近期的中美贸易战,既是寻衅也是历史性机遇,将匆匆使不少家当的家当链进行格局重组、重构乃至推倒重来。而芯片是本次中美贸易战的重点,由于华为受到的各种影响,环球芯片家当被置于国际聚光灯下。在贸易战背景下,芯片家当链的哪些环节会产生哪些变革?这些变革会对创业投资产生哪些影响?个中蕴含着哪些新的机会?2019年6月6月,中国发放了首批5G牌照,比原定2020年5G商用韶光表提前了整整一年,这解释推动历史发展势在人为。
在新一代企业级科技投资人投研社第21期,钛成本约请芯片领域专家时昕博士对干系问题进行解答。时昕博士是Imagination公司主管中国区计策市场与生态的高等总监,拥有处理器设计及软件生态的丰富行业履历,加入Imagination之前在华为公司担当智能打算业务部业务发展总监,此前,时博士曾在AMD、ARM、Synopsys、三星半导体韩国总部等国际公司担当不同的技能与商务岗位职责。时昕博士毕业于中科院声学所,研究方向为处理器设计,同时拥有北大MBA学位。
半导体,是元素周期表的某些元素,如硅、锗、碳等等,在一定条件下有导电或绝缘的特性。半导体大致可以分成几个大类:第一类是传感器,包括传统的传感器和MEMS(微机电系统)传感器,传统的传感器包括压力、温度、气体、磁场、惯性、指纹、声音等传感器,MEMS工艺可以做得更小;第二类是光电器件,包括现在常用节能灯上的发光二极管,以及电子面板如手机或电视面板,包括华为折叠屏手机用面板也属于半导体器件;第三类是分立器件,包括晶体管、功率器件、仿照或射频;第四类是集成电路,包括数字集成电路、仿照集成电路、射频集成电路。

我们本日谈论的紧张是第四类——集成电路,特殊是数字集成电路(集成电路还包含仿照集成电路和射频集成电路等,这些本日不做详细谈论)。比如一些高速AD,即模数转换、数模转换特定电路,也包括一些射频集成电路,如天线等。目前常用的芯片较多基于硅,以是芯片从业者常常自嘲是“硅农”。还有其它的元素,如基于钾的砷化镓、氮化钾在功率器件和微波器件方面很有上风,而碳作为替代硅的下一代半导体材料,在学术界已经火了良久。
环球芯片家当链现状环球芯片发展比较领先的国家和地区:美国是半导体的发源地,芯片便是在美国实验室里发明的,硅谷的名字由来也与之关;日本有一段韶光芯片发展得比较好,但由于受到打压,末了屁滚尿流;台湾地区发展比较好的是TSMC这种代工厂,TSMC的崛起离不开张忠谋教父级人物的个人能力,以及当时中国台湾在电子方面的进步;韩国能够发展起来,实际上是用类似于财阀的机制,集中资源办大事,三星是从存储器起身,目前发展到不仅包含存储器,也有逻辑芯片和面板。韩国和台湾地区的存储器和面板家当比拟是很明显的例子,存储器和面板等家当都须要巨额资金的支持,台湾地区也有政策资金的支持但比较分散,韩国相对来说比较集中投给了三星,以是终极在面板和存储方面,台湾地区完备被韩国抛下了。从这个角度来说,像存储、代工、面板等须要巨量资金的这种行业,不要分散力量,集中力量才能把事办好。
(2018年环球芯片公司Top15榜单)
(2017年Fabless公司Top10榜单)
2018年环球芯片公司Top15榜单,可惜个中没有一家中国公司。据海关总署的统计数据,2017年中国芯片入口总额大概为26万亿元,在2018年还连续同比增长13%。中国集成电路的自给率大概是1%~10%,每年的入口额高居不下,以是很多场合都说中国每年用于入口芯片的资金已经超过入口原油,一定要尽快发展自己的芯片家当。
投资人可能比较关心的是,若何投出下一个NVIDIA,也便是随着人工智能大火的GPU公司。打游戏的人可能知道NVIDIA是做显卡的,GPU是显卡上用的紧张芯片,在芯片行业里没有特殊专门区分GPU和显卡。
想要投出下一个NVIDIA,要看在哪些赛道上涌现巨型新兴公司的可能性比较高:在2018年环球芯片公司Top15排行榜中,内存公司最多,有三星、海力士、镁光;第二多的是处理器公司,NVIDIA的GPU便是一种处理器;另一个比较随意马虎出巨子的赛道是做通信干系的芯片,像高通、博通。榜单里有很多家是IDM模式,也便是既有芯片设计,也有自己的生产线,像Intel、三星、TI、ST、NXP等公司;高通、博通、NVIDIA都是Fabless模式,也便是只做芯片设计。
在上个世纪,很多芯片公司都要自己做设计和生产,随着台积电代工模式的涌现产生了一种模式叫Fabless,或者说叫IC design house,这些公司只做芯片的设计,而把生产交给第三方公司做代工。
2017年Fabless公司Top10榜单,十家公司中六家来自美国,一家来悛改加坡,一家来自台湾地区,两家来自祖国大陆(华为的海思和清华下的嘉瑞集团),而欧洲和日本在榜单上都出局了。再考虑到博通把总部迁移到美国,那就意味着美国占了七家,比例非常惊人。个中比较看好的是海思,海思在2018年的营收将近74亿美金,之前故意见说如果海思的营收在2019年能保持20%的增幅,有可能超过图一中的NXP,不过在现在的形势下这个寻衅的难度大大增加了。
我国芯片家当链的发展从2000年旁边到现在,海内的芯片虽然是高科技行业,却是以中低端产品为主。海内芯片公司被戏称为“一代拳王”,便是说凭借某一款产品盛极一时,却缺少持续引领市场的能力。比如,2000年旁边全天下MP3里的芯片基本都来自中国南方的一家公司,但当MP3市场萎缩后,该公司就很难找到下一类别的市场。
另一方面,海内芯片公司的技能进步紧张依赖摩尔定律,也便是说更多是依赖代工厂、EDA工具和IP公司的技能进步。同时,海内芯片公司严重依赖第三方IP导致产品的同质化非常严重。IP公司和EDA公司里,常常听到客户抱怨公司像跑步机,必须一直地随着跑,这也从另一方面解释,芯片公司没有能够从技能方面引领EDA和IP,而是跟在后面跑。
好的是,国家对芯片家当很重视。不仅给予国家级科研支持,像“863操持”和2001、2002每年几十亿的专项投资,还从家当基金方面给与了很多支持。2014年,国务院发布了《国家集成电路家当发展纲要》,奠定了未来集成电路的计策发展方向;同年9月,在工信部和财政部的辅导下,设立了国家集成电路投资基金株式会社,被称做“大基金”。大基金参与方都是海内比较有实力的企业,一期的募资总规模1300多亿元,超募了原定目标的15%。基金所有权为基金电路家当投资株式会社,采纳了市场化机制的管理模式和公司制的经营模式,跟以往确当局项目补贴模式有实质不同。大基金的一期从2014年到现在将近五年的韶光,拉动浸染显著,现在已经开始启动大基金二期,募资规模将要超过一期且投资方向也要环绕国家计策和新兴行业进行方案,比如智能汽车、智能电网、物联网等等,只管即便向装备材料业给予支持。
芯片家当链和我国的薄弱环节芯片家当链中紧张的环节如上图所示,最上方是用户,既可以是ToB用户也可以是ToC用户。比如既可以是运营商利用的5G设备,也可以是一样平常消费者利用智好手表或智能家电等等。在用户下面有系统办理方案的供应商,像做智好手机的企业会有两方面的需求:一是硬件供应商,紧张指芯片的供应商;二是软件供应商,比如智好手机须要AP和基带的供应商。封装测试很主要,像安卓从芯片系统商拿到是封装和测试后的。封装和测试在全体家当链里门槛不是最高的,中国有很多工厂做得不错,像长电在环球排名不错,它的芯片紧张是做封装测试,芯片本身由代工厂制造,包括TSMC、三星、中芯国际等公司。
芯片代工厂的需求包括:第一,根据芯片设计公司的设计文件,生产制造芯片;第二,无论是芯片设计还是芯片生产都须要技能支撑,像EDA工具和IP模块,不仅存在于芯片设计公司的上游,还会与芯片代工厂有技能沟通和互助。比如代工厂须要做7nm工艺的研发,就要跟EDA工具供应商如Synopsys沟通确认,其工具能否支撑7nm的设计,乃至须要共同开拓。开拓IP模块,也要确定其是否能够在7nm上精确实现功能和性能,这可能要几方互助。乃至对付CPU,芯片代工厂供应给客户的不仅仅是CPU的设计,还要跟代工厂共同开拓针对此CPU可能会用到的分外根本库,没有根本物理库,CPU、IP也无法在客户终极系统级芯片里精确利用。
芯片代工厂的上游是TSMC以及海内的中芯国际。它们也有上游,比如光刻机90%以上由荷兰ASML供应。全体芯片生产线牵扯到的设备非常多,个中技能门槛最高的是光刻机,还有其他设备比如离子注入、蚀刻等等。除了设备之外,芯片代工还须要准备芯片生产过程中的耗材或原材料,比如所有的芯片终极都要做到晶圆上,包括每个工艺节点上要做光刻还须要有光刻胶等等原材料,都须要供应商。以是,芯片家当链条中的环节非常多,欠缺了任何一个环节,链条就会被打断,无法实现。
结合中国目前的现状,上图中用白色标出来的是不须要担心的。中国是环球最大的市场之一,最不缺的便是用户了。封装测试在中国也有不错的根本,芯片设计虽然在排行榜中排前十的不多,但至少有一两家公司。
其它的方面可能比较让人担心。软件算法方面,像操作系统OS、专用软件、底层数学库等大部分都受制于美国。EDA工具和IP模块险些完备受制于美国。前两天对华为的制裁开始后,几家EDA公司比如Cadence、Synopsys、Mentor Graphics三巨子,都已经割断向华为的供应,不仅不再给华为供应技能支持,也不做软件更新。IP模块中,排名靠前的IP公司也以很快的速率说停滞对华为的支持。
上图是IP公司的榜单。这些IP公司险些全部来源于美国或受制于美国。排名第一的是ARM公司,原来是一家英国公司,后来被日本的软银集团收购了,但它也要受制与美国,以是所谓禁令出来后,很快就停滞了与华为的互助。排名第二、第三的两家公司是EDA三巨子中的Synopsys、Cadence,都是美国公司。Ceva是一家以色列公司,虽然不是美国公司,但是美国的盟友。Imagination公司原来跟ARM一样是一家英国公司,在2017年被中国的资金完备收购了,以是目前在所有权上完备属于中国资金所有。同时技能也不来源于美国,由于在被中国国资收购前,把所有的美国技能全部剥离出去了,以是目前不用担心这家公司。
IP公司紧张分成两类:第一类紧张是处理器IP,像CPU、GPU、MPU、DSP等等,比如ARM是移动真个CPU,包括手机、汽车电子等等;另一类是接口IP,比方设备都会用DDR的memory接口,像PCIE接口、USB接口等等。
四个须要重视的问题:软件、人才、标准、开源上边说的是芯片设计的上游,芯片设计的下贱对付办理方案来说非常关键的是软件公司,特殊是对付处理器来说。有些刚开始做芯片干系投资的投资人,可能常常会忽略掉这一点,芯片公司的软件实力常常是决定一家芯片公司能否成功的关键。很多号称做AI处理器、硬件芯片流程的公司,前端、后端、市场、融资都有大咖压阵,但是团队里居然没有一个软件大咖。如果这个芯片公司是与软件公司一起互助或由软件公司投资定制的一款芯片,那可能还好,但如果这家芯片公司独立地往市场上推,可能常常用户都找不到它。
大家都喜好类比NVIDIA,但很多人都不知道,卖GPU芯片盈利的NVIDIA公司,软件工程师的人数远远多于芯片设计工程师的人数。NVIDIA的GPU和AMD的GPU比较起来可能各有千秋,为什么市场上用NVIDIA的GPU的比例要远大于AMD的GPU,紧张就在于软件生态做得好。全体CUDA软件生态,不仅有对AI各种框架的支持,也包括在各行各业,像天文、科学打算、气候等根本运算库。在专用途理器方面,这是一个非常繁芜的工程,不能完备由硬件出身的专家卖力,由于不理解运用软件,其余也常常会忽略软件工具链的开拓。设计一个专用途理器须要经历很多步骤,比如需求剖析、架构设计、硬件实现等等,而软件工具链的开拓非常主要,比如处理器上的软件编程环境如何、用什么样的编译器、供应什么SDK和函数库,是否能够支持AI所需的所有卷积运算、矩阵运算、FFT运算等等。芯片本身软件工具链之外,还有更多的软件生态。以智好手机为例,手机芯片上如果不能跑安卓系统就比较麻烦,安卓上还跑微信、支付宝、抖音等等运用。因此,把芯片做出来后,只是万里长征刚刚开始,后面还有更多数量级上的事情。
芯片面临的另个问题便是人才和资金的缺口十分巨大,虽然中国在这方面持续投入了很多年,但是目前来看可能还是不足。2018年,中国电子信息家当发展研究院(CCID)和工业和信息化部软件与集成电路促进中央(CSIP)联合发布了《中国集成电路家当人才白皮书(2017—2018)》,提到了中国集成电路人才缺口大概30多万,这个数字值得玩味。
十几年前就开始说,中国集成电路每年的人才缺口大概有几十万,很多专家、学者、大咖一贯在呼吁,很多高校也都开设了芯片设计干系的专业,每年培养出了很多的人,为什么人才缺口持续一贯是这样的状态?白皮书中也有剖析,每年培养出来的人才,八成旁边在毕业后转行做互联网或金融,由于从事芯片设计行业赚不到钱。芯片设计打工者赚不到钱倒不是由于芯片设计的老板比较抠门,而是芯片设计公司的老板自己也没赚到钱。
为什么?由于芯片设计行业的特点便是投入非常高,一次流片可能便是几百万,如果比较新的工艺10nm、7nm,投入的量级可能不变,但单位变成美元,而且一次流片还不一定成功,乃至两次流片都不一定成功。除了流片用度,还有EDA用度、IP的用度、员工养家糊口的人为,这些投入非常高昂,而且一个芯片项目基本周期是一年半旁边。由于周期比较长,投入比较大,同时还有非常高的风险,一年半前定好的产品需求,纵然流片一次成功,到上市时能否知足市场需求,就要在一年半后上市时才可能确切的知道。也由于这方面的缘故原由,民间成本非常不愿意进入芯片行业,其财务回报率IRR等指标,相对付大规模的创新互联网公司也不好看。
以是如果考虑向芯片业进行投资,可能要做好与团队进行长跑的生理准备,很难像互联网那样一两年就得到比较空想的或至少是比较明确的回报。还有在开始时,公司很难从技能上就能做出一个判断,很多情形下要看选择的团队和团队的技能积累和技能能力如何、团队的市场潜力、团队之间是否能长期互助共事等更加主要的指标。
在芯片家傍边,除了IP、EDA和代工厂等实体组织外,还有一些环节非常关键,比如标准。像WIFI同盟、蓝牙同盟等等行业组织,先是取消华为的成员资格,几天后又规复了华为的成员资格,虽然这是一场闹剧,但还是让人揪了一把汗。还有IEEE学术组织,也在美国政府禁令的影响下,对华为进行了一些限定,后来又放开了。对付标准,可能有人认为标准制订后便是公开的,照做就行了,不是标准制订委员会的成员也没什么关系,这就想大略了。须要参与标准的制订有两点成分:第一,每家公司技能的积累和布局是不完备一样的,参与标准的制订有利于让标准向自己更善于技能方向上去倾斜,这非常主要——有句话是“三流公司做产品,二流公司做专利,一流公司做标准”;第二,如果不能在早期参与标准的制订过程,可能就很难在早期深入理解、得到标准的发展方向,从而很难制订一个三年或更久的产品方案图。作为一个芯片公司在与客户沟通时,没有一个清晰的产品方案路线图,客户的信赖可能就打折扣,对企业未来打一个问号。而且各家公司的技能积累的方向也可能不完备一样,如果能够使标准更加方向自己积累的方向,那么技能公司就能够得到更好的领跑上风。
第四个须要引起重视的是开源问题。谷歌停息了对华为手机的支持,这事对华为的冲击固然很大,同时也敲响了一个警钟,便是之前都没考虑过开源项目或开源容许证是存在风险的。之前只是以为是开源的就可以随便拿来用,经由谷歌这事提了个醒,有人专门研究了关于开源干系的三个方面:开源基金会的声明、项目本身所利用开源license声明、开源代码托管平台的声明。大部分的开源基金会都会声明说,对项目本身一样平常不会有什么逼迫性的法律哀求。开源容许证License常日关联的是知识产权,与出口牵制无关,但是并不用除未来可能会涌现将利用范围限定在美国,制订这样一个附加条款不需任何的额外本钱,只需在条款上追加笔墨而已。开源代码托管平台是风险最大的,像GitHub默认遵守美国出口牵制条例和美国法律,而且美国也声明了统领权的范围,不仅仅是写代码的人,代码的资金来源,哪怕代码放在美国做事器上,乃至通过美国做事器邮件,都可以通过长臂统领权来管理,以是开源项目可能目前暴露问题出来的韶光还比较短,剖析还有限,但是未来是否会有更多潜在的威胁,还须要不雅观察。原来以为ARM可能不受美国统领,开源的CPU架构可以完备自主,现在创造有非常大的隐患。关键在芯片方面,不仅是商业的CPU、IP,那些号称开源的CPU、IP也会有非常大的隐患。
实现打破的机遇点前面进行的很多剖析可能有些偏悲观了,但是实在我们也不必过分悲观。之前的一段韶光可以看到一个趋势,芯片家当在海内的发展非常明显,特殊在2014年国家的“大基金”推出后,芯片设计公司的数量险些翻了一番还多,大幅增长。
(大基金一期:以IC制造为主)
在中国,政府的指引非常主要,一定要关注。在第一期大基金的事情中有一个饼图可以看到投资的重点,65%投资了制造方面,因此像中芯国际这些年的进步非常明显,虽然间隔台积电或三星还有代差,但是对付大部分芯片公司所针对的中端用户差不多可以了。
大基金已经开始了第二期,募资规模将会超过一期,而且将环绕国家的计策和新兴行业进行投资,并且只管即便对装备材料给予支持。在第一期中,设计方面的投资大概17%,在二期该当会明显对设计公司加大比例,同时设计公司相对来说在芯片家当里,与制造比较算是花费少的,以是该当会有更加明显的拉动。大基金二期目标是召募1500亿元公民币,这方面在未来可以期待很大的支持力度。
国家花大力气支持芯片家当有一个根本缘故原由,中美博奕不是针对一家公司,中美两国博奕也不能再用过去的眼力稽核了,根本是谁能够盘踞科技发展的制高点。以是针对海内的企业,从去年的复兴、福建的晋华,到目前的华为,接下来大疆、海康等AI四小龙等等,可以看到打击的目标都是高科技企业,以是这战役是不是场持久战?像华为可以通过囤半年或一年的货,用自有备胎从容应对就可以吗?
如果真的是两国博奕,要盘踞未来科技发展的制高点。若仅有设计公司,芯片设计的部分是完备不敷以支撑的,像芯片的上游EDA、IP,还有芯片的代工、代工厂的上游,完备都在别人手里,想要把家当链重新连起来,里面相称多的环节都要重新开始自己培植,海内虽然也有EDA公司,就算不是重新开始也是从一个非常低的出发点开始。
上图剖析在几个方面中国与天下水平还差多少:封装测试方面不用特殊担心;在设计方面,基本上具备了终端方面设计的能力;在代工方面,由于投入巨大,须要一定的韶光。这些方面孔前有差距,但是差距既是寻衅,对从业者来说也意味着机遇。在欢迎这些寻衅中,须要阔别暴躁,要能够坚持下去。一个芯片项目做一年半,乃至可能一次流片不足,还要经由更永劫光的忍耐,这对从业者也是非常大的磨练。
中国的芯片如果想要在某些方面有所打破,在哪些方向或赛道上有可能会出未来黑马?
首先,芯片干系的内存、代工、封测等等领域,基本上投入都非常巨大,以数十亿计的资金才有可能参与,这些领域可能更多须要依赖国家计策进行追赶乃至赶超;
其次,IDM厂商。天下上TOP 15里有很多IDM厂商,像Intel、三星,中国还是有机会涌现年轻的公司,比如华为海思。由于有持续的资源担保,海思有华为十几年持续的帮助和投入,得到了现在中国芯片领域排名第一的位置。中国还有其它的IDM,比如像无人机,还有很多比较成功的互联网公司,也都在考试测验进行芯片的研发。在手机厂商和家电厂商中,除华为外,没听说哪个品牌或资源声势特殊大,更多的手机厂商该当做考试测验;
再次,很多人说海内要做自己的EDA公司,而EDA公司数十年的历史已经证明了,初创EDA公司终极最好的结局便是被三巨子收购,除非海内的EDA公司将来跟美国是一个天下两套体系,那就险些要从头开始发展EDA家当,不然这方向不太可能有较大型的公司涌现;
第四便是IP公司。在IP公司榜单前十名没有一家海内公司,直到2017年年底时,收购了Imagination。在榜单上可以看到IP公司最近几年的营收,IP公司活得很困难,市场份额都不大。如果只是做单一IP公司,没有机会做CPU或GPU这种比较大空间的IP,那单一或少数几个IP的公司是很难生存的。如果将来迫不得已发展自己的IP,那唯一的办法便是某个具有号召力的组织机构振臂一呼,大家一起做聚合平台,把很多单一的IP聚合到一起,才有可能被芯片公司所采取。
末了,在芯片设计行业里有更多的机会,芯片设计方向大概多,紧张考虑这么几点:首先,开源处理器也有隐患,将来须要完备源自于中国自主的处理器架构,不管是MCU微掌握器、手机AP(Application Processor,即运用芯片)的MPU,还是一些在特定场合下的对特定指标有哀求的数模、模数转换器件和射频器件。
希望投资机构能做好陪伴团队长跑的生理准备。中国的上风在于巨大的市场,可以立足于本地市场做持续引领,不要又成为“一代拳王”。像安防、AI行业,中国不仅仅有巨大的市场,而且也有很多AI的初创公司,在算法和软件方面也非常有技能领导力,还有像能源、汽车等等行业,一定会有海内供应商的主要一席之地。
除此之外,类似中国基金全资收购英国IP公司Imagination,也是一条可行的道路。除了美国外,在其它的一些地方,特殊是欧洲还有些小而美的公司可以进行国际并购,从财务上面取得掌握权,然后再逐步消化接管、引进人才等等。
钛成本研究院不雅观察此前,钛成本曾在2018年12月约请了湖杉成本创始人苏仁宏在“新一代企业级科技投资人投研社”在线研讨会第九期上分享了中国半导体领域的投资寻衅和机会(在钛成本微信公号中查看)。当时认为未来十年,中国芯片家当链将重构,这是最大的整合机会。传统的模式已经越来越没有效率了,今后的天下会越来越扁平,信息流会越来越短,数据的传输效率会提升,也会带来新的运用模式,全体家当链条会发生重构,而家当代价重点是芯片、云、数据。
而到了2019年6月,随着中美贸易战的升级和持久化,打开了中国芯片家当的历史性机遇窗口期。在美国禁令发出后,不少国际芯片家当链上的公司割断了对华为的技能供应,这将在很大程度上警觉和影响中国的科技投资流向。相对来说,半导体行业新的技能并不多,推动力大多数情形下并不是新技能。而科技投资的流动,将影响环球半导体家当格局的发展。过去,没有中美贸易战,科技投资更关注运用创新以及家当链的整合;而在中美贸易战的影响下,科技投资将有可能关注在环球不同的区域重修半导体生态,以担保国际竞争中的可持续性发展。
中国提前一年发放5G商用牌照,这在很大程度上拉升了中国在环球半导体家当链中的市场地位,也为海内半导体家当发展和创业创新供应了广阔的实验场和家当空间。现在须要的是更大胆更具创意的想像和想像空间——如果要在亚太和欧洲市场重修全体半导体家当及生态,是否能够做的不一样,例如还须要专业人士完成芯片设计么,还是人工智能就可以完成?好的是,已经有了到目前为止的全体半导体家当发展历史可以借鉴和对标,须要思考如果推倒重来的话是否有更好的办法、方法和路径?不是每个家当都有推倒重来的机会,在大寻衅面前也是大机遇。