魏少军：高端芯片替代迫在眉睫 芯片设计和制造联动是破局关键

 电子发烧友原创（文/ 章鹰） 9月17日，在23届中国集成电路制造年会的高峰论坛上，清华大学微电子学研究所所长、中国半导体行业协会副理事长魏少军教授发表了《产品为中心促进设计制造联动》主题演讲。

魏少军教授指出，2019年，中国集成电路产业持续两位数增长，全年销售额达到7591亿元人民币，比上年6532亿元增长了16.2%。从全球范围看，中国集成电路产业的增长仍然是最高的。
 
2019年，中国进口集成电路4443亿块，价值3041亿美元，比去年下降2.6%，连续2年进口集成电路超过3000亿美元；出口集成电路2185亿块，价值1015亿美元，贸易逆差2026亿美元。进口集成电路的单价为：0.68美元/块，下降9.3%，出口集成电路的单价为：0.46美元/块，上升17.9%。2019年中国进口集成电路占据全球销售的73.8%。比2018年提升7.1个百分点。

魏少军教授强调说，中国已经成为全球最大的半导体市场。原因是中国已经成为全球电子产品生产大国，早在2014年，中国智能手机生产已达全球的84%，2019年已超过90%，PC在当时已占全球80%，现在达到90%，彩电在2014年是66%，现在比例更高，平板电脑在2014年的时候也是82%，大量的电子产品需要用到芯片。

但是，不可忽视的是，中国企业大量进口半导体芯片，对全球供应链依赖程度非常高。魏少军教授在演讲中表示，中国对外依赖程度较高的高端芯片主要是国际IDM企业提供，包括手机芯片处理器、CPU、GPU、FPGA/EPLD、存储芯片（DRAM、Nand Flash）、核心NPU，图像处理器和显示驱动芯片。中国的IDM厂商正在兴起，但业界同仁应该看到IDM实际上是一个纯产业链的发展过程，从芯片的设计、制造、封装、测试、系统销售、支持服务，全球大概80%的芯片产品是由IDM提供，欧美、日韩主要是IDM模式。2014年到2019年，以IDM为主要供应商的微处理器/控制器及半导体存储器从1595亿美元增加到2019年的2394.7亿美元，增长49.5%。

 
相比较这些高端芯片，以设计-代工模式为主生产的芯片进口价值从2014年的582.2亿美元增长到2019年的679.6亿美元，增长幅度为16.7%。表明中国电子产品高端芯片缺口大，市场需求增长快。
 

2019年，中国IC设计业的产值达到3000多亿，中国IC设计企业在全球市场中的比重不高，但制造业进步很快，封测业的比例也达30%。国际产业链中，外资厂商愿意和中国芯片制造商合作，愿意和封测业务合作，但是不愿意在产品上和我们合作，原因就是产品要分立的，中国IC设计业相对集中，主要是本土企业来做。

半导体细分市场上，亮点不少。从事导航芯片研发的企业数量从28家增加到41家，销售综合大幅提升了157.4%，通信、计算机、消费类电子产品的芯片增长比较快，芯片出货量保持了稳步增长。
 
2014年到2019年统计的进口芯片分类情况，过去5年当中进口芯片增加了40.7%，但是以IDM为主要供应商的微处理器、存储器增长了50%左右，而以设计代工模式为主生产的芯片进口值并没有增加太多，只增加了17%。反过来说明中国最近几年进口多的主要还是IDM这种模式生产的产品，IDM模式的芯片企业正在悄然兴起，以长江存储和合肥长鑫为主的存储器芯片厂商正在崛起，在未来几年我们可以看到中国厂商在存储器上可能会出现比较大的增长，解决中国半导体产业链中产品平衡的问题。
 
魏少军教授重点讲解了以产品为中心促进设计和制造联动，这种发展方式是构建半导体企业核心竞争力的有力途径。两种不同的技术模式：一种技术模式叫FOT，另外一种叫COT，其实采用FOT研发的芯片就意味着芯片设计公司全面依赖代工而提供技术，COT就意味着全面依赖它自身的技术，

中国设计企业99%只会做FOT，只有1%最顶尖的设计企业会做COT，为何代工企业绝大部分是接受的COT，而很少接受FOT，原因在于中国芯片制造企业很少能提供FOT的全套技术，或者能够跟国际上的竞争对手相媲美的FOT技术，因此这个过程就导致我们现在设计和制造两者有点分离。
 
FOT优势是，目前是客户众多，商业模式比较简洁，交互也很简单，不需要设计公司去介入底层的工艺技术，研发周期短，技术程度高，进入市场快，所以很多的设计公司愿意用FOT技术。弊端是，开发FOT技术主要面向多数的用户，是一个通用的工艺，所以工艺的参数阈值是比较大的，要把工艺发挥到极致他做不到，往往它所设计的产品性能比较低，产品的成本比较高，设计公司也缺少发展的主动权。FOT是代工企业掌握发展主动权，掌握定价权，这时候设计公司不满意也得接受，这就是现实。
 
COT技术往往面对的是少数客户，商业模式比较复杂，交互也复杂，要求设计公司深入地了解工艺的底层技术，研发周期很长，进入市场时间慢，但是它做好了以后，可以充分地适配各类工艺参数，能够将工艺发挥到极致，产出的芯片的性能很高。由于芯片设计公司的主动权很高，所以产品的成本反而会低，这个过程实际上是两者之间根据自己发展的不同阶段所采用的模式。
 
魏少军教授分析说：“从芯片产品来看，无论是FOT技术还是COT技术，我们都可以看到一个现象，FOT技术产生了一个进入市场快的现象，而COT技术产生的竞争力强，这两个结果对于企业最终的影响，目前中国的设计企业主要是FOT技术为主，对于代工企业的依赖性很强，其实我们需要一个设计和制造的联动，这两者能够有机地结合到一起，让技术能够很好地得到发展，设计和制造一定要能够形成全面的联动。”
 
在最后的总结里，魏少军教授对于芯片业的发展给出了五点建议：

第一、芯片是支撑数字经济发展的基础，在可以预见的未来，尚不会出现能够替代集成电路的其他技术，即使出现了，也需要数十年的时间和花费十数万亿美元才能替代今天的集成电路。

第二、芯片不再是电路小型化技术，而是技术创新的高地，芯片已经成电子信息技术的基础和和核心，新技术因为芯片而生，老技术因芯片而亡。摩尔定律将长期有效。

第三、产品是集成电路产业赖以生存和发展的核心，不仅设计业将注意力100%放在产品上，制造业、封测业也应该关注产品，围绕产品求发展，只有各方力量都关注产品为中心，才可能形成中国集成电路产业的良性循环。

第四、持续保持高强度、大规模的研发投入。这是美国半导体产业能够执全球半导体产业牛耳的核心，值得中国政策制定者和企业家认真思考和学习。
 
第五、芯片是大国竞争制高点，芯片技术和产业必然成为国家战略，政策制定者必有坚定的战略发展定力，切忌政策摇摆，举棋不定，避免好不容易缩小的差距再次被拉大。
 
 
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