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全球芯片风起云涌 中国应该这么干!

发布时间:2018-11-07 13:47 所属栏目:[外闻] 来源:湖杉资本
导读:一 、前言 芯片被喻为信息时代的发动机,是各国竞相角逐的国之重器,是一个国家高端制造能力的综合体现。 虽然我国有着全球最大的半导体市场,并且已成为继美国之后的全球第二大集成电路设计重镇,但目前集成电路的主流产品仍然主要集中在中低端,除了移动

一 、前言

芯片被喻为信息时代的“发动机”,是各国竞相角逐的“国之重器”,是一个国家高端制造能力的综合体现。

虽然我国有着全球最大的半导体市场,并且已成为继美国之后的全球第二大集成电路设计重镇,但目前集成电路的主流产品仍然主要集中在中低端,除了移动通信终端和网络设备的部分集成电路产品占有率超过10%外,高端芯片的占有率几乎为零。

全球芯片风起云涌 中国应该这么干!

鉴于种种原因和风起云涌的国际形势,今年上半年我国电子企业普遍加快了微电子、集成电路等产品研发,投资增长了43.6%。集成电路产业正在成为各大城市的共同选择,各地方政府、集成电路企业、资本、高校和研究中心都在准备充分发挥区域协同创新能力,共同打造地区集成电路“芯”高地。

我国集成电路首次大规模投资热潮发生在上世纪80到90年代,具有代表性的有当时的“531战略”、“908工程”(无锡华晶)和“909工程”(上海华虹NEC)。

这些工程尽管当时在很大程度上改善了我国集成电路的生产工艺条件,但是,行业的整体竞争力并没有多大的提升,主要因为一方面技术缺乏前瞻性,一些工艺线刚投产即落后,另一方面只注重引进工艺生产线,缺乏整体布局和对基础技术研发的重视。

第二波“芯片热”爆发在本世纪初,由于中国市场自身的需求以及政府的扶持,当时集成电路成为了所谓的风口,大量资金涌入,充满了各种躁动。

2003年前后中国集成电路行业有代表性的企业有杭州士兰微、上海贝岭、华虹NEC、北京的中星微电子和大唐微电子等。2005年,凭借摄像头芯片业务,中星微电子登陆纳斯达克,成为国内第一个登陆纳斯达克的芯片企业。直到2006年陈进的“汉芯事件”曝光,这波芯片热潮才慢慢退去。

从2006年到现在,我国集成电路科技创新主要由“核高基”和“大基金”主导。

“核高基”是“核心电子器件、高端通用芯片及基础软件产品”专项的简称。2006年,国务院颁布了《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》,将“核高基”列为16个科技重大专项之首,与载人航天、探月工程等并列。

“大基金”是成立于2014年的国家集成电路产业投资基金,专为促进集成电路产业的发展而设立。

目前,这两股力量仍侧重于“填补空白、补齐短板”,主要成果有用于神威超级计算机的申威处理器,和用于北斗卫星的龙芯处理器。

总的来说,我国近几十年来在集成电路上有过不少努力,也出现过几次热潮,但基本上是“战术上的勤奋”,缺少前瞻性思维和战略视野。因此,总逃不出一个“落后-追赶-再落后”循环的怪圈。

要知道,战术上的勤奋永远弥补不了战略上的缺失和懒惰。当前,我们必须清醒地认识到,随着摩尔定律的放缓(摩尔定律预计在2021-2025年走向终结),进一步减小芯片线宽难度越来越大。

目前的解决方案是通过光学信号处理(光子计算和光子芯片)和AI突破摩尔定律的限制,这也必将带来芯片技术发展的新形势和新机遇。因此,在世界新一轮科技革命同我国转变发展方式的历史性交汇点, 科技创新角逐空前激烈时期,我们任何战略误判都有可能带来灾难性的后果。

集成电路领域作为我国技术创新的高地,在未来的规划上,应有更高的战略视野和更前瞻的谋划。以“超前布局为主,补足关键短板为辅”为原则,明确将“光子+AI”作为未来芯片发展的战略方向。

努力实现关键核心技术自主可控,抓住千载难逢的历史机遇,有力支撑世界科技强国建设。让新型芯片技术真正发挥创新引领发展的第一动力作用,这样才能站上世界科技竞争和未来发展的战略制高点。

二、在传统芯片领域,坚持有所为和有所不为

在传统芯片领域,门槛最高的是RRU基站设备相关的中/射频芯片和DSP/FPGA芯片、高速相干光通信芯片以及高端服务器处理器芯片。这些领域要想实现国产替代,需要较长时间和更多的投入,因此,传统芯片应重点放在这四个领域。

手机产业等相关的中低端芯片门槛相对较低,一些细分领域的国产芯片甚至已经成为国际龙头,这些领域可由企业根据自身利益通过市场来解决。

(1) RRU基站设备相关的中/射频芯片和DSP/FPGA芯片

基站芯片的成熟度和高可靠性要求与消费级芯片不可同日而语,从开始试用到批量使用起码需要两年以上的时间,呈现技术更迭快、门槛高和自给率低的特点。

目前,中兴和华为在基带芯片上基本达到自给,都有自主研发的基带芯片。但是在中/射频领域,主要由TI、ADI、Qorvo和IDT等欧美厂商垄断。同时,TI和ADI都在加速研发多通道、高集成的单芯片解决方案,以满足5G大规模天线基站的要求,如TI的AFE75XX系列和ADI的AD93XX系列等。

在这个领域,国产芯片厂商才刚刚起步,如南京美辰微电子通过前期参与国家重大专项《基于SiP RF技术的TD-LTE/TD-LTE-Advanced/TD-SCDMA基站射频单元的研发》,获得了较大的技术提升,在正交调制器、混频器、VGA、锁相环、DPD接收机和ADC/DAC等芯片产品方面已有可量产的方案。

后续可通过定点扶持实现该领域产业能力的进一步提升。

此外,高性能DSP/FPGA芯片基本上由TI和 Xilinx垄断。尤其Xilinx最近推出的高集成RFSoC芯片,融合了多通道的DAC/ADC和高端FPGA,无论在软件定义无线电(SDR)系统还是在软件定义光学网络(SDO)上都具有很大的优势。在这方面,目前国内基本无对标产品,后续需要重点扶持和加大投入。

(2) 高速相干光通信设备相关的芯片

光通信模块主要采用的芯片有TA(跨阻放大器)、APD(雪崩光二极管)、LA( Limiting Amplifier)、激光器芯片( VCSEL、DFB和EML)、lCT/ICR(集成相干发射机/集成相干接收机)和DWDM等。目前低于40Gbps以下的非相干光通信芯片和模块自给率尚可,但是100Gbps以上的高端芯片,尤其高速ICT/ICR(集成相干发射机/集成相干接收机)芯片仍需突破。

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