最近中兴公司被美国政府禁售电子元器件，电子元器件产业进入了国人的视野，态马商战课程模拟的市场也正是电子元器件产业，这门40年前在美国百森商学院诞生的课程，选择电子元器件产业从一个角度也说明，这个产业对一个国家的经济技术发展多么重要。

  本文作者来自通讯行业，无线电专业本科，通讯专业硕士。在近二十年的研发和管理工作中，作为芯片行业的用户，长期接触供应链。他从产业链的视角对我国电子元器件，特别是芯片产业有自己独特的观察。

  电子元器件所包含的产品范围非常广阔，加上过去几十年间人类总共生产过的电子元器件，估计SKU有1.6亿种以上。电子元器件的生产厂商不管是大厂（如三星和英特尔），也不管是只有十几到几十个人的作坊式企业，技术都有独到之处。

  从生产厂的投资额来讲，需要投资最大的是拥有最先进工艺的集成电路厂和各种屏幕厂，投资额基本在数百亿人民币到一千多亿人民币。大量的电子元器件品种并不是特别需要像生产集成电路那样的生产设备，也不需要那么大的投资。但只要有一颗坏了，就会让你整个电路板报废。

  TDK和三星等名牌厂家的电阻电容，在生产的基本工艺方面有长期的积累，能生产几百亿颗都保证质量的一致性，次品率极低。这是国内厂家所达不到的。虽然这类产品格外的简单，但直到现在国内厂家在质量上还是赶不上欧美日韩台企业的产品。

  这里面有大量的基础知识和经验积累，即所谓的know-how，那些欧美名牌企业都是积累了几十年的经验，有他们的核心技术和一批有多年经验的老工程师，我国在这方面积累实在太少。

  集成电路(integrated circuit)(缩写IC)是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构;其中所有元件在结构上已组成一个整体，使电子元件向着微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面迈进了一大步。

  集成电路技术包括芯片制造技术与设计技术，大多数表现在加工设施，加工工艺，封装测试，批量生产及设计创新的能力上。

  线宽：全球半导体企业一直投入巨资研究新的制程工艺，其标志就是集成的半导体元件的线宽。每一次制程工艺的进步，都带来更小的线宽，更小的功耗，更高的工作频率，能够集成更多的元件，有更强的性能。半导体行业最先进的制程工艺从几十微米到10纳米，直到今年三星就要量产的7纳米，每隔两三年就更新一代。

  晶圆：晶圆是圆柱形的单晶硅切割成的圆形硅薄片，所有的IC都是在晶圆上加工而成的，然后经过切割和封装、测试，就是芯片成品。显然，晶圆越大，能在晶圆上制造的IC就越多，成本就越低。所以在半导体行业发展的近几十年里，晶圆的尺寸不断加大，从4英寸发展到现在的主流12英寸，未来会有更大的晶圆。原理上讲，用多少纳米线宽的制程工艺和晶圆的尺寸没有必然的联系，7纳米也可以用4英寸晶圆，但实际上IC工厂通常会采用那个时代最大的晶圆来降低成本。

  投资和行业：每一代制程工艺的进步，新建工厂所需投资都大幅度增长。从70年代的几千万美元，到最近三星，英特尔和台积电投资的7纳米生产厂，投资额都已超越二百亿美元。这种天价的建设成本带来两种后果：

  第一，是小国或者新进入IC行业的国家，已无经济实力追求最先进的制程工艺了。台湾和韩国都是举政府之力全力支持，并且从几十年前IC工厂所需投资还没那么大的时候就进入行业，经过以厂养厂的良性循环，利用旧工厂的高利润才能撑得起对新厂房的投入。而投入稍微不足，便一步落后步步落后。全世界最先进的IC制程工艺只掌握在三家公司手中：三星，台积电，英特尔。而目前唯一有可能赶上来的，就是中国。

  第二，就是如此高价的厂房，靠自家的产品一般都无法填满产能，造成自家产品的成本飙升。为了填满产能，摊平成本，所有掌握最先进工艺的厂家都必须为其它公司代工。台积电是只有代工，没有自己品牌IC产品的。三星和英特尔都有自己品牌的IC产品，但也为别的企业代工。

  没有IC工厂的设计企业有很多，比如华为海思，AMD，NVIDIA，高通，MTK，博通，等。华为不止是手机CPU是自己设计，它的网络产品中用的交换机芯片，路由器芯片，和电源管理等等很多芯片都是自己设计找FAB厂代工的。华为是核心电子元器件自主率最高的中国企业，当然，它也有大量的电子元器件需要进口。

  中国的经济实力是在最近十年左右才爆发性增长的。由于IC FAB工厂所需投资额巨大，十几年前中国实际上没多少钱投入，水平落后是必然的。再加上科研体制的问题，早期有一帮公司靠打磨进口芯片冒充自己的产品，造成了极其恶劣的影响，这样的一种情况直到近些年才有所改观。

  首先看IC制造FAB企业的水平：中国目前(2018年初)最先进的IC制程工艺是中芯国际和厦门联芯的28纳米制程。厦门联芯的28纳米良品率已超越95%，而中芯国际的28纳米良品率还不高。而中芯国际已经把14纳米制程作为研发重点，争取在2019年底之前量产。另外台积电在南京投资的16纳米工厂，目标是2018年底量产。

  那么世界最领先水平呢？上周刚刚爆出的消息，三星的7纳米制程刚刚量产成功，而且是应用了ASML最先进的EUV光刻机完成的。而台积电没用EUV光刻机的7纳米工艺要到今年底才能量产，英特尔会更晚些。使用EUV光刻机未来可升级到更先进的5纳米制程。

  这样看来，中国的IC制程技术比世界最领先水平落后两代以上，时间上落后三年多(台积电和三星的14/16纳米制程工艺都是在2015年开始量产的)。这实际上就是美国对中国大陆IC制造设备的禁运目标。

  IC制造设备种类非常多，价格都非常昂贵，其中最重要的是光刻机。目前，世界上唯一的光刻机厂家就剩下ASML。ASML是荷兰飞利浦公司的半导体部门拆分出来的独立公司。ASML的主要股东是飞利浦，但三星，台积电和英特尔都占有股份。

  ASML每年光刻机的产量只有不多的几十台,每台卖一亿多美元，只能优先供应它的主要股东。中国企业如果订货得排在后面等，交货期将近两年，交货后生产线调试，工艺调整还要一年左右，加到一起，从下订单到量产要至少三年。这样通过正常的商业逻辑和流程，就能达到美国政府制定的，让中国落后于最先进IC工艺至少三年的目标。

  但是在这里必须说明，中国IC制程落后的最根本原因，并不是买不到光刻机，或者是光刻机到货太晚。最主要的原因主要在于只有少数的人才和技术！现状就是，即使把所有最先进的生产设备都马上交给中国IC制造企业，中国IC企业在三年内也没有能力量产最先进的IC制程。事实上中芯国际目前就有14纳米制程的全套设备，而他们的28纳米制程都没整利索。再说一遍：最大的瓶颈在于缺乏技术和人才。

  而中国懂这些技术的人才太少。中国自己的大学微电子专业离业界领先水平太远，培养出的合格工程师太少。这也解释了，为什么中国的IC制造企业大量高薪挖台湾日本韩国的IC制造人才。指望买到最先进的生产设备，短时间就赶上世界最领先水平是不现实的。技术的积累和人才的培养都需要很长时间。

  那么到底有没机会赶上呢？也许未来5年左右是个弯道超车的机会，但要看运气。原因主要在于，新一代制程工艺对于半导体线宽的缩小不是无限制的。业界一致认为，以目前的工艺技术，到了3纳米以下的时候，电子在半导体内的流动就不是按照我们所理解的理论来走了，而是会遇到神秘的量子效应，当前的工艺技术就失效了。

  各大领先企业都投入巨资研发全新的工艺和技术，试图突破这一限制。但到目前为止，还见不到实用的技术突破。所以，也许，在5年之内，各领先企业都会停滞在3纳米制程附近，正是中国赶上来的好机会。但是也有一定的可能，未来5年真会有技术突破，那么领先企业还会继续领跑，中国还得在后面苦苦追赶。

  不过IC制程工艺未来有一个发展趋势是实用的并且已经在闪存行业应用了：那就是向多层发展，3D堆叠。目前三星已经量产64层堆叠的NAND Flash芯片，正在开发96层堆叠的技术，中国紫光刚刚量产32层堆叠的NAND Flash芯片，64层的计划到2019年才能量产。而除了闪存芯片之外的CPU类IC，目前都是平面的一层，未来肯定会向多层发展，能够成多倍地提高IC的集成度。这种技术也是中国企业要突破的。

  但是，除了对速度和功耗有极致要求的一些IC需要追求最先进的制程工艺外，比如各种CPU和GPU等，其它大部分的IC产品实际上并不是特别需要使用最先进的制程工艺。实际上，目前业内公认性价比最高的制程工艺是28纳米，而这一工艺正在被中国大陆企业掌握。

  还有一个事实就是，28纳米工艺的营业额目前是台积电所有工艺里最高的。只要把这块市场拿下，做大，中国的IC企业就能占据大半江山了。

  再说说FABLESS IC设计企业。这个行业中国进步是比较快的，当然这也和能买到现成的IC设计的具体方案有关(业内叫IP core)，其中最有名的就是ARM架构的CPU了。2017年底，中国大陆的FABLESS企业的营业额已超越了台湾，而且还在高速发展中。

  不要认为国内智能手机CPU企业都靠买ARM的IP core。要知道，数年以前美国买ARM方案做手机CPU的IC企业可有不少，比如NVidia，Marvell，TI。他们后来都退出了智能手机CPU市场。而中国这几家企业坚持下来了并且发展壮大，很了不起。

  在很多产品线上，比如WIFI芯片，蓝牙芯片，交换机芯片，FPGA芯片，中国的FABLESS企业都有布局，都有产品，只不过产品还比较低端，占据高端的都是国际大厂。高端芯片比低端芯片强的主要不在制程工艺上，甚至低端芯片的制程工艺和高端芯片可能是一样的甚至更高。高端芯片高在这几个方面：

  以WIFI芯片为例：国际大厂如英特尔，博通，Marvell等，都养了一大批研究人员，对未来几年的技术进行研究，同时在IEEE的WIFI标准化组织里投递研究成果，和同行PK，争取把自己的专利写进下一版标准中去。

  同时工程部门同步做实现，能在IEEE开会的时候拿出样品做成果展示。当WIFI标准一定稿，立即推出产品。国内做WIFI芯片的小厂就没有这个实力参与这样的游戏，只能等WIFI新版标准发布之后，拿到文档，仔细研究，然后研发生产。更多的时候，最新标准还没办法实现，只能生产老版标准的产品。这就是低端产品和高端产品的主要差别。

  总之，在FABLESS设计行业，我国企业的布局已经展开，发展迅猛。主要的问题是，仍然有一些空白点需要填补，已有的产品偏向低端，需要慢慢向高端拓展。

  这次中兴被美国政府禁售电子元器件，麻烦很大。绝大多数都是灭顶之灾。虽然被禁售的美国产电子元器件有可能找到日本欧洲乃至国产货代替，但是所需时间太长，原因如下：

  导入替代电子元器件并不是一件容易的事。对于一个从未用过的元器件，需要经过大量的测试，需要很长的时间，下面是一些例子：

  a. 最容易替代的是一些电阻电容类的无源器件。基本上只要出一版新的电路板PCBA，经过一段时间的可靠性测试，就可以量产。总共需要的研发时间也就是数周。

  b. 如果是涉及到无线电的射频器件，替换起来就麻烦多了。因为这些射频元器件直接影响到产品发射出去的电磁波，除了新PCBA需要经过可靠性测试以外，无线部分还需要送交第三方实验室做无线方面的测试，取得相关国家和地区的政府认证，比如欧盟的CE，美国的FCC认证。而且在研发方面还涉及软件参数的调整。这个流程至少需要数月时间。

  c. 如果是产品的核心处理器要更换，那就更麻烦了，因为这涉及到软件。如果新的处理器所用的操作系统和原来的都不一样，那就等于整个产品重新研发一遍。甚至原来十几年在原有操作系统上所积累的大量软件代码，全都需要移植甚至重新编写。整个新电路板PCBA需要把所有的测试流程都重跑一遍。整一个流程需要的时间就是数月乃至数年了。

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  总之，即使有替代品，中兴公司也会面临数月乃至数年没法出货。更何况，可能真的有些元器件只有美国能生产，其它国家没有，这就没办法了。请记住，电子科技类产品中涉及的电子元器件成百上千，有一颗你买不到，你的产品就造不出来。

  中国政府必须把电子元器件行业尤其是IC行业作为发展的重中之重了。发展电子元器件产业，我们不缺钱，缺的是人才和技术积累，除了给研发人员开出存在竞争力的工资，还需要社会环境和科研体制的改革，才能留得住人。

  这是要经过漫长的努力才能补上的课。咱们不可以指望看到国产电子元器件在短期内打遍全世界。返回搜狐，查看更加多