中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會副理事長魏少軍：走出“兩個在外”怪圈 智慧應(yīng)對中國IC多重挑戰(zhàn)
《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》正式發(fā)布實(shí)施，在行業(yè)內(nèi)迅速引起了極大的關(guān)注。就目前現(xiàn)狀來說，中國集成電路產(chǎn)業(yè)仍然存在著極大的發(fā)展壓力，這既表現(xiàn)為與國際先進(jìn)水平的差距上，也表現(xiàn)為當(dāng)前國際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的走向變化對中國IC形成的挑戰(zhàn)上。
“兩個在外”現(xiàn)實(shí)嚴(yán)峻
IC設(shè)計(jì)企業(yè)的產(chǎn)品主要在海外加工，制造企業(yè)的主要業(yè)務(wù)也在海外，是產(chǎn)業(yè)面臨的困境。
集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，導(dǎo)致了中國IC行業(yè)的“兩個在外”嚴(yán)峻的現(xiàn)實(shí)，即集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)的產(chǎn)品主要在海外加工；集成電路制造企業(yè)的主要業(yè)務(wù)也在海外。
以2013年中國集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)的總產(chǎn)值142億美元為基數(shù)，以設(shè)計(jì)企業(yè)的毛利率空間30%計(jì)算，可以得出中國設(shè)計(jì)企業(yè)的產(chǎn)能需求為109億美元，進(jìn)一步假設(shè)企業(yè)的50%的產(chǎn)品可以在大陸代工廠加工，即有54.5億美元。再計(jì)算芯片制造企業(yè)方面，2013年中芯國際有40%的產(chǎn)能服務(wù)于國內(nèi)企業(yè)，即約有9億美元；華力約15%的產(chǎn)能用于國內(nèi)，約3000萬美元；華虹約80%的產(chǎn)能用于國內(nèi)，約4億美元；武漢新芯約30%的產(chǎn)能用于國內(nèi)，約合4500萬美元；華潤微電子約90%的產(chǎn)能用于國內(nèi)，約合5.4億美元。總計(jì)我國代工制造業(yè)服務(wù)于國內(nèi)設(shè)計(jì)企業(yè)的產(chǎn)能約為19.15億美元。最后可以算出，我國芯片設(shè)計(jì)與制造業(yè)兩者間的需求與供給之間存在35.35億美元的差距。
導(dǎo)致出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因正是中國IC行業(yè)自身存在的一系列問題。在IC設(shè)計(jì)方面，設(shè)計(jì)企業(yè)缺乏工藝知識，也沒有定制和修改工藝參數(shù)的能力；設(shè)計(jì)企業(yè)對第三方IP核的依賴程度奇高；設(shè)計(jì)企業(yè)沒有建立內(nèi)部設(shè)計(jì)工具維護(hù)和發(fā)展隊(duì)伍，缺少根據(jù)自己的產(chǎn)品開發(fā)和優(yōu)化設(shè)計(jì)流程的人才和能力；設(shè)計(jì)企業(yè)大多采用通用的ASIC設(shè)計(jì)方法，缺少定制化和COT的設(shè)計(jì)知識。在IC制造方面，大多數(shù)企業(yè)尚未建立完整的設(shè)計(jì)服務(wù)和支持體系；IP核研發(fā)滯后于工藝的開發(fā)，IP核開發(fā)能力偏弱；工藝研發(fā)往往依托外來客戶的支撐；對設(shè)計(jì)方法學(xué)的重視程度不夠。
總之，雙方全都存在較大的對外依賴，兩者相遇，自然出現(xiàn)了“兩個在外”的情況。這是中國IC行業(yè)問題的現(xiàn)實(shí)體現(xiàn)。
與國際先進(jìn)水平差距較大
我國設(shè)計(jì)業(yè)水平基本與國外同步，但很多關(guān)鍵芯片幾乎全部進(jìn)口，工藝技術(shù)進(jìn)步嚴(yán)重滯后。
總體來看，中國集成電路產(chǎn)業(yè)無論在設(shè)計(jì)、制造還是封裝環(huán)節(jié)等，均與國際先進(jìn)水平存在著較大差距。
根據(jù)中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會集成電路設(shè)計(jì)分會的統(tǒng)計(jì)，2013年中國IC設(shè)計(jì)行業(yè)全年收入為874.48億元，約合142億美元，比上年增長28.51%，占全球集成電路設(shè)計(jì)業(yè)的比重約為16.73%。2013年全年共有124家IC設(shè)計(jì)企業(yè)銷售額超過1億元，134家企業(yè)銷售額5000萬元～1億元，177家企業(yè)銷售額在1000萬元～5000萬元之間，196家企業(yè)銷售額小于1000萬元，贏利企業(yè)409家，不贏利企業(yè)223家，前100名設(shè)計(jì)企業(yè)的平均毛利率為30.59%，前10大設(shè)計(jì)公司的平均毛利率為39.55%。雖然設(shè)計(jì)水平基本上與國外同步，達(dá)到了28nm，但是很多關(guān)鍵芯片，如桌面、便攜式計(jì)算機(jī)、高性能服務(wù)器、高端網(wǎng)絡(luò)設(shè)備用芯片幾乎全部為進(jìn)口。
中國芯片制造業(yè)發(fā)展?fàn)顩r，根據(jù)中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會的統(tǒng)計(jì)，制造業(yè)2013年全年收入達(dá)到600.86億元，略少于100億美元，比上年增長199.9%。其中本土企業(yè)總收入為266.6億元，占中國10大芯片制造企業(yè)（含外資）全部收入454.1億元的58.7%，占中國整個芯片制造業(yè)收入的44.37%。中國芯片制造業(yè)現(xiàn)有產(chǎn)能與市場需求方面存在的差距巨大，工藝技術(shù)進(jìn)步嚴(yán)重滯后。在先進(jìn)工藝方面，具備先進(jìn)制造技術(shù)（40nm以下線寬）的僅有中芯國際1家，技術(shù)水平與國際先進(jìn)水平相差1.5代。在產(chǎn)能方面，全部12英寸月產(chǎn)能不到5萬個硅圓片。十大制造企業(yè)中的天津中環(huán)、吉林華微以器件制造為主，西安微電子以航天器件和集成電路為主要業(yè)務(wù)。
即使是封裝行業(yè)，中國企業(yè)與國際先進(jìn)水平依然存在差距。根據(jù)中國半導(dǎo)體協(xié)會統(tǒng)計(jì)，中國大陸封裝業(yè)2013年全年收入為1098.85億元，約合180億美元，比上年增長6.1%；其中本土企業(yè)總收入為190.6億元，占中國10大封裝企業(yè)全部收入442.9億元的43.03%，占整個封裝業(yè)收入的17.35%。具備先進(jìn)封裝技術(shù)（3維封裝）的僅江蘇新潮科技1家。中國至今尚無法制造超過1200個以上Bumping引擎的高密度集成電路封裝，技術(shù)水平與國際上相差5年以上。
代工制造缺口仍將擴(kuò)大
未來無論在IC設(shè)計(jì)制造的復(fù)雜度，還是開發(fā)成本上，都對中國IC業(yè)形成挑戰(zhàn)。
全球半導(dǎo)體行業(yè)目前正在發(fā)生一系列轉(zhuǎn)變，也對中國IC行業(yè)形成更多挑戰(zhàn)。首先是制造資源越來越少。2008年以來，一批傳統(tǒng)的IDM公司已經(jīng)或?qū)⑼Ｖ菇ㄔO(shè)新的生產(chǎn)線，逐漸轉(zhuǎn)型為集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)，預(yù)計(jì)需要外協(xié)的產(chǎn)能價值約300億美元，產(chǎn)能需求將十分旺盛。事實(shí)上，從2012年下半年以來，先進(jìn)工藝的產(chǎn)能已經(jīng)出現(xiàn)供不應(yīng)求的現(xiàn)象，我國設(shè)計(jì)企業(yè)受此影響，沒能實(shí)現(xiàn)更高的增長速度。正是預(yù)見到未來5至10年產(chǎn)能緊張的前景，三星、臺積電、Global Foundries等企業(yè)每年投入巨資擴(kuò)產(chǎn)，而我們也預(yù)見到這種情況的發(fā)生，卻沒有能夠采取得力的措施。
其次，芯片設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)越來越大。基于新一代工藝的量產(chǎn)速度會放慢，IP核的成熟度和成品率的提升將需要更多的時間，提升成品率成為代工廠和設(shè)計(jì)公司都要面對的重大挑戰(zhàn)。隨著工藝的進(jìn)步，這個問題將變得更嚴(yán)重。芯片設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)必須對芯片制造過程有深入的了解，尤其是工藝參數(shù)在制造過程中的變化，這已經(jīng)成為芯片設(shè)計(jì)工程師不可或缺的知識，芯片設(shè)計(jì)工程師已經(jīng)不太可能預(yù)測所設(shè)計(jì)產(chǎn)品在最終生產(chǎn)過程中可能具有的成品率，許多原來屬于生產(chǎn)過程的問題已經(jīng)遷移到設(shè)計(jì)階段，可制造性設(shè)計(jì)（DFM）和面向成品率的設(shè)計(jì)（DFY）已經(jīng)是必不可少的設(shè)計(jì)技術(shù)。
再次，性能是產(chǎn)品的核心技術(shù)指標(biāo)，由于功耗的限制，簡單地提升主頻已不現(xiàn)實(shí)，功耗成為關(guān)鍵指標(biāo)，是否具備低功耗和超低功耗設(shè)計(jì)技術(shù)和能力將決定產(chǎn)品能否在移動設(shè)備中得到應(yīng)用，成本是市場競爭的終極方法。
最后，先進(jìn)工藝節(jié)點(diǎn)的NRE費(fèi)用（一次性工程費(fèi)用）急劇攀升，只有通過擴(kuò)大銷量才能分?jǐn)偳捌诔杀尽Ｓ泄烙?jì)認(rèn)為，研發(fā)一顆16nm的芯片需要投入15億美元，必須銷售3000萬顆才能收回成本。受限于工藝，很難在單個硅片上集成異質(zhì)器件，封裝將向組裝（Assembly）演進(jìn)，芯片設(shè)計(jì)必須與組裝結(jié)合。
總之，未來無論在IC設(shè)計(jì)制造的復(fù)雜度，還是開發(fā)成本上，都對中國IC業(yè)形成挑戰(zhàn)。如何應(yīng)對需要從業(yè)者的極大智慧。這里沒有明確的答案，只能提出幾個需要回答的要點(diǎn)：一是能否解決國家急需的核心芯片成為產(chǎn)業(yè)界必須首先回答的問題。二是中國芯片制造業(yè)的發(fā)展一直跟在別人后面亦步亦趨，現(xiàn)在有了改變的條件，需要企業(yè)家的膽識與勇氣。三是盡快解決“兩個在外”的困局。四是在移動通信芯片領(lǐng)域，擁有28nm之后的產(chǎn)能就擁有競爭的主動權(quán)和主導(dǎo)權(quán)，如何極力爭取突破？五是集成電路發(fā)展基金非常重要，但要集中統(tǒng)籌使用，地方政府正在設(shè)立促進(jìn)集成電路發(fā)展的地方基金，應(yīng)避免“搶項(xiàng)目”，造成該倒閉的企業(yè)不倒閉，企業(yè)價值虛高，泡沫大量出現(xiàn)。同時對基金的管理不僅需要依靠懂行的人，更需要熱愛這個產(chǎn)業(yè)的“圈內(nèi)人”。