總體(ti) 來說,中國軍(jun) 用電子元器件國產(chan) 化率比較高,但還有20%左右需要進口,其中大部分通過特殊渠道是比較容易買(mai) 得到的。但的確有些高端的產(chan) 品難以買(mai) 到,主要集中在高端DSP、高端AD/DA變換器等領域。

最近中興(xing) 公司被美國政府禁售電子元器件,麵臨(lin) 滅頂之災,網上對我國的電子元器件行業(ye) 的討論突然多了起來,各種自媒體(ti) 也批量製造大批文章,但是很多消息並不準確。我覺得我應該寫(xie) 點什麽(me) 了。
本人是無線電專(zhuan) 業(ye) 本科,留學的通訊碩士專(zhuan) 業(ye) ,近二十年都做通訊行業(ye) 的研發和管理工作,以軟件為(wei) 主,硬件也長期接觸供應鏈,平時注意搜集電子元器件行業(ye) 的新聞,所以有一些心得。由於(yu) 本人實際上不屬於(yu) 電子元器件行業(ye) ,文章中有差錯在所難免,不過我相信大方向是不會(hui) 錯的。另外,我推薦大家看深圳寧南山的微博文章。他對中國的各個(ge) 工業(ye) 行業(ye) ,尤其是IT電子業(ye) 的資料搜集和思考是比較全麵的。
總體(ti) 來說,我國電子元器件行業(ye) 近年來進步很大,尤其在軍(jun) 用電子元器件上,但是行業(ye) 整體(ti) 仍然麵臨(lin) 很多挑戰,不缺錢,主要缺技術積累,缺人才,仍然需要很長時間才能趕上世界先進水平。對我國電子元器件行業(ye) 的前景,我是謹慎樂(le) 觀的。
1. 什麽(me) 是電子元器件
電子元器件所包含的產(chan) 品範圍非常廣闊,從(cong) 用量最大的各種電阻電容電感,到各種集成電路(CPU,FPGA, DRAM, Flash閃存芯片等等),再到各種屏幕,各種接插件,連接器,各種光電元器件,感光元器件,攝像頭模組,各種電機,麥克風,各種射頻元器件(射頻功放,濾波器,分頻器,開關(guan) 器件,天線,電纜等等),各種傳(chuan) 感器,各種功率器件,等等等等,甚至一些生產(chan) 電子產(chan) 品的材料都算,範圍超過一般人想象。當前世界上正在量產(chan) 的電子元器件SKU有兩(liang) 三千萬(wan) 種,如果加上過去幾十年間人類總共生產(chan) 過的電子元器件,估計SKU有1.6億(yi) 種以上。
電子元器件的生產(chan) 廠家全世界也有大大小小數千家。有大廠如三星和英特爾,員工數十萬(wan) 人,也有小廠隻有幾個(ge) 人(這還不算我國大量的山寨企業(ye) )。是的,有些歐美名牌射頻天線和波導產(chan) 品的生產(chan) 企業(ye) 員工隻有十幾到幾十個(ge) 人,名副其實的作坊式企業(ye) ,但技術都有獨到之處。
從(cong) 生產(chan) 廠的投資額來講,需要投資最大的是擁有最先進工藝的集成電路廠和各種屏幕廠,投資額基本在數百億(yi) 人民幣到一千多億(yi) 人民幣,這是建設一個(ge) 廠的價(jia) 格!當然,如果不選擇最先進的工藝,投資額要小很多。實際上大部分的集成電路產(chan) 品並不需要采用最先進的工藝,這點我下麵詳細講。
大量的電子元器件品種並不需要像生產(chan) 集成電路那樣的生產(chan) 設備,也不需要那麽(me) 大的投資。這些電子元器件說白了就是對金屬和一些材料的高精度加工,但要做好並不容易。下麵舉(ju) 幾個(ge) 例子:
我們(men) 最常見,最低檔的,電子產(chan) 品中用量最大的電阻和電容。普通民用的電阻和電容有兩(liang) 大特點:
第一,需求量極大,每個(ge) 電路板少則用幾十顆,多則用幾千顆。第二,價(jia) 格極其低廉,貼片電阻和電容都是用紙帶包裝卷在圓盤上賣,可以直接用在SMT機的進料口上,國產(chan) 貨通常五千,一萬(wan) 顆一卷的賣十幾元到幾十元。沒錯,每顆的價(jia) 格還不到人民幣一厘錢。
但是,請記住,無論這類元器件有多便宜,隻要焊到你的電路板上,隻要有一顆壞了,就會(hui) 讓你整個(ge) 電路板報廢,無論你的電路板有多值錢。所以,我國的電子產(chan) 品生產(chan) 大廠,盡量避免使用國內(nei) 小廠的電阻電容產(chan) 品,寧願使用進口的如三星,TDK等名牌廠家的產(chan) 品,因為(wei) 實在承擔不起損壞的風險。

TDK和三星等名牌廠家的電阻電容,雖然他們(men) 的生產(chan) 廠投資都不像集成電路那麽(me) 大,我國中小企業(ye) 一樣能投資得起,但在材料配比,生產(chan) 工藝方麵人家也有長期的積累,人家就是能生產(chan) 幾百億(yi) 顆都保證質量的一致性,次品率極低。這是國內(nei) 廠家所達不到的。據說有國內(nei) 廠家去挖日本和韓國的電阻電容工程師,人家給多少錢都不來。所以雖然這類產(chan) 品非常簡單,但直到現在國內(nei) 廠家在質量上還是趕不上歐美日韓台企業(ye) 的產(chan) 品。
今年年初以來,由於(yu) 種種原因,國內(nei) 國際的電阻電容產(chan) 品價(jia) 格暴漲了好幾倍,華強北又暴富了一批炒貨的人,我國各大電子產(chan) 品生產(chan) 企業(ye) 非常頭疼卻沒有辦法。
再舉(ju) 一個(ge) 例子,射頻濾波器和波導類產(chan) 品。這類產(chan) 品除了有幾個(ge) 大廠外,還有大量的歐美日中小企業(ye) 生產(chan) 。這類產(chan) 品是通過電磁波的輻射,傳(chuan) 播,反射,感應等原理來工作的,基本上就是金屬材料加工而成。在一個(ge) 電路板上有幾條導線排成特殊的形狀,有特殊的尺寸,封裝到外殼裏,焊接到電路板上就能起到濾波器的作用。這類產(chan) 品的生產(chan) 設備也簡單,也不需要大量投資,我國中小企業(ye) 也投資得起。 但是,為(wei) 什麽(me) 金屬線排成這樣就能濾波?為(wei) 什麽(me) 形狀稍微變化一點性能就急劇下降?這裏麵有大量的基礎知識和經驗積累,即所謂的know-how,那些歐美名牌企業(ye) 都是積累了幾十年的經驗,有他們(men) 的核心技術,我國在這方麵積累實在太少 。歐美日這類企業(ye) 往往養(yang) 著一批有多年經驗的老工程師,五六十歲的都有,人家一輩子就幹這個(ge) ,生活平靜,一心做技術.這樣的人靠砸錢是很難挖出來的.。 這裏我想問一下國內(nei) 的電子產(chan) 業(ye) 或者IT產(chan) 業(ye) ,中國有這樣的社會(hui) 環境,能讓五六十歲的普通工程師安心做技術,同時享有較高的社會(hui) 地位麽(me) ? 中國媒體(ti) 上淨是”30歲的總裁身價(jia) 十幾億(yi) ,你再不創業(ye) 就晚了” “存款幾千萬(wan) 才能財務自由”……有幾個(ge) 工程師能安心到五六十歲還做技術? 有幾個(ge) 企業(ye) 願意養(yang) 這樣的老工程師?
總之,電子元器件的品類太多了,即使是生產(chan) 廠投資不大的,我國也缺乏技術積累,沒有辦法很快趕上去。關(guan) 鍵是缺乏這方麵的人才,很多時候,人才靠錢來挖都是挖不到的。
2. 集成電路是怎麽(me) 回事
這是重點。先來一段百度百科上的介紹:
集成電路(integrated circuit)(縮寫(xie) IC)是一種微型電子器件或部件。采用一定的工藝,把一個(ge) 電路中所需的晶體(ti) 管、電阻、電容和電感等元件及布線互連一起,製作在一小塊或幾小塊半導體(ti) 晶片或介質基片上,然後封裝在一個(ge) 管殼內(nei) ,成為(wei) 具有所需電路功能的微型結構;其中所有元件在結構上已組成一個(ge) 整體(ti) ,使電子元件向著微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方麵邁進了一大步。它在電路中用字母“IC”表示。集成電路發明者為(wei) 傑克·基爾比(基於(yu) 鍺(Ge)的集成電路)和羅伯特·諾伊思(基於(yu) 矽(Si)的集成電路)。當今半導體(ti) 工業(ye) 大多數應用的是基於(yu) 矽的集成電路。
集成電路技術包括芯片製造技術與(yu) 設計技術,主要體(ti) 現在加工設備,加工工藝,封裝測試,批量生產(chan) 及設計創新的能力上。
下麵是我自己寫(xie) 的:
人人都聽說過摩爾定律,當價(jia) 格不變時,集成電路上可容納的元器件的數目,約每隔18-24個(ge) 月便會(hui) 增加一倍,性能也將提升一倍。有一段時間,人們(men) 說摩爾定律失效了,英特爾自己都做不到了,也有人說實際上IC行業(ye) 發展比摩爾定律更快了。不論如何,全球半導體(ti) 企業(ye) 一直投入巨資研究新的製程工藝,其標誌就是集成的半導體(ti) 元件的線寬。每一次製程工藝的進步,都帶來更小的線寬,更小的功耗,更高的工作頻率,能夠集成更多的元件,有更強的性能。
線寬:注意,1毫米=1000微米=1000000納米,一千倍的關(guan) 係。從(cong) 我對半導體(ti) 行業(ye) 有印象的時候開始,半導體(ti) 行業(ye) 最先進的製程工藝從(cong) 幾十微米到幾微米,再到幾百納米, 130納米,65納米,45納米,28納米,20納米,16納米,14納米,10納米,直到今年三星就要量產(chan) 的7納米, (中間可能還有個(ge) 別其它的線寬)。每隔兩(liang) 三年就更新一代, 但是基於(yu) 這些線寬,各個(ge) 廠家仍然有不同的工藝技術。 有時候線寬也隻是一個(ge) 商業(ye) 宣傳(chuan) 噱頭,因為(wei) IC電路上的每一個(ge) 晶體(ti) 管都是由多種半導體(ti) 材料搭建而成,每種材料的形狀和線寬都可能不同,廠家選擇最窄那個(ge) 宣傳(chuan) ,仿佛水平最高,實際上也許不那麽(me) 高。比如網上有很多討論,英特爾的20納米製程工藝在實際效果上要強於(yu) 台積電的16納米製程工藝。所以我們(men) 在評價(jia) 一個(ge) IC廠的製程工藝是否先進的時候,線寬是一個(ge) 重要的參考,但不是唯一的。
晶圓(Wafer):晶圓是圓柱形的單晶矽切割成的圓形矽薄片,所有的IC都是在晶圓上加工而成的,然後經過切割和封裝、測試,就是芯片成品。顯然,晶圓越大,能在晶圓上製造的IC就越多,成本就越低。所以在半導體(ti) 行業(ye) 發展的近幾十年裏,晶圓的尺寸不斷加大,從(cong) 4英寸、6英寸、8英寸發展到現在的主流12英寸,未來會(hui) 有更大的晶圓。原理上講,用多少納米線寬的製程工藝和晶圓的尺寸沒有必然的聯係,7納米也可以用4英寸晶圓,但實際上IC工廠通常會(hui) 采用那個(ge) 時代最大的晶圓來降低成本。
投資和行業(ye) :摩爾定律隻告訴你了IC工藝如何進步,但沒告訴你建造IC工廠的投資如何增長。實際上每一代製程工藝的進步,新建工廠所需投資都大幅度增長。從(cong) 70年代的幾千萬(wan) 美元,到幾億(yi) 美元,十幾億(yi) 美元,幾十億(yi) 美元,上百億(yi) 美元,而最近三星,英特爾和台積電投資的7納米生產(chan) 廠,投資額都已經超過二百億(yi) 美元。
這種天價(jia) 的建設成本帶來兩(liang) 種後果:
第一,是小國或者新進入IC行業(ye) 的國家,已經沒有經濟實力追求最先進的製程工藝了。台灣和韓國都是舉(ju) 政府之力全力支持,並且從(cong) 幾十年前IC工廠所需投資還沒那麽(me) 大的時候就進入行業(ye) ,經過以廠養(yang) 廠的良性循環,利用舊工廠的高利潤才能撐得起對新廠房的投入。而投入稍微不足,便一步落後步步落後,如今歐洲和日本的IC企業(ye) 都已經無力再追尋最先進的製程工藝了。全世界最先進的IC製程工藝隻掌握在三家公司手中:三星,台積電,英特爾。而目前唯一有可能趕上來的,就是中國。
第二個(ge) 後果,就是如此高價(jia) 的廠房,靠自家的產(chan) 品一般都無法填滿產(chan) 能,帶來的後果就是自家產(chan) 品的成本飆升。為(wei) 了填滿產(chan) 能,攤平成本,所有掌握最先進工藝的廠家都必須為(wei) 其它公司代工。這就導致了IC行業(ye) 分化為(wei) 沒有工廠隻有設計和市場部門的FABLESS企業(ye) ,和為(wei) 其它企業(ye) 代工生產(chan) 的FAB公司。台積電是隻有代工,沒有自己品牌IC產(chan) 品的。三星和英特爾都有自己品牌的IC產(chan) 品,但也為(wei) 其它企業(ye) 代工。世界上也有一些IC企業(ye) ,在特定的行業(ye) 裏市場占有率高,而IC工廠的製程工藝並不高,成本也不高,這些企業(ye) 是不用給別家代工的,自己生產(chan) 自己設計的IC就夠。
沒有IC工廠的設計企業(ye) 有很多,比如華為(wei) 海思,AMD,NVIDIA,高通,MTK,博通,等等等等。網上有人說華為(wei) 海思的芯片是台積電代工的,所以華為(wei) 海思不牛,這個(ge) 觀點是錯的。通訊行業(ye) 霸主高通就沒自己的IC廠,所有產(chan) 品都是台積電或者三星代工生產(chan) 的,你敢說高通不牛?華為(wei) 不止是手機CPU是自己設計,它的網絡產(chan) 品中用的交換機芯片,路由器芯片,和電源管理等等很多芯片都是自己設計找FAB廠代工的。華為(wei) 是核心電子元器件自主率最高的中國企業(ye) ,當然,它也有大量的電子元器件需要進口。

中國的IC行業(ye) 水平:
這裏就是重點中的重點了。中國的經濟實力是在最近十年左右才爆發性增長的。由於(yu) IC FAB工廠所需投資額巨大,十幾年前中國實際上沒有多少錢投入,水平落後是必然的。再加上科研體(ti) 製的問題,早期有一幫公司靠打磨進口芯片冒充自己的產(chan) 品,造成了極其惡劣的影響,首當其衝(chong) 的就是“漢芯”,以至於(yu) 網上一有新聞說中國什麽(me) 芯片獲得突破,立即有人蹦出來說:是打磨掉人家的標打上自己的標的吧? 這種情況直到近些年才有所改觀。
首先看IC製造FAB企業(ye) 的水平:中國目前(2018年初)最先進的IC製程工藝是中芯國際和廈門聯芯的28納米製程。廈門聯芯的28納米良品率已經超過95%,而中芯國際的28納米良品率還不高,實際上對這一工藝還沒完全搞利索。而中芯國際已經把14納米製程作為(wei) 研發重點,爭(zheng) 取在2019年底之前量產(chan) 。另外台積電在南京投資的16納米工廠,目標是2018年底量產(chan) 。
那麽(me) 世界最先進水平呢?上周剛剛爆出的消息,三星的7納米製程剛剛量產(chan) 成功,而且是應用了ASML最先進的EUV光刻機完成的。而台積電沒有使用EUV光刻機的7納米工藝要到今年底才能量產(chan) ,英特爾會(hui) 更晚些。使用EUV光刻機未來可升級到更先進的5納米製程。
這樣看來,中國的IC製程技術比世界最先進水平落後兩(liang) 代以上,時間上落後三年多(台積電和三星的14/16納米製程工藝都是在2015年開始量產(chan) 的)。這實際上就是美國對中國大陸IC製造設備的禁運目標。IC製造設備種類非常多,價(jia) 格都非常昂貴,其中最重要的是光刻機。光刻機的生產(chan) 廠家並不多,在28納米以上線寬的時代,日本的佳能和尼康都能製造(對,就是造單反相機的那個(ge) 佳能和尼康),但是IC製程工藝進步到十幾納米以下時,佳能和尼康就落後了,基本退出了光刻機市場。
目前,世界上唯一的光刻機廠家就剩下ASML。ASML是荷蘭(lan) 飛利浦公司的半導體(ti) 部門拆分出來的獨立公司(飛利浦半導體(ti) 部門拆分出的另一家公司是NXP恩智浦,最近美國高通公司要收購NXP,需要得到中國政府的批準,趕上美帝對中興(xing) 禁運,那麽(me) ,就拭目以待吧)。ASML的主要股東(dong) 是飛利浦,但三星,台積電和英特爾都占有股份。去年底, ASML的中國區銷售總監對媒體(ti) 說,ASML最先進的EUV光刻機對中國沒有禁運。但是美國政府又的確有禁運的指示。那麽(me) ,到底禁運不禁運?這個(ge) 問題得這麽(me) 看: ASML每年光刻機的產(chan) 量隻有不多的幾十台,每台賣一億(yi) 多美元,隻能優(you) 先供應它的主要股東(dong) 。對,就那三個(ge) 最先進的IC廠家:三星、台積電、英特爾,中國企業(ye) 如果訂貨得排在後麵等,交貨期將近兩(liang) 年,交貨後生產(chan) 線調試,工藝調整還要一年左右,加到一起,從(cong) 下訂單到量產(chan) 要至少三年。這樣通過正常的商業(ye) 邏輯和流程,就能達到美國政府製定的,讓中國落後於(yu) 最先進IC工藝至少三年的目標。那美國政府何必要蹦出來說禁運呢?
但是在這裏必須說明,中國IC製程落後的最主要原因,並不是買(mai) 不到光刻機,或者是光刻機到貨太晚。最主要的原因在於(yu) 沒有足夠的人才和技術!現狀就是,即使把所有最先進的生產(chan) 設備都馬上交給中國IC製造企業(ye) ,中國IC企業(ye) 在三年內(nei) 也沒有能力量產(chan) 最先進的IC製程。事實上中芯國際目前就有14納米製程的全套設備,而他們(men) 的28納米製程都沒整利索。再說一遍:最大的瓶頸在於(yu) 缺乏技術和人才。
IC生產(chan) 工藝異常複雜,是人類目前生產(chan) 的最複雜的產(chan) 品,沒有之一,有了最先進的生產(chan) 設備,就比如給了我最高級的畫筆和顏料,我仍然畫不出一幅能看的畫來,因為(wei) 我根本不會(hui) 畫畫,不知道怎麽(me) 落筆,怎麽(me) 鉤線,怎麽(me) 塗色。用IC生產(chan) 設備生產(chan) IC,需要經過大量的工藝研發,需要知道用什麽(me) 材料,製作成什麽(me) 形狀,怎麽(me) 布局,等等,才能保證良品率。而中國懂這些技術的人才太少太少。中國自己的大學微電子專(zhuan) 業(ye) 離業(ye) 界先進水平太遠,培養(yang) 出的合格工程師太少。這也解釋了,為(wei) 什麽(me) 中國的IC製造企業(ye) 大量高薪挖台灣日本韓國的IC製造人才。指望買(mai) 到最先進的生產(chan) 設備,短時間就趕上世界最先進水平是不現實的。技術的積累和人才的培養(yang) 都需要很長時間。
那麽(me) 到底有沒有機會(hui) 趕上呢?也許未來5年左右是個(ge) 彎道超車的機會(hui) ,但要看運氣。原因在於(yu) ,新一代製程工藝對於(yu) 半導體(ti) 線寬的縮小不是無限製的。業(ye) 界普遍認為(wei) ,以目前的工藝技術,到了3納米以下的時候,電子在半導體(ti) 內(nei) 的流動就不是按照我們(men) 所理解的理論來走了,而是會(hui) 遇到神秘的量子效應,當前的工藝技術就失效了。各大領先企業(ye) 都投入巨資研發全新的工藝和技術,試圖突破這一限製,媒體(ti) 上經常能見到某某公司又有什麽(me) 突破。但到目前為(wei) 止,還見不到實用的技術突破。所以,也許,在5年之內(nei) ,各領先企業(ye) 都會(hui) 停滯在3納米製程附近,正是中國趕上來的好機會(hui) 。但是也有可能,未來5年真會(hui) 有技術突破,那麽(me) 領先企業(ye) 還會(hui) 繼續領跑,中國還得在後麵苦苦追趕。
不過IC製程工藝未來有一個(ge) 發展方向是實用的並且已經在閃存行業(ye) 應用了:那就是向多層發展,3D堆疊。目前三星已經量產(chan) 64層堆疊的NAND Flash芯片,正在開發96層堆疊的技術,中國紫光剛剛量產(chan) 32層堆疊的NAND Flash芯片,64層的計劃到2019年才能量產(chan) 。而除了閃存芯片之外的CPU類IC,目前都是平麵的一層,未來肯定會(hui) 向多層發展,能夠成多倍地提高IC的集成度。這種技術也是中國企業(ye) 需要突破的。
但是,除了對速度和功耗有極致要求的一些IC需要追求最先進的製程工藝外,比如各種CPU和GPU等,其它大部分的IC產(chan) 品實際上並不需要使用最先進的製程工藝。實際上,目前業(ye) 內(nei) 公認性價(jia) 比最高的製程工藝是28納米,而這一工藝正在被中國大陸企業(ye) 掌握。還有一個(ge) 事實就是,28納米工藝的營業(ye) 額目前是台積電所有工藝裏最高的。隻要把這塊市場拿下,做大,中國的IC企業(ye) 就能占據大半江山了。
再說說FABLESS IC設計企業(ye) 。這個(ge) 行業(ye) 中國進步是比較快的,當然這也和能買(mai) 到現成的IC設計方案有關(guan) (業(ye) 內(nei) 叫IP core),其中最有名的就是ARM架構的CPU了。2017年底,中國大陸的FABLESS企業(ye) 的營業(ye) 額已經超過了台灣,而且還在高速發展中。
這裏可以舉(ju) 一個(ge) 每個(ge) 人都用的產(chan) 品的例子:手機CPU。目前世界上擁有自主CPU的智能手機廠家隻有四個(ge) :三星,蘋果,華為(wei) (麒麟處理器),小米(小米的鬆果CPU是基於(yu) 大唐的技術)。而世界上的手機生產(chan) 企業(ye) 能外購到的智能手機CPU也隻有四家的產(chan) 品:高通,聯發科(MTK),三星(魅族最愛用),紫光展銳。蘋果,華為(wei) 和小米的CPU不外賣。不過,最近華為(wei) 的麒麟970 CPU開始向聯想K9 Plus手機供貨了,不知是不是在中國政府的壓力下華為(wei) 才放開的。另外,去年聽說,小米的鬆果CPU也和生產(chan) 諾基亞(ya) 品牌手機的HMD公司簽訂了一個(ge) 意向書(shu) 。紫光展銳的智能手機CPU主要用在低端手機上,但是別看低端,2017年紫光展銳的營業(ye) 額及市場占有率都和台灣聯發科MTK相差無幾了,在大陸市場的推動下,超過聯發科是必然的事。
不要認為(wei) 國內(nei) 智能手機CPU企業(ye) 都靠買(mai) ARM的IP core,沒什麽(me) 了不起。要知道,數年以前美國買(mai) ARM方案做手機CPU的IC企業(ye) 可有不少,比如NVidia,Marvell,TI。他們(men) 後來都退出了智能手機CPU市場。而中國這幾家企業(ye) 堅持下來了並且發展壯大,很了不起。
在很多產(chan) 品線上,比如WIFI芯片,藍牙芯片,交換機芯片,FPGA芯片,中國的FABLESS企業(ye) 都有布局,都有產(chan) 品,隻不過產(chan) 品還比較低端,占據高端的都是國際大廠。那麽(me) 怎麽(me) 才能走向高端?高端芯片比低端芯片強的主要不在製程工藝上,甚至低端芯片的製程工藝和高端芯片可能是一樣的甚至更高。高端芯片高在這幾個(ge) 方麵:1.擁有專(zhuan) 利,甚至寫(xie) 入了行業(ye) 標準。 2.能領導行業(ye) 標準的升級,性能更好功能更多。3.在推出時間上能領先低端廠家,吃掉產(chan) 品生命周期中利潤最豐(feng) 厚的時段。以WIFI芯片為(wei) 例:國際大廠如英特爾,博通,Marvell等,都養(yang) 了一大批研究人員,對未來幾年的技術進行研究,同時在IEEE的WIFI標準化組織裏投遞研究成果,和同行PK,爭(zheng) 取把自己的專(zhuan) 利寫(xie) 進下一版標準中去。同時工程部門同步做實現,能在IEEE開會(hui) 的時候拿出樣品做成果展示。當WIFI標準一定稿,立即推出產(chan) 品。國內(nei) 做WIFI芯片的小廠根本沒有這個(ge) 實力參與(yu) 這個(ge) 遊戲,隻能等WIFI新版標準發布之後, 拿到文檔,仔細研究,然後研發生產(chan) 。更多的時候,最新標準還無法實現,隻能生產(chan) 老版標準的產(chan) 品。這就是低端產(chan) 品和高端產(chan) 品的主要差別。
總之,在FABLESS設計行業(ye) ,我國企業(ye) 的布局已經展開,發展迅猛。主要的問題是,仍然有一些空白點需要填補,已有的產(chan) 品偏向低端,需要慢慢向高端拓展。
3. 我國的軍(jun) 用電子元器件行業(ye)
和民用電子元器件市場90%以上靠進口不同,我國軍(jun) 用電子元器件由於(yu) 一直受到美國禁運,國家投入得早,基本上在1999炸館事件之後就開始大規模投入,堅持了將近20年的高強度投入,最近這些年終於(yu) 開花結果,大部分的軍(jun) 用電子元器件都有突破,到今天自給率已經接近80%。實際上,總裝備部在采購軍(jun) 用設備的時候,有一項要求是國產(chan) 化率必須達到70%。有人說,那是買(mai) 進口芯片打自己的標吧?嗬嗬,像漢芯那樣騙資金在地方也許可行,但你對中央軍(jun) 委和總裝備部玩兒(er) 這套,活膩歪了吧?我們(men) 的國產(chan) 化率是實打實的。當然這裏麵有仿製品,我就聽說過某研究所通過特殊渠道買(mai) 來禁運的TI高端DSP芯片,一層一層地磨開,一層一層地了解結構,仿造設計,兩(liang) 三年後推出模仿得一摸一樣的DSP。當然也有正向設計成功的,去年底公布的電科14所的華睿2號DSP性能已經接近TI的高端DSP了。
首先我們(men) 應該明確,軍(jun) 用電子元器件和民用產(chan) 品的要求有所不同。民用產(chan) 品一定把性能,功耗,成本都放在高優(you) 先級考慮,而軍(jun) 用電子元器件則是把可靠性,環境適應性,抗各種輻射幹擾等放在最高優(you) 先級考慮。
難道軍(jun) 用CPU不追求性能嗎?答案是不像民用產(chan) 品那麽(me) 追求。比如,Windows10,你打開菜單,可以看出菜單是用一種漸進式的動作彈出的,所有人機界麵都有一種三維視覺效果,陰影,半透明,淡入淡出,這些花裏胡哨的效果都需要CPU和GPU在後台拚命計算。而軍(jun) 用電子產(chan) 品的界麵以簡潔明了為(wei) 第一要求,可以看看F22戰鬥機的座艙顯示器,都是以簡單的線條為(wei) 主,對CPU的速度要求沒那麽(me) 高。事實上,F22戰鬥機的寶石柱航電係統,采用的是486CPU,而當今世界最先進的F35寶石台航電係統,采用的是英特爾早期酷睿處理器,65納米製程工藝的。
按照工作環境溫度範圍和抗輻射能力從(cong) 低到高排列,電子元器件的等級基本可以劃分出四等:民用級,工業(ye) 級,軍(jun) 用級,航天級。民用級電子元器件基本隻能工作於(yu) 室溫下,抗輻射抗幹擾能力很低。工業(ye) 級可工作於(yu) 戶外和工業(ye) 車間環境,工作溫度範圍更廣,有一定抗幹擾能力。軍(jun) 用級則可在更嚴(yan) 酷的環境下工作。航天級是頂點,可在宇宙空間中工作,有太陽直射時能達到零上二百多度,處於(yu) 陰影之中是零下一二百度,還有各種輻射包括X光,阿爾法粒子,電磁波等等的強輻射,民用電子元器件一上去就完蛋。
所以軍(jun) 用IC和民用IC的生產(chan) 有很大不同:
1. 軍(jun) 用IC通常用不著最先進的製程工藝,有些功率器件還特別需要更大的線寬來承載大電流。要知道美國軍(jun) 用電子元器件的兩(liang) 大楚翹,TI和 ADI,都沒有英特爾台積電和三星那種頂級製程工藝的工廠。砷化镓,氮化镓微波功率器件,MEMS微波器件,使用的製程工藝線寬更大,通常是幾十微米級。
2. 軍(jun) 用IC的使用的材料,製造工藝和封裝工藝都和民品不太相同,都是為(wei) 了達到嚴(yan) 酷的工作環境和可靠性要求
我國軍(jun) 用電子元器件的生產(chan) 企業(ye) 以國家隊為(wei) 主,主要的單位列在下麵:
CETC中國電科集團:石家莊13所,南京55所,成都29所。產(chan) 品覆蓋射頻,CPU,FPGA,光電,CCD等等很大的領域
CASC中國航天集團:北京772所,西安771所,704所。產(chan) 品主要是航天級防輻射電子元器件,從(cong) CPU,FPGA,SRAM到射頻,再到各種傳(chuan) 感器等等。
AVIC中國航空技術集團:洛陽158廠:各種接插件和連接器。
另外中科院和中國兵器集團下麵也有專(zhuan) 門做電子元器件的研究所,這裏就不都列出來了。除此以外,有些民營企業(ye) 也在做軍(jun) 用電子元器件,做得也不錯。
國內(nei) 軍(jun) 用IC企業(ye) 建設了多條6英寸和8英寸晶圓生產(chan) 線,製程工藝我知道的最先進的是45納米的,有沒有更先進的不清楚。
有些人對這些國營研究所的印象還停留在幾十年前,大概就是一座七十年代建的大破樓,裏麵人浮於(yu) 事,一張報紙一杯茶混一天。這種印象已經徹底過時了。以石家莊電科13所為(wei) 例,如果你去他們(men) 在合作路的老院子,那確實符合老派研究所的印象,但是在鹿泉開發區,13所有一大片FAB廠房,是真正的國際大廠的範兒(er) 。他們(men) 內(nei) 部的管理體(ti) 製,雖然不像外企公司那樣的規範高效,但也絕不是人浮於(yu) 事。說到待遇,在石家莊有兩(liang) 個(ge) 電科研究所,13所和54所,給新畢業(ye) 碩士的基本月工資都是一萬(wan) 元人民幣起,還有獎金。在石家莊這個(ge) 待遇是相當有吸引力了。
這裏列幾個(ge) 這些研究所和工廠的成就:
a. AVIC洛陽158廠也叫中航光電,他們(men) 的各種工業(ye) 級接插件和連接器產(chan) 品,2017年向芬蘭(lan) 諾基亞(ya) 供貨1.5億(yi) 元人民幣,向瑞典愛立信供貨9000萬(wan) 元人民幣。另外向歐洲ABB,西門子集團也大量供貨。
不要瞧不起接插件和連接器,有些技術含量非常高,158廠有的高級連接器,可以同時連接電線,光纖,同軸電纜,和液冷管道,並且連接器可以旋轉,裏麵的線路不受影響!(用在旋轉的雷達上)
下麵的圖片是精華:都是導彈用,飛機用,超級計算機用的高級光連接器,價(jia) 格在數千元至上萬(wan) 元人民幣一根,高價(jia) 格高利潤。(光纖連接器產(chan) 品是中航光電與(yu) 海信合資生產(chan) 的)

b. CETC中國電科13所的產(chan) 品更廣。軍(jun) 迷們(men) 掛在嘴上的AESA相控陣雷達的MMIC TR組件,砷化镓,氮化镓功率器件,這些都早已量產(chan) 。當然不能說白菜化,因為(wei) 成本和美國比並無多大優(you) 勢。MMIC是單片微波集成電路的縮寫(xie) ,用在雷達和軍(jun) 用通訊器材上比較多,而民用通訊也用得上,這是13所很看重的領域。他們(men) 的射頻元器件已經在向中興(xing) 華為(wei) 供貨了,主要用在基站上。這類元器件也是高價(jia) 格高利潤的。除了通訊基站意外,未來無人駕駛汽車用的毫米波雷達上也用得到。

c. CETC中國電科55所的產(chan) 品線70%和13所重疊,他們(men) 更重視民用產(chan) 品研發。附件有個(ge) 照片是我自己在展會(hui) 上拍的,是55所出的8*8單元相控陣天線,是為(wei) 未來5G基站準備的,目前大唐在測試。這個(ge) 產(chan) 品目前功耗還比較大,未來一兩(liang) 年將優(you) 化到微型基站可用的地步。未來的5G通訊係統將全部采用智能天線波束合成技術,目前我們(men) 看到的諾基亞(ya) ,愛立信,中興(xing) 和華為(wei) 展示的5G天線,還全都是分立器件,體(ti) 積有熱水器那麽(me) 大。而55所的這個(ge) 產(chan) 品隻有一盒撲克牌那麽(me) 大,這才是未來。

d. 今年初法國總統馬克龍訪華,帶來法國軍(jun) 工企業(ye) 泰勒斯Thales集團的質量總監,給航天772所(也叫北京微電子研究所,縮寫(xie) BMTI)頒發了質量證書(shu) ,這標誌著772所進入了Thales的供應鏈。據Thales質量總監說,在考察772所之前,他們(men) 以為(wei) 中國的航天級電子元器件非常落後,考察完之後認為(wei) ,772所的水平和美國最先進水平隻有1到2年的差距。而俄羅斯這幾年一直采購中國造的軍(jun) 用電子元器件。2017年772所向俄羅斯出口了X千萬(wan) 美元的航天級電子元器件。現在可以說,沒有中國造的電子元器件,俄羅斯連衛星都造不出來。
e. 電科11所今年初開發成功了2.7K*2.7K的紅外焦平麵探測器,而美國目前最高水平是雷聲公司的4K*4K分辨率紅外焦平麵探測器。我們(men) 的差距並不遠。
f. 我國計算機用的CPU產(chan) 業(ye) 也有所發展,目前看,這些產(chan) 品在商業(ye) 上不太成功,但可以用在軍(jun) 用和政府IT係統中,完全自主化,解決(jue) 了國家安全問題。從(cong) 龍芯(MIPS架構),海光和兆芯(X86架構,從(cong) AMD和VIA取得授權),申威(購買(mai) DEC alpha架構),再加上一些交換芯片,arm架構的處理器,中國基本上能實現整個(ge) 計算機和網絡設備的全自主。
下圖是電科15所下屬太極計算機公司提供的全自主軟硬件平台。有人會(hui) 說,這些平台的操作係統都是用開源Linux改的,數據庫基本是基於(yu) 開源SQL改的,我們(men) 隻做了寫(xie) 應用層的軟件比如WPS,還不如微軟OFFICE好用。
但是你想想,世界上能提供這樣的全自主平台的國家有幾個(ge) ?除了美國,隻有中國了吧?你可以說,日本德國這樣的國家也有能力搞,隻不過一方麵他們(men) 戰略上沒有壓力一方麵商業(ye) 上不合算,所以他們(men) 沒搞。這可能是事實,但是我們(men) 做到了,就是了不起的。
據我所知,俄羅斯對我們(men) 這套自主平台可是羨慕不已呢,已經有些談判,打算購買(mai) 了。

總體(ti) 來說,中國軍(jun) 用電子元器件國產(chan) 化率比較高,但還有20%左右需要進口,其中大部分通過特殊渠道是比較容易買(mai) 得到的。但的確有些高端的產(chan) 品難以買(mai) 到,主要集中在高端DSP,高端AD/DA變換器等領域。這些高端的產(chan) 品一般是按訂單生產(chan) ,市場上沒有存貨。比如雷聲公司要造一批雷達,向TI公司訂購1000片DSP,TI公司會(hui) 單獨開動生產(chan) 線生產(chan) ,從(cong) 交貨到雷聲公司入庫,都有美國安全部門監控。除非雷聲公司有內(nei) 鬼往外賣,否則市場上根本就買(mai) 不到。對於(yu) 這些產(chan) 品,我相信在我國軍(jun) 工企業(ye) 的努力下,一定能實現國產(chan) 化。
4. 中興(xing) 怎麽(me) 辦?中國怎麽(me) 辦?
這次中興(xing) 被美國政府禁售電子元器件,麻煩很大。基本上是滅頂之災。雖然被禁售的美國產(chan) 電子元器件有可能找到日本歐洲乃至國產(chan) 貨代替,但是所需時間太長,原因如下:
導入替代電子元器件並不是一件容易的事。對於(yu) 一個(ge) 從(cong) 未用過的元器件,需要經過大量的測試,需要很長的時間,下麵是一些例子:
a. 最容易替代的是一些電阻電容類的無源器件。基本上隻要出一版新的電路板PCBA,經過一段時間的可靠性測試,就可以量產(chan) 。總共需要的研發時間也就是數周。
b. 如果是涉及到無線電的射頻器件,替換起來就麻煩多了。因為(wei) 這些射頻元器件直接影響到產(chan) 品發射出去的電磁波,除了新PCBA需要經過可靠性測試以外,無線部分還需要送交第三方實驗室進行無線方麵的測試,比如諧波,雜散方麵的測試,取得相關(guan) 國家和地區的政府認證,比如歐盟的CE,美國的FCC認證。而且在研發方麵還涉及軟件參數的調整。這個(ge) 流程至少需要數月時間。
c. 如果是產(chan) 品的核心處理器要更換,那就更麻煩了,因為(wei) 這涉及到軟件。如果新的處理器所用的操作係統和原來的都不一樣,那就相當於(yu) 整個(ge) 產(chan) 品重新研發一遍。甚至原來十幾年在原有操作係統上所積累的大量軟件代碼,全都需要移植甚至重新編寫(xie) 。整個(ge) 新電路板PCBA需要把所有的測試流程都重跑一遍。整個(ge) 流程需要的時間就是數月乃至數年了。
總之,即使有替代品,中興(xing) 公司也會(hui) 麵臨(lin) 數月乃至數年沒法出貨。更何況,可能真的有些元器件隻有美國能生產(chan) ,其它國家沒有,這就沒辦法了。請記住,電子產(chan) 品中涉及的電子元器件成百上千,有一顆你買(mai) 不到,你的產(chan) 品就造不出來。手機行業(ye) 有一個(ge) 經典的風險控製失敗的例子,就是愛立信手機,由於(yu) 研發時沒有選擇更多供應商,愛立信手機的幾顆重要芯片全都由飛利浦美國新墨西哥州工廠生產(chan) ,結果2000年3月該工廠發生火災,導致愛立信手機至少半年不能出貨,最後愛立信被迫宣布退出手機市場, 之後重新與(yu) 索尼合資成立索愛。中興(xing) 這次遇到的問題可比當年愛立信嚴(yan) 重得多,確實是滅頂之災。
所以我個(ge) 人的看法,這次中興(xing) 自己去跪舔美國政府是沒什麽(me) 用的,唯一的希望就是中國政府采取措施,在貿易戰上為(wei) 中興(xing) 爭(zheng) 取機會(hui) 。最近不是美國高通公司要收購恩智浦公司,需要中國政府批準麽(me) ?這簡直是送子彈上門啊。
從(cong) 另一方麵講,中國政府必須把電子元器件行業(ye) 尤其是IC行業(ye) 作為(wei) 發展的重中之重了。
網上有些文章做情緒性地宣泄,說什麽(me) 中國市值第一的是茅台,讓我們(men) 揮舞著茅台酒對抗英特爾吧。還有人說,共享單車燒錢五六百億(yi) ,怎麽(me) 不見中國政府投資電子元器件產(chan) 業(ye) 呢?說這樣的話的人是對中國近些年在電子元器件行業(ye) 的投資一無所知。下麵我就做些介紹。
中國對民用電子元器件行業(ye) 大規模投資是近十年內(nei) 才開始的,之前經濟實力不足,實在沒錢投那些天價(jia) 的工廠。而近些年來的投資,非常有針對性。2017年全球電子元器件的總市場是4000多億(yi) 美元,中國占了一半多,約2300多億(yi) 美元。這其中90%以上靠進口。進口額最大的是各類屏幕和閃存內(nei) 存芯片,約有七八百億(yi) 美元。屏幕方麵,LCD是現在的技術,OLED是未來的技術,韓國三星電子的AMOLED屏幕占了全球95%的份額。閃存和內(nei) 存方麵,三星和韓國海力士占全球70%的市場份額。如果拿下屏幕和內(nei) 存閃存的市場,我們(men) 的進口電子元器件就會(hui) 減少至少三分之一。那麽(me) 就看看中國在這兩(liang) 方麵的產(chan) 業(ye) 布局吧:

八個(ge) OLED廠子在建,每個(ge) 投資額都是四五百億(yi) 人民幣!都在未來兩(liang) 年內(nei) 量產(chan) !可以預計,兩(liang) 年之後,三星對OLED產(chan) 業(ye) 的壟斷將被徹底打破。
另外LCD麵板廠,在過去十年,我國已經建設起了十幾個(ge) ,目前還有幾個(ge) 高世代LCD麵板廠在建設,每個(ge) 投資額也是四百億(yi) 人民幣以上。
屏幕廠的世代線劃分是按照基板的尺寸決(jue) 定,基板越大,世代越高。AMOLED目前最高的就是6代線。LCD最高的是10.5代線。屏幕都是從(cong) 基板上切割下來的,每世代線都有一個(ge) 最經濟的切割方法,通常是切割成6塊相同的屏幕。去年底京東(dong) 方合肥10.5代線量產(chan) ,最經濟的切割方法是切割成6塊75寸屏幕麵板。這是目前世界上最先進的LCD生產(chan) 線。京東(dong) 方為(wei) 了保證利潤率,偏向於(yu) 將75寸麵板做成8K分辨率。所以今年下半年,我們(men) 將會(hui) 看到一批國產(chan) 電視機上市,75寸8K分辨率。

這是已經開工建設的閃存和內(nei) 存廠。注意投資額的單位,B是指Billion,10億(yi) 美元。是的,長江存儲(chu) 的投資額是240億(yi) 美元!是的,紫光南京DRAM工廠投資額是105億(yi) 美元。紫光控股了長江存儲(chu) 。說句實話,長江存儲(chu) 的產(chan) 能隻是三星的一個(ge) 零頭,技術上也比三星落後一代(我在前麵講過,三星目前在量產(chan) 64層堆疊,明年將量產(chan) 96層堆疊,而長江存儲(chu) 今年剛量產(chan) 32層堆疊,明年將量產(chan) 64層堆疊),但是,三星已經無法再控製閃存的價(jia) 格了。更何況紫光的胃口不止一個(ge) 長江存儲(chu) ,紫光規劃在南京和成都各再建一個(ge) 3D NAND Flash工廠,總投資500億(yi) 美元。
上麵總結的隻是目前國內(nei) 大筆投資電子元器件行業(ye) 的一部分,民用IC企業(ye) 還有中芯國際的14納米工廠,還有其他一些公司的工廠,投資額都是動輒四五百億(yi) 人民幣起。還有人抱怨中國風投燒了五六百億(yi) 在共享單車上嗎?和中國在電子元器件產(chan) 業(ye) 的投資比起來,共享單車燒的那點兒(er) 錢算個(ge) 屁。
可以預測,兩(liang) 三年後,中國民用電子元器件的國產(chan) 化率將會(hui) 有一個(ge) 飛躍。最大的利空是韓國三星,因為(wei) 中國挑選的第一個(ge) 戰場都是三星的當家產(chan) 品。想當年三星手機因為(wei) 電池爆炸事件市場占有率急跌,而三星利用它在閃存市場的壟斷地位,讓閃存的價(jia) 格漲了三四倍,結果當年三星集團不但沒有因為(wei) 手機銷量巨降而虧(kui) 本,反而盈利數百億(yi) 美元。這樣的好日子不會(hui) 再有了。估計未來三星會(hui) 打出降價(jia) 牌以打擊中國新生的屏幕和內(nei) 存閃存企業(ye) ,我們(men) 不用怕,有發改委在,玩兒(er) 死它!
毫無疑問,這次中興(xing) 事件後,中國政府會(hui) 更加瘋狂地投資電子元器件行業(ye) 。除了砸錢以外,還有更多的政策扶持。最近幾周我就聽說,滿足條件的集成電路企業(ye) 可免5年企業(ye) 所得稅。這兩(liang) 天我在幾個(ge) 投資人的微信群裏,見到投資人非常踴躍,投資行業(ye) 每年都會(hui) 推一個(ge) “風口”概念,毫無疑問,今年的風口將是電子元器件製造業(ye) 。早在去年初,我有個(ge) 深圳的朋友和深圳華強北的一群電子元器件分銷大佬們(men) 吃飯,其中有幾個(ge) 大佬靠打磨二手芯片冒充新品發財,所有的人都看好投資芯片封裝廠甚至晶圓廠,打造自己的品牌。這是行業(ye) 底層的動力!我相信,在政府,投資人和行業(ye) 底層的共同推動下,我國的電子元器件行業(ye) 將在未來幾年瘋狂發展。
打了這麽(me) 多雞血,在最後,我也想潑一點冷水。即使我國的電子元器件行業(ye) 擁有了和美國一樣的實力,就不受任何威脅了麽(me) ?未必。要知道,強大如美國,電子元器件也做不到100%國產(chan) 化。這是因為(wei) 電子元器件的品類太多太多,一個(ge) 國家怎麽(me) 也不可能把所有的門類全占領,總是會(hui) 有國際分工。還記得索尼創始人盛田昭夫和石原慎太郎在九十年代初合寫(xie) 的《日本可以說不》麽(me) ?當時海灣戰爭(zheng) 剛打完,被媒體(ti) 吹噓為(wei) 矽對鋼的勝利。盛田昭夫在書(shu) 中公然說如果沒有日本的芯片,美國就打不贏這場戰爭(zheng) !所以我們(men) 應當看到,美國也有一大部分的電子元器件依靠進口。但是美國和我國不同之處在於(yu) ,它進口電子元器件的原產(chan) 地,日韓台歐,在政治上全是它的盟友(或傀儡),貿易爭(zheng) 端可能有,但絕對不會(hui) 出現因為(wei) 政治原因而卡脖子的問題,日韓台歐全都沒有這個(ge) 膽子。所以美國的電子元器件國際供應鏈是完全可控的。那中國呢?未來中國肯定還會(hui) 有一部分電子元器件需要進口,日韓台歐會(hui) 不會(hui) 跟著美國對我們(men) 禁運?是有這個(ge) 可能的。如果我們(men) 為(wei) 了解決(jue) 這個(ge) 問題而追求100%國產(chan) ,這在經濟上一定是不合算的,結果會(hui) 導致我國的電子產(chan) 品成本升高,有價(jia) 格劣勢。這是一個(ge) 無法解決(jue) 的矛盾。
還有,我還要強調,發展電子元器件產(chan) 業(ye) ,我們(men) 不缺錢,缺的是人才和技術積累,除了給研發人員開出有競爭(zheng) 力的工資,還需要社會(hui) 環境和科研體(ti) 製的改革,才能留得住人。這是要經過漫長的努力才能補上的課。我們(men) 不能指望看到國產(chan) 電子元器件在短期內(nei) 打遍全世界。
總之,我對國產(chan) 電子元器件行業(ye) 是謹慎樂(le) 觀的。這次中興(xing) 被禁運事件,將成為(wei) 一個(ge) 偉(wei) 大的契機,就像1999年炸館事件導致中國重整軍(jun) 備一樣,美國一定會(hui) 為(wei) 這次事件驚醒了巨龍而後悔!
轉自:雪球(ID:xueqiujinghua)
作者:鼎盛微胖
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