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芯片战争,语音芯片该何去何从

更新时间: 2022-09-08 09:39
中国当前的首要任务之一是缩小本国在半导体技术上与国际先进水平的差距,但目前,仍需克服一些重大障碍。

目前,中国是全球计算机芯片第一大进口国。中国对于外国技术的高度依赖促使其迫切希望加快本土半导体产业的发展。尖端集成电路(Integrated circuit,简称IC)可能会成为未来数位应用发展的主动力,因此,发展半导体技术对中国实现科技强国的目标至关重要。

尽管中国持续为本土芯片制造投入巨额资金,但从中短期来看,中国芯片技术水平仍然远落后于世界先进国家。

华美银行科技与高成长企业业务执行总监郑诗纬(Calvin Cheng)表示:「对中国来说,寻找芯片设计和制造人才无疑是一个巨大的挑战,但其近期想要独立发展半导体产业的决心,将有望吸纳更多人才。」

战略与国际研究中心(Center for Strategic and International Studies,简称CSIS)的报告指出,2019年,中国使用的芯片中仅有16%是由本土制造,其中约一半是由外国公司生产的。中国的目标是在2025年实现半导体产业自给率达到70%,并在2030年达到国际先进水平。然而,产业分析师认为,这些发展目标将很难达成。

为了弥补自己的短板,中国本土的半导体产业仍持续高速发展。中国半导体行业协会(China Semiconductor Industry Association)的统计显示,在过去15年里,中国的半导体产值已增长近14倍,目前,年均增长率在16%到20%之间。

中国的市场调研公司Daxue Consulting的项目负责人迈克·文肯堡(音译,Mike Vinkenborg)表示:「中国能以多快的速度赶上世界领先的半导体生产商还有待观察。我认为可能需要至少十年的时间。但可以肯定的是,近期美国对于中国部分企业的制裁增强了其发展芯片产业的决心。」

设计方面

半导体产业包括许多子行业,而这些行业影响着中国在全球竞争力方面的排名。在关键的设计领域,中国企业已经学会运用全球最先进的技术,并在一些重要的半导体应用领域处于领先地位。在智能型手机使用的半导体方面,华为(Huawei)的全资子公司海思半导体(HiSilicon)、紫光集团(Tsinghua UNISOC)、中兴通讯(ZTE)、小米集团(Xiaomi),以及阿里巴巴(Alibaba)等都是国际市场中不可小觑的重要竞争者。甚至有人认为华为的麒麟芯片(Kirin chipset)是世界上最先进的芯片之一。

然而,在存储器和逻辑设计(CPU处理器/GPU图形处理器)等关键的半导体垂直领域,中国企业的设计和商业市占率仍远远落后于西方同行。

欧亚集团(Eurasia Group)全球科技政策总监保罗·特里奥洛(音译,Paul Triolo)表示:「由于缺乏产业竞争前沿所需的人才、技术和商业信誉,中国企业难以降低对西方半导体的依赖程度,而在《中国制造2025》中所制定的国内发展目标,也已被证明是不切实际的。虽然与十年前相比,中国企业已经取得了长足的进步,但中国仍无法在行动装置半导体以外的市场获得显著的市占率。」

中国制造业的发展瓶颈

开发微型IC是目前半导体产业的趋势。晶体管之间的距离越小,每平方英吋的计算能力就越强。这也是为什么7纳米芯片比14纳米芯片更强大。来自台湾的全球领先芯片制造公司台积电(TSMC)目前正在研发2纳米芯片,预计将于2025年推出。

目前,中国还没有能生产制造先进芯片的半导体工厂(或代工厂)。中国最现代化的代工企业——中芯科技(Semiconductor Manufacturing International Corporation,简称SMIC)在上海的子公司也直到2019年底才开始生产14纳米芯片。这表明SMIC的芯片制造水平大约落后了南韩、台湾和美国的代工厂10年,至少2代技术。

特里奥洛表示:「在半导体和设备制造相关领域,中国企业仍落后于全球领导者。虽然SMIC声称能制造出先进的14纳米芯片,但目前还没有达到商业生产水平。7纳米以下的高端芯片需要使用更先进的光刻设备,而美国政府目前禁止向中国出口该设备。因此,当领导全球技术的TSMC、三星(Samsung)和英特尔(Intel)生产的纳米级别越来越小时,SMIC却只能停留在量产28纳米的水平。」 

技术产业备受支持

如果中国无法在未来十年成功缩小与国际半导体产业的差距,那绝不会是因为资金不足。中国于今年初就制定了「十四五」规划,承诺要将中国发展成为一个独立的「科技强国」。

在2025年之前,中国预计将投资1万4千亿美元用于发展数位经济,并计划透过未来五年规划草案中提到的一系列措施,加快研究、教育与融资,着重发展本土的半导体产业。事实上,自2014年以来,中国已在半导体产业投入数十亿美元,且持续为芯片制造商创造更有利的税务环境。中国官方备案企业征信机构企查查(Qichacha)的数据显示,在政府投资的带动下,仅2020年前9个月,中国就有1万3千多家企业注册为半导体公司。

虽然中国自上而下的投资一直未能达到预期的效果,但也不应无视其近期在半导体领域所做的努力。此前,中国提供的支持并未被有效利用,且主要适用于国有企业。但如今,中国科技产业越来越重视在半导体等重要技术领域的自给自足能力,这将会大力推动该产业的进步。

「这种程度的投资很重要,而且会产生积极的影响。尽管并不是每一笔投资都能得到有效利用,但我认为,未来我们会看到越来越多中国智能型手机使用国产芯片。」文肯堡说道。

不过,几乎无上限的资本并不能保证中国的半导体产业能够达到预期的发展水平。缺乏创新能力与经验丰富的尖端工程师仍是中国需解决的重大障碍。

特里奥洛说道:「短期内,中国的半导体企业仍会处于落后地位。虽然在某些特定领域可能会取得进步,但要全面实现自给自足,中国还有很长的路要走。」

香港城市大学(City University of Hong Kong)教授、中国半导体产业专家道格拉斯·富勒(音译,Douglas B.Fuller)博士指出:「目前,中国解决问题的方法是大量投入资金,而不是针对具体问题进行有策略地投资和选择最适合的企业。此外,中国在最感兴趣的存储器制造领域也存在人力资本缺口。」

加强人才储备

中国目前正在采取措施以期在国内培养更多半导体产业人才。2020年,中国批准了IC大学课程,增设IC设计与生产科系,希望透过强化教育资源,提高IC教育对中国学生的吸引力。

中国首间IC大学于2020年10月成立。据新闻报导,与传统大学相比,南京集成电路大学(Nanjing Integrated Circuit University ,简称NICU)更象是一家「人才培训机构」,该校的学生是已具备基本专业知识或想要从事半岛体相关工作的大专院校毕业生,职业课程的导师将由经验丰富的芯片工程师、产业专家和大学教授担任。

除了专注培养年轻人才,中国芯片制造商也试着以优渥的工作待遇来吸引本土和海外的芯片工程师。资本充沛的新兴企业由于经验不足,对人才的需求极为强烈,加之本就激烈的产业竞争环境,导致该产业人才的薪资飙涨。但另一方面,令人担忧的是,不断跳槽的人才可能无法发挥其潜力,致使中国本就稀缺的本土芯片人才资源被浪费。

跨境招聘

中国半导体公司也着眼于国际人才市场。有媒体报导称,近年来,有3千多名台湾半导体工程师跳槽到中国大陆从事高薪工作。根据台湾经济研究院(Taiwan Institute of Economic Research)的资料,该人数已占台湾半导体研发工程师的10%左右。

虽然中国大陆企业招募台湾地区的半导体工程师已不是新闻,不过近五年来,跨海峡就业的高阶工程师人数明显增加。TSMC一直是最受中国芯片企业青睐的人才引进管道。据媒体报导,泉芯集成电路制造有限公司(Quanxin Integrated Circuit Manufacturing ,简称QXIC)和武汉弘芯半导体制造有限公司(Wuhan Hongxin Semiconductor Manufacturing Co. ,简称HSMC)均聘请了50多名前TSMC员工,且这两家公司都曾由前TSMC高阶主管领导。目前,两家公司都在努力研发14纳米和12纳米芯片。

尽管如此,短期内中国的半导体人才缺口预计仍将持续扩大。根据中国工业和信息化部(China's Ministry of Industry and Information Technology)的报告,至2021年底,中国对这类人才的需求预计将达到72万,然而,截至2018年底,中国却只有46万名半导体专业人士可用。

长期来看,中国的半导体产业前景尚不明朗。许多人认为,中国的半导体泡沫很有可能会破裂,并会因多家初创企业倒闭而导致大量失业。2020年底,HSMC的半导体工厂因资金严重短缺而被当地政府接管,这很可能是泡沫破裂的前兆。曾在TSMC任职的HSMC董事长目前已经离职,而公司其他人员的命运仍悬而未决。

设备瓶颈

除了缺乏工程师,中国半导体行业还面临着严重的设备瓶颈。极紫外光(EUV)微影技术能缩小IC电路图案,是制造尖端芯片的关键。荷兰的艾司摩尔(ASML)是唯一一家为芯片制造商提供EUV微影技术的商业供应商,但在美国的游说下,荷兰政府一直限制向SMIC或其他中国企业出口该技术。

「对SMIC来说,想要从ASML获得先进的微影技术仍困难重重,除非乔·拜登(Joe Biden)总统领导的美国政府放宽要求,允许ASML出口该系统,但目前看来可能性不大。中国企业在发展制造半导体所需的高端工具方面取得了阶段性进展,但在制造工艺方面还是落后很多。」特里奥洛说道。

未来发展重点

对于未来十年中国的半导体产业能够发展到何种程度,各方看法不一。过去,华为等公司可轻易获得台湾等地的尖端制造技术,但现在必须进行评估并着手建立可替代的生产生态系统。尽管巨额投资和优惠的政策环境有所帮助,但本土人才的短缺,以及先进制造技术和经验的缺失有可能在一定的时间内限制中国的半导体业发展。

在大量风险投资的支持下,中国目前有几家芯片企业重点专注于人工智能(AI)、智慧城市、自动驾驶和数据中心等领域。一些传感器和工业芯片企业也开始进军医疗保健和消费电子产品等重要市场。

华美银行的郑诗纬指出:「政府支持力度的持续加大、向芯片初创企业注资的不断增加,以及中国媒体对于发展国内半导体产业必要性的广泛报导,使人们乐观地认为实现自给自足的目标终将会实现。但在中短期内,中国芯片产业将何去何从,仍会是全球持续关注的焦点。」
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