清華大學(xué)王志華：國產(chǎn)模擬芯片的兩條路
2020-05-21 12:25:58
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在清華大學(xué)全球私募股權(quán)研究院舉辦的“新基建，‘芯’助力，國產(chǎn)模擬半導(dǎo)體的升級(jí)之路”線上沙龍活動(dòng)上，清華校友總會(huì)半導(dǎo)體協(xié)會(huì)副會(huì)長、清華大學(xué)微電子所教授，IEEE Fellow王志華就該話題分享了自己的一些見解。
芯片不單是普通產(chǎn)品，還關(guān)系到產(chǎn)業(yè)安全，國家安全，社會(huì)福祉，社會(huì)穩(wěn)定。因此，發(fā)展集成電路產(chǎn)業(yè)對(duì)于我國來說意義重大。
近年來，我國在不斷發(fā)展集成電路產(chǎn)業(yè)的同時(shí)也在探索全新的道路。中高端模擬半導(dǎo)體作為其中重要的分支，近年來一直嚴(yán)重依賴進(jìn)口，中國該如何發(fā)展模擬產(chǎn)業(yè)成為值得關(guān)注的問題。
王志華指出，從全球集成電路市場(chǎng)來看，整體市場(chǎng)在2019年產(chǎn)值為4200億美元，中國產(chǎn)值是430億美元，占據(jù)全球的十分之一，還是很弱小。
王志華進(jìn)一步指出，中國應(yīng)該變成芯片行業(yè)的強(qiáng)國，不只是大國。大國的概念應(yīng)該三分天下有其一，沒有做大之前都不可能變成強(qiáng)國。做大是集成電路發(fā)展的路徑之一。
縱覽整個(gè)模擬市場(chǎng)，ADI是其中的龍頭企業(yè)，有60億美元的營收都?xì)w于模擬電路，主要應(yīng)用市場(chǎng)是工業(yè)，汽車，通訊以及消費(fèi)類，不難發(fā)現(xiàn)，在整個(gè)應(yīng)用市場(chǎng)中，工業(yè)應(yīng)用占了半壁江山。
再看TI，TI模擬部分的產(chǎn)值大約是102億美元，占其營收的71.1%。其公司大約有三萬芯片設(shè)計(jì)人員。
同樣還有NXP，NXP 2019年全球銷售額約為90億美元，對(duì)比而言，我我國數(shù)一數(shù)二的上市芯片公司的體量，大致只有NXP的十分之一，因此我國還有很遠(yuǎn)的路要走。
王志華表示，集成電路行業(yè)是不可替代的行業(yè)，行業(yè)中最核心的是晶體管。人類社會(huì)今天能夠想到的所有運(yùn)算都可以依靠晶體管實(shí)現(xiàn)。晶體管非常便宜，一個(gè)存儲(chǔ)器芯片上大約有四十億只晶體管，只需要大概四美元。單顆晶體管遠(yuǎn)比單粒大米便宜。在可預(yù)見的未來沒有其他技術(shù)可以替代。
不僅如此，集成電路市場(chǎng)行業(yè)規(guī)模每年都在上漲，當(dāng)然，由于疫情原因，2020年或許有點(diǎn)下降。王志華舉例表示，衛(wèi)生紙是穩(wěn)定產(chǎn)業(yè)，今年的產(chǎn)品，明年、后年可以繼續(xù)，因?yàn)樗恍枰聯(lián)Q代。
而對(duì)于芯片而言，今年生產(chǎn)的芯片明年也許還能賣，但后年就一定不能賣了。芯片行業(yè)增量雖然只有10%，但由于技術(shù)更新的原因，產(chǎn)值即使不再增加，也有大量的新產(chǎn)品、新需求。
王志華指出，國內(nèi)企業(yè)一定不要相信存量問題可以靠國際分工解決這個(gè)問題，能走的路必須是自己在存量市場(chǎng)里搶回一部分市場(chǎng)份額。這是集成電路發(fā)展的必經(jīng)之路，也是模擬集成電路發(fā)展的必經(jīng)之路。
我們要?jiǎng)?chuàng)造出中國的模擬巨頭，這個(gè)巨頭，體量必須是幾十億美元，擁有數(shù)以萬計(jì)的員工，到這個(gè)階段，我國模擬產(chǎn)業(yè)才會(huì)變成真正的成熟行業(yè)。
同時(shí)，創(chuàng)造出全新的技術(shù)也許是另一個(gè)發(fā)展路徑。王志華舉例說到，在相機(jī)行業(yè)，當(dāng)時(shí)感光材料也是卡脖的產(chǎn)品，一卷膠卷可能要20塊左右，中國行業(yè)里面著名的商家就是樂凱，他們一直認(rèn)為自己的競爭對(duì)手是柯達(dá)及富士。
然而到今天，柯達(dá)和富士都消失了，打敗樂凱的不是柯達(dá)及富士，整個(gè)民用感光材料行業(yè)都沒了。
如今的CMOS傳感器市場(chǎng)，擁有超百億美元體量。根據(jù)預(yù)測(cè)，在移動(dòng)設(shè)備和汽車應(yīng)用的驅(qū)動(dòng)下，2015-2021年，CMOS圖像（CIS）產(chǎn)業(yè)的復(fù)合年增長率將達(dá)到10.4%。預(yù)計(jì)市場(chǎng)規(guī)模將從2015年的103億美元增長到2021年的188億美元。這就是全新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)帶來的巨大機(jī)會(huì)。
再來看這樣一組對(duì)比，半導(dǎo)體行業(yè)前十四大廠商與醫(yī)療器械行業(yè)前十四大廠商。王志華表示，這兩張表格中有很多一樣的地方，比如全球銷售量，半導(dǎo)體市場(chǎng)達(dá)到4200億美元，醫(yī)療器械市場(chǎng)達(dá)到4600億美元，幾乎相當(dāng)。
也有很多不同的地方，首先是購買方，在半導(dǎo)體領(lǐng)域，中國市場(chǎng)占據(jù)了60%，而醫(yī)療領(lǐng)域，美國占據(jù)了60%。假定讓中國享受與美國一樣的醫(yī)療器械服務(wù)，里面就會(huì)存在巨大的增量市場(chǎng)。
其次是頭部廠商 ，在醫(yī)療器械行業(yè)中，排名第一的廠商在全行業(yè)中占6%，而半導(dǎo)體市場(chǎng)中排名第一的廠商占16%。這表示半導(dǎo)體行業(yè)競爭更加激烈，也更加重要，如果用芯片解決醫(yī)療問題，將會(huì)有很大的市場(chǎng)空間，同時(shí)沒有那么激烈的競爭。
王志華舉例道，在醫(yī)療領(lǐng)域，神經(jīng)調(diào)節(jié)可以有很多種不同的應(yīng)用，換個(gè)算法可以治療肥胖癥，尿失禁，骨粘連多種疾病，但在電子來看這就是單純的模擬電路，只要做的比較小，可靠，可編程，放進(jìn)人體。
2019年，全球8個(gè)主要企業(yè)神經(jīng)刺激器械銷售總額約達(dá)240億美元，其中有足夠大的市場(chǎng)規(guī)模。
助聽設(shè)備也是如此，2019年，助聽設(shè)備產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值達(dá)百億美元，光其中前四家產(chǎn)值就達(dá)到了60億美元。中國市場(chǎng)只占其中的4%，這里面依舊有很大的增長空間。
王志華總結(jié)稱，集成電路本身是一個(gè)很大的市場(chǎng)，中國模擬市場(chǎng)想要發(fā)展，就必須要在存量市場(chǎng)做到性能更好，價(jià)格更低，這樣才能搶占國外市場(chǎng)。其次，行業(yè)還需要找創(chuàng)新點(diǎn)，這樣才能從根本上解決問題。
中國目前集成電路產(chǎn)業(yè)還很弱小，整個(gè)行業(yè)還在追趕階段，需要所有廠商的共同努力，不能指望一家廠商的崛起去解決問題，這不現(xiàn)實(shí)。
應(yīng)用需求是創(chuàng)新的源泉，長期堅(jiān)持是成功的關(guān)鍵。
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清華大學(xué)
模擬芯片
國產(chǎn)替代
