中國的晶元產業發展

1. 如何發展中國的晶元產業

在一個智能信息化的時代，晶元早已超過石油，成為每年進口最多的物資，年進口額超過2000億美元。我國國產晶元行業一直未能有所發展，制約其發展的主要因素有三個方面：即資本匱乏、技術壁壘和專業人才匱乏。晶元產業投資周期長、風險大，同時產業不斷升級需要大量資金持續投入。據了解，有公司在晶元上的研發投入、研發費用是其利潤的兩倍，因此，巨額的研發資金投入難以持續，加上各自為陣的產業投資格局，都致使國產晶元研究難以走遠。
有觀點稱，中國晶元必產生於民企。前瞻產業研究院並不反對這個觀點，但也難以完全贊同。事實上，晶元產業已經是一國製造業和科技實力的象徵，甚至可以說，晶元產業已經成為一個國家級的戰略產業，其發展與產業鏈布局，必然需要一個整體的戰略思維。顯然，個別企業單打獨斗難以勝任，一哄而上也無法解決問題。

2. 中國晶元的發展現狀及應用情況

根據一項對多位資深業界人士所做的非正式調查，從現在開始到未來幾年內，半導體產業都正處於一個轉折點。初創的無晶圓廠半導體公司能獲得1億甚至2億美元的資金，用以開發新一代復雜系統單晶元(SoC)產品的時代已經過去了。創投業者們並未獲得與其投資相等的回報，而過去鼓吹大力投資的合夥人也早已離開這個產業。因此，下一步該走向何方？會出現更多的半導體初創公司嗎？他們將如何獲得資助？在一個受到嚴重限制的集資環境中，又如何獲得突破性的創新？要了解產業的困境，就必須考慮IC開發成本(圖1)和初創公司先期投資趨勢線(圖2)之間的差異。在與業界超過25位利益相關人(stakeholders)──包括創投業者、創立半導體公司的CEO,以及新創公司的CEO──進行訪談後，我們得出的結論是，新興的趨勢可能將半導體產業從一個充滿活力的技術經濟創新引擎，轉變為僅能提供『Metoo』產品的承銷商。 圖1:每代製程開發集成電路的成本(單位：百萬美元)從這次訪談中，我們確定了三大主要趨勢。首先，規模較小的業者整並為更大規模公司正在加速進行。事實上，過去十年間，許多公司歷經收購整並而退出了半導體產業；IPO則幾乎已不存在。即使是中等規模的上市公司，在過去數年間也經歷了大量整合。其次，由創投業者支持、已募集到新資金的公司均專注於特定利基市場。例如一些開發專有模擬和混合訊號IC的業者；這些組件通常採用較大的製程幾何尺寸，整合度也相對較低，這將使業者能維持合理的成本。最後，SoC新創業者的活動似乎更加平息了，因為要開發這些高度復雜組件，需要極其龐大的費用。那麼，這個產業還剩下些什麼呢？相當令人遺憾，對創業者來說，僅存的也許是愈來愈狹窄的空間和更少的創投資本。不過，新創企業仍可能在這個產業佔有一席之地，也許是主攻某些成長潛力有限的小型市場；或是讓自己成為一家IP供貨商，循ARM和MIPS的模式前進。兩種情況都提供了相當驚人的財務表現，為創投產業再注入了活力。在訪談中，一位資深CEO指出，晶元產業看起來可能會越來越像汽車產業──成熟、進展緩慢，並且由少數幾家大公司所把持。其它業界人士則認為，採取制葯業的模式可占上風；一些處於開發階段的小型公司創造出了極有潛力的智財權，之後再賣給握有大量資源的大型企業，藉此推動產品上市。另外，訪談中也有一位業界人士指出，業界也許會重返大型實驗室主導的時代，如貝爾實驗室、XerorParc和Sarnoff等。但無論在上述的任何一種情況，都沒有讓創投業者投下資金的餘地，而且也並未看到能容納真正突破性技術的空間。難道我們的產業將持續成熟到邊緣化的地步是無可避免的結果嗎？抑或是仍有其它可能？回顧最近一波半導體新創業者的成功範例，博通(Broadcom)和Marvell是兩個很好的例子。這兩家創立於上世紀90年代的公司在過去十年間取得了重大成就。而促成他們在市場上獲得成功的主要因素有兩個。首先，兩家公司都採取純粹的無晶圓廠半導體公司運作模式。這個策略讓他們免於巨額投資，否則他們將一直致力於建設龐大的生產設備。更有效地利用資本是非常必要的，然而，對這個產業而言，成功往往伴隨著破壞性創新而來。具備破壞性創新特質的公司，如Broadcom和Marvell,他們為市場帶來了將系統開發者(包括通訊系統工程師及科學家)和IC電路開發者結合起來的做法──這些人才都是開發SoC不可或缺的。幾乎每一位與我們訪談的半導體產業專家都強調，他們現在的軟體開發人員比例遠較IC設計師來得多。這種轉變是SoC設計人員為業界直接來帶來的創新成果。現在，這些公司即將向市場推出更新穎的SoC思維，不再局限於破壞性創新，這些業者們現在強調持續創新。是的，他們為硅產業帶來了嶄新的思維和更新的系統技術，且現有的SoC業者們都已具備這樣做的能力。當Broadcom和Marvell進入市場後，當時主導市場的半導體業者們還沒有僱用能夠設計出創新自適應濾波器或復雜數據機和里德-所羅門編解碼器的工程師。當時，這可是系統OEM業者的工作。但現在，幾乎所有的半導體業者都擁有系統工程師和開發人員；由於開發成本不斷升高，擁有這些工程人員就顯得更具優勢。從這個角度觀察，試圖投資SoC新創公司似乎沒有道理。我們不禁要問，在半導體領域中，究竟破壞性創新象徵著什麼。SoC上一場比賽，而不是下一個。與我們訪談的業界高層們一致認為，半導體產業仍然有創新需求。他們列舉了通訊和消費電子產品不斷增加的帶寬需求；移動裝置和汽車對更輕、更高效電源的需求，以及能以更智能的方式，將能源送到消費者和企業客戶端的全新能源解決方案。但他們也相信，要確實滿足這些需求，現有技術版圖仍然缺少了一些關鍵。那麼，他們認為半導體創業潮有可能卷土重來嗎？在我們的訪談調查中，部份受訪者認為，『無晶元』(chipless)半導體公司也許會成為未來的產業先鋒，如eSilicon和GlobalUnichip等。向『無晶元』轉移，將能顯著降低為了將新的半導體產品推向市場所需挹注的前期投資成本。一些CEO表示，將感測器和驅動器整合到半導體組件中的熱潮仍在持續，並可望成為推動半導體朝更高整合度發展的一股主要驅動力量。在晶元中添加陀螺儀、加速度計、相機零件、麥克風和磁強度計等零組件的能力將成為關鍵，特別是如果能採用標准CMOS製程，那麼，這些能力將極具開創性。事實上，微機電系統(MEMS)將晶元的整合度拉高到了全新的水準，這也可望為半導體產業帶來下一波大規模的破壞性創新技術浪潮。沒有人能預測下一波半導體的轉變會在何時發生。但根據過去的產業經驗，只要有一個人做了正確的事，實現了技術創新和突破，就有可能帶動下一波創新浪潮。半導體產業能否重新找回不久以前還曾擁有的熱情、活力和能量？答案將取決於企業家們是否針對創新做出正確的決定了。我們正處於晶元產業的轉折點。對半導體領域來說，無論是創新，或是持續整並和削減成本，未來這些趨勢都可能愈來愈多地出現在美國以外的國家。 圖2:第一輪半導體領域創投資金的晶元產業營收百分比。本文由Bruce Kimble、Marty McMahon與Matt Rhodes三位半導體產業專家共同撰寫。Kimble是半導體產業專家；McMahon是潔凈能源產業專家，並作職於美國加州一家調查公司McDermott&Bull;Rhodes是半導體產業的長期投資者。

3. 現在中國的晶元行業的發展前景

在全球晶元業剛剛走出的這個低糜的產業周期里，世界上超過百家晶元工廠被迫關閉，而東亞地區又有60家晶元工廠開動了機器，與此相對映，亞洲市場的強勁需求令它在晶元製造商心中占據著重要的地位，晶元業的重心再次向亞洲偏移。 過去30年間，這個產業數次遭遇周期性市場低糜，每一次為了擺脫困境的產業調整都給亞洲帶來機遇，日本、韓國、中國的台灣地區，它們都幸運的抓住了機會促成了本地半導體產業的騰飛，現在，這個機會就擺在中國面前。 兩年來，中國晶元製造業研製了多顆「中國芯」，可大量缺芯的局面依然沒有根本改變。現在，在這個巨大的市場上，海外晶元企業、中國各地政府、半導體行業領袖和民間機構都在努力，以期填補各種市場空缺。他們出於不同的戰略考慮，採取了不同的發展策略，都是在推動中國晶元業快速向前，但一時間也很難把多年積下的問題全部解決--技術差距、設計能力缺欠、產能不足，以及「中國芯」的產業化難題，能否恰當的化解這些矛盾和難題關繫到中國能否於世界晶元業的又一次變革中，成為產業重心。 當全球晶元業的版圖開始漂移，明日「芯」世界的格局日漸明晰，中國如何抓住機遇，已經是各方共同關注，也不能迴避的話題。

4. 晶元自主困難重重，中國該如何發展晶元產業

人工智慧晶元基本概況分析
目前人工智慧的基礎是數據，核心是演算法，晶元則是整個系統運行的硬體平台。
一般來說人工智慧系統對於搜集來的大量數據用某些特定的演算法在硬體平台上進行處理、消化後，對用戶提供某些建議或根據設定的程序自動進行反饋，從而形成人工智慧系統。
在PC行業已經開始逐年衰退，智能手機行業也隨著市場的逐漸飽和進入瓶頸期的情況下，人工智慧、物聯網、雲計算、大數據等領域被認為是下一個風口。其中，人工智慧無疑是最受媒體和資本熱捧的寵兒。同時，國外大廠紛紛推出了自己的人工智慧晶元。技術架構來看，人工智慧晶元分為通用性晶元(GPU)、半定製化晶元(FPGA)、全定製化晶元(ASIC)三大類。
人工智慧晶元計算過程分析
伴隨著大數據的發展，計算能力的提升，人工智慧近兩年迎來了新一輪的爆發。而人工智慧的實現依賴三個要素：演算法是核心，硬體和數據是基礎，其中硬體指的是運行AI演算法的晶元與相對應的計算平台。晶元就是硬體的最重要組成部分。包括兩個計算過程：1、訓練;2、執行。
全球人工智慧晶元市場規模預測
據前瞻產業研究院發布的《人工智慧晶元行業市場需求分析與投資前景預測》最新統計數據顯示，2017年全球人工智慧晶元市場規模達到44.7億美金，隨著包括谷歌、臉書、微軟、亞馬遜以及網路在內的巨頭相繼入局，預計到2018年將達到57億美金，2020年有望突破百億大關，增長迅猛，發展空間巨大。
中國人工智慧晶元市場規模預測
目前，我國的人工智慧晶元行業發展尚處於起步階段。隨著大數據的發展，計算能力的提升，人工智慧近兩年迎來了新一輪的爆發。據前瞻產業研究院數據顯示，2017年中國人工智慧晶元市場規模達到33.3億元，同比增長75%;預計2018年市場規模將進一步增長，達到45.6億元。
國內的比特幣晶元生產廠商，都有可能在人工智慧時代華麗轉身，成為擁抱深度學習的定製晶元供應商。在這塊領域有所深耕建樹的公司有，國內的深圳烤貓、迦南耘智、比特大陸和龍礦科技。擁有自產晶元的礦機生產商的盈利能力強，普遍的毛利率達到50%以上。
隨著人工智慧演算法和應用技術的日益發展，以及人工智慧專用晶元ASIC產業環境的逐漸成熟，人工智慧ASIC將成為人工智慧計算晶元發展的必然趨勢。
ASIC晶元落地浪潮，國產化趨勢或帶來發展機遇
隨著行業快速發展，行業發展進入快速發展階段，應用場景不斷拓展，ASIC晶元由於其低功耗高效率的特特分別適用於功耗較低，空間較小的智能終端，在國家政策的幫助下，晶元日益國產化作為國內企業帶來發展機遇。
國家政策持續出台，市場前景廣闊
近幾年來，國家對人工智慧和晶元給予戰略性支持，人工智慧和晶元行業作為國家級戰略，市場前景廣闊。

5. 晶元行業未來有前途嗎

硬體行業怎麼會沒前途，物聯網發展也很迅速了。

6. 大規模集成電路的中國超大規模集成電路發展

「超大規模集成電路設計專項的實施和順利進展，為我國在2010年由世界第二大集成電路消費國走向集成電路設計大國奠定堅實的基礎。」這是在最近的一次會議上國家「十五」863超大規模集成電路設計專項負責人說過的一句話。
對集成電路的作用，行內有四句話形容的非常好，說是：電子信息產品和國防電子裝備的核心，是信息產業核心競爭力最重要的體現，是信息技術與產業掌握發展主動權和實現跨越發展的基石，是自主發展信息產業和現代服務業並提高其附加值所必備的技術保證。
「掌握集成電路和軟體的關鍵技術並實現產業化，對我國實現以信息化帶動工業化，確保國家信息安全，具有至關重要的作用。」該負責人說。
「集成電路和軟體重大專項」是我國「十五」計劃期間的十二項重大科技專項之一。科技部在863計劃集成電路方面，共設立了超大規模集成電路設計、100nm集成電路製造裝備和集成電路配套材料三個專項，而在超大規模集成電路設計方面成果尤為顯著。
全面達到預期目標
據該負責人介紹，超大規模集成電路設計專項自實施以來，在三個方面取得了重大進展，分別是在人才建設、微處理器、網路通信等方面。
「我們在7+1個國家集成電路設計產業化基地和9個國家集成電路人才培養基地建設方面取得了顯著成效；而在微處理器CPU和DSP設計方面，『眾志』、『C—Core』、『龍芯』和『漢芯』等都實現了由技術突破向重點推廣的縱深發展。最後一個是在網路通信、信息安全、信息家電等領域的SoC系統晶元開發和應用方面,「COMIP」、「華夏網芯」和「星光多媒體」等晶元取得開發和應用的重點突破。另外，在MPW、IP核聯盟、EDA工具、國際合作四項服務體系的建設也逐步完善。在實施效果中不但體現了立項的指導思想，而且除IP核應用推廣聯盟工作尚需進一步探索外，專項全面達到了立項的戰略目標和預期成果。」該負責人說。
作為知識高度密集產業，人才是發展我國集成電路設計產業的關鍵，專項大規模培養的人才對解決我國集成電路人才匱乏的瓶頸問題起到了重要作用。而一批具有自主知識產權的核心晶元產品和一批具有核心技術競爭力的集成電路設計企業先後出現，為集成電路的最終產業化打下了堅實的基礎。
體現國家意志，集聚一流人才，發揮後發優勢，搶抓國際IT產業結構重組的難得機遇，高起點地推進具有戰略前瞻意義的超大規模集成電路設計技術及產業的自主創新與跨越。這是專項實施時的初衷，而現在，專項組的科研人員們幾近圓滿地完成了這一任務。
為信息產業發展提供有力支撐
「『十五』期間，我國電子信息產業保持高速持續發展，而集成電路設計是具有戰略性的關鍵核心技術。本專項的實施對集成電路技術和產業具有顯著的推動作用，集成電路設計產業產值從1999年的5億元增長到2005年的近150億元，為支撐我國信息技術和產業的發展發揮著越來越大的作用。」該負責人介紹道。
在專項實施過程中，建設了一大批的產業化基地，這些基地的建設有效地調動了中央和地方的資源對集成電路設計業的推動；營造了集成電路設計業在市場、政策、資金和人才等方面健康發展的氛圍；形成了人才、技術和企業的集聚，為我國信息產業的發展提供強有力的支撐。

7. 現在，中國的晶元行業發展怎麼樣了

當前，我國晶元行業已上升到國家戰略高度。《中國製造2025》明確提出，到2020年，國產晶元專自給率要達到屬50%;工信部提出的「十三五」目標中，到2020年，集成電路行業年均增速超過20%。
晶元的發展是新時期互聯網相關行業發展的主要技術支撐，對技術實力要求較高，高端晶元領域我國的海外依存度較高。但是在我國製造業發展的推動下，國內晶元代工企業發展迅速。據前瞻《2018-2023年中國晶元行業市場需求與投資規劃分析報告》數據顯示，2016年，我國晶元代工企業總體市場佔有率達到80%。
5G新時期的到來，中國以華為、中興等為代表的設備製造商和以移動、聯通、電信為代表的移動通信運營商的積極推動，使得我國5G發展位於全球領先地位，華為企業5G晶元的研發的商用化的推廣，讓中國有機會在高端晶元生產企業搶佔一席之地，實現行業發展的突破。

8. 中國晶元產業發展差距有多大

業內人士指出，抄中興「禁售令」一方面透露出美國對中國邁向高端製造的焦慮，另一方面也警示我們正視自身存在的短板和高新技術領域的差距。

晶元被喻為信息時代的「發動機」，是一個國家高端製造能力的綜合體現。

「中興事件既不等同於整個中國製造業發展水平，但也不是中國製造中的個案。」經濟學家張連起說，中國的「缺芯」困境一定程度代表了中國製造的現狀：夠大而不夠強。

近年來，我國一批集成電路製造關鍵裝備已實現了從無到有的突破,技術水平全面提升。以中興通訊為例，其國際專利申請量在全球企業中連續八年排名前三，公司各主要產品中大量使用自主研發專用晶元。

「只有強大了，對方才會把你當對手。『禁售令』一定程度上反映美國對中國高端製造業發展的警惕和擔心。」北京郵電大學教授張平表示。

9. 中國的集成電路產業現狀怎麼樣

信息技術、生物技術、新能源技術、新材料技術等交叉融合正在引發新一輪科技革命和產業變革，將給世界范圍內的製造業帶來深刻影響。這一變革與中國加快轉變經濟發展方式、建設製造強國形成歷史性交匯，對中國製造業的發展帶來了極大的挑戰和機遇。

集成電路是製造產業，尤其是信息技術安全的基礎。前瞻產業研究院《中國集成電路行業市場需求預測與投資戰略規劃分析報告》指出：我國集成電路產業起步晚，存在諸如集成電路設計、製造企業持續創新能力薄弱，核心技術缺失仍然大量依賴進口，與國際先進水平有顯著差異。從國家安全形度來看，只有實現了底層集成電路的國產化，我國的信息安全才能得以有效保證。因此在國務院印發《中國製造2025》中將集成電路放在發展新一代信息技術產業的首位。隨著中國半導體產業的發展黃金時期的到來，重點企業規模保持快速增長。

在電子行業的眾多新興子行業中，集成電路、北斗產業、感測器、智能家居、LED等有望在本輪升級轉型中脫穎而出。從之前的千億扶持計劃，到近期的中國製造2025，中國半導體產業面臨著前所未有的發展機遇，只有抓住這個時間窗口才能重新定義全球市場格局。

集成電路技術和產業對中國製造的重要意義

集成電路是工業的「糧食」，其技術水平和發展規模已成為衡量一個國家產業競爭力和綜合國力的重要標志之一，是實現中國製造的重要技術和產業支撐。國際金融危機後，發達國家加緊經濟結構戰略性調整，集成電路產業的戰略性、基礎性、先導性地位進一步凸顯，美國更將其視為未來20年從根本上改造製造業的四大技術領域之首。

發展集成電路產業既是信息技術產業乃至工業轉型升級的內部動力，也是市場激烈競爭的外部壓力。中國信息技術產業規模多年位居世界第一，2014年產業規模達到14萬億元，生產了16.3億部手機、3.5億台計算機、1.4億台彩電，佔全球產量的比重均超過50%，但主要以整機製造為主。由於以集成電路和軟體為核心的價值鏈核心環節缺失，電子信息製造業平均利潤率僅為4.9%，低於工業平均水平1個百分點。目前中國集成電路產業還十分弱小，遠不能支撐國民經濟和社會發展以及國家信息安全、國防安全建設。2014年中國集成電路進口2176億美元，多年來與石油一起位列最大宗進口商品。加快發展集成電路產業，對加快工業轉型升級，實現「中國製造2025」的戰略目標，具有重要的戰略意義。

當前中國集成電路產業發展現狀

經過改革開放以來30多年的發展，特別是2000年《國務院關於印發鼓勵軟體產業和集成電路產業發展若干政策的通知》發布以來，中國集成電路市場和產業規模都實現了快速增長。市場規模方面，2014年中國集成電路市場規模首次突破萬億級大關，達到10393億元，同比增長13.4%，約佔全球市場份額的
50%。產業規模方面，2014年中國集成電路產業銷售額為3015.4億元，2001-2014年年均增長率達到23.8%。

技術實力顯著增強。系統級晶元設計能力與國際先進水平的差距逐步縮小。建成了7條12英寸生產線，本土企業量產工藝最高水平達40納米，28納米工藝實現試生產。集成電路封裝技術接近國際先進水平。部分關鍵裝備和材料實現從無到有，被國內外生產線採用，離子注入機、刻蝕機、濺射靶材等進入8英寸或12英寸生產線。

涌現出一批具備國際競爭力的骨幹企業。2014年海思半導體已進入全球設計企業前十名的門檻，數據顯示，我國設計企業在2014
年全球前五十設計企業中占據了9個席位。中芯國際為全球第五大晶元製造企業，連續三年保持盈利。長電科技位列全球第六大封裝測試企業，在完成對星科金朋的並購後，有望進入全球前三名。

制約產業發展的問題和瓶頸仍然突出

主要表現在：

一是產業創新要素積累不足。領軍人才匱乏，企業技術和管理團隊不穩定;企業小散弱，500多家集成電路設計企業收入僅約是美國高通公司的60-70%，全行業研發投入不足英特爾一家公司。產業核心專利少，知識產權布局結構問題突出。

二是內需市場優勢發揮不足。晶元設計與快速變化的市場需求結合不緊密，難以進入整機領域中高端市場。跨國公司間構建垂直一體化的產業生態體系，國內企業只能採取被動跟隨策略。

三是「晶元-軟體-整機-系統-信息服務」產業鏈協同格局尚未形成。晶元設計企業的高端產品大部分在境外製造，沒有與國內集成電路製造企業形成協作發展模式。製造企業量產技術落後國際主流兩代，關鍵裝備、材料基本依賴進口。

中國集成電路產業發展面臨的機遇與挑戰

當前，全球集成電路產業已進入深度調整變革期，既帶來挑戰的同時，也為實現趕超提供了難得機遇。從外部挑戰看，國際領先集成電路企業加快先進技術和工藝研發，推進產業鏈整合重組，強化核心環節控制力。不少領域已形成2-3家企業壟斷局面。

從發展機遇看，市場格局加快調整，移動智能終端爆發式增長，成為拉動集成電路產業發展的新動力。產業格局面臨重塑，雲計算、物聯網、大數據等新業態引發的產業變革剛剛興起，以集成電路和軟體為基礎的產業規則、發展路徑、國際格局尚未最終形成。

集成電路技術演進呈現新趨勢，製造工藝不斷逼近物理極限，新結構、新材料、新器件孕育重大突破。此外，隨著信息消費市場持續升級，4G網路等信息基礎設施加快建設，中國作為全球最大、增長最快的集成電路市場繼續保持旺盛活力，預計2015年市場規模將達1.2萬億元，這些都為中國集成電路產業實現「彎道超車」提供了有利條件。