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      中國集成電路產品需先做大后做強

      2018-08-15 11:49:50 107

       王志華 王老先生的酒肆絮語 

      中國集成電路產品需先做大后做強

      ——集成電路存量市場是必爭之地

       

      王志華

      清華大學教授,IEEE fellow

       

      【引言】去年,2017,在南京某場合我曾經說過,集成電路對現代信息社會人們的作用,雖然沒有“空氣、水、糧食”那么重要,但是可以比作衣服?!艾F代社會人們都衣冠楚楚的行動,你非要裸奔,你裸奔也沒有人出來打死你,但你裸奔就意味著你離開了文明社會;信息社會,人們已經離不開以集成電路和運行在集成電路之上的軟件,你若堅持不使用以集成為基礎的電子信息產品,則意味著你離開了現代社會”。

       

      既然用“衣服”比喻了人們對集成電路的需求,接著再用紡織品行業對比一下集成電路產業。中國大陸的紡織產業,紡織協會官方的說法是“中國紡織產量已占世界一半,大而不強問題急待解決”,筆者不知道紡織協會的這個數據是不是準確,但是已知的事實是,在世界各地的超市中都可以看到Made in China的紡織品。

       

      再對比集成電路產業的數據,中國是全球電子產品制造的大國,但電子產品中使用的集成電路芯片,卻多是來自進口。2017年全球集成電路銷售額約4300億美元,按照2017年12月31日的匯率,中國集成電路產品的銷售額只占約7.3%的份額。顯然,在全球集成電路產業中,中國大陸的集成電路產品只是個“小蘿卜頭”。

       

      筆者認為,中國的集成電路產業發展,必須經過的路徑是:先要成為集成電路大國,然后再(也只有然后才能)成為集成電路強國。任何其他捷徑都是不存在的,先做大、再做強,是必經之路。

       

      在沒有成為集成電路大國之前,中國不可能變成集成電路強國。任何單點技術上的突破,都可能對集成電路產業發展做出貢獻,但中國集成電路產品的銷售額在全球占比很低的現在,任何“一鳴驚人”的產業新聞,多是“忽悠”,會誤導大眾。

      一、過數年中國集成電路產品銷售額全球占比很小

       

      圖1是從1999~2017年間中國集成電路產品的銷售額與全球銷售額的對比。按照2017年12月31號的匯率,中國集成電路產品年銷售額大致占全球銷售總額的7.3%??垂俨灰籼捱@數據的準確性,數據是我抄來的,按照學術論文的標準,抄的數據給出出處就好。全球的數據抄自SEMI,中國的數據來自半導體行業協會集成電路設計分會的數據。

       

      有人可能會說此數據沒有包含SMIC等企業的制造業,也沒有包含已經是世界第三的的集成電路封裝業,很正確,您說對了,本文全部的討論都沒有包括制造業和封裝業。這個數據是按照“集成電路產品的銷售額”畫出的圖,沒有包含“中間產品的價值”,在同一種“產品”定義下做對比,數據才有價值,數據才能說明問題。本文對集成電路產業,采用的是“集成電路產品的定義”

       

      中國大陸集成電路產業與世界其他地區集成電路對比,強弱的唯一準則,就是這個數據的對比,就是“集成電路(芯片)產品”的銷售額的對比。中國大陸做到集成電路產業的大國,就需要“集成電路產品的銷售額占全球的半壁江山”。任何其他指標,如果不對這個數據有所改變,估計多是“自嗨”、是“忽悠”。

       

      因此,每當我讀到下面斜體標出的這類文字時,多數情況下都會懷疑是不是“自嗨”。“自主研發技術已全面突破歐美技術封鎖,中國制造走向世界前列!”;“這一消息一經發布,真是大快人心!美國人可能永遠沒想到,封禁了中興、制裁了華為,國企業卻在短短3個多月里使出了亢龍有悔!“;“最強反擊!我國宣布大消息,振奮人心!”;“一個中興倒下去,千千萬萬個中國芯片公司站起來!”;“這意味著中國芯片全面突破歐美封鎖,這是中國芯片勝利反擊的輝煌一刻,更是中國科技發展的歷史一刻!”

       

      圖1還有“致命性的缺陷”,就是中國集成電路設計企業的某幾個大戶,其產品多在自己系統內部(手機或者電力系統)消化,其集成電路產品定價不公允,但這這種誤差只會使得中國集成電路產品的實際銷售額小于圖1中的統計數字,不影響本文的結論。

       

      酒肆絮語,我隨便寫,看官隨便看。有錯誤是肯定的,歡迎拍磚。


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      圖1. 中國集成電路產品年銷售額與全球銷售額的對比

       

      二、中國集成電路企業做大,需要努力占領存量市場


      觀察集成電路存量市場,先要看集成電路的存量市場現在被哪些企業占領。圖2是筆者對全球12個重要集成電路企業在過去10年的市場情況的匯總。這12個集成電路企業包含了2017年全球統計機構Garter統計得出的全球前十大集成電路企業之中的8個(沒有包含2017年Top 10之中的Western Digital和Toshiba),增加了ADI (Analog Devices Inc),Xilinx,Nividia以及AMD (Advanced Micro Devices Inc.)等4個企業。除了12個企業的全球銷售額之外,還給出了近10年的全球集成電路市場銷售總量,也包含了12個企業的集成電路產品銷售額之和,圖中用Sub-Total標出。

       

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      圖2. 全球12個重要集成電路企業過去10年的銷售額(2008~2017)

       

      多人對這些重要企業的銷售數據做過不同解讀及分析??梢钥闯?,過去10年,這12個集成電路企業的銷售額之和占全球集成電路銷售總額的比例,從200年的47%增加到了2017年的63%。這意味著集成電路行業是高度壟斷(集中)的行業,若不能在這些“壟斷企業”名單中增加中國大陸企業的名字,中國大陸依然是“集成電路小國”、“集成電路弱國”。

       

      在對此分析的基礎上,筆者可以似乎立即可以得出一個結論:在近期未來(數年),全球集成電路市場的絕對值,仍將以全球現有集成電路大企業為主;盡管大陸地區企業的集成電路產值也會增加,而且增加速度會很快,但是由于現有基數較小,集成電路增量市場的絕對值,短期內仍將是“大者恒大”,而且這“恒大”的集成電路企業群體之中,很難看到中國大陸企業的身影。

       

      換一種積極的說法:中國大陸要做到集成電路產品自主,技術上不受制于人,需要做成集成電路強國;實現這一目標的必經之路是中國大陸(先)做成集成電路大國;而做成集成電路大國的必須步驟是大陸的集成電路企業“搶占現有集成電路的存量市場”。

       

      再把結論說的更清楚些,中國大陸的集成電路企業,必須占領全球市場的“半壁江山”,中國才是集成電路產業的大國,占領半壁江山一定需要占領集成電路產品的存量市場。假定忽視現有的4300億美元的集成電路存量市場,大陸一定建不成集成電路大國,更別奢望集成電路強國。采用所謂的“彎道超車、換道超車”的做法,建成的一定集成電路產業一定是“海市蜃樓”,任何試圖“遇到困難繞著走”,換道就可以做成集成電路大國的說法(做法),都是自欺欺人。

       

      三、中國集成電路企業,有可能占領現有集成電路存量市場


      縱觀60年來集成電路產業的發展,降低成本是“集成電路產業發展的核心驅動力”,增加wafer的尺寸,提高加工精度、降低線條尺寸,主要目的都是“提高集成電路產品性能,降低集成電路產品成本”。為集成電路產業帶了半個多世紀的迅速發展,為人來帶來了信息社會,為消費者帶來了豐富多彩的信息服務。在降低集成電路線條尺寸接近達到極限的今天,就是通常說摩爾定律接近終結的今天,是否還有可能降低集成電路產品的成本?筆者針對圖1中列出的這12個主要集成電路企業的情況,分三個大類,對現有的集成電路產品存量市場上主要企業的數據做點滴分析。

       

      1.  存儲器類產品

       

      各類存儲器是集成電路產品的最重要的部分,圖3列出了三家全球最主要的存儲器企業近10年的銷售額,也給出了全球集成電路企業近10年集成電路產品的銷售總額。圖中可以看到,僅僅是3家企業的集成電路銷售額占據了全球集成電路產品銷售額的28.2%,這個占比數據在10年前的2008年,僅僅是15.8%。國內眾多智者一定是研究過存儲器市場的現狀,以長江存儲、晉華集成、長鑫集成為代表的國內企業,正在努力研發存儲器產品,實現研發、投產、量產,目標是最終占據全球半導體存儲器的一定市場份額。

       

      從資金、技術、市場諸多方面投入存儲器類集成電路的研發,是占領集成電路產品存量市場的主戰場。從這個意義上講,國人在中國企業占領集成存儲器的存量市場的征途中,應該給長江存儲、晉華集成、長鑫集成這樣的企業“寬容、耐心、支持”,只要他們在認真做事情、只要他們在為集成電路產業發展添磚添瓦,都應該支持他們,而不應該是看熱鬧、看笑話、諷刺、挖苦,當然更不應該給他們增加阻力甚至破壞。

       

      再過5年、10年,假如中國大陸真正成長集成電路產業的大國甚至強國,再回頭看今天投入這個行業的人們,那時我們應該向他們致敬。今天這些人可能會成功,變成行業領袖,成為大富大貴之人;但也可能依舊是已經漸漸老去的普通人,成為行業“先烈”。無論如何,在中國大陸成為集成電路大國的途中,搶占集成電路產品存量市場都是必經之路,集成電路存量市場中規模最大的部分就是集成存儲器,今天的這些企業以及投身這些企業的人,將會被這個時代記住。至少被集成電路產品這個小小、窄窄的領域的許多人記住。

       

       

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      圖3. 近十年(2008-2017)間全球存儲器市場的主要企業

      (不包含Intel公司的非揮發存儲器)

       

       

      2.  中央處理器類產品

       

      由于移動通信及移動互聯網大迅速發展,盡管PC電腦早已不是集成電路產業的最核心的市場,但是處理器芯片依然是集成電路諸多產品中“皇冠上的明珠”,Intel是處理器芯片的壟斷性供應廠家,探討處理器市場的存量市場,必須研究Intel公司。圖4是Intel的近10年的部分運營數據。

       

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      圖4. 近十年(2008-2017)間Intel公司的部分運營數據

       

      分析圖4可以得出很多有意思的信息。首先Intel公司的兩大類產品都很PC處理器產品壟斷全球,數據中心處理器產品也是獨領風騷。圖4中最下面的紅色的接近水平的橫線,是Intel公司的銷售額在全球銷售額中的比例,這個數據在十年前的2008年是15.1%,而在去年,2017年Intel公司的產品銷售額是15.2%。這個數據說明,在移動互聯網時代,盡管在智能移動終端產品市場,Intel公司沒有分得一勺羹,但Intel公司的產品,與全球集成電路產品的市場增量是一致的。盡管根據本文圖2的數據,可以看到Sumsung公司2017年的集成電路產品的銷售額超過了Intel,但是“Intel寶刀未老”,在近期的未來,從Intel公司的市場中分得一羹,仍是十分艱巨、十分困難的。

       

      圖4中最上面的一條綠色的橫線是Intel公司的毛利率,過去十年這個數據一致保存在接近60%的水準。參考圖4中最下面表格,過去10年,Intel公司全球雇員的數字從8.3萬人增加到10.2萬人,其單位(人均)產出卻一致在增加,從2008年的45萬美元增加道2017年的61萬美元。Intel毛利率及人均產出在全行業中都是名列前茅的。

       

      據此分析,并考慮到Intel公司掌握全球最先進的集成電路制造工藝,可以得出的結論,處理器的存量市場,應該是大陸企業最晚搶占的存量市場,近期未來,在這個細分領域,大陸企業不存在在處理器存量市場做大的機會。不時看到很多網文,某某公司研制了CPU產品,采用了如何如何先進的制程(40nm,16nm,甚至更先進的工藝制程),遠超Intel公司或者直追Intel公司的產品。這種文字鐵定是“忽悠”,試想當年Intel公司采用時下看來“落后的工藝制程”,設計、制造出了處理器芯片,達到了某種性能指標,假定我們采用“更先進的工藝,實現了類似的指標”,這不標志著我們更強,只標志著我們與先進集成電路企業存在“明顯的差距”。

       

      集成電路設計企業,采用先進的工藝制程技術,設計出某些芯片,例如比特大陸、嘉楠耘智等企業采用先進工藝設計出滿足區塊鏈計算需求的芯片,當然意味著其團隊的設計能力非常之高,但任何“對半導體行業發展的戰略意義”、“讓浙江半導體行業有機會引領全球”的說法,都是言過其實。區塊鏈計算所需要的芯片,在集成電路產業中,當歸屬本文第四部分所講的“集成電路增量市場”,集成電路增量市場確實也是國內企業應該關注的市場,作為個例的企業關注這些市場,研制滿足這些市場需求的集成電路產品是合理的、應該的。但是當全社會為這些個例企業大唱贊歌的時候,當全社會用這些個例“集體群歡”的時候,我們要問兩個問題:(1)若沒這個企業的這個產品,中國大陸的集成電路產業會怎么樣?對電子信息整機產業會有什么影響?(2)這個產品的銷售額,在全球半導體市場銷售總額中占什么地位?持續發展是不是可以幫助中國的集成電路產業在世界上占領“一席之地”,幫助中國大陸成為集成電路大國?當你對這兩個問題有了明確的回答之后,你就會對“引領全球”之類的說法有了清晰的認識,你就不會頭腦發熱的忽悠自己,更不會用此種個例為依據忽悠別人。

       

       3.  移動終端(通信)用集成電路產品


        通信終端中的集成電路產品,是中國大陸唯一在全球范圍內占據了可觀份額的集成電路產品。圖5是清華大學魏少軍教授在2017年亞洲固態電路會議A-SSCC上給出的數據??梢钥闯?,中國在通信終端用集成電路產品上的發展確實可圈可點。移動終端中的應用處理器在細分市場中占據了大致18%的市場份額;通信終端中的協議處理器則中國大陸企業則占比大致22%。

         

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        圖5. 各集成電路產品細分市場大陸企業所占比例

         

        前文提到,中國大陸集成電路產品的銷售額在全球集成電路產品市場份額中占比大約7%,而大陸企業在細分市場占比最大的產品都集中在移動終端產品需求的集成電路上。究其原因,主要移動終端制造企業在中國不是是造成這個現象的唯一的原因,更重要的原因是“隨著摩爾定律的終結,工藝制程技術不再是集成電路技術(及產品)的唯一驅動力,應用產品的驅動時代,中國的企業有可能在世界上占有一席之地”。事實上,在歐美發展集成電路的上世紀中期,中國大陸沒有形成自己的產業基礎,因此在存儲器、中央處理器等等諸多細分領域市場,中國大陸的企業現在處于追趕的狀態。而移動互聯網時代才產生的智能終端,在近10年間才成為市場的重要驅動,中國大陸的個別企業在這個單點市場領域,起步幾乎與世界同步,這也是中國芯片企業能在這個細分領域占領較大市場份額的重要原因。因此,我們們看到了華為海思、紫光展銳等國內芯片企業的興起。

         

        另一方面,正是由于中國大陸企業參與全球競爭,使得歐美細分同類產品的企業面臨巨大的市場競爭。圖6是移動通信終端芯片世界最大企業高通近10年運營的部分數據。從圖6可以看出,高通公司近10年集成電路產品的市場銷售額依然在增長,從2008年的約67億美元增長為2017年的約165億美元;但其集成電路產品部分的利潤率卻在震蕩式下降,從2008年的約27.3%下降到2017年的16.7%。這個利潤率遠遠低于歐美其他集成電路產品企業的利潤水平,不能不說是中國大陸企業參與競爭的原因。

         

        進一步解讀高通公司的運營數據,在充分競爭的移動終端芯片市場,中國大陸的企業可以競爭出線,從而可以得出推論:在歐美企業占主導的其他集成電路產品的存量市場,中國大陸的企業努力耕耘,有可能在存量市場中搶占一席之地。

         

        圖片關鍵詞

        圖6  Qualcomm公司近10年運營的部分數據

         

        4. 其他主要集成電路企業


        圖2中列出的12個集成電路產品供應商,去掉除存儲器、中央處理器、通信、FPGA產品企業之后,得到的5個集成電路企業如圖7所示。這5個企業中無論是規模較大的如Broadcom+Avago,或者是德州儀器公司,年銷售額大于15億美元;規模較小的愜意如Analog Devices Inc,年銷售額在50億美元以上。無論規模大小,近千年來其毛利率都在50%以上,特備是Analog Devices Inc, 其歷年毛利率都在60%以上,甚至達到70%-。

         

        企業維持如此之高的毛利率,至少說明兩個問題:(1)企業的產品在電信信息產品中有不可替代的價值;(2)在細分市場中不存在可以與其競爭的對手。中國集成電路產業的發展,必須努力搶占這些企業的存量市場,才能發展成集成電路大國。隨著集成電路工藝制程技術的升級換代變慢,客觀上具備搶占這次存量市場的條件。

         

        再過數年,當我們再次翻開這些集成電路企業的運營數據,看到類似移動通信終端中集成電路類似的數據,中國大陸企業在這些領域中也占了半壁江山,就可以自豪的說,我們已經是集成電路產業的大國。在此之前,我們全行業、全社會都應該“忍辱負重、臥薪嘗膽”,少忽悠、多干活兒。只有你的產品搶占了競爭對手的市場,才能說明你比競爭對手強。除了市場占有率之外大其他任何指標,都近乎“耍流氓”。

        五、不是終結的結論

        集成電路產品領域,現在的情況中國大陸還是小小國,要想成為集成電路產業大國,不可避免的要去努力占領集成電路存量市場。占領存量市場,需要行業內人士的努力、刻苦的工作;也需要社會的支持。除了最近社會上談論較多的資金、技術、人才匱乏,需要社會投入之外,(合理、符合慣例的)政策的支持也是重要的方面。

         

        416事件之后,整機企業應該看到了集成電路產品供應鏈中的“禁運風險”。在國際政治面前,整機企業辛辛苦苦建立的以經濟利益為核心的供應鏈,可能一文錢都不值,部分企業有建立“集成電路器件第二貨源”的意愿。在這種前提下,政府若制定相關政策法規,要求涉及國計民生或者是政府采購的電子信息產品,都必須提供其主要部件的“第二貨源”,定會有效會促進行業的發展?;叵肷鲜兰o日如中天的Intel公司允許AMD神一樣的存活,就是這個“第二貨源”政策的活生生的例子。

         

        結論:中國要成為集成電路的強國,必須首先成為集成電路大國。若想成為集成電路的大國,集成電路的存量市場是必爭之地。

         

         


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