从2018年全球半导体数据中看物联网芯片产业现状

从2018年全球半导体数据中看物联网芯片产业现状

 

2018年中国进口的芯片元组数量达到4000亿个，同比增长10%，消费金额达到2.06万亿元人民币。这个数字究竟有多大？其实2018年中国进口商品总额为14.09万亿元，芯片的消费量占比14.62%，这个比例已经足够大。而去年中国进口石油总额为1.59万亿元人民币，石油消费还赶不上芯片消费。这一点就足以说明，中国早已从传统工业向智能科技产业转型，成为新的科技大国。

 

十九大报告提出，我国经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段，正处在转变发展方式、优化经济结构、转换增长动力的攻关期。受益于“芯片国产化”趋势，半导体行业也正加快转型升级步伐，呈现出诸多新的趋势和变化。

 

近几年全球半导体领域发生了多起并购，其中不乏中国资本的参与，集成电路产业向中国大陆转移已成业界共识。预计今年全球集成电路市场规模将达到5000亿美元，作为全球规模最大、增速最快的中国集成电路市场规模也将达到2万亿元人民币。

 

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国内半导体产业近几年在加速发展

 

在过去的二三十年里，整个半导体产业平均以每年4%-5%的速率成长，而全球GDP每年的平均增速大概是2%左右，半导体产业每年的平均增速是全球GDP增速的两倍。

 

2018年全球GDP总额85万亿美元，美国为20.51万亿美元，大约占全球的24%，中国按照当年汇率计算为13.46万亿美元，占全球的16%。全球电子相关的产业约1.6万亿美元，大概占全球GDP的1.8%，这其中半导体产业占比约为1/3。

 

这个比例跟我们平时的感觉比较像，一个年收入100万的家庭，一年大概花费1-2万购买各种电子设备，包括手机、电脑、电视、电冰箱等。

 

未来，随着互联网企业的崛起，电子科技产品的消费量越来越大，公司及企业对于芯片的需求也越来越大，这个比例也将会越来越大，而这也是电子产业和半导体产业的增长速度一直快于全球GDP增长速度的原因之一。

 

在电子产业和半导体产业之中成长的更快的就是芯片设计，芯片设计平均以每年9%的速率成长，是半导体行业增速的两倍左右。

 

中国国内有大量的电子加工制造业，但是在芯片方面又有很多的短板。2018年，中国进口3120亿美金的芯片，而全球的市场总额也就是4700亿美金，中国进口了2/3，算上出口的846亿美金，逆差高达2274亿美金。而且，这已经是中国连续六年进口半导体超过2000亿美金。

 

之所以有如此大的芯片进口量，主要是因为中国芯片自主提供的比例非常低，除了通信设备里因为海思和紫光展锐两个大公司存在有超过10%的比例之外，其他领域的自给率都非常的低，甚至很多的领域都是接近0%，这是一个触目惊心的数字。

 

中国芯片自主提供比例如此低，归结起来主要有以下几点：

 

最强技术握在巨头手中。芯片研发具有投入大、周期长、风险高、竞争激烈等特点。从芯片的技术之争来看，全球芯片制造业的核心技术长期被控制在Intel、AMD等行业巨头企业手中，国内芯片产业从产业规模、技术水平、市场份额等方面都与英特尔、三星、高通等国际领军企业有较大差距，即便与台资企业也有不小差距。

 

高端IC设计能力薄弱。国内大量依赖进口集成电路很大一部分原因是中国企业在高端的IC设计上的滞后。

 

国内企业一般先有产品后有市场调研。国内多数从事高端研发的芯片IC设计公司在开发高端产品时，基本不做市场调研。而最普遍做法是先有产品，而后去找市场。这种违反市场规律做法的出现，源头在于许多IC设计公司的取巧心理。

 

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芯片设计研发之难

 

但追究溯源，其本质还是芯片的研发难度之大。一条芯片设计制造生产线大约涉及50多个行业，一般要经过2000至5000道工艺流程，制造过程相当复杂。

 

设计一款芯片，科研人员先要明确需求，确定芯片“规范”，定义诸如指令集、功能、输入输出管脚、性能与功耗等关键信息，将电路划分成多个小模块，清晰地描述出对每个模块的要求。然后由“前端”设计人员根据每个模块功能设计出“电路”，运用计算机语言建立模型并验证其功能准确无误。“后端”设计人员则要根据电路设计出“版图”，通过光刻、注入等复杂工序，重复转移到晶圆的一个个管芯上，，再将管芯切割后，经过封装、测试、筛选等工序，最终完成芯片的制造。

 

如此复杂的设计，不能有任何缺陷，否则无法修补，必须从头再来。如果重新设计加工，一般至少需要一年时间，再投入成百万甚至上千万元的经费。而且一款复杂芯片，从研发到量产，要投入大量人力、物力和财力，时间至少要3至5年，甚至更长。处理器类芯片还需要配套复杂的软件系统，同样需要大量人力物力来研制。美国英特尔公司每年研发费用超过百亿美元，有超过5万名工程师。

 

物联网芯片虽然相对于CPU、GPU等芯片复杂度大幅降低，仅仅只是具有运算、存储、通讯、传感等功能，但从设计到量产一款物联网芯片，不但价格不菲，时间最快也得半年左右，而伴随着物联网的快速发展，物联网产品的复杂度已经在极速增加，物联网厂商对于物联网芯片的成本、体积、扩展性、差异化、上市时间等方面的压力也与日俱增。传统的物联网芯片设计总是与简单不沾边的。

 

 

 

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物联网芯片设计的创新之道

 

 

而长芯半导体凭借其在资源整合、产品设计、芯片采购和生产制造方面丰富的资源而推出的开放的互联网模式下单平台M.D.E.SPackage，克服了传统物联网芯片设计制造的种种缺点，为物联网企业的芯片设计开辟了一条极简之路。

 

以前我们需要通过开发定制的芯片才能满足于新的应用，而在开发芯片的过程中投入高，周期长，需要开发几版芯片的时间不确定。但长芯半导体M.D.E.SPackage（闪电快封平台）的出现，让这一切成为了可能。

 

一般而言，如果想要开发定制芯片，首先这款芯片的出货量要达到1年100万颗的量才值得去开发这款芯片，其次我们可以算投入，开发芯片中最主要的人工投入和模具费用也是很高的，这就导致了一个问题，那就是一些具有多样化需求且采购量相对分散的客户难以从相对集中的设计制造公司获得足够的应用技术支持，而长芯半导体M.D.E.SPackage正好填补了这个市场缺口。

 

M.D.E.SPackage是什么？M.D.E.SPackage，即闪电快封平台。所谓M.D.E.S，是指长芯半导体在物联网芯片设计制造中的四大理念： M(Miniaturization)小型化；D(Diversification)多样化；E(Extensibility)可扩展；S(Short time)短时间。也就是说，该平台不仅可以设计制造出更小型号的芯片，还能提供各种类型的芯片以满足任何规模企业对于物联网芯片的需求。

通过M.D.E.Spackage平台，客户可以有两种方式定制自己的物联网芯片：

 

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1.选择平台内成熟的SiP方案。长芯半导体实现从芯片到SiP云端的全程定制，不需要客户触及复杂的半导体技术；

 

2.从M.D.E.Spackage数据库选择成熟的芯片（比如处理器、内存、传感器等），像搭积木一样搭建自己的SiP系统，长芯半导体则以更低的成本，更快速的周转时间，更小的尺寸，以及更强的扩展能力来构建满足客户需求的SiP封装。也就是说，哪怕你一点都不懂半导体技术，通过M.D.E.Spackage平台也能根据下单入口的指引快速完成下单！

 

关于长芯半导体

 

长芯半导体有限公司正式成立于2017年，是由一群来自腾讯科技，华为技术，兴森科技，意法半导体等互联网及半导体行业精英组成的创新型半导体服务企业。

 

 

生产基地位于西部重镇美丽的重庆市。总投资5.25亿元，第一期投资 1.5 亿元，占地 8000平米，拥有全球领先的SIP封装工艺生产设备及测试设备 , 年产能 60KK。

 

（本文所用数据来自IC Insights网站和中国半导体行业协会集成电路设计分会魏少军教授的公开分享，非常感谢！）