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千亿造芯泡沫反思:不存在的“弯道超车”
旺材芯片 | 2021-04-19 23:35:51    阅读:7147   发布文章
2021年2月26日,武汉弘芯下发通知称无复工计划,要求全体人员在3月5日下班前办理离职手续。

 弘芯夭折早已没有悬念。2019年,价值7530万元的土地使用权被查封,从ASML购得的DUV光刻机被抵押至****。2020年6月,时任弘芯CEO的蒋尚义递交辞呈。1个月后,武汉东西湖区政府官宣,弘芯资金链条断裂,项目停滞。 弘芯并非孤例。2019-2020短短一年多时间里,我国江苏、四川、湖北、贵州、陕西5省的6个百亿级半导体大项目先后停摆,总规划投资规模达2974亿元。 


大量的项目烂尾仍然阻挡不了高涨的造芯热情。据IC Insights资料显示,在2020上半年,中国总共有15个省份、29个城市成功签约了半导体项目,总投资金额高达2021亿元人民币。 企查查数据也显示,截至2021年2月,我国共有芯片相关企业6.65万家,2020年全年新注册企业2.28万家,同比大涨195%。2021年以来,数据增长依旧迅猛,前2月注册量已达到4350家,同比增长378%。 由于众所周知的原因,国家对芯片企业有产业政策上的偏重。地方政府积极响应,造芯形势一片大热,让人喜忧参半。芯片的产业发展规律决定了这不是一个数量堆积的游戏——项目建起来容易,活下来不易。 发展芯片产业的热情值得肯定,但一批中大型造芯项目纷纷夭折,也值得总结和反思。   

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 三缺:技术、人才、产业背景 成功的企业各有各的不同,失败的企业则总是相似。这批夭折的芯片项目或多或少在技术、人才和产业背景方面各有缺失,项目进展不如预期,导致专业资本不敢投,资金链陷入不良循环。 成都格芯一期工程建设的12英寸晶圆厂为节约成本,使用从新加坡厂转移的二手技术和老旧设备,只能做到40nm的制程且迟迟无法量产。苏州中晟宏芯2014年引进了全套IBM Power8 CPU的源代码,并于2017年率先实现主频3.75GHz的突破,但随着PowerPC的逐渐没落,尚未形成自主创新能力的中晟宏芯也面临着技术升级和转型的困难。 武汉弘芯更是财大气粗,费尽心思挖来蒋尚义做CEO,又依仗蒋尚义的资源从ASML进口了一台DUV光刻机。可惜年逾七旬的蒋尚义仅仅是弘芯拉扯起来的一面大旗,实际掌控弘芯的是并无芯片产业背景的门外汉,麾下也缺乏年轻力壮的精兵强将。蒋尚义带来的技术团队入职弘芯后才发现气氛不太对劲——创始团队心思压根就没有放在认认真真搞芯片上,而是希望靠土建工程和政府补贴来赚取快钱。通过抵押资料发现,这台靠蒋尚义面子刷来的光刻机在“全新尚未启用”时就直接抵押给了当地****,也因此激怒了蒋尚义,最终和弘芯分道扬镳。


人才短缺是芯片产业的另一个命门。芯片是人才密集型产业,不仅需要大量经验丰富的技术人才,领军型人才更是极为紧俏的稀缺资源。能稀罕到什么程度呢?一个不算严谨的佐证是,2020年12月中芯国际联合CEO梁孟松宣布辞职后,次日A股开盘即跌近10%,市值蒸发超过300亿元,港股也跌到短时停牌。 《中国集成电路产业人才白皮书(2019-2020年版)》显示,到2022年,中国集成电路专业人才缺口将近25万,而且存在结构性失衡问题——集中上马众多芯片项目,会不可避免的造成原本就稀缺的人才资源更加分散。 各地跟风上马半导体项目,政绩考虑是其中重要因素。各级政府设立的引导基金和地方性商业****也在行政层面的影响下,成为这些“三缺”项目的主要输血者。但在设备和技术严重依赖引进、项目团队又缺兵少将的情况下,这些企业难以得到专业投资机构的认同,后续融资极为困难。不少项目是政府投资一头热,社会资本空许诺,根本没跟进。 2020年陕西坤同辞退所有员工,项目停滞。原计划投资400亿元,除了政府实缴129亿元外,另外两家股东北京坤同科技和GSF Global出资额均为零。 江苏中璟航天半导体计划投入120亿元,占地703亩。但在2017年底开工后,由于三大企业股东均未注资,不到一年时间便在大众视野中消失,导致政府前期施工损失数千万元。 武汉弘芯号称1280亿元的超大项目,占股90%的大股东北京光量蓝图居然分文未投,引发争议,被媒体质疑究竟是“芯片”还是“芯骗”…… 2020年10月20日,国家发改委在例行新闻发布会上,针对“芯片项目烂尾”乱象表示,对造成重大损失或引发重大风险的,将予以通报问责。 发展芯片产业,不仅仅需要地方政府的魄力,更需要专业的统筹规划能力。部分地方官员对半导体产业发展规律认知不够,不具备甄别这些项目的专业能力。芯片并非放诸四海皆可生根,需要可供其茁壮成长的土壤。 现阶段,中国的芯片产业尚处于培育期,大量技术处于研发早期,项目落地更倾向于选择北、上、深等人才和IC研教资源富集的一线城市,待产能充分释放后,才会向土地、人力成本更低的二三线城市转移。从这个发展规律来看,一些不具备条件的二三线城市和远郊区域即使铆足全力上马了项目,也常常会因为技术、人才和产业链基础等问题而陷入被动。 半导体项目一般周期很长,从组建到盈利往往需要十来年甚至更长时间。不仅仅挑战资本的耐心,对地方执政官员的耐心和能力也是一个巨大的考验,既需要地方政府不折腾,一届接着一届干,也需要一大批熟悉产业规律的专业型官员在背后支持推动。例如从技术、管理、供应链、市场等方面积极开展国际合作,熟悉国际化规则,从法律等层面防范杜绝风险。 从产业发展的角度来看,项目烂尾不是最可怕的,可怕的是烂尾了没有及时妥善处理。一些不良资产也可通过兼并整合变废为宝,例如成都格芯在停摆两年半后,被韩国前SK海力士副会长成立的公司高真科技接手,将在此基础上建设DRAM生产线。由此可见,积极回收、另寻出路也是产业发展的延续。 被误读的“举国体制” 因为“卡脖子”事件屡屡发生,让国人尤其关注先进制程芯片的进展。近年来“举国体制”一词再度被舆论频频提及,难免会给国民造成一种错觉:但凡举国体制,问题便可迎刃而解。这是基于过往成功经验的理想期待,毕竟我们曾经依靠着这种制度优势攻克了“两弹一星”,如今为何不能如法炮制攻克芯片呢? 一个本质区别是,眼下正在发展的芯片不是一个科研项目,而是一个产业。如今的多元化市场主体有着各自不同的目标和利益诉求,并不像计划经济时期可以通过一纸行政命令随时调动,传统意义上的举国体制土壤已经不复存在。 另一方面,现代工业的体量和产业链规模都很大、各技术领域专业细分且大量交叉融合,国家不可能也没必要像过去一样集中力量去组织攻坚某个具体项目,更多精力转向统筹谋划和科学布局,为产业发展营造一个良好的生态环境。各地上马的芯片项目,政府也应减少行政手段的过分干预,最终还是要交给市场。 当然,这其间值得反思的地方还有很多。随着“新型举国体制”一词被正式写入十九届四中全会《决定》,学界和产业界纷纷思考,如何在市场经济条件下“集中力量办大事”。发挥市场在资源配置中决定性作用的同时,积极探索政府的协调性作用,同时保证国家重大利益和国家创新战略的目标实现。 简单来说,“传统举国体制”的底盘是计划经济,“新型举国体制”的底盘是社会主义市场经济。如今改革开放走过四十多年,政府角色深刻转变,全能型政府已逐步成为历史。西方国家希望把中国拖入它们标榜的自由竞争市场经济中,但我国在半导体产业中的后发劣势难以克服。而尊重市场经济的政府恰当干预,正是我国半导体产业换道超车的关键所在。 “举国体制”引发的另一个公众关注的话题是“与其各自建厂,为何不集中资源发展中芯国际”?——这种想法来源于其它地区的经验:韩国扶起来一个三星,台湾集全岛之力推出来一个台积电,我们为什么砸不出一个中芯国际? 一批造芯项目的夭折已经证明:仅靠地方政府倾斜性财政支持,企业难以获得可持续发展的资金和能力。中芯国际作为一家企业,仅仅聚焦在芯片制造一个环节。芯片产业有许多关键细分领域,所有细分领域耦合相加才能支撑起整个产业链。卡脖子的不是某个关键技术,而是产业整体运行机制和能力中的系统性薄弱环节——比突破技术壁垒更难的是建构产业生态。 我们只看到一家台积电,实际上台湾还有不少****冠军,比如稳懋是砷化镓微波集成电路的全球第一,旺宏是记忆体中Nor Flash领域的龙头企业,汉磊科技是碳矽和氮矽中的翘楚,此外还有联电、南科、华邦等一众优秀的电子企业。 值得一提的是,这些企业几乎都发源于新竹,这里拥有台湾高校top3“台清交”中的两所:台湾交通大学和台湾清华大学,同时离台湾大学、台北大学、台湾科技大学、台北科技大学距离都不远。科研人才基础再加上当地政府的大力扶持,经年累月让土壤慢慢变得肥沃。 

芯片的种类很多,大类就包括逻辑芯片、记忆体芯片和复合芯片。而逻辑芯片又分先进制程和成熟制程。台积电的主要竞争优势在先进制程,中芯国际的业务则主要在成熟制程。芯片是一个全球分工协作的大产业,没有任何一个国家能实现100%的自给自足。所以我们要发展的不是一家企业、一项技术,而是要打造一个能和国际接轨、还要具备一定竞争力的本土产业生态。  直道追赶:构建关键能力 经济学家内森·罗森伯格(Rosenberg Nathan)在研究划时代的技术发明时,曾指出一个事实: “蒸汽机、机床、发电机、内燃机、晶体管和计算机这些重大创新,都为后续创新提供了一个框架,因此启动了数十年的活动序列。这些后续创新并没有产出全新的产品,而是在原先的基础上补充或改进。”  芯片产业的发展历程中,每一个技术生命周期里最初提出“框架”的企业,往往都能通过先发优势建立起护城河,保持着技术上的领先甚至垄断地位。 北京大学路风教授提出的“产品开发平台”是一个实用的理论工具,从技术和产品的关系的角度具象化了产业生态。所谓产品开发平台,是一个包含了其工作对象(产品序列)、工作主体(专业研发团队)和工作支持系统(工具设备和经验知识)的有组织的活动系统。 产品开发平台是技术创新的动力传导机制,技术学习从亚产品层次跃升到产品层次的动力从来不是技术性的,而是来自于追求竞争优势和克服生存危机——简单来说,就是从科研任务、兴趣导向驱动创新,到市场需求、问题导向驱动创新。 伊诺斯和摩尔创立英特尔时,汲取了仙童半导体的教训,并没有设置正式的R&D(开发和制造)实验室,但是组织起来了有效的技术创新和产品迭代机制。打破部门之间的沟通壁垒,直接把制造工厂当作实验室,实行无边界的“开发-制造”模式。 产品开发平台也有助于技术知识形成的连续性成长。例如英特尔公司80年代的286、386、486,90年代的奔腾系列以及2006年以后的酷睿系列。当英特尔需要开发全新的技术时,就设立独立的组织去完成任务,同时通过与大学的合作来满足对基础研究的需要,每一代的技术都沉淀在英特尔的开发平台上,形成延续迭代——这种模式的一个明显好处是,很少有人从英特尔出走去创建公司。 大量从实践中积累起来的技术知识具有缄默性,很难在企业间编码转移,往往需要技术人员之间的协作实践、口口相传才能真正掌握,重经验、重工艺的芯片企业更是如此。 2002年,“龙芯一号”面世,这是我国首枚拥有自主知识产权的通用高性能微处理芯片。龙芯团队最初只是中科院计算机所下属的一个课题组,龙芯的所有功能模块芯,包括CPU核心等在内的所有源代码和定制模块均为自主研发。尽管性能和兼容性上与先进水平仍有较大差距,但彼时龙芯已经初步显现出产品开发平台的能力,并且培养了一支人才队伍。 


2010年,龙芯团队成立龙芯中科技术有限公司,开始从研发走向产业化。2015年,龙芯产品开始应用于北斗卫星。到2019年,龙芯出货量达到50万颗以上,在国产化应用市场份额领先。坚守了18年,已年过五旬的创始人胡伟武终于可以自豪面对媒体: “预计最多到后年,龙芯给国家交的税,就会超过之前对我们所有的研发投入。” 胡宏伟同时提出了“做世界上第三套生态体系”的大目标,这个大目标的底气,也是基于龙芯着力打磨了18年的产品开发平台。 完整的产品开发平台,还是吸收外部科学技术知识最有效的机制之一。针对具体产品研发进行的技术学习更容易将外部知识转化为自身力量。在自建产品开发平台的过程中,龙芯团队走了一条完全自主开发的道路,兆芯则走了一条引进消化再创新的道路——“借进别人的底盘,造自己的车”。 兆芯主攻的KX系列芯片主要基于从威盛团队承接的x86技术资源和专利交叉授权。2010年,威盛把x86技术带到了大陆,王惟林领导的团队开始了历时两年多的闯关,从原理、架构、代码、设计方法和流程,吃透了CPU设计的一整套体系。2013年,随着国内核高基重大专项的实施,上海市国资委与威盛合资成立了上海兆芯集成电路有限公司,王惟林团队被全部转入了兆芯,开始转入CPU内核研发的实战攻坚阶段。 但此时赛道上的强敌已一骑绝尘,英特尔的x86架构已在PC、服务器、工作站领域占据绝对霸主地位。兆芯由于拿到的原始代码与主流水平差距太大,每一代的优化改进难度都相当于重新设计一枚芯片——后起的兆芯没有捷径可走,只能在直道上小步快跑,和巨头拼速度、比较率。 这是一条稍有差池便可能影响整个项目进度的追赶道路,好在前面已经基本吃透了CPU的研发精髓,兆芯的团队心中相对有底。日后王惟林在向媒体回忆这段艰辛经历时,仍然心有余悸: “亦步亦趋、诚惶诚恐,每一个节点都不能出差错,投入的人力、时间、资金难以想象。” 2017年12月28日,兆芯正式发布新一代KX-5000系列芯片,这是国内首款支持DDR4的国产通用CPU,业内将其性能比肩于英特尔主流的第七代i5。2019年,兆芯低调发布新一代KX-6000处理器,产品显示出自主设计x86内核的进取心。正在研发的KX-7000据说将全面升级CPU架构,支持DDR5内存及PCIe4.0。


我国芯片企业大多数依赖外源技术,但“守得云开见月明”的往往是具备消化、吸收,以及自主创新能力的企业。其中的关键能力构建在于搭建属于自己的产品开发平台,有了这个平台和内部R&D作为基础,外部创意知识才可以源源不断地纳入吸收。反之,假如企业不具备这个关键能力,无论多么土豪地砸钱引进外部技术,结果都是陷入技术依赖的被动局面。而追逐摩尔定律这条道路上没有“弯道超车”的概念——只有直道,要么换道。  换道超车:创新商业模式 遵循技术发展规律的同时,商业模式创新也非常重要。浙江大学吴晓波教授提出“二次商业模式创新”概念,即对已有的商业模式进行修改调整,再引入到新的市场情境,从而显著提高企业生产效率和竞争力。 台积电的兴起就是典范。在此之前,芯片采用的是IDM模式——即单一企业整合设计、制造、封装测试到销售的全过程。台积电另辟蹊径,单独拆解出“后端制造”环节,成为专门制造芯片的代工厂,即Foundry。如今“Fabless(无晶圆厂设计商)+Foundry(代工厂)”成为当下芯片制造的经典模式。 这种商业模式创新避免了行业既有竞争模式,带动行业垂直分工,开创出“多赢”的新局面。Fabless可以专注于天马行空的设计,一批芯片设计公司应运而生,Foundry则专精于将设计师们的蓝图蚀刻到芯片上。这样的分工不仅促进了全球芯片产业的发展,更为台积电的崛起开辟了道路。(参见前文《台积电的忠与谋》) 单纯的“技术突围”就只能囿于已有技术范式,受制于人。从台积电当时的情况来看,仅靠技术追赶德州仪器、英特尔等欧美大厂实为中下策,但“重构分工体系”可谓上上策。 2018年张汝京创办芯恩时提出了一种基于中国情境的半导体商业分工模式“CIDM”,C为Commune,即共享共有制IDM模式。张汝京认为: “在中国当前的形势之下,CIDM模式是相对更好的模式,一方面能够整合众多小企业来搞定全产业链,减少对其它厂商的依赖,又不用承担太多风险和投资,就能实现资源共享。” 中国缺乏能够整合芯片制造多个环节的IDM企业。从成本来看,芯片产业在设计、制造、封测等多个独立的产业环节,每向下流动一个环节,价格就要上涨20%-40%。从效率来看,功率半导体器件、模拟芯片、高端数模混合芯片、微制器、数字信号处理器DSP,都是采用IDM模式获得成功的,因为设计要跟工艺完全配合,工艺又要根据设计来优化。从利润来看,IDM虽然难度大,但利润比纯代工高。 然而,IDM模式对于企业资金、技术和人才的要求极高,目前国内单个企业很难独木成林,因此建立类似战略联盟的“利益和使命共同体”成为一种探索方向。这种模式的理想状态是:芯片设计公司获得芯片制造厂商的产能及技术支持,制造厂商又与终端客户直接对接减少产品销售的不确定性,终端客户与设计公司直接对接提高产品设计效率,最终实现资源共享、能力协同、资金及风险共担。 “差异化需求”是吴晓波教授提出的另一种商业模式创新路径。三星半导体的异军突起就是在建立在全球对DRAM的旺盛需求上,并以此作为切入口发展起来的。 在中国,辰芯专注于背照式CMOS芯片,需求定位为行业级、科研级,军工和航天领域,与索尼的小飞机CMOS芯片形成了差异化竞争。寒武纪则专注于AI芯片,发布了全球首款具备“深度学习”能力的神经网络处理器芯片。 如果说坚持自主创新、建立产品开发平台是直道追赶,进行商业模式二次创新则是换道超车。在技术创新上,先发企业具有能力壁垒,但在商业模式创新上,后发企业可能更容易轻装上阵。 先发企业可能陷入现有核心能力的刚性陷阱,比如竞争趋同、现有交易模式成本不断增加、交易流程日益复杂、难以满足个性化客户新需求等。上世纪80年代,日本东芝等一众半导体企业群狼围攻英特尔,本世纪初三星和台积电的脱颖而出,都是发挥了后发企业的商业模式创新优势。 以芯片为代表的诸多产业在从一个技术生命周期迭代到下一个周期的时候,往往会产生“机会窗口”,后发者如果能够提前识别并作出前瞻性布局,完全存在换道超车的可能性。 
“被拖进别人的赛道是不明智的” “被美国人拖进他的赛道是不明智的,我们要把他拖入我们的赛道”。 一位资深芯片产业人士表示,因为美国的一再打压,让国人对先进制程的芯片过分焦虑,失去了平常心。造芯潮水汹涌,一时泥沙俱下,很难说是否有这种情绪夹杂其间。 “美国希望把中国拖入他所擅长的赛道。这也可能是一种钓鱼,先进制程芯片不是一蹴而就的,用钱一下子砸不出来,只能慢慢熬,自乱阵脚便会出现弘芯这样的问题”。 在这位业内人士眼里,武汉弘芯作为一家完全没有技术沉淀的初创企业,居然一开始就将技术目标定在14nm和7nm量产的国际顶尖水平,实在是“过分进取”了。 千亿造芯项目折戟沉沙,对中国芯片产业的一个深刻启示在于——如果我们对芯片产业的发展规律有足够的认知,会发现在先进制程上的盲目追赶也可能是一个陷阱。目前先进制程芯片仍然集中应用于一些高端消费电子,在更广阔的应用领域,例如车用芯片、通讯芯片、感光元件、边缘计算、微控制器、电源管理芯片等方向上应用的大多为成熟制程的芯片,而在这些赛道上,中国芯片企业是完全有能力、并且还有巨大的空间持续提高自主化的比例。 被卡脖子虽然难受,但是造芯之路急不来,靠“举国砸钱”就能实现弯道超车更不宜奢望。对中国芯片产业来说,唯有扎扎实实蹲好马步,直道上奋起直追拼效率;并紧紧抓住技术范式迭代的机会窗口,以超凡的洞见提前布局,才能最终换道超车,突出重围。


本文特别鸣谢:浙江大学社会科学学部主任 吴晓波教授及其团队提供研究支持并全程指导。


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