芯片換代：加速進步，還是加速崩潰？

當摩爾定律超越了市場需求，芯片廠家就到了重新考慮新的商業(yè)策略的時候了......

芯片換代：加速進步，還是加速崩潰？

Geoffery James/文   曉丹/譯

    更快、更廉、更好。芯片上的晶體管數(shù)量每兩年翻番一次——高登.摩爾這句著名的金科玉律，似乎將和牛頓重力定律一樣，橫亙時空、永遠不老。英特爾、IBM和其他巨頭已經(jīng)在研制比現(xiàn)有技術超前三代的芯片集成技術了；而在實驗室里，科學家正在試圖研制可以單片容納一萬億個晶體管的芯片。此時，這些年來不時浮出的、聲稱“摩爾定律將逐漸死亡”的預言，聽上去就成了陳腐的笑話。

    摩爾定律是在高登.摩爾擔任仙童半導體研發(fā)實驗室主管時提出的。明年是這條定律40歲生日。40年來，市場對芯片的需求總是超過芯片的生產(chǎn)能力，半導體行業(yè)都認定芯片的更新?lián)Q代不僅可以帶來更快、更廉、更好，還能帶來更多的利潤。但是，這一假設并不總是對的。如今，市場對新型芯片的需求正在史無前例地減弱。VISL研究機構的副總裁Risto Puhakka指出，“半導體需求量通常每年增加15％－17％，但是現(xiàn)在這個數(shù)字變成11％－13％?！比绻@一趨勢繼續(xù)，那些花巨資投資高密度芯片的廠家將發(fā)現(xiàn)自己根本找不到那么大的市場。

    當摩爾定律在技術上勝利、而在效益上遭挫的時候，半導體行業(yè)將如何面對？當市場上充斥著大量賣不出去的芯片的時候，半導體企業(yè)應該如何應對這一糟糕的境遇？

昂貴的進步

    更快、更廉、更好，這一振奮人心的口號其實含有輕率冒失的一面。芯片的更新?lián)Q代，意味著建廠和設計的費用越來越多地擠占企業(yè)利潤。據(jù)VLSI研究機構的數(shù)據(jù)，從上世紀80年代早期到90年代早期，每次芯片換代時的建廠費用都隨之翻番。這之后，建廠費用的增長幅度逐漸減緩，即從幾何增長變成線性增長。但是勿庸置疑，只有那些財力雄厚的企業(yè)才能做建廠的打算。德州儀器負責全球生產(chǎn)的高級副總裁Kevin Ritchie說，和前些年相比，建廠費用增加了差不多2倍，達到了30億美金?！斑@是因為更大的硅片和更密集的集成需要更復雜的技術?！?

    膨脹的還不只是建廠費用。SMIC設計支持部門的主管Meyrick Chan舉例說，即使是一個130納米級芯片的設計和流片都要耗資300萬美金。如果上升工業(yè)標準到90納米級的話，設計費用還要急劇攀升，因為如此高的集成度要求使用全新的工具和技術。IBM的技術專家Bernie Meyerson解釋說，“過去，每一次芯片的升級實際上是對以往芯片的尺寸進行縮減，但是現(xiàn)在，當縮減的空間越來越小的時候，必須有全新的設計技術來保障芯片功能的正常發(fā)揮?！盙artner研究員Gary Smith說，新的設計概念如片上系統(tǒng)（SOC）和電子系統(tǒng)級設計（ESL）都將增加設計費用的開支。

    幸運的是，當計算單個芯片的生產(chǎn)成本時，新一代芯片的研發(fā)生產(chǎn)費用就變得不那么昂貴了。比如，雖然300毫米硅片的建廠費用比200毫米硅片的建廠費用要貴25％，但是300毫米硅片上容納的芯片數(shù)卻比200毫米的要多225％。同理，如果運用SOC或ESL的技術，那么設計和生產(chǎn)的花費雖然比傳統(tǒng)設計方式要高很多，但是因為其極高的集成密度，每個芯片的制造成本反而比傳統(tǒng)芯片要便宜得多。這就是摩爾定律歷久彌新的經(jīng)濟學基礎：前期費用提升，但是單個芯片的成本下降。

有數(shù)量才有利潤

    然而，這一基礎的前提是你能把新芯片順利地賣出去，這樣才能收回你先期投入的所有費用。高登.摩爾在1997年的《科學美國人》雜志中樂觀地表示，在半導體行業(yè)中，這從來不成其為問題，因為幾乎所有產(chǎn)品的內存都呈增長趨勢?！八?，市場對高密度芯片的需求彈性，可以保證你的芯片工廠總能獲得穩(wěn)定的利潤?！?

    如果沒有這種彈性，那么半導體工業(yè)就會被市場上堆積如山、供過于求的芯片埋葬，半導體企業(yè)也必然面臨破產(chǎn)?！叭绻圃煲粋€電路只花費1美分，但是卻要在設計上花費100萬美金，那么如果你只生產(chǎn)10萬個產(chǎn)品，單個產(chǎn)品的成本仍然高達10美元，”電子自動化設計行業(yè)的Giga Scale Intergration公司董事長George Janac說，“如果你能把產(chǎn)品賣到20美金一個，當然是好事一樁，但是如果市場上充斥的硅片行價就是50美分，那你就只能倒閉?！?

    真正能從經(jīng)濟困境中拯救半導體行業(yè)的，還是隨著芯片換代而不斷推出的各種新產(chǎn)品。如今，高性能、海量處理能力的計算機的普及，不僅催生出了移動電話等新式產(chǎn)品，也為電視和汽車這些傳統(tǒng)商品提供了技術增值的空間。如果按照半導體行業(yè)的歷史邏輯，那些正在籌備建立的芯片制造廠就找到了足夠的存在理由。

    但是，由于這些新工廠的生產(chǎn)能力將不可思議地增加，那么為了不讓市場上的芯片出現(xiàn)供遠過于求的情況，芯片的需求量將不得不急劇提高。去年11月，AMD的300毫米芯片廠在德國的德累斯頓破土動工，預計2006年建成投產(chǎn)時，月產(chǎn)量將達到13000到20000塊硅片。這就意味著，如果按照每片硅片能產(chǎn)生250個芯片計算，那么僅僅是這家AMD的新工廠，其一年的芯片產(chǎn)量就達到6000萬個。這個數(shù)字是2002年全世界PC銷售量的兩倍。

有需求才有數(shù)量

    如此大的產(chǎn)量，如果市場需求無力消化怎么辦？技術商業(yè)研究公司的總裁Dave Mack說，短期內，這還不成為問題。“僅僅是市場對低能耗移動設備的需求，比如數(shù)碼照相機等消費電子產(chǎn)品的普及，就使這些新建的芯片廠充滿信心。這些消費電子產(chǎn)品要求更大的內存和更低能耗的運算能力。比如，在線影音播放技術和高解像實時模型使桌上電腦和游戲控制平臺得以蓬勃發(fā)展?！贝送猓琁BM的Meryerson說，系統(tǒng)制造商也將十分歡迎新一代芯片，因為他們可以在獲得更多的芯片功能的同時，大大降低生產(chǎn)成本。

    但是，人們關心的是半導體的中期需求是否也如此樂觀。已經(jīng)走向成熟的一些電子產(chǎn)品門類，可能會降低對新芯片技術的需求。比如，很多購買了配置最先進CPU的個人計算機的購買者，現(xiàn)在對機器的工作性能就很滿意。IDC的副總Roger Kay說，那些對頂級PC確實有需求的公司精英，最多只占整個工作人群的5％。另一位IDC的研究員Kevin Kane說，滿足基本功能的手機繼續(xù)占據(jù)手機銷售市場的主流，而PDA的銷售量也令廠家失望。除去節(jié)假日對銷售量的刺激，2003年市場對手持設備的需求在比2002年下跌得更厲害。

    總而言之，這些曾經(jīng)推動過半導體工業(yè)發(fā)展的電子產(chǎn)品，有可能在風行一時之后開始固守幾十年的原有技術，就像數(shù)字顯示時鐘的命運一樣。Gartner Dataquest公司的研究員Bob Johnson認為，這種事情不會發(fā)生?！皠e低估了微軟不斷制造功能欠缺的軟件的本事?！彼φf。而技術商業(yè)公司的Mack認為，軟件的功能欠缺并不是人們購買新設備的理由?！?00年來，商業(yè)社會的游戲規(guī)則并沒有實質上的改變。我們只是讓文字和計算變得自動化了，可是除此之外，我們很難再把什么東西自動化了。”

    當然，因為利益驅動，市場總是有層出不窮的新鮮的電子產(chǎn)品。納米技術、語音辨認技術、智能儀器、機器人等等，都有可能在未來成為半導體產(chǎn)業(yè)的拉動力量。但是，這些技術都需要極大的產(chǎn)量才能彌補前期的芯片研發(fā)費用。在2003年自動化設計大會上，主席Ian Getreu說：“能夠吸引巨額投資的電子產(chǎn)品，必須是能比手機更普及的、能夠啟動巨大的消費需求的產(chǎn)品。所以，問題是什么產(chǎn)品才能有這樣巨大的需求？”

    因此，如果這種決定性的產(chǎn)品沒有出現(xiàn)，那么現(xiàn)在正在投資建廠的半導體廠商就會遭遇一個悲慘的境遇：廠里堆滿了沒人要的、和山一樣高的硅片。此時，半導體產(chǎn)業(yè)就有可能步通訊產(chǎn)業(yè)的后塵：20世紀90年代后期，幾十億美元的投資換來的是沒有人用的遠程寬帶。“Worldcom和Qwest公司之前在地下埋了好多的電纜，但是，他們現(xiàn)在正在拼命把自己從陷阱里挖出來?！盩BR的研究員Chris Foster開玩笑說。

是到了“收式”的時候了嗎？

    很明顯，現(xiàn)在已經(jīng)有了一些負面的征兆。據(jù)ULSI和Gartner的研究發(fā)現(xiàn)，從利潤因素而非數(shù)量因素考量，芯片的實際需求量正在穩(wěn)步地降低需求仍然有，但增長沒有那么快了。至少，已經(jīng)有一類產(chǎn)品表現(xiàn)出和摩爾定律相反的經(jīng)濟現(xiàn)象：閃存的價格和市場需求量都在下滑。AMD的Heerseen說，盡管這種現(xiàn)象有可能只是暫時的，但是這也許是摩爾定律正在動搖的早期信號。他評論說，這是半導體產(chǎn)業(yè)第一次不再與經(jīng)濟大環(huán)境隔絕。

    怎么辦？慌亂無濟于事。對新芯片的市場需求雖然有加速減弱的趨勢，但是需求畢竟不會在短期內消失。現(xiàn)在，半導體企業(yè)應該考慮以下四方面的應對措施。

　　第一，收縮對新的硅片廠的投資。許多半導體公司已經(jīng)變成無工廠經(jīng)營模式，那些仍然有建廠打算的公司應該重新考慮自己的決定。因為資金投入巨大，只有一小部分公司能夠建得起最先進的芯片廠。因此，從降低風險的角度考慮，那些計劃建廠的公司可以和其他公司一起合伙辦廠。即使是只占其中10％的股份，對于很多公司來說，其利潤都已經(jīng)很可觀了。

　　第二，控制生產(chǎn)成本。很多半導體公司對未來的市場份額比對現(xiàn)在的盈利狀況要重視得多。所以，他們在研發(fā)預算上投入重金。但是，在一個發(fā)展減速的市場環(huán)境下，長期的、高風險高收益的投資，遠遠不如在競爭之中努力保證企業(yè)的生存來得重要。芯片需求減弱之際，和投資研發(fā)新產(chǎn)品相比，在現(xiàn)有的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中擠壓出更多的利潤，對于廠商來說要實際。一句話，當需求高漲的時候，今天的研發(fā)投入會換來明天的市場份額，但是當經(jīng)濟環(huán)境亮出紅燈的時候，企業(yè)必須集中注意力，提高利潤率、降低生產(chǎn)成本。