芯片江湖的叢林法則

來源：內(nèi)容轉(zhuǎn)載自公眾號(hào)「芯論語」

摘要：芯片行業(yè)是一個(gè)集人類智慧之大成，超級(jí)燒腦，揮金如土，永遠(yuǎn)追求卓越的行業(yè)。也是一個(gè)滅門許多前輩行業(yè)，信奉成王敗寇，永遠(yuǎn)創(chuàng)新，激烈競(jìng)爭(zhēng)，看似走火入魔的一個(gè)科技江湖。

集成電路(芯片)應(yīng)用十分廣泛，它對(duì)國民經(jīng)濟(jì)各方面的支撐、輻射和帶動(dòng)能力很強(qiáng)，同時(shí)對(duì)國防安全、信息安全和經(jīng)濟(jì)安全十分重要。因此，芯片產(chǎn)業(yè)具有經(jīng)濟(jì)性和戰(zhàn)略性雙重屬性。不同于其它行業(yè)，芯片行業(yè)具有國際化程度高、智力密集、資金密集、人才密集、升級(jí)迭代快、產(chǎn)業(yè)集中度高、贏者通吃、強(qiáng)者恒強(qiáng)的顯著特點(diǎn)。

由于進(jìn)入門檻很高，芯片產(chǎn)業(yè)60多年的發(fā)展史中，一再強(qiáng)化著“贏者通吃、強(qiáng)者恒強(qiáng)”的行業(yè)特征，促使一代代的芯片人以創(chuàng)新為手段，以競(jìng)爭(zhēng)為目的，不斷追求最快、最好、最強(qiáng)，演繹著一個(gè)技術(shù)世代快速更替、有喜有悲、英雄輩出的芯片江湖。人在江湖，身不由己地沿著摩爾定律預(yù)示的軌跡，從一次創(chuàng)新走向另一次創(chuàng)新，從一個(gè)技術(shù)世代走向另一個(gè)技術(shù)世代，永不停歇。

一、芯片江湖的滅門歷史

跨行滅門，同門競(jìng)爭(zhēng)；

順我者昌，逆我者亡。

芯片技術(shù)不斷創(chuàng)新，激烈競(jìng)爭(zhēng)，使它成為了信息化社會(huì)的技術(shù)霸主。芯片于1958年誕生，一路走來，淘汰和取代了不少傳統(tǒng)行業(yè)和人們使用已久的產(chǎn)品，其中不少產(chǎn)品陪伴我們度過了記憶深刻的美好時(shí)光。這些行業(yè)包括：1.膠片行業(yè)：照相膠卷、電影膠片及相關(guān)設(shè)備；2.磁記錄行業(yè)：磁芯、磁鼓、磁帶(工業(yè)磁帶、數(shù)據(jù)磁帶、影音磁帶)、磁盤(工業(yè)磁盤、硬磁盤、軟磁盤)及相關(guān)設(shè)備；3.光記錄行業(yè)：光盤(數(shù)據(jù)光盤、影音光盤)及相關(guān)設(shè)備；4.計(jì)時(shí)行業(yè)：計(jì)時(shí)功能的鐘表、手表；5.CRT顯示行業(yè)；6.銀行業(yè)：革新了銀行柜臺(tái)、淘汰了ATM；7.小商品零售行業(yè)等。

進(jìn)入本世紀(jì)，芯片技術(shù)的創(chuàng)新和競(jìng)爭(zhēng)加快，智能手機(jī)的功能越來越強(qiáng)大，促進(jìn)了電子產(chǎn)品功能集中、整合和優(yōu)化。小小芯片借助智能手機(jī)，消滅了不少功能單一的電子產(chǎn)品和數(shù)碼產(chǎn)品。這些可以看作是芯片行業(yè)的同門競(jìng)爭(zhēng)和優(yōu)勝劣汰。被消滅的產(chǎn)品包括：收錄音機(jī)、光碟機(jī)、音響、計(jì)算器、游戲機(jī)、傳呼機(jī)、MP3、MP4、PDA、學(xué)習(xí)機(jī)、翻譯機(jī)、電子書、上網(wǎng)本、汽車導(dǎo)航儀等。

二、芯片江湖的摩爾定律

面積縮小，速度變快；

性能提升，不懈追求。

芯片技術(shù)的創(chuàng)新和競(jìng)爭(zhēng)，一直沿著摩爾“魔鬼”定律預(yù)示的軌跡前進(jìn)。1965年，Intel創(chuàng)始人之一的戈登.摩爾(Gordon Moore)提出了每隔18～24個(gè)月，芯片上晶體管的數(shù)量將會(huì)翻番的論斷。后來的50多年里， 一代代的Intel CPU的發(fā)展歷程印證了這個(gè)論斷。因此，行內(nèi)把這個(gè)規(guī)律稱為摩爾定律，它揭示了芯片技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的軌跡。

芯片上晶體管數(shù)量翻倍帶來的好處是，晶體管更小、性能更好、價(jià)格更便宜、同樣大的硅片上實(shí)現(xiàn)的芯片功能更加強(qiáng)大。所以，芯片行業(yè)不斷砸錢，不斷創(chuàng)新和競(jìng)爭(zhēng)，永遠(yuǎn)追求著“面積更小、速度更快、性能更好”的目標(biāo)。這是一條近乎嚴(yán)苛的“魔鬼”式的發(fā)展道路。大家都欲罷不能，只能隨勢(shì)而行。

按照摩爾定律，芯片制造工藝已從早期的微米(μm)級(jí)，經(jīng)歷納米(nm)級(jí),發(fā)展到今天的深納米級(jí)。圖3顯示，經(jīng)過14nm后，工藝演進(jìn)曲線變緩，技術(shù)迭代難度加大，研發(fā)和設(shè)備投入更加燒錢。在后摩爾時(shí)代，芯片技術(shù)發(fā)展道路將面臨更多困難和多種方向的選擇，技術(shù)創(chuàng)新將是全方位的，包括3D方向、替代基材方向、顛覆性技術(shù)方向等。芯片行業(yè)即將迎來多種技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)、百花齊放的局面。未來五到十年可能是一個(gè)行業(yè)變局，群雄爭(zhēng)霸的江湖，危局顯身手，亂世出英豪！中國的芯片人應(yīng)當(dāng)自強(qiáng)！

3nm工藝節(jié)點(diǎn)以后，摩爾定律會(huì)失效嗎？行業(yè)界有不同觀點(diǎn)，但大家都認(rèn)為是否失效并不重要。當(dāng)晶體管面積達(dá)到最小極限時(shí)，人們可以追求晶體管空間最小化,尋找新型材料和發(fā)明新型晶體管結(jié)構(gòu)。重要的是芯片行業(yè)根深蒂固的發(fā)展基因不會(huì)變，它在信息社會(huì)和國民經(jīng)濟(jì)中的重要作用不會(huì)變，它的創(chuàng)新和競(jìng)爭(zhēng)的主旋律不會(huì)變，大家追求更小、更快、更好，并爭(zhēng)取成為行業(yè)龍頭老大的努力永遠(yuǎn)不會(huì)停止。

三、芯片江湖的叢林法則

遇新兼并，逢強(qiáng)合作；

贏者通吃，強(qiáng)者恒強(qiáng)。

通過不斷的技術(shù)創(chuàng)新和激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，芯片行業(yè)的集中度越來越高。圖4中列出了芯片產(chǎn)業(yè)鏈中的部分頭部企業(yè)，也列出了他們?cè)谒鶎偌?xì)分領(lǐng)域中的市占率。雖然芯片行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)是常態(tài)，很激烈，但這些公司在細(xì)分領(lǐng)域的龍頭地位卻相當(dāng)穩(wěn)固。這張表說明了幾個(gè)事實(shí)，一是重視基礎(chǔ)研究、大強(qiáng)度投入和長(zhǎng)期技術(shù)積累是這些公司永立潮頭的致勝法寶；二是如果做不到這三條，后來者要“彎道超車”基本是騙人的謊言；三是從公司在產(chǎn)業(yè)鏈所處位置看，越偏向產(chǎn)業(yè)鏈基礎(chǔ)支撐的領(lǐng)域，越難以進(jìn)行快速超越。例如材料、設(shè)備、EDA等領(lǐng)域，由于準(zhǔn)入門檻高，技術(shù)積累時(shí)間長(zhǎng)，龍頭公司的年齡都較長(zhǎng)，有些甚至是百年老店。要與他們競(jìng)爭(zhēng)，超他們的車，幾乎不可能，唯一的途徑是創(chuàng)新。而越靠近后端應(yīng)用的領(lǐng)域，準(zhǔn)入門檻較低、競(jìng)爭(zhēng)激烈、名次更替加快，龍頭公司的年齡較短。例如芯片封測(cè)、芯片設(shè)計(jì)等領(lǐng)域。所以，強(qiáng)者恒強(qiáng)、強(qiáng)者無敵、嬴者通吃是芯片行業(yè)最顯著的特點(diǎn)。

四、走火入魔的芯片江湖

巨額投入，不斷研發(fā)；

龍頭老大，永遠(yuǎn)追求。

芯片行業(yè)不斷競(jìng)爭(zhēng)和創(chuàng)新，技術(shù)迭代升級(jí)越來越快，龍頭老大的目標(biāo)就是讓后來者無路可走。芯片行業(yè)龍頭企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)法寶是大強(qiáng)度資金投入和前沿技術(shù)研發(fā)。按照行業(yè)人士分析，芯片制造工藝發(fā)展到28nm時(shí)，芯片性能與成本達(dá)到了完美平衡。然而，行業(yè)龍頭企業(yè)為了追求技術(shù)和市場(chǎng)的壟斷地位，一味追求更小的尺寸、更高的性能，把成本放在了次要位置。他們認(rèn)為只要壟斷了市場(chǎng)，芯片上了巨量，就可以攤薄單個(gè)芯片的成本。因此，在最近5年左右時(shí)間，芯片制造工藝迭代速度加快，從14nm、10nm、7nm、5nm，到2022年可能實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)3nm工藝。最后的局面是，代工廠投資大幅增加，先進(jìn)工藝研發(fā)費(fèi)用大幅度提高，能實(shí)現(xiàn)先進(jìn)工藝的代工廠越來越少。在芯片設(shè)計(jì)方面，圖5以行業(yè)人士對(duì)特定芯片研發(fā)費(fèi)用的估算，列出了先進(jìn)工藝下，研發(fā)一款特定芯片所需的費(fèi)用。雖然各種芯片復(fù)雜性和面積不同，芯片研發(fā)費(fèi)用會(huì)有變化，但這是量的變化。制造工藝變化將引發(fā)芯片研發(fā)費(fèi)用質(zhì)的大幅躍升。未來一款3nm工藝的芯片的研發(fā)費(fèi)用高達(dá)6.5億美元(約合45億元人民幣)，這不是一般跟隨性企業(yè)能負(fù)擔(dān)得起的。

這種不斷大強(qiáng)度資金投入，不斷追求技術(shù)極致的現(xiàn)象，在芯片行業(yè)最為明顯，看似芯片人“走火入魔”，實(shí)則反映了芯片行業(yè)激烈競(jìng)爭(zhēng)的狀態(tài)。行業(yè)龍頭企業(yè)不斷大強(qiáng)度的研發(fā)投入顯然會(huì)吞噬大部分利潤，但是為了坐穩(wěn)龍頭老大寶座，這也是人在江湖，身不由己的無奈之舉。但帶來的好處是，讓跟隨者的研發(fā)投入沒有回收的機(jī)會(huì)和時(shí)間，讓他們難以形成良性發(fā)展，讓他們無路可走！

芯片企業(yè)不僅要沿著摩爾定律的軌跡不斷前行，而且要加油快跑，猶如逆水行舟，不進(jìn)則退。蘋果計(jì)劃在2021年推出自研的基于ARM架構(gòu)的處理器，用于Mac電腦。從而使iPhone、iPad和Mac的處理器平臺(tái)統(tǒng)一到ARM架構(gòu)之下，為今后處理器升級(jí)和用戶生態(tài)對(duì)接鋪平道路。雖然從營收來看，蘋果丟棄Intel處理器對(duì)Intel業(yè)績(jī)影響僅有5%左右，但這一計(jì)劃無疑對(duì)Intel公司是一個(gè)噩夢(mèng)，預(yù)示著Intel將難以繼續(xù)引領(lǐng)CPU技術(shù)發(fā)展潮流而被遺棄，這是一個(gè)不詳征兆。過去十多年里，Arm和Intel的角力一直沒有停止。Intel因在移動(dòng)處理器方面的失算和落后，終將被移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的大潮所拋棄。

結(jié)語：江湖上風(fēng)吹云起，不因人的意志為轉(zhuǎn)移。芯片行業(yè)具有不斷創(chuàng)新，求新求變，競(jìng)爭(zhēng)稱霸的內(nèi)生動(dòng)力。如果把芯片行業(yè)看作一個(gè)江湖的話，創(chuàng)新和競(jìng)爭(zhēng)將是永遠(yuǎn)的主題。