芯片战争
本文最后更新于:2023年4月15日 晚上
——[作者] 余盛
序
摩尔定律其实是信息社会的普遍特征,信息社会的各个子产业都存在指数级发展速度。
摩尔定律意味着芯片技术的竞争是相当残酷的,第一名往往能够吃掉行业半数营收和大部分的利润,第二名还能喝到一些汤,再后来者只能吃些残羹冷饭。信息社会盛行的是“赢家通吃”的游戏规则,只有极少数胜利者能够赢得牌桌上几乎所有的筹码。要想获得最大的奖赏,所应支付的代价也高得惊人。芯片技术的研发和生产投入也需要指数级的增长,这样才能保持技术领先的地位。利润回报与资本投入必须形成正循环,否则在芯片事业上的亏损黑洞之大,即便是一个大国或强国也无法承受。
也可以这么说,中华民族要想取得伟大复兴,在很大程度上有赖于一块小小的芯片。
科学技术是第一生产力,半导体技术又是所有科学技术中最基础、最尖端的部分。真正的技术是买不来的,也无法在温室里茁壮成长。
芯片是整个电子产业乃至信息产业的基础,芯片技术的进步关系到整个人类社会的进步;芯片还关系到大国之间的竞争,美国称霸、苏联解体、日本衰退、中国崛起,这些大国命运的变迁无一不与那小小的芯片相关。要说明白芯片,就得读懂一块芯片所蕴含的政治、经济和社会意义,这就远远超过芯片专业技术知识的范畴。而且,有意思的是,虽说技术对芯片至关重要,但芯片更需要的是市场。唯技术论曾经导致中国芯片发展屡屡碰壁,中国芯片直到取得市场上的成功后才能够真正拥有世界范围的影响力。所以,讲清楚那些与芯片相关的公司的商业成功逻辑,着实要比讲明白那些深奥的芯片技术知识更加重要。
楔子 华为的难题
- 麒麟芯片之所以在9月份以后无法生产,是缘于美国商务部当年5月15日针对华为出台的第二轮出口管制措施。美国商务部下令,任何厂商若使用美国设备或美国软件为华为设计或制造芯片,都必须额外取得美国政府的出口许可证。这意味着如果没有许可证,三家垄断芯片电子设计自动化(EDA)工具的美国企业不能为华为旗下的海思半导体提供芯片设计的工具服务,台积电和其他芯片制造厂也都不能为海思制造芯片
第一章 从晶体管到芯片
- 金属物质被加热时,高温会导致金属物质上的电子活性增强并产生游离现象,此时若附近有一正电压强力吸引,游离的电子就会在处于真空状态的空间中流动。
- 1907年,美国发明家德福雷斯特尝试着在二极管的阴极和阳极之间增加了一个电极,他惊讶地发现加在中间电极上的电荷量的大小会导致阴极和阳极之间的电子流的速度产生明显的变化,从而让真空电子管拥有了将电子信号放大的作用。三极真空电子管(简称真空管或电子管)解决了电流或电波在传送信号的过程中逐渐衰弱的问题,让信号的无线传送成为可能。
- 一个真空管的发明居然同时推动了通信和计算机两大产业的发展,而这两大产业因为以相同的电子元器件为基础,在未来几十年后又融为一体,成为当今世界最为重要的信息通信(ICT)产业。
- 半导体是一种神奇的材料,它在常温下的导电性能介于导体与绝缘体之间,而且在掺杂微量杂质后能够改善导电性能。
- 芯片就像一颗明珠,使得其他所有工业在它的相衬之下都黯然失色,却又能为其他所有工业照亮繁荣发展的道路。美国在全球半导体产业的绝对领先优势让美国经济长期处于繁荣之中,美国半导体技术和产业链的延伸又带动了全球经济的进步。
- 在此后长达半个世纪的时间里,日本电子产品以小巧、廉价和精致闻名于世。在日本袖珍收音机不断降价的背后,是日本产的晶体管随着规模化生产而不断降低成本。
- 日本为了保护自己稚嫩的电子工业,坚决实行贸易保护主义。依据通产省颁布的《电子工业振兴临时措置法》,只有极少数的高端电子器件才允许进口。日本采用提高进口关税、发放进口许可证等方式限制价格在200日元以下的中低端芯片进口。此外,日本还限制外资比例,引导日本企业发展半导体产业。德州仪器为打开日本半导体市场,不得不以技术来换市场,和索尼合作成立双方各占一半股份的合资公司。合资协议规定:在三年内,德州仪器必须向日本公开相关技术专利,并且合资公司的产品在日本市场占有率不得超过10%;三年后,合资公司才可转为独资企业。通过严苛的限制,日本不仅让美国企业交出了核心专利技术,还将本国市场牢牢掌握在自己手里,同时还大量出口半导体产品到对日本高度开放的美国市场。
第二章 存储器公司英特尔
- 正确说法应该是,摩尔定律是一个自我实现的预言,正是因为摩尔和诺伊斯创办的英特尔领导着全球芯片产业界几十年如一日地朝着摩尔定律的方向努力,一次又一次地越过巨大的技术瓶颈,才造就了摩尔定律持续五十多年的奇迹。
- 1968年,摩尔和诺伊斯离开了仙童,创办了英特尔(Intel)。公司名称来自“集成电子学”(Integrated Electronics)的缩写。投资家阿瑟·洛克仅用48小时就为英特尔筹足了250万美元的初始股本。新生的英特尔要做什么产品呢?他们把目光投在了计算机使用的存储器芯片。他们相信,只要产品能够跟上摩尔定律的节奏,英特尔就能横扫所有竞争对手。
- System-360用的还是磁鼓存储器。1966年,IBM托马斯·沃森研究中心34岁的罗伯特·登纳德博士提出,可以利用电容内存储电荷的多寡来代表一个二进制比特(bit)是1还是0。这样的话,每一个比特的存储只需要一个晶体管加一个电容。为达到存储的目的,需要不断地给电容充电,否则,随着电容中电荷的消散,数据也会丢失。基于这一设想,登纳德成功地发明了动态随机存储器(DRAM),也就是在现在的计算机和手机上普遍使用的内存。
- 英特尔给予乔布斯最大的影响还是它的企业文化。苹果公司自认为它是地球上最强大的技术公司,苹果的员工都是高科技行业里最优秀的人才,这样的公司不只是在追求商业目标,而是承担了一种要去改变世界的道义责任。苹果公司这种自命不凡的精神正是从英特尔传承而来的。英特尔是乔布斯终生效仿的对象。
第三章 英特尔向CPU转型
- 《美日半导体协议》的签署,标志着美苏冷战后期,美国从全力扶植日本经济转向全面打压日本经济。美国的这一操作开了个很坏的先例,那就是以国家安全为借口,将经济层面的争端上升到政治层面,对他国的高科技产业进行赤裸裸的打压。
- 1981年,东芝出售了几台被列入巴统出口管制目录的高精度数控机床给苏联,苏联得以突破核潜艇螺旋桨的静音难关,直接导致美军难以追踪携带核导弹的苏联核潜艇。这起事件被《华盛顿邮报》称为冷战期间对西方安全危害最大的军用敏感高科技走私案件之一,3个国会议员抡起锤子在国会大厦前开砸东芝收音机。东芝机械被禁止对美出口长达三年时间,日本政府还应美国的要求逮捕了2名东芝高管。日本不得不掏出13.3亿美元用于帮助美国改进F16战机,并被迫向美国开放了大量的先进军工技术。
- 后来,日本人将美国的这种手段做了总结:“美国解决大框架问题的方法是,攻击个人和企业,各个击破,促成整体解决。”日本人还将之与美国制裁华为的事情进行类比,“美国政府和产业界基于这些成功经验,这次也采取了抑制中国半导体和通信领域企业进一步崛起的战术。
- 于是,1985年,美国招来日本、联邦德国、法国以及英国的财政部部长和中央银行行长在纽约广场饭店开了个会,决定由这4个储备美元最多的国家联合抛售美元,诱导美元贬值,以解决美国的巨额贸易赤字问题。因协议在广场饭店签署,故被称为《广场协议》。
- 日元不断升值意味着只要持有日元就是赚,大量热钱因此涌入日本,这些热钱都冲进了股市和房市。而且,日本为了维持出口企业的竞争力,不得不连续降息,也释放出了大量的货币,这些钱也不受控制地多数投入于股市和房市。高峰时期,日本股市的总市值占了全世界的一半,仅仅东京一带的房地产总值就相当于整个美国的房市总值。日本出现了类似“上市公司辛苦一年的利润买不了一套房”的现象,既然房市和股市赚钱容易,哪里还有银行和企业愿意把钱投到投资大、见效慢、风险高、利润低的半导体产业上去呢?在《广场协议》签订的这一年,日本半导体企业砍掉了近40%的设备更新投资,最终的投资额仅仅20亿美元,此后几年的投资也都保持在很低的水平上。在大量日本厂商把钱转投房市、股市的时候,没人注意到韩国人正悄悄在半导体产业上注入大笔的资金。
- 日本半导体企业减少投资,也是因为出口芯片不赚钱了,而这又与日元升值有着直接关系。要知道,内存只要价格贵一点就没人会要,日本内存芯片的出口价格受日元升值影响而大幅推高,这对日本芯片在国际市场上的竞争是非常不利的。可以说,日元升值坑苦了日本的芯片。
- 货币升值其实是一个国家经济结构调整的契机,如果日本能够及时将产业升级,将内存、液晶面板这样价格敏感型产品的生产转移到其他国家,提高具有更高科技含量的高附加值产品的出口,日元升值未尝不是好事。但热钱却都在流向房市和股市,这是高高兴兴签下《广场协议》的日本政府始料不及的。
- 有人说,美国和日本签了两个协议,断送了日本的经济发展,让日本失去了三十年。《美日半导体协议》和《广场协议》的内容其实都有其积极的一面,比如日元升值有助于改善日本经济结构,增加高附加值产品的出口;适度开放国内半导体市场有助于增加企业的竞争力。事实上,这两个协议签订后一直到20世纪90年代初,日本经济都保持着繁荣发展的势头。后面我们还将谈到,日本之所以失去三十年,最大原因还是日本企业自身竞争力的问题。
- 在随后的发展中,联盟节约研发资金、缩短研发周期,开发出大量先进技术,帮助美国重新取得了芯片技术上的领先地位。到了1998年,联盟准许外国半导体企业参加联合研发,现代、三星、飞利浦、西门子、台积电等企业陆续加入,甚至还有联盟成立之初想要打败的日本企业参与。目前,SEMATECH已逐步演化成为跨国的半导体技术、工艺、设备和标准的合作研发组织,成为美国半导体行业开展国际合作的重要平台。
- 大浪淘沙,通过并购和整合,竞争力强的企业迅速扩大规模,竞争力弱的企业则退出市场。在仙童、摩托罗拉、美国国家半导体等老一代芯片企业谢幕之后,美国又迎来了英特尔、超威、美光等新一波芯片巨头的崛起。
- 依靠486处理器的成功,英特尔一跃成为全球最大的半导体企业,从此以后一直是整个行业学习和追赶的标杆。
- 在格鲁夫的领导下,英特尔的微处理器以两年更新一代的节奏不断将性能翻倍,把所有竞争对手都越来越远地甩在了后面。难能可贵的是,英特尔不仅是处理器制造的领头羊,它还和IBM一样,主动推动半导体生产设备的进步。毕竟工欲善其事,必先利其器,微处理器芯片性能每过两年就要翻一倍,制造芯片的设备也必须跟上这个进度。一般来说,半导体设备的进步要比芯片制造提前三五年,没有更精密的半导体生产设备,英特尔也不可能做出更强大的芯片。后面我们将看到,虽然不生产光刻机,但在光刻技术的进步上,英特尔和IBM都做出了很多的贡献。
- 但从个人电脑时代、互联网时代再到智能手机时代,IBM一再无所作为,逐渐变得黯然失色。Wintel联盟赢得了辉煌的胜利,实现了对个人电脑市场最核心的CPU和操作系统的完全垄断。仅仅因为忌惮美国政府的反垄断压力,Wintel联盟才允许苹果操作系统和超威微处理器通过与其兼容而生存了下来。
- 相对来说,操作系统的垄断程度比CPU更甚,在CPU领域还有超威在与英特尔竞争,操作系统却独有微软一家。这也是个人电脑的硬件越卖越便宜、视窗操作系统却越卖越贵的原因。英特尔面临的最危险的敌人还不是IBM或超威,而是“精简指令集计算机”(RISC)技术路线。
- 在整个20世纪90年代,除了采取跟随政策的超威,只有英特尔一家坚持开发复杂指令集处理器,与力推精简指令集路线的整个处理器工业界相对抗。这是电脑CPU领域的一场史诗级别的大较量。如果失败,英特尔将万劫不复;如果胜利,英特尔将君临天下。
第四章 存储器新势力
- 内存产品的价格敏感度很高,英特尔输在无法把成本做到足够低。所以,内存产业有个很明显的迁移路径,那就是从高收入国家和地区向低收入国家和地区转移,最早从美国转移到日本,再从日本转移到韩国和中国台湾,如今又有向中国大陆转移的趋势。
- 内存产品价格变动大,赚的时候赚饱,亏的时候亏死,没有一颗强壮的心脏,千万不要去玩内存。
- 在分工非常细致的日本半导体企业中,舛冈成为极少数拥有从研发、生产到销售的全盘经验的人才,这对他后来在闪存研发上取得革命性的突破有着极大的帮助。
- 闪存会在东芝被发明出来,除了因为东芝这样的公司能够容忍舛冈这样的怪人存在,还因为东芝有一项独特的名为“桌下(under the desk)”的研究制度。东芝的技术人员可以提出申请,拿出10%的时间和预算,使用公司的设备,在公司分配的任务之外进行一定范围内的自由研究。后来的谷歌也宣称会给工程师20%的自由时间(也有人说其实是100%的工作时间+20%的加班时间),不知道是不是从东芝这里学来的。
- 舛冈和10位各具独特个性的同事组成了梦之队,共同努力研发,仅三年时间就获得成功。最初做出来的NAND闪存的传输速度慢到不足NOR闪存的千分之一,舛冈仍然断言“NAND会取代硬盘”。可是,NAND闪存虽然可以大容量存储,却因初期成本太高而找不到市场,当时NAND闪存的单位容量成本是传统硬盘存储器的5倍到50倍(具体成本取决于存储量)。这是一个过于超越时代的产品。1989年,第一款固态硬盘(SSD)问世,当时用的还是NOR闪存芯片,后来则都改用NAND闪存芯片。固态硬盘与传统硬盘(HDD)相比,耐震、无噪音、速度快、重量轻,取代趋势明显,发展前景很好。
- 叶秀三博士告诉李秉喆,半导体是日本产业结构演进中最重要的一个产业。李秉喆一向深信日本的今天就是韩国的未来,如果韩国不发展半导体产业,何谈实现对日本的赶超?
- 韩国三大半导体企业在刚开始发展半导体业务时都经历了多年的巨额亏损,全赖韩国银行在政府直接干预下持续给予的贷款支持,政策性贷款在韩国各大银行所有贷款中的占比一度高达60%。
- 三星对情报工作的重视上升到了集团战略的层面。李秉喆在秘书室中聚集了最优秀的人才,三星集团秘书室竟得到了个“人才士官学校”的别称,并且被认为是韩国20世纪八九十年代最强大的情报分析组织。
- 曹兴诚讲究多劳多得,他坚信一家公司超过80%的成绩仅仅由20%的人创造,所以他特别重视精英人才,将公司奖金的80%都分配给表现好的前20%的人。
- 自诞生的第一天起,阿斯麦尔就在为打造全球最强的光刻机不懈努力。
第五章 丑小鸭阿斯麦尔
- 芯片的生产过程大致如下。
- 首先,要做出高纯度的硅。硅是一种很常见的元素,我们日常随处可见的沙子中就富含二氧化硅。将自然界存在的硅原料在高温下进行多次提纯和整形,最终可以得到纯度极高的圆柱体形状的单晶硅锭。将单晶硅锭像香肠切片一样横向切割,得到厚度不超过1毫米的硅片,也就是晶圆(wafer)。我们为什么把芯片工厂称为晶圆厂(foundry),就是因为芯片是在晶圆上加工出来的。相对应地,不做芯片制造的芯片设计公司也被称为无晶圆厂(fabless)。
- 然后,就要在硅片上做出电路。这个过程大致包括:
- 画出线路图;
- 把线路图刻到玻璃板上,制成掩膜(也叫光罩),相当于做出照片的底片;
- 把掩膜上的线路图用强光投射到涂了一层非常薄、非常均匀的光刻胶的硅片上,光刻胶被强光照射的部分变得可以溶解,就像洗照片一样,在硅片上曝光出线路图;
- 对硅片上的线路图多次使用刻蚀、扩散、沉积等工艺做出复杂的晶体管和电路网络,最终做出来的芯片就像是迷你的多层城市交通网络。
- 最后,将晶圆切割成一块块芯片内核,将芯片内核与衬底、散热片等封装到一起,就形成了一个完整的芯片。芯片还得通过测试,确保达到设计的功能,才能最终出厂。
- 在芯片制造的几百道工序里,光刻是最重要的步骤。一块芯片在整个生产过程中需要光刻二三十次,耗时占生产过程的一半,成本能占到三分之一。光刻不仅影响晶圆厂的生产效率及成本,还决定了芯片的工艺制程,晶体管的尺寸必须由光刻来确定,所以光刻机在半导体产业中占据着极为重要的地位。
- 如果将掩膜和硅片拉开距离,即使仅仅0.1微米,光线也会出现散射,光刻效果就会差很多。所以,接近式光刻机只是个过渡产品。为了解决散射问题,人们在掩膜和硅片之间加上透镜,这就有了投影式光刻机。投影式光刻不仅解决了接触式和接近式光刻存在的种种问题,还能够达到缩印的效果。之前的光刻,掩膜和硅片上的图形是1∶1同样大小的,所以掩膜的分辨率决定了硅片的分辨率。掩膜的分辨率很难提高,达到1微米已经是极限,这就决定了使用接触式或接近式光刻是无法进一步提高刻到硅片上的线路图的精细度的。投影式光刻则可以在不提高掩膜精度的前提下,将硅片上的光刻分辨率实现从微米级向纳米级提升。
- Stepper是第一台现代意义上的光刻机,后续的光刻机基本上都属于这种类型,差异只在于光学系统的变化。
- 董事会上,斯米特以他工作过的航空和电信业为例说明,由于恶性竞争和过高的开发成本,航空业只剩下两三个巨头,电信业也在朝这个方向发展。光刻机的未来也将是如此,整个市场只会剩下几家厂商。所以,“如果我们对排名第三或第六感到满意,那么我们最好现在就收手别干了。我们必须把目标定在顶峰,没有其他选择。这是我们唯一的生存机会。”
- 光刻机的机台运动要达到多高的精度?如今的光刻机每次移动的定位要精确到几十纳米,也就是头发丝直径的几万分之一。如果用两辆同时移动的车进行类比,两车以每小时3万公里的速度并驾齐驱,它们之间的差值必须小于0.5毫米,才能达到与光刻机一样的精度。光刻机一次只能曝光指甲那么大的一点区域,一块直径12英寸的晶圆全部曝光一遍至少要移动好几百次。你可以想象光刻机台的移动速度有多快。让动作精密到令人发指的机器24小时全年连续稳定工作,是工程学上的巨大挑战。
第六章 芯片食物链
- 发明了硅管的德州仪器野心勃勃、充满朝气。它确立了一个典范,那就是在信息时代来临后,一个微不足道的小公司都能够凭借一项“转折点”般的新技术快速胜过大公司。正是这一点深深吸引了同样野心勃勃的张忠谋。
- 历史很难假设,如果张忠谋一直掌管德州仪器的半导体业务的话,或许德州仪器的内存和微处理器业务就不会走向失败。但可以肯定的是,如果张忠谋能够升任德州仪器董事长的话,就不会有后来的台积电了。
- 对于这些芯片设计巨头来说,它们发送给台积电的芯片设计图都是高度机密的资料。这也是当初很多传统半导体人不看好台积电的主要原因。如何让数百家互为竞争对手的芯片设计公司把企业最高机密的芯片设计图都发送到同一家晶圆代工厂生产?如果泄密了,那绝对是灾难性的。为此,张忠谋一方面严守“只做代工、不与客户竞争”的本分,另一方面用一套异常严苛的诚信管理系统来管理台积电员工,防止有任何泄密的可能。
- 很少人注意到,摩尔曾经提出警告:比落后于摩尔定律更危险的是超前于摩尔定律。如果落后于摩尔定律,你在一些利基或低端市场还能有些钱赚;如果超前于摩尔定律则很可能投入巨额资金却血本无归。佳能和尼康试图跳过I线光源就是一个这样的例子。
- 我们知道,华为是中国公认的最强大的高科技企业之一。但是在芯片食物链上,华为处在台积电的下方,没有台积电为华为代工芯片,华为的手机业务就要“饿”死。而台积电又处在阿斯麦尔的下方,没有阿斯麦尔供应的光刻机,台积电就做不出最先进的芯片。阿斯麦尔处于食物链的最顶端了吗?当然不是,处在阿斯麦尔上方的是蔡司。对阿斯麦尔光刻机至关重要的镜头仅有蔡司一家企业能够供应。
- 作为蔡司初始股东之一的阿贝原本可以成为一个亿万富翁,但他创立了卡尔·蔡司基金会,捐出自己所有的股份,并说服其他股东也这么做。于是,基金会成为蔡司的唯一所有人。阿贝为基金会制定章程,章程规定了公司利润应如何投入研发以保证公司长期专注科技进步,并对员工的最低工资、奖金收益和带薪年假做出保障。蔡司也是当时世界上为数不多的建立8小时工作制的公司之一。在其一百七十五年的历史中,蔡司一向以高质量的产品和推动社会进步的政策而闻名于世。
- 1991年,张忠谋被逐出了联华电子,他需要用台积电的成功来恢复声誉;阿斯麦尔的收入跌到了谷底,如果没有欧共体、荷兰政府和飞利浦的拨款,它随时都会宣告破产;业绩不佳的联邦德国蔡司很不情愿地合并了发不出工资的民主德国蔡司。台积电、阿斯麦尔和蔡司各有各的问题,无人能够预见它们在未来将整合成一条全球最强大的芯片食物链。1991年,从芯片问世到这一年已经走过三十三个年头。三十三年的时间不算长,对人类来说只是一代人的时间,对芯片来说却意味着22代(18个月一代),每代增加一倍性能的芯片已经悄悄地对这个世界做出了许多重要的改变。虽然地球上的多数人此前都还没有意识到芯片的重要性,但不要紧,芯片马上会在1991年年初有一个精彩的亮相,让所有人都感到深深的震撼。许多在芯片生产和使用上落伍的国家,则将会得到一个无比惨痛的教训。
第七章 美国完胜海湾战争
- 海湾战争的不同在于,它讲究的不再是过去的“地毯式轰炸”,而是“精确定点轰炸”。例如,对伊拉克参谋部的空袭,炸弹精准地从烟囱里钻了进去;对飞机库的轰炸,是先炸开大门,再把导弹送到飞机库里。在芯片技术的支持下,美军对伊拉克军队的轰炸效率大大提高,以至于仅凭空军就能奠定一场陆战的胜利。
- 海湾战争实质上是一场以芯片技术为核心的高科技战争,精度和速度取代数量成为制胜的关键。由于芯片和计算机已普遍应用于各种新式且先进的武器系统中,如预警机、电子干扰机、反雷达机等电子战飞机,巡航导弹、舰对舰导弹、地对空导弹等制导武器,还有这些武器背后的多颗军用卫星和强大高效的信息管理系统等,所以这场战争被欧美媒体认为是“硅对钢的胜利”。高科技武器在海湾战争中的大量使用,使现代战争的作战思想、作战方法以及作战组织等方面都出现了重大变化。海湾战争引发了一场从机械化战争向信息化战争转变的世界范围的军事革命。
- 美日贸易战永久性地改变了美国对半导体产业自由放任的政策,从此对保护本国的半导体产业采取警惕态度。直至2017年,一份由白宫发布的报告仍然指出:“前沿半导体技术对于国防和军方的强大而言,至关重要。”
- 日本对美国说“不”的话音刚落,日本芯片产业就盛极而衰,开始一路下坡,美国的芯片产业则再度崛起。日本自以为美国离不开日本的芯片供应,而事实却是日本高度依赖美国企业,特别是英特尔供应的处理器芯片。
- 1992年,英特尔销售额为58亿美元,实现了对日本芯片企业的反超,登上全球最大半导体企业的宝座(Dataquest数据),从此一坐就是二十五年。最让竞争对手恐惧的地方在于,英特尔长年坚持10%以上的研发投入,坚定不移地按照两年一代的节奏追随摩尔定律前进。行业处在衰退周期时,英特尔仍然在大笔投入,这样在行业恢复繁荣时英特尔就能跑得更快。摩尔定律被证明依旧是信息产业的一种强大而有效的竞争策略:如果快于摩尔定律,可能会因为产品过于超前而失败;如果慢于摩尔定律,你会面临一大堆的竞争对手;只要与摩尔定律保持同一速度,企业就能天下无敌。在格鲁夫担任英特尔首席执行官的十年时间里(1987—1996年),英特尔残酷无情地将所有竞争对手赶尽杀绝,其销售额从19亿美元增长到208亿美元,利润从1亿美元增加到52亿美元,市值从10亿美元上升到1500亿美元,投资者每年的回报率平均达到44%。如果没有格鲁夫,英特尔很可能仅仅是家二流的半导体企业,甚至可能早已倒闭,是格鲁夫一手将英特尔打造成为超级巨人。
- 以英特尔领军的美国半导体产业自1992年起在全球所占的份额重回世界第一,从此一直以占据全球一半左右的体量保持着全球绝对领先地位。美国是全球最大的芯片制造国,自然也是全球最大的半导体设备市场。美国应用材料公司亦从1992年开始直到现在都是全球最大的半导体设备供应商。
- 这时候,已接替李秉喆担任三星集团会长的李健熙意识到,8英寸晶圆是芯片工厂的一次非常难得的产能迭代的机会,三星电子终于可以和竞争对手站在同一条起跑线上。风险之中孕育着机会,要想赶超竞争对手,你就必须孤注一掷。不顾周围人的极力反对,李健熙把已有的5条6英寸生产线全部改成8英寸生产线,紧接着新建的第6条和第7条的8英寸生产线开工,并很快就都成功运行。三星电子连续五年在8英寸晶圆线上投入超过5亿美元的巨资。凭借极大的成本优势,几乎一夜之间,三星电子就让16M内存的价格暴跌至之前的4%,从而掌控了内存市场。1992年,三星电子超过日电成为世界第一大内存制造商,此后保持领先地位至今。
- 1991年的全球半导体市场还是由日本在主导。到了1992年,手握CPU的英特尔和掌控内存的三星电子成为全球半导体产业的新领袖,美国和韩国击败了狂妄的日本。
- 可以说,美日贸易战给了韩国芯片可乘之机,韩国芯片在美国和日本的夹缝间硬是挤出了一条道路。
- 韩国芯片的崛起离不开美国的支持。韩国和日本都位于东亚,都是黄色人种,也都属于儒家文化圈,但为何美国厚此薄彼,扶持韩国而打压日本?就因为韩国从来没有说过不?答案当然不会这么简单。日本是一个多地震的岛国,自古以来就有很深的危机感,比较图强进取。自明治维新以来到20世纪末,在长达一百多年的时间里,日本一直是亚洲最强大的国家,认为自己肩负着领导亚洲与西方对抗的历史使命。虽然在二战中被美国打败,但桀骜的日本一直不太服气,总想从哪里扳回点什么。而韩国作为一个向来比较贫弱的半岛国家,经常成为日本进军亚洲大陆的跳板,在历史上饱受日本的欺负,在美国的帮助下才最终取得独立。在日本人眼里,美国是个征服者;在韩国人眼里,美国却是个解放者。两个国家对美国的态度截然不同,美国当然亲韩国、远日本。还有一点不容忽视,那就是宗教。2015年,日本70%的人口同时信仰佛教和神道教,仅1.5%的人口信仰基督教。韩国原本也是以信仰佛教为主,二战之后短短几十年时间,韩国迅速转变成一个以信仰新教和天主教为主的国家,信仰新教和天主教的人口占到总人口的28%,信仰佛教的只剩15.5%。从宗教心理的角度来说,韩国也更倾向于西方文明。
- 日本刺激了美国芯片提高研发速度和对质量的重视,美国芯片的制程工艺和良品率很快就追上了日本企业的水平。美国牢牢占据了处理器的市场,即便在曾经输得一塌糊涂的存储器上也仍维持着重要的地位。不管芯片技术如何扩散以及芯片产业链如何迁移,美国始终都是半导体技术创新的源泉。可以肯定的是,与日本企业的竞争刺激了英特尔的成长,否则它绝不可能获得如此巨大的成功;即使没有美日贸易战争,日本的内存产业也必定会向韩国或中国迁移。从某种意义上说,美国和日本在半导体战争中,都不是输家,真正的输家是苏联。
- 苏联在海湾危机和战争中的表现说明,它作为两极格局中的一极已名存实亡,昔日的超级大国只能听任事态的发展。从一定程度上讲,美国在海湾战争中既是打伊拉克,也是在打苏联。海湾战争暴露了苏联的虚弱,加速了苏联的解体。海湾战争结束后不过五个月,华沙条约组织解散;不过十个月,苏联宣布解体。海湾战争、华约解散和苏联解体这三件大事,居然在1991年短短的一年时间内相继完成。
- 当美国开始大力发展芯片的时候,苏联还在焦虑地琢磨第三次世界大战的事情。在核爆试验中,苏联发现芯片在核爆带来的大量电子脉冲前毫无招架之力,被永久性烧毁的可能性很大,而真空管基本不受干扰。在核战争的阴影下,苏联决定在军用电子设备上选择真空管,走真空管小型化的道路。我们知道,军事订单对美国芯片早期发展的支持至关重要,苏联的半导体产业由于缺乏军事订单支持,在起步上就慢了半拍。
- 在冷战时期,资本主义国家和社会主义国家分别以市场和计划作为国民经济的主导。芯片和核武器、航天器等尖端技术不一样,因为核武器和航天器虽然投入巨大,但只是一次性的投入,可以凭借举国之力在短时间内达到目的,计划经济反而可能有一定的优势。芯片却是一种必须依靠市场经济才能发展起来的商品。虽然芯片厂的建设及芯片的设计开发成本非常高,但是当分散到大批量生产的通常以百万甚至数亿计的芯片上,每个芯片的成本就变得非常之低。这么大数量的芯片只能通过市场来消化。摩尔定律还决定了芯片产业需要持续进行巨大的投入,因为落后制程的芯片价格跌得很快,一旦停止或减少投入,就意味着在竞争中必然落败而且前功尽弃。所以,芯片产业必须能够实现自我良性循环,即通过芯片产品在市场上的销售来产生经济效益,从而支持新一代芯片技术的研发和资本开支。任何一个国家都不可能在芯片产业上做数十年的巨大投入而不追求利润回报。所以,只有市场经济才能支持得了芯片的发展,计划经济注定与芯片无缘。
- 要让芯片的性能按照摩尔定律的路径演进,需要全球半导体产业界的分工合作与共同努力。摩尔定律决定了半导体技术落后的国家是无法依靠自主研发来追上技术领先的国家的。因为芯片技术是以指数级的速度在进步,技术落后的国家只搞自主研发,不仅浪费时间和金钱,而且差距会越来越大。所以,从引进、消化吸收到自主创新,是半导体技术后发者赶超世界先进水平的必由之路。日本、韩国和中国台湾地区的半导体产业都是这么发展起来的。在冷战时期,因为西方的技术封锁,社会主义国家全都被排斥到全球半导体产业链之外,无法分享到芯片技术进步的成果。苏联根本就没有可能跟上摩尔定律发展的节奏,它的半导体技术注定会以极快的速度越来越落后于美国。
- 芯片也决定着一个国家电子工业的发达程度,而电子工业的发达与否又在很大程度上决定了一个国家的国民经济的发达程度。
- 芯片被誉为“工业的粮食”。到了1990年,仅这个“粮食”本身就已经发展成为一个年产值达1000亿美元的大产业,可想而知受芯片哺育的所有行业的新增产值规模有多么巨大。苏联在半导体产业上的落后,使得它缺乏芯片这一“经济的倍增器”,导致国力与美国的差距越来越大,在与美国的竞争中越来越吃力,直到整个国民经济都在与美国的全球争霸中被拖垮。
- 苏联错过了芯片革命,也就错过了计算机革命,错过了互联网革命,更不要说错过移动互联网革命——到移动互联网革命的时候,已经没有苏联了。继承苏联主要遗产的俄罗斯,其黑客的能力很强,也拥有世界第一流的数学家,但是信息产业的基础一直都非常薄弱,电子工业和芯片技术仍然大大落后于世界先进水平,所产芯片占全球市场的份额可以忽略不计,其99%的电子器件和芯片,包括军用电子和航天电子产品,都必须依靠进口。从2014年起,俄罗斯无法从美国等国进口军用级电子零部件,俄罗斯的导弹和航天企业开始转而向中国寻求航天电子器件的替代进口。而2015年,中国最重要的北斗导航卫星已实现98%的部件国产化率,关键器件全部实现国产。
- 中国半导体产业的落后,是有历史原因的。新中国一成立,美国就对中国实行新的出口管制制度。朝鲜战争期间,巴统专门针对中国设立了一个“中国委员会”,执行对中国的禁运。巴统对中国贸易开列了一个特别禁单,该禁单所包括的项目比苏联和东欧国家所适用的国际禁单项目多500余种。
- 由于巴统的技术禁运,在计划经济时代,中国只能依靠苏联的援建和一批从国外归来的科学家来发展半导体产业。这些人有王守武、黄昆、谢希德、夏培肃、汤定元、黄敞和林兰英等,他们为新中国的半导体产业打下了第一根桩。1965年,中国研制成功第一块芯片,仅比美国晚七年,与日本同步,比韩国早了十年。新生的中国半导体产业保障了“两弹一星”等一批重大军事项目的电子和计算配套。可是,在冷战的时代背景下,东西方隔绝,中国半导体产业无法引进国外先进技术,与西方的差距越来越大。
- 中国得以顺利实施“531战略”的背景,是巴统对中国的技术出口限制在不断放宽。然而,到了1989年,欧共体首脑会议做出新的决定,禁止对华军售,巴统也随即终止对华尖端技术产品的出口。
- 一直到20世纪70年代末,中国大陆的半导体产业还要比韩国和中国台湾领先许多。此后短短十几年,中国大陆的半导体产业就被韩国和中国台湾远远抛在了后面,而且差距越来越大。韩国和中国台湾受益于全球半导体产业的国际分工合作,其经济发展蒸蒸日上,被视为全球新经济体发展的成功典范。谁也没有想到,盛世的背后潜伏着危机,一场大规模的亚洲金融风暴即将来临!
第八章 亚洲金融危机大冲击
- 在韩国经济高速增长的背后,埋伏着巨大的危机。因为韩国是由国家掌控金融资源,依据国家经济发展战略来决定信贷规模、贷款利率和资金流向。这种金融模式能把有限资本投向重点产业,优先保证工业的发展。弊端就是金融资源配置效率低下,大财阀们容易获得银行贷款、风险意识薄弱,企业普遍规模巨大但利润率极低,产品严重依赖出口市场,产业升级一直无法进行;而急缺资金的中小企业却很难获得银行贷款。
- 以索罗斯为首的金融巨鳄嗅到了血腥味,疯狂地进行货币炒作,加剧了亚洲各国的外汇短缺问题,迫使各国政府将本国货币大幅贬值。货币贬值导致的资金外流和企业无力偿还贷款造成的坏账,使得银行纷纷破产,这就引爆了亚洲各国的金融危机。
- 国际货币基金组织给韩国的受助条件和之前对泰国、印尼的一样苛刻:韩国必须加快产业结构调整和金融改革,企业必须使用国际会计准则,金融机构必须接受国际会计师事务所的审计。韩国央行必须独立运作,政府必须收紧开支,让高负债的企业和银行破产或兼并。社会经济对外资全面开放,允许外资控股韩国的银行和大公司,韩国从农业、工业到服务业完全“国际化”。条件公布后,韩国上下一片哗然。《韩国日报》发表文章说:这是“国家及人民最大的耻辱”,是“自20世纪初日本入侵实行奴化以来的第二大国耻”。一些韩国人一边看报纸一边声泪俱下。
- 1998年3月31日,韩国执行了国际货币基金组织提供援助的最核心要求,正式宣布全面对外开放金融业。韩国的金融系统对于外资控股不设上限。韩国金融市场一开放,美国资本如饿狼般涌入韩国,大肆买入韩国大企业的股权,三星成为最大的目标。美国资本实现了对三星多数股权的控制,三星已经转变成为一家由韩国人经营的美资企业。不只是三星,韩国财阀的大股东几乎全都变成了华尔街。有人戏说:经过1997年的洗礼,韩国只剩下韩国烤肉和韩国泡菜了。
- 1997年亚洲金融危机,韩国受伤害最重,却最快走出危机的泥潭。和其他受助国家的态度不同,韩国政府不仅没有抵抗国际货币基金组织的苛刻条款,而且认真地反思之前经济快速发展中忽略了的问题。经过反思后的新政府坚决推行以金融系统为首的改革,企业疯狂地投入高科技的研发。韩国是近年来全球仅有的两个研发费用占GDP比重维持在4%以上的国家(另一个是以色列)。国家经济基本完成了产业结构升级,逐步转化为创新驱动型的成熟经济体。2019年,韩国人均GDP达到3.2万美元,是1997年金融危机前夕的2.4倍。
- 三星也发现了美资控股的好处。在此之前,三星一直师承日本,引进日本企业的经营模式,也继承了不少日本企业管理中较为负面的因素,比如讲究论资排辈、优先考虑内部晋升、终身雇佣、优先追求规模、不舍弃亏损业务等等。在美国资本实现了对三星的控股后,三星被迫与美国接轨,引进美国企业的经营模式,比如结果导向型的薪资体系、高薪聘请国际人才、较灵活的雇佣体制、对利润更加重视、大力裁撤没有竞争力的业务。从此以后,三星被认为兼具日本和美国的企业经营模式优点,扬长避短,大大提高了企业的竞争力。更重要的是,半导体属于美国重点关注的高科技敏感产业,三星被美国资本控股后,就等于拿到了美欧国家技术和市场的入场券,不用再担心美欧国家的技术和市场封锁,从此在半导体的各个领域都高歌猛进。此外,三星还能避开美国的反垄断约束,得其利而无其弊。而获得了华尔街资本支持的韩国财阀,也不再担心韩国政府的钳制。因为它们的背后,站着连韩国政府都要惧怕的华尔街。
- 三星电子对索尼的胜利,其实是数字技术对模拟技术的胜利。
- 到了数字时代,芯片成为电子产品决胜的关键,没有芯片技术的厂家都在沦为缺乏技术含量的组装商。没有微处理器的IBM在个人电脑上就没有竞争优势,没有液晶显示器的索尼就卖不好彩电,依赖通用处理器芯片的厂商就做不出最高端的手机,这都是同样一个道理。
- 世界先进是台湾唯一一家能够进行内存技术研发的企业。世界先进的垮台,让台湾失去了自主研发内存技术的平台,最终导致台湾内存产业如同无根之木,根本无法与掌握自主研发能力并取得工艺制程领先的内存企业竞争,注定了失败的命运。
- 内存是电子行业各个产品都需要的一种原材料,被视为半导体产业中的大宗商品,需求极为刚性。而生产内存的工厂需要数年时间建设和数亿甚至数10亿美元的投资,不可能想要马上就有。而且,内存制程以指数级的速度在进步,不做长期的高强度研发投入就不可能成为一线厂家。因此,内存产能和需求是永远无法平衡的,其价格走势跟化工产品类似,具强周期性,大起大落。内存一旦迭代,容量小的内存价格就会大跌,所以内存不能长时间囤货,它的操作风险远较普通的强周期性产品要大。
- 内存芯片的产品同质化严重,价格压力极大,到最后就变成一场拼资本的游戏。韩国仅剩三星电子和SK海力士两个内存厂,后面还有韩国政府的大力支持。6家台湾内存厂都依靠民间资本积累,如果面临韩国财阀式经济集团的重压,根本不堪一击。中国台湾当局不可能给出像韩国政府那样的支持力度,这也是张忠谋一向不看好台湾内存产业的原因。同样是做芯片代工,台积电和联华电子代工的是定制芯片,产品批次多、差异大、价格竞争压力小,最重要的是没有库存跌价损失的风险,这是一条更适合台湾半导体产业的发展道路。
第九章 晶圆代工群雄逐鹿
- 张忠谋培养的都是将才,大家共同把台积电推举到全球晶圆代工老大的地位。曹兴诚培养的却都是帅才,个个出去都能独当一面。
- “Intel设计CPU很厉害,但是生产CPU不厉害,我的成本是他的一半,我的品质比他的好两倍,我可以帮你代工。”十年后,我们将看到超威微处理器转型代工以及从中国的内存代工厂全军覆没;二十年后,我们将看到连英特尔的微处理器也将转型代工,我们不能不佩服张忠谋的深谋远虑。
- 对于失败,桑德斯的内心里有一种深深的恐惧,但是失败总像幽灵似的,与他纠缠不息。不认输的桑德斯不得不一直与失败搏斗,他轻浮的外表和夸张的卖弄,都无法掩饰其内心的脆弱和敏感。三十多年来,超威在桑德斯领导下几经沉浮,桑德斯把超威从一家办公室设在卧室里的小公司发展成为销售额几十亿美元的国际大公司。在所有的高科技公司的故事中,超威的故事是最可怕,也是最英勇的,因为它年复一年地顽强挑战这个星球上最具竞争力的公司之一。
- 复杂指令集受益于先发优势,建筑在Wintel联盟基础上的软件生态已经牢不可破,让精简指令集在个人电脑领域无所作为。英特尔靠市场而非技术打败了精简指令集,这再一次证明了进术先进并不代表一定会被市场接受。
- 摩尔定律其实是一种自我实现的预言,很大程度上在于英特尔以一己之力按照18~24个月将性能翻一倍的节奏推进其微处理器的进步。英特尔源源不断地投入巨大的资源,使得其微处理器以摩尔定律的速度指数级地进步,性能提高速度大大超过所有精简指令集阵营的处理器,实现了工作站处理器性能的赶超,将工作站处理器市场全都抢了过来。包括IBM、摩托罗拉、惠普在内的精简指令集阵营的6大工作站服务器厂商全军覆没,连戴维·帕特森教授也不得不在教科书上添加关于复杂指令集的内容。但精简指令集并没有彻底失败,它还将在移动时代更换赛道,卷土重来。
- 在微处理器这个市场,超威曾经连续多年亏损,几度接近崩溃,没有人会认为超威能够活下去。20世纪80年代初期,英特尔曾经将8080微处理器许可给15家公司,如今只剩下超威这个唯一的幸存者。国家半导体、摩托罗拉、德州仪器、莫斯泰克和智陆等许多巨头或新星前赴后继地来挑战英特尔,最后都失败了。而只有桑德斯,就像手持长矛的堂吉诃德,仍然向英特尔这个巨大的风车顽强地发起冲锋。超威的股票走势也成为股市中最跌宕起伏的画面,一会儿令人狂喜,一会儿充满苦楚,一会儿被捧上了天,一会儿又跌到似乎马上要破产的地步。如今,在经历十几年的沉寂之后,超威头一回实实在在地给了投资者一个很好的回报。美国所有财经频道和报纸都把超威的动态作为热点新闻报道。
- 超威的大起大落和大喜大悲,似乎成了桑德斯个人经历的真实写照。在终于取得了一次辉煌战果后,桑德斯才心满意足地宣布退休。桑德斯退休的2002年,是自1984年以来超威又一个能够扬眉吐气的年份,可是一比较还是吓人一跳:同样都是造CPU,这一年的3月底,英特尔市值尽管已经撇去了60%的泡沫,仍然还有2050亿美元,超威刚好是它的零头——50亿美元。后者的市值仅为前者的约2%。更惊人的是,英特尔就像超级印钞机,每年利润都有几十亿美元,相当于每年都可以买下一个超威。当然,如果没有超威,英特尔实现利润翻倍都有可能。486和奔腾处理器刚上市时都标出了1000美元左右的高价,因为有了超威,英特尔才没能享受太多这样的美好时光。在美国政府的反垄断压力下,英特尔不得不容忍甚至需要超威的存在。足以让桑德斯自豪或者自我安慰的是:他使每一个在数字化中生存的人都免受微处理器的垄断之苦。
- 2002年,在比利时举行的一场国际光电学会技术研讨会上,林本坚抛出了他的观点。本来,林本坚受邀参会,只是想介绍一下浸没原理。在林本坚演讲完后,“不得了,我找到了134纳米波长的光波,大家听到134,全都睁大眼睛。之后,大家把原本讨论的157纳米丢去一边了,全部围绕在134浸没式的话题上。”
- 不过,研讨会后,林本坚的思路却遭到众多半导体大厂的普遍反对,甚至引来敌意。一方面,大家都觉得,这么高、尖、难的一个问题,全球半导体产业精英花了这么多年都没解决,今天你告诉我加点水就能把它解决掉,你是来收“智商税”的吗?在如此精密的机器中加水,且不说性能可否达标,万一出现污染怎么办?水遇热膨胀改变折射率的问题怎么解决?水中的气泡会不会对光波产生影响?这些大厂没说出口的反对理由是:它们普遍都已经在研发157纳米光刻机上投入巨资,金额高达10亿美元之多,如果技术大转弯,不就等于是宣告这些研发费用都血本无归了吗?可以想象林本坚承受的压力之重。林本坚一边带领团队完成一篇篇论文并发表到国际期刊上,一一解答外界的疑虑,一边拿着这个“浸没式微影”的方案,跑遍美国、德国、日本等半导体产业大国,游说各家半导体巨头。林本坚走到哪里都吃了闭门羹,甚至有尼康高层给蒋尚义捎了句狠话,要蒋尚义管好自己的部下,让林本坚“不要搅局”。 “虽千万人,吾往矣!”林本坚如此形容他那一段改写光刻历史的经历。
- 浸没式微影解决方案为光刻精度的提高开辟了康庄大道,摩尔定律再次克服障碍,继续前行。阿斯麦尔首席执行官彼得·韦尼克曾说:“iPhone能出现,是因为浸没式微影技术。”
- 林本坚带领团队乘胜追击,将光刻精度从130纳米做到90纳米、65纳米、40纳米、28纳米、20纳米、16纳米直到10纳米。在林本坚于2015年底从台积电退休后,浸没式光刻机通过不断改进,继续往前做到了7纳米的制程,苹果A12和华为麒麟980都还在用这一技术,再往前的5纳米制程才由极紫外(EUV)光刻来接班。
- 美国和韩国的芯片产业也因为用阿斯麦尔光刻机替代日系产品,提高了对日本芯片产业的优势。毫不夸张地说,林本坚和阿斯麦尔的合作改写了全球半导体产业的格局,阿斯麦尔也大大受益于芯片产业的繁荣。2007年,阿斯麦尔成功击败尼康,成为全球光刻机市场的新霸主。到了2009年,阿斯麦尔已经占据全球光刻机70%的市场份额。
- 到如今,台积电开创的晶圆代工业务模式已经完胜IDM模式。曾经的IDM大厂仅剩英特尔还在参与芯片最先进制程的竞争,连三星电子和SK海力士都成立了单独发展晶圆代工业务的子公司。让英特尔尴尬的是,最先进的芯片制程仅用在手机处理器上,英特尔自己的手机处理器业务却连遭失败。为了给自己的产能找出路,它就不得不去做代工。但IDM厂很难拿到外部订单,比如英特尔与高通有很强的竞争关系,两个公司都要争取苹果的订单,高通就不可能把自己手机处理器的代工订单下给英特尔。台积电就是因为一直坚持“不与客户竞争”的铁律,才将竞争对手全都远远抛在了身后。
第十章 全球金融风暴大洗牌
- 应该说,日电曾经长期居于日本半导体企业之首,这与它享受到更多的工程师红利有关。就像华为之所以强大的重要因素之一是它拥有10多万人的庞大的工程师队伍。可是,在日本人力成本变得日益高昂之后,人海战术已经变得不合时宜,但日电并没有及时改变。比如2000年全球互联网泡沫破灭以后,日本电子巨头普遍大裁员。其中,日立两年裁掉了19%的员工,日电算是裁员偏少的,仅仅裁掉了15万名员工中的1万人。这是日电的衰退速度远高于其他日本电子巨头的重要原因。
- 日本的人口老龄化日益严重,人力成本远较韩国和中国台湾要高,而且不像美国那样能依靠源源不断的移民来补充人力,这是日本半导体产业整体衰退的一大背景。
- 舒马赫的离职给英飞凌最终在内存行业的失败埋下了伏笔,英飞凌及其后的奇梦达再没有出现像舒马赫这样行事果敢的领导人,而谨小慎微是注定不可能在弱肉强食的内存界混得下去的。
- 最悲催的是,沟槽式内存虽然成本高,但它的优点是更省电和单元面积更小,因此更适合用作移动产品的内存。到现在,移动智能产品中有一半用的都是沟槽式技术生产出来的内存。美光通过收购华亚科获得了奇梦达的沟槽式技术,在智能手机时代大得其利。而奇梦达却已经死在移动时代黎明来临之前的那最后一刻黑暗中。
- 台湾内存企业最大的问题是经营业务单一且缺乏本土下游产业链支持。在这里,我们要注意到智能产品产业链变迁对台湾内存产业的影响。中国台湾原本是全球生产电脑的重要基地,宏基、明基、华硕等都是全球有名的电脑品牌。台湾企业只要拿来X86架构CPU加上些周边配件就能卖,这也是曾经大家都看好台湾内存产业的原因。可是,到了移动智能时代,与放在家里的台式电脑不同,智能手机和平板电脑是到处招摇的时尚产品,对企业的产品设计与营销能力要求很高。台湾企业擅长硬件但缺乏设计和营销能力,再加上生产成本变得没有优势,这些代工出身的台湾电脑品牌全数陨落,台湾本土也不再有消化内存的能力。台湾仅仅出过一个手机品牌HTC,一度风头甚健,市值超过诺基亚,可惜在与苹果的侵权诉讼中一败再败,很快就退出市场,不过是昙花一现。
- 台湾内存厂没有市场纵深,全要仰赖岛外的采购订单。平时日本和韩国厂商能扔些内存订单到台湾,遇到经济危机,日韩订单萎缩,台湾厂商立时陷入困境。
- 2012年初,韩国最大的电信运营商也是韩国第三大企业SK电讯以30亿美元收购海力士21%的股份,从而入主这家内存大厂,并将之改名为SK海力士。在被资金匮乏折磨了十年后,海力士终于获得了强大的资金靠山,从此与三星电子一起成为韩国称霸全球内存芯片市场的两大豪强。
- 《广场协议》签订后直到20世纪90年代,日元持续升值,使得日本的内存厂普遍生存不下去,最后整合成了尔必达。21世纪初,日元贬值了好些年,尔必达也过了一段舒心的日子。到了美国金融危机和欧洲债务危机的时候,日元成为最保值的货币资产,升值到了历史最高点——1美元兑75日元,尔必达遂陷入巨亏。欧元价值变动的轨迹与日元相似,所以奇梦达的兴衰节奏也与尔必达相当接近。
- 纵观台湾内存产业发展三十年,最后不过一地鸡毛。究其根源,在于中国台湾当局按照自由市场经济理论行事。20世纪80年代,台湾还能在产业政策和技术上扶持内存产业。到2000年后,台湾对内存和液晶面板产业缺乏扶持力度,不具产业主导能力,导致其内存和液晶面板产业在小而散的道路上越走越远,最终被韩国企业全面击溃。做内存和液晶面板,亏钱年份多、赚钱年份少,一边亏损一边还得巨额投入,这就对资金的要求很高。你必须撑过漫长的亏损期,熬到其他厂家都死了才能有好日子过。韩国对财阀的资金扶持力度很大,相当于以国家的力量在支持内存产业的发展,这使得其他讲究自由市场竞争的国家或地区的企业很难与韩国企业竞争。而且,中国台湾的内存厂完全依赖国外IDM大厂的技术授权,一旦失去技术来源就会陷入困境。IDM厂又不可能把最先进制程的内存产品交给代工厂生产,这使得代工厂只能在低端产品的竞争上挣扎。中国台湾在内存产业上从逐步放弃自主研发,到完全依赖外国企业技术授权,再到内存代工模式遭遇金融危机重创,最终落得满盘皆输,这个教训足够深刻。
- 中国厂商深受其害。中国是世界最大的电子产品制造国,也是全球最大的内存进口国。2016年,中国生产了3.3亿台电脑、1.8亿台平板电脑、15亿部智能手机和6亿部功能手机。中国所需要的内存90%依赖进口,中国大陆本土所供应的部分也主要由三星电子和SK海力士的在华工厂生产。内存价格的上扬导致下游的华为、联想、小米等消费电子品牌商的成本上升,推高了智能手机的售价。
- 存储器产业在过去几十多年的发展中经过了激烈的竞争和残酷的淘汰,已经形成了韩美寡头垄断的局面。曾经喧嚣一时的日本和中国台湾的内存产业黯然退场。中国台湾依靠发达的晶圆代工、芯片设计和芯片封测产业还能在国际半导体市场上拥有强大的影响力,而日本除了一些半导体设备和原料外,在半导体产业的表现已经乏善可陈。曾经让美国胆战心惊的日本芯片为何走向黄昏?
第十一章 日本芯片的黄昏
2005年底,苹果给海力士、英特尔、美光、三星电子和东芝这5家公司每家2.5亿美元,以确保iPod和即将上市的iPhone得到NAND闪存的长期稳定供应。这是一个历史性的时刻,这几家公司将成为全球闪存乃至存储器行业的领导者,未成为苹果闪存供应商的存储器企业基本上都将被淘汰出局。要知道,海力士直到2004年2月才成功开发出NAND闪存,美光甚至在与苹果签约后才通过与英特尔的合作开始做闪存,没有苹果的订单就没有它们今天在闪存市场上的地位。另外,苹果对5家闪存供应商普降甘露的政策也避免了闪存市场像内存一样出现三巨头垄断的局面。苹果重塑了全球存储器产业的格局。第一款iPhone上市的2007年,全球闪存市场规模突破200亿美元,其中145亿美元属于NAND闪存。
闪存是一个跨世纪的伟大发明,它的发明人舛冈却没有得到应该与之匹配的荣誉和财富。日本并不存在像硅谷那样鼓励个人创业的氛围和条件,也不时兴给重要的工程师股权或期权。从舛冈的个人际遇以及闪存的曲折发展上,我们也可以看到日本半导体产业被美国击败的深层次原因。
工业时代技术发展缓慢,讲究以质量取胜,与之相适应的是员工职业生涯非常稳定。20世纪七八十年代,除了日本,美国和欧洲的许多大公司都给员工很好的福利及长期雇用条件。工业时代,在庞大的企业面前,个人是很渺小的。
到了信息时代,信息技术在以摩尔定律的速度指数级地进步,企业的成败往往由少数特别优秀的人才决定,初创企业打败行业巨头的现象屡见不鲜。
为了竞争的需要,企业必须打破按年资晋升的惯例,大胆提拔年轻有为的工程师,用股权和期权激励优秀人才,技术更新速度取代产品质量成为体现企业竞争能力的重要指标。新创IT企业没有固定资产,拿不到银行贷款,还需要风险投资的支持。这些属于信息时代的企业竞争要素,我们在日本都没有看到。终身雇佣制让日本企业在工业时代取得巨大的成功,却成为信息时代日本企业发展的桎梏。一方面,论资排辈、思想僵化的老员工长期占据领导岗位,导致企业变革不易、转型缓慢;另一方面有才华的年轻人不容易出人头地,人才容易被埋没。不仅仅是芯片,我们还将看到,日本在软件、互联网、手机和移动互联网等信息产业的各个领域都受到了一连串的挫败。日本企业僵化和封闭的管理体制已不适应信息社会发展的需要。
舛冈曾经悲情地说,他很欣慰东芝靠他的发明成为日本半导体存储器硕果仅存的企业,但是如果日本企业还是如此不重视工程师,日本的企业将没有未来。舛冈后来通过诉讼从东芝获得了8700万日元的发明补偿。
欧洲与日本很相似,日本存在的这些问题在欧洲也或多或少存在,所以欧洲的半导体产业也在衰退。欧洲和日本一样既失去内存产业,也与智能手机基本无缘,仅剩下汽车芯片和工业芯片还有竞争力。如果在电动汽车和自动驾驶的竞争上失利,欧洲和日本在半导体产业上恐怕真的只剩一些边角料的设备和材料的市场可以腾挪了。
智能手机CPU的应用芯片和基带芯片是当前人类社会最复杂的芯片,能够设计手机CPU代表着拥有芯片设计的最高水平。中国之所以能够在全球芯片设计产业中占据仅次于美国的重要地位,与海思、联发科、紫光展锐等手机芯片设计企业的兴起有着很重要的关系。日本在芯片产业上失声,很重要一个原因就是痛失了智能手机芯片的市场。智能手机和平板电脑的兴起将全球芯片市场规模从2200亿美元推高到4000亿美元,日本竟没有从中分得多少蛋糕,这势必会对日本经济产生不利的影响。
夏普败于三星电子,很大程度在于日本企业普遍倾向于把半导体工厂建设在本土,终究因为生产成本太高而失去竞争力。后发国家要想追上先进国家,有个屡试不爽的法宝,那就是人海战术。后发国家的人工成本一定是大大低于先进国家的,只要后发国家将“工程师红利”利用好,就能靠低人力成本优势来打败先进国家的高资金投入优势。韩国的人均GDP从来就没有高过日本,这意味着韩国企业的人力成本开支肯定低于日本。
在研发和生产的组织上,三星电子也比日本企业更有效率。三星电子将研发与生产一体化运作,每个项目小组都得对从研发到生产全程负责,这样在研发阶段就得具备成本意识,考虑从研发到生产的整体优化。三星电子的这种组织方式还将生产的地位提得比研发还高,因为如果不能在生产阶段为公司创造利润,研发人员也享受不到胜利果实。这与日本企业的技术人员喜欢处在悠闲的研发岗位且无须为生产操心的状况形成鲜明的对比。
日本有两大支柱产业:汽车和电子。日本的汽车产业发展得很稳定,电子产业却明显在走下坡路。所谓的日本经济失去三十年,很大程度上就是因为电子产业的衰败,而电子产业的衰败又可以归结为芯片竞争上的失利。
所谓的美日贸易战、韩国企业的崛起等外部因素,都不是日本芯片失利的最重要原因。日本芯片,是败在自己的半导体产业的竞争力上。日本政府和韩国政府都扶持自己本国的半导体企业,但方法的不同决定了结果的重大差异。简单地说,韩国政府是借钱给企业发展半导体产业,但借的钱终究是要还的,所以韩国企业要拼命努力,才有可能从芯片上赚到钱来还。而日本的电子巨头们普遍都是电力家族或电电家族的成员,可以舒舒服服地依赖政府通过基础设施建设订单给予的利益输送。日本政府给到电子巨头的都是利润,利润是自己的钱,为什么还要冒大风险在半导体产业上做投资呢?对比日本和韩国的政策差异,我们可以更好地理解中国为什么在20世纪80年代对国营企业实施“拨改贷”的政策。
日本的电子巨头们还有一个大问题就是盈利能力普遍很差。日电的净利率基本上不超过2%。而东芝从20世纪90年代中期至今,基本上都在亏损线上挣扎。更有意思的是,“在日本,高收益被认为是一种低级的经营方式”。“即使是容易带来赤字的生产部门,只要还能出货,多多少少都有助于增加销售额,同时也能增加就业。而如果将工厂转让出去,反而会减少银行融资的担保”。再说了,“高收益就意味着要缴纳高额的税金”。日本的这些电子巨头其实和国营企业一样,都属于国家队。全世界国营企业的通病-人浮于事、不重视成本控制、产品无竞争力等等—在日本这些电子巨头身上都能看到。盈利能力差的企业,当然抗风险能力也很弱。而半导体又是一个周期性很强的产业,跌宕起伏得非常厉害,这是缺乏利润积累的日本电子巨头无法承受的。
这么看下来,日本这些电子巨头不衰败才怪。电电家族和电力家族中对通信和电力依赖越深就越是积重难返,如日电、东芝、日立和三菱重工等,依赖程度相对较低的三菱电机就好过很多。而现在还能在全球半导体各材料和设备的细分市场上保持强大竞争力的,都是些不曾被列入电电家族和电力家族的中小企业。
在一定程度上,这些电力家族或电电家族的企业也绑架了日本。日本长期在基础设施建设上投入巨资,基础设施建设占到了日本GDP总量的20%。对这些与日本GNP共进退的企业来说,游说国家把钱投到基础设施而不是半导体产业上,会给予它们更好的回报。日本不是输在没钱搞半导体,而是输在政府与企业之间未能形成市场化的合作关系。
半导体产业早已成为人类社会最尖端、最复杂的产业之一,再没有任何一个国家能够凭借一己之力把整个半导体产业链给打通。日本半导体产业失败的教训值得深思。
日本在半导体产业上并非全盘皆输,它至今仍在半导体原料和设备领域有很强的优势。凡是标准化、平台化及模块化水平高的半导体设备,如光刻机、刻蚀机、晶圆检测设备、成膜设备等,欧美企业更有优势。在那些非标准化的设备或原料,如清洗干燥设备、匀胶显影机、抛光设备等普遍都需要用到化学液体的设备及光刻胶等原料方面,日本企业就显示出优势来了。比如光刻胶,全球光刻胶五强日本住友、信越化学、日本JSR、日本东京应化和美国陶氏化学占据全球近90%的市场份额,其中前四强都是日本企业。日本企业适合做那些非标准化的产品,这样能充分发挥出日本人的“工匠精神”。日本在半导体产业上输了物理,赢在化学。
自晶体管诞生以来到20世纪末,是美国、日本、韩国、中国台湾和欧洲在半导体产业上展开波澜壮阔的大竞争的年代,这段时期的中国大陆基本上处于袖手旁观的境地。一方面,中国大陆经济整体实力薄弱,电子工业也很落后,还没有能力参与全球半导体产业的大角逐;另一方面,不管从政治还是经济的角度来说,西方世界都不乐见中国大陆在半导体产业上占据一席之地。绝大多数中国人也没有意识到半导体产业的重要性。1991年的海湾战争是最初的一记警钟,1999年的南斯拉夫大使馆被炸事件真正刺痛了中国,2018年特朗普政府执意发动的对中国的贸易战真正让中国举国上下都对芯片产生了真正的重视。中国大陆在芯片产业上的大追赶,是半导体这部仍在撰写中的现代科技史诗中最曲折、最恢弘也是最精彩的篇章。
第十二章 “909工程”始末
- 应该说,中国在世纪之交之所以能够有那样一波半导体热潮,与江泽民这样一个有电子专家背景的国家领导人的亲自推动有很大的关系。
- 巴统是禁止所有先进技术出口,《瓦森纳协定》则一般允许落后两代的技术出口。这样的要求对其他产业影响不大,但对半导体产业来说是很致命的。《瓦森纳协定》实际上是替代巴统继续扼制中国半导体产业的发展。从日本、韩国到中国台湾,都是依靠从境外引进先进技术来将半导体产业发展起来的。而巴统和《瓦森纳协定》的制约,让中国大陆在引进半导体先进技术上走得无比艰难。“909工程”之所以采用0.5微米制程,主要就是考虑到它已经不属于先进技术,通过努力应该可以买得到关键设备。
- 从华虹NEC工厂的建设,我们可以一窥芯片制造对厂房建设标准要求之高到了什么样的程度。为了避免周围环境的震动对生产厂房的影响,华虹NEC厂房的地基内打入了3000多根桩子,在桩基上整体浇铸了1米多厚的核心承台,厂房周围还挖了隔离带。为了测试周围环境震动对厂房的影响,建设者们开来十几台满载的大卡车绕着工地来回转。同时,对1万多平方米的无尘车间的地面要用激光进行照准,以确保高低误差不超过一枚5分硬币的厚度,这样才能让生产设备顺利高速运转。如果要防止尘埃对芯片的生产质量产生不利影响,尘埃微粒的直径不能超过芯片线宽的三分之一。也就是说,如果线宽要做到0.25微米,无尘车间就必须对0.09微米以上的尘埃进行控制。而肉眼可见的最小尘埃直径大约为50微米,足见生产芯片的无尘车间要干净到怎样的程度。为了防止外界空气污染,无尘车间必须与外界保持一定的室压差。这就是为什么人们常说无尘车间造价很高,而维持保养的费用更高的缘故。
- 在芯片产业中,一家新建的芯片厂往往都是从内存开始做起,因为这种产品品种单一、数量巨大、工艺复杂,对设备的依赖较强,有利于新生产线迅速完成各环节的磨合。等内存做到一定程度以后,生产线打通了,设备运转正常了,就可以从内存这样的记忆芯片转产为设计复杂、品种多样的逻辑芯片。如果没有这个转折,芯片生产线就始终不能成熟。所以,华虹NEC也是从内存做起,初期主要产品为64MB和128MB内存,比最早开发出这些产品的三星足足晚了七年。
- 关本忠弘自1980年就任日电社长职务以来,极力推动日电在半导体、个人电脑和液晶显示屏等领域的扩张,将日电打造成全球数一数二的信息产业巨头。日电的个人电脑和功能手机都曾经是日本市场的销量第一。日电还是日本电电最大的通信设备供应商,被称为日本电电的制造部门、电电家族的长兄。1998年,关本忠弘退休,这预示着一个时代的终结。日电在生产成本居高不下、忽视产品市场需求、利润率一向极低等各种问题上积重难返,在各条战线上全面走下坡路。眼看自己一手打造的IT商业帝国在短短几年内分崩离析,关本忠弘气愤难平,于2007年患脑梗死而离世。
- 芯片可以分成两大类:一类是以微处理器和存储器为代表的技术先导型产品,市场主要靠技术拉动,技术又得跟随摩尔定律迭代,需要源源不断地进行投资以更新生产设备,由于产品的通用性强,市场容易形成高度垄断;另一类是以单片系统(SoC)和专用集成电路(ASIC)为代表的需求牵引型产品,市场主要靠需求拉动,产品的专用性强、品种多、批量小、市场比较细分,对技术的要求相对不那么高。华虹NEC在资金和技术上都无优势,向代工专用芯片的方向转型在所难免。
- 华虹在从内存向晶圆代工的转型中还有一项意外的收获。由于日本人逐步淡出了对工厂的管理,中国人擅长的低成本生产方式开始取代日本人擅长的高质量生产方式,华虹NEC砍掉了不少生产工序,提高了设备的利用率,大大降低了生产成本。中方独立运营后,华虹NEC的生产和营运效率显著提高,产能扩大了一倍,从月投2万片晶圆提升到了4万片,以至于日电都感到惊讶。日电竟还派出其九州和山行两个工厂的一些管理人员来华虹NEC学习了两周。这也从一个侧面反映了日电在内存产品上无法与韩国进行价格竞争的原因。
- 华虹集团将中国芯片供应受制于人的局面打开了一个缺口。此前,我们的手机里用的那张小小的SIM卡,中国自己还生产不了,全部必须进口,平均价格为82元。在华虹NEC打破进口依赖后,国内SIM卡平均价格跌到了8.1元。8KB容量的IC卡芯片原本价格高达四五美元,在华虹NEC能生产后,32KB容量的IC卡芯片的价格也才不到1美元。中国在智能IC卡领域已经建立了从芯片设计、生产、模块与IC卡片制造、读写机具研制到应用系统软件开发的一个完整的产业链,华虹集团占据了国内IC卡市场80%以上的份额。华虹NEC为中国的IC卡事业做出了卓越的贡献。
- 虽然华虹NEC的产线与国外相比还很落后,但华虹集团在芯片产业生态构建、国产化替代、市场化运作等方面的探索取得了相当的成功。此外,华虹集团还为中国培养了众多的芯片业人才。作为一家国有企业,华虹在国家战略与市场化之间做了较好的平衡。
- 一事件,实现了国内半导体设计产业的投资体制创新。它在国内首创了国有企业进行国际风险投资,利用留美华人的智力和经验及其在国内创业的机会,取得投资成功的范例,增强了国外风险投资公司来中国投资和留美华人学者归国创业的信心。加上国务院及时出台了鼓励软件产业和集成电路产业发展的18号文件,一时间,外资、合资、国资的芯片设计企业如雨后春笋般地涌现。
- IC卡芯片、SIM卡芯片和身份证芯片的设计难度都不大,芯片设计中难度最高的是处理器。个人电脑的处理器芯片被英特尔和超威长期高度垄断。手机处理器芯片的设计难度比电脑处理器芯片更高。智能手机的CPU由应用芯片和基带芯片组成,前者负责执行操作系统和应用程序,相当于电脑的处理器,但比电脑处理器增加了低能耗、小体积的要求;后者也就是手机的调制解调器,负责处理各种通信协议,让手机能够与移动通信网络联接。无论是功能手机还是智能手机,基带芯片都是一部手机中设计难度最大、专利门槛最高的芯片。
十三章 设计中国芯
- 美国是在发达的半导体产业基础上发展互联网产业,中国却是在互联网产业发达后再回头来补半导体产业的课。
- 众志、方舟和龙芯主要脱胎于国家课题和学术机构,主要目的是要完成国家交给的重点任务——在当时中美不睦的大环境下,攻克自主可控的CPU,摆脱对美国的依赖。这就不难理解,它们都选择从最上游的指令集开始,一层层往下游做,挑战自主CPU、做操作系统、开发办公软件,甚至自己生产电脑,试图捅破Wintel联盟,不做底层技术有求于人的“买办芯片公司”。基本上,它们走的都是过去IBM的全能自主路线。但是,连IBM都已经被Wintel联盟打败,中国的这些自主CPU又怎么能够成功呢?它们虽然都成功做出了自己的CPU芯片,却都补不齐生态短板。二十年弹指一挥间,暂且不论人才培养、军工市场等特殊领域的进展,仅看产业化,结果都乏善可陈。
- 事实上,放眼全世界,曾经有无数企业都想要在个人电脑上挑战X86架构,但没有一个取得成功。甚至连英特尔自己想换一个架构都失败了。可以这么说,从路径选择开始,它们就注定了要失败。在方舟科技主管研发的副总裁刘强,在离开方舟后成立了君正公司,走上了市场化的道路。君正于2010年IPO上市,生产的芯片在360摄像机、小米手表等多款产品上被应用。君正的成功,证明了中国的芯片设计还有广阔天地可以大有作为。
- 中国芯片设计大体可以分成两个路线。一个路线是学院派,如众志、方舟和龙芯,学院派多是一套人马、两块牌子、双重目标,既要以实验室的身份完成国家交给的任务,又要成立公司在市场上生存。另一个路线是市场派,如海思、展锐和兆易创新,这些芯片设计公司以市场需求为导向,从容易的做起,先生存、后发展,在激烈的市场竞争中摸爬滚打,不断发展壮大到拥有了国际一流的竞争能力。应该说,中国的芯片在这些年有了很大的进步,中国的信息安全状况因此也有了很大的改善。海思甚至被美国宣称威胁到了它的国家安全,这或许是众志、方舟和龙芯这些学院派万万想象不到的。
- 就在这时候,峰回路转,武平从台湾带回了好消息:联发科董事长蔡明介愿意投资。就这样,展讯通信(上海)有限公司于2001年7月正式成立,公司创始人包括武平、陈大同等5人。有意思的是,几年后,展讯成为联发科在中国低端手机处理器芯片市场上最大的竞争对手。所谓不熟不投,投资出一个竞争对手的概率还是很高的,比如诺伊斯就投资过超威。
- 展讯有了手机处理器芯片,不可能卖给诺基亚、爱立信、摩托罗拉等国际大品牌,只能卖到深圳华强北。展讯做出集成手机全部功能的系统芯片,给出整体解决方案,客户只需配上外壳、屏幕、电池和摄像头等零部件,就能做出一款手机。于是,深圳华强北催生了无数贴牌手机生产商,展讯和联发科共同捧出了一个庞大的山寨手机市场。
- 2000年前后,全球有十几家初创公司开发3G手机芯片。当初业内预测3G市场应该在2003年左右起飞,但实际上直到乔布斯推出iPhone后,3G才开始流行,绝大多数公司没能熬到那一天,只有展讯存活下来。
- TD手机芯片研发成功,却不能马上带来收益。当时海外已经有多个国家发放了WCDMA牌照,但没有一个国家发放TD-SCDMA牌照。TD-SCDMA成了中国独推的标准,而且迟迟没有上线。在五年多的时间里,展讯不仅在TD项目上颗粒无收,还得持续投入巨额研发费用,与大唐、华为和中兴等中国通信设备厂商合作,让TD-SCDMA标准一步步走过了室内测试、室外测试、小规模组网、大规模测试。其间TD-SCDMA标准无数次被人质疑是否有推广的必要,种种艰难险阻,真可谓步步惊心。因为资金匮乏,展讯于2007年在纳斯达克上市的时候,初始团队的股权已经被摊得很薄,比如武平就仅剩5%的股权,这对展讯的长远发展是很不利的。
- 中国在TD-SCDMA上拥有自主的知识产权,对打破外国公司在移动通信技术上的专利垄断有着重要意义,对中国本土基带芯片设计企业来说也是一个很好的发展机遇。在每年数千万部TD手机需求的市场支持下,2011年,展讯员工达到1400人,销售额突破40亿元,成为当时国内第一大的独立芯片设计公司。展讯在技术、产品及市场上全面突破,股价从低谷时的0.67美元上涨了20多倍,实现了凤凰涅槃。展讯是海归创办芯片设计企业的代表,这是与以往国家造芯片所不同的一股中国芯片的新势力。
- DSP即“数字信号处理”(Digital Signal Process),复杂的模拟信号转换成数字信号流后需要用DSP芯片才能处理。DSP是与CPU并重的芯片工业两大核心技术之一,在蓝牙、无线通信和图形处理等方面有着广泛的应用。只有少数发达国家拥有DSP技术,中国在该领域尚属空白。
- 一时间,“芯片”成了个敏感词,人人避之唯恐不及。国家组织的三大国产微处理器“众志、方舟、龙芯”在商业化上又都基本上以失败告终,整个舆论对半导体行业开展了无差别的口诛笔伐,负面评价铺天盖地,龙芯等默默耕耘的企业都多少在舆论上受到了质疑。国家对于与芯片有关的项目开始持谨慎态度并减少了扶持力度,芯片制造受创尤巨。
- 做芯片设计,不管是学院派还是市场派,都是轻资产。芯片设计的门槛比较低,只要有个10来个人、几百万美元资金就可以启动。而芯片制造是重资产,其投资是要以10亿美元为计算单位的。中国大陆在芯片制造的道路上走得远比芯片设计要艰难得多。
第十四章 张江的中芯国际
- 2000年4月,张汝京在上海创办中芯国际集成电路制造有限公司(简称中芯国际)。在中芯国际的经营上,张汝京把他在芯片业十多年来积累的人脉与经验都发挥到了极致。
- 首先是团队。张汝京是一个很有使命感和理想主义的人。他将公司取名“中芯”,即“中国技术第一芯”的意思。在他的感召之下,竟有300多位来自世大、台积电等台湾公司的工程师跟随他北上,此外还有100多位来自欧美日韩新等地的专家以及许多中国大陆海归博士加盟,大家共同组成了一支强大的团队。许多人回忆起早年在中芯国际工作的短短数年时,仍然会提到,那是一个少见的理想时代,“很苦,但大家憋着一股劲儿,要把事情做好”。
- 张汝京也会特别向管理层强调,不仅招来的新员工要满足公司需求,公司也要对员工的职业发展负责,提供足够的资源。“大部分公司会强调获利,但他(张汝京)是把人放在最前面。”对于自己的员工,张汝京更看重的是个人做事踏实的品质,而他自己也从来没有领导架子。与张汝京一同工作时的气氛总是“像一个大家庭”,这也成为不少老部下愿意一直跟随他的原因。
- 为了确保质量,在收到新厂商送来的样机时,张汝京都会同时准备一台同类型的达到国际水平的设备用作对比。若样机不达标,则会帮助其测试升级后再返回给供应商,供应商按照升级后的标准重新生产,再卖给张汝京。“这样既使用了国产设备,又确保质量。在很多设备和材料采购上,他都会先问问,有没有合格的国产品能够替代。”利用这种方式,张汝京充分发挥了中芯国际在中国半导体产业中的龙头作用,带动了国产半导体设备行业的发展,也为中芯国际打造了一个日益完善的国产设备供应链。
- 中芯国际的原始股权结构设计是花了不少心思的。首先,外资股东占了多数,包括大名鼎鼎的高盛、华登国际(一家成立于美国的芯片投资基金,创始人为EDA三巨头之一铿腾电子的首席执行官陈立武)、祥峰投资(新加坡主权财富基金淡马锡的全资子公司)等,这有利于避开《瓦森纳协定》对中国的先进技术禁售。其次,每个股东都仅占从百分之几到百分之十几的股权,确保没有谁能影响创始人张汝京的话语权。最后,最大的股东上海实业是由上海市国资委全资控股的国企,这又确保了上海政府拥有一定的影响力,有利于公司在上海拿到优惠政策。
- 2000年8月1日,中芯国际打下了第一根桩。这时候中芯国际的项目还没有拿到国家的批复,是江上舟争取来的上海市政府的临时开工许可,才使得项目开工时间大大提前。到9月1日,信息产业部才原则上批准中芯国际项目。可是,国家发改委却迟迟没有批下来。江上舟急了,发改委的工作人员却说:“你们才两个月!比这大的项目半年才批的。”等到10月25日,在国务院办公会议上,朱镕基总理说了一句:“我听说他们的桩都打好了,还批什么?过了!”就这样,中央批示得到了解决。
- 建厂期间,张汝京事事亲力亲为,初期每天在厂里巡视数次,每次要花两个小时。隔年9月25日,中芯国际的8英寸产线、拥有国内最先进的0.25微米制程工艺的新工厂即正式建成,前后仅用了13个月,创造了当时全球最快的建造芯片厂的速度。开工第一天,张汝京带领公司高层主管到无尘车间,亲自用布沾上酒精,蹲在地上擦地板。为避免因灰尘而影响芯片的良品率,无尘车间地板需达到每平方米不超过10粒灰尘的洁净标准。
- 张汝京是个工作狂,每周上班6天,每天在工厂待12个小时。他对物质毫无追求,“出差坐经济舱,酒店干净就行,午饭常常是一碗青菜一碗饭”。曾经有台湾的朋友来上海拜访张汝京,回去跟台湾媒体评价道:“Richard连西装都没有穿,就是一件工作衫,披上件发旧的灰色毛衣,像个传教士,办公桌是三夹板拼凑起来的便宜货。他说他有一个中国半导体的宏伟梦想,为这个梦想要彻底献身,好像甚至牺牲性命都可以。这个人不是为了赚钱才做这件事,这才是最可怕的。
- 美国总审计局2002年发表了对中国进行芯片技术出口管制的报告。其中写道,美国的策略就是要让中国芯片产业水平与美国代表的全球先进水平相比始终落后两代。美国对向中国出口芯片制造设备、材料和技术必须实行严格的管制。美国不仅对本国厂商进行种种限制,甚至连其他国家的公司与中国的正常合作也要横加干涉。据说张汝京为了突破设备禁运,找到了美国5家教会组织为他做担保,保证中芯国际的芯片技术不会用于军事用途,最后才拿到了出口许可。作为国有企业的华虹NEC直到2010年才终于开始在张江建设12英寸线,比中芯国际晚了六年。
- 中芯国际于2002年正式投产,当年销售收入4亿元,次年的销售金额即增长到30亿元,出口创汇3亿美元。2003年底,中芯国际三个工厂的总产能跃升到每月6万块晶圆,拿下了全球第四大晶圆代工厂的座次,仅次于台积电、联华电子和特许半导体(Gartner数据)。中芯国际的崛起速度在全球半导体产业绝无仅有,震惊业界。中芯国际被世界知名的《半导体国际》杂志评为全球“2003年度最佳半导体厂”之一。2004年,中芯国际销售额再增长1.66倍至50亿元,芯片交付量增长98%至94万块晶圆,并首次有了年度盈利。该年3月,中芯国际成功地在纽约和香港挂牌上市,集资18亿美元,中芯国际的股东也获得了3倍多、近8亿美元的回报。到年底,中芯国际的工厂增加到7座,月产能提升到11万块晶圆。
第十五章 中国芯片的至暗时刻
- 2002年,光刻机被列入国家高科技研究发展计划(863计划)。江上舟牵头,由科技部和上海市共同推动成立了上海微电子装备有限公司来承担主要技术攻关任务。上海微电子让中国光刻机技术取得重大的进步,还实现了出口。在将近二十年后的今天,我们面对极紫外线光刻机无法进口的尴尬,不能不感慨当年的江上舟是何等的具有真知灼见,也遗憾在江上舟之后再无人像他一样重视和推动光刻机的自主研发。
- 中微半导体成为中国少有的半导体设备全球一线供应商。没有江上舟的引进,就不会有今天的中微半导体。尹志尧盛赞江上舟是“我们的引路人”,是“我们见到过的最有原则的共产党员”。
- 曾经有业内专家总结了江上舟对中国芯片产业的四大贡献:
- 一是在国内芯片产业低潮时超前提出芯片发展战略,“如提出10条线,那时谁也不敢说”;
- 二是成功引进外资投入芯片;
- 三是营造了芯片产业发展的良好政策环境;
- 四是提出建立一个全国集成电路研发中心。
- 在中芯国际危难之际,江上舟起到了定海神针的作用,稳住了局面。然而,江上舟壮志未酬,因肺癌复发而于2011年6月27日辞世,时年仅64岁。在生命的最后7天,极度虚弱、处于半睡眠状态的他,还参加了一个多小时的中芯国际董事会电话会议。在他刚开始力推中国芯片产业的1998年,中国芯片产值仅有60亿元;到他去世的2011年,中国芯片产值达到1572.2亿元,十二年增长至原来的26倍。上海的半导体产业在中国半导体产业中占据了一半的产值,拥有从设计、制造、封装、测试、设备到材料的中国最为齐全的半导体产业链,并且几乎在半导体产业的每个环节都处于中国领先的地位。江上舟对此功不可没。
- 作为当时中国官员中极罕见的海归博士,江上舟能够把科学家的意见转化成决策者能够迅速理解的语言,成为科学界与政府决策领导之间的重要桥梁。
- 大唐和中投的入局也意味着中芯国际开始了去外资的进程,其国资背景在逐步增强。包括上海实业在内,中芯国际的前三大股东都属于国有资本,此后,中芯国际的国资比例基本上都不低于40%。国资进驻有利也有弊。半导体行业特别是芯片制造业作为“吞金巨兽”,需要巨额资金投入。中芯国际此前因为其外资身份,连国家专项资金补贴都无法享受。截至2011年,中芯国际累计亏损已逾10亿美元,仅靠市场资金是难以为继的,没有国家资金的支持,一定难逃被国际私募基金收购的命运。但国资控股,就很难再从西方国家引进先进设备。此后中芯国际技术发展停滞,与国资增持有莫大的关系。
第十六章 十年坎坷芯路
- 张汝京实现了中国大陆在芯片制造级别大硅片生产上的零的突破。仅用了一年多时间,新昇就完成了厂房建设和设备安装。2016年,新昇拉出了中国第一根高质量的12英寸单晶硅棒,2018年开始大规模生产。到2019年,新昇已经量产出10万片12英寸大硅片。伴随着中国大陆建芯片厂的热潮,截至2019年底,中国大陆包括新昇在内已有10多家企业规划了12英寸大硅片项目,规划月产能超过400万片。中国实现大硅片的自给自足指日可待。
- 生命不息,折腾不止。正如张汝京在离开中芯国际时所说的:“不要被打趴下,人生总是要不断地努力。”
- “代管模式”看似无须资金投入,但最大的问题也是在资金投入上。半导体产业短期内亏多赚少,经营的波动性也很大,需要长期资金投入而且投资回报周期很长。而政府领导经常换届,新领导不一定会认同上任领导的做法,更何况是一个亏损的项目,所以往往在前期投入一笔资金,在后期就没有持续性的投入了。再加上许多新兴产业涌现,如多晶硅、光伏及LED等,这些产业投资相对较少,看起来更容易获利,芯片制造在地方政府眼里就越发成为包袱。芯片制造的回报之慢和风险之大完全是官员政绩上的大坑。后来,SK海力士的无锡厂和三星电子的西安厂其实就是“代管模式”的改进版,政府只做基础设施投入和通过贷款解决部分资金需求,将后续资金投入及经营管理的责任完全移交给外资一方负责,这样就不再出现中芯国际“代管模式”的类似问题。
- 3G移动通信技术上拥有垄断优势的高通将它的应用芯片与基带芯片捆绑销售,不是做通信业务出身、缺乏无线通信专利积累的德州仪器无法与高通竞争。德州仪器最终还是退出了手机处理器芯片业务,再次转型,专注模拟芯片和嵌入式芯片领域。
- 基带芯片设计的门槛越来越高。因为无线通信技术十年左右就更新一代,新一代的技术一般要经过三年的前期开发、三年的标准化及三年的行业监管测试才能投入应用,这就意味着企业在开始应用新一代技术的同时就得开始进行下一代技术的研发。企业如果没有长期跟踪,根本不可能跟得上无线通信技术演进的步伐,也逾越不了越来越高的专利门槛。苹果手机以A系列应用处理器名闻天下,却也不敢进入基带芯片的领域。英特尔通过收购英飞凌的基带芯片业务半路出家,竟也没有成功。由于研发难度太大,全球基带芯片的玩家越来越少。到如今,全球能将基带芯片成功商业化的企业仅剩5家,除了美国的高通和韩国的三星,其余3家竟然都属于中国:海思、联发科和展锐。
- 并购是企业做大做强的捷径,可以说,没有大规模并购,就没有美国半导体巨头们在当今全球半导体产业界的优势地位。与此同时,美国对其他国家的企业想要并购美国半导体企业的意图非常警惕,特别是对中国。
第十七章 中国大陆存储器的突破
- 存储器作为信息存储的载体,不像处理器那样受人瞩目,但是它的地位不容小觑。存储器在各种智能终端产品中有着广泛的应用,是半导体产业中数量最大的一类产品,在所有芯片中占的比重超过三分之一。存储器由内存和NAND闪存占据绝对多数的比重。内存主要用于服务器、台式电脑和笔记本电脑,NAND闪存主要用于智能手机和平板电脑。
- 2018年8月7日,在美国加州圣克拉拉召开的闪存峰会上,长江存储发布了基于飞索授权的全新NAND闪存芯片架构——Xtacking架构。Xtacking是在两片晶圆上分别独立加工外围电路和存储单元,两片晶圆各自完工后,只需一个处理步骤就可通过数十亿根金属垂直互联通道将二者接通电路,这样只需增加有限的成本就能够实现更高的存储密度。Xtacking技术属于长江存储拥有专利的自主知识产权,这一技术突破使得长江存储成为全球第3家拥有独立NAND闪存芯片架构的公司。
- 2019年9月2日,长江存储宣布基于Xtacking架构的64层256Gb TLC 3D NAND闪存芯片正式量产,可满足固态硬盘、嵌入式存储等主流市场的应用需求。在64层闪存芯片上,长江存储拥有完全的自主知识产权,从此摆脱了对外国企业的技术依赖。
- 2020年,整个闪存行业都在全面转向100层以上的堆叠,其中东芝、西部数据是112层,美光、SK海力士是128层,三星电子是136层,英特尔则做到了144层。4月,长江存储攻克128层堆叠3D QLC闪存技术,单颗闪存容量做到1.33Tb,创造了单位面积存储密度、I/O传输速度、单颗芯片容量上的三个世界第一,首次跻身全球一线阵营。为了实现对领先企业的追赶,长江存储的第三代产品跳过96层,从64层直接登上128层,这才实现了中国存储器产业的历史性的突破。
- 中国大陆在3D闪存上的突破显然让国际闪存巨头们不安,它们纷纷开始提速。三星电子随即宣布正在研发160层及以上更高层数的3D闪存,SK海力士也加速推进128层3D闪存在2020年第二季度投入大规模量产。11月,美光推出全球首款176层3D闪存。英特尔直接被吓跑,将闪存业务卖给美光和SK海力士,退出竞争。长江存储就像一条鲶鱼,打破了全球闪存市场的宁静。
- 紫光集团的基本投资逻辑还是以半导体存储为主线,从底层NAND闪存颗粒(长江存储)、移动处理器(紫光展锐)、存储产品(紫光西部数据)到企业级网络服务器(新华三)的整个链条,形成了紫光集团在半导体时代的闭环生态布局。
- 美国的制裁让许多欧美设备商撤离,福建晋华正在建设中的厂房被迫停工,联华电子也宣布暂停与福建晋华合作,福建晋华进入休克状态。从福建晋华的官网可以看到,自2019年7月以后,公司未再更新过新闻,公司大事记在2018年10月开始试产投片之后再无新的信息。晋华事件再次暴露了中国大陆半导体产业链在半导体设备供应上的重大短板。由于中国大陆无法在半导体设备的供应上自给自足,福建晋华面对美国制裁时竟毫无反抗的能力。原本长江存储、合肥长鑫和福建晋华3大内存基地构成三足鼎立的局面,如今尚未出师已先失一足。
- 2020年5月14日,京东商城上架第一个纯国产DDR4内存条——光威弈系列Pro,用的是合肥长鑫的消费级内存芯片,零售价218元。已经长达700多天没有降过价的金士顿内存,在光威弈系列Pro上架后就开始降价促销,而且价格定的是很有针对性的215元。
- 中国在存储器市场上的份额还很小,短期内很难改变全球存储器市场格局。它的意义主要在于可以避免下游企业,包括华为、中兴、联想、浪潮、小米、OPPO和vivo等公司,再次出现被其他国家的存储器公司大肆收割终端产品利润的情况发生。
- 产量一增加,价格自然就下来了。三大巨头通过增产来打压内存价格,意图让中国大陆厂家入市即亏损,消磨中国大陆厂家的竞争意志。这也是半导体行业残酷性的表现。领跑厂家往往采用激进的折旧政策,在较短的折旧期内高价销售,获取超额利润和充沛的现金流来支持高额资本开支,设备折旧完了就打价格战,狙击追赶者,以维持领先优势。所以,正如赵伟国所说的:“在集成电路这个领域,只有前3才能生存。它并不像其他产业,你吃不到肉,可以吃点青菜。这个行业,或者吃肉,或者挨饿,没有青菜!”
第十八章 超过28纳米节点
- 当到达28纳米节点以下时,新的问题又出现了。对于晶体管来说,沟道长度是重要性仅次于功耗的重要参数。沟道长度越短,电子从源极跑到漏极所需的时间就越少,而且晶体管的体积也可以随之减小,整个电路的集成度就越高,电子器件的工作速度或频率就得以提高。但沟道长度减少又会引发一个新问题:栅极控制沟道通电的能力下降了。所以,沟道长度的物理极限,又受到源极与漏极之间距离的制约。
- 在传统晶体管的结构中,栅极属于平面的架构,只能在一个方向上控制电路的接通与断开。在FinFET架构中,栅极呈类似鱼鳍般的叉状3D架构,可于栅极的两侧控制电路的接通与断开。这种设计可以大幅改善电路控制并减少漏电,也可以大幅缩短晶体管的栅极长度。FinFET通过对垂直空间的利用解决了晶体管做薄后的漏电问题,使得晶体管尺寸可以进一步缩小,开启了3D晶体管时代。“过去我们一直用平面结构来思考晶体管的发展,因此尺寸的缩小就有了极限,最后在发现晶体管不必是平面之后,既有的定律就会被打破。”利用FinFET的技术,胡正明领导的研究小组开发出当时世界上体积最小,通过电流却最大的半导体晶体管。这种新型的晶体管为芯片容量的提高开辟了广阔的道路。
- FinFET的发明让胡正明成为全球顶级的半导体专家。因为其贡献卓著,他先后被评选为美国国家工程院院士和中国科学院外籍院士。2016年,胡正明获得美国总统奥巴马颁发的美国国家科学奖章。因为胡正明“使摩尔定律又延续了几十年”,国际电气与电子工程师学会(IEEE)授予他2020年度的荣誉勋章。这一荣誉勋章一年只颁发给一个人,上一个获得荣誉勋章的华人是张忠谋(2011年)。
- 在半导体产业,路线错误的代价是非常昂贵的。FD SOI阵营大伤元气,IBM倒贴15亿美元将芯片生产线转给格罗方德,一向依赖IBM供应技术的格罗方德与联华电子都因为站错队而影响了之后的发展,属于英特尔技术派系、走对FinFET路线的台积电和三星电子则一路凯歌。
- 关于梁孟松在提升三星电子技术水平上发挥的作用,台积电的法务长方淑华曾在法庭上这样表述:“他(梁孟松)去三星,就算不主动泄漏台积电机密,只要三星选择技术方向时,他提醒一下,这个方向你们不用走了,他们就可以少花很多物力、时间。”要知道,在半导体行业,很多技术细节你自己摸索一年,可能还不如别人说一句话。对于三星电子这种业内大厂来说,14纳米的技术就是个窗户纸。只要有人能指清方向,技术开发这些都不是什么大问题。
- 三星电子的14纳米制程获得了苹果和高通的不少订单,梁孟松为之做出了不可或缺的贡献。梁孟松在台积电的年薪在900万元人民币左右,据说三星电子给他开出了3~5倍于台积电的薪酬。
- 梁孟松不仅影响了台积电和三星电子之间的实力对比,还间接对格罗方德产生了影响。格罗方德自己搞不定14纳米工艺,干脆直接购买了三星电子的14纳米FinFET工艺授权,借助后者丰富的经验和成熟的工艺突围。到2015年中,格罗方德就已经开始使用14纳米FinFET工艺为它的客户量产芯片。格罗方德该年收入大涨15%,拉开了和联华电子之间的差距。一人的去留,竟能左右几家晶圆代工巨头的实力消长,梁孟松因此被视为半导体行业的一个传奇人物。
- 虽然有了FinFET技术,摩尔定律得以继续往前走,但英飞凌首席执行官莱茵哈德·普罗斯仍然认为:“从28纳米向20纳米过渡的时候,我们第一次遇到了晶体管成本上升的情况。摩尔定律正在走向终点。”
- 随着研发难度和生产工序的增加,从20纳米、16纳米到14纳米,各制程的成本一直都高于28纳米。这是摩尔定律运行六十多年来首次遇到制程缩小但成本不降反升的现象。由于性价比提升一直以来都被视为摩尔定律的核心意义,所以28纳米以下制程的成本上升问题一度被认为是摩尔定律开始失效的标志,而28纳米也作为最具性价比的制程工艺长期活跃于市场。
- 第二个重要标志则是“功率墙”(Power Wall)。被誉为“DRAM之父”的登纳德提出了“登纳德缩放比例定律”,意思是每一代芯片的工作频率(也被称为时钟速度)会比上一代产品提高40%。当微处理器的频率提高了1000多倍以后就遇到了功率墙。因为晶体管再小,功率密度也是保持不变的,它终究会遇到频率无法再提升的临界点。自2005年起,微处理器的频率就被限制在了4GHz左右。
- 摩尔定律失效的第三个重要标志则是,晶体管不再按照原来的速度减小尺寸。
- 台积电的工艺节点数字有水分,实力却是明摆在那儿的。2000年左右,台积电全球营收约53亿美元,这个规模大概在全球第10多位的位置上徘徊(排名第10的飞利浦是63亿美元),约莫是一家中型半导体企业。当时的龙头巨擘英特尔的年营收约为300亿美元。到了2019年,台积电的营收增长到346亿美元,虽然销售规模还只有英特尔的一半,但其市值于当年10月9日达到2524亿美元,首次超过英特尔成为全球市值最大的半导体企业。到了2020年9月8日,台积电市值竟高达4035亿美元,几乎是英特尔同期市值的两倍。这绝对不是当年给了台积电第一桶金的英特尔预料得到的。三星电子的市值也超过了3000亿美元,把英特尔远远抛在后面。
- 手机处理器是对芯片先进制程最敏感的领域,苹果、高通、三星电子、海思、联发科等系统芯片大厂之间在手机处理器性能上的竞争非常激烈,一旦落后一代就会产生20%~40%的综合性能差距,这在更迭迅速的消费电子市场是不可接受的。因此,手机处理器厂商都是顶尖制程的忠实客户,不惜花费重金争夺最先进制程芯片的产能。
- 摩尔定律走向终结,还有一个重要原因是光刻机的研发到极紫外技术时已到极限,光学光刻机至此已到终点。
第十九章 及紫外线光刻难题
极紫外线的波长是多少呢?仅仅13.5纳米!
极紫外线光刻机的开发难度有多大?
极紫外线算是软X光,几乎能被任何介质吸收,所以不能穿过水——浸没式光刻方案用不上了;不能穿过空气,光刻机内部得做成真空的;也不能穿过透镜,传统光刻机用到的透镜技术全部得推倒重来。
光刻机需要用反射镜来传导光线。极紫外线的反射效率很低,每反射一次就要损失30%的能量,极紫外线需要经过十几次反射后才能到达晶圆,能量仅剩不足2%。这就需要非常强大的光源,而且对光的集中度要求极高,相当于拿个手电照到月球上所产生的光斑都不得超过一枚硬币大小。反射镜的工艺精度要求极高,直径30厘米的反射镜要求起伏不到0.3纳米,这相当于是做一条从北京到上海的铁轨,要求起伏不超过1毫米。或者用韦尼克的话来说:“如果反射镜面积有整个德国大,最高的突起处不能高于1厘米。”这些镜片需要利用高纯度透光材料和高质量的抛光工艺才能加工而成,这需要数十年乃至上百年的时间的技术沉淀,才能成就皮米尺度的精加工。
此外,过短波长的绕射现象会造成掩膜、晶圆边缘过度曝光,极紫外光对配套的抗蚀剂和防护膜的要求很高,这些问题都会导致芯片产品合格率不佳和光刻机的频繁检测,需要想办法克服。
这些技术难题造成极紫外线光刻机的研发速度大大不及预期,极紫外线光刻机几乎逼近物理学、材料学以及精密制造的极限。
阿斯麦尔集合了3所大学、10个研究所、15家公司联合开展了个名为“延续摩尔定律”(More Moore)的项目,着力攻坚。可能阿斯麦尔自己也没有预料到,从2005年开始,最终要到2016年才实现极紫外线光刻机的量产,前后竟然整整花了十一年的时间。
为什么全球各电子巨头都纷纷剥离自己的半导体业务?因为随着芯片的设计和制作越来越复杂,半导体业务投资越来越大、风险越来越高,经营业绩经常有很大的波动。上市公司都不喜欢自己的财报一会儿亏一会儿赚的,因为连续几年业绩太差就会危及管理层的饭碗,没等到业绩回升自己就要被炒鱿鱼,索性分拆了让母公司业绩稳定,管理层就能每年都拿奖金。但这些企业一旦拆分,就注定了在整体实力上萎缩成二流企业的命运,不再具备与华为、三星电子这样的一流企业竞争的实力。
一家企业绝对不是业务范围越窄才越能专注,大企业也不一定必然和官僚主义画等号。要让各业务版块都有很强的竞争力,只要提升企业内部管理能力就能做到。再以IBM为例,当年郭士纳坚决反对拆分IBM,而是着力于企业内部的组织与流程改造,这才有了“大象也能跳舞”的美谈,改造后的IBM从销售额到利润都有了很大的提高。后郭士纳时代的IBM难抵拆分诱惑,陆续将所有硬件制造业务全部拆卖掉,包括把个人电脑业务卖给联想、把服务器全部交给富士康代工、把晶圆厂卖给了格罗方德。短期来看是能提振一下股价,但长期来看,对IBM的发展是不利的。比如IBM退出半导体业务就是一件很可惜的事情。IBM作为一家半导体技术领先的公司,开发了许多专利技术,大多非自用,而是作为技术输出。它与特许半导体、三星电子、超威和联华电子等都有很长的技术合作历程,对全球半导体产业做出巨大的贡献。半导体制造业务占IBM整体营收不到2%,但该部门连续亏损不见起色,年度亏损最多曾达到15亿美元,于是IBM于2015年倒贴15亿美元将芯片制造版块转让给了格罗方德,彻底退出了芯片制造领域,但又没有像超威一样在芯片设计的方向上发力。如今,IBM转型成为一家以软件技术为主、提供信息技术解决方案的服务商,市值仅有1000多亿美元,大约是英特尔的一半、微软的十分之一。
极紫外线光刻机最关键的技术在于光源和镜头,阿斯麦尔借助美国和德国的技术在这两个领域都完成了布局。所以,表面上看,阿斯麦尔只是一家荷兰企业,但在它崛起的背后,是欧美高科技产业与资本的大联手。
终于,2016年,第四代极紫外线光刻机,也是第一批能搞定5纳米及以下制程的NXE3400B正式开始发售,并于2017年第一季度开始交付。NXE3400B的光学和机电系统在技术上均有突破,极紫外光源的波长缩短至13纳米,每小时可处理晶圆125片,连续4周的平均生产良品率可达80%,兼具高精度和高生产率。虽然售价高达1.2亿美元一台,但还是收到大量的订单,芯片厂排队等交货都要等好几年。一台极紫外线光刻机重达180吨,超过10万个零件,需要40个集装箱运输,安装调试的时间都要超过一年,一年产量不超过30台。
荷兰作为一个小国家,能够孕育出阿斯麦尔这样世界级的拥有垄断优势的企业,很大程度在于它的开放。在荷兰开放式创新的背后,是荷兰人在科技发展上的务实、信任与合作。在阿斯麦尔的一个30余人的部门内,很可能就有来自10个以上国家的人员参与其中。不同文化背景的科研人员在这里不断进行观点的碰撞,思维的火花得以不断转化成为创新的技术。荷兰因此成为全球人均专利数量最多的国家之一。
光刻机厂与芯片厂是一荣俱荣、一损俱损的关系。日本人曾经总结:“日本半导体业的成功,得益于半导体制造设备的优异。设备制造商因为得到主要半导体制造商的支持,得以开发出十分优异的设备,这是在美国所没有的。”反过来说,一旦设备制造商的竞争力不行了,也会影响到半导体制造商的竞争力。所以说,尼康和佳能光刻机的技术落后对日本半导体产业的衰退是要负重大责任的。
纵观光刻机问世以来的六十年,光刻机产业从美国、日本到荷兰,已经完成了几轮的淘汰和转移。光刻机的市场竞争是非常残酷的。芯片制造本来就是一个门槛极高、玩家有限的行业,光刻机作为芯片制造的上游产业,更是小众之中的小众,销售市场非常狭窄,销量也十分有限,全球每年不过300来台。同时,光刻机又是一项需要巨额资金进行研发投入和持续更新迭代的高精尖技术,而且随着芯片制程越来越先进,技术难度和投资金额又呈现指数级的增加。因此,一旦一家原本领先的企业出现产品的技术停滞或断档,在某个新赛道上抢先一步的市场新秀就会拿走少数几家半导体厂商的绝大多数订单,而落后的企业也将因失去关键营收而无力进行下一代光刻机技术的研发和改进,也就失去重新赢得竞争的机会。这让尼康与阿斯麦尔的差距越来越大。
从2016年到2019年,阿斯麦尔一共出货了59台的极紫外线光刻机。其每年生产的极紫外线光刻机都优先提供给3家大客户:台积电拿走其中的一半,其余大部分被三星电子和英特尔买走。可是,这些极紫外线光刻机没有一台来到中国大陆。
在这里得先说明一下,中国大陆买来极紫外线光刻机并不等于能够仿造。阿斯麦尔在极紫外线光刻机上安装了传感系统,一旦机器被拆解马上就会知道,而且阿斯麦尔很自信即使给出全套图纸中国大陆也仿造不出来。即便如此,美国仍然很紧张。美国为了阻止敏感技术流向中国大陆,不仅限制本国企业向中国大陆出售高科技产品,还要求第三国企业向中国大陆出售高科技产品时,只要这些产品中美国制造零部件的比重超过货值的25%,就必须获得美国的许可。可是,美国商务部对阿斯麦尔的极紫外线光刻机进行检查后发现,源自美国的零部件比重不到25%。
光刻机的关键技术被垄断、研发门槛很高,中国光刻机厂商难以在短期内取得突破。我们应该冷静地认识到,高端光刻机作为芯片制造中最精密、最复杂、难度最大、价格最昂贵的设备,早已不再是少数几家企业或者举一国之力可以完成的工程。强大如美国者也不行。而且,芯片制造商和光刻机供应商是相互依赖、生死与共的关系,相互之间谁也离不开谁。阿斯麦尔的极紫外线光刻机仅有英特尔、台积电和三星电子3个大客户,而英特尔、台积电和三星电子也仅有阿斯麦尔这么一个极紫外线光刻机的供应商。这少数几家芯片制造巨头与阿斯麦尔之间已构成了盘根错节的利益共同体,外人插一脚进去的难度非常大。刻蚀机也是如此,至今尚无美国企业采购中微半导体的刻蚀设备。纵观光刻技术的演变和光刻机产业迁移的过程,我们知道,除非是再有一次类似浸没式光刻、极紫外线光刻这样的新的技术革命,芯片制造商和光刻机供应商的关系才会有重构的机会。比如,在18英寸晶圆光刻、电子束光刻、碳晶体管光刻之类的新赛道上的竞争。那么,中国是否做好了准备?
研发光刻机这种高精尖设备,投入金额大、投资回报时间长,民营企业很难主动参与,阿斯麦尔的光刻机在研发过程中也多次获得欧盟和荷兰政府的科研经费或贷款支持。另外,对于光刻机这种关键高精尖设备,一旦中国有了一定的研发突破,西方马上就会进行相应技术的解禁,让我们的研发成果收不回高昂的研发成本,意图打消我们的研发意志。如中科院光电所刚研制出22纳米光刻机的原型机,阿斯麦尔就同意向中国出口28纳米光刻机。民营企业也很难承受得了市场领先者打压的风险。所以,光刻机的研发需要国家进行组织和投资。
业界严重质疑华为能否造得出光刻机。华为造光刻机,说难也难,说不难也不难。
- 说难,是因为制造光刻机是一项非常复杂的系统工程,需要在光学镜头、激光器、精密加工、自动控制系统、系统集成和光刻软件等多个学科均有突破,其中有很多部分涉及基础科学,不是单独某一家企业能够完成的任务。在阿斯麦尔一骑绝尘的背后是整个西方工业体系的支持,它的成功受益于全球供应链的紧密配合。所以,华为想单凭自己的努力造出高端光刻机,绝无可能。
- 说不难,是因为光刻机的技术并非完全掌握在阿斯麦尔一家企业的手中。阿斯麦尔仅仅是一个总装集成商,它只控制了光刻机10%的技术。如果华为能搞定蔡司镜头,那就成功了一半;如果华为能搞定阿斯麦尔的供应商体系,那就成功了一大半。而阿斯麦尔的供应链多数都没有美国技术成分,北美供应链仅占阿斯麦尔14%的比重,努力一下是有可能搞得定的。至于阿斯麦尔手中掌握的工件台技术和集成能力,相信对华为来说并非难事。
中国要在高端光刻机上实现自主可控,仅靠一两家企业的努力是不现实的。但对华为来说,造光刻机已经不是行与不行的问题,而是必须得造的问题。而且,华为做事情从来都不是仅为了解决眼前的问题,而是要解决十年后仍然能够生存和发展的问题。从中国半导体产业的长远发展考虑,华为也必须做这件事情。
除了造光刻机,华为还很可能被迫转型为类似英特尔和三星电子这样的IDM厂商,自己完成芯片的制造。因为即便中国大陆拿到了极紫外线光刻机,在很长一段时间内也仅仅是一个摆设。中国大陆最先进、最大的晶圆代工厂中芯国际,还在为10纳米制程芯片的量产而努力,离要用极紫外线光刻机来生产的5纳米制程芯片相去甚远。
第二十章 被特朗普打压的中芯国际
- 收服了中芯国际以后的台积电,包揽了高通、苹果和华为这三大巨头的手机芯片代工业务,一家企业就占到了全球晶圆代工一半的市场份额,并拿下了行业大半的利润。台积电的2016年营收为369亿美元,接近台湾半导体产业总产值的4成,其利润达到了惊人的103亿美元,利润率高达35%。全球500强中没有其他哪家制造企业的利润率能高过台积电的,这完全刷新了世人对代工企业的观感。以台积电和联华电子为代表的台湾晶圆代工产业的发达,又对台湾的芯片设计和芯片封测产业提供了有力的支持。如今,中国台湾的晶圆代工占全球市场份额接近三分之二,芯片设计市场份额仅次于美国,芯片封测市场份额则位居全球第一。台积电在台湾半导体产业中发挥的龙头作用不可小觑
- 这就是半导体产业赢家通吃的残酷规则。芯片先进制程工艺要求的研发和产线投资非常高昂,谁最先取得量产突破,谁就可以利用其在市面上唯一供应商的技术优势快速大量出货,不仅可以用高价格赚取高额代工利润,还可以率先对产线进行快速折旧。当竞争对手也实现该制程工艺技术的突破时,台积电已经掌握更先进的制程并完成了现有成熟制程的折旧,那么就可以把成熟制程进行降价,迫使竞争对手陷入价格战而损失利润,从而保持自己的领先优势。
- 中芯国际的市场份额不到台积电的10%,华虹半导体更是不到中芯国际的30%。作为国产芯片代工的龙头企业,中芯国际承载着协同中国半导体产业发展、实现中国芯片自主化的重任。中芯国际的首要任务仍然是做大和实现技术突破,如果中芯国际缺乏体量和先进技术,中国大陆就缺乏在全球半导体领域的话语权。
- 中芯国际和海思分别是中国芯片制造和芯片设计的龙头企业,在它们的背后是中国大陆正在成形的芯片全产业链。
- 最后以半导体产业的龙头企业为代表做比较,看看中国与世界的差距。在芯片设计环节,中国大陆企业和世界第一的差距约是3倍(海思VS高通);到芯片制造环节,中国大陆企业和世界第一的差距约是11倍(中芯国际VS台积电);再到芯片生产设备环节,中国大陆企业和世界第一的差距约是24倍(北方华创VS阿斯麦尔)。
- 美国商界和美国盟友均不看好特朗普的政策。比尔·盖茨明确反对向中国禁售高科技产品:“现在强迫中国自己制造芯片,迫使中国完全实现自给自足。这样做真的会有好处吗?”ARM创始人赫尔曼·豪瑟公开表示,表面上来看封禁这件事短期内会对华为造成相当大的危害,但长期来看最终也会对ARM、谷歌甚至美国工业界带来严重的伤害。“这件事之后,任何一家公司都要考虑如何减少美国总统封杀带来的风险。在跟欧洲的一些公司讨论之后,我发现他们正在考虑自己的IP产权,并将美国IP产权排除在外。这是悲剧,也是非常严重的问题。”
- 特朗普政府对华为的制裁,是在主动把自己隔绝于全球半导体产业链之外。2019年,全球芯片市场规模为4183亿美元(Gartner数据)。美国是全球半导体产业的排名第一的生产大国,也是排名第一的出口大国。半导体产业是美国的重要国家战略产业,半导体产品是美国最重要的出口产品。而中国大陆净进口芯片金额连年增加,已经达到了2040亿美元之巨。简单地说,美国生产了全球一半的芯片,而中国大陆则买下了全球一半的芯片。中美在芯片贸易上已经是相互依赖,谁也离不开谁的关系。
- 中国大陆虽然居于产业链的下游,却拥有芯片采购的话语权。美国曾经在某些高端芯片上拥有垄断优势,如英特尔的CPU、博通的射频芯片和高通的3G手机芯片,但这些垄断优势已相继被瓦解,基本不存在不可替代性。美国对中兴和华为连续出台贸易制裁禁令,不仅是得罪了中国这两个芯片采购的大客户,而且警醒了中国整个信息产业和电子产业界,迫使中国厂商在同等条件下优先采购其他国家所产的芯片,这对美国半导体产业的长远发展来看没有益处。
- 因此,在最先进制程工艺的竞争上,台湾《电子时报》社长黄钦勇称:“只有倾全国之力,将这个产业做到全世界都无可替代的时候,企业才能活得下去。半导体行业,以后就是国家力量与国家力量的对抗,背后没有国家力量支持的半导体企业,没一个活得下去。”
- 2017年1月6日,美国总统科技顾问委员会的《确保美国半导体领导地位》报告指出,全球半导体市场从来不是一个完全竞争的市场。半导体行业并不仅仅是“无形的手”能支撑的。芯片行业的资金密集、技术密集、与其他产业关联性强等特点,使得芯片企业的赶超之路离不开国家或地区的政府支持。美国国会提出了《无尽前沿法案》(Endless Frontier Act)将向国家科学基金会分五年注入1000亿美元,试图在高科技领域加强研究,芯片是其中的重要组成部分。所以,一个国家或地区的半导体产业的崛起,一定离不开国家或地区力量在背后的支持,从美国、日本、韩国、中国台湾到欧洲,无一例外。
- 中国大陆在半导体产业上虽然还落后于美国、韩国、日本和中国台湾,但中国大陆的潜力谁也不敢小觑。中国大陆最大的优势在于拥有全球最大规模的电子产品腹地市场,这意味着某项技术一旦发展成熟,很快就能凭借市场规模跃居全球领先。从0到1很困难,但从1到100却很容易。中国大陆所需芯片的自给率虽然还很低,但这一局面有望能够很快改善。从某种意义上说,特朗普成了中国芯片产业的加速器。鉴于特朗普是中国芯片产业的最重要的推手,中国网民亲切地将他称呼为“川建国同志”。
- 与美国的关系比欧盟更疏远的,就是日本。日本虽然在二战中被美国打趴了,其实一直都不太服气,所以日本才会曾经挟芯片之威对美国说“不”。日本与中国也没有大的利益冲突,相反,还非常需要中国这个大市场的支持,所以,表面上看,日本是美国的盟友,但其实对中国也提供了很多支持。在半导体范畴,我们也可以看到,中国之所以能够打破《瓦森纳协定》的束缚,发展起芯片产业,绝对离不开日本和欧洲给予的技术支持。
- 即便是美国内部,也并非举国上下团结一致要和中国过不去。事实上,美国以华尔街和硅谷为代表的上层社会的主流意识是要尽可能地多与中国做生意。美国本质上是一个商业国家,商业国家最重要的事情就是赚钱。在赚钱这件事上,富人和穷人是有冲突的,毕竟蛋糕就那么大,给穷人多切一点,富人吃到嘴的就少了。于是,华尔街就炮制了一个经济理论,说要发展美国经济就得给富人减税,因为富人手上钱多了就会去投资,投资了就能创造更多的就业机会和更高的经济增长。实际上,这个经济理论是哄骗美国穷人的,给富人过多减税的结果就是美国的贫富分化越来越严重,中产阶级在消失,穷人的购买力越来越差导致富人不愿投资,反而影响美国的经济增长。
- 华为出售荣耀手机业务,宣告了美国对华为的封锁基本失败。2020年11月,华为以2600亿元的价格出售荣耀手机业务部门。对华为来说,既可缓解华为5G手机芯片紧缺的局面,又可获得大量现金来改善华为的资金状况,如果华为打算自造光刻机和芯片,那可不是一笔小开销。荣耀手机脱离华为体系后,就可以规避美国的制裁,不仅可以名正言顺地向高通采购5G芯片,还可以让台积电代工5纳米乃至更先进制程的手机芯片。如果美国继续维持对台积电代工华为5G手机芯片的禁令,相信华为在库存手机芯片消耗完后,还会继续通过出售手机业务及海思的手机芯片设计业务来消解美国制裁带来的影响。中国手机实力从整体上看并不受影响,而美国对华为的封锁政策将完全落空。
- 特朗普政府制裁华为的核心在于华为的手机处理器芯片,处理器领域的竞争是芯片战争中最激烈的部分。在智能手机领域,主要是华为麒麟芯片、苹果A系列处理器和高通骁龙处理器的较量,在计算机和服务器领域则主要是英特尔、英伟达和超威三雄争霸。
第二十一章 处理器的新战场
- 精简指令集敌不过牢固的Wintel联盟,退出了个人电脑和工作站的领域,在移动时代却卷土重来、稳居上风。因为复杂指令集有一个致命的缺陷,那就是能耗太高。一个英特尔的酷睿处理器如果昼夜不停使用,一年的耗电量已经等同于它的价格。在个人电脑时代,消费者对耗电问题没有太大的感觉。而在移动时代兴起的智能手机和平板电脑,就得面临续航的问题,对能耗提出了全新的要求,精简指令集低能耗的优势就显现出来了。
- 安谋无意中与台积电共同完成了芯片产业的一次革命:分别完成了芯片上端的架构设计和下端的芯片制造。中端就可以有无数芯片设计公司在ARM架构的基础上轻松完成芯片设计,再交给台积电之类的晶圆代工厂完成生产。移动智能产品的“IP授权+Fabless+Foundry”模式就此形成,从苹果、华为到小米等目前市场上的几乎所有智能手机品牌都是这一模式的受益者。到现在,安谋占据了95%智能手机和平板电脑的架构设计,台积电则占据了全球一半的晶圆代工市场,两家公司形成了一个与Wintel联盟迥异的垄断格局。安谋和台积电都诞生在小小的岛屿上,这似乎不是巧合。正是因为缺乏广阔腹地市场的支持,这两家企业才被迫走上专业分工的道路,在全球范围内寻求订单,由小公司成长为国际性的大企业。
- 虽然台式电脑日益被智能手机和平板电脑边缘化,ARM也不放过这块市场。在移动领域已占据绝对优势的ARM架构开始侵入台式和笔记本电脑的地盘,越来越多的电脑采用建立在ARM架构基础上的CPU。2020年6月,苹果宣布旗下电脑未来将改用基于ARM架构的自研芯片Apple Silicon,放弃其采用了十五年的X86架构。高通也在与惠普、联想和华硕等电脑厂商合作推出使用ARM架构骁龙芯片的电脑。X86所赖以生存的软件生态,在ARM的眼里完全不是个问题。建筑在ARM架构上的手机应用软件,已高达数百万个,相对于电脑上可用的应用程序来说毫不逊色,连微软都宣称要从Windows 8开始支持ARM架构。ARM架构甚至攻入了服务器的处理器市场,安谋逐步将发展重心转移至数据中心、智能汽车以及物联网领域。相比X86架构,ARM架构还有开放的优势,可以通过授权知识产权核给客户,开发多元化的芯片产品,更适合物联网这样的复杂应用场景。英特尔面临着ARM架构全方位的严重威胁,而它需要解决的麻烦还远不仅于此。
- 让超威从行业失败者到超越巅峰,苏姿丰仅用了六年时间。她用了5个字来总结自己在超威的经历:“不断地打仗。”这5个字很有桑德斯的风格。
- 英特尔把持了二十五年之久的半导体产业第1名的宝座,于2017年被三星电子抢走。到2020年,英特尔的市值跌到1800亿美元左右,仅仅是其历史上最高市值的三分之一。其竞争对手三星电子和英伟达的市值都在3000亿美元以上,台积电的市值更是高达5000多亿美元。
- 信息时代的竞争,最重要的是走对赛道。垄断是信息企业的主要特征,在老赛道上去挑战垄断者是极难取得胜利的,垄断者被打败,往往是因为赛道变了,昔日的霸主由于“创新者的窘境”,很难及时更换到新赛道上去。英特尔正是这样一个困守在CPU老赛道上的企业。
- CPU适用于多功能任务处理,只能一步步连续计算,按照目前的技术力量能做到几十个核。而GPU只为大计算量而生,采用高度并行的方式运作,可以做到上千核。GPU不会替代CPU,它可以被视作CPU的加速器。CPU是通用型的,什么场景都可以适用,GPU则在一些特定的大计算量的领域拥有非常强大的性能,可以超过CPU数十倍甚至上百倍。如今的显卡普遍都以GPU作为主要处理单元,这样就大大减轻了CPU的负担,提高了电脑的显示能力和显示速度。
- 柯克说服黄仁勋大力发展统一计算设备架构(CUDA)技术。CUDA支持C语言环境的并行计算,C语言是一种相对简单且相当普及的程序设计语言,这意味着工程师们很容易在CUDA架构的基础上编写程序,轻松上手使用GPU来做并行计算。GPU变身为通用图形处理器(GPGPU),可处理非图形的通用计算任务。通用图形处理器拥有强大的并行处理能力,当数据处理的运算量远大于数据调度和传输的需要时,可以在性能上大大超越传统的CPU。
- 像英伟达和超威这样由华人创始或掌舵美国知名半导体企业的现象并非孤例,而且越来越多。尤其是芯片设计领域,全球前10大芯片设计公司,除了高通,其他全部都是由华人创办或者担任首席执行官。此外在晶圆代工、半导体设备,甚至是电子设计自动化领域,都有华人担任重要职位。如果特朗普想召集美国半导体企业开一场如何打压中国芯片的会议,他会很郁闷地发现,在座的多数都是华人。
第二十二章 云计算与人工智能
- 纳德拉于1988年从印度前往美国留学,1992年就加入微软,工作二十二年后,年仅47岁就执掌了拥有13万名员工的微软。微软的上任首席执行官鲍尔默常被指责为对新趋势反应迟钝,纳德拉则善于说服上司进入新领域。他在比尔·盖茨手下工作时就学会了对付暴君上司的办法:“他们会对你大吼大叫,说你是疯子,指责你试图毁掉整个公司。但你不要被这种戏剧性场面吓倒,只要一次次拿着数据去找他们,证明你的观点,因为这一切很大程度上是为了考验你是否真的知道你自己在说什么。”
- 微软在云业务上连年大幅增加投资,积极抢滩云计算平台,建立起世界上规模最大的云基础架构之一,这是它的市值能够重回万亿美元级别的最重要原因。2019年,微软的云计算收入为181亿美元,仅次于亚马逊的346亿美元,排名全球第2。云计算问世不过十来年,全球市场规模已达到1071亿美元(Canalys数据),对比一下,芯片问世后用了三十多年才达到千亿美元的市场规模。
- 2019年,全球云计算市场格局维持一超四强。亚马逊一马当先,占了全球三分之一的市场,份额相当于第2名到第5名的微软、谷歌、阿里巴巴和IBM之和。由于云计算市场还在高速增长中,2019年同比增长38%(Canalys数据),所以后来者还有机会抢到前面。亚马逊的份额在持续下降,微软、谷歌和阿里巴巴则步步逼近。
- 每次计算设备新革命都会带来信息产业的大洗牌,昔日不可一世的市场领导者老态龙钟、力不从心,行业新贵在新的赛道上粉墨登场、春风得意,这一幕将一再重复上演。目前,智能手机的巅峰期已过,全球市场的智能手机出货总量开始下降,云计算则驱动对服务器的需求稳步增长,全球每年服务器出货量超过1000万台,年市场规模超过700亿美元。云服务器是计算设备领域的又一个新赛道。
- 不管这对表舅与表外甥女谁将笑到最后,最大的赢家都是台积电。无论英伟达还是超威都得找台积电代工芯片。在美国加州的淘金时代,多数淘金客都没赚到什么钱,发大财的是那个卖牛仔裤的人。人工智能芯片就是一场新时代的淘金热,而台积电就是新时代的卖牛仔裤的人。
- 按照超威的发展趋势,超威甚至有可能在未来两年内超越苹果成为台积电最大晶圆消耗量的客户。超威可能在晶圆耗用量上超越苹果的背景,是芯片的风口在从智能手机向人工智能物联网转移。
- 信息时代发展的每个阶段都会有特定的处理器芯片架构诞生。第一次芯片浪潮,IBM用定制处理器主宰了商用计算机的时代。第二次芯片浪潮,基于复杂指令集的英特尔X86架构一统个人电脑的江山。第三次芯片浪潮,基于精简指令集的ARM架构成功逆袭,占据了移动端。AIoT时代,第四次芯片浪潮席卷而来,RISC-V架构很可能将成为主导。目前RISC-V已成气候,未来处理器架构领域将可能形成X86、ARM和RISC-V三分天下的格局。第四次芯片浪潮如果诞生新的巨头,大概率会出自RISC-V指令集阵营。
- 历史上,每一代半导体新巨头的出现都伴随着终端迁移:商用计算机市场成就了IBM;个人电脑市场成就了英特尔;移动智能市场成就了安谋、高通、苹果、三星电子和华为。而在AIoT市场的新机会中,中国厂商很可能脱颖而出。
本文作者: Uyouii
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