換取5.8億元貸款。

    人才短缺是芯片產業的另一個命門。芯片是人才密集型產業,不僅需要大量經驗豐富的技術人才,領軍型人才更是極為緊俏的稀缺資源。

    能稀罕到什么程度呢?一個不算嚴謹的佐證是,2020年12月中芯國際聯合CEO梁孟松宣布辭職后,次日A股開盤即跌近10%,市值蒸發超過300億元,港股也跌到短時停牌。

    《中國集成電路產業人才白皮書(2019-2020年版)》顯示,到2022年,中國集成電路專業人才缺口將近25萬,而且存在結構性失衡問題——集中上馬眾多芯片項目,會不可避免的造成原本就稀缺的人才資源更加分散。

    各地跟風上馬半導體項目,政績考慮是其中重要因素。各級政府設立的引導基金和地方性商業銀行也在行政層面的影響下,成為這些“三缺”項目的主要輸血者。

    但在設備和技術嚴重依賴引進、項目團隊又缺兵少將的情況下,這些企業難以得到專業投資機構的認同,后續融資極為困難。不少項目是政府投資一頭熱,社會資本空許諾,根本沒跟進。

    2020年陜西坤同辭退所有員工,項目停滯。原計劃投資400億元,除了政府實繳129億元外,另外兩家股東北京坤同科技和GSF Global出資額均為零。

    江蘇中璟航天半導體計劃投入120億元,占地703畝。但在2017年底開工后,由于三大企業股東均未注資,不到一年時間便在大眾視野中消失,導致政府前期施工損失數千萬元。

    武漢弘芯號稱1280億元的超大項目,占股90%的大股東北京光量藍圖居然分文未投,引發爭議,被媒體質疑究竟是“芯片”還是“芯騙”……

    2020年10月20日,國家發改委在例行新聞發布會上,針對“芯片項目爛尾”亂象表示,對造成重大損失或引發重大風險的,將予以通報問責。

    發展芯片產業,不僅僅需要地方政府的魄力,更需要專業的統籌規劃能力。部分地方官員對半導體產業發展規律認知不夠,不具備甄別這些項目的專業能力。芯片并非放諸四海皆可生根,需要可供其茁壯成長的土壤。

    現階段,中國的芯片產業尚處于培育期,大量技術處于研發早期,項目落地更傾向于選擇北、上、深等人才和IC研教資源富集的一線城市,待產能充分釋放后,才會向土地、人力成本更低的二三線城市轉移。

    從這個發展規律來看,一些不具備條件的二三線城市和遠郊區域即使鉚足全力上馬了項目,也常常會因為技術、人才和產業鏈基礎等問題而陷入被動。

    半導體項目一般周期很長,從組建到盈利往往需要十來年甚至更長時間。不僅僅挑戰資本的耐心,對地方執政官員的耐心和能力也是一個巨大的考驗,既需要地方政府不折騰,一屆接著一屆干,也需要一大批熟悉產業規律的專業型官員在背后支持推動。例如從技術、管理、供應鏈、市場等方面積極開展國際合作,熟悉國際化規則,從法律等層面防范杜絕風險。

    從產業發展的角度來看,項目爛尾不是最可怕的,可怕的是爛尾了沒有及時妥善處理。一些不良資產也可通過兼并整合變廢為寶,例如成都格芯在停擺兩年半后,被韓國前SK海力士副會長成立的公司高真科技接手,將在此基礎上建設DRAM生產線。由此可見,積極回收、另尋出路也是產業發展的延續。

    0被誤讀的“舉國體制”

    因為“卡脖子”事件屢屢發生,讓國人尤其關注先進制程芯片的進展。近年來“舉國體制”一詞再度被輿論頻頻提及,難免會給國民造成一種錯覺:但凡舉國體制,問題便可迎刃而解。這是基于過往成功經驗的理想期待,畢竟我們曾經依靠著這種制度優勢攻克了“兩彈一星”,如今為何不能如法炮制攻克芯片呢?

    一個本質區別是,眼下正在發展的芯片不是一個科研項目,而是一個產業。如今的多元化市場主體有著各自不同的目標和利益訴求,并不像計劃經濟時期可以通過一紙行政命令隨時調動,傳統意義上的舉國體制土壤已經不復存在。

    另一方面,現代工業的體量和產業鏈規模都很大、各技術領域專業細分且大量交叉融合,國家不可能也沒必要像過去一樣集中力量去組織攻堅某個具體項目,更多精力轉向統籌謀劃和科學布局,為產業發展營造一個良好的生態環境。各地上馬的芯片項目,政府也應減少行政手段的過分干預,最終還是要交給市場。

    當然,這其間值得反思的地方還有很多。隨著“新型舉國體制”一詞被正式寫入十九屆四中全會《決定》,學界和產業界紛紛思考,如何在市場經濟條件下“集中力量辦大事”。發揮市場在資源配置中決定性作用的同時,積極探索政府的協調性作用,同時保證國家重大利益和國家創新戰略的目標實現。

    簡單來說,“傳統舉國體制”的底盤是計劃經濟,“新型舉國體制”的底盤是社會主義市場經濟。如今改革開放走過四十多年,政府角色深刻轉變,全能型政府已逐步成為歷史。西方國家希望把中國拖入它們標榜的自由競爭市場經濟中,但我國在半導體產業中的后發劣勢難以克服。

    而尊重市場經濟的政府恰當干預,正是我國半導體產業換道超車的關鍵所在?!芭e國體制”引發的另一個公眾關注的話題是“與其各自建廠,為何不集中資源發展中芯國際”?——這種想法來源于其它地區的經驗:韓國扶起來一個三星,臺灣集全島之力推出來一個臺積電,我們為什么砸不出一個中芯國際?

    一批造芯項目的夭折已經證明:僅靠地方政府傾斜性財政支持,企業難以獲得可持續發展的資金和能力。中芯國際作為一家企業,僅僅聚焦在芯片制造一個環節。芯片產業有許多關鍵細分領域,所有細分領域耦合相加才能支撐起整個產業鏈。

    卡脖子的不是某個關鍵技術,而是產業整體運行機制和能力中的系統性薄弱環節——比突破技術壁壘更難的是建構產業生態。

    我們只看到一家臺積電,實際上臺灣還有不少隱形冠軍,比如穩懋是砷化鎵微波集成電路的全球第一,旺宏是記憶體中Nor Flash領域的龍頭企業,漢磊科技是碳矽和氮矽中的翹楚,此外還有聯電、南科、華邦等一眾優秀的電子企業。

    值得一提的是,這些企業幾乎都發源于新竹,這里擁有臺灣高校top3“臺清交”中的兩所:臺灣交通大學和臺灣清華大學,同時離臺灣大學、臺北大學、臺灣科技大學、臺北科技大學距離都不遠??蒲腥瞬呕A再加上當地政府的大力扶持,經年累月讓土壤慢慢變得肥沃。

    臺灣省的新竹科學工業園,培育集聚了眾多半導體領域的“隱形冠軍”。

    芯片的種類很多,大類就包括邏輯芯片、記憶體芯片和復合芯片。而邏輯芯片又分先進制程和成熟制程。臺積電的主要競爭優勢在先進制程,中芯國際的業務則主要在成熟制程。

    芯片是一個全球分工協作的大產業,沒有任何一個國家能實現100%的自給自足。所以我們要發展的不是一家企業、一項技術,而是要打造一個能和國際接軌、還要具備一定競爭力的本土產業生態。

    0直道追趕:構建關鍵能力

    經濟學家內森·羅森伯格(Rosenberg Nathan)在研究劃時代的技術發明時,曾指出一個事實:

    “蒸汽機、機床、發電機、內燃機、晶體管和計算機這些重大創新,都為后續創新提供了一個框架,因此啟動了數十年的活動序列。這些后續創新并沒有產出全新的產品,而是在原先的基礎上補充或改進?!?/p>

    芯片產業的發展歷程中,每一個技術生命周期里最初提出“框架”的企業,往往都能通過先發優勢建立起護城河,保持著技術上的領先甚至壟斷地位。

    北京大學路風教授提出的“產品開發平臺”是一個實用的理論工具,從技術和產品的關系的角度具象化了產業生態。所謂產品開發平臺,是一個包含了其工作對象(產品序列)、工作主體(專業研發團隊)和工作支持系統(工具設備和經驗知識)的有組織的活動系統。

    產品開發平臺是技術創新的動力傳導機制,技術學習從亞產品層次躍升到產品層次的動力從來不是技術性的,而是來自于追求競爭優勢和克服生存危機——簡單來說,就是從科研任務、興趣導向驅動創新,到市場需求、問題導向驅動創新。

    伊諾斯和摩爾創立英特爾時,汲取了仙童半導體的教訓,并沒有設置正式的R&D(開發和制造)實驗室,但是組織起來了有效的技術創新和產品迭代機制。打破部門之間的溝通壁壘,直接把制造工廠當作實驗室,實行無邊界的“開發-制造”模式。

    產品開發平臺也有助于技術知識形成的連續性成長。例如英特爾公司80年代的286、386、486,90年代的奔騰系列以及2006年以后的酷睿系列。當英特爾需要開發全新的技術時,就設立獨立的組織去完成任務,同時通過與大學的合作來滿足對基礎研究的需要,每一代的技術都沉淀在英特爾的開發平臺上,形成延續迭代——這種模式的一個明顯好處是,很少有人從英特爾出走去創建公司。

    大量從實踐中積累起來的技術知識具有緘默性,很難在企業間編碼轉移,往往需要技術人員之間的協作實踐、口口相傳才能真正掌握,重經驗、重工藝的芯片企業更是如此。

    2002年,“龍芯一號”面世,這是我國首枚擁有自主知識產權的通用高性能微處理芯片。龍芯團隊最初只是中科院計算機所下屬的一個課題組,龍芯的所有功能模塊芯,包括CPU核心等在內的所有源代碼和定制模塊均為自主研發。盡管性能和兼容性上與先進水平仍有較大差距,但彼時龍芯已經初步顯現出產品開發平臺的能力,并且培養了一支人才隊伍。

    龍芯的開發者電腦與獨有的使用解析

    2010年,龍芯團隊成立龍芯中科技術有限公司,開始從研發走向產業化。

    2015年,龍芯產品開始應用于北斗衛星。

    到2019年,龍芯出貨量達到50萬顆以上,在國產化應用市場份額領先。

    堅守了18年,已年過五旬的創始人胡偉武終于可以自豪面對媒體:“預計最多到后年,龍芯給國家交的稅,就會超過之前對我們所有的研發投入?!?/p>

    胡宏偉同時提出了“做世界上第三套生態體系”的大目標,這個大目標的底氣,也是基于龍芯著力打磨了18年的產品開發平臺。

    完整的產品開發平臺,還是吸收外部科學技術知識最有效的機制之一。針對具體產品研發進行的技術學習更容易將外部知識轉化為自身力量。在自建產品開發平臺的過程中,龍芯團隊走了一條完全自主開發的道路,兆芯則走了一條引進消化再創新的道路——“借進別人的底盤,造自己的車”。

    兆芯主攻的KX系列芯片主要基于從威盛團隊承接的x86技術資源和專利交叉授權。

    2010年,威盛把x86技術帶到了大陸,王惟林領導的團隊開始了歷時兩年多的闖關,從原理、架構、代碼、設計方法和流程,吃透了CPU設計的一整套體系。

    2013年,隨著國內核高基重大專項的實施,上海市國資委與威盛合資成立了上海兆芯集成電路有限公司,王惟林團隊被全部轉入了兆芯,開始轉入CPU內核研發的實戰攻堅階段。

    但此時賽道上的強敵已一騎絕塵,英特爾的x86架構已在PC、服務器、工作站領域占據絕對霸主地位。兆芯由于拿到的原始代碼與主流水平差距太大,每一代的優化改進難度都相當于重新設計一枚芯片——后起的兆芯沒有捷徑可走,只能在直道上小步快跑,和巨頭拼速度、比較率。

    這是一條稍有差池便可能影響整個項目進度的追趕道路,好在前面已經基本吃透了CPU的研發精髓,兆芯的團隊心中相對有底。日后王惟林在向媒體回憶這段艱辛經歷時,仍然心有余悸:“亦步亦趨、誠惶誠恐,每一個節點都不能出差錯,投入的人力、時間、資金難以想象?!?/p>

    2017年12月28日,兆芯正式發布新一代KX-5000系列芯片,這是國內首款支持DDR4的國產通用CPU,業內將其性能比肩于英特爾主流的第七代i5。

    2019年,兆芯低調發布新一代KX-6000處理器,產品顯示出自主設計x86內核的進取心。正在研發的KX-7000據說將全面升級CPU架構,支持DDR5內存及PCIe4.0。

    2016年“十二五”科技創新成就展上,兆芯攜國產x86通用處理器及ZX-100S芯片組亮相。

    我國芯片企業大多數依賴外源技術,但“守得云開見月明”的往往是具備消化、吸收,以及自主創新能力的企業。其中的關鍵能力構建在于搭建屬于自己的產品開發平臺,有了這個平臺和內部R&D作為基礎,外部創意知識才可以源源不斷地納入吸收。

    反之,假如企業不具備這個關鍵能力,無論多么土豪地砸錢引進外部技術,結果都是陷入技術依賴的被動局面。而追逐摩爾定律這條道路上沒有“彎道超車”的概念——只有直道,要么換道

    0換道超車:創新商業模式

    遵循技術發展規律的同時,商業模式創新也非常重要。浙江大學吳曉波教授提出“二次商業模式創新”概念,即對已有的商業模式進行修改調整,再引入到新的市場情境,從而顯著提高企業生產效率和競爭力。

    臺積電的興起就是典范。在此之前,芯片采用的是IDM模式——即單一企業整合設計、制造、封裝測試到銷售的全過程。臺積電另辟蹊徑,單獨拆解出“后端制造”環節,成為專門制造芯片的代工廠,即Foundry。如今“Fabless(無晶圓廠設計商)+Foundry(代工廠)”成為當下芯片制造的經典模式。

    這種商業模式創新避免了行業既有競爭模式,帶動行業垂直分工,開創出“多贏”的新局面。Fabless可以專注于天馬行空的設計,一批芯片設計公司應運而生,Foundry則專精于將設計師們的藍圖蝕刻到芯片上。這樣的分工不僅促進了全球芯片產業的發展,更為臺積電的崛起開辟了道路。

    單純的“技術突圍”就只能囿于已有技術范式,受制于人。從臺積電當時的情況來看,僅靠技術追趕德州儀器、英特爾等歐美大廠實為中下策,但“重構分工體系”可謂上上策。

    2018年張汝京創辦芯恩時提出了一種基于中國情境的半導體商業分工模式“CIDM”,C為Commune,即共享共有制IDM模式。

    張汝京認為:“在中國當前的形勢之下,CIDM模式是相對更好的模式,一方面能夠整合眾多小企業來搞定全產業鏈,減少對其它廠商的依賴,又不用承擔太多風險和投資,就能實現資源共享?!?/p>

    中國缺乏能夠整合芯片制造多個環節的IDM企業。

    從成本來看,芯片產業在設計、制造、封測等多個獨立的產業環節,每向下流動一個環節,價格就要上漲20%-40%。

    從效率來看,功率半導體器件、模擬芯片、高端數?;旌闲酒?、微制器、數字信號處理器DSP,都是采用IDM模式獲得成功的,因為設計要跟工藝完全配合,工藝又要根據設計來優化。

    從利潤來看,IDM雖然難度大,但利潤比純代工高。

    然而,IDM模式對于企業資金、技術和人才的要求極高,目前國內單個企業很難獨木成林,因此建立類似戰略聯盟的“利益和使命共同體”成為一種探索方向。

    這種模式的理想狀態是:芯片設計公司獲得芯片制造廠商的產能及技術支持,制造廠商又與終端客戶直接對接減少產品銷售的不確定性,終端客戶與設計公司直接對接提高產品設計效率,最終實現資源共享、能力協同、資金及風險共擔。

    “差異化需求”是吳曉波教授提出的另一種商業模式創新路徑。三星半導體的異軍突起就是在建立在全球對DRAM的旺盛需求上,并以此作為切入口發展起來的。

    在中國,辰芯專注于背照式CMOS芯片,需求定位為行業級、科研級,軍工和航天領域,與索尼的小飛機CMOS芯片形成了差異化競爭。寒武紀則專注于AI芯片,發布了全球首款具備“深度學習”能力的神經網絡處理器芯片。

    如果說堅持自主創新、建立產品開發平臺是直道追趕,進行商業模式二次創新則是換道超車。在技術創新上,先發企業具有能力壁壘,但在商業模式創新上,后發企業可能更容易輕裝上陣。

    先發企業可能陷入現有核心能力的剛性陷阱,比如競爭趨同、現有交易模式成本不斷增加、交易流程日益復雜、難以滿足個性化客戶新需求等。上世紀80年代,日本東芝等一眾半導體企業群狼圍攻英特爾,本世紀初三星和臺積電的脫穎而出,都是發揮了后發企業的商業模式創新優勢。

    以芯片為代表的諸多產業在從一個技術生命周期迭代到下一個周期的時候,往往會產生“機會窗口”,后發者如果能夠提前識別并作出前瞻性布局,完全存在換道超車的可能性。

    05“被拖進別人的賽道是不明智的”

    “被美國人拖進他的賽道是不明智的,我們要把他拖入我們的賽道”。

    一位資深芯片產業人士表示,因為美國的一再打壓,讓國人對先進制程的芯片過分焦慮,失去了平常心。造芯潮水洶涌,一時泥沙俱下,很難說是否有這種情緒夾雜其間。

    “美國希望把中國拖入他所擅長的賽道。這也可能是一種釣魚,先進制程芯片不是一蹴而就的,用錢一下子砸不出來,只能慢慢熬,自亂陣腳便會出現弘芯這樣的問題”。

    在這位業內人士眼里,武漢弘芯作為一家完全沒有技術沉淀的初創企業,居然一開始就將技術目標定在14nm和7nm量產的國際頂尖水平,實在是“過分進取”了。

    千億造芯項目折戟沉沙,對中國芯片產業的一個深刻啟示在于——如果我們對芯片產業的發展規律有足夠的認知,會發現在先進制程上的盲目追趕也可能是一個陷阱。

    目前先進制程芯片仍然集中應用于一些高端消費電子,在更廣闊的應用領域,例如車用芯片、通訊芯片、感光元件、邊緣計算、微控制器、電源管理芯片等方向上應用的大多為成熟制程的芯片,而在這些賽道上,中國芯片企業是完全有能力、并且還有巨大的空間持續提高自主化的比例。

    被卡脖子雖然難受,但是造芯之路急不來,靠“舉國砸錢”就能實現彎道超車更不宜奢望。對中國芯片產業來說,唯有扎扎實實蹲好馬步,直道上奮起直追拼效率;并緊緊抓住技術范式迭代的機會窗口,以超凡的洞見提前布局,才能最終換道超車,突出重圍。

    參考文獻:

    [1] 吳曉波\張馨月\沈華杰,商業模式創新視角下我國半導體產業“突圍”之路,2021

    [2] 路風,論產品開發平臺,2018

    [3] 路風,走向自主創新:尋求中國力量的源泉,2006

    [4] 薛瀾,薛瀾談新型舉國體制:真正卡住我們脖子的是什么?,2020

    [5] Gerschenkron A..Economic backwardness in historical perspective,1962

    [6] Rosenberg N..Uncertainty and Technological Change,1996

    [7] 慕容素娟,芯人物-致中國強芯路上的奮斗者,2020

    本文特別鳴謝:浙江大學社會科學學部主任吳曉波教授及其團隊提供研究支持并全程指導。