魏少军：半导体产业成不了“风口上的猪”，守正才能出奇

3月30日，由AspenCore主办的2023国际集成电路展览会暨研讨会 (IIC)同期峰会——2023中国IC领袖峰会在上海国际会议中心召开。
 
在峰会上，中国半导体行业协会IC设计分会理事长，清华大学集成电路学院教授魏少军博士带来《集成电路发展中的“正”与“奇”》的主题演讲，以视频的形式围绕“正”和“奇”两个点分享了他对产业发展过程中，如何能够守正出奇来发展中国集成电路的一些思考。
 

 
“我国集成电路产业的发展要审时度势，遵循一种客观规律”，魏少军教授基于这个角度从多个方面分享了一些对产业发展的观点和看法。
 
从通信标准的统一，到供应链和产业的全球化 

魏教授表示，移动通信如今已经走到第五代，30年前我们还处在第一代移动通信，此后出现了GSM和CDMA这两个新的标准。到第三代移动通信时又推出了WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA标准，自此移动通信的标准统一这件事情开始成为全世界关注的焦点。因此发展到了后面的LTE，直到第五代移动通信实现了全面统一，以及未来第六代移动通信标准的同一趋势。
 

 
可见，如果移动通信标准不能统一就不能实现全球通信，因此也正是因为移动通信标准的统一，最终促进了互联网走向移动互联网，以及随着移动互联网的发展，出现了ARM+安卓，或者ARM+IOS产品技术的统一。在电脑方面由于英特尔CPU占主导地位加上微软操作系统，也实现了统一。
 
因此我们看到，随着移动通信标准统一，事实上使得互联网在全球无论是固网还是移动通信上都实现了全球性产品技术的统一。而产品技术的统一又促进了全球供应链产业化，比如美国设计的芯片，可以在中国台湾加工，然后放到马来西亚封装，中国组装的iPhone又送到全世界，这样一种供应链全球化和产业链全球化带来的就是全球经济的繁荣。
 
从上述移动通信标准的统一，到互联网以及半导体产业全球化的角度来看，其本质都是一个规律性的东西。倘若违背这样的规律，就是违背事物发展的规律，是一逆潮流的行为。
 
摩尔定律，推动产业不断向前 

摩尔定律的诞生意味着我们有了一种方法能够持续不断地在后来几十年中促进产业发展，持续推动芯片等比例缩小和集成化程度的提升。
 

 
魏少军表示，过去40年有很多东西消失了，这些东西消失并不是说他们的功能消失了，而是这些功能都被集成进了手机，通过手机芯片加上运行的软件实现了众多各种各样的功能，因此有一句话叫，芯片能够参与竞争的任何技术，最终都不可避免地成为失败者。
 

 
当今电子信息技术时代的发展经验和规律告诉我们，电子信息技术一定要采用集成电路，一定要采用芯片，如果你违背这样的规律，你的产品就没有竞争力。
 
集成电路产业需要持续创新 

从原来的几颗晶体管到现在几百亿颗晶体管发展过程中，铜互连、浸没式光刻、EUV、新材料以及新器件等一系列新技术创新推动集成电路的发展。这些创新也是集成电路发展当中的一个重大规律。
 
魏少军提到，在芯片制造工艺中存在三大挑战：除了大家熟悉的光刻技术的基础挑战外，核心挑战还在于新材料和新工艺方面。过去几十年当中，如果看到图形缩小性能不变的情况，光刻技术的作用是有限的，真正起作用是很多新材料和新工艺的出现，因此成套工艺研发的主旋律是新材料、新工艺。但芯片制造工艺的终极挑战是提升良率，这需要大量的工程创新才能实现。创新在集成电路的发展当中是一个重要的规律，我们不能够离开创新。
 

 
在这个情况下，充足的创新投入是半导体企业成长壮大的不二选择。
 

 
在中国22家科创板上市的设计企业中，2021年企业的平均毛利率大概是47%左右，比美国企业平均62%的毛利低了15个百分点。中国企业平均研发投入为25.5%，比美国半导体企业17%的研发投入高了8.5个百分点，可见中国企业对于研发投入是很重视的。
 
但问题出在中国企业的产业规模上，科创板这22家企业的研发投入加起来只有10.8亿美元。今天做一颗5nm芯片的成本大约需要投入2.5亿美元，那因此10.8亿美元的全部投入加起来也不足几颗。由于创新投入不足，所以企业成长壮大并没有想象那么好。这个例子证实如果在研发上不足，创新不够，往前发展也会碰到很多困难。
 

 
据魏少军教授介绍，2018年美国半导体产业为2260亿美元，平均研发投入17%，毛利率62%。由于美国在研发费用上的高额投入，使其有足够的资金去去创新，并产出更好的技术，进而再通过这些技术去占领市场，因此美国获得了48%的市场份额。同时又由于其市场容量庞大，并且所占比例又很高，所以美国可以获得更高的毛利，反过来又支持研发的投入，进入了一种良性循环。中国目前由于总体研发投入不够，成为一个比较大的问题。从这个规律上来看，研发投入是半导体产业发展重要的一个影响因素。
 
以产品为中心，而非以加工为中心 

美国、日韩和欧盟的半导体企业是以IDM为主，而中国、中国台湾以及新加坡等东亚国家和地区的企业不是IDM模式，而是通过代工和设计公司的模式来发展，因此产业模式上看到，在东亚和一些国家地区，主要是中国和中国台湾、新加坡等地并不是以产品为中心的产业，而是以加工为中心，这个做法与我们真正追求的目标是有距离的。
 

 
因为在全球范围当中，我们看到市场都是以产品作为基本的计算单位，尽管我们可以在加工能力方面做相应的调整，也可以把我们自己排到世界前十，但是我们真正看到的是产品，我们产品所占的比重非常低，除了中国大陆之外，中国台湾和新加坡其实在产品上对全球产业贡献不大，所以要以产品为中心，这也是集成电路产业发展当中非常重要的一个理念，也是规律性的东西。
 

 
当然我们不排除在发展过程中以客户为中心，即在围绕产品的发展过程中出现了从系统厂商转向IDM又进一步分化的产业变迁，这些都是希望更好的为客户做服务，但客户要的是产品，所以怎样把整个产业调整到以产品为中心，我们还有很长的路要走。
 
产业发展规律：半导体产业成不了“风口上的猪” 

半导体有半导体产业发展规律，我们必须遵循产业发展规律。
 
在这个过程中，我们看到有系统公司到IDM再到Fabless+Foundry等是自下向上的改变，同时也有企业尝试把互联网模式引入到集成电路领域，但结果令人唏嘘。这也进一步说明任何一个产业发展有内在的客观发展规律，我们不可违背。
 

 
魏少军认为，半导体产业成不了风口上的猪，这两年由于资本的力量，又重新想把很多猪变成风口上的猪，一些人也想借这个机会飞起来，能不能飞起来我们真的不知道，至少从现在来看，风口上的猪下场都比较惨，所以我们还是要遵循产业发展的客观规律。
 
全球半导体供应链被人为打破 

魏少军强调，近几年来，我们看到有些违背客观规律在发生，全球半导体供应链正在被打破，这里面既有某些国家对国内企业的打压，也看到这些国家在疫情期间和过去发展过程中，由于去工业化造成的内部空心化。现在要调整，因此也在不断地施压全球重要集成电路生产厂商到这些国家去建厂发展，加强自身供应链本身没有问题，但不应该通过损人利己的方式想把中国排除在全球半导体供应链之外，无论是CHIP四方联盟，还是三方达成的某些协议，其实这都是在违背全球供应链发展的规律。
 
其实影响全球供应链的因素有很多，包括成本、交货期、能力、技术、标准、市场、经济、文化、社会、政治等等，这里面可能各种各样因素在起作用，但是为什么能够形成全球产业供应链，其根本就是利润，全球化能够给企业带来利润。
 

 
追求利润的最大化是企业的天性，所以今天之所以能够形成半导体产业的全球供应链，就是它实现了这个产业链各环节的利润最大化，这一点应该是在过去几十年当中发展的必然现象。
 
进一步分析，从单个国家来看，为什么某个国家或者地方成为全球供应链非常重要一环，其实刚开始也不是这样，它的发展也是从学习、起步、成长、规模、成熟，最终发生转移，我们看到全球供应链从美国转到欧洲，欧洲转到日本，日本转到中国台湾，现在转到中国大陆，这都是有客观规律，没有一个地方能够完整持续下去，可能有些地方长一点，有些地方短一点。
 
从全球角度来看，追求利润最大化是能够形成供应链全球化最重要的根本动力。这里面很重要的就是要各个环节利益都得到满足，其中，政府的支持和市场的驱动是非常重要的两个因素，但是本质上是产业的自发行为，它不是人为的，完全靠人为做不到，而且需要漫长和艰难的过程。比如现在半导体产业链经过了几十年发展，这里面必然推动产业从成本高的国家和地区向成本低的国家和地区迁移，必然会带来技术从发起国家地区向目的地国家和地区转移，必然促进目的地国家和地区知识和能力的提升，也必然促进目的地国家和地区竞争力的提升，当然最终导致目的地国家和地区对发起国家和地区产生一些反噬，这是不可避免的。
 

 
因此，如果违背这个规律，必然会带来市场碎片化、技术分裂、标准多样化、产品碎片化和成本上升，因此最终导致全产业链利润下降。所以说，全球供应链被打破是罔顾半导体产业发展规律的恶招。
 
守正才能出奇 

那么中国集成电路应该怎么办呢？很简单，就是守正才能出奇，所谓守正就是守住正确的东西，人间正道是沧桑，要遵循产业规律，出奇就是要出奇兵，要有创新。但是这两者之间是有关系的，守正才能出奇，不守正出的奇早晚会被淘汰掉。
 

 
魏少军分别以浸没式光刻机、软件定义芯片和异质堆叠集成技术发展为例，进一步揭示了“守正才能出奇”的含义。中国在当前受到制约的背景下，需要思考守正出奇的思路，也许会有令人非常惊喜的结果。
 
中国正走在自立自强的正确道路上 

中国发展这么多年来一直在做产业升级，技术从低到高从劳动密集型转向智力密集型，生产率，产业链从低端向高端去走重要性从边缘向核心，竞争力不断提升。当然我们看到其他国家，特别是西方国家他们前期空心化的程度比较高，现在也在产业重建，这个产业重建应该说跟我们正好是完全相反的。其实无论是哪种方式，在实际过程中都不太容易。
 

 
但是，中国的优势在于有庞大的市场，加上中国有良好的基础。中国作为世界工厂的现状不太会改变，新中国成立以后，中国以最大的力度，在最短的时间内在工业里大手笔的投入造就了最早的基础。中国从工业门类来说是世界上最全的。中国正是利用庞大的内需市场，在外需市场出现问题的时候，来使得在中国工厂保持平稳，这也是在中国建厂的特点。
 
从全球角度来看，欧美目前处于空心化的状态，印度有潜力但还没达到实现目标的水平。因此在短期内，世界还是要看中国如何发展。中国现在的产业从沿海地区向中部地区、西部地区逐渐迁移，留下了广大的战略空间。所以违背世界发展的规律、经济发展规律，不断打压中国是不合适的。当然对中国来讲，受到打压也是客观现象，所以中国半导体需要做的，就是守正，然后出奇，在发展当中形成我们自身的竞争力。