中国半导体淘金热

电子工程世界 2020-11-17

半导体产业已成为中美技术战的主要前沿。鉴于这是中国本来令人印象深刻的技术堆栈中的薄弱环节,美国已施加出口管制,限制了中国半导体公司访问关键设备,软件和知识产权。


中国已经意识到这一薄弱环节。自2014年以来,中国国家成立了两个“大型基金”,主要从政府机构-财政部,国有企业,地方政府-筹集资金,并将其投资于即将上市的半导体公司。


政府主导的投资导致了私人企业的“挤入”。根据中国企业信息数据库“奇查查”的数据,今年前九个月,有13,000多家中国企业注册为半导体公司。与去年注册的近9000家公司相比,这是一个巨大的飞跃。由于受到如此大的诱惑,几家此前没有半导体行业经验的新进入者也纷纷加入了竞争。


这股“硅热”是否意味着中国将很快在半导体领域实现自给自足?不完全是。中国政府支持的基金很可能会刺激私人投资,甚至产生一些冠军企业,但此类举措不太可能在短期内造就中国半导体行业的自给自足。


这是因为半导体供应链很复杂。它可以大致分为三个主要阶段:集成电路(IC)设计、半导体制造以及组装和测试。由于各自的限制条件,中国在每一个阶段的投资回报都是不同的。


IC设计: 第一阶段重技术轻资产。要设计出新的芯片架构并将其集成,需要大量熟悉专业软件的高技能工程师。截至2020年9月,中国有近13.8万家设计创业公司,其中大多数是在2014年首个政府支持基金宣布成立后注册的。尽管人们担心会出现人才短缺,但政府支持的大规模投资意味着,通过以更高的工资从台湾挖来人才,可以解决这种短缺问题。

然而一个关键的瓶颈仍然在美国的控制之下:软件。IC设计使用电子设计自动化(EDA)软件,这需要大量的研发投资和芯片制造的深入知识。因此,这个市场在过去几年里迅速巩固。

目前,全球有三大主导企业,其中两个是美国独资公司(Cadence和Synopsys),而第三个(cadence)则位于美国。利用这种不对称性,美国禁止向华为的IC设计部门海思出售美国起源的EDA软件。由于中国没有最先进的EDA公司,而美国对知识产权盗版采取强硬态度,因此发展EDA工具的自给自足将需要大量时间。

第二个瓶颈是高端手机的处理器。ARM Holdings在这里占据主导地位,市场份额超过90%。如果英伟达(Nvidia)对ARM的收购获得监管机构的批准,该技术将直接受制于针对华为的美国出口限制法。为了克服这种依赖性,诸如阿里巴巴之类的中国公司已将自己的力量投向了竞争对手的开源架构RISC-V。但是,RISC-V在将ARM的核心通用处理器替换到手机和平板电脑中之前,仍需追赶多年。

芯片制造: 将IC设计物理转换为硅片是一项资本密集型过程,需要定期大量注入资本。尽管大型基金将帮助建设新的制造工厂所需的大量投资,但两个挑战将限制中国在追赶游戏中的实力。

首先,中国的出发点仍然是一个障碍。就连中国在该领域的龙头企业中芯国际(SMIC)目前也能商业化生产14纳米芯片。这比行业领袖台积电的5纳米能力要落后几代。

即使有足够的资本投资,中国也可能需要十年的时间才能赶上台积电。到那时,最前沿的技术可能会转移到更先进的过程中。在那之前,诸如华为之类的公司还没有本地制造高端芯片的选择。

其次,在美国不断实施制裁的情况下,快速追随者的做法具有挑战性。例如,美国一直在向ASML施加压力,ASML是世界上唯一制造高端芯片所需的光刻技术的生产商。为中芯国际提供制造设备的两家美国公司Applied Materials和Lam Research也面临美国的出口限制。如果不使用此设备,中芯国际将无法生产高级芯片。

组装与测试: 最后,所谓的“后端”,通常称为外包半导体组装与测试(OSAT),是劳动密集型行业,利润率较低。

OSAT已经转移到在劳动力供应和成本方面具有相对优势的国家。资本投资仍然很大,但不如制造过程高。这些特点使OSAT成为中国大型基金投资的一个唾手可得的果实。尽管台湾在该领域仍遥遥领先,但中国大陆的市场份额一直在稳步增长。

中国在芯片制造和组装方面面临着另一个地缘政治挑战。仅有少数日本公司在硅晶片,光致抗蚀剂和基本包装化学品中占据着全球市场的主导地位。这些公司以其高质量的生产能力而广受赞誉,即使是像中国这样的重量级制造业巨头,其产品也不容易更换。在一个瞬息万变的世界中,战略问题正在引导技术发展,挫败中国在芯片领域雄心的不仅有美国,还有日本和台湾。

从注册公司的数量来判断大型基金的成功并不能提供准确的描述。把钱花在这个问题上并不是解决所有问题的解决方案。

套用William Gibson那句经常被引用的话,中国半导体的未来就在这里——只是分布不是很均匀。

来源:半导体行业观察编译自南华早报,作者Pranay Kotasthane 和 Rohan Seth

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