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芯片的研发成本随节点尺寸的下降而急剧升高,制造成本也同步升高(图源:IBS)) D1 b" w$ C- P* e) ]$ b! n: Q
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芯片的设计、制造开支随着节点尺寸的缩小而迅速升高,5nm、3nm、2nm虽然靓丽,但说到底,销路才是王道,这些高端芯片只有高价才能盈利。但过高的价位对应用是有打压作用的。; Y+ [ I; h% v# B) t7 Q" L
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高端芯片大量用于手机。手机对尺寸、耗电敏感,多年来“算力军备竞赛”成为推动芯片技术前沿的主要动力,但手机增长放慢对高端芯片是坏消息。台积电等已经在关停部分EUV,主要涉及7nm以下的产能,以适应高端芯片需求冷却的新现实。这对即将上线的美国产能是巨大的压力。便秘与饥饿是同样痛苦的事情。 T `& v1 B$ X7 w7 \5 }1 S
! a$ ?9 y* V- C通信板块也是技术脱钩的领域,但对中美是不同的挑战:不管是5G/6G还是手机,中国优势在于完整的领域知识和供应链,美国优势在于高端芯片和部分关键技术。中国拥有沃土,美国拥有良种。鹿死谁手,也未可知。1 u3 O- U7 N+ \, S3 l
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家电和一般的消费电子产品是芯片消耗大户,但对高端芯片的要求很低,需求以中低端芯片为主。在这方面,从芯片到下游产业链,都是美国的短板、中国的长项,美国芯片曲高和寡,中国芯片反而是瞌睡送枕头。6 }1 M7 u4 K0 g
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消费电子在进入减速增长期,家庭智能化没有如预期的那样增速发展,即将到来的欧美经济萧条带来进一步冷却效应。但长期的正增长还是可以预期的。- @+ B6 l6 F3 l+ u. B
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工业电子的主体为机器人、自动化系统、仪器仪表等。这是与消费电子一样大的板块,而且增长强劲,达到8.2%,反映了工业数字化、互联化的大潮。在这方面,美国领先,中国在追赶。有意思的是,这一块对高端芯片的要求并不高,但对芯片的成熟、可靠的要求很高。) K# Y" O; _! u) v* O9 }6 k7 p1 B3 ?
6 \8 M y! g. B& d X# Q5 l* c7 F. v1 l比如说,霍尼韦尔是DCS的领头羊,但基本控制单元的CPU还是摩托罗拉68040。这是华强北都难淘的骨灰级芯片了,芯片工艺在今天链中端都算不上,但是成熟可靠稳定,性子摸透了,在任何时候都不出意外,而且性能够用,所以到现在还在用。霍尼韦尔只是因为芯片来源枯竭,并有硬件虚拟化的驱动,才转向软件仿真替代。 4 q- x/ H: q: a( y" v ! y. v# }0 F J: M中国在工业DCS(还有PLC)方面依然在追赶,已经解决了从无到有的问题,还没有解决从有到好的问题,但问题不在于芯片。自动化系统需要各种控制、数据处理算法和组态的支持,这是领域知识的问题。在可靠性方面,需要多余度冗余、热备份等。更需要保证实时性,不能出现因为某一进程卡住而全系统宕机的现象,危急时如何丢卒保车是一门学问。另一个不同就是注重输入输出流量处理,但对数值计算复杂性要求相对不高。工业DCS(以及PLC)的重点在于软件和系统架构问题,而不是芯片绝对性能的问题。: u8 [8 h" B h* t6 z; S
: K2 l2 d( ?8 Y: \2 q% E高端仪器仪表也是中国的短板,但问题在于具体的检测和机电技术、信号和数据处理算法,芯片性能同样不是大问题,鲜有需要高端芯片的情况。 Z, z7 l! \9 J6 |, l; Z: C' i/ _
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机器人也是一样,“功夫在芯片外”。 ' q- K4 v3 [" h0 i: m& g2 i ) s: ^5 I; a C1 G6 s6 j与手机芯片“只要没大毛病就用最新的”不同,工业电子芯片“只要性能够用就用最成熟的”。在工业电子方面,中美的差距不在于芯片,美国新建芯片产能并不能从美国的领域领先获益,中国的发展也不会因为芯片瓶颈而受阻。中美可说机会均等。 8 N/ B7 v, ~) z* N! d& V- \4 g4 r3 `" V4 k! F7 `! X
军工和航空航天也是一样,而且需求与其他领域相比,还是较小,不足以成为主要拉动力。2020-21年高达-11.8%的跌落可能是疫期民航市场萎缩的缘故。 L# S2 [& `8 j0 |
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另一方面,汽车电子虽然还略有萎缩(-0.3%),可能成为新的生长点。 ( S) X6 O! j" x7 d; y1 t3 e5 O1 E* k: }8 ?
与工业电子相似,汽车电子的可靠性要求很高,但对芯片尺寸、发热、耗电不敏感。美国大量进口中国中低端芯片,主要去处就是汽车工业。6 p9 I3 Y" f; h) u' E0 v
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传统的发动机、变速器、底盘控制依然是大头,车内娱乐和车联网成为新的刚需,但这些都不需要高端芯片。中美的应用技术水平难分高下,在需求拉动方面没有实质性差别。中国芯片产能还因为适合需要而获益更多。 - Z4 c9 P/ M% _+ P9 V* i# A( T& M; A% \$ A. x0 E1 }/ b% W
全电和插电汽车就是另一回事了,电池和电机控制是新的需求。特斯拉或许在技术上依然领先,但挡不住中国军团人多势众。碾压世界的全电和插电产量是最大的沃土,美国芯片根本无缘插足。 4 |5 e7 l5 C! h+ l7 n! k* b4 R u o; Z8 n
美国也在大力发展全电和插电,但受制于电池。彼得森国际经济研究所的同一报告指出,中国锂电池占美国市场的一半,其中大头是汽车工业,美国制造的使用锂电池的小家电产能可以忽略不计。锂电池本身就需要芯片管理,这一半中国锂电池用的当然是中国芯片。美国芯片再次无缘插足。 + |+ h6 _ @1 b3 \& q" {7 V: f% L1 v4 V. h* r
不过汽车电子的另一个动力来自自主驾驶,这需要人工智能和堆算力,有可能成为高端芯片的切入点。但也可能走工业电子的路:算力上瞄准现实,算法上“量入为出”,可靠性第一。那样高端芯片又只能在场外观望了。 : ~3 ]* S& _! I$ N. x6 X$ @' P+ c- J) N+ x; O7 h
自主驾驶的最大难点不在于技术,而是法律和信任。事故责任是老问题了,用户信任也是大问题。人工智能很强大,但有时做出的决断人类很难理解。在复盘“阿尔法狗”大战人类棋手的时候就有这个问题,有些看似莫名其妙的棋路最后可能对胜局有用,但就当时的棋势,人类实在无法理解怎么会走出那样的棋。4 Y6 U S$ p" J0 @+ X4 l