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中國半導體的崛起,從“斷人財路”開始

時間:2019-09-26

來源:芯三板 作者: 令小山

導語:?在工業制造能力方面,世界上很多國家都有自己的優勢領域,如韓國的內存產業,面板產業、英國的化工產業、德國的汽車工業、但是能把一項技術產業化并且把價格白菜化的國家只有一個——中國。

在工業制造能力方面,世界上很多國家都有自己的優勢領域,如韓國的內存產業,面板產業、英國的化工產業、德國的汽車工業、但是能把一項技術產業化并且把價格白菜化的國家只有一個——中國。

仿制

中國半導體的產業化從仿制開始。1971年,英特爾開發出第一個商用處理器Intel4004,片內集成了2250個晶體管,能夠處理4bit的數據,每秒運算6萬次,頻率為108KHZ,這是世界上第一塊商用微處理器。四年后,8080芯片又幫助英特爾在幾年后占據了電腦芯片的霸主地位。

電子信息的腳步悄然而至,剛剛改革開放的中國也開始追隨著時代的腳步前行。1979年上海元件五廠聯合上海無線電十四廠,仿制出了8080八位微處理器(編號5G8080),其中的過程在如今看來都算不上科學。

8080的仿制是通過俗稱“刨片子”的方法進行的,也就是直接用顯微鏡觀察做好的芯片布局,然后仿照硅片的布局復制,并不是從頭做CPU的邏輯設計。當時的中國還沒有CPU這種大規模集成電路的前端設計,產業鏈更加無從談起,依靠這種“土辦法”中國比日本和德國早一年,實現8080的仿制。

自從第一顆芯開始,逆向工程這一手絕活兒至今仍在某些半導體領域發揮著自己的光和熱。眾所周知,TI的某些高端芯片一直對中國禁運,某研究所為了突出重圍,通過特殊渠道買來禁運的TI高端DSP芯片,一層一層地磨開,一層一層地了解結構,仿造設計,兩三年后推出模仿得一摸一樣的DSP,中國人的逆向工程總是能幫自己解決一些燃眉之急。

突破

針對一兩款用途不是很廣的產品逆向工程能夠短期內解決某種困境,但是半導體產業化最優的途徑仍然是正向開發,這樣才能掌握核心技術和避免知識產權所帶來的麻煩。

一個小小的芯片,承載著中國雷達電子的重中之重。在雷達、電子對抗等領域的電子裝備中,我國長期以來一直采用國外的DSP芯片,在一些裝備在過去一度使用飛思卡爾公司的MPC8640D等DSP芯片。還有一部分芯片,因為禁運的原因,只能通過其他國家走私才能買得到,但走私來的芯片,會給雷達帶來極大的不確定性。首先無法保證供貨渠道的穩定,也沒辦法獲得國外公司的技術支持,再者,DSP也可能像CPU一樣被預留后門,美國不是沒有留后門的習慣,我們的雷達電子就面對著這樣舉步維艱,四面楚歌的境地。

為解決國產雷達的無“芯”之痛,國家設立“核高基”重大專項“面向高計算密集度應用的嵌入式DSP”課題,“華睿1號”DSP芯片開始孕育。由中國電科第十四研究所、北京國睿中數和清華大學聯手,經過7年的研發攻關,“華睿1號”終于研發成功,成為中國軍用雷達的第一顆國產心臟,隨后“華睿2號”也成功出世。

華睿芯片的研發,突破了10余項核心技術和40余項產權,并第一次讓國產高端芯片上取得如此多的專利,在性能上“華睿2號”能支持人工智能運算,有將近萬億次運算能力,可為我們現在興起的人工智能提供巨大助力,并且運用到雷達、通訊、聲吶、電子對抗等設備中,成為美國的隱形戰機的克星。

“白菜價”

雖然我們在某些芯片上取得小成就,但總體而言中國半導體短期內還無法實現白菜化,我們不妨將視野轉向其他一些科技領域,在這些領域,我們之前也是受制于人,但是隨著中國的進入,以及攻關成功,這個細分市場的格局總會出現大的變化,包括讓競爭對手出局。

光纖預制棒的胚體,要在超過1500攝氏度的高溫下,燒結成光纖預制棒,影響燒結的因素及工藝參數有近千項。此前,這項核心技術,一直被美國康寧、日本住友、歐洲普睿司曼等少數光棒制造巨頭掌握。為了這種燒結精度穩定在0.1攝氏度的工藝,中國工程師研發了三十多年。如今,我國獨立研發出的全套光棒生產工藝,從光棒核心技術突破,到光纖制造完全自主,中國將國際市場光纖價格從每芯公里上千元人民幣,降低到每芯公里80元左右。像這樣的光纖,中國每年可以生產500萬盤,總長2.5億芯公里,位居全球第一!

對于跨國企業來說12億的并購算是一個中等體量的交易,然而2005年西門子的一樁12億并購,弗蘭德是是世界減速機的頭把交椅,西門子對其進行并購以填補自己的空白,但是這直接觸怒了GE的核心利益,GE是弗蘭德的大客戶,而西門子又是GE的競爭對手。擔心西門子在核心技術上掐自己脖子的GE,直接找了一家中國企業合作開發減速機,故事的結尾并沒有出現兩強并列的局面,而是這家中國企業接管了老大的位子,將西門子踢出局,短短幾年讓這家企業從產值從十幾億變成百億級別,風電主機出貨量全球第一。

“白菜化”的三大法寶

一、后來者優勢:作為后進者能以較低的學習成本和試錯成本,縮短差距,它可以發生在所有的領域、所有的產業當中,作為后來者,通過在開放的過程當中,學習、模仿、引進、吸收,使知識和技術的增長可以更快地接近技術的前沿。

二、成本優勢:由于相對來說,中國的工資比起發達國家水平較低,無論是研發工程師還是制造成本,因此國產的交換機在研發和制造上面,相比西方廠家天然有優勢,因此在人力成本上中國具有明顯的優勢。

三、超大規模市場優勢:超大規模市場具有拉動現代經濟增長、促進專業化分工、虹吸生產要素和資源等基本功能和作用。任何產品只要生產出來,在國內市場就可以消化,先內部孵化,當技術實力增強之后,就可以在國際市場進行競爭。

“白菜化”遇到的難題

對于任何后來者來說,專利壁壘是一個繞不過去的難題,中芯國際的發展充滿坎坷,就是因為臺積電的專利壁壘橫在眼前,福建晉華的專利紛爭都將矛盾指向知識產權,如何突破知識產權是產業化的必經之路。類似于中微半導體自主研發,規避對方知識產權,以及長鑫儲存買來技術資料自主研發都給國產半導體提供了思路。再者半導體產業化不同于制造一兩個關鍵零件,集成電路的復雜性決定了它需要攻克一個又一個難題,需要持之以恒的研發投入才能出成果。

最后當中國作為后來者實現超越之后,中國科技也進入了無人區,沒有了后來者優勢的中國科技才需要更加努力的探索,居安思危。


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