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智能终端为“中国芯”打开市场大门


华强电子产业研究所研究组长 潘九堂


“未来五年内,用于平板电脑和智能手机等智能终端的应用处理器SoC,是一个数百亿美元的巨大市场,将超过PC处理器。谁抓住了这个机遇,就会成为新的霸主。”2011年末,瑞芯微电子首席市场官陈峰对笔者表示。


如果说上世纪九十年代是台式PC时代,过去10年是手机和笔记本电脑时代,那么未来10年可以说是智能终端时代。2011年智能手机和平板电脑的出货量超过了5亿台,首次超过了PC,标志着智能终端时代的来临。IDC等研究机构的数据显示,未来3年内,以智能手机、平板电脑和智能电视为代表的三大智能终端的总出货量将保持30%%以上的年复合增长,并于2015年接近20亿台,而功能手机、传统PC和电视三大传统终端的出货量则只有个位数甚至负增长。


智能终端为“中国芯”打开数百亿美元市场大门


智能终端取代PC成为半导体产业的重心,智能终端芯片也成为半导体产业的主战场。


随着智能终端取代PC成为半导体产业的重心,用于智能终端的芯片也成为半导体产业的主战场。仅以存储器和处理器为例,WSTS预测,2012年主要用于智能终端的NAND闪存市场将达300亿美元,超过主要用于PC的DRAM市场,并将于2015年超过500亿美元。而Gartner则预测,用于智能终端的应用处理器SoC市场将由2011年的78亿美元,增长到2015年的383亿美元,而PC处理器市场则由2011年的386亿美元下滑到2015年的360亿美元——正是因为智能终端时代带来的巨大机遇,PC时代牢不可破的Wintel联盟都瓦解了,微软和英特尔在智能终端上各自拥抱新的合作伙伴ARM和Google Android。除了处理器和存储器外,智能终端作为融合性产品,功能非常复杂,同样也为无线连接芯片、电源管理芯片和模拟混合芯片等供应商带来了巨大的机会。


对于中国IC设计公司来说,智能终端带来了巨大的市场机遇。由于主战场PC终端被Wintel体系垄断,过去10年,中国IC设计公司只能够从便携消费数码、数字电视、2G功能手机等细分和边缘性市场寻找机会,并且取得了不错的成绩,由此很多中国IC设计公司掘得了第一桶金。例如消费数码领域的中星微、珠海炬力、瑞芯微电子、北京君正和珠海全智等,数字电视领域的中天联科、杭州国芯、上海澜起和深圳国微技术等,功能手机领域的展讯(主控芯片)、RDA(射频和无线连接芯片)、格料微电子和思比科微电子(摄像头芯片)、艾为电子和圣邦微电子(模拟芯片)、兆易创新(小容量存储器芯片)、无锡美芯半导体(传感器芯片)等,都是比较成功的公司。


然而,由于这些市场本身规模较小而且竞争非常激烈,常常只是几亿到几十亿美元级,只能解决中国IC设计公司的生存和温饱,并不能解决持续发展问题,更不用说成就世界级的“中国芯”。由于只能够定位于这些细分和边缘市场,中国领先IC设计公司的规模常常也只有几千万美元到几亿美元,并且还起伏不定,除了依赖母公司华为的海思半导体规模较大外,最大的独立IC设计公司展讯通信的营业额也只有6.8亿美元——而国际上流行的说法是,由于半导体公司受摩尔定律影响起伏较大并且研发支出巨大,只有规模达到了10亿美元以上才比较安全,才具备长期生存和持续发展能力。


如果说PC产业是“中国芯”永远的痛,那么智能终端时代为“中国芯”打开了大门。首先是在技术上,相比封闭的Wintel体系,以ARM+Android为代表的相对开放的生态体系让中国公司可以和国外公司站在同一起跑线上,部分解决了中国公司的CPU内核和操作系统问题。


例如华为在最近西班牙巴塞罗那举行的2012年移动通信世界大会上,展示了全球最快的四核Android手机和四核平板电脑,采用的华为海思领先全球的四核(ARM@A9)应用处理器,就是得益于开放的ARM+Android生态体系;而在市场层面,相比PC产业链主要分布在美国和中国台湾,中国大陆是全球手机、消费电子和电视的研发和制造中心,可以说具有迈向智能终端的天然产业链聚集和市场优势。


智能终端巨大的挑战研发成本和工艺垄断


新的ARM Cortex-A15/28nm时代,IP授权和NRE费用可能提升到亿美元级。


智能终端为“中国芯”带来了巨大机遇的同时,也带来了巨大的挑战。首先是高端市场被垄断并且走向封闭的垂直一体化。例如在智能手机和平板市场,2011年苹果加上三星分别占据了39%%和73%%的市场,他们主要采用自己的应用处理器,并且在三星生产。封闭的垂直一体化体系给他们带来了巨大的利润,以2011年第4季度为例,苹果和三星分别获得了手机产业80%%和15%%的利润,其他所有厂商合计只获得了5%%的利润。由于自己设计处理器可以获得技术领先和成本领先优势,最近华为海思也在大力投入智能终端处理器研发。


尽管高端智能终端市场可能会被苹果和三星自己的处理器占据,对于中国IC设计公司来说,仍有巨大的中低端市场。除了市场问题,工艺可能是最大的隐患。先进工艺研发和先进芯片制造厂投资越来越巨大,65nm时代中国IC设计公司还有很多代工制造伙伴可以选择,45nm以后的芯片制造厂商则越来越少,而目前28nm工艺基本被英特尔、三星和台积电垄断——即使是苹果也感受到了A系列处理器依赖其供应商和竞争对手三星的巨大隐患,最近在非常积级地和三星、英特尔寻求合作。如果中国大陆唯一的先进数字工艺制造厂中芯国际不能够尽快推出先进工艺,而保持落后海外数代的现状,那么中国IC设计公司即使设计出先进智能终端芯片,在制造环节也会被别人卡住脖子。


相比工艺依赖的隐患,更现实的问题是,由于高昂的IP授权和NRE费用,智能终端芯片研发成本越来越巨大。当中国IC设计公司采用ARM9内核/90nm工艺时,IP技术授权和研发费用只是百万美元级;到了ARM Cortex-A9内核/45nm时代,IP技术授权和研发费用则达千万美元级;新的ARM Cortex-A15/28nm时代,上述费用可能提升到亿美元级。带来的结果是,智能终端芯片的门槛越来越高,只有少数大公司才可以玩,初创公司和中小公司可能连门票钱都筹不到,更别说承担可能失败的巨大风险。


随着半导体产业的重心从PC终端转向智能终端,政府相关部门对产业的支持政策也应发生相应的变化:一是将支持的重心从PC转向智能终端,从CPU转向应用处理器系统芯片SoC和嵌入式软件,并充分利用智能终端领域现有的开放生态系统,适当发展兼容的CPU内核和操作系统,而非一味追求自主创新而完全从头开始和不兼容国际主流;二是支持力度一定要大,苹果和三星竞相开发自己的处理器,三星更是以上百亿美元巨资投资先进芯片制造工厂,表明先进处理器设计和制造能力仍是电子信息产业的核心所在,政府一定要有巨大的决心扶持半导体设计和制造产业;三是半导体产业在整合,研发和建厂成本越来越高,政府宝贵的产业扶持基金应更集中支持目前已经取得市场成功的重点IC设计和制造企业,支持他们做大做强,做好产业领头羊;四是通过政策大力支持国内IC设计和制造企业上市,借助资本市场完成兼并整合,减少重复研发投入和恶性竞争。



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