本文來(lái)自半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫，作者：米樂(lè)。
革命就意味著新生，這次的領(lǐng)頭羊能是誰(shuí)？
對(duì)于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)，行業(yè)層面的技術(shù)密集和強(qiáng)獨(dú)占性體制限制了知識(shí)的溢出效應(yīng)，后發(fā)者難以通過(guò)吸收能力完成對(duì)于已有技術(shù)知識(shí)的納入并進(jìn)行二次創(chuàng)新；在技術(shù)層面，半導(dǎo)體技術(shù)包含了大量的緘默性知識(shí)，提升了知識(shí)轉(zhuǎn)移難度，限制了后發(fā)者對(duì)于先發(fā)者的知識(shí)侵蝕效應(yīng)；產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品與技術(shù)3個(gè)層面的特征導(dǎo)致了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中的后發(fā)者劣勢(shì)明顯，在這種情境下，后發(fā)者難以通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新完成對(duì)先發(fā)者的追趕。
上述3個(gè)層面的后發(fā)者劣勢(shì)導(dǎo)致我國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出供給側(cè)嚴(yán)重不足，需求側(cè)對(duì)“外源性”芯片依賴性強(qiáng)的市場(chǎng)特征。在這樣的市場(chǎng)結(jié)構(gòu)下，貿(mào)易保護(hù)主義進(jìn)一步降低了我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在全球市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力，2019年以來(lái)，美國(guó)政府頻頻出手制裁中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，破壞了基于全球產(chǎn)業(yè)大循環(huán)的中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈，以期從戰(zhàn)略上削弱中國(guó)制造在高科技領(lǐng)域中的競(jìng)爭(zhēng)力。
然而，在全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷史中，三星與臺(tái)積電卻通過(guò)商業(yè)模式創(chuàng)新成功突破瓶頸，克服了后發(fā)劣勢(shì)。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的“突圍”之路，中國(guó)能怎么走呢？其實(shí)不只三星臺(tái)積電突圍成功，IDM模式崛起了英特爾，F(xiàn)abless模式成功了AMD和英偉達(dá)，IP模式又成就了ARM、高通，接下來(lái)是什么模式？
革命，能給中國(guó)帶來(lái)什么？
重要的產(chǎn)業(yè)生態(tài)革命
1958年，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)誕生于美國(guó)，IBM公司成為首個(gè)量產(chǎn)晶體管的公司，產(chǎn)業(yè)鏈上下游大多都遵循IBM的研發(fā)節(jié)奏，后續(xù)發(fā)明影響行業(yè)的革命性芯片與商業(yè)應(yīng)用，例如英特爾4004、英特爾8088、IBM個(gè)人計(jì)算機(jī)等。自此，美國(guó)獨(dú)家掌握全球最先進(jìn)的半導(dǎo)體工藝及知識(shí)產(chǎn)權(quán)多年。
第一次產(chǎn)業(yè)生態(tài)革命發(fā)生在20世紀(jì)70年代，出于經(jīng)濟(jì)與政治因素考慮，美國(guó)向日本提供半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的技術(shù)與設(shè)備支持，80年左右日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)一度躍至世界第一。
1955年，日本索尼通過(guò)通產(chǎn)省特別外匯指標(biāo)購(gòu)買專利，設(shè)計(jì)出了世界首款晶體管收音機(jī)開(kāi)始，日本正式踏入全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。至此，晶體管從美國(guó)一個(gè)偶然的發(fā)現(xiàn)，變成了一個(gè)日本新興產(chǎn)業(yè)。
便攜式的半導(dǎo)體收音機(jī)，很快收獲了市場(chǎng)的正面回饋，而這也帶動(dòng)了日本晶體管產(chǎn)業(yè)鏈的極大發(fā)展。東芝、日本電氣公司(NEC)等公司紛紛加入了晶體管產(chǎn)業(yè)，為此后半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈打下了基礎(chǔ)。1959年，日本晶體管銷量達(dá)成世界第一，產(chǎn)量追平美國(guó)。
60年代末，日本政府大力限制美國(guó)IC產(chǎn)業(yè)涌入日本市場(chǎng)。因?yàn)樵?967年,夏普公司開(kāi)發(fā)出首臺(tái)全部使用晶體管的臺(tái)式機(jī)。此后家用臺(tái)式機(jī)的風(fēng)口快速被打開(kāi)，眾多原本致力于軍用訂單的美國(guó)IC產(chǎn)業(yè)涌入民用，一時(shí)間導(dǎo)致原本根植于民用的日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)舉步維艱。
面對(duì)美國(guó)氣勢(shì)洶洶的“半導(dǎo)體大兵“，日本產(chǎn)業(yè)面臨必須快速挖掘新民用市場(chǎng)的任務(wù)，以產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)抵消美國(guó)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。這時(shí)，卡西歐敏銳發(fā)覺(jué)到，基于LSI的臺(tái)式機(jī)對(duì)于家庭用戶來(lái)說(shuō)并沒(méi)有什么價(jià)值，但更簡(jiǎn)單便宜的計(jì)算器，卻可能給生活帶來(lái)巨大改變。于是卡西歐與日立合作，在1972年推出了全球首款電子計(jì)算器，隨即一炮打響。與美國(guó)企業(yè)判斷未來(lái)家庭需要昂貴的LSI計(jì)算機(jī)不同，日本企業(yè)觀察到日本家庭主婦每天需要大量計(jì)算家庭收支。而簡(jiǎn)單好用的計(jì)算器才是真正的剛需。憑借主婦們撐起的這場(chǎng)計(jì)算器風(fēng)暴，日本IC產(chǎn)業(yè)迎來(lái)了市場(chǎng)上的巨大勝利，而這也為日本半導(dǎo)體的黃金十年，埋下了最后一根引線。
而在在日本半導(dǎo)體進(jìn)入快車道之后，真正充斥于美日間的是大量專利糾紛，以及十分露骨的貿(mào)易保護(hù)政策。這在日本半導(dǎo)體崛起階段，最具代表性的就是IC產(chǎn)業(yè)之爭(zhēng)。愈演愈烈，第二次產(chǎn)業(yè)生態(tài)革命悄然到來(lái)。
第二次產(chǎn)業(yè)生態(tài)革命發(fā)生在90年代，美國(guó)為了遏制日本發(fā)展并奪回半導(dǎo)體行業(yè)話語(yǔ)權(quán)，開(kāi)始向韓國(guó)與中國(guó)臺(tái)灣提供半導(dǎo)體技術(shù)支持。2010年后，為了降低設(shè)備成本、人力成本等，許多半導(dǎo)體企業(yè)紛紛選擇在中國(guó)大陸建廠生產(chǎn)。
韓國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)端于1965-1974年，最早作為美日半導(dǎo)體廠商投資為主的組裝基地開(kāi)始起步。利用韓國(guó)廉價(jià)勞動(dòng)力的來(lái)料加工模式。產(chǎn)品主要為存儲(chǔ)芯片、二極管三極管。
20世紀(jì)70年代，由于韓國(guó)電子企業(yè)嚴(yán)重缺乏自主技術(shù)，政府制定施政綱領(lǐng)，強(qiáng)調(diào)獲取半導(dǎo)體技術(shù)能力的重要性。韓國(guó)陸續(xù)從美國(guó)和日本獲得半導(dǎo)體工業(yè)所需技術(shù)。
20世紀(jì)80年代，政府強(qiáng)力干預(yù)，韓國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展。選擇DRAM作為發(fā)展重點(diǎn)。三星、現(xiàn)代、LG參與DRAM為主的大規(guī)模芯片生產(chǎn)。1986年進(jìn)入存儲(chǔ)器自主研發(fā)。
1999年后三星成為韓國(guó)第一大集團(tuán)，韓國(guó)DRAM市占率超過(guò)日本。韓國(guó)政府持續(xù)大量投入，促成產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)超越。20世紀(jì)80年代末，韓國(guó)政府推出扶持半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的十年規(guī)劃，以每年遞增25%的速率對(duì)半導(dǎo)體開(kāi)發(fā)進(jìn)行持續(xù)投入。1994年，韓國(guó)三家公司躋身世界半導(dǎo)體公司投資top10：三星電子設(shè)備投資15.44億美元，居世界第二位，僅次于英特爾公司。
與此同時(shí)中國(guó)臺(tái)灣的代工模式工廠開(kāi)始崛起。
兩次革命，美國(guó)仍在當(dāng)今的全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中具有主導(dǎo)作用。過(guò)去10年，美國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)在研發(fā)方面的投資總額為3120億美元，且美國(guó)半導(dǎo)體大公司研發(fā)占收入比常年維持在17%~20%，高于其他地區(qū)的7%~14%。同時(shí)美國(guó)政府在基礎(chǔ)研究層面做了大量投資。半導(dǎo)體的發(fā)展不是一朝一夕，革命的發(fā)生也不以國(guó)家見(jiàn)長(zhǎng)而是以能力，以技術(shù)。美國(guó)沒(méi)有錯(cuò)失每一個(gè)讓自己國(guó)家半導(dǎo)體成長(zhǎng)的機(jī)會(huì)，比如壓制日本，比如扶持韓國(guó)，再比如今天頒發(fā)芯片法案，當(dāng)然也包括制裁中國(guó)企業(yè)。
那中國(guó)要抓住機(jī)會(huì)是什么？革命從哪里開(kāi)始？那可能就是從模式切入。
全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的商業(yè)分工模式
IDM模式：集芯片設(shè)計(jì)、芯片制造、芯片封裝和測(cè)試等多個(gè)生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)于一體。早期的集成電路企業(yè)多采用這種模式，由于成本高目前僅有少數(shù)企業(yè)選擇該模式，如三星、德州儀器（TI）。
Fabless模式:只負(fù)責(zé)芯片的電路設(shè)計(jì)與銷售，將芯片的生產(chǎn)、封裝、測(cè)試等環(huán)節(jié)外包給其他公司，海思、聯(lián)發(fā)科、博通等采用該模式。無(wú)工廠芯片供應(yīng)商模式的優(yōu)勢(shì)是輕資產(chǎn)運(yùn)行，初始投資規(guī)模較小，企業(yè)運(yùn)行費(fèi)用較低，轉(zhuǎn)型相對(duì)靈活。
Foundry模式：代工廠模式不負(fù)責(zé)芯片設(shè)計(jì)，只負(fù)責(zé)制造、封裝或測(cè)試其中的一個(gè)環(huán)節(jié)，可同時(shí)為多家設(shè)計(jì)公司提供服務(wù)，但會(huì)受制于客戶間的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，代表企業(yè)有中芯國(guó)際、臺(tái)積電。
由圖2可以看出全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的商業(yè)分工模式演變基本和產(chǎn)業(yè)生態(tài)革命的時(shí)間很吻合，這是因?yàn)楦锩陌l(fā)生是產(chǎn)業(yè)的變革，每次變革都會(huì)出現(xiàn)新的模式和新的模式下的領(lǐng)軍企業(yè)。2010年以后，通信技術(shù)進(jìn)入流量劇增的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，我國(guó)的芯片產(chǎn)業(yè)已經(jīng)開(kāi)始逐步從臺(tái)灣向大陸轉(zhuǎn)移。
現(xiàn)在的國(guó)際形勢(shì)并不明朗，中國(guó)半導(dǎo)體逆水行舟，摩爾定律瀕臨極限，第三代第四代半導(dǎo)體材料躍躍欲試，陰云密布，大雨能是什么？
新的模式？
2019年10月《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》發(fā)布觀點(diǎn)：開(kāi)源將會(huì)成為處理器芯片發(fā)展的一個(gè)新趨勢(shì)。RISC-V架構(gòu)，目標(biāo)是打造一個(gè)對(duì)標(biāo)X86和ARM的開(kāi)源替代方案。
在新技術(shù)范式、全球化市場(chǎng)的情境下，提升芯片處理能力的最佳解決方案是“云計(jì)算”背景下的“芯片開(kāi)源”，即由“通用計(jì)算”變?yōu)?ldquo;異構(gòu)計(jì)算”，人工智能芯片就是典型的“異構(gòu)計(jì)算”芯片，阿里巴巴、華為、百度等企業(yè)已提前布局云計(jì)算和AI芯片。
誕生于2010年的RISC-V歷史很短，但作為開(kāi)源項(xiàng)目，RISC-V遵從BSD協(xié)議，意味著任何組織機(jī)構(gòu)和商業(yè)組織都可以基于RISC-V指令集架構(gòu)開(kāi)發(fā)內(nèi)核、相關(guān)芯片以及開(kāi)發(fā)工具。真正因?yàn)橥耆_(kāi)源的特征，RISC-V在發(fā)展短短數(shù)十年中，已經(jīng)成為了中國(guó)科技公司攻破國(guó)外壟斷的主要方向，并且采用RISC-V架構(gòu)的中國(guó)企業(yè)也做出了令人矚目的成績(jī)，我們還開(kāi)發(fā)了特色的“香山模式”。
香山模式無(wú)疑可以孕育新的領(lǐng)軍企業(yè)。因?yàn)槊恳淮芜@種變革都會(huì)孕育出一些新的世界級(jí)的創(chuàng)新企業(yè)。就像IDM模式崛起了英特爾，fabless模式成功了AMD和英偉達(dá)，IP模式又成就了ARM、高通。香山這種根本上是一種越來(lái)越開(kāi)放的模式，英特爾的X86只賣芯片，它的內(nèi)部的源代碼是不會(huì)開(kāi)放，包括ARM。香山的模式不僅僅是源代碼開(kāi)放，底層的整個(gè)一套工具鏈和流程也都是開(kāi)放的，所以現(xiàn)在也是有一批企業(yè)已經(jīng)在基于香山來(lái)去做相應(yīng)的一些開(kāi)發(fā)，這就是香山模式的重要優(yōu)勢(shì)。
開(kāi)源不僅可以更好的推進(jìn)科技的進(jìn)步，也是中國(guó)加速融入世界創(chuàng)新的有效方式，下一次革命，會(huì)不會(huì)是開(kāi)源取勝呢？
