魏少軍：半導(dǎo)體全球供應(yīng)鏈走向碎片化，中國需要強(qiáng)化設(shè)計工藝協(xié)同！

4月18日，第25屆中國集成電路制造年會暨供應(yīng)鏈創(chuàng)新發(fā)展大會在廣州舉行。中國半導(dǎo)體行協(xié)會設(shè)計分會理事長，中國集成電路創(chuàng)新聯(lián)盟常務(wù)副理事長，國家科技重大專項01專項技術(shù)總師魏少軍發(fā)表了以《強(qiáng)化設(shè)計工藝協(xié)同，提升供應(yīng)鏈安全》為主題的演講，介紹了半導(dǎo)體的全球供應(yīng)鏈誕生、產(chǎn)業(yè)模式變遷、供應(yīng)鏈碎片化趨勢，并給出了中國如何構(gòu)建強(qiáng)壯的半導(dǎo)體供應(yīng)鏈的一些思考。

半導(dǎo)體全球供應(yīng)鏈的誕生

魏少軍教授首先從移動通信標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)和統(tǒng)一作為切入點，介紹了半導(dǎo)體全球供應(yīng)鏈的誕生。

早在上世紀(jì)90年代，國內(nèi)就引進(jìn)了國際上的模擬通訊，后來從模擬轉(zhuǎn)向數(shù)字，出現(xiàn)了GSM、CDMA。到世紀(jì)之交時，轉(zhuǎn)入了第三代通信技術(shù)。之后通信領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)三足鼎立，中國成為了一個重要的玩家（擁有了自己的TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)）。但是，移動通信領(lǐng)域中不是標(biāo)準(zhǔn)越多越好，而是標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一最好，否則不可能實現(xiàn)全球的漫游，因此3G是一個非常短的過渡過程，行業(yè)很快就實現(xiàn)了統(tǒng)一。到第五代移動通信技術(shù)，真正實現(xiàn)上第一次全球通信的統(tǒng)一，這一趨勢也將延續(xù)到第六代。

魏少軍教授說到：“有一點我們可以確認(rèn)，如果移動通訊的標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)碎片化，那就不可能有全球通的移動通信，所以想讓大家從一個全球漫游、全國移動的通訊倒退回去，這是逆歷史潮流而動?！?nbsp;

隨著移動通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)統(tǒng)一，促進(jìn)了產(chǎn)品技術(shù)趨向統(tǒng)一。特別在2000年之后，以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和移動通信技術(shù)相結(jié)合的移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為代表的信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)崛起，推動著全球經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展。

標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、產(chǎn)品技術(shù)統(tǒng)一促進(jìn)了全球供應(yīng)鏈和產(chǎn)業(yè)的全球化，而供應(yīng)鏈的全球化和產(chǎn)業(yè)的全球化也帶來了全球經(jīng)濟(jì)的繁榮。由此也可以看出“標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一實際上是一種規(guī)律”。

對于以移動通信技術(shù)為代表的電子信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)來說，離不開集成電路。首先，摩爾定律作為規(guī)律，幾十年來一直是行業(yè)的指引，而過去四十年有很多產(chǎn)品實體消失了，但“芯片+軟件”實現(xiàn)了眾多應(yīng)用。魏少軍表示：“半導(dǎo)體芯片能夠參與競爭的任何其他技術(shù)最終都不可避免將成為失敗者”。

比如，在移動互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的過程中，出現(xiàn)了像Arm處理器+安卓系統(tǒng)或者Arm處理器+iOS系統(tǒng)之類的產(chǎn)品技術(shù)的統(tǒng)一；此外，個人電腦方面，由于英特爾的CPU占有主導(dǎo)地位，加上微軟的Windows操作系統(tǒng)，也同樣形成了統(tǒng)一。

從整個半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)來看，目前美國、歐洲、日本、韓國、中國大陸和中國臺灣是全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的聚集地，占據(jù)了全球95%的產(chǎn)能、近乎100%的產(chǎn)品和98%的市場。同時，美國、歐洲、日本和韓國也是半導(dǎo)體制造設(shè)備和材料的主要生產(chǎn)地，也是全球半導(dǎo)體供應(yīng)鏈上的關(guān)鍵角色。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)已經(jīng)實現(xiàn)了徹底的全球化，這不僅體現(xiàn)在生產(chǎn)上，更體現(xiàn)在貿(mào)易上。

比如在美國設(shè)計的一顆芯片可以在中國臺灣加工，然后到馬來西亞去封裝，韓國、日本、歐洲的一些元器件送到中國，然后中國大陸組裝成iPhone送到全世界。

也就是說，產(chǎn)業(yè)和供應(yīng)鏈的全球化是依托于移動通信的發(fā)展而產(chǎn)生的。所以如果破壞了已經(jīng)形成的全球產(chǎn)業(yè)鏈和供應(yīng)鏈的全球化，受到最大影響的將是通信行業(yè)。當(dāng)然，并不是為了建立全球供應(yīng)鏈而建立供應(yīng)鏈，最重要的還是要帶來市場的繁榮，帶來人民生活水平的提升。供應(yīng)鏈和產(chǎn)業(yè)鏈的全球化也確實促進(jìn)了全球市場的繁榮。

魏少軍教授表示，影響全球供應(yīng)鏈的因素包括成本、交期、能力、技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、市場、經(jīng)濟(jì)、文化、社會、政治等，但這些都是外因。全球供應(yīng)鏈形成的最重要原因的是，它能夠?qū)崿F(xiàn)利潤的最大化。如果不能實現(xiàn)利潤的最大化，任何一個好的模式都不會被人接受。追求利潤最大化是企業(yè)的天性，在追求利潤的大前提下，全球供應(yīng)鏈可以實現(xiàn)利潤的最大化，這并且不只是一個環(huán)節(jié)，而是全球供應(yīng)鏈各個環(huán)節(jié)的利潤最大化，這就是供應(yīng)鏈的全球化具有強(qiáng)大生命力的根本原因。

魏少軍認(rèn)為，在產(chǎn)業(yè)鏈全球化過程中，政府的支持和市場的驅(qū)動是非常重要的兩個因素，但是根本上還是產(chǎn)業(yè)的一種自發(fā)行為，需要漫長和艱難的過程。

半導(dǎo)體分工是產(chǎn)業(yè)進(jìn)步

從半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)本身來看，過去三十多年來，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)模式也在不斷演進(jìn)。從最開始的IDM模式，逐步演進(jìn)到Fabless＋Foundry的模式，再到Fabless＋Foundry Service模式?，F(xiàn)在，設(shè)計工具、制造、封裝、測試都獨立出現(xiàn)，可以看到IP和設(shè)計服務(wù)也成為整個產(chǎn)業(yè)鏈當(dāng)中的一部分，這個發(fā)展過程也是符合客觀規(guī)律。

亞當(dāng)斯密在《國富論》的開篇就指出，勞動生產(chǎn)力上最大的進(jìn)步就是產(chǎn)生了分工，假如沒有分工，那么生產(chǎn)力就會停滯不前。所以分工代表了一種產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步，盡管今天IDM仍然是主流，但是分工而言，它是非常重要的一種產(chǎn)業(yè)進(jìn)步的手段。

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)模式不斷細(xì)分的一個非常重要原因，是有一個好的產(chǎn)業(yè)全球化的環(huán)境。從芯片設(shè)計產(chǎn)業(yè)來看，這種分工細(xì)化帶來的重大影響就是，設(shè)計和制造之間的關(guān)系被大大弱化。這使得芯片設(shè)計工程師在工作當(dāng)中可以集中精力于設(shè)計，芯片制造工程師可以集中精力于制造，雙方都不用關(guān)心對方負(fù)責(zé)的工作。這是由于產(chǎn)業(yè)鏈上下游之間是可以無縫銜接的，可以直接利用上下游的資源。

如果全球半導(dǎo)體供應(yīng)鏈被割裂，那么這個循環(huán)是不成立的。魏少軍表示：“非常不幸，我們現(xiàn)在碰到的就是這個問題，我們看到的半導(dǎo)體全球供應(yīng)鏈正在經(jīng)歷一個大變局。”

中國需要構(gòu)建強(qiáng)壯的半導(dǎo)體供應(yīng)鏈

自2019年中美貿(mào)易戰(zhàn)爆發(fā)以來，美國持續(xù)將半導(dǎo)體技術(shù)作為打壓中國科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要“武器”，不斷加碼對于中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的制裁，并不斷拉攏荷蘭、日本、韓國等半導(dǎo)體強(qiáng)國，試圖將中國排除出原有全球半導(dǎo)體供應(yīng)鏈體系，進(jìn)而打造出一個全新的以美國為主導(dǎo)的半導(dǎo)體供應(yīng)鏈體系。

在此次的會議上，魏少軍教授也表示：目前違背客觀規(guī)律的事情正在發(fā)生，現(xiàn)在半導(dǎo)體全球產(chǎn)業(yè)鏈正在遭到破壞。某些國家對中國企業(yè)的打壓，部分是由于他們?nèi)スI(yè)化造成的內(nèi)部空心化狀態(tài)現(xiàn)在要調(diào)整。這部分國家想把中國排除在全球半導(dǎo)體供應(yīng)鏈之外，無論是四方聯(lián)盟還是三國達(dá)成的某些協(xié)議，都是是違背全球供應(yīng)鏈發(fā)展規(guī)律的。

這個做法實際上已經(jīng)造成了很大的影響，即便是美國的盟國中也有一些國家擔(dān)心自己被孤立化、被邊緣化。這意味著好不容易建立起的全球供應(yīng)鏈，很可能面臨著走向碎片化的現(xiàn)象。

面對半導(dǎo)體全球供應(yīng)鏈走向碎片化的這種情況，魏少軍教授表示，中國需要在努力維護(hù)現(xiàn)行半導(dǎo)體全球供應(yīng)鏈完整性的同時，構(gòu)建一個強(qiáng)壯的半導(dǎo)體本地供應(yīng)鏈，這已經(jīng)是刻不容緩了。除了裝備、材料的本地化外，強(qiáng)化設(shè)計與工藝的協(xié)同是提升供應(yīng)鏈安全的重要任務(wù)。”

一方面，要堅信中國已經(jīng)走在了自立自強(qiáng)的正確道路上。中國作為世界工廠、全球最大市場之一的地位短期不會改變（據(jù)預(yù)測，到2025年中國大陸半導(dǎo)體芯片市場規(guī)模將達(dá)到2230億美元）。而且，中國作為全球最大的市場之一，也幫助中國成為了世界工廠。

另一方面，也要意識到中國在高性能芯片制造方面面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。國內(nèi)最先進(jìn)制造工藝為14nm，距離國際最先進(jìn)制造工藝3nm之間差距約10倍。目前的半導(dǎo)體制造工藝的發(fā)展已經(jīng)是非常成熟，摩爾定律的推進(jìn)也越來越困難，實現(xiàn)更先進(jìn)的工藝也越來越困難。因此，一個重要的課題是，國內(nèi)需要尋找一種不依賴于最先進(jìn)工藝的，而且能開發(fā)出更好的高性能芯片的設(shè)計方法。

魏少軍教授指出：“（這個問題）我們設(shè)計領(lǐng)域反復(fù)強(qiáng)調(diào)，但是沒有引起大家的重視。誰能用不那么先進(jìn)的工藝做出先進(jìn)的集成電路，那是高手；都用最先進(jìn)的集成電路工藝來做一個先進(jìn)的芯片，那不是高手?！?/p>

現(xiàn)在，芯片設(shè)計工程師要補(bǔ)工藝的課，需要強(qiáng)化設(shè)計工藝協(xié)同。過去二十年，中國集成電路設(shè)計業(yè)雖然已經(jīng)取得了巨大的進(jìn)步，已經(jīng)成長為全球集成電路產(chǎn)業(yè)的重要力量，但還存在一些明顯的短板，包括：產(chǎn)品定義能力不強(qiáng)；創(chuàng)新不足，尚未擺脫跟隨和模仿；產(chǎn)品進(jìn)步主要是依靠工藝技術(shù)進(jìn)步和EDA工具進(jìn)步；主要采用FOT流程，而不是COT流程，設(shè)計公司廣泛依賴代工廠提供的PDK，沒有能力開發(fā)自己的PDK等問題。雖然這些短板在全球化的大背景下，并不構(gòu)成太大的挑戰(zhàn)。但在半導(dǎo)體全球供應(yīng)鏈被破壞，出現(xiàn)碎片化的時候，它們會就成為致命的挑戰(zhàn)。

魏少軍教授表示，國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)需要打造“以產(chǎn)品為中心”的芯片制造新業(yè)態(tài)。

過去以“生產(chǎn)為中心”的理念，是充分利用自身的能力服務(wù)好客戶，在自身條件允許的前提下，盡最大努力滿足客戶的要求。過去芯片制造廠與設(shè)計公司之間的關(guān)系是單純的商業(yè)委托，通常收獲的也是采用FOT方式設(shè)計產(chǎn)品的客戶。

而以“產(chǎn)品為中心”的理念，則是將芯片制造廠的能力和客戶的能力有機(jī)結(jié)合到一起，通過雙方的努力圍繞客戶產(chǎn)品發(fā)力，從而讓客戶滿意。芯片制造廠與設(shè)計企業(yè)之間的關(guān)系將是“相互合作模式”，通常將收獲的是采用COT方式設(shè)計產(chǎn)品的客戶。目前，國內(nèi)大多是以“生產(chǎn)為中心”的模式，要轉(zhuǎn)換向以“產(chǎn)品為中心”的模式。

魏少軍教授表示，“信息技術(shù)的發(fā)展，驅(qū)動了全球GDP增長，集成電路則是賦能信息技術(shù)。信息技術(shù)的發(fā)展，催生了半導(dǎo)體全球產(chǎn)業(yè)鏈。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的全球化也推動了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)模式的變遷，一方面強(qiáng)化了各個環(huán)節(jié)的分工合作，但另外一方面也使得設(shè)計和工藝之間的聯(lián)系逐漸弱化?！?/p>

中國需要“守正出奇”

除了構(gòu)建強(qiáng)壯的半導(dǎo)體供應(yīng)鏈之外，魏少軍教授認(rèn)為，中國集成電路的發(fā)展還需守正出奇。“守正才能出奇，人間正道是滄桑，要遵循產(chǎn)業(yè)的規(guī)律，出奇就要出奇兵，要有創(chuàng)新。 ”

魏少軍教授進(jìn)一步指出，還有一個奇招，就是軟件定義芯片；然后是異質(zhì)整合的芯片堆疊集成技術(shù)，把邏輯電路的晶圓和存儲器的晶圓面對面鍵合在一起，通過三維的混合鍵合形成一體。在追求超級計算的過程中，人類已經(jīng)突破了10的18次方的計算，下一個目標(biāo)就10的21次方的計算。計算需要更好的芯片，國內(nèi)現(xiàn)在最先進(jìn)的制造工藝可能也就是14nm，14nm和先進(jìn)的3nm之間的可能距離還很大。中國又受到制約的背景下，把軟件定義芯片的技術(shù)和進(jìn)程計算的這兩個技術(shù)結(jié)合起來也許會有新的奇效，實現(xiàn)所謂叫軟件定義的進(jìn)程計算芯片技術(shù)，也許會有令人非常驚喜的結(jié)果。

魏少軍表示，從技術(shù)、生產(chǎn)力、產(chǎn)業(yè)鏈到產(chǎn)業(yè)模式，中國一直在做產(chǎn)業(yè)的升級。技術(shù)從低到高、從勞動密集型轉(zhuǎn)向智力密集型轉(zhuǎn)變，生產(chǎn)力和產(chǎn)業(yè)鏈都往高端走，而西方國家在做產(chǎn)業(yè)重建，與中國完全相反。

作為對比，魏少軍指出，歐美目前產(chǎn)品都是空心化的狀態(tài)，而印度有潛力但發(fā)展還沒有達(dá)到實現(xiàn)目標(biāo)的水平。因此在短期內(nèi)，也許十年、二十年、五十年，世界還是要看中國怎怎么發(fā)展。魏少軍分析了中國現(xiàn)在的產(chǎn)業(yè)，從沿海地區(qū)向中部地區(qū)、西部地區(qū)逐漸遷移，留下了廣大的戰(zhàn)略空間。所以違背世界發(fā)展的規(guī)律、經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)律，不斷地來打壓中國，是不合適的。他最后表示，對中國來講，受到打壓也是客觀現(xiàn)象，所以中國半導(dǎo)體需要做的，就是守正，然后出奇。