研究国产芯片产业,需要学会自己做馒头
阅前提示:全文系说书人潘达路边演绎,所涉及相关产品及其他信息等均不构成任何推荐或建议。市场有风险,投资需谨慎。
一台智能机有100多颗芯片,其中主芯片CPU最为重要,也最为外界熟悉。目前智能机CPU芯片主要为7nm到4nm,核心还是以5nm居多。
芯片发展到现在,各家表述都开始含糊,都是XXnm工艺、XXnm工艺制程。显然,背后的厂商们开始玩半代升级的定义学模式。
当然,智能机除CPU一颗主芯片之外,还是需要用到众多辅助芯片,按功能分为控制芯片、驱动芯片、功能芯片等。
包括但不限于:无线电收发芯片、功率放大器芯片、存储芯片、数字基带处理器、电源管理芯片、GPS导航接收器、充电控制芯片、音频处理芯片、触摸屏控制器芯片、屏幕驱动芯片、加速器芯片、蓝牙模块芯片、陀螺仪芯片等等。
智能机芯片零零总总100多颗,工艺制程则为16nm到128nm不等。这些芯片按照不同的应用组成不同的集成电路或者模组,也就是SoC。
2021年小米集团合伙人卢伟冰在公开演讲中表示,一部Note10 Pro就需要114颗芯片,而一辆智能汽车则需要1000多颗芯片。
资料显示,一辆普通燃油车需要的芯片种类至少有40种,单辆车的芯片搭载总量在500-600颗;一辆新能源汽车需要的芯片数量或超1000颗;一辆更高级的智能汽车,其芯片的绝对数量在5000颗以上。
相比于消费芯片及一般工业芯片,汽车芯片的工作环境更为恶劣,要求的温度范围可宽至-40℃~155℃、高振动、多粉尘、电磁干扰等。
这便延伸出“车规级”芯片这一标准,汽车芯片一般设计寿命为15年或20万公里,对芯片厂商提出更高的考验。
除手机、智能汽车之外,还有工业机器人、家电、智能家居等等产品。更基础的还有电源管理、电网控制、信号控制等等芯片,日常生活中的方方面面都离不开各类芯片的应用。
而万物互联时代的到来叠加AI的加速,市场对各种芯片的需求更上一层楼,对芯片生产和回收企业均作出更多的要求。
就芯片应用而言,市场主流还是在90nm至14nm工艺之间。其中28nm作为最具有性价比的制程工艺,具有很长的生命周期。
90nm工艺、65纳米工艺、45纳米工艺,基本覆盖了中低端处理器、嵌入式系统、FPGA、图形处理、物联网等。市场整体对价格变动敏感,需求的是量大管饱。
28nm工艺主要适用于高端处理器、图形芯片、FPGA等领域。处于市场的核心位置,同时又是一个承上启下的中坚力量。
多年的产业和技术发展下来,28nm工艺性质优、物美、价廉,在这个时间段堪称性价比之王。主要运用于智能车、云计算、机器学习、人工智能、军工等。
14nm工艺主要适用于高端处理器、图形芯片、物联网设备等领域。如高端智能手机、无人机、物联网设备等。
至于处于先进工艺的7nm、5nm等,这些先进工艺制程的芯片,产量少,价格高,已经不是市场上消费需求的最大公约数。目前主要还是在高端CPU、GPU等少数领域卷。
而再进一步的技术和定义先进制程芯片,已经价格高到让人望而却步。
资料显示,在2023年,台积电的3nm晶圆代工价格为19150美元/一片晶圆,这大约相当于14万元人民币。
和5nm晶圆的13400美元(约合人民币9.55万元)相比,上涨了超过40%。和7nm晶圆的10235美元(约合人民币7.3万元)相比,则上涨了大约100%。一片晶圆的价格堪比一辆便宜的BBA汽车。
随着人们对数码产品的换代需求放缓,市场对先进制程芯片的需求不振。不过产业的转型升级中,又催生出不少新的需求。
像车规级芯片、工控芯片以及智能家居等需求日益扩大,以至于一段时间曾出现车规级芯片供不应求。
这两年国内新能源汽车高速发展,同时正在全力向智能汽车冲刺,新能源车已经厮杀到血流成河。在这种市场下,车规级芯片自然还是需求旺盛。
人工智能的高速发展和各级数据中心的建立,对高端计算芯片和储存芯片也提出更多的要求,这些都是一个个万亿市场。新兴的“低空经济”又是一个万亿的蓝海市场。
我们在发展新产业的同时,原有的红海经济并没有停下脚步,依旧在保持着领先地位,在高速发展。
就以先进制程的主要应用场景智能手机来说。国内的手机CPU芯片提供商,主要是高通、联发科、海思、紫光展锐。
其中高通为美国企业,联发科为中国台湾企业,华为海思和紫光展锐则是中国大陆企业。
海思的芯片目前属于内供使用,暂时没有对外发售。不过紫光展锐芯片一直在市场上活跃,已经有国内手机厂商在使用,出一些中低端机。
此外,还有美国的苹果公司、韩国的三星公司和日本的索尼等个别公司也还在生产手机CPU芯片。不过这几家的芯片也是内供使用,不对外部市场出售。
先进制程手机CPU芯片,除华为海思为自产外,其余基本为进口,也就是大众熟悉的被卡脖子部分。
华为自从被美国制裁以来,自产海思芯片的代工受到严重打击。不过华为并没有投降,选择自力更生。随着Mate60系列的横空出世,宣告华为自产先进制程CPU芯片再次归来。
至于华为海思麒麟9000系列芯片的代工厂问题,业界已经没有争议。
我在Mate60系列先锋计划时,已经写稿对这一问题做过解答,当晚稿件就被举报干掉。目前只有一些残留,参见《捅破天的华为冲天炮》。
在全球芯片产业链中,最顶尖的那一部分,也就是手机等高端设备使用的先进制程芯片,基本处于被系统性卡脖子阶段。
而电动车、工业机器人、家电、智能家居…等等产业中,使用的量大管饱型芯片,也就是90nm至14nm成熟制程,有着海量的市场。
作为世界工厂的我们,在90nm至14nm工艺制程并没有被系统性的卡脖子。当然,一些设备、材料的局部卡脖子还是存在的。
对于这些成熟的传统制程,国内半导体领域相关产业高速发展,已经将传统的欧日韩卷得不要不要的。
显然在高精尖和量大管饱中,东大优先选择的是量大管饱,标准的从外围到核心模式。尽管传统制程芯片的利润率不如尖端半导体,但它们占全球半导体需求的80%。
韩媒《东亚日报》报道援引分析人士称,“随着中国开始半导体国产化,技术力落后的韩国设备首先被替代,受到的影响最大。”
“中国提高了自给率,从容易替代的韩国产装备开始减少了进口”,“在抢购装备的过程中,韩国产装备被挤出了优先顺序。”
2023年四国对华半导体设备出口额与2022年相比增减的百分比,左起依次为:韩国、美国、日本、荷兰(图源:韩国《东亚日报》)
3月底《韩民族日报》发文称,从2018年到2023年,韩国存储芯片出口额从830亿美元骤降到429亿美元,将近减少了一半,同期在相对稳定增长的非存储芯片市场,韩国的影响力也微乎其微,市占率远低于美国、日本、中国等。
屋漏偏逢连夜雨。在韩国试图在美国胁迫下寻找折中方案之际,韩企还面临着人才流失,不少三星、SK海力士的员工收到了美国企业的工作邀请。
《韩民族日报》称,随着日本与台积电合作,美国和日本开始对韩国半导体产业“挖墙脚”,2022年,三星电子的离职率(12.9%)是台积电(6.7%)的两倍。(观察者网)
以全球最大的芯片代工厂台积电营收来看。台积电2023年第四季度营收中,5nm依然是绝对主力,收入68.67亿美元,占比达39%。7nm收入33.354亿美元,占比为17%。
成熟工艺方面,28nm 7%,40/45nm 4%,65nm 5%,150/180nm 4%,110/130nm 3%,成熟制程整体占比为23%。
这还是台积电前些年专注于扩建先进制程,压缩成熟制程建厂的结果。对应的三星电子这两年也在扩产16nm以上成熟制程晶圆产能。
国内芯片代工厂龙头中芯国际最新财报显示,中芯国际的晶圆制造主要应用在智能手机、电脑与平板,2023年这两项应用各占收入26.7%;其次则为消费电子,占比25.0%;互联与可穿戴占比12.1%,工业与汽车占比9.5%。
受制于产业周期和全球经济周期等因素,中芯国际营收惨淡。但是主流的成熟制程方面,产出比还是很可观的。2023年中芯国际制造晶圆以12英寸为主,占比73.7%,8英寸晶圆占比26.3%。
中芯国际表示,从产品大类来看,存储芯片是2023年半导体市场下行的主要领域,而逻辑、模拟、光电、传感、分立器件领域的需求下降幅度相对有限。
展望未来,中芯国际认为,伴随着家居、教育、科研、商业、工业、交通、医疗等各领域应用设备智能化需求的上升趋势,产业链各个环节有望逐级回暖。
至于国内另一家代工巨头,华虹公司也是依托8 英寸+12 英寸的布局优势,在嵌入式/独立式非易失性存储器、功率器件、模拟与电源管理、逻辑与射频等特色工艺平台取得一定的优势。
同时在高速渗透通信、新能源、物联网、汽车电子等下游新兴市场,也在积极布局。
按照主营业务收入终端市场来看,华虹公司在工业及汽车领域取得27.07%的增长,通讯产品取得9.19%的增长。
展望未来,华虹公司认为,随着消费类终端系统厂商零部件库存去化进程完成或接近尾声,控制器、电源管理、存储器等领域陆续迎来需求反弹,功率半导体等领域则将继续保持良好增长态势。
然而这一些列的成绩,在A股断脊之犬的眼中,量大管饱的国产成熟制程芯片就不存在,前面的五个馒头不重要。
他们只会掰着手指头数那几个小份额的高精尖制程,只会计算最后吃的那一个馒头。
可惜的是,那几个馒头还是华尔街、外媒等咀嚼好几次之后,喂给他们的第N嘴馒头,饱含着口水的关爱。
市场上有人在自己研究怎么做馒头吃;同时有的人呢,就喜欢接别人嘴里口口相传的N嘴馒头。
这基本反映一个问题,他们对世界工厂没有一个清醒的认知,普遍认为现有的便利生活就是理所当然的,完全不懂世界工厂制造威力,
国家统计局2024年1月17日公布的数据显示,2023年中国的集成电路产量为3514亿块,增长6.9%。2022年为3242亿块。
数据统计了各种芯片,包括逻辑芯片、存储芯片、模拟芯片和专用芯片,以及传感器和芯片模块,从而计算出集成电路总量。
在这个数据的背后是几家欢喜几家愁。2023年,我们进口芯片4795亿颗,同比减少589亿颗,下降10.8%。进口芯片的金额为3494亿美元,减少了662亿美元(约4750亿),下滑下降15.4%。
进口数量减少,进口金额减少,但我们国内的生产量却在高速增长,这说明什么。很明显就是自给率提升,国产芯片呼啸而来,世界工厂开始冲击半导体芯片产业。
“中国电科实现国产离子注入机28纳米工艺全覆盖”
关于三星工厂的段子已经说明了国内半导体产业这几年发展的迅猛。笑话永不过时,从工厂停电、着火,影响产能,产品要涨价,到工厂失火与半导体业务无关。
三星工厂这一些列业务事故成为国内半导体产业发展的注脚。就像苹果将欧菲光踢出果链,华为凭借Meat60系列一把拉活欧菲光一样。国内半导体产业逐步实现了对国际半导体产业的替换与并行。
下一个先锋计划已经不远了,在此之前还是学会做馒头吧。