【企业之道】中国芯之痛何时解?(下篇)——产业研究系列之一

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文/李方



在5G芯片领域国人开始看到了希望


本文上篇中我们看到了国人在芯片领域的不懈努力,但结果是在计算机处理器芯片方面始终没有取得突破性的进展。所谓没有取得“突破性进展”是指民用计算机市场使用的芯片仍然是国外产品。

当然国人从来没有停止努力,尽管经过了“芯片骗局”等最黑暗的阶段,国人对于IT核心技术进取的脚步并未停止。

近几年,国产芯片取得了较大进展,已经稳定地研制开发出龙芯、飞腾、鲲鹏、申威、兆芯、海光等CPU芯片。

这些芯片虽未大规模用于民用计算机市场,但在军工与政府等对信息安全要求较高领域得到了使用。

真正让国人看到希望的变化发生在代表IT未来的智能设备领域

这个领域原来属于通讯设备范畴,随着技术的发展,通讯与计算机技术已经融为一体。

此领域原来也是外国芯片垄断的局面,可是随着技术的更新换代,中国智能芯片正在以前所未有的速度向前发展,已经取得了举世瞩目的成就。

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据研究表明:

3G时代,全球还有数十家国外供应商。

到了4G时代,打一个5折,只剩下10家左右。

如今进入5G时代,随着英特尔的退出,全球能研发5G芯片的企业还剩下5家:

美国高通、韩国三星、中国华为、中国紫光展锐、中国联发科。

中国占了3席!

自2019年9月,开始轮番上演5G芯片出台大战:

先是三星发布了一款5G集成芯片,接着华为发布麒麟990芯片,紫光展锐发布春藤510,之后高通宣布了推出5G功能的骁龙7系5G移动平台,最后是联发科近期正式推出“天玑1000”,内部定位为旗舰级5G移动平台,作为联发科首款5G SoC芯片,天玑1000采用7nm工艺制造,是目前5G芯片中网速最快的。算是为今年5G芯片一锤定音。

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中国5G芯片的一个与以往重大不同的是:不仅产品研发出来,而且能大规模在市场上实现销售。

发科早前的报道,预计2020年出货6000万颗5G芯片;

华为目前5G手机主要采用自己的麒麟芯片,预估2020年5G手机出货量可以突破1亿台。

另一个不同是价格普遍是4G芯片的4-5倍。数据统计显示:随着5G手机的逐步上市,预测芯片行业的利润将大幅增加,2019年达到5.4亿美元、2020年将达到59.9亿美元。

明年的市场规模扩大了10倍!

华为为代表的5G芯片已经大规模采用了自主芯片,只有极少量采用高通芯片。去年还默默无闻的海思麒麟,如今已经与高通、三星并驾齐驱,成为世界5G芯片的主流供应商。


我们的“中国芯”离梦圆还有多远?

这个问题说的再直白一点就是“中国芯”何时能实现超越,或者再具体一点,何时在智能手机领域能用上80%的中国芯?

这个问题让国人纠结了半个世纪了!

很沉重,很沉重,很沉重。

尽管前面我们说了,全球5G芯片还剩下5家,中国占了三席。可是供应商占60%,不意味着芯片市场占有率达到了60%,而是还差得很远!

其中较乐观的是华为。

据说有人拆开了华为最新款的5G手机,发现里面包括CPU在内,各种用途的36块芯片里,有18块都是华为海思自己造的。也就是说,在华为手机里50%芯片实现了自主化。

可是更多的国产手机里用的芯片却大部分还是进口的。据权威部门统计:目前在国内智能手机领域,芯片自给率达到了23.6%。

这就是真实的差距!

如果要认真检讨我们在芯片方面的差距,至少要从以下几个方面展开:


1、芯片自身开发的科学规律

芯片开发特别是处理器芯片开发是有一整套科学规律的。

以往国人在芯片领域走了很多弯路甚至被陷入“骗局”,实际上都是不懂它的科学规律造成的。

简单说,芯片产业有它的产业价值链的。产业链大块分别为:设计、制造(流片)、封装、测试,其中设计又可细分为:理论原型、逻辑设计、电路设计、工程测试等等。

我们就先看设计环节,从理论原型到工程测试4个环节,其人力物力的投入规模用通俗的比喻可以如下比例表示:1:10:100:1000。

即理论原型用一个工程师完成,到工程测试就需要1000个工程师完成;理论原型投入1万的话,工程测试就需要投入1000万。请注意,这里说为了说明问题做的比喻,不是真实的数字。

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从这个通俗比喻我们已经看出很多问题:

我们国人早期做芯片设计其实主要力量只放在了前两步,即理论原型与逻辑设计,而后两步基本没做,或草草了事。

这就造成早期芯片只是理论上的一个原型,经不起实用的考验,用在电脑上不是死机就是黑屏。甚至最恶劣的连前两步都不做,直接拿来国外芯片完事。

我们不知道的是,真正成熟的芯片企业恰恰是在后两步发力,只有这样,才能设计出经得起实用考验的芯片。

在这方面,我们早期的芯片开发者的问题就出在这了。我们没有足够的人力物力投入在最要劲的也是最繁琐的工程测试环节。近年我国芯片企业取得长足进步,也是在这方面开始发力,才开发出可以实用的芯片。

另一个与此相关的问题是:在保证芯片技术性能可靠基础上,谁能把芯片制造成本做到最低?这是芯片设计者的更高要求!

在X86系统垄断时期,全球芯片厂商竞争不过英特尔,主要原因不是做不出与其技术性能类似的产品,而是在制造成本上始终做不到英特尔那个水平。当然一个重要原因是产量无法与英特尔相比。

这方面国产芯片的差距就更大了。


2、芯片生态系统的构建

如果说我们在由于不懂规律而误入了很多误区。那我们在另一个不懂的误区则陷入了更大的盲区。

这就是芯片生态系统的构建

什么是芯片生态系统?

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简单说:假设芯片有了,离芯片最近的是基于芯片的操作系统,后是很多与芯片相关的硬件系统(如主板、硬盘、内存、显示器、键盘等等),还有很多应用软件(如Office、浏览器、音视频播放器、邮件、微信等等)。

成熟的芯片企业不仅做出过硬的芯片,还有关注与他相关的软硬件生态环境。使他的芯片与生态环境得以良好地衔接,相互友好支持。

而差的芯片企业恰好相反,他只顾把芯片做出来了,可是在与相关的软硬件生态环境衔接时错误百出、捉襟见肘。像我们提到的早期芯片造成的整机死机、黑屏、软件出错等现象。

笔者早年在联想集团工作期间,由于工作关系赴美与主要合作伙伴互访。包括像英特尔、微软等核心技术厂商。我特别惊讶的一点是:这些做芯片、做操作系统的厂商除了做好自己的产品外,还设置了大批“技术实验室”,包括“音频实验室”、“视频实验室”、“游戏实验室”、“AI实验室”等。

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按说这些实验室应该是整机厂商去考虑的事情。可是这些核心技术厂商为下游厂商做了大量前期研究工作,并主动将研究成果交给下游厂商,以保证这些未来的技术与他们的产品可以“无缝连接”,以至使他们在未来的技术高地上立于不败之地。

这就是一个成熟厂商要做的“构建生态环境”等工作。

在这方面我们显然也有不小的差距。当然近年来有所改进,正在慢慢赶上来。


3、技术与知识产权积累过程

前文中我们提到了国人片面强调“自主知识产权”,其实背后隐含的问题是大大忽略了我们在技术与知识产权积累方面的差距,而试图通过“偃苗助长”实现所谓“弯道超车”。

这其实是更深层次地违背科学规律,其后果必然是非但做不到“自主知识产权”,还白白的浪费大量国家宝贵科研经费和时间。

我们在技术与知识产权积累方面的差距有多大?我们先通过一个例子看一下:

我们知道,智能手机在3G时代是CDMA技术标准唱主角。

CDMA是美国高通公司的技术专利群,那是高通公司自1985年成立就开始研发的技术,在3G时代达到了顶峰,

当时全球三大技术标准——CDMA2000、W-CDMA、TD-SCDMA——都是基于CDMA技术拓展出来的。最基础的技术专利都在高通公司手里。换句话说,你不管用哪种CDMA技术标准,都要向高通交专利费。

这就是高通经过多年的技术积累形成的知识产权壁垒,任何一家手机芯片厂商都无法绕过去。

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我们再看处理器芯片领域。

当今世界处理器共有三个最强大的架构:其中之一是以Intel和AMD为代表的x86架构,另外一个是手机,平板处理器所使用的ARM架构,最后一个便是我国龙芯处理器所选择的MIPS架构。

在PC与服务器领域,x86架构仍然处于垄断地位,而在智能手机领域,ARM架构已经形成绝对优势。

像前文说到的5G芯片全球只有5家厂商,高通、三星、华为、紫光展锐、联发科全部采用的是ARM架构。

1991 年ARM 公司成立于英国剑桥,主要出售芯片设计技术的授权。采用ARM技术知识产权(IP核)的微处理器,即我们通常所说的ARM 微处理器,已遍及工业控制、消费类电子产品、通信系统、网络系统、无线系统等各类产品市场,基于ARM 技术的微处理器应用约占据了32 位RISC微处理器75 %以上的市场份额。

可见,高通自己并不生产芯片,全部力量都聚焦在芯片设计方面,商业模式是做技术授权。

由此我们看到了一个关键问题:我们中国的3家5G芯片厂商的技术基础都是源于ARM架构的,也就是说,所有的技术原点都是从ARM派生出来的。

说的再具体点就是3家芯片设计工作都是基于ARM的内核,在内核之上做了一些外围与周边电路的设计。

再换句话说,这3家中国芯片公司设计的芯片虽然拥有自主知识产权,可是很多核心的技术仍然是ARM公司的知识产权,在购买ARM的技术授权时已经支付了这部分成本。

由此可以得出两个结论:

一是全球技术分工越来越精细,每家只能做其中一小段,而任何一个完整的技术必须要靠全球化合作来完成;

二是要想全面实现技术领先仍然有很长的路要走,绝非像5G芯片厂商中国占了3家就可以盲目乐观了的。


综上所述,我们从三个方面分析了“中国芯”离圆梦的距离有多远。

总的来说,我们已经渡过了最艰难的阶段,我们已经看到了希望。可是要想在芯片领域达到真正领先全球的水平还要经过相当长的努力。

我们应当树立足够的自信心,再经过几十年的努力,相信我们中国的芯片产业一定会走在世界的前列!

(全文完)

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原文始发于微信公众号(蓝海思享汇):【企业之道】中国芯之痛何时解?(下篇)——产业研究系列之一

 

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