中國要想從芯片到生態(tài)整體突圍恐怕還要走很長的路

最近半導體行業(yè)被推上輿論的風口浪尖，各種盤點分析都層出不窮。我在半導體行業(yè)已經(jīng)工作了十余年，曾在世界頂級半導體公司從事過技術(shù)、市場、銷售等各類工作，也經(jīng)歷過數(shù)個市場從無到有，從高速發(fā)展到平穩(wěn)成熟的周期?，F(xiàn)在國內(nèi)芯片行業(yè)一片大干快上的聲音，很多人很可能對這個行業(yè)的兇險沒有深刻的認識，一味蠻干后果只可能是血本無歸，但如果認清其中的規(guī)律，這么艱難的市場也不是全然沒有逆襲的機會。

半導體行業(yè)101

半導體行業(yè)好像很神秘，但其實它也符合市場發(fā)展規(guī)律，典型的先垂直后水平發(fā)展。垂直指的是所有事情都自己干，在20 世紀 50 年代半導體公司從頭干到尾，類似早期的電腦、手機行業(yè)，在剛開始廠家自己寫底層軟件、應用軟件、設計電路板，生產(chǎn)等等，全部是在公司內(nèi)部完成，慢慢發(fā)展就有了專業(yè)ODM（設計代工廠），專門做生產(chǎn)的EMS（生產(chǎn)制造服務商），還有品牌商OEM（原始品牌制造商）等。半導體行業(yè)先是工具類業(yè)務包括 EDA（電子設計自動化）等逐漸獨立出來，到80年代IC設計和晶圓制造（Foundry）分開產(chǎn)生了專業(yè)的生產(chǎn)廠， 90年代開始有公司專門做獨立的核心 IP供應商，21 世紀初晶圓制造又再細分，封測廠成為獨立的一個大產(chǎn)業(yè)。經(jīng)過半個多世紀發(fā)展，全球半導體產(chǎn)業(yè)形成目前環(huán)環(huán)相扣的深度分工模式， EDA 工具、IP（知識產(chǎn)權(quán)）供應商、IC 設計、晶圓制造廠、封測廠都形成大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)，這就是形成水平化的產(chǎn)業(yè)格局了。

半導體產(chǎn)業(yè)一般分為集成電路和分立器件兩大類。集成電路又分為數(shù)字電路和模擬電路?？傮w來看，數(shù)字電路中的微處理器為主平臺類芯片，有軟件操作系統(tǒng)在其上運行，需要構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)，其他的都可看作元器件類芯片，無需軟件操作系統(tǒng)。主平臺類芯片及其產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟基本決定市場的方向，比如PC時代有Wintel（微軟加英特爾）, 手機時代聯(lián)發(fā)科、高通等加上安卓系統(tǒng)（Android）等。

運作半導體行業(yè)的難點

半導體市場是極難掌控的，做出產(chǎn)品就已經(jīng)很難，歷經(jīng)千辛萬苦做出的芯片，但其實直到進入市場，真正殘酷的競爭才剛剛開始。以英特爾之強，尚且完美錯失手機市場，這么大的一塊蛋糕一點沒切到，中間還錯過無數(shù)個中小型市場，近期宣布的可穿戴部門解散只是其中一個而已。幾十年累加起來，投入到各種市場，顆粒無收的太多了。從芯片設計到市場推廣，估計消失的無影無蹤的資金不止幾百億美元。

主平臺類芯片廠商維持一個生態(tài)系統(tǒng)是很昂貴的。從軟件方面看，一個主平臺芯片，在投入市場之前，必須保證要將所有的系統(tǒng)在芯片上能調(diào)試好。以安卓系統(tǒng)為例，典型的架構(gòu)如下：

SOC芯片上集成了多個IP Core, 雖然這些IP的提供者如ARM會提供相應的庫、驅(qū)動，但SOC廠商要負責集成、調(diào)試驅(qū)動，進行HAL(Hardware abstraction layer 硬件抽象層)的開發(fā)，設計測試用例，驗證芯片。如果Android 有框架的升級和變動，必須由芯片廠家進行適配。涉及到圖像單元、安全、網(wǎng)絡等重要模塊，開發(fā)工作量就很大。指令集，編譯器、所有的軟件都圍繞主平臺來開發(fā)，即使有一些跨平臺的中間件，將上層軟件隔離，中間件本身也要與平臺對接、適配。一個主芯片平臺還要同時適配不同的操作系統(tǒng)，如在PC市場，每個平臺都要支持Windows, Linux, Mac OS, 涉及到的軟件如驅(qū)動開發(fā)，操作系統(tǒng)移植，編譯器優(yōu)化等耗資巨大。在基礎的底層軟件、操作系統(tǒng)之上還有大量的應用軟件，依賴于特定的指令集生態(tài)環(huán)境，例如x86架構(gòu)兼容老舊應用程序的能力是出了名的。8086把8位的8080升級為16位的時候，80386升級到32位的時候，都完全兼容舊有的程序。直到今天，Intel的處理器依然支持虛擬8086模式，在此模式下，可以運行30多年前的8086程序。多年積累下來，形成了很高的行業(yè)壁壘，這是另一個大話題，此處不展開討論。

圍繞消費周期，主平臺廠家必須每一個環(huán)節(jié)都牢牢掌握。如PC市場每年一個銷售季節(jié)巡回，從Spring refresh（春季）, back to school（開學季）到holiday season（圣誕新年假日）, 按照消費者購買周期倒推出各環(huán)節(jié)必須完成的時間點。比如如果要趕在美國的黑色星期五（black Friday） 市場上市，那么9月初就要做出產(chǎn)品，送上貨船，為了9月份大規(guī)模出貨，從產(chǎn)品的PVT（小批量過程驗證測試）, DVT（設計驗證測試）, 到EVT（工程驗證測試）, 每個環(huán)節(jié)倒推，一般1、2月份開始設計主板。芯片的設計、流片、測試、圍繞芯片的軟件開發(fā)、參考設計都要在ODM開始設計之前準備好。在客戶開始設計主板時，芯片已經(jīng)至少要到ES（研發(fā)樣品）狀態(tài)。大概兩年左右環(huán)環(huán)相扣的工作，才能保證使每年一代一代的電腦產(chǎn)品趕上消費季節(jié)。每一代產(chǎn)品如果在規(guī)劃時沒有把握好市場的方向，在執(zhí)行時把握好節(jié)奏，那么在上市時可能會錯過市場熱點而使業(yè)績大打折扣甚至全盤失敗。

對元器件類半導體行業(yè)的把控相對簡單，但元器件類半導體很考驗基本功，涉及到材料、工藝、制造及各種專利技術(shù)，基本上都是硬骨頭。最近這段時間大量的報道都在強調(diào)做芯片很難這個觀點，確實很難。中國在各環(huán)節(jié)掌握的關(guān)鍵技術(shù)和市場份額都比較少，有的更是尚需零的突破。雖然國內(nèi)號稱芯片設計盈利企業(yè)已達500家以上，但是這些企業(yè)在整個半導體產(chǎn)業(yè)格局中的分量如何呢？媒體剛剛報道了中國資本成功收購了安世半導體Nexperia是全球領(lǐng)先的分立元件、邏輯元件與 MOSFET（金氧半場效晶體管）元件的專業(yè)制造商，其前身為恩智浦的標準產(chǎn)品部門，于2017年初開始獨立運營。Nexperia注重效率，生產(chǎn)穩(wěn)定可靠的半導體元件，年產(chǎn)量超過900億顆，在數(shù)個細分市場排名世界前三，其很多產(chǎn)品系列符合汽車產(chǎn)業(yè)的嚴格標準。Nexperia工廠生產(chǎn)的小型封裝也是業(yè)內(nèi)領(lǐng)先，不僅具有較高的功率與熱效率，還是同類品質(zhì)之最。買到了國際一流公司的核心技術(shù)及其優(yōu)質(zhì)資產(chǎn)，填補了我國在該領(lǐng)域高端芯片及器件的技術(shù)空白，非常期待這類收購能對中國整個半導體行業(yè)發(fā)展產(chǎn)生良好的影響。

從全球半導體銷售額同比增速上看，全球半導體行業(yè)大致以4-6年為一個周期，景氣周期與宏觀經(jīng)濟、下游應用需求以及自身產(chǎn)能庫存等因素密切相關(guān)。巨頭們?yōu)榱四芨玫陌芽厥袌?，在下游的設計公司、代工廠、品牌商、渠道、零售、消費者各個環(huán)節(jié)層層布局，有專門的團隊負責和相應的政策支持。在產(chǎn)業(yè)鏈整體管理上，市場預測，原材料購買，生產(chǎn)排期等等都有精兵強將把持，稍有差錯就供應不足或缺貨斷貨。這樣的派兵布陣，才能在保證公司的運營穩(wěn)定，減輕半導體行業(yè)周期的影響，業(yè)績持續(xù)增長。

這種超長周期的產(chǎn)品操作，不僅對于研發(fā)、生產(chǎn)等環(huán)節(jié)提出極高要求，更是需要公司決策層能夠準確預見幾年后市場的方方面面變化，這基本上已經(jīng)大大超過絕大部分中國公司管理決策水平的極限了。

突圍之路

從1982年到現(xiàn)在，中國半導體經(jīng)歷了搭框架階段、商業(yè)化初步階段，目前正處于關(guān)鍵的發(fā)展階段。在半導體產(chǎn)業(yè)的各環(huán)節(jié)，從材料、設備，到設計、制造都有一些領(lǐng)頭企業(yè)出現(xiàn)，發(fā)展程度不一。在芯片設計環(huán)節(jié)，根據(jù)ICInsights2017年全球前十大Fabless排名，國內(nèi)有兩家廠商殺進前十名，分別是海思和紫光集團(展訊+RDA)，這兩者分別以47.15億美元和20.50億美元的收入分居第七位和第10位。海思在手機方面，主要以自家的華為為最重要客戶，而紫光（展訊+RDA）都是從低端切入。芯片制造行業(yè)差距較大，國內(nèi)28nm工藝僅在2015年實現(xiàn)量產(chǎn)，且仍以28nm以上為主，而國際上有多家已宣布10nm量產(chǎn)。

在中國靠國家扶持，做一些龍頭項目可以先很快樹立一些標桿，但芯片行業(yè)的生存與成功還是必須要靠出貨量，否則根本無法承受在研發(fā)、生產(chǎn)、推廣方面的巨大投入。芯片的鏈條之長，從沙子到能被使用的產(chǎn)品，中間的環(huán)節(jié)太多了。中國半導體突圍之路可以先從微笑曲線的兩端開始，從對應某個市場的IC芯片的研發(fā)與設計開始，如海思和紫光的例子。

找新市場，采用新技術(shù)、新模式，用風投資金支持大量公司做嘗試，在市場早期占據(jù)市場份額，保持技術(shù)領(lǐng)先的同時用各種市場銷售的手段牢牢占據(jù)這個領(lǐng)域。如果湊巧抓住了一個魔鬼市場，100個公司中可以跑出來幾個也算成功了。比如現(xiàn)在熱火朝天搞的人工智能芯片，國內(nèi)外大中小公司都在賽跑，從國外的英偉達、谷歌到國內(nèi)的寒武紀、地平線、阿里達摩院等等，中國公司已成為場內(nèi)競爭的主力隊員。

對成熟市場，從低端入手，做便宜，也是一條路。已成熟的市場，技術(shù)發(fā)展已經(jīng)緩慢下來，深入研究市場需求，將芯片上多余的功能砍掉，將成本做下來，可以算作一條捷徑。降低成本有很多種方法，舉個例子。通常在芯片剛投入市場時，會將很多功能集成，因為需求不確定，做一款芯片要盡量滿足所有可能用到的功能。經(jīng)過一段時間，會發(fā)現(xiàn)很多功能沒有被使用或者只在較少的情況下才被用到。這時候砍掉這些功能，降低成本是很好的選擇。剛開始品質(zhì)差些，只要功能夠用，價格低是殺手锏。國內(nèi)很多芯片都走得是這條路，想盡辦法減成本，爭搶市場份額。近年中國MCU企業(yè)的增長提速，尤其是在32位MCU市場上涌現(xiàn)出像兆易創(chuàng)新這樣的企業(yè)，基于ARM Cortex M技術(shù)的MCU芯片以更低的價格、更好的性能、本地周到的服務、與國外產(chǎn)品 pin-pin兼容的優(yōu)勢，取得了豐碩的成果。據(jù)媒體報道，2016年，兆易創(chuàng)新實現(xiàn)營收14.89億元，凈利1.76億元，營收同比增長25%、利潤增長了12%；MCU芯片實現(xiàn)營收1.97億元，同比增長55.2%，銷量4578萬顆，雖然整體體量尚小，但勢頭良好。

在當前階段，找到一些垂直領(lǐng)域，有應用場景，對生態(tài)系統(tǒng)要求不高，做一些適合這種小眾市場的芯片，工藝差一點，價格貴一點，放到系統(tǒng)層面去消化，可以帶動芯片行業(yè)積累設計經(jīng)驗，驗證產(chǎn)品，單點突破后再橫向擴展，逐步將量做起來。比如現(xiàn)在的物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)，有很多這種市場，智慧城市、樓宇、農(nóng)業(yè)、水務等等。這諸多細分市場在系統(tǒng)的基礎層是高度復用的，傳感器、物聯(lián)網(wǎng)終端內(nèi)置的MCU（微處理器）、傳輸層的多種低功耗廣域網(wǎng)芯片及未來的5G、網(wǎng)關(guān)等邊緣計算設備用到的中央處理器等等。在對系統(tǒng)級架構(gòu)有深入了解，能調(diào)動產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)力量的基礎上扶植一些底層芯片的發(fā)展是很好的方式。例如在MCU市場，雖然中國企業(yè)與全球領(lǐng)先的MCU企業(yè)的產(chǎn)品線先比還是差距很大，如意法半導體有750余款MCU，但面向未來5-10年百億級，高度細分的物聯(lián)網(wǎng)設備市場，針對垂直領(lǐng)域的MCU有很大機遇。在很多領(lǐng)域存在剛需但尚無性價比合理的解決方案，例如帶室內(nèi)自定位功能、能聯(lián)網(wǎng)的智能煙霧探測器等，都有巨大的機會。

無論新市場還是成熟市場，需要構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)，大量合作伙伴支持的主芯片平臺是最難突破的。這種市場的操盤手極其重要，要深刻理解市場、洞悉市場變化，熟悉從芯片定義到產(chǎn)品上市的各個環(huán)節(jié)，調(diào)動大量資源，才能最終玩轉(zhuǎn)這個鏈條。海思與紫光雖然在IC出貨量上已有很大突破，但還是在安卓這個大生態(tài)中生存，這類市場中國要想從芯片到生態(tài)整體突圍恐怕還要走很長的路…….

競爭之本與變

半導體行業(yè)的生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)靠得是真功夫，又涉及到材料，生產(chǎn)設備等基礎性行業(yè)的支持，需要認認真真、踏踏實實的苦干才行。在生產(chǎn)制造過程中任何一個微小失誤，就可能造成芯片良率不達標，甚至不能使用。在英特爾前CEO安迪·格魯夫《給經(jīng)理人的第一課》一書中討論“生產(chǎn)”包含什么一段，寫的話是業(yè)內(nèi)經(jīng)典：“你必須按預訂的時間、可接收的品質(zhì)以及可能的最低成本，依據(jù)顧客的需求制造及運送產(chǎn)品?！边@句話細品起來極其深刻，做產(chǎn)品難，做市場接受的產(chǎn)品更難，做市場接受且價格有優(yōu)勢的產(chǎn)品難上加難，還要和時間賽跑，及時把產(chǎn)品送到客戶手上，同時還要保證產(chǎn)品質(zhì)量。這涉及到指揮產(chǎn)品規(guī)劃、設計、研發(fā)，供應鏈、生產(chǎn)管理，成本、品質(zhì)管控等諸多部門共同配合，以有限的資源在將產(chǎn)品按時做好。。。

又回到市場銷售的角度看，這個行業(yè)也還是有些事情可以做得聰明一點的。20 世紀 80 年代末，PC 需求開始爆發(fā)，韓國半導體發(fā)展迎來春天。 日本稱霸全球 DRAM 市場時，下游需求主要為大型機，日本DRAM以高質(zhì)量和超長壽命周期而牢牢占據(jù)這個市場。 而隨后 PC 的普及，面向個人計算機的 DRAM 和面向大型機的 DRAM 壽命不同，韓國企業(yè)積極調(diào)整產(chǎn)品方向，強調(diào)性價比，產(chǎn)品價格有競爭力，壽命夠用就好，搶占了先機。市場變化帶動產(chǎn)品變化，研發(fā)及個方面投入要調(diào)整，滿足客戶的最根本需求是制勝之道，競爭之本。

在生態(tài)系統(tǒng)層面，早在80年代CPU的指令集架構(gòu)ISA (Instruction Set Architecture)是軟件生態(tài)系統(tǒng)的根基已成業(yè)內(nèi)共識。當年英特爾攻打服務器市場時，大量服務器生態(tài)是建立在UNIX和C語言基礎上，為了確保在Unix 生態(tài)下兼容，程序都確保同一套代碼可以很方便地在不同廠家的RISC架構(gòu)CPU之間移植。大家都圍繞POSIX標準來編程，避免過分依賴于某個操作系統(tǒng)獨有的功能。Intel芯片攜Linux（一種開源的UNIX變體）來和RISC架構(gòu)的工作站競爭，軟件應用就紛紛以很小的移植難度，離開了昂貴的專有UNIX工作站，贏得生態(tài)系統(tǒng)是英特爾今天在服務器市場有絕對優(yōu)勢的重要一步。

從長遠看，半導體廠商對建立于ISA之上的生態(tài)系統(tǒng)的掌控力會變?nèi)酰鳬SA本身，會變得越來越不重要。這是軟件技術(shù)發(fā)展的趨勢決定的。Web技術(shù)，編譯技術(shù)尤其是虛擬機，Emulation技術(shù)的發(fā)展等減少了對指令集架構(gòu)生態(tài)的依賴。微信、支付寶等超級應用建立了強大的生態(tài)且與底層隔離，這些技術(shù)的發(fā)展都有可能改變芯片行業(yè)競爭格局，戰(zhàn)場在變化，顛覆芯片行業(yè)的未必是行業(yè)內(nèi)的人，降維打擊也可能正在某處發(fā)生。