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弯道超车 强国有我

弯道超车  强国有我 深圳艾凡特Phanaline
2022-01-12
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导读:科普,中国半导体,在新时代内需发展阶段。有靠山,弯道超车,初见曙光。

半导体产业,是一个全球性的产业链,专业的分工性极强。目前,仅仅美、日两国,在半导体技术上,是有能力去卡他人脖子。以往,韩国在储存芯片,中国台湾在晶圆代工方面,都发展得很好。

 

图片来源:网友

身处在这样一个既有合作,又有竞争的体系中,中国半导体,如果找到一两个点,用于破防西方的封锁,然后慢慢形成,并且垄断自己的独特市场。这样的话,要卡,也是互卡脖子的局面,以此来保障产业链安全,最终实现弯道超车。
 

近几十年,由零开始到现在,中国的整体发展,势不可挡。从生活上,高铁、高楼、旅游,甚至豪车一条街,即使在国内的中等规模城市,也是常见。事实说明,中国已经踏进小康社会。


图片来源:一位常年工务于,太平洋两岸4国6地的,外籍企业家,家乡不是四川


同时,中国实行集中资源办大事的体制优势,民族复兴及中国梦,作为每一位中国人,都深深感到自豪。

 

(图片来源:网络)


如今,美国、印度、南美,民众都普遍认知,中国已是有钱的发达国家。特别是小部分国人,在海外的“买买买”旋风,真是绝绝子。
 
再者,美国的政治、投资、学术领域里的精英们,甚至连某些晚间电视主持,都普遍认同,中国的民生基础建设,已经超越美国,赢了✌️。他们的羡慕是不用质疑的!

他们还认知,在高科技上,中国不仅仅是投资大,而且还有多方面的优势。所以他们坚信,在高科技方面,特别是在人工智能领域中国很快就能赶超美国。众所周知,半导体是人工智能技术的引擎。


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(图片来源:网络)

从产业角度上,中国在中高端消费类电子,以及中低端半导体封装制造业,早已超车多年。从苹果2021年公布的全球200供应商中,就可以看出,中企占比为42%排第一,日企为16%跟随。但在中高端元器件方面,中国还是有很长的路要走。
 
图片来源:Luxic

总体来说,中国的制造业与西方发达国家相比,还是有些差距。前工信部苗玗部长曾说过:制造业的差距,是大约是30年左右。另外,半导体行业协会副理事长,魏少军教授认为:半导体的差距,大约是有三代左右,也就是15~20年左右。
 
1985年前后,国内半导体市场份额,大约是60%左右为进口元器件。目前,国内半导体元器件市场份额,已经是接近90%左右进口,3000亿美元左右,逆差颇大。另外,先进设备、材料、EDA工具/IP核(EDA工具是电子自动化设计工具,IP是知识产权),几乎全部依赖进口。包括半导体专业人才,往往是出高于5~10倍薪酬,从海外挖角。
 
图片来源:

现在,我们回顾一下,中国的半导体市场化创新浪潮的历程。中国特色的市场经济,到今天,已经迈进40余年。期间,中国的市场化半导体创新浪潮,前后一共发生两次。

第一波浪潮,是发生在美国科技泡沫年代,在2000年左右。

当年,有一批海归,带着技术和资金回来。例如,由陈友忠、钟东霖,成立的科技创投基金,投资半导体。另外,黄鸣浩博士,带着技术和资本回国,二次创业,创办了中国第一家功率半导体IDM(集成电路制造商),上海新进BCD(纳斯达克:BCD,被美国DIODES并购)。郑灼荣回国,独自成立,珠海建荣集成电路。强国有我👍👍👍 

还有其他著名企业,其中有:中芯国际、 展讯、炬力、芯原微、上海微电子、世芯电子等等。
 
图片来源:世芯电子

第一波浪潮,到了2008年,因为美国金融危机,而停了下来。原因是很复杂,主要是,通往美国资本市场,上市之路不通顺,投资回报低,往往上市企业的第一天的股价,是最高的。

其中,中芯国际,就是个例子。主要原因是,他们的工艺不够成熟,包括良率低和IP核少,因此造成客户不多,最后影响业绩,从而体现于股价上。就好像去吃自助餐,没有什么菜,米饭还是生的。
 
第二波浪潮,是在2014年左右开始的。这波浪潮与内需市场有关。
 
消费市场
接下来,我们来谈一下,消费市场与半导体创新和发展的关系。

近几年,中国消费市场上,80~00后,他们对国货兴起,民族品牌,产生共鸣。毫无疑问,这是助推中国科技产业发展的主要力量。
 
图片来源:

我们先来对比一下。1993年,我第一次回国探亲,买了一台,当时最好的,无绳电话,送给我舅公。谁料到,竟然很生气的把它摔烂,还骂我瞧不起他,因为我给他的电话,是中国制造。
 
2012年,我江苏业务团队的11位经理手上,就有13台苹果手机。当时,我的手机是一台HTC,而且还是移动的捆绑套餐货。
 
2个月前,我与广州深圳的同事亲友聊天,惊奇地发现,有超过40多人,都放弃使用苹果,改用华为手机。觉醒年代来了!
 
图片来源:华为

再来比较一下,日本人,一直长期保持并且低调使用日货的习惯。例如,在日产的汽车市场上,到了今天,日产汽车还保持95%左右的市场份额。在日本与美国两个汽车市场,日产汽车,从型号到服务,都有极大区别。这些区别,让美国人完全摸不着头脑,所以美国人也打不进日本市场。
 
1980年代初到今天, 美国人就已经开始自我批评:美国品牌汽车,贵、耗油、安全差、质量差、功能少。总统上任,首先号召:雇美国人、买美国货,但是美国货,还是没落,类似表现,2000年后,尤为明显。
 
所以说,消费者的支持才是产业发展的靠山。

 图片来源:

资本市场
产业发展离不开资本。近年,中国资本市场改革初见成效,各地母基金及股权基金林立。加上卡脖子问题,资本追捧半导体为代表的硬科技是很热。半导体上市企业的市盈率,平均远高于美国同行,未来一段时间,还可能有更高的溢价。
 
这样带来的正面影响,已传导给早期初创企业。有初创的芯片设计企业的A轮融资,到数亿元的不少,这样才有竞争力去抢夺人才发展。
 
但是,有些半导体龙头企业,上市第一天,就是最高价,这对产业长期发展可能带来不良影响。要解决这方面的问题,我们还要向犹太人学习。几乎每一家在美国上市的以色列企业,长期以来,平均每年有20%左右回报,跑赢大市,受投资者青睐。
 
图表来源:ACA 资本

高估值是信心问题。如何创建一个长期稳定的投资环境?说好故事很重要。部分照搬华尔街和硅谷的是可行的,但也要时序优化。以下几点市场要素是值得关注。
 
美国大规模的风险投资,于半导体领域,在2000年后,基本停止。日本,也在2008年后停了。进入股权投资并购重组阶段。这可能会间接放慢,美国半导体新技术发展的脚步。这是否,中国半导体产业升级追赶,弯道超车的机遇?
 

中国的市场化半导体投资也是刚起步,有经验的专业人员不多,是需要时间来培养。

中国的半导体创业投资环境中,天使投资是比美国强的。甚至地方政府,也是最大的“天使”之一。

由于半导体企业,投资周期长。而且,一般私募风险股权投资基金周期短,不少私募基金,是不投A~C轮的半导体企业。因此,大基金与私募风险投资互补模式,不是简单的领投与跟投,这是值得期待的。这意思是,像田径接力交棒:要顺畅(接盘)。

(数据来源:亿欧智库

自从国家半导体大基金成立以来,半导体产业迎来黄金发展机遇,相信后续会加大投,特别是投资早期技化,这也是值得期待的。
 
图片来源:斯坦福大学

同时,互联网企业有一种资本模式:“亏得越多,股价越高”,何时能培养资本市场,对半导体企业也同等于互联网企业一样,有一个相对宽容的心态?
 
资本市场的发展是很快的。中概股回归香港上市,或者近期的SPAC概念可否给半导体企业上市融资,打开更广阔通道?
 
图片来源:

美国佬评论,中国房地产要吸取加州的教训,香港同胞就笑了,部分大陆同胞谈到地产,也异口同声的说,不要让李超人跑了! 

房地产和互联网企业,野蛮生长年代已成过去?人才竞争和社会资源能否,流入硬科技的转型升级?


资本以外,半导体产业有它本身特点:投入大、周期性强、迭代快。
 
早年,我跟随斯坦福大学牛教授西奥菲博士John M. Cioffi)参与互联网宽带接入(DSL)技术的原始创新。他辞去教授工作,忽悠几个粉丝门生跟,又卖掉房子,有一段时间,甚至还要找思科的董事帮忙发工资。最终他带领企业,实现DSL芯片产品全球市场份额第一的目标。实在不易。

在技术上,我也是深有体会:1995年左右,第一代DSL技术的小盒子芯片成本是3万余美元。到了1997年,第二代在2千余美元左右。1998年,第三代降到100美元左右,才不亏。同时,在互联网宽带接入技术腾飞之时,几家竞争对手就已倒下。2002年,第五代是2美元左右。现在芯片是在20美分左右。
 
图片来源:斯坦福大学

而且,当年博通(Broadcom)的创办人和思科(Cisco)的技术副总裁对我们的技术不看好,说我们是疯子。这样来说,一般财务投资者就更难投资新技术!

 

图片来源:斯坦福大学


据说,华为是在2003年,开始自研芯片。它的手机是在2015年左右,才带有自研芯片,华为不是交了十几年学费吗?

 

资本市场也有一定的周期性。半导体发展发展规律更复杂,要有耐心,未来可能会有第三波,第四波的产业浪潮


图片来源:斯坦福大学


半导体产业

西方国家,把握先进技术,运用封锁的套路,以高价卖技术的手段,来维持着领先地位 。


(数据来源:ACA 资本

美、日是掌握核心技术,是第一梯队,包括设备、材料、EDA工具/IP核、芯片设计等领域;中国台湾国,是第二梯队掌握先进的制造工艺技术;中国是第三梯队,因投资不断加大来有很大的发展空间。


(数据来源:亿欧智库


在早期阶段,资源在大领域的分配,以及市场规律,发展会经历一个探索阶段。下面,让我们看看以上几个领域。

 

图片来源:阿斯麦尔


设备/材料市场/EDA工具/IP核

全球半导体设备市场基本上是由美、日企业平分的市场,加上荷兰阿斯麦尔ASML),销售占设备市场的9成以上。2020年,市场规模大约为625亿美元。


半导体设备主要分为三大领域,它们分别为:光刻、薄膜、蚀刻等,再加上封装、测试。设备的特性是:可靠性和精度极高,比一般军用、航天设备,都要高好几个级别。


光刻设备龙头,是荷兰阿斯麦尔,产品支持5纳米工艺制程,国产的光刻设备,是上海微电子,支持90纳米。


另外,薄膜设备龙头,是美国应用材料(Applied Materials)占7成市场份额,国产的是沈阳拓荆。


蚀刻设备龙头,是美国泛林(Lam Research)占5成市场份额,国产是中微半导体,封测龙头分别是ASM和KLA

 

图片来源:


光刻机比较受关注,其功能是光学蚀刻电路,可简单理解为,原理与照相机一样


图片来源:尼康


材料方面,由美、日、欧企业垄断,占市场8成左右。晶圆龙头,是日本信越。气体、研磨材料也是美、日企业为主,3M、杜邦、日本Fujimi等等。


图片来源:上海微电子


另外,美企几乎垄断EDA工具/IP核的全部市场,龙头是新思科(Synopsys),国内是华大九天。


卡脖子是多种形式的,由来已久的。2019年,日本卡韩国三星脖子。有些日本设备,是不卖给中企的。中国多家企业被美国卡脖子,因为美国技术有相关的出口审查法规。

 


现实上,中企往往比较难买到先进设备。因此,部分8吋二手设备价格,被炒到7成12吋的价格,你要知道,8吋设备早在20年前,就已经停产。我看不懂,但我大受震撼!

 


但是,中国拥有完整并且主导稀土产业链,而美、日企业只是在高端半导体应用上领先。高纯度材料技术,则掌握在日企手里。

 

图片来源:


与此同时,日本村田,在半导体材料方面,是具有领导地位,并与五矿集团合作,购买稀土美国通用,也与中国稀土合作,生产永磁材料,应用于电车方面。

 

图片来源:


中国稀土行业协会陈占恒秘书长说,稀土是工业的黄金,应用很广。例如,氧化铈,是用于抛光粉,氧化钕、氧化镨等永磁材料。氧化铈在半导体应用,可用于LED面板抛光、晶圆和多层陶瓷电容(MLCC)减薄等。

 

还有,在深圳华强北电子元器件市场,你会发现,高端MLCC、电阻等,是日产品牌,国产只是中低端。


(数据来源:稀土行业协会


2017年,某大电容厂的总工,告诉我,日产的电容厚度是超薄的,日产的MLCC电容厚度只是他们的1/5~1/10。基于性能质量的因素,他们采用日本陶瓷粉和其他部分日本设备 。


总而言之,设备市场,有其潜规则:佬大挣大钱,产品就是行业标准,佬二挣小钱,佬三亏钱。

 

图片来源:


芯片设计

据企查查数据,现存有8.64万家芯片企业,今年新增3.21万家。这些数据,真的会吓死美国国会山庄的“宝宝们”啦。幸亏,他们不懂中文😅


另外,从微信的大数据可以看出,全民“买房”最热的是企查查数据,去年,转型也快,深圳是半导体创业最火的地方。


中国人的企业家精神是最强的,万众创新的时代来了!

在设计领域里,投资可以少,甚至一人做起,从小到大,做设计服务都可行。韩国很多芯片企业,也是这样走出来的。同时,这也是美、日流行的商业模式。


如果这些企业协同合作良好,的确是可以把很多EDA工具、IP核搞好,因为这些是不需要流片。

 

图片来源:世芯电子

当然,能进台积电流片是很难的,它只支持低位的数十家设计企业(N),而中芯国际也只支持以台积电客户规模的,N-10家,左右。另外,中芯国际不分配产能给中等规模企业,也是时有发生。

  

图片来源:ACA 资本


安谋(ARM)也是从小慢慢发展起来,是源于一个偶然的机会,而找到靠山。1996年,徳州仪器(TI)选用了它刚开发的微处理器(MCU),嵌入在TI的手机芯片上,而TI,当时拥有全球接近9成的,手机芯片市场份额,2012年退出手机主芯片市场。这样,给安谋垄断移动设备市场,打下基础。

 

华为也是从小做大,交了多年的学费。华为被制裁后,没有了5G功能?就是个例子。据说,2022年,华为的麒麟830和720芯片,均退回采用14纳米工艺制程,而2018年的710采用12纳米,2020年的820采用7纳米先进工艺。


任总,真的不容易,是我YYDS🌹🌹🌹


   

 图片来源:建荣集成电路


上面提到了三代技术差,现在来探讨一下,差距究竟是什么?一般来说,芯片技术,每代都可以,把晶体管单位面积密度翻倍。

 

但实际上,一般每代芯片,只减少面积25%左右,因为芯片设计的利用率一般定在70%~80%,主要原因是,芯片的内核布局与输入输出,有其物理极限。

 图片来源:SANA Technology

可这样理解,一幢房子的大小,取决于它内部有多少家具与门窗。我早年的一颗网络芯片的利用率,不到40%。

 

这样推算,三代技术,可把同样功能的芯片减少面积一半以上,结果就是成本砍半以上,耗电减少,性能提高,让更多应用软件,可以跑起来,更快。

 

确实,芯片设计的差距是很大的。产业合作水平,需要向第一和第二梯队学习,早日建立产业协同。


期待,中国半导体产业发展壮大的那天早日到来。


图片来源:建荣集成电路


知识产权/产业标准

近年来,国家大力鼓励知识产权创新与产业标准制定。同时,半导体专利技术的追赶,也发生了巨变。半导体相关的专利申请量已经进入前三,并成为专利输出国。

 


政府还有专利奖励计划。李文红律师,从业20余年来,了解华为专利战略,也见证到,中国的半导体专利技术,从量到质量的脱变。他说的最好的案例是,在专利技术与市场份额上,东方如今已名列前茅。

 

2012年,在张宏伟与张建荣处长的协调下,国家质检总局主导,制定了国家特种设备物联网产业标准。虽然工业物联网标准很难,但这是一个良好的开始。


图片来源:Altus


物联网的概念,是从1996年提出的。直到2016年,才有了窄带NB-IoT的国际标准。但是,不能用于工业安全性的应用。

 

现时的通信技术,目前还不能达到工业生产安全的要求。例如,塔吊的控制室是在半空中的塔吊架子上,控制场景是现有的通信技术,都没办法把它拉到地面上的,我们曾试用光纤,但是也解决不了问题。

 

图片来源:Altus


因此,半导体技术,未来二十余年的发展前景好,加上元宇宙、电动车、物联网通信、软件定义芯片、区块链、量子计算等,应用的需求在不断提高

 

环境保护

半导体制造业,是一个对环境,带来化工污染的行业。即使在全球范围内,也是极大的挑战。天津环保局温武瑞局长说过,中国是发展中大国,也是环境保护负责任的大国,必须大力执行环境保护。同时,期待更多的电子新技术。


习主席庄严承诺,中国在2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和。

 

人才

美国半导体,从业人员已经老龄化,平均年龄在60岁左右,心态情绪比较低落,躺平的多,吐槽多年来,没有产品发展路线图的也不少。年轻人,基本是不进入这个行业,往往跑到互联网、医疗健康等行业。日本情况也是差不多。


但是,中国半导体发展快,集成电路已经是一级学科,中国多所高校,建立微电子学院,培养新一代。国内半导体从业人员相对年轻,据资深行业分析,全国平均年龄在30岁左右,上海在40岁左右。 


同时,海归越来越多,如果用以老带新的方法,充分利用年轻化,是一定会带来创新的。本来,半导体技术,就是创新驱动。



健康问题

在996横行年代,健康是一个重大问题,我有同行同事,由于长时间工作过劳,情绪压力过大,心血管相关疾病的患病率甚高,最后死于岗位上,或在回家的路上,是时有发生的。


归根结底身体是革命的本钱。

 

结语

总的来说,半导体技术商业化的路,是具有很大的挑战的一个竞争体系,而且专业性极强。从第一天开始,就已经是全球化,而且也是漫长的。就算龙头,美国,也是有温差。中国半导体要在,全球化中学习和追赶。过去40余年的发展,很不错。未来有希望。


最后,用一首诗来总结:


视差距

同发展

努力创新

保重健康

正道沧桑💪

弯道超车🎉🎉

强国有我🇨🇳🇨🇳🇨🇳


PS:作者会出一书有关海归的《科技梦 梦 美国梦 梦想成真》,请关注。
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本文完
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Phanaline一个来自美国的养生品牌膳食补充营养品。核心团队均为医学博士,在美国临床医学、运动营养、药理等有丰富经验。产品研发建立在严谨的药理研究和类临床验证基础上,并通过美国药监局FDA、GMP、Intertek的产品质量认证。
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