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中国“芯”痛
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2018-04-27 20:25 来源:侨报 编辑:聂晓

【侨报综合讯】美国政府禁止7年内向中兴通讯出售元器件、软件和技术,中美贸易摩擦升级到高科技领域,中国通信行业首次感受到“芯痛”。据调研公司International Business Strategies Inc.估计,中国有近90%的芯片是进口或在华外企生产的,而中国国产芯片只占到本土需求的8%左右。

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近日,阿里巴巴集团全资收购杭州中天微系统有限公司,中天微是中国大陆目前惟一大规模量产的自主嵌入式CPU IP Core公司,全球累计出货超过7亿颗芯片。图为今年4月21日,两名中天微工作人员正在编写代码。(图片来源:中新社)

缺“芯”之困

目前,中兴能否顺利渡过此次“劫难”还不得而知,即便解决了眼前的危机,后续如何避免被美国抓住“命门”,不单是中兴通讯的问题,更是中国的问题。因为在中兴被禁背后,凸显了大国博弈下中国的“芯痛”。

综合北京《中国新闻周刊》、《中国经济周刊》报道,芯片,又称微电路、微芯片、集成电路,指内含集成电路的硅片,体积很小,却是手机、计算机或其他电子设备的核心组成部分,可以说芯片就是电子设备的“大脑”。

芯片是信息时代的“基石”,而芯片产业则是一个国家高端制造能力的综合体现,是各个国家参与全球高科技竞争的战略制高点,背后蕴藏的是巨大的商业价值和国家利益。

中国是世界上最大的半导体芯片消费市场,但长期以来集成电路严重依赖进口,贸易逆差持续扩大。

据调研公司International Business Strategies Inc.估计,中国有近90%的芯片是进口或在华外企生产的,而中国国产芯片只占到本土需求的8%左右。

对进口芯片的依赖,使得中国耗费了大量的外汇储备。据中商产业研究院统计,2017年中国集成电路进口金额达2601.4亿美元,同比增长14.6%,超过石油进口额成为最大宗进口商品,同期集成电路出口金额仅为668.8亿美元,同比增长9.8%。

高昂的费用背后是中国芯片产业的薄弱。据上海第一财经网报道,在芯片产业所包含的软件、设计、制造、封测、材料、设备等领域,中国的落后是“全方位”的。

在今年4月18日中国计算机学会青年计算机科技论坛(以下简称论坛)上,中国工程院院士、CCF名誉理事长李国杰也表达了类似的看法:“在芯片制造工艺上,我们和美国的实力差一代到两代,我们现在能做到14nm工艺,且工艺还不是很完整,而海外已经做到了10nm到7nm。”

以目前在中国芯片设计领域发展的不错的华为海思为例,其芯片制造环节仍然需要由台湾半导体制造公司台积电代工。

全方位的落后造成了目前中国国产芯片主要应用在消费类领域,而对稳定性和可靠性要求更高的通信、工业、医疗以及军事领域,中国国产芯片还与国际水平存在较大的差距。

技术上的差距,造成了中国虽为芯片全球第一大市场,却没有任何的话语权。

在强大的芯片进口需求中,美国是中国重要的芯片进口国。中国商务部去年发布的《关于中美经贸关系的研究报告》显示,美国出口的15%的集成电路都销往中国。

中国市场也早已占据美国芯片巨头的半壁江山。高通(Qualcomm)2017财年在中国大陆的营收为145.79亿美元,占到总营收的65%。另一家存储芯片巨头美光(Micron)2017年在中国大陆市场的营收达104亿美元,占其总营收的51%。

然而庞大的市场并未换来真正的技术。中国在芯片、元器件领域仍然较为弱势,中国国内半导体产业更多集中在后端工艺,但上游基础原材料、半导体设备以及核心元器件,如射频、FPGA、高速数模转换、存储等多个核心芯片技术仍掌握在海外厂商手中。

有分析指出,在终端基带芯片上,还有联发科和展讯等中国企业参与竞争;但在服务器芯片层面,美国供应商一家独大;在通信网络的核心光芯片层面,主要以美国供应商为主。

技术瓶颈反映到全球半导体市场的版图中就是中国企业的竞争力不足。目前全球77%的手机是中国制造,但其中不到3%的手机芯片来自中国;全球54%的芯片都出口到中国,但中国国产芯片的市场份额只占10%。

市场调研机构IC Insights发布的报告显示,目前全球半导体市场规模达到4385亿美元,前十大半导体厂商(三星、英特尔、SK海力士、Micron、博通、高通、德州仪器、东芝、英伟达和恩智浦)占据了整个市场58.5%的份额,这其中并没有出现中国厂商的身影。

遗憾错过黄金年代

自1978年,中国改革开放已走过了40年,伴随着世界第二大经济体等光环的加冕,BAT、华为的诞生,中国何以在至关重要的芯片领域如此落后?

北京《中国新闻周刊》报道,中国工程院院士、CCF名誉理事长李国杰认为,一方面相关技术积累不够,另一方面政策时常摇摆。

谈到芯片设计制造的技术积累,李国杰说“不是砸钱就能够解决”。

据业内人士分析,芯片设计的试错成本和排错难度大,时间周期常常以月甚至以年来计算。

试错周期长需要逻辑严谨细致的工作态度,排错难度大需要一套科学的实验方法,而这两方面,恰恰是中国教育的软肋。

中科院计算所研究员、龙芯处理器负责人胡伟武在论坛上表示,中国的芯片产业人才培养极不平衡,应用型人才很多,基础研究人才很少。

对此,李国杰也持相同的观点,他认为人才储备与培养比较薄弱,这是中国芯片半导体产业与国际顶尖水平相比仍有明显差距的一个关键因素。在他看来,大多数人才都集中在技术应用中,但钻研算法、芯片等底层系统的人才太少。

对于政策方面,中国计算机学会(CCF)秘书长杜子德也在论坛上表示,中国长期对基础研究重视不够,对核心技术和平台重视不够,是值得深刻反思的问题。李国杰则认为,国家在民用芯片上,过去的政策不是很坚定,“这不是一天两天就能出来成果的,需要长时间支持”。

《中国青年报》报道,中科院计算所研究员、博士生导师包云岗认为,中国的半导体产业遗憾地错过了一个黄金年代。目前国际半导体行业巨头几乎都在20世纪七八十年代起步,用漫长的时间和巨量的人才投入换来今天的技术积累。

事实上,历数全球,只有美国有结构完整的计算机产业,英国、韩国、德国、法国都只是各有所长。而在芯片半导体这个产业链条非常长的领域,中国还缺乏完善的上游供应。

大连东软信息学院副教授张永锋表示,中国国产芯片的升级换代主要依靠生产工艺和EDA工具(芯片设计辅助软件、可编程芯片辅助设计软件、系统设计辅助软件等三类)的进步,但这些上游工具大都被海外企业掌握。

以加工高端芯片所要用到的极端精准的照相机——光刻机为例。光刻机的精度决定了芯片的精度上限,而高精度光刻机主要产自荷兰的ASML和日本的尼康与佳能三家企业,全球最顶级的光刻机基本由ASML垄断。在生产工艺方面,国际芯片巨头企业一般将芯片生产交给韩国的三星、中国台湾地区的台积电等企业去做,中国大陆企业缺乏相关的经验积累。

“我们亦步亦趋跟着别人走,但还是被落下了很远。现在的设计流程与国际大企业先进的COT设计方法相比差距仍很大。”张永锋说,客观现实导致中国芯片企业与海外巨头相比,整体仍处于实力较弱而且分散的状态。

芯片人才缺口40万

除了研发实力弱、企业集中程度不高之外,影响中国芯片发展的还有研发人才的不足。

北京《中国青年报》报道,北京交通大学副教授李浥东最近有些忧虑,他看到在对中兴事件与国家芯片的讨论中,关注技术差距的多,关注人才问题的少。而在他看来,中国国产芯片的研发和应用短缺,更为根本的问题在于中国计算机人才培养的“头重脚轻”。

他观察到,计算机专业的大学生和研究生,普遍不愿意学习更为基础的计算机系统结构,而是对计算机应用更加上心。

“高校的芯片产业人才储备堪忧。几乎所有人都在做计算机应用的东西,而不是基础的东西。”李浥东很理解计算机基础领域和应用领域之间客观存在的人才差异,“高校讲就业率,学生看市场预期”,但他认为,无论是薪资待遇还是人才总量,目前都相差太大了。

根据中国工业和信息化部软件与集成电路促进中心(CSIP)2017年5月发布的《中国集成电路产业人才白皮书(2016至2017)》(以下简称白皮书),目前中国集成电路从业人员总数不足30万人,但是按总产值计算,需要70万人,人才培养总量严重不足。

“本质上都是在教学生怎么用计算机,而不是教学生怎么造计算机。就像汽车专业教了一堆驾驶员一样。”谈起芯片人才话题,中国科学院计算技术研究所研究员、“龙芯”处理器负责人胡伟武有很多话说。在他看来,中国的芯片产业人才培养极不平衡,大多数人才都集中在技术应用层面,但研究算法、芯片等底层系统的人才太少。

他随手就举了一个现实的例子:绝大多数互联网公司都在用Java编程,相应的人才储备有数十万甚至上百万,但研究Java虚拟机(在实际的计算机上仿真模拟各种计算机功能的抽象化计算机)的人才非常少,“我2010年办企业的时候连10个人都不到”,而今天中国可能仍不超过100个。

“大学教育不光要教用计算机的人才,而是要教一个体系结构,一个操作系统,应该把这些教学体系发展起来。”胡伟武呼吁,计算机专业要加强基础人才的培养。

(编辑:聂晓)

编辑:聂晓
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