清華大學劉雷波:互聯網大廠用傳統思維造芯,或會碰到瓶頸

2021/4/7 11:05:14 來源:搜狐科技 作者:梁昌均 責編:懶貓

“對于缺芯漲價的問題不用太過于恐慌,經過一段時間之后一定會趨于合理。”近日,在搜狐科技舉辦的《中國創新公司 100》芯片系列沙龍活動第一期上,清華大學長聘教授、長江學者特聘教授劉雷波表示。

他認為,缺芯總體來看是件好事,說明我們的產業需求很旺盛,也使得國家對集成電路的重視程度前所未有得提高。他指出,目前芯片行業的漲價潮一方面受到生產制造和封裝測試鏈條價格上漲的影響,還有一部分源自先進制程帶來的成本提高。

在談到這波缺芯潮的影響時,劉雷波表示,初創企業量比較小,跟制造廠、封測廠基本沒有議價空間,人力成本上升,產業鏈價格上漲,對初創企業都是不利的。“我相信經過一兩年時間大浪淘沙之后,有技術和有產品的企業活下來的幾率會更大,生態會更健康。”

▲清華大學長聘教授、長江學者特聘教授劉雷波

此次的缺芯潮也被視為國產替代的新機遇,對此劉雷波認為,與其說是國產替代的新機遇,不如說是我國產業調整的新機會。他表示,我們需要 Fabless(芯片設計公司)和 Foundry(芯片代工廠),也需要設計、制造、封測和銷售一體化的 IDM 公司。“對于作出適合我國行業發展的調整來說,目前是一個很重要的機遇期。”

在這一波國產替代浪潮中,互聯網大廠也充當了一股重要的力量。劉雷波認為,互聯網大廠資本雄厚,找到優秀人才并組建團隊來做芯片,這是好事。同時他也強調到,互聯網企業做芯片還是得遵循半導體行業本身的規律。如果用傳統的互聯網思維來做芯片,可能還是會碰到以前這個行業本身就存在的一系列難題,無法突破瓶頸。

他提到,邊做產品邊發掘落地場景在互聯網行業里可能非常常見,但不適用于半導體行業。“我不認為哪個應用領域可以真的拉動半導體技術的發展。”劉雷波認為,大量跟技術相關的東西是基礎共性的,跟應用和行業無關,設計、生產、制造、封測和 EDA 方面等存在的問題不會被行業應用解決。

劉雷波還指出,即便解決了目前的產能問題,其實我們還是“缺芯”。“我們在高端領域缺少自主技術,缺少核心芯片、高端芯片,能夠卡住別人脖子的東西更是奇缺,這才是‘缺芯’面臨的最重要問題。”

劉雷波表示,集成電路擁有人類歷史上發展到現在最復雜的工藝,沒有之一。這是成千上萬家企業在全世界各地共同協作的結果。“我們一定要有所為,有所不為。對于可以爭取到國際資源合作的東西,在資源很有限的情況下,可以稍微靠后放;怎么爭取都拿不到的東西,一定要想盡辦法靠自己來突破。”

他認為,這些問題需要通過長期資本投入、政府政策引導、行業產業規范化等才可能真正解決,并購無法真正推動產品創新和技術進步。

最為本質的還是要加大基礎科學和技術科研攻關。劉雷波表示,擴大基礎研究投入,雖然好像短期很難看到效果,但是在技術革新時就會起到明顯的推動作用。他認為,我們能不能在下一輪信息技術競爭當中依靠現在的積累勝出,與此同時盡量夯實半導體技術繼續發展的根基,這可能是比解決“缺芯潮”難題更重要、更本質的事情。

以下是劉雷波教授分享實錄(經刪減整理)

搜狐科技:您怎么看目前的缺芯潮?主要的問題出現在哪兒?

劉雷波:首先缺芯總的來看是件好事,至少說明我們的產業需求很旺盛。同時,國家政策、資本投入,甚至教育投入,都得到前所未有的提高,歷史上咱們從來沒有這么重視過集成電路。

為什么缺少芯片?我們做不出來,也買不到,主要是兩方面的原因:我們行業內還是有些過于自信,另外又缺乏自信。2020 年國內有 2200 多家設計企業,比 2019 年增加了 1/4,這么多企業出來,自然會做出相應的芯片并進行生產制造封測。另一方面,企業又對全球整個生產和封測的能力存在極大焦慮,于是出現囤貨的情況。我個人感覺不是產能跟不上,而是很多需求被人為的、完全沒有必要地放大了,放大以后自然會出現這樣的結果。

從我的角度看,我寧可把這個“缺芯”理解成兩個不同的意思:一是我們現在確實產能不夠。對這個問題不用太過于恐慌,這種情況一定是暫時的。摩爾定律首先是一個經濟學定律,一定是產品成本下降,價格下降,要不然就發展不下去,因此價格上漲也會很快趨于平穩。產能不夠、漲價不是一件大事,經過一段時間之后一定會趨于合理。對于苦苦煎熬的企業來說,可能必須得挺過去,挺不過去就會被淘汰掉,大浪淘沙。

第二個意思,即便解決了目前的產能問題,其實我們還是“缺芯”。我們在高端領域缺少自主技術,缺少核心芯片、高端芯片,能夠卡住別人的東西更缺,這才是“缺芯”最重要、最本質的問題。這需要通過長期的資本投入、政策引導、行業規范化等才可能真正解決。

搜狐科技:伴隨著缺芯潮就是漲價潮,受什么因素影響?這個過程中,會不會出現優勝劣汰的情況?

劉雷波:價格一方面由成本決定,另一方面也受到供需關系非常嚴重的影響。價格上漲有生產和封測鏈條的價格上漲,還有一部分是成本的提高。一個具體的數字,制程在 65nm 時,1 億顆晶體管成本約 1.9 美金,28nm 時相同數量的晶體管成本在 1.3-1.4 美金左右,但再往下走的時候,成本就會上升,14nm 時成本提高到 1.6 美金左右。這是大家很難做 14nm 甚至于 7nm、5nm 的原因,是本身的成本問題。

另外,可以看到整個芯片的 NRE,也就是一次性工程投入成本,隨著制程縮小,也會提高,比如 7nm 的 NRE 是 3 億多美金,5nm 已經到 4.7 億美金。這些因素都是價格上漲的因素,不僅僅是整個生產鏈條的價格上漲。

初創企業往往沒有很大的生產量,跟生產制造廠、封測廠議價基本沒有空間,人家不愿意接這樣的單子。人力成本上升,產業鏈整個價格的上漲,對初創企業都是不利的。我相信經過一兩年的時間大浪淘沙,有技術有產品的企業活下來的幾率會更大。

搜狐科技:有觀點認為,缺芯潮是國產替代的新機遇,是否認同這個觀點?

劉雷波:我覺得與其說是國產替代的新機遇,倒不如說可能給了我們一個產業調整的機會。長期以來,我們大陸學習臺灣有 Fabless(芯片設計公司)、Foundry(芯片制造廠)的模式,殊不知我們大陸的戰略縱深和臺灣完全不一樣,臺灣是有兩千多萬人口很小的地區。我們當然需要 Fabless 和 Foundry 公司,也需要設計、制造、封測和銷售一體化的 IDM 公司。如果要做一些行業調整,也就是適合我國行業發展的調整,目前是一個很重要的機遇期。

搜狐科技:國產替代有一些領域我們必須要做,但也面臨很多挑戰,我們怎么解決這些問題?

劉雷波:集成電路擁有人類歷史上發展到現在最復雜的工藝,沒有之一。學術界工業界目前最復雜的芯片,集成了 1.2 萬億顆晶體管。這個過程,從設計開始就用到大量的 EDA 軟件和第三方 IP 核,到生產制造要用到大量的材料和設備,接著進行封裝測試,然后做電路板,最后加上固件軟件才能賣給客戶。這是成千上萬家企業在全世界各地共同協作的結果。

卡脖子從哪個步驟來解決?是非常困難的事情,某一個點上的具體問題解決了,整個卡脖子的問題就解決了,這種想法并不是客觀,不符合科學規律。

集成電路的問題從來都不僅僅是一個技術的問題。我們可以看一下歷史上人類 GDP 的發展。有了集成電路之后,集成電路的曲線和 GDP 的曲線高度相關,特別 2000 年以后的 20 年,集成電路漲,GDP 也漲;集成電路跌,GDP 也跌。集成電路行業支撐全球信息行業甚至整個經濟的發展,有百倍千倍的放大效應。集成電路不是僅靠技術研發投入,教育投入就夠了,還受到政治經濟等各種復雜因素嚴重影響。

我們能做什么事情?夯實基礎,不可能存在無源之水,每個地方都要下力氣。從教育上要投入,研發上要投入,從應用開發上要投入。確保兩個輪子平衡旋轉,一個是技術,一個是資本。這些東西都是長期的,一蹴而就并不科學。

另外,目前有一種說法,我們是經濟大國,什么都要做,但這是一件非常困難的事情,一定要有所大為,有所不為。我們能夠爭取到國際合作的東西,在資源有限的情況下,可以把它放得稍微靠后一點。怎么爭取都拿不到的,我們一定要想盡辦法去突破。

搜狐科技:了解到您對軟件定義芯片有深入的研究,大家現在都在說軟件定義汽車、軟件定義硬件,我們怎么去理解軟件定義芯片?

劉雷波:之所以分為軟件和硬件,這是我們認識世界的一個必須經過的過程,其實二者并不是割裂的,反而是相互支撐、相互依存的。沒有了軟件,芯片什么都做不了;沒有了芯片,軟件也沒有運行的載體。在芯片設計領域,我們的設計范式會變化,不再從芯片往上看問題,得從系統和軟件往下看問題。從需求出發,讓硬件來根據軟件的需求來做相應的變化。

如果能做這到一點,程序員用高級語言編程,他們不用懂什么是電路,只會 Python 和 JAVA 依然可以給這個芯片做高效的編程,使得芯片的速度快,功耗低,靈活性好,可靠性高。這是軟件定義芯片想達到的目的,這是顛覆性的設計方法,我們認為這是行業發展的大趨勢之一。我們不再認為芯片是單獨的、跟別人不一樣的東西,它是整個大系統中的一部分。上面還有固件,還有軟件、操作系統,還有網絡。這些比芯片還要復雜,我國應該加大投入。

搜狐科技:國內半導體產業是否能通過并購迅速做大做強,甚至實現某些技術領先?

劉雷波:我國企業想通過并購國外領先企業獲得技術、生態,由于各種因素干擾,現在變得非常困難。個人感覺,目前國內很多企業還沒有發展到能夠或者值得相互并購的程度。個別企業要相互并購,也是為上市做準備。同時,國內企業之間的并購,雖然一定程度上可以補齊一些短板,但對于真正提高水平,保持產品技術領先,不見得有多大幫助。某企業資本雄厚,為了補齊短板進行并購,然后提高估值上市,以此獲得資本市場的好處。如果這么做,對企業的好處很明顯,僅此而已。我不覺得產品創新、技術進步能通過并購的方式獲得。

搜狐科技:現在國內越來越多的互聯網大公司開始做芯片,成為了國產替代中一股重要的力量,怎么看待這種現象?

劉雷波:我體會很深的是我們的學生畢業后薪水翻番,碩士也好,博士也罷,比起幾年前,薪水高得驚人,一問都是到互聯網大廠做芯片。我國互聯網行業發展非常快,商業模式等各方面都有很大優勢。以前他們沒有關注到芯片,后來他們注意到網絡基礎設施很重要。大量采購別人的還不如自己去做,于是大量投資。經費落實后,挖到相應人才,就可以組建很強的團隊來做。這是一種很好的方式,總比不理睬芯片要好,關注半導體是件好事。

但半導體的規律和互聯網還是不太一樣。半導體本身是看得見摸得著的,很難利用估值對它的未來進行判斷。一款產品量產,實際上離真正的產品成功還差很遠。量產之后客戶還要小批量試用、大批量試用,經過好幾輪迭代才能真正有一款能夠面世的商品。低端、中端是這樣,高端更是這樣,經常容易失敗。互聯網企業對芯片的要求還是蠻高的,例如很多公司做交換芯片或者處理器芯片的話,要求非常高。這種情況下,如果用傳統的互聯網思維來做,可能會碰到很多問題,難以逾越已知的瓶頸。

此外,有很多領域投資過大,比如人工智能很熱,大家一窩蜂來做,而且邊做邊找落地場景。這在互聯網行業里非常常見,即使沒有需求也要靠自己把需求引導出來。半導體行業不太一樣,我不認為哪個應用領域可以真的拉動半導體技術的發展。大量跟技術相關的東西是基礎共性的,跟應用和行業無關,并不是通過哪個行業就可以拉動起來。設計、生產、制造、封測和 EDA 等存在的問題并不能被行業應用解決。互聯網企業做芯片是件好事,但還是得遵循半導體行業本身的規律。

搜狐科技:2025 年芯片自給率要達到 70%,現在差距還挺大,我們推動國產替代和提高自給率的關鍵是什么?

劉雷波:我前面提到,集成電路工藝是人類發展到現在最復雜的工藝,沒有之一。這么多環節和步驟,是很多企業在世界各地協作的結果。我們很難從頭做到尾,從 EDA 軟件、IP 核、到生產制造和封裝測試,再到設備材料,全部實現自給。回答這個問題還是得回到最本質的方面去:我們的基礎投入夠不夠?30 年前投入多少到基礎研究中去了?我們一直為什么拿不了太多諾貝爾獎,不是因為現在而是因為以前的投入不夠。現在在基礎研究方面的投入,是為很長一段時間的以后做準備。

集成電路產業還可以做一百年,產業可以這么發展,但顯然集成電路技術幾十年后就不再是最前衛的技術了。有沒有什么東西可以替代硅?如果現在不投入基礎研發的話,30 年后我們還會討論同樣的問題,還是要被別人卡脖子。加強基礎研究投入,雖然看上去好像現在沒有效果,但是在技術革新發生時會占據主動,有明顯推動效果。我們能不能在下一輪信息技術競爭當中依靠現在的積累勝出,與此同時盡量夯實我們當前在這個領域繼續發展的根基,這可能是比解決“缺芯潮”難題更重要、更本質的事情。

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關鍵詞:芯片半導體

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