芯片行業(yè)是一個集人類智慧之大成,超級燒腦,揮金如土,永遠追求卓越的行業(yè)。也是一個滅門許多前輩行業(yè),信奉成王敗寇,永遠 創(chuàng)新 ,激烈 競爭 ,看似走火入魔的一個科技江湖 。
集成電路(芯片)應(yīng)用十分廣泛,它對國民經(jīng)濟各方面的支撐、輻射和帶動能力很強,同時對國防安全、信息安全和經(jīng)濟安全十分重要。因此,芯片產(chǎn)業(yè)具有 經(jīng)濟性 和 戰(zhàn)略性 雙重屬性。不同于其它行業(yè),芯片行業(yè)具有 國際化程度高、智力密集、資金密集、人才密集、升級迭代快、產(chǎn)業(yè)集中度高、贏者通吃、強者恒強 的顯著特點。
由于進入門檻很高,芯片產(chǎn)業(yè)60多年的發(fā)展史中,一再強化著“贏者通吃、強者恒強”的行業(yè)特征,促使一代代的芯片人以創(chuàng)新為手段,以競爭為目的,不斷追求最快、最好、最強,演繹著一個技術(shù)世代快速更替、有喜有悲、英雄輩出的芯片江湖。人在江湖,身不由己地沿著摩爾定律預(yù)示的軌跡,從一次創(chuàng)新走向另一次創(chuàng)新,從一個技術(shù)世代走向另一個技術(shù)世代,永不停歇。
一、芯片江湖的滅門歷史
跨行滅門,同門競爭;順我者昌,逆我者亡。
芯片技術(shù)不斷創(chuàng)新,激烈競爭,使它成為了信息化社會的技術(shù)霸主。 芯片于1958年誕生,一路走來,淘汰和取代了不少傳統(tǒng)行業(yè)和人們使用已久的產(chǎn)品,其中不少產(chǎn)品陪伴我們度過了記憶深刻的美好時光。這些行業(yè)包括: 1.膠片行業(yè) :照相膠卷、電影膠片及相關(guān)設(shè)備;2.磁記錄行業(yè) :磁芯、磁鼓、磁帶(工業(yè)磁帶、數(shù)據(jù)磁帶、影音磁帶)、磁盤(工業(yè)磁盤、硬磁盤、軟磁盤)及相關(guān)設(shè)備; 3.光記錄行業(yè) :光盤(數(shù)據(jù)光盤、影音光盤)及相關(guān)設(shè)備; 4.計時行業(yè) :計時功能的鐘表、手表; 5.CRT顯示行業(yè) ; 6.銀行業(yè) :革新了銀行柜臺、淘汰了ATM; 7.小商品零售行業(yè) 等。
進入本世紀,芯片技術(shù)的創(chuàng)新和競爭加快,智能手機的功能越來越強大,促進了電子產(chǎn)品功能集中、整合和優(yōu)化。 小小芯片借助智能手機,消滅了不少功能單一的電子產(chǎn)品和數(shù)碼產(chǎn)品。這些可以看作是芯片行業(yè)的同門競爭和優(yōu)勝劣汰。被消滅的產(chǎn)品包括:收錄音機、光碟機、音響、計算器、游戲機、傳呼機、MP3、MP4、PDA、學(xué)習(xí)機、翻譯機、電子書、上網(wǎng)本、汽車導(dǎo)航儀等。
二、芯片江湖的摩爾定律
面積縮小,速度變快;性能提升,不懈追求。
芯片技術(shù)的創(chuàng)新和競爭,一直沿著摩爾“魔鬼”定律預(yù)示的軌跡前進。 1965年,Intel創(chuàng)始人之一的戈登。摩爾(Gordon Moore)提出了每隔18~24個月,芯片上晶體管的數(shù)量將會翻番的論斷。后來的50多年里, 一代代的Intel CPU的發(fā)展歷程印證了這個論斷。因此,行內(nèi)把這個規(guī)律稱為摩爾定律,它揭示了芯片技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的軌跡。
芯片上晶體管數(shù)量翻倍帶來的好處是,晶體管更小、性能更好、價格更便宜、同樣大的硅片上實現(xiàn)的芯片功能更加強大。 所以,芯片行業(yè)不斷砸錢,不斷創(chuàng)新和競爭,永遠追求著“面積更小、速度更快、性能更好”的目標。這是一條近乎嚴苛的“魔鬼”式的發(fā)展道路。大家都欲罷不能,只能隨勢而行。
按照摩爾定律,芯片制造工藝已從早期的微米(μm)級,經(jīng)歷納米(nm)級,發(fā)展到今天的深納米級。圖3顯示,經(jīng)過14nm后,工藝演進曲線變緩,技術(shù)迭代難度加大,研發(fā)和設(shè)備投入更加燒錢。在后摩爾時代,芯片技術(shù)發(fā)展道路將面臨更多困難和多種方向的選擇,技術(shù)創(chuàng)新將是全方位的,包括3D方向、替代基材方向、顛覆性技術(shù)方向等。芯片行業(yè)即將迎來多種技術(shù)競爭、百花齊放的局面。未來五到十年可能是一個行業(yè)變局,群雄爭霸的江湖,危局顯身手,亂世出英豪!中國的芯片人應(yīng)當(dāng)自強!
3nm 工藝節(jié)點以后,摩爾定律會失效嗎?行業(yè)界有不同觀點,但大家都認為是否失效并不重要。 當(dāng)晶體管面積達到最小極限時,人們可以追求晶體管空間最小化,尋找新型材料和發(fā)明新型晶體管結(jié)構(gòu)。 重要的是 芯片行業(yè)根深蒂固的發(fā)展基因不會變,它在信息社會和國民經(jīng)濟中的重要作用不會變,它的 創(chuàng)新 和 競爭 的主旋律不會變,大家追求更小、更快、更好,并爭取成為行業(yè)龍頭老大的努力永遠不會停止。
三、芯片江湖的叢林法則
遇新兼并,逢強合作;贏者通吃,強者恒強。
通過不斷的技術(shù)創(chuàng)新和激烈的市場競爭,芯片行業(yè)的集中度越來越高 。圖4中列出了芯片產(chǎn)業(yè)鏈中的部分頭部企業(yè),也列出了他們在所屬細分領(lǐng)域中的市占率。雖然芯片行業(yè)的競爭是常態(tài),很激烈,但這些公司在細分領(lǐng)域的龍頭地位卻相當(dāng)穩(wěn)固。這張表說明了幾個事實, 一是 重視基礎(chǔ)研究、大強度投入和長期技術(shù)積累是這些公司永立潮頭的致勝法寶; 二是 如果做不到這三條,后來者要“彎道超車”基本是騙人的謊言; 三是 從公司在產(chǎn)業(yè)鏈所處位置看,越偏向產(chǎn)業(yè)鏈基礎(chǔ)支撐的領(lǐng)域,越難以進行快速超越。例如材料、設(shè)備、EDA等領(lǐng)域,由于準入門檻高,技術(shù)積累時間長,龍頭公司的年齡都較長,有些甚至是百年老店。要與他們競爭,超他們的車,幾乎不可能,唯一的途徑是創(chuàng)新。而越靠近后端應(yīng)用的領(lǐng)域,準入門檻較低、競爭激烈、名次更替加快,龍頭公司的年齡較短。例如芯片封測、芯片設(shè)計等領(lǐng)域。所以,強者恒強、強者無敵、嬴者通吃是芯片行業(yè)最顯著的特點。
巨額投入,不斷研發(fā);龍頭老大,永遠追求。
芯片行業(yè)不斷競爭和創(chuàng)新,技術(shù)迭代升級越來越快,龍頭老大的目標就是讓后來者無路可走。芯片行業(yè)龍頭企業(yè)的競爭法寶是大強度資金投入和前沿技術(shù)研發(fā)。按照行業(yè)人士分析,芯片制造工藝發(fā)展到28nm時,芯片性能與成本達到了完美平衡。然而,行業(yè)龍頭企業(yè)為了追求技術(shù)和市場的壟斷地位,一味追求更小的尺寸、更高的性能,把成本放在了次要位置。他們認為只要壟斷了市場,芯片上了巨量,就可以攤薄單個芯片的成本。因此,在最近5年左右時間,芯片制造工藝迭代速度加快,從14nm、10nm、7nm、5nm,到2022年可能實現(xiàn)量產(chǎn)3nm工藝。最后的局面是,代工廠投資大幅增加,先進工藝研發(fā)費用大幅度提高,能實現(xiàn)先進工藝的代工廠越來越少。在芯片設(shè)計方面,圖5以行業(yè)人士對特定芯片研發(fā)費用的估算,列出了先進工藝下,研發(fā)一款特定芯片所需的費用。雖然各種芯片復(fù)雜性和面積不同,芯片研發(fā)費用會有變化,但這是量的變化。制造工藝變化將引發(fā)芯片研發(fā)費用質(zhì)的大幅躍升。未來一款3nm工藝的芯片的研發(fā)費用高達6.5億美元(約合45億元人民幣),這不是一般跟隨性企業(yè)能負擔(dān)得起的。
這種不斷大強度資金投入,不斷追求技術(shù)極致的現(xiàn)象,在芯片行業(yè)最為明顯,看似芯片人“走火入魔”,實則反映了芯片行業(yè)激烈競爭的狀態(tài)。 行業(yè)龍頭企業(yè)不斷大強度的研發(fā)投入顯然會吞噬大部分利潤,但是為了坐穩(wěn)龍頭老大寶座,這也是人在江湖,身不由己的無奈之舉。但帶來的好處是,讓跟隨者的研發(fā)投入沒有回收的機會和時間,讓他們難以形成良性發(fā)展,讓他們無路可走!
芯片企業(yè)不僅要沿著摩爾定律的軌跡不斷前行,而且要加油快跑,猶如逆水行舟,不進則退。 蘋果計劃在2021年推出自研的基于ARM架構(gòu)的處理器,用于Mac電腦。從而使iPhone、iPad和Mac的處理器平臺統(tǒng)一到ARM架構(gòu)之下,為今后處理器升級和用戶生態(tài)對接鋪平道路。雖然從營收來看,蘋果丟棄Intel處理器對Intel業(yè)績影響僅有5%左右,但這一計劃無疑對Intel公司是一個噩夢,預(yù)示著Intel將難以繼續(xù)引領(lǐng)CPU技術(shù)發(fā)展潮流而被遺棄,這是一個不詳征兆。過去十多年里,Arm和Intel的角力一直沒有停止。Intel因在移動處理器方面的失算和落后,終將被移動互聯(lián)網(wǎng)的大潮所拋棄。
結(jié)語 : 江湖上風(fēng)吹云起,不因人的意志為轉(zhuǎn)移。芯片行業(yè)具有不斷創(chuàng)新,求新求變,競爭稱霸的內(nèi)生動力。如果把芯片行業(yè)看作一個江湖的話, 創(chuàng)新 和 競爭 將是永遠的主題。
責(zé)任編輯:tzh
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