「洪泰吃糖会」第24期 | 半导体产业链国产替代“势在必行”

洪泰吃糖会：

在近日的“经济工作会议”上，强化国家战略科技力量被置于八大任务之首。作为关键的“卡脖子”问题，半导体等科技产业迎来政策密集催化。

目前半导体产业链前景持续向好，据SEMI最新预测，2020年全球半导体设备销售额有望创下689亿美元的历史新高。2021、2022年全球市场将继续保持增长趋势。

「洪泰吃糖会」第24期我们邀请到在中美两国均有从业经验的老法师——探境科技创始人鲁勇从半导体行业的产业链出发，带您真正完整地了解半导体产业链，解析中美半导体之间的差别究竟在哪。

全文共3252字，洪泰投后服务“洪泰吃糖会”为大家分享创业中必备的“糖”，洪泰Family内部加强合作、助力共赢。

关于探境科技

探境科技是一家具备全链条的研发能力的AI芯片设计公司，为语音和图像行业提供高度集成的全栈式解决方案。探境自研的SFA（存储优先）架构，以存储驱动计算，完美解决了AI芯片的存储墙问题。SFA架构大幅度提高了硬件资源的利用率，同时压缩了芯片功耗，能效比（PPA）远高于行业平均水平。依托SFA架构，探境推出了“音旋风 ”VOI系列语音芯片，以及Imagist系列图像芯片。

今天给大家介绍一下半导体产业链，并且通过这个产业链在中国和美国之间的对比，来看看中美半导体方面的具体有哪些差距。

存储器和逻辑芯片 占 全球半导体行业最大领域

全球半导体协会（S.I.A）将半导体区分为IC（集成电路）、OSD（光电器件、传感器、分立器件）两大块。

集成电路IC区分为数字芯片、模拟芯片。

数字芯片市场太大，又再区分为三大块：

• 专门处理计算功能的微型元件（CPU为主的微处理器，微控制器MCU，和数字信号处理器DSP）

• 专门处理存储功能的存储器（Memory，包括内存DRAM和闪存NAND为主）

• 逻辑芯片（Logic，其他逻辑及数模混合芯片）

●从市值上看，2万亿的三巨头来看，英特尔的主要市场是微处理器，三星的主要市场是存储器，台积电的主要市场是其他所有逻辑和数模混合芯片。

●从销售额上看，2019年全球半导体行业最大的领域是存储器和逻辑芯片，每个类别的销售额达到1064亿美元，占比均为26%；其次是模拟和微处理器，分别占13%和11%，销售额达到412亿美元。

●从行业上下游来看，整个芯片行业的主要链路是由IC设计、IC制造和IC封测组成。

IC制造和IC封测都是有厂房的，资金投入巨大，先进工艺的一条生产线在百亿美金这个数量级。所以IC制造、IC封测这些厂家在全球范围内也是屈指可数，包括大家耳熟能详的台积电、中芯国际等。

与IC制造和封测有关的行业上游是设备和材料相关企业，这两年被提起次数很多的光刻机就属于设备厂商，这样的厂商在全球范围内更加屈指可数。

绝大多数的半导体企业 从事 芯片设计

除了IC制造和IC封测，其实大家接触最多的芯片公司其实基本都是IC设计公司，包括高通、英伟达等。IC设计公司相对后面的制造、封测厂来说，投入低，因此绝大多数公司都是从事芯片设计。

与IC设计公司有关的上游公司包括两个行业，一个是EDA，一个是IP。

●EDA指的是电子设计自动化，提供的是芯片辅助设计软件。这个行业技术难度极高，被称为“高科技中的高科技”，目前在全球范围被三个大的公司高度垄断，可以说比光刻机还要难超越。

●IP公司的诞生是因为随着芯片设计的模块化，很多相同功能的模块被不同的芯片采用，例如USB、ARM等，所以这些共用的组件由IP公司提供，可以加快芯片公司的产品设计节奏。

●回到芯片设计的流程来看，除了分立的IC设计、制造、封测公司外，还有一类巨无霸的公司同时包括了这三个功能，这类公司的数量极少，被称为IDM模式，例如英特尔、三星等公司。目前中国国内一家IDM公司都没有。

中美半导体产业链 现状 优劣势对比

总结一下，从图上可以看到半导体行业三大运作模式，以及主要的优劣势。

●Foundry工艺落后，设备研发水平落后。工艺节点低于40nm为主，14nm、28nm艰难量产；近年来地方政府大量上马8英寸晶圆生产线。

●产业规模偏小。以Fabless为主，整体规模不大，无IDM，产业分散。

●专业人才欠缺。芯片人才总量少，且大多集中在经验积累性岗位，高端人才、创造性人才稀缺。

●大部分企业产品技术以中低端为主。偏向中低端国内消费类市场，缺少自主高端产品，无法进入海外高端市场。

这是当前中国的半导体产业链总体现状。

从公司规模来看，国际上除了10万人规模的巨无霸英特尔之外，还包括2/3万人的高通、TI、安森美、恩智浦，1/2万人的博通，以及一大批5千人以上的公司；而中国有1780家芯片设计公司，但其中接近90%的公司少于100人。

这张图可以形象地看出国内外半导体公司的差距。国外都是体型大的大家伙，而国内的公司则很分散，体量小数量多，大多不成气候。

右边的表格是2019年的全球十大IC设计公司，排名前三的年营收都超过了100亿美金，第十名的营收也超过了14亿美金。

而这张表里看到2019年的国内前八大IC设计公司，营收数字是按人民币计算的，换算成美元，除了第一名华为海思超过了100亿美金，第二名展锐和第三名韦尔就急速下跌到16/17亿美金左右，如果放到全球的排名里面，也就是在第十名左右。而剩下的中国IC设计公司离全球排名就差的更远了。

左边的图表看到在2015年之前中国的芯片设计公司数量相对比较稳定，自从2016年之后就有了极大的数量增长，这与国内开始对芯片重视，以及AI、5G等领域的发展所分不开的，但也不要忘记前面提过接近90%的公司都是小于100人的规模。

中国半导体产业链的机会

看到中美双方在半导体产业链的巨大差异后，所有人都会感觉到想要赶超美国的难度很大，那么中国的半导体产业链机会还有吗？

所有新兴产业（大数据、人工智能、物联网、智能驾驶）依赖的核心技术都是半导体芯片。

传统产业的产业升级和智能化都需要半导体芯片作为基础。

中国作为世界工厂，年产17亿台手持电子装置，3.4亿台个人电脑，2.2亿台空调，1.9亿台电视机等，这些使得中国成为世界上最大的半导体市场。

供应端，中国半导体产出是全球5%，而需求超过全球50%。

2010年中国进口半导体3055亿美元，世界半导体总产值为4121亿美元。

处于供应链安全考虑，国产化越来越提上日程。

从技术追赶的角度看，过去几十年由于摩尔定律一直稳定的生效，全球最领先的半导体技术一直在飞速的提高，给中国半导体的追赶带来了困难。

摩尔定律很多人都听说过，每隔一年半芯片的集成度就提高一倍，这个定律背后的意义是芯片的成本随着工艺技术的提高在大幅下降。但是我们看到发展到28纳米工艺之后，似乎走到了一个拐点，芯片的有效成本不再降低，也就是说28纳米可能在成本曲线上是个最优值，那么中国的技术发展追赶之路可以看得到目标了，不再是永远追逐一个看不到结果的东西。

从这张Gartner分析的具体不同的半导体品类来看，中国在这些产品类型上，分别可以通过这些年的发展，达到占有全球10%的市场份额，也就是达到可以进入全球竞争的水平。

这里看出来在手机基带、LED驱动、手机主芯片、智能卡、指纹识别这几个方面已经实现了全球竞争的目标。手机主芯片和基带芯片主要是海思和展锐的贡献，指纹识别是汇顶的贡献，这几家是当前国内芯片行业的翘楚。

●而很快的两三年时间内，MCU、无线通讯芯片（WIFI、蓝牙等）、电源管理芯片、NOR Flash芯片也将进入全球竞争的水平，目前这几个领域确实可以看到很多国内创业公司经过5-8年的努力，确实已经站起来了。

●在5年这个时间维度上，也看到了很多国内公司的身影，包括CIS（图像传感器芯片）的豪威（韦尔）、格科等。

●那么10年及以上的维度，我们确实看到了还有很大的差距，无论是MPU(电脑CPU）、汽车自动驾驶芯片、微机械（MEMS)、FPGA、GPU这都还是我们中国芯片行业的难以看到未来的领域。

经过上面的分析，我们最后看一下数据。

从这张图上，我们看到中国的市场空间是巨大的，而中国本土公司能提供的产品所占市场份额也是在逐步快速提高，并且还有很高的天花板有待我们的开发，可以说未来是美好可期的。

关于鲁勇

探境科技创始人兼CEO，本硕博均毕业于清华大学，获清华大学物理学士学位及微电子学博士学位。鲁勇创立探境科技之前先后在硅谷半导体芯片设计公司Marvell和Analogix公司工作，其中包括创立Marvell中国芯片研发部，设计全球超70%市场份额的硬盘管理芯片，以及其他音视频、有线/无线通信芯片。作为国内第一款HDMI芯片的设计者，获得EE Times China 2007年度电子成就奖。

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