航空发动机制造和芯片制造哪个更难?

芯世相 2020-06-01

从每年研发费用看:


英特尔超过800亿元人民币

台积电超过140亿元人民币(另每年有600亿人民币的资本支出)

高通超过320亿元人民币(其中不包含芯片制造);

博通超过190亿元人民币

联发科超过100亿元人民币(其中不包含芯片制造)

英伟达超过90亿元人民币(其中不包含芯片制造)


而世界最大的几个航空发动机公司:


  • 英国罗尔斯-罗伊斯(或译作“罗罗”)研发费用 100亿人民币,用于航空发动机研发不足70亿元人民币;

  • 通用电气的航空发动机研发不足80亿元人民币;

  • 普惠公司(联合技术)研发不足70亿元人民币;


从几大国际巨头的研发开支可以很明显看出,芯片研发费用是航空发动机研发费用的数倍,难度要大得多,凝结了更多人的智慧成果。


所以毫无疑问的,芯片的研发费用是一年烧掉几百亿的“败家工程”,不是所有国家都能玩得起的。


航发的研发成本大致和MCU和一款ASIC差不多。


如果不够直观,那么可以看一个直观的图,下面每一艘船(航母)的长度代表每个企业的研发费用。(未列入的几家未公开财报,规模都不大)

如果单独把美国、中国台湾、中国大陆最大的无晶元芯片公司单独拿出来比较,研发费用是这样的。

中国芯片公司的研发费用实在是太低了,这个行业就是一个资本密集型的行业,研发支出就好比入场券。


没钱=没有入场的资格


2017年中国进口了227亿美元的大型飞机(空载重量超过2吨),航空发动机占飞机成本约25%,相对于进口了价值57亿美元的航发。


2017年中国进口了约2600亿美元的芯片。


2600亿和57亿相比,你说哪个规模更大?



评论里提到了几个数据,提到了有几款航发的研发费用是很高的。


首先,不可否认的是,航发的研发成本确实很高,远高于很多产品,一款先进的航发需要累计数百亿的研发费用,这甚至高于核武器、导弹、卫星、空间站、核电站、航母、汽车、数控机床、液晶面板、创新药 等产品的研发费用。


但是,芯片的研发费用太高了,远高于航发,正如前面提到英特尔公司一年研发费用就有800亿元。


另外,航发虽然型号不同,但是设计是差不多的。


芯片有不同种类的芯片,通用处理器、通信芯片、光芯片、照明芯片、模拟芯片、数模混合芯片、ASIC、GPU、FPGA芯片等等各种不同的产品,这些产品都是由不同公司独立设计的。


拿一种产品的研发难度,和几十种产品相比,答案显而易见。


饲养一只大象和饲养一群大象相比,哪个更困难?


种一棵树,和种一片森林相比,哪个更困难?


如果要解决全部的芯片进口替代问题,难度和成本是研制航发的几十倍。


有知友问,航发和单个产品比较,研发成本的差异。


从研发成本来说:CPU > GPU > FPGA > 基带芯片 > 航空发动机 >人工智能、无人驾驶等专用芯片(ASIC)> MCU > 电源管理,ADC等芯片航发的研发成本大致和MCU和一款ASIC差不多。


不知道为什么总有人评论扯什么航发的上下游产业链巨大,事实告诉你:


美国航空发动机除了制造商GE、PW、CFM之外,产业链只有一个“美国精密铸件公司”市值比较大,以372亿美元被伯克希尔哈撒韦收购,实际控制人是巴菲特。前面所说的航发工艺制造难度大,绝大多数工艺技术都来自这家公司,该公司也是英国罗罗公司的供应商。


除了精密铸件公司外,美国航发产业链没有其他市值超过40亿美元的大公司。


事实上,美国精密铸件公司的市值有很大比例来自于并购得到的上百亿美元的矿产,剔除这部分价值,剩余的才是航发叶片和零部件业务的价值,航发零部件制造部分的企业价值小于270亿美元。(参考自矿产的收购价格和残值)


航发产业链的大公司美国精密铸件公司 市值370亿美元(未剔除矿产价值)


但是芯片上下游的产业链堪称巨大,涉及的技术远远多于航发,参与研发人员的数量是航发的百倍,研发经费也是航发的百倍。


  • 半导体晶片制造商台积电1988亿美元;

  • 造光刻机的ASML市值 850亿美元;

  • 半导体设备制造商美国应用材料公司 市值 520亿美元;

  • 集成电路IP提供商ARM市值300亿美元;

  • 半导体设备制造商 LAM Research 市值320亿美元;

  • 半导体化学原材料制造商3M公司半导体板块 按利润市值比例不低于200亿美元;

  • 半导体化学原材料制造商杜邦化学公司按利润市值比例不低于200亿;

  • 美元半导体工艺控制与良率管理技术提供商 KLA-Tencor Corporation 市值170亿美元;

  • 集成电路专用设计软件和IP提供商 Synopsys 130亿美元;

  • 集成电路专用设计软件和IP提供商Cadence 120亿美元;

  • 半导体原子级仿真软件提供商 ANSYS 120亿美元;

  • 半导体封装厂 日月光半导体 市值100亿美元;

  • 半导体检测设备提供商 Teradyne 70亿美元;

  • 半导体设备制造商 ASM太平洋 52亿美元;

  • 集成电路专用设计软件和IP提供商 Mentor Graphics 45亿美元;


按2018/6/1市值,不含产品整合提供商。


实际上仅仅台积电一家公司的年利润,利润就超过了世界最大的四家航发公司 美国GE、PW、CFM加上英国RR的航发业务利润,市值也超过了几家公司航发业务价值的总和。


评论里有一个错误的逻辑


“三星台积电都能做芯片,能研发大型航发的也就几个老牌工业大国了”


事实上是,世界上没有任何一个国家能够搞的定集成电路80%以上的产业链,包括美国也搞不定:美国需要进口荷兰的光刻机,进口日本的靶材和高纯度化学材料,购买中国台湾和韩国的IP。


F22洛克希德·马丁为主承包商研发费用340亿美金,这可是上个世纪末费用,不算通货膨胀的吗?


回答:网上一些地摊文学动不动就说 F22研发340亿美金,完全是杜撰出来的。


洛克希德马丁公司自上市以来的财务报表从SEC网站上都能查到(类型为10K,或者11K),该财务报表经过独立审计,董事会需要保证其真实性和准确性。


我给你摘录2018年度洛克希德马丁公司的报表的一部分,“Company-funded R&D costs charged to cost of sales totaled $1.3 billion in 2018, $1.2 billion in 2017 and $988 million in 2016. See “Note 1 – Significant Accounting Policies” (under the caption “Research and development and similar costs”) included in our Notes to Consolidated Financial Statements.”


2018年研发费用仅为13亿美元,2017年研发费用12亿美元,2016年研发费用9.8亿美元。这些费用还分配用于航天、能源、武器领域,实际用于研发战斗机的更少。并且财务注释中“R&D costs include basic research, applied research, concept formulation studies, design, development, and related test activities. ”也就是把所有和科研相关的费用都算进去了。


链接是洛克希德马丁的官方网站给的2018年度报表:

https://investors.lockheedmartin.com/node/44411/html 提交给SEC的也是这个版本。


实际上洛克希德马丁公司在2000年之前,研发费用一直不怎么高,最近10年才涨上去,所谓“F22研发费用340亿美金”完全是地摊文学中的无稽之谈。


当今许多技术的壁垒之一,资本壁垒,就已经是诸多国家无法逾越的了。换句话说,没有足够额度的资本投入,连入场券都没有。


如果你还是不明白可以看下面的这句:


航发领域的研究,现在有开始追赶的资格;


集成电路领域,连入场的资格都没有。


你想想看,哪个更难?


本文首发于知乎,编辑于2019年5月2日,原 作者 van derek,原回答链接: https://www.zhihu.com/question/270606597/answer/369744677?utm_source=wechat_session&utm_medium=social&utm_oi=776554829416796160  
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评论
自做自受 2020-06-03 16:53
所以说:在我看,世界一个大工厂,代表性地美国是研发部、台/日/韩是工程部、中国是生产部。以芯片代表的旧材料已经是“埋尾”产品,研发和工程忙于开发新材料,哪有功夫,也没必要插手生产部的事儿。生产部物尽其用忙于“埋尾”就是了。一旦新材料下线,全球又忙活了,呵呵... 半导体芯片,就是没有研发潜力的东西,所以这些美国卖卖卖,中国买买买,生产还是有潜力的,人类要用啊!除非新材料到来时...... 呵呵~多年前,贵媒体网站一题,让大家猜猜谁会买日本东芝半导体产品线,我就一言断定,它卖不出!日本毕竟是世界工厂的工程部,生产部中国不会要的。
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