WiFi技术具有短距传输、高速率等特点,率先在手机、笔记本电脑等消费级电子终端设备上实现大规模应用,并逐步向物联网、虚拟现实等应用场景渗透。
WiFi技术定义
WiFi(Wireless Fidelity)是一种将电子终端设备以无线方式互相连接的局域网通讯技术。WiFi技术基于IEEE 80211标准,该标准是由电气和电子工程师协会(IEEE)定义的无线局域网通信标准,通过定义一个媒体访问控制层(MAC)和数个物理层(PHY)规范标准为便携式、可移动终端设备建立局域网无线连接。
根据IEEE 80211标准的定义,WiFi网络架构可分为独立型基本服务集(Independent Basic Service Set)、基础结构型服务集(Infrastructure Basic Service Set)、网状基本服务集(Mesh Basic Service Set)以及扩展服务集(Extended Service Set)。WiFi技术具有短距传输、高速率等特点,率先在手机、笔记本电脑等消费级电子终端设备上实现大规模应用,并逐步向物联网、虚拟现实等应用场景渗透。
物联网无线传输技术
在物联网通信技术体系中,WiFi、蓝牙、Zigbee同属无线局域网技术,主要面向通信范围较小的场景,三类技术在传输速率、传输距离、功耗等方面存在差异。
国际WiFi联盟简介
国际WiFi联盟根据各类企业对产品认证的不同需求设置4个成员级别,不同级别成员需交付费用、享有权益各不相同。
国际WiFi联盟国际WiFi联盟(WiFi Alliance,WFA)成立于1999年,是负责WiFi技术应用产品认证及商标授权的国际组织。电气和电子工程师协会(IEEE)为WiFi技术创建IEEE 80211标准,但不负责测试、认证相关技术产品,国际WiFi联盟填补技术认证方面的空白,通过建立和执行WiFi相关产品认证标准,对技术相关产品的互 *** 作性、兼容性等进行测试、验证,以进一步推动WiFi技术规范应用。当相关技术产品通过国际WiFi联盟的测试后,产品的相关制造商、经销商即可获得授权,在产品上使用“WiFi CERTIFICATE”商标。国际WiFi联盟根据各类企业对产品认证的不同需求设置4个成员级别,不同级别成员需交付费用、享有权益各不相同,其中,面向大、中型企业的成员级别包括贡献者会员和实施者会员,面向小型企业的成员级别包括入门级参与者会员和入门级实施者会员。
WiFi行业产业链分析
中国分立器件领域8英寸晶圆制程整体落后于国际领先水平,并向后制中国WiFi行业产业链包括上游的芯片供应商、模组供应商,中游的路由器供应商、WLAN设备供应商,以及下游的消费级电子终端供应商、物联网应用服务商约着中国小信号分立器件设计能力的发展。
中国WiFi行业产业链
中国WiFi行业产业链包括上游的芯片供应商、模组供应商,中游的路由器供应商、WLAN设备供应商,以及下游的消费级电子终端供应商、物联网应用服务商。上游的芯片供应商为模组供应商提供WiFi芯片产品,模组供应商为中游的路由器供应商和WLAN设备供应商提供通讯设备模组产品。中游的路由器供应商和WLAN设备供应商为下游提供路由器、WLAN设备等无线网络设备产品。下游的消费级电子终端供应商、物联网应用服务商为最终用户提供基于WiFi技术的终端产品以及应用服务。
产业链上游分析
WiFi芯片市场高度集中,海外大型传统集成电路设计厂商占据主导地位,而伴随着WiFi 6标准的推广,头部厂商逐步加快推广WiFi 6芯片产品。
WiFi芯片市场状况:WiFi芯片市场集中度高,以海外厂商为主,博通、高通、Marvell、Celeno、Quantenna等头部厂商占据约80%市场份额。
WiFi芯片市场价格:WiFi芯片可分为终端设备芯片和网络设备芯片,其中,终端设备芯片市场平均单价区间约为5-10元,网络设备芯片市场平均单价区间约为20-30元。
WiFi芯片市场参与者:WiFi芯片市场参与者包括以博通、高通、Marvell、Celeno、联发科等为代表的大型传统集成电路设计厂商,和以乐鑫科技、南方硅谷、联胜德、新岸线等为代表的中小型集成电路设计企业。
WiFi芯片市场发展前沿:WiFi 6为最新WiFi技术标准,博通、高通、Marvell等WiFi芯片头部厂商逐步加快推广WiFi 6芯片产品。2019年,WiFi芯片市场发生多起芯片厂商收购事件,传统集成电路头部厂商通过收购WiFi芯片相关厂商打进WiFi产业链上游市场,为其在物联网应用市场的战略布局作铺垫。
WiFi产业链各环节厂商逐步向WiFi模组市场拓展,按照模组产品的应用特性可将WiFi模组厂商分为终端设备类厂商、芯片类厂商、物联网应用服务类厂商和网络设备类厂商。
WiFi模组市场状况:相比WiFi芯片,WiFi模组生产门槛更低,厂商数量众多,市场竞争更激烈,WiFi产业链各环节厂商逐步向WiFi模组市场拓展。
WiFi模组市场价格:WiFi模组可分为终端设备模组和网络设备模组,其中,网络设备模组市场平均单价区间约为40-60元。不同类型终端设备所采用的WiFi模组产品价格存在差别,其中,手机端WiFi模组市场平均单价区间约为5-20元,智能家居类终端设备WiFi模组市场平均单价区间约为15-45元。
WiFi模组市场参与者:按照模组产品的应用特性可将WiFi模组厂商分为终端设备类厂商、芯片类厂商、物联网应用服务类厂商和网络设备类厂商。终端设备类厂商典型代表包括华为、小米、三星等,芯片类厂商典型代表包括高通、博通、联发科等,物联网应用服务类厂商包括涂鸦智能、利尔达等,网络设备类厂商包括锐捷科技、华为、TP-Link等。
WiFi模组市场发展:现阶段,相比手机端WiFi模组,应用于智能家居、智慧城市等物联网场景的WiFi模组价格仍处于较高水平,仍有较大下降空间。
产业链中游分析
多家厂商推出支持WiFi 6标准的路由器产品,而该类产品定价高,主要面向游戏场景,无线速率达3,000Mbps以上。
WiFi路由器:信号传输重要设备
WiFi路由器可将有线网络信号转换为无线网络信号,为安装WiFi模组的手机、笔记本电脑、智能家电等终端设备提供信号传输功能。在中国市场中,WiFi路由器代表厂商包括TPLink、华为、小米、华硕、Netgear等。
多家厂商发布WiFi 6路由器产品
在WiFi 6技术标准应用推广步伐逐步加快的发展背景下,TP-Link、华为、小米、华硕、Netgear等多家路由器厂商推出支持WiFi 6标准的路由器产品以迎合市场发展需求,而从产品的发展情况分析,现阶段的WiFi 6相关路由器产品定价高,多采用4核芯片,主要面向游戏场景,无线速率均在3,000Mbps以上,其中,华硕GT-AX11000的速率可达11,000Mbps以上。伴随WiFi 6路由器应用规模进一步扩大,相关产品价格将趋于下降。
现阶段的WLAN设备市场以商用级产品为主,市场集中度高,新华三、锐捷网络、华为等WLAN设备头部厂商陆续推出基于WiFi 6标准的WLAN设备,市场竞争愈发激烈。
WLAN设备:WLAN(Wireless Local Area Network,无线局域网)指以无线电波为数据传输介质将计算机设备相互联通,构成资源共享的局域网络体系。构成WLAN网络的设备包括WLAN终端设备、AP(Access Point,无线接入点)、AC(Access Controller,无线控制器)、PORTAL服务器等。
WLAN设备产品及应用服务:WLAN设备厂商主要为用户提供AP和AC设备,并可为用户提供WLAN网络整体解决方案。WLAN设备产品及应用服务可分为商用级和消费级两个层级,而现阶段的WLAN设备市场以商用级产品为主,主要面向产业园区、机场、火车站等大型应用场景。
WLAN设备市场竞争格局:WLAN设备市场集中度高,思科、Aruba-HPE、Ubiquiti、ARRIS、华为占据全球市场约80%份额,而中国市场中,新华三、锐捷网络、华为、信锐技术、思科的市场份额约共达90%。在中国通信运营商2019年WLAN设备大型集中采购项目中,锐捷网络、新华三多次中标。
WLAN设备市场发展前沿:新华三、锐捷网络、华为等WLAN设备头部厂商陆续推出基于WiFi 6标准的WLAN设备,如锐捷网络的RG-AP880、华为的AirEngine系列等,头部厂商在WiFi 6 WLAN设备方面的竞争将愈发激烈,WLAN设备市场将保持高度集中的发展态势。
产业链下游分析
消费级电子终端是WiFi技术核心应用场景,但近5年来,以智能手机为代表的消费级电子终端市场规模逐步下滑,WiFi技术逐步向物联网应用场景渗透。
消费级电子终端是WiFi技术核心应用场景
手机、平板电脑、笔记本电脑等消费级电子终端是WiFi技术核心应用场景,在消费级电子终端市场发展带动下,WiFi产业基础逐步建立。现阶段,市场中的多数智能手机、平板电脑、笔记本电脑产品均支持WiFi技术,其中,约50%的WiFi连接设备为智能手机。近5年来,中国智能手机出货量从2015年的46亿部下滑至2019年的37亿部,下滑趋势明显,对WiFi产业产生不利影响。伴随WiFi 6标准逐步推广,苹果、华为、三星、小米、vivo、OPPO等智能手机厂商逐步加快WiFi 6相关产品布局,以在竞争愈发激烈的智能手机市场中取得发展优势。
WiFi技术正重点渗透物联网应用场景
近5年来,伴随着消费级电子终端市场规模逐步下滑,WiFi技术逐步拓展应用市场,向智能家居、智慧城市、智能制造等物联网应用场景渗透,其中,WiFi技术在智能家居场景的应用推广步伐较快。WiFi技术具有短距传输、高速率等特点,能迎合智能家居场景的应用需求。除WiFi外,蓝牙、Zigbee等局域网技术亦是智能家居场景的常用无线传输技术,三种技术之间存在竞争关系。在中国市场中,基于WiFi技术的物联网应用服务商典型代表包括小米、欧瑞博、涂鸦智能、紫光物联网等。
市场规模
近5年来,在消费级电子终端设备市场发展步伐趋于滞缓的背景下,中国WiFi芯片市场规模有所下滑,预计未来5年,WiFi 6标准及物联网应用将带动WiFi芯片市场进一步增长。
中国WiFi芯片市场规模
现阶段,WiFi技术仍主要应用于手机、平板电脑、笔记本电脑等传统消费级电子终端设备,WiFi芯片市场与消费级电子终端市场密切相连。近5年来,消费级电子终端设备市场规模呈现下滑趋势,以手机为例,中国手机出货量在2016年达到近5年来的顶峰,而2017-2019年,中国手机出货量逐年下滑,对WiFi芯片市场造成不利影响。按芯片销售额进行计算,中国WiFi芯片市场规模从2015年的1729亿元下滑至2019年的1680亿元。近两年来,智能家居、智慧城市等物联网领域对WiFi芯片产品需求愈发提升,中国WiFi芯片出货量有所回升。
WiFi芯片市场未来发展
WiFi 6芯片产品将成为主流:现阶段,支持WiFi 6标准的芯片产品出货量仍不高,而伴随着WiFi 6标准逐步应用推广,预计至2023年,支持WiFi 6标准的芯片在WiFi芯片总出货量中的占比有望达90%
物联网应用占比将逐步提升:在手机、平板电脑、笔记本电脑等消费级电子终端出货量逐步下滑的背景下,WiFi技术将加快渗透至智能家居、智能制造等物联网应用场景,相关芯片应用占比将逐步提高。
新型应用场景将日益增多:除传统消费级电子终端和物联网应用外,WiFi技术在VR/AR、超高清视频等新型高速率应用场景亦具有高适用性,预计针对此类应用的WiFi芯片将在未来5年不断增多。
WiFi行业发展驱动因素
WiFi 6标准推动技术升级
WiFi 6标准通过引入OFDMA频分复用技术、MU-MIMO技术、BSS着色机制、TWT技术等技术实现升级发展。
WiFi技术每4-5年实现一次迭代升级,而最新的WiFi 6标准于2018年推出市场。在WiFi 6标准中,OFDMA频分复用技术、MU-MIMO技术分别在频率空间和物理空间上提供多路并发技术支持,显著提升网络整体性能与速度,降低网络时延,优化用户体验。BSS着色机制可降低同频道干扰,有效提升频谱资源利用效率。WiFi 6标准还通过引入TWT技术降低终端设备功耗,有利于WiFi技术在物联网领域进一步应用推广。
基于WiFi 6标准的多方位性能升级,支持WiFi 6标准的芯片、模组、路由器、无线AP、手机终端等产品市场需求日益提升,WiFi 6标准将推动WiFi行业进一步发展。
WiFi 6标准实现多方面性能提升:相比WiFi 4、WiFi 5等历代标准,WiFi 6标准在带宽、 设备连接数量、时延、功耗等多方面实现提升。WiFi最高调制从WiFi 5的256QAM提升至WiFi 6的1,024QAM,可在高密度用户环境下实现高速率、低时延网络传输。此外,WiFi 6标准还将每个频段的载波发送时间从Wi-Fi 5标准的32毫秒提升至128毫秒,有效降低丢包率和重传率。
WiFi 6标准相关产品不断增多:自WiFi 6标准发布以来,市场中的WiFi 6标准相关产品数量不断增多,有利于行业进一步发展。从市场产品情况分析,WiFi 6标准相关产品主要集中在芯片、模组、路由器、无线AP、手机终端等方面,其中,以无线AP和手机终端发展最为突出。在无线AP方面,华为、锐捷网络、新华三等厂商走在前列,而在手机终端方面,苹果、华为、三星、小米等手机大厂在WiFi 6手机产品方面的竞争亦愈发激烈。
智能家居应用市场快速扩张
WiFi是智能家居场景重要无线组网连接技术,在智能家居应用市场快速扩张的发展背景下,WiFi技术产业发展步伐日益加快。
中国智能家居市场快速扩张:在人工智能、物联网、云计算、大数据等智能技术赋能下,智能家居行业快速发展,相关产品数量增长迅猛。此外,伴随着中国居民人均可支配收入日渐提高,消费者对智能家居产品的消费能力亦不断提高,推动中国智能家居市场逐步扩张。中国智能家居市场规模从2015年的1,6544亿元增长至2019年的3,8762亿元,年复合增长率达237%。预测未来5年,消费者对智能家居的认知度将日益提升,智能家居产品普及度将逐步提高,智能家居市场规模将进一步扩张。
WiFi是智能家居场景重要无线组网连接技术:WiFi技术具有高速率、高宽带、安全可靠等突出优点,可满足智能家居应用需求,是智能家居场景重要无线组网连接技术。根据中国智能家居产业联盟数据,2018年,WiFi在中国智能家居行业组网连接技术体系中的应用占比达194%,为智能家居场景第二大无线传输技术。得益于中国智能家居市场快速发展,应用WiFi技术的智能家居设备数量不断增长,WiFi产业发展步伐日益加快。
中国WiFi行业发展风险因素
中国WiFi行业发展风险主要体现在需求端和技术应用端:在需求端,智能手机出货量趋于下滑不利于WiFi产业发展;在技术应用端,WiFi面临其他物联网通信技术竞争风险。
需求端风险:智能手机出货量趋于下滑
手机、平板电脑、笔记本电脑等消费级电子终端是WiFi技术的核心应用市场,其中,约50%的WiFi连接设备为智能手机。中国智能手机出货量在2016年达到近5年来的顶峰后逐渐下滑,从2016年52亿部下降至2019年的37亿部,下滑趋势明显。作为下游应用需求端的核心代表,智能手机市场逐渐萎缩对WiFi产业链上、中游发展带来明显发展风险,行业发展压力加大。
技术应用端风险:其他物联网通讯技术竞争风险
在传统消费级电子终端市场发展步伐趋于滞缓的背景下,WiFi技术逐步转移目标应用市场,正重点渗透物联网应用场景。在物联网应用场景中,WiFi技术面临来自NB-IoT、LoRa、Zigbee等无线传输技术竞争。相比NB-IoT、LoRa等技术,WiFi技术在功耗、连接设备数量等方面处于劣势。此外,WiFi模组价格下滑幅度小于其他技术模组产品,不利于其在物联网领域进一步应用推广。
中国WiFi行业相关政策法规分析
中国政府发布的多部重要产业规划均对无线通信、无线局域网技术提出相关发展要求及指引,有力推动WiFi行业进一步发展。
2016年7月,中共中央、国务院发布《国家信息化发展战略纲要》,提出要统筹国家现代化建设需求,实现信息基础设施共建共享,协调频谱资源配置,科学规划无线电频谱,提升资源利用效率,该政策内容有利于中国频谱资源规范化配置,使WiFi技术在稳定频谱环境下运作。2019年2月,中共中央、国务院发布《粤港澳大湾区发展规划纲要》,提出要推动珠三角无线宽带城市群建设,实现免费高速无线局域网在大湾区热点区域和重点交通线路全覆盖,实现城市固定互联网宽带全部光纤接入,WiFi作为无线局域网重要技术之一,将在粤港澳大湾区逐步推广应用。
中国WiFi行业发展趋势
WiFi 6将与5G技术形成互补共存关系
5G和WiFi 6均应用MIMO相关技术,同具有高速率、低时延等突出优势,而两者的技术本质和应用优势各不相同,5G将重点面向户外场景,WiFi 6将重点面向户内场景。
5G和WiFi 6为通讯领域两大前沿技术,两种技术同具有高速率、低时延等优势,均可应用于物联网、虚拟现实、超高清视频等应用领域。而从两种技术的本质特性分析,5G为广域网授权频谱技术,重点面向户外应用场景,WiFi 6为局域网非授权频谱技术,重点面向户内应用场景,两者的应用优势各不相同。WiFi 6可改善5G通信在户内场景穿透性差、覆盖率低、功耗高等问题,5G可改善WiFi 6在户外场景无法实现大量设备远距传输的问题,两者将逐步形成互补共存关系。
新兴应用场景不断增多
伴随着WiFi 6标准逐步应用推广,WiFi网络的高速率、低时延、低功耗等性能优势将更加突出,应用WiFi网络的新兴应用场景不断增多。
相比WiFi 4、WiFi 5等历代WiFi技术标准,WiFi 6在带宽、网络速率、网络时延、功耗等方面实现提升,从而进一步拓展WiFi技术应用场景。从WiFi技术的应用发展情况分析,第一阶段以手机、平板电脑、笔记本电脑等消费级电子终端为驱动,第二阶段以智能家居、智慧城市等物联网应用为驱动,第三阶段以虚拟现实、超高清视频应用等新一代高速率应用为驱动,而在WiFi 6技术标准发展推动下,WiFi技术向第三阶段迈进的步伐日益加快。
中国WiFi行业市场竞争格局
中国WiFi芯片厂商的发展水平与海外头部厂商相比有较大差距,仍需进一步提高,而WiFi 6为现阶段行业发展关键竞争点,WiFi 6相关网络设备、终端设备产品将不断增多。
中国厂商在WiFi芯片环节参与度最低:WiFi芯片市场集中度高,以海外厂商为主,中国厂商在WiFi芯片环节的参与度最低。在中国芯片厂商中,乐鑫科技在WiFi MCU芯片方面逐渐积累优势,华为在最新发布的AX3 WiFi路由器中应用其自研的凌霄系列芯片,中国厂商的发展步伐日渐加快,但和海外头部厂商相比仍有较大差距。
WiFi 6为现阶段行业发展关键竞争点:WiFi产业链各环节厂商陆续研发支持WiFi 6标准的产品,WiFi 6为现阶段行业发展关键竞争点。近两年来,支持WiFi 6标准的WLAN设备、路由器、手机终端产品受到市场高度关注,而在WiFi 6相关产品方面走在前列的厂商包括华为、小米、锐捷网络等。华为在路由器、WLAN设备、手机终端等方面均布局WiFi 6相关产品,其中以AirEngine系列WLAN设备发展最突出。小米在WiFi 6路由器、手机终端、智能家居设备等方面走在前列。
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“缺芯潮”如何重塑半导体产业
发于2021628总第1001期《中国新闻周刊》
4月中旬,全球最大晶圆代工厂台积电的台湾工厂发生停电事故。有研究机构预测,仅停电半天,报废晶圆损失或超过2000万美元,一大批客户受到影响。6月初,台湾封测厂京元电子暴发外籍员工群体感染,确诊人数超过200人,2000多人停工居家隔离,预计6月产量将减少30%~35%。台湾疫情向半导体产业的蔓延,让全球芯片产能雪上加霜。
此前,同样引发人们忧虑的是台湾遭遇半个世纪以来最严重的干旱,由于需要清洗厂房与硅片,晶圆代工厂耗水量巨大,为保证其用水,约占台湾灌溉面积五分之一的农田停止灌溉。
这足以显示台湾晶圆代工产业的地位,美国半导体行业协会甚至提出极端假说称,如果台湾半导体代工厂停工一年,全球电子产业将面临4900亿美元损失。台积电创始人张忠谋将1987年创办台积电与晶体管、摩尔定律等量齐观,视之为改变半导体产业的创造。台积电与晶圆代工业务的兴起确实深刻改变了半导体产业,使之成为全球化程度最深的产业之一。
但是这一轮“缺芯潮”引发了供应链安全隐忧。欧美对半导体产业过度集中于日韩、中国台湾地区表现出了担忧,提出一系列刺激计划吸引芯片产业回流,中国的芯片产业链国产化进程也在提速。芯片制造的全球“军备竞赛”已经拉响,半导体产业现有格局或将被重塑。
模式之争
从各国家、地区半导体产能占比变迁中可以发现,1990年台湾半导体产能几近于零,此后一路扩张至2020年的22%,这是台积电等晶圆代工厂崛起的结果。
半导体产业有两种模式,一种是IDM模式,即芯片设计、制造等环节集于一家公司,比如英特尔、英飞凌等;另一种则是代工模式,由台积电开创,兴起于上个世纪90年代,核心是芯片设计公司无须涉足制造、测封等环节,相应诞生了一批像高通、英伟达、联发科这样的无晶圆厂商。由于无须同时承担设计环节的高研发投入与制造环节的重资产投入,无晶圆厂商的营收增幅往往快于IDM厂商。
尽管IDM厂商在2019年仍拥有全球半导体近七成产能,但在更多应用先进制程、手机SoC(系统级芯片)所属的逻辑芯片领域,代工模式占据近八成产能,被认为是产业主流。
“IDM模式的弊端之一便是企业倾向于追求利润率高的产品,如果将设计与制造环节分开,代工厂无论生产附加值高或低的产品,同样赚取代工费用,有利于产业生态更为均衡。”复旦大学微电子学院教授、矽典微联合创始人徐鸿涛博士告诉《中国新闻周刊》,这也是在代工模式下半导体产业得以迅速发展的原因。
但是在这一轮“缺芯潮”中,IDM企业显示出供应链更为稳定的优势。中芯国际创始人张汝京就曾表示,在当前阶段,下游制造环节对上游设计环节的支持十分重要。但是在代工模式下,晶圆代工厂扩张产能往往谨慎,这是全球半导体产能始终处于紧平衡的重要原因。
其实去年以来代工厂扩张产能动作频仍。3月底,台积电宣布将在未来3年投资1000亿美元增加产能,并且支持高端制程技术的研发,一改此前“稳健扩产”作风,要以5倍的速度建厂扩产,中芯国际也在一年之内两度宣布扩张28nm及以上成熟制程的产能。
尽管如此,多位业内人士告诉《中国新闻周刊》,从扩张产能的规模看,代工厂仍在谨慎行事。这与代工业务的特点有关,在芯片产业链的全部资本支出中,制造环节占比高达64%,但增值仅占比24%。“晶圆代工的毛利率并不高,一旦产能利用率不高,晶圆厂或许就会陷入亏损。”酷芯微电子董事长姚海平告诉《中国新闻周刊》。
一位晶圆代工厂人士向《中国新闻周刊》解释,“晶圆代工厂在扩产前,都需要已有工厂的产能利用率达到相当水平,如果已有产线产能利用率只有百分之七八十,再扩产往往意味赔钱,伴随设备等大量资本投入的折旧压力就不小。”
相比于晶圆代工厂的谨慎,徐鸿涛注意到,一些无晶圆厂商反而开始参与建厂,“因为他们更加清楚风险与需求”。
2020年下半年,联发科就曾花费162亿元新台币购置半导体再租给力积电生产。但最为典型的案例莫过于联电,联电今年的资本支出仅为15亿美元,尽管如此,相比去年增幅也达50%。其采取与芯片设计公司三星等合作扩张产能的方式,即芯片设计公司出资购买设备,提供给联电,再让后者代工芯片。4月底,联电更是宣布与多家芯片设计公司合作扩充位于台南的12英寸晶圆厂产能,芯片设计公司以议定价格预先支付订金的方式,确保取得未来产能的长期保障。
如此一来,半导体产业长期存在的两种模式似乎伴随“缺芯潮”蔓延而变得模糊,无晶圆厂商为了保证产能开始向IDM模式靠拢,而一些IDM厂商,如英特尔,则在今年宣布启动代工业务。
今年2月,帕特·盖尔辛格出任英特尔首席执行官,在其3月下旬的一次演讲中,除了抛出英特尔将投资200亿美元新建两座晶圆厂,预计在 2024 年量产 7nm 或更先进制程的消息外,还宣布了英特尔将重返晶圆代工业务。
这一消息在当日直接冲击了台积电股价,但在近一个月之后的一次演讲中,台积电创始人张忠谋回应道,“英特尔要做晶圆代工业务相当讽刺。台积电 1986 年成立,在 1985 年筹资期间就找英特尔投资,但是英特尔拒绝,虽然当年度的景气状况没有太好,但仍是有一点看不起的意味。”
“英特尔此前也多次尝试进入代工业务,我也曾参与类似的项目,当时给Altera公司做代工,我们内部半开玩笑地说,英特尔最终收购Altera就是因为代工产品一直做出不来,英特尔就干脆买下这家公司。”一位曾在英特尔参与多个制程研发的工程师告诉《中国新闻周刊》,英特尔做代工的一个重要阻力便是缺少服务意识,“很难想象英特尔愿意低姿态地陪伴小客户成长,像台积电创办初期的一些小客户,如高通,现在也变成了巨头。但英特尔会挑选客户,当年苹果曾找英特尔做代工,就因为订单量有限被拒绝,如今这被英特尔高层认为是个极其愚蠢的决定。”
同时,技术问题也被他认为是英特尔从事晶圆代工的障碍之一,“英特尔工厂的工具相对比较封闭,更多生产高附加值芯片如CPU。但比如同样为28nm制程芯片,不同类别的芯片往往需要不同的工艺,因此英特尔产线能否很好服务于诸如手机芯片、车规芯片等尚存疑问”。
但显然,英特尔重归晶圆代工业务并非仅仅是一家企业看中芯片制造市场,其背后的深意或许可以归结为盖尔辛格的一句话,“美国公司应该将三分之一的半导体生产放在美国本土进行。”目前,这一比例仅为12%。
大力刺激半导体回流
盖尔辛格所言现状源于代工模式的兴起。据波士顿咨询数据,美国半导体制造业所占市场份额从1990年的37%降低至如今的12%,如果按照目前趋势发展下去,可能降低至6%,但是相比之下,美国半导体公司占全球芯片销售额的47%。
研究劳动力市场与经济政策的智库Employ America发文回顾美国半导体产业的 历史 称,从上世纪80年代起,为了与日本、韩国等国家的半导体公司竞争,美国的半导体政策逐渐转向鼓励缩减运营成本、提高公司利润,忽略了对于半导体供应链的构建,使半导体产业围绕巨头形成了一套脆弱的供应链。“在去工厂、轻资产的运营理念下,虽然每家半导体公司的资产负债表看起来更加稳健,美国芯片制造的优势却已经转向中国台湾、韩国等其他地区”。
目前,全球芯片制造75%的产能在东亚地区,而美国正希望芯片制造业回流,但其面临人才与成本的瓶颈。
张忠谋提到,美国晶圆制造的条件与台湾地区相较具有绝对优势,包括水电等资源,但是美国的人才敬业程度和台湾地区不能比,台湾地区有大量优秀的工程师、技师、作业员比较愿意投入制造业。
前述英特尔工程师也向《中国新闻周刊》解释,美国芯片制造业不断流失的一个原因便是美国的文化体系不太容易产生服务意识。芯片属于精密加工制造业,与东亚文化圈更为兼容,需要工人有很强的纪律性、服从性,因此当今世界最重要的代工厂都集中在东亚。“即使是英特尔这样的美国公司,其工厂的管理体系也与其他部门不同,推行军事化管理”。
美国在成本方面的劣势更为明显,在美国建设一个新芯片工厂的10年总拥有成本大约比亚洲地区高25%~50%,假如要满足半导体自给自足,美国需进行3500亿~4200亿美元的前期投资,这一数字也比中国大陆的1750亿~2500亿美元要高出不少。
(工作人员在光源工作环境中观察光刻胶前烘情况。光刻胶又名光阻,是半导体芯片制造工业的核心材料。图/新华)
美国半导体行业协会今年2月致信美国总统拜登,提到竞争国家均投入巨资吸引半导体制造、研究,美国的缺席导致自身失去竞争力,造成美国在全球半导体制造份额中的降低。美国需要鼓励建设并更新半导体制造设施,并在研究领域投入。
当地时间6月8日,美国国会参议院通过了《美国创新与竞争法》,其中批准拨款520亿美元,在今后5年里大力促进美国半导体芯片的生产和研究。参议院民主党领袖舒默曾称其为“ 历史 性的520亿美元投资,用以确保美国保持芯片生产的领先地位”,并直言,“这项法案将确保美国不再依赖外国芯片加工商。”据路透社报道,其中包括390亿美元的生产和研发激励,以及105亿美元的实施计划,包括国家半导体技术中心、国家先进封装制造计划和其他研发计划,以及 15亿美元的应急资金。
美国商务部长吉娜·雷蒙多在芯片厂商美光 科技 出席活动时称,这520亿美元的资金将为芯片生产和研究产生超过1500亿美元的投资,当中包括州和联邦政府以及私营企业的出资,也就是通过联邦资金释放更多私人资本,“到完成时,在美国可能有七家、八家、九家、十家新工厂。”她预计,各州将为芯片设施争夺联邦资金,而商务部将有透明的资金发放程序。
去年以来,美国国会两党议员不断提出鼓励美国芯片产业发展的法案,如“2020美国晶圆代工法案”(AFA)、“为芯片生产创造有益的激励措施法案”(CHIPS)。CHIPS法案还被纳入拜登提出的23万亿美元基础设施计划,于今年早些时候颁布,批准了半导体制造激励措施和研究计划,但尚未提供资金,拜登也曾呼吁拨款500亿美元,促进半导体生产和研究。
此前,苹果、亚马逊、谷歌、微软等 科技 巨头联手包括英特尔、高通、台积电等在内的芯片产业链企业,组建了一个游说团体——美国半导体联盟(SIAC),目标便是向美国政府施压,要求美国国会为CHIPS法案提供500亿美元资金。
台积电、三星等均已计划在美国扩建芯片厂的情况下,一场对于政府补贴政策的争夺已然展开。早在去年5月,台积电便宣布将在美国亚利桑那州投资120亿美元新建12英寸厂,预计将在2024年建成投产,初期月产能为2万片5nm芯片,而这一计划的投资与产能规模在今年被多次曝出仍在扩大。
在向美国得州政府提交的文件中,三星也披露了其赴美建厂计划的具体细节:计划耗资170亿美元,10年内在当地创造约1800个就业机会,位于奥斯汀,面积700万平方英尺。三星还提醒说,该项目“竞争激烈”,美国亚利桑那州凤凰城、纽约北部的Genesee县及韩国替代地点都是奥斯汀的潜在竞争者。如果落户奥斯汀,将在今年二季度破土动工,预计在2023年第三、第四季度投入运营,传闻将用于生产先进的3nm制程。三星明确要求在20年内,得州特拉维斯县和奥斯汀市对三星芯片厂的税收减免将达约148亿美元,高于先前提到的8055亿美元。
谈及美国积极复兴半导体制造产业,张忠谋认为,美国做事永远是“胡萝卜与棒子”一起,补贴只不过短期几年而已,不能弥补长期的竞争劣势,过了补贴政策的那几年,还是要看实力。
供应链安全被打破
持续增长的旺盛需求正在拉长半导体的景气周期。不只是美国,韩国、日本、欧洲等国家或地区都在吸引半导体制造回流。日本政府已经承诺扩大现有约2000亿日元的基金规模,支持国内的芯片制造行业。韩国政府业宣布为本土芯片产业提供1万亿韩元长期贷款,扩张8英寸晶圆厂产能,并增加材料和封装投资。欧盟提出的“2030数字指南”计划的目标之一便是到2030年,欧洲半导体生产至少占据全球产值的20%。
伴随分工模式兴起,半导体产业曾被视为全球化程度最深的产业之一,基于2019年的数据,在对整个产业附加值的贡献中,有6个国家和地区(美国、韩国、日本、中国大陆、中国台湾和欧洲)的贡献度都至少达到8%。但经历这一轮“缺芯潮”,出于维护供应链安全的考量,半导体产业正在向本地收缩,中国也不例外。
波士顿咨询曾作出预测,假设在每个地区建设完全自给自足的本地供应链,将需要9000亿~1225万亿美元的增量前期投资,并导致半导体价格整体上涨35%~65%,最终导致消费者电子设备成本上升。
“趋势已经很明显,这在日本厂商的产品中得到充分体现,拆开日本的电子产品,会发现其使用的芯片基本上都来自日本,未来各地也会遵循这样的趋势,简单说就是在哪里设计,就要在哪里生产。”上海一家芯片设计公司CEO刘东(化名)告诉《中国新闻周刊》。
中国半导体行业协会副理事长、中国半导体行业协会集成电路分会理事长叶甜春认为,美国、欧盟强化本土产业链,缺芯固然是一项因素,但根本原因是对供应链安全的一种担心。芯片产业链全球化发展的地域分工,导致有些地区的工业空心化,现在各地希望在本地建立一个至少能够维持最小可行制造能力的产业体系。
但在他看来,欧美要建设本土晶圆制造业是很困难的,这是一个成本、供应链体系和产业生态的问题。首先供应链企业要跟过去,把供应链重建起来,经济代价和后续的运维成本会非常高昂;其次,发展制造业需要人才资源作为支撑,欧美高校的人才体量能否支撑制造产业的重建,也值得考量。“继续创新”或许是欧美发展制造业的一条路径,但通常意义上的产业回流是很难 *** 作的。
对于中国当下的芯片产业前景,叶甜春在接受《中国电子报》采访时指出,国内集成电路存在“卡脖子”问题,在部分领域显得被动,但是跟10年前近乎“休克”的状态相比,是完全不一样的。但他担心的是,眼前的问题得到缓解之后,对后续的布局缺乏紧迫感,耽误两年然后发现“卡脖子”这个问题始终存在。
他的建议是,对中国而言,首先是确保供应链的安全,28nm以上的供应链要实现绝对安全,14nm、7nm的技术短板也要尽快补齐。此外还要锻造长板,真正摆脱“受制于人”需要掌握足够的反制手段。要把握好全球化分工与供应链产业链自主可控的“度”。
国产替代如何加速
刘东注意到,其实从去年开始,国内的芯片厂商,包括一些终端产品厂商,已经在将供应链逐步从境外转移至中国大陆,当时主要是受到华为被制裁事件的冲击,随着这一轮“缺芯潮”爆发,这一趋势将更加明显。
深迪半导体今年为国内一家一线手机厂商供应六轴IMU惯性传感器芯片,深迪半导体公共关系负责人黄杜告诉《中国新闻周刊》,从2019年第一次送样,经历两年的测试才最终谈成,“对于手机厂商更换一款芯片的成本并不小,因此一旦习惯于采购外国厂商的芯片就没有动力冒风险更换。”
而多位国内手机厂的供应商向《中国新闻周刊》证实,在消费电子领域,国内终端厂商今年都在转移产业链,“能用国产替代的都尽可能使用国产替代,就算国内供应商无法做主力供应商,也会让其作为辅助供应商。”
徐鸿涛甚至认为,这次“缺芯潮”的一个原因便是国产替代导致代工厂新产品导入规模增长,“比如原来一家代工厂的产能分配中,量产与新产品导入的比例可能是8:2,但随着新产品导入的需求增加,就挤占了量产部分的比例分配,其中部分原因便是国产替代和产能紧张导致开辟新供应商需求的加剧,一款新产品都要经历漫长新产品导入才能量产。”
不仅是终端厂商在更多启用国内芯片厂商的芯片,一些国内的无晶圆厂商也开始将产能向中国大陆转移。
对于刘东的公司而言,与其合作的代工厂遍布中国大陆和台湾,韩国、美国。“只是每家投产多少不一,一方面是要为特定种类的芯片寻找更适合的工艺,另一方面也是为了规避风险。但是一旦产能全球性紧缺,即使产能再分散,风险也难以回避。”刘东反问,“这一轮‘缺芯潮’中,已经可以看到地方保护色彩加重,比如一家韩国代工厂,面对一位韩国客户与中国客户的需求时,他会怎么选择?”
一家三星投资的芯片设计公司负责人告诉《中国新闻周刊》,正是由于三星背书,其产能几乎未受影响,反而扩张产能争抢到产能紧缺的竞争对手的订单。
用刘东的话来说,“大家都变得不那么有 *** 守”。这在一定程度上也源于政府的干预,前述刚刚成立的SIAC便在公开信中称,“当行业努力纠正短缺造成的供需失衡时,政府应该避免干预。”外界认为这暗指美国政府此前施压包括台积电在内的代工厂保证 汽车 芯片产能。
有中芯国际人士告诉《中国新闻周刊》,中芯国际在分配产能时会从终端应用的角度考虑,也就是如果某款芯片缺失,会不会影响普通人生活,甚至国民经济,“会仔细甄别企业的产能需求,依企业真实需求而定,也不会多给企业产能。”
多位业内人士都感慨,在这一轮“缺芯潮”中更能看到中芯国际的意义。“如果产能在国内,遇到疫情这样的极端情况,至少还能见面沟通,但如果投产在韩国、中国台湾的代工厂,连见面协调的可能都没有。”一位芯片厂商负责人透露,从去年开始,公司就在将产能从境外逐步转移至中国大陆,目前已接近一半,甚至直接邀请一家国内代工企业入股,“也是为了未来更顺畅地转移产能”。
这样的产能转移不止发生在某一家公司身上,姚海平也坦言,公司会将中芯国际14nm、12nm制程作为主打的平台,“14nm以下先进制程代工其实可选余地并不多,无非是三星、台积电、中芯国际等几家。现在中芯国际的先进工艺的产能利用率还不高,所以今年其扩张产能集中在28nm等成熟制程,因为其先进制程工艺刚刚开发出来不久,国内的设计公司做出针对的设计需要时间,估计在明年年中中芯国际先进制程产能也会变得非常饱满。”
中国缺少的不仅是先进制程的产能,其实,目前市场上20nm以上工艺节点产能占据了82%,更多的芯片产品依赖成熟制程产能。
“国内除了中芯国际和华虹,形成量产能力的也就是华润上华,但每月8英寸晶圆的产能可能只有两三万片,确实太少,可能都无法支撑大一点的客户。新的代工厂产能完全跟不上,特别是目前一些产品需要特定工艺,比如BCD高压,其实只有中芯国际、华虹、华润上华这三家公司有技术准备,再无其他选择,这就是目前的现状。”前述中芯国际人士告诉《中国新闻周刊》。
黄杜提到,“前一段时间政府征求对行业支持政策的意见建议,我们提出除了鼓励主要以线宽制程为标准的先进标准工艺,也要支持不依赖于线宽的MEMS特色工艺,MEMS惯性传感器芯片在人工智能物联网时代将会获得越来越广泛的应用。”
MEMS工艺是芯片制造的一种特殊工艺,被广泛应用于惯性传感器芯片制造,而惯性传感器芯片已经进入每一部智能手机,手机横屏与竖屏视角的转换便依赖这颗芯片实现。
“如今各地晶圆厂烂尾的情况已经让政府感到担忧,但总体而言,大陆的产能仍然很短缺。”有晶圆厂商负责人告诉《中国新闻周刊》,“几年前公司原本计划投资建设晶圆厂,计划投资50亿元,年产能为1万片8英寸晶圆,但之后项目夭折,原因便是地方政府不再支持。” “当时项目遇到国家收紧半导体投资,地方政府对于项目获得国家资金支持没有信心,就需要地方承担大部分资金压力。”这位负责人说,工厂从开工到“投片”需要3年时间,而根据当时的测算,8年才能回本,这段时间对于地方政府来讲过于漫长。
当下,政府对于晶圆厂的支持无疑举足轻重,中芯国际创始人张汝京在总结项目能够获得成功的条件时就说到,要有政府支持,中央政府通常是在政策和税务上的支持,地方政府通常是给予土地和项目奖励等支持,为了引进一些新项目,需要各级地方政府制定一些准入的指导。
他向《中国新闻周刊》建议说,通过国家发改委窗口指导,一定程度上避免错误的投资导致的国家财产和资金的损失的考量下,可以积极推动国家需要的这类半导体公司。但是如果管控过于严苛,也可能会把这个产业的发展遏制住,减缓国家集成电路与半导体产业的发展。“投资金额小于10亿元以下的,按现有方式进行备案;对于政府投资金额低于某一数位的,如50亿元以下的,由省市相关发改委窗口指导;金额更大的由上一级的发改委管控。至于民企或外资为主的,因为政府担的风险较小,可适度放宽指导窗口。”
在叶甜春看来,此前多地都爆出芯片制造的“烂尾”工程,是因为个别项目在市场定位、技术研发、团队配置等方面没有做好准备,仓促上马。对于做好准备的项目,该上马还是要上马。
他指出,据不完全统计,国内逻辑IC存在40万片12英寸的月产能缺口,存储器至少缺20万~30万片月产能。保守估计,月产能缺口在60万~70万片。整体产能缺口这么大的时候,应该更大规模、更有效率地扩产。“中国貌似缺乏最新的技术和产品,但是全球80%以上的产品用不到最尖端制程,14纳米以上制程能覆盖绝大部分需求——虽然市场份额可能只有百分之六七十,但这上面有大量文章可做。”
除了在电子消费市场狂飙突进,展锐5G技术 探索 和应用,于物联网(IoT)生态构建层面,布局更广、速度更快且相对前者的现状而言,竞争力更强。9月16日,展锐和11家物联网模组和方案商签署5G合作协议。这显示出这家目前国内除了海思(Hisilicon)之外唯一拥有消费级(5G移动SoC)和工业级(物联网)芯片设计能力的芯片商,正在加快物联网应用生态的搭建速度。
从展锐对自身商业定位“数字世界的生态承载者”角度观察,不难发现,在5G时代,展锐更侧重底层数字通信技术的生态聚合对物联网的支撑能力。
整体上,展锐的商业定位由三大底座技术支撑:马卡鲁通信技术平台, AIactiver技术平台和先进半导体技术平台。
展锐正在两个方向——消费级5G SoC移动及基带以及工业级物联网芯片设计——与高通、联发科、海思和苹果等芯片商展开正面“竞合”。
展锐消费级5G SoC移动芯片设计水平和市场主流旗舰级顶尖竞品的差距,已从10年缩短至1年。在各类消费级终端出货量上,展锐的同比增幅因基数较低而显得璀璨夺目。展锐4G移动芯片也开始为荣耀和realme等主流智能手机商大规模采用。
除此之外,展锐在4G/5G技术的主场——物联网,斩获同样颇为耀眼。
根据市场研究公司Counterpoint近日发布的第二季度全球蜂窝物联网市场跟踪报告,展锐在物联网领域依然延续高速增长:2021年第二季度,展锐是全球前五大蜂窝物联网芯片厂商中唯一一家同比增速超过100%的玩家。
在NB-IoT、Cat1和5G等物联网全场景各个领域,展锐在高速推进,并于中国、欧洲、印度、中东和非洲和拉美等区域,蜂窝物联网芯片出货量均位列当地芯片供应商前三。
展锐高级副总裁、工业电子BU总经理黄宇宁说,“工业电子BU自2019年成立以来,顺应了工业与 社会 数字化转型中对连接和计算的刚需,整体业绩连年翻番。”
展锐CEO楚庆认为,5G技术专为“万物互联”而生。即使是智能手机,也是物联网的一部分,有别于工业物联网,智能手机终端属于C端消费级场景。
自2019年进入“5G”元年至今,物物连接的规模快速扩容。
据黄宇宁预计,2023-2024年,支持5G R17技术规范的RedCap(低容量:Reduced Capacity)特性设备将得以普及,这将进一步提供超高密度的连接容量,真正实现将“每一块石头都连上网”。
5G万物互联网络的价值和连接数量的关系是什么?
根据梅特卡夫定律(Metcalfe's law):网络的价值与联网数量的平方成正比。有别于一般的资源,分享使用的人越多,每个人得到的资源就越少。依靠连接构建的网络则恰恰相反,使用的人越多,网络的价值越大。
黄宇宁说,“可以想象,拥有30亿-50亿甚至 500亿个连接的网络价值能有多大?!”
超量的IoT连接,叠加“端边云”的智能计算,数字世界和物理世界的边界将被打破,数字化红利也将从消费领域扩展到 社会 的各个基础行业,包括5G在内的全场景通信技术,将完成从个人到工业体系再到整个 社会 的智能化升级。
当前,IoT蜂窝通信网络呈现出四代技术并存的局面。
2G/3G正在加速向4G/5G转网,4G阶段出现为物联网场景做“预热”的通信标准,如NB-IoT低功耗广域物联网和Cat1中速广域物联网等,这些标准的特性是“人联网”。
5G通信技术,是为物联网而生的首个通信制式,除了“人联网”,还实现了“物连物”。
在5G三大场景中,eMBB(Enhanced Mobile Broadband)最先实现商用,侧重追求极致大宽带移动通信体验;uRLLC(ultra-Reliable and Low Latency Communications)提供极低时延和高可靠性,是5G面向行业连接应用的关键手段;mMTC(massive Machine Type of Communication),即海量机器类通信,专为构建万物互联而生。
基于展锐在全场景通信技术领域长期的技术沉淀,展锐能为多样化的连接(尤其是工业级IoT)提供技术支撑:从十米到十万公里距离的连接,展锐有较为完整的商用连接技术和产品体系。
比如5G R15 eMBB场景,展锐研发了业内首款同时支持载波聚合、上下行解耦和超级上行等技术的5G调制解调器。
R15 eMBB实现了5G基本功能,保证5G“能用”:但是,虽然R15的网络传输速度在目前应用最广泛,但该版本只解决了传输数据的问题,做不到终端精度控制,这需要R16加以解决。
R16标准完善了uRLLC和mMTC特性,让5G从“能用”进化到“好用”,加速5G在工业、 汽车 、能源、医疗和公用事业等行业领域的规模应用,使5G成为推动经济 社会 数字化转型的重要抓手。
7月30日,展锐和中国联通完成全球首个基于3GPP R16标准的5G eMBB+uRLLC+IIoT(增强移动宽带+超高可靠超低时延通信+工业物联网)端到端的业务验证。
9月16日,展锐与联通数科联合官宣基于唐古拉V516(5G)平台,在5G物联网领域开展战略合作,共同面向5G工业互联网重大机遇,推进5G R16技术发展和商用加速向纵深落地。
展锐5G R16 Ready的关键特性,主要功能是实现了5G更好地支持垂直行业应用,为工业装备、钢铁制造、交通港口、矿产能源、医疗 健康 等领域带来数字智能技术变革。
除了5G,在中低速物联网技术应用场景,展锐也有所布局,如在公网对讲机领域,展锐份额接近80%,云喇叭市占率为70%,OTT(Over The Top)领域Wifi份额有60%,市占率第一,在快递车充电换电领域,展锐产品份额占比近60%。
与业内通行做法一样,展锐在构筑4G/5G物联网技术和应用体系时,也采取了与上下游合作伙伴联合的方式。
这种联合,就技术层面看,分为两层:一是在最新5G通信技术版本方面于中国联通单独合作;二则是基于成熟的5G通信技术版本,与更广泛的生态合作伙伴建立战略关系。
比如9月16日,除了官宣和中国联通在新一代5G通信版本R16方面的深度合作,展锐还与包括鼎桥通信、广和通、海信通信、通则康威、讯锐通信、移远通信和有方 科技 等11家物联网模组和方案解决商,基于唐古拉V510(5G)平台做了战略联合发布。
展锐唐古拉V510是已成熟商用的5G基带芯片平台,支持5G网络切片等多项5G前沿技术,可广泛适配全球移动通信运营商的网络,能满足5G发展阶段中的不同的通信和组网需求。
为物联网提供通信技术、算力和芯片,探究展锐的商业目标,不难发现,展锐希望围绕芯片应用平台构筑产业生态,通过提供算力和通信技术能力,改造产业链,进而拓展全新业务空间。
华尔街见闻了解到,展锐的产业目标是成为“全场景物联芯片解决方案技术服务商”,其商业定位确立为“数字世界的生态承载者”。
此项定位由三大底座技术支撑:马卡鲁通信技术平台, AIactiver技术平台和先进半导体技术平台。
据展锐高级副总裁夏晓菲解释,马卡鲁技术平台将调制解调器(Modem)、射频(RF)收发器及射频天线模块集成为统一的5G解决方案,在支持3GPP协议演进的同时,能针对5G典型高价值特性,开发网络驱动单元,以提供一栈式解决方案包。
马卡鲁技术平台的能力,主要集中在为港口、钢铁、矿区和制造等垂直行业客户,包括智能机、智能穿戴和AR/VR等消费应用,提供低时延、高精度和安全可靠的连接体验。
5G行业应用将分阶段实现商业化落地,这已是业界共识。夏晓菲说,“马卡鲁通信平台能在不同阶段支撑产业变革。”
华尔街见闻了解到,展锐马卡鲁通信技术平台的技术设计路径分三个阶段:2019年为5G元年,eMBB技术得以落地,5G FWA(Fixed Wireless Access:固定无线访问)/CPE(Customer Premise Equipment:信号转换器)和5G视频监控为典型的大带宽应用得到初步应用。
其次,5G To B应用逐步实现规模复制,同时更深入垂直行业。机器视觉、工业网关、AGV(Automated Guided Vehicle:自动导引车)小车及无人机等典型行业应用具备适应性高、通用性强等特点,有机会率先实现千万级规模复制。
以5G R16新版通信技术标准为代表,将有效满足智能电网/制造/交通/医疗等行业的差异化需求。此阶段具有更高性能、更广连接和更安全可靠的特性。
马卡鲁通信技术平台具备R16的技术能力,故而能推动5G技术真正进入生产核心环节,从而为工业40提供技术保障。
技术的演进永无止境。
虽然R16最先落地的三种能力——超低时延、超高可靠和更低能耗进一步夯实工业40的技术基础,R16的其他技术能力还没完全落地,但展锐已在参与推进R17版的技术标准制定。
华尔街见闻获悉,5G终端向末端节点渗透,需要更精简的终端解决方案。在3GPP R17讨论轻量版5G时,展锐认为合理的带宽范围是20MHz,这个主张已成功被标准采纳。
通过对工业I/O节点的带宽、时延、性能需求分析,展锐在天线数、MIMO(Multi Input Multi Output:无线扩容和增频技术)层数、BWP带宽等方面做了精确的精简,从而实现更高的灵活性。
同时,通过增强的非连续接收特性(eDRX:Discontinuous Reception),采用更长的休眠模式,让特定的物联网终端得到更高的续航能力。
通过这些关键技术,马卡鲁平台将彻底实现从网关到I/O节点的全场景覆盖,而这也是 AIactiver技术平台的能力,能实现5G技术对生产全流程的改造。
值得一提的是,今年2月展锐成为荣耀芯片套片供应商。
什么是套片?
单独的芯片无法在终端硬件体系中发挥作用,必须做成套片形式。这就涉及了展锐第三大技术底座——先进半导体技术平台。
这个技术平台的支柱是工艺制程和封装,展锐提供整体套片方案。
简单来说,套片包括SoC、射频和电源芯片(PMIC)等。根据芯片集成度、功耗和数模混合架构的不同需求做各类芯片组成,最终通过封装技术做成集成度更高、无线性能更优的解决方案。
华尔街见闻了解到,展锐正在持续投入SiP(System in Package:系统封装)技术。其成果是通过SiP技术,将LTE Cat1整个方案的尺寸,做到了一元硬币大小。
集成电路产业是对集成电路产业链各环节市场销售额的总体描述,它不仅仅包含集成电路市场,也包括IP核市场、EDA市场、芯片代工市场、封测市场,甚至延伸至设备、材料市场。
集成电路产业不再依赖CPU、存储器等单一器件发展,移动互联、三网融合、多屏互动、智能终端带来了多重市场空间,商业模式不断创新为市场注入新活力。目前中国集成电路产业已具备一定基础,多年来中国集成电路产业所聚集的技术创新活力、市场拓展能力、资源整合动力以及广阔的市场潜力,为产业在未来5年 10年实现快速发展、迈上新的台阶奠定了基础。
如何正确看待集成电路行业?“缺芯”环境下对集成电路行业是挑战还是机遇?未来的发展趋势是什么?
01
行业发展现状
(一)集成电路产量持续增长
2016年以来,我国集成电路产量稳步提升。2020年我国集成电路产量达26126亿块,同比增长162%;2021年10月,我国集成电路产量达29754亿块,同比增长481%。
(二)集成电路产业规模高速增长
2016至2020年,中国集成电路产业销售额从43355亿元增长至8848亿元,2021年前三季度集成电路产业销售额已达到68586亿元。这主要受物联网、新能源 汽车 、智能终端制造和新一代移动通信等下游市场的驱动。在下游需求维持高景气度、产业政策大力支持、产业资本投入持续增加等因素作用下,中国集成电路行业规模持续保持高速增长。
(三)集成电路进出口逆差大
我国集成电路产业的自给率较低,尤其在中高端芯片领域,依赖进口的现象较为严重。2020年集成电路进出口量逆差2837亿块,进出口金额逆差23344亿美元。2021年前三季度,集成电路进出口量逆差24544亿块,进出口金额逆差20399亿美元。
(四)集成电路产业集中互动
集成电路主要集中在华东地区、西北地区、华南地区,2020年华东地区集成电路产量占比516%。江苏集成电路产量最高,占比32%。甘肃省、广东省、上海市集成电路产量占比超10%。
02
行业重点企业
(一)中芯国际
中芯国际集成电路制造有限公司(“中芯国际”,港交所股份代号:00981,上交所科创板证券代码:688981)及其子公司是世界领先的集成电路晶圆代工企业之一,也是中国内地技术最先进、配套最完善、规模最大、跨国经营的集成电路制造企业集团,提供035微米到14纳米不同技术节点的晶圆代工与技术服务。
公司集成电路晶圆代工业务系以8英寸或12英寸的晶圆为基础,运用数百种专用设备和材料,基于精心设计的工艺整合方案,经上千道工艺步骤,在晶圆上构建复杂精密的物理结构,实现客户设计的电路图形及功能。
(二)紫光国微
紫光国芯微电子股份有限公司(股票代码:002049)是紫光集团有限公司旗下核心企业,是国内最大的集成电路设计上市公司之一。公司以智能安全芯片、特种集成电路为两大主业,同时布局半导体功率器件和石英晶体频率器件领域,为移动通信、金融、政务、 汽车 、工业、物联网等多个行业提供芯片、系统解决方案和终端产品。
(三)士兰微
杭州士兰微电子股份有限公司(股票代码:600460)是专业从事集成电路芯片设计以及半导体微电子相关产品生产的高新技术企业。主要产品包括集成电路、半导体分立器件、LED(发光二极管)产品等三大类。士兰微已经从一家纯芯片设计公司发展成为目前国内为数不多的以IDM模式(设计与制造一体化)为主要发展模式的综合型半导体产品公司。
(四)长电 科技
江苏长电 科技 股份有限公司是全球领先的集成电路制造和技术服务提供商,提供全方位的芯片成品制造一站式服务,包括集成电路的系统集成、设计仿真、技术开发、产品认证、晶圆中测、晶圆级中道封装测试、系统级封装测试、芯片成品测试并可向世界各地的半导体客户提供直运服务。
通过高集成度的晶圆级WLP、25D/3D、系统级(SiP)封装技术和高性能的FlipChip和引线互联封装技术,长电 科技 的产品、服务和技术涵盖了主流集成电路系统应用,包括网络通讯、移动终端、高性能计算、车载电子、大数据存储、人工智能与物联网、工业智造等领域。在中国、韩国及新加坡拥有两大研发中心和六大集成电路成品生产基地,业务机构分布于世界各地,可与全球客户进行紧密的技术合作并提供高效的产业链支持。
(五)全志 科技
珠海全志 科技 股份有限公司(股票代码:300458)成立于2007年,是卓越的智能应用处理器SoC、高性能模拟器件和无线互联芯片设计厂商。公司目前的主营业务为智能应用处理器SoC、高性能模拟器件和无线互联芯片的研发与设计。主要产品为智能应用处理器SoC、高性能模拟器件和无线互联芯片。公司产品广泛适用于智能硬件、平板电脑、智能家电、车联网、机器人、虚拟现实、网络机顶盒以及电源模拟器件、无线通信模组、智能物联网等多个产品领域。
03
区域布局情况
(一)北京市
以数字化引领高精尖产业发展。优化高精尖产业发展政策,促进重大项目落地。壮大信息技术、 健康 医疗、智能制造、区块链和先进计算等优势产业规模,做优做强集成电路、新材料等战略性新兴产业,推进高级别自动驾驶示范区建设,加快卫星航天、高端精密仪器和传感器等产业发展。实施产业基础再造和重大技术改造升级工程,落实中小企业数字化赋能行动方案,推动产业数字化智能化绿色化升级改造。
投资76亿美元的中芯京城逻辑芯片12英寸工厂、以及存储芯片制造12英寸工厂的建设;燕东8英寸生产线产能爬坡,赛微8英寸MEMS生产线进展。
(二)上海市
强化 科技 创新策源功能。加快打造国家战略 科技 力量、建设国家实验室,争取更多重大 科技 基础设施落户。加强国际协同创新,继续办好世界顶尖科学家论坛。全力实施三大“上海方案”(提示:集成电路、人工智能、生物医药),加快突破一批关键核心技术。加快培育一批“硬 科技 ”企业科创板上市。建设上海知识产权保护中心,打造国际知识产权保护高地。
强化高端产业引领功能。着力增强产业链供应链自主可控能力,大力构建一批战略性新兴产业增长引擎,开展民用飞机制造、高端医用材料等补链强链行动,推动集成电路、新能源 汽车 、高端装备等先进制造业集聚发展。
先进逻辑芯片(中芯国际、华虹集团)、格科CIS芯片工厂、闻泰车规芯片制造厂、积塔半导体工厂、新微半导体6英寸工厂的进展、EDA公司国微思尔芯、概伦IPO。
(三)天津市
加快提升自主创新原始创新策源能力。以 科技 创新三年行动计划为抓手,加快重大 科技 设施平台建设,高标准打造国家新一代人工智能创新发展试验区,加快建设新一代超级计算机、大型地震工程模拟研究设施、国家合成生物技术创新中心,推进国家应用数学中心、组分中药国家重点实验室等建设,谋划建设海河实验室。加快提升 科技 型企业创新能级,国家高新技术企业总量超过8000家。打造高校 科技 成果转化“首站”和区域创新“核心孵化园”,全年培育市级大学 科技 园3家。成立京津冀 科技 成果转化基金,高标准建设中国(天津)知识产权保护中心。
加快构建现代工业产业体系。坚持制造业立市,制定实施制造强市建设三年行动计划。推进“中国信创谷”“细胞谷”建设,做强做大生物药、现代中药、高端医疗器械等产业,建设现代中药创新中心、北辰京津医药谷,加快氢能产业布局。发展壮大高端装备、 汽车 、石油化工、航空航天等优势产业,推动冶金、轻纺等传统产业高端化、智能化、绿色化升级。大力发展智能制造,建设数字车间、智能工厂100家。着力打造集成电路、车联网等10大产业链,提高产业配套率,发展壮大信息安全、动力电池等国家级先进制造产业集群。推动三星电机陶瓷电容器三期扩能、爱旭 科技 高效晶硅电池等项目投产,加快中科曙光基地二期、一汽丰田、恒大新能源 汽车 等项目建设。
中芯国际天津厂的扩产进度。
(四)重庆市
提升产业链供应链现代化水平。把发展经济的着力点放在实体经济上,加快构建现代产业体系。
持续发展先进制造业。 汽车 产业,加快向高端化、智能化、绿色化升级,强化车辆控制软件、车规级芯片等技术研发应用,推动博世庆铃氢燃料发动机、比亚迪动力电池、领巢9挡自动变速器等项目建设,扩大长安、金康、吉利等新能源 汽车 产销规模,高标准建设车联网先导区,持续提升整车品牌价值。电子产业,坚持研发、制造同步发力,拓展功率半导体、超高清视频、智慧家居等产业发展空间,支持联合微电子中心硅基光电子项目发展,加快华润微电子12英寸功率半导体、京东方第6代柔性显示面板、康佳半导体光电产业园等项目建设。
加快发展数字经济。构建“芯屏器核网”全产业链,做大集成电路、新型显示产业规模,提升先进传感、电子元器件发展水平,丰富智能终端产品,完善工业互联网体系,加速区域和行业标识解析二级节点建设,培育壮大工业互联网平台企业。
华润微重庆12英寸功率器件产线建设、联合微电子中心硅光产线建设。
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机遇与挑战
集成电路行业最新的国内外动态有哪些?未来的发展趋势是什么?“缺芯”环境下集成电路行业又面临哪些机遇与挑战呢?欢迎私信小信获取本期《行业热点专题分析报告——集成电路产业》全文。
私信小信获取全文
经济市场风云变幻,金融市场潮涨潮落,政策风向导航未来形势,而作为这些变化的直接承接体的产业,其自身的运行、技术变革、结构调整等因素又会直接或间接的作用于经济、金融,促进某些政策的出台。上述中所涉及到的宏观环节,中观环境等时刻都在迸发着热点事件。任何一个热点事件在一定的范围内都会对产业的运行以及下一步经济、金融形势的发展产生或直接或间接的影响。而银行作为贯穿经济宏观、中观、微观的血脉,任何一个热点事件的产生都有可能对银行的业务产生机会或者是风险。针对此,银联信特别推出了《行业热点专题分析报告》。
《行业热点专题分析报告》专注于为银行对“热点、难点、重点”话题进行深入分析,把控热点事件的发生会对银行的经营管理产生何种影响及最新影响趋势。《行业热点专题分析报告》将对此进行全方面、多层次的归纳、总结、分析,帮助银行清晰地把握事件的前因后果、趋势影响,以便做出最佳的管理决策。
2021年一季度净利润增幅方面,100家半导体公司在净利润方面实现同比增长(包含同比增长、扭亏为盈、亏损收窄),占比达到8333%。
其中,净利增幅超过100%的半导体公司有54家,占比为45%;净利增幅在0~100%(含)的企业25家;
一季度净利润增幅超100%的半导体公司(上)
国内罕有的IDM龙头企业,集芯片设计、芯片制造、芯片封装和测试多个产业链于一身,这一模式在当前国内颇为稀缺,其系国内最大IDM集成电路企业。
其技术与产品已经成功覆盖了消费类产品的众多领域,在多个技术领域保持了国内领先的地位,如绿色电源芯片技术、MEMS传感器技术、LED照明和屏显技术、高压智能功率模块技术、第三代功率半导体器件技术、数字音视频技术等。
公司是国内领先的电源管理驱动类芯片设计企业之一,主营业务为电源管理驱动类芯片的研发与销售。目前产品主要包括LED照明驱动芯片、电机驱动芯片等电源管理驱动类芯片。其中主要产品为led照明驱动芯片,被誉为LED照明产品的心脏。
公司的电源芯片驱动类产品覆盖了下游所有的大型LED照明厂商,如飞利浦、欧普照明、雷士照明、阳光照明、三雄极光等,并于他们建立了长期的合作关系。
主营业务为单晶硅材材料、硅零部件、半导体级大尺寸硅片及其应用产品的研发、生产和销售。
公司研发的核心技术“热系统封闭技术”、“晶体生长稳态化控制技术”、“多段晶体电阻率区间控制技术”达到业内先进水平。
公司已掌握了包含8英寸半导体硅抛光片在内的半导体硅抛光片生产加工核心技术;大多数的技术指标和良率已经达到或基本接近业内一流大厂的水准;
国内少数能量产OLED检测设备的龙头设备公司;公司占据大市场份额,中段设备已经实现规模销售,前段设备部分产品实现销售,是行业内少数几家能够提供平板显示三大制程检测设备的公司;
OLED需要的检测设备更多,一般是LCD的15-2倍;客户为国内外大型平板显示商
主要从事集成电路专用测试设备的研发、生产和销售,是一家致力于提升我国集成电路专用测试技术水平、积极推动集成电路装备业升级的国家高新技术企业和软件企业。
公司掌握集成电路测试设备的相关核心技术,是国内为数不多的可以自主研发、生产集成电路测试设备的企业。
主营业务为微处理器芯片、智能视频芯片及整体解决方案的研发和销售及存储芯片和模拟芯片的研发和销售。
公司为集成电路设计企业,成立以来在嵌入式CPU、视频编解码、影像信号处理、神经网络处理器、AI算法等领域持续投入,形成自主创新的核心技术;
基于这些核心技术,公司推出了微处理器芯片和智能视频芯片两条产品线。公司自主创新的核心技术和产品突出的性价比优势,使公司的市场销售在近几年来一直保持了良好的发展势头。
高性能模拟及数模混合集成电路设计企业;主营业务为高性能模拟及数模混合集成电路的设计研发、封装、测试和销售,主要产品包括电源管理、LED控制及驱动、MOSFET以及各类ASIC等芯片,产品广泛应用于各类终端电子产品之中;
手机芯片在快充市场较竞争对手先发优势明显;推出业内集成MOS且通过PD30认证的PD控制器芯片;
国内最早从事高端靶材、特种稀土功能材料、高性能光电材料研究和生产的企业;有研稀土磁粉产品已形成多个系列高性能耐热磁粉产品牌号;
主营业务围绕北斗卫星导航应用的“元器件-终端-系统”产业链提供产品和服务,主要产品包括北斗卫星导航应用关键元器件、高性能集成电路、北斗卫星导航终端及北斗卫星导航定位应用系统;供应的北斗导航终端关键元器件;
主营业务微波器件、混合集成电路及相关组件、及复杂电磁环境下进行电子战的超宽带信号处理微系统的设计、开发、生产、销售与服务;通信天线、射频设备、整体解决方案的研发、生产和销售。
打印机兼容耗材处于全球细分行业的龙头地位;奔图激光打印机处于中国信息安全打印机领先地位;
利盟激光打印机处于全球中高端激光打印机领先地位;集打印复印整机设备、打印耗材、各种打印配件、打印管理服务于 一体的打印综合解决方案提供商;
主营业务包含研发设计、生产及销售集成电路产品打印机主控SoC芯片、打印机通用耗材芯片、物联网芯片等;
一家微电子材料的平台型高新技术企业,围绕泛半导体材料和新能源材料两个方向,主导产品包括光刻胶及配套材料,超净高纯试剂,锂电池材料和基础化工材料等,超大规模集成电路用超净高纯双氧水技术突破了国外技术垄断,产品品质可达到10ppt以下,满足SEMI制定的最高纯度等级,成功填补了国内空白。
聚焦用于集成电路、LED芯片等微观器件领域的等离子体刻蚀设备、深硅刻蚀设备和MOCVD设备等关键设备的研发、生产和销售;
中芯一直是公司核心客户;中微半导体为中芯绍兴IGBT模组生产线项目第二十六批——深硅蚀刻机招标项目中标候选人
民营惯导航电翘楚;公司主营惯性、卫星、组合导航产品的研产销,已经形成了“惯性导航+卫星导航+组合导航”全覆盖的自主研发生产能力;
2020年1月,拟收购CNSSystems AB,一家专业通信、导航和监视系统解决方案提供商;
国内LED驱动芯片领先企业,产品主要包括LED显示驱动芯片、LED照明驱动芯片、电源管理芯片等,其中电源管理芯片曾获“深圳市 科技 进步奖”;
中国营收规模第二、世界第六、盈利能力国内最强的半导体封装测试公司;公司已经基本涵盖了高、中、低端主流封装技术产品;
持有美国FlipChip International,LLC公司100%股权,其进行WLCSP和Flip Chip以及Wafer Bumping等封装
高端电子元器件企业,主营业务为研发、生产及销售片式功率电感,产品广泛应用于移动通讯、消费电子、军工电子等领域;
射频元器件方面,公司拥有多个系列的不同磁导率和介电常数的原材料配方,能够充分满足下游客户个性化需求,电感目前已获客户认可并批量生产;
国内军用钽电容器生产领域的龙头企业;公司主营钽电容器等军用电子元器件的研发、生产、销售及相关服务;
公司具备军工行业准入的多种主体资质及业务认证,拥有国防三级计量技术机构资质,实验中心通过了CNAS和DILAC能力认可,已成为大部分军工钽电容器用户的合格供应商;
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“川军团的豪杰们打拢了也凑不起这场仗,我的人凑不凑都不习惯这种仗。”
《我的团长我的团》其中的一句台词,面对一场必须接受的抗争,他们最后冲上去了。
2020年后,依仗半导体领域技术、规模、知识产权的优势,对面那个大国对我们 科技 企业的打压,几近无以复加,华为和中芯,作为我们芯片产业设计和制造环节的龙头,深受遏制,2021年初,我们的半导体设备龙头中微公司,也开始面对类似华为和中芯最初的那种境遇。
被全链条的这样针对,目的是很明显的。
受影响的绝不仅限于大陆的 科技 业。在过去的这两年, 科技 全球化带来的均衡价值链,以及其背后支撑所需的标准、规则、信用全部被破坏, 科技 创新也不可避免地被这种逆全球化趋势减缓。
华为缺芯后采取的库存囤积策略,在一段时间挤压了其他公司元器件需求的产能。其连锁反应使得更多的消费类电子企业,在供应链风险突增和疫情的双重影响下,纷纷调整了库存水位,抢芯片产能,于是全世界开始陷于芯片短缺的境地。
新技术及其实施规模,客观规律下总是在发展壮大的,尤其是全球的产业和政治都开始聚焦半导体领域时,也许有一天,芯片产能会过剩,随着其产业技术的革命性进步,芯片终会沙子价,但在目前的形势下, 以半导体为方向的地缘 科技 战略的重要意义在深化,这种趋势造成的资源瓶颈越来越紧张,一段时间内看不到向缓特征 。
本文汇集了一些行业现象和观点,探讨一下未来几年的半导体产业的发展趋势,当然限于水平,视界比较局限和狭隘,请大家指正:
1、半导体已成为现代生活以及世界商业和军事技术的关键,它必然成为 科技 争夺的焦点。
2、芯片供不应求的状态可能会延伸到未来5年。
3、半导体产业链各个区间,逐渐被领先地位的巨头企业把持,它们通过成熟技术的成本优势和技术壁垒,刻意保持与追逐者的差距。
4、半导体产业是典型的重资产行业,从砂子到电子,对基础学科和规模化工业的门槛要求很高。在未来几年,半导体设备和制造链条的规模增长速度,远远赶不上设计规模加大,5G和AI技术发展而造成的需求增长速度。
5、欧美日同时意识到半导体制造的链条瓶颈,主动性通过投资和合作,树立本土化思维,抢产能就是在抢夺未来工业 科技 的话语权。
6、尽管我们距离世界先进的差距很大,尽管半导体是必须依赖全球化的 科技 产业,但我们似乎又拥有落后但相对齐全的半导体内循环产业链基础, 也许只有中国的半导体产业链兴起的那一天,才能出现芯片产能过剩甚至求买,打破芯片制造的桎梏,就像在艰难的全球疫情初期,中国制造为世界注入了力量 。
芯片无处不在,半导体已成为我们现代生活以及世界商业和军事技术的关键。在过去的20年里,半导体业发生了非凡的创新,使全体消费者和工业界受益。在过去20年的全球化进程中,半导体全球价值链,已经发展成为所有产业中,国际一体化程度最高的产业。
芯片产业有设备、材料、集成电路设计、晶圆代工和封装测试五大领域。即便如华为那样优秀的企业,也只能在设计环节拥有世界级的实力。
根据美国半导体行业协会的数据,2019年全球芯片产业营收4123亿美元,美国公司高达47%。而2019年中国进口芯片3040亿美元,超过石油成为进口商品的第一大品类,我们出口赚的外汇,主要用来购买芯片了。
过去十年中,美国半导体工业在研发领域投资 3120 亿美元,仅 2018 年就达 390 亿美元,这几乎是世界其他国家在半导体研发领域投资总额的两倍。不得不承认,美国在半导体产业中确实有着先足的优势:美国趋向于专注于半导体设计以及高端设备制造,拥有大量的泛半导体领域内的知识产权。这是他们可以将芯片政治化的资本。
但同时,半导体产业是世界产业中最复杂,地理位置最分散的价值链。打压我们,使得这条产业链开始非理性波动,过去几十年取得的产业效率被抹杀,美国深受反噬。
比如:有越来越多竞争对手,把不受美出口管制当作推销半导体产品的优势。当美商英伟达宣布将要收购Arm的时候,开放架构RISC-V开始备受青睐。
晶圆代工厂力积电董事长黄崇仁表示:未来五年晶圆代工产能会是兵家必争之地,没有产能的IC设计厂会营运很辛苦。
当下的缺芯现象已经开始令人乍舌:
1、某晶圆台企提前预售2021年二季度的8寸晶圆代工产能,竟然是以“竞标”的形式,价高者得之。竞标加价的幅度在30%-40%。
2、作为设计公司,联发科为了巩固电源管理IC产能,自掏腰包162亿元新台币采购半导体设备,租给晶圆代工厂抢产能。
3、由于芯片供应短缺,很多核心车载芯片花钱也买不到了。大众、丰田、福特、菲亚特、日产等全球知名车企纷纷宣布因为芯片缺货,将不得不减产,估计今年上半年全球 汽车 工业将减产450万辆。
云端服务、服务器、笔记本电脑、 游戏 及医疗 科技 需求成长,5G、物联网、 汽车 及人工智能(AI)快速发展,带动芯片需求的激增。缺芯已经开始影响到手机等消费类行业,后知后觉的车企当然是首当其冲的受害者。
供需不平衡将会导致半导体市场发生结构性转变,需求成长幅度大于产能增加幅度的结构性问题,短期内难以解决,半导体产能供不应求也许会影响到未来5年。
与其他暂时的商业现象不同的是:半导体产能供不应求不是景气循环周期性的问题,而是结构上的问题,这必须是全球产业界的合力才能解决的问题,至少在最近几年内,还无法对芯片产能产生乐观情绪 ,但这种供需现象,对迫切需要前行的大陆半导体来说,无疑是大好机遇。
EDA设计工具
EDA软件被美国的三大巨头Cadence、Synopsis及Mentor垄断,这一直是我们的芯片设计,无法完全去美化的最大短板。
设备
半导体设备技术壁垒极高,目前被美国、日本和荷兰的巨头垄断。这些龙头公司起步早,整个行业也被他们高度垄断、强者恒强,相应产品也已经成为事实上的行业标准。
材料
硅基材、CMP抛光材料、高纯试剂(用于显影、清洗、剥离、刻蚀)、特种气体、光刻胶、掩膜版、封装材料,这些半导体材料占据集成电路成本的20%。
经历相同的被遏制过程后,日本隐忍起来,转移到半导体产业链的上游,以匠人精神占据半导体高端材料的顶部。目前,日美德在全球半导体材料供应上占主导地位。
芯片生产
世界五大晶圆厂产能,已经占全球市场的半壁江山,请注意,这5大晶圆厂没有我们的中芯国际。2020年12月,三星、台积电、镁光、SK、铠侠五家公司的总产能,占全球晶圆总产能的54%,而2019年时这个比例只有36%,集中度越来越高。
半导体的巨头把持着产业链的咽喉要道,它们通过成熟技术的成本优势和技术壁垒,始终保持与追逐者的差距,这种态势下,很难出现格局的打破者 。
比如台积电在芯片制造方向上,拥有一骑绝尘的技术,甚至需要担当起高规格元器件的研发生产任务。据传,苹果与台积电合作开发 Micro OLED 面板,其技术需求较以往的OLED 高很多,这个挑战需要依仗台积电的先进生产与封装技术,若顺利,台积电又将握有新一代关键性技术。
在时间面前,等待或放弃追赶,只能使差距大到望洋兴叹。 市场被高端玩家驾驭,下游用户只能受制于人。
半导体行业协会在12月表示,到2021年,全球芯片销售额将在2020年的4330亿美元规模上增长84%,而2019年到2020年的增长幅度为51%。
但预估全球晶圆代工产能,2021年产值成长只有6%,尽管这也是创新高。
加上新工艺的研发费用,每一座晶圆代工厂的建造成本都在几百亿美元以上。比如2018年中芯在上海建设的12英寸芯片生产线,投资超过100亿美元,2019年台积电正在建设的3纳米制程工厂,投资超过190亿美元。
16nm /14nm芯片的平均IC设计成本约为8000万美元,上一代的28nm IC约为3000万美元,而7nm芯片则需要271亿美元。
具有领先技术、节点优势的顶级公司将蓬勃发展, 根据自己的意愿和上层影响力分配产能,这种状况,寄希望新生力量来打破,何其艰难 。
尽管硅谷是半导体行业的发源地,但由于高昂的建造成本和亚洲地区提供的大量激励措施,近几十年来,大部分工业投资都流向了亚洲。但在全球半导体产业发生变革后的今天,制造对半导体行业的发展显得越发重要。美日这些老牌半导体强国,重拾对半导体制造的重视。
美曾经邀请 Intel公司重拾代工业务,以期塑造本土企业芯片制造的向心力。台积电在各方影响下,将在亚利桑那州建设价值120亿美元的芯片制造厂,三星电子紧随其后,它将在得州投资100亿美元建立3nm生产线。
在日经产省极力的邀请下,台积电计划将在日本东京设立先进封测厂。消息称,双方将会成立合资公司来进行营运,出资各半。这座封测厂很有可能是台积电在台以外的首座封测厂。
半导体产能才是芯片链条的瓶颈,抢产能就是在抢夺未来工业 科技 的话语权。
根据美国半导体行业协会的数据,2019年全球芯片产业营收4123亿美元,美国公司高达47%,而中国大陆芯片公司只占了5%。更需要认清的现实是:我国这5%的市场份额,还处于芯片产业链的低端。从芯片产业的基础软件、底层架构、光刻胶及配套试剂等芯片材料,再到高端显示芯片、大容量内存芯片、基础 *** 作系统、集成电路专用装备和高精度加工设备,中国依赖进口。
封锁带来的困局需要正视。
半导体是一个全球性的行业,没有任何一个国家能单独提供整个行业供应链。但我们不主动在产业链具备一定的实力,封锁不会自动解去。而我们的优势在于拥有庞大的市场以及相对完备的产业链配套的生态。
打破芯片产业技术封锁困局的关键在于人才培养,在于基础学科的进步。有数据指出:我国集成电路人才到2022年,芯片专业人才缺口仍将近25万。
面对前所未有的压力,只能正面迎战,躲避及退让是不可取的,首先是生存,坚持是关键。
我们有太多的期望,中国已经融入 科技 全球化体系,不可能走回头路。 只有国产化上形成突破,才能谈起全球化,甚至让芯片产业全球化,回到它本来应有的样子,这大概是我们被赋予的高阶使命吧 。
含光一出,不服来干!
阿里将芯片命名为平头哥,一种生活在非洲的蜜罐,号称全球胆子最肥的动物。其性格“不服就干”也成了阿里芯片的代名词。
含光是我国传说中上古三大神剑之一,该剑含而不露,光而不耀,光听名字就能想象到此剑强劲的威力。而含光就是平头哥旗下的小弟,将来还会有更多芯片产品。含光800的出现,真正体现了平头哥的特色:短、平、快。再加上上古神剑,天下无敌,听这名字就相当的霸气。
随着5G时代的到来,、视频等占用空间较大的信息文件会越来越多,与日俱增的海量数据需要更加强大的芯片处理才能完成。阿里对芯片的渴求比谁都更积极,所以必须研制出最牛最强的芯片才能给阿里目前的情况带来改变,这是战略性芯片。我们来看看含光800的专业数据:
含光800的12纳米技术,超过170万晶体管,超强的推理性能可以达到78563 IPS,比当今世界最厉害的AI芯片性能高4倍;芯片能效比500 IPS/W,是第二名的33倍,芯片用于云端影像处理,每秒可处理78万张。想象一下天猫淘宝的数据量,那可是天量而且每天都在增加。1颗含光800的算力相当于10颗GPU,未来5G时代智能物联网发展,就需要如此强劲的动力芯片。
含光800的面世,将会带来我国芯片发展的新的历史阶段。
一、区别于传统通用芯片,目标更明确专一
阿里的芯片和传统通用处理器(如X86、CPU和GPU)的算法还是有些不同,属于特定场景下的特定算法,我们可以理解为:定制化芯片。含光800目标专一、把硬件和软件发挥最大价值,就像平头哥一样,瞄准目标不服就干,干到你害怕为止。
二、依靠强大的基础,芯片研发速度更快
阿里五大支持机构—ABCDE,即Algorithm 算法机构、Big Data 大数据机构、Computing 安稳的计算力机构、Domain knowledge 专业领域知识机构、以及Ecosystem 大生态机构。拥有ABCDE的阿里,研发速度更快。
如果使用传统GPU,实时处理一个城市交通视频所需GPU数量大约需要40颗,出现的延时为300ms;如果使用阿里的含光800,只用4颗就能搞定,而且延时会下降到150ms。
阿里电商系统商品库每天的增加量达到10亿张,传统的GPU技术,识别效率低,需要1个小时。含光800,只用5分钟,效率可以提升12倍。
未来的5G物联网时代,含光800超强的计算能力还可应用于智慧医疗、汽车自动驾驶技术、智慧城市等行业。
三、为企业输出普惠算力,好东西让更多企业使用。
阿里产品铁三角:AI+芯片+云计算,从技术和硬件都没有问题,阿里是服务企业起家的,未来这些应用的目标还是广大企业用户。依靠阿里巴巴“让天下没有难做生意”的愿景,将会打造全新的商业模式——平头哥模式,为企业提供性价比更高的普惠算力,让更多企业都能享受科技带来的价值。
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