從2018年全球半導體數據中看物聯網芯片產業現狀

2018年中國進口的芯片元組數量達到4000億個，同比增長10%，消費金額達到2.06萬億元人民幣。這個數字究竟有多大？其實2018年中國進口商品總額為14.09萬億元，芯片的消費量占比14.62%，這個比例已經足夠大。而去年中國進口石油總額為1.59萬億元人民幣，石油消費還趕不上芯片消費。這一點就足以說明，中國早已從傳統工業向智能科技產業轉型，成為新的科技大國。

十九大報告提出，我國經濟已由高速增長階段轉向高質量發展階段，正處在轉變發展方式、優化經濟結構、轉換增長動力的攻關期。受益于“芯片國產化”趨勢，半導體行業也正加快轉型升級步伐，呈現出諸多新的趨勢和變化。

近幾年全球半導體領域發生了多起并購，其中不乏中國資本的參與，集成電路產業向中國大陸轉移已成業界共識。預計今年全球集成電路市場規模將達到5000億美元，作為全球規模最大、增速最快的中國集成電路市場規模也將達到2萬億元人民幣。

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國內半導體產業近幾年在加速發展

在過去的二三十年里，整個半導體產業平均以每年4%-5%的速率成長，而全球GDP每年的平均增速大概是2%左右，半導體產業每年的平均增速是全球GDP增速的兩倍。

2018年全球GDP總額85萬億美元，美國為20.51萬億美元，大約占全球的24%，中國按照當年匯率計算為13.46萬億美元，占全球的16%。全球電子相關的產業約1.6萬億美元，大概占全球GDP的1.8%，這其中半導體產業占比約為1/3。

這個比例跟我們平時的感覺比較像，一個年收入100萬的家庭，一年大概花費1-2萬購買各種電子設備，包括手機、電腦、電視、電冰箱等。

未來，隨著互聯網企業的崛起，電子科技產品的消費量越來越大，公司及企業對于芯片的需求也越來越大，這個比例也將會越來越大，而這也是電子產業和半導體產業的增長速度一直快于全球GDP增長速度的原因之一。

在電子產業和半導體產業之中成長的更快的就是芯片設計，芯片設計平均以每年9%的速率成長，是半導體行業增速的兩倍左右。

中國國內有大量的電子加工制造業，但是在芯片方面又有很多的短板。2018年，中國進口3120億美金的芯片，而全球的市場總額也就是4700億美金，中國進口了2/3，算上出口的846億美金，逆差高達2274億美金。而且，這已經是中國連續六年進口半導體超過2000億美金。

之所以有如此大的芯片進口量，主要是因為中國芯片自主提供的比例非常低，除了通信設備里因為海思和紫光展銳兩個大公司存在有超過10%的比例之外，其他領域的自給率都非常的低，甚至很多的領域都是接近0%，這是一個觸目驚心的數字。

中國芯片自主提供比例如此低，歸結起來主要有以下幾點：

最強技術握在巨頭手中。芯片研發具有投入大、周期長、風險高、競爭激烈等特點。從芯片的技術之爭來看，全球芯片制造業的核心技術長期被控制在Intel、AMD等行業巨頭企業手中，國內芯片產業從產業規模、技術水平、市場份額等方面都與英特爾、三星、高通等國際領軍企業有較大差距，即便與臺資企業也有不小差距。

高端IC設計能力薄弱。國內大量依賴進口集成電路很大一部分原因是中國企業在高端的IC設計上的滯后。

國內企業一般先有產品后有市場調研。國內多數從事高端研發的芯片IC設計公司在開發高端產品時，基本不做市場調研。而最普遍做法是先有產品，而后去找市場。這種違反市場規律做法的出現，源頭在于許多IC設計公司的取巧心理。

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芯片設計研發之難

但追究溯源，其本質還是芯片的研發難度之大。一條芯片設計制造生產線大約涉及50多個行業，一般要經過2000至5000道工藝流程，制造過程相當復雜。

設計一款芯片，科研人員先要明確需求，確定芯片“規范”，定義諸如指令集、功能、輸入輸出管腳、性能與功耗等關鍵信息，將電路劃分成多個小模塊，清晰地描述出對每個模塊的要求。然后由“前端”設計人員根據每個模塊功能設計出“電路”，運用計算機語言建立模型并驗證其功能準確無誤。“后端”設計人員則要根據電路設計出“版圖”，通過光刻、注入等復雜工序，重復轉移到晶圓的一個個管芯上，，再將管芯切割后，經過封裝、測試、篩選等工序，最終完成芯片的制造。

如此復雜的設計，不能有任何缺陷，否則無法修補，必須從頭再來。如果重新設計加工，一般至少需要一年時間，再投入成百萬甚至上千萬元的經費。而且一款復雜芯片，從研發到量產，要投入大量人力、物力和財力，時間至少要3至5年，甚至更長。處理器類芯片還需要配套復雜的軟件系統，同樣需要大量人力物力來研制。美國英特爾公司每年研發費用超過百億美元，有超過5萬名工程師。

物聯網芯片雖然相對于CPU、GPU等芯片復雜度大幅降低，僅僅只是具有運算、存儲、通訊、傳感等功能，但從設計到量產一款物聯網芯片，不但價格不菲，時間最快也得半年左右，而伴隨著物聯網的快速發展，物聯網產品的復雜度已經在極速增加，物聯網廠商對于物聯網芯片的成本、體積、擴展性、差異化、上市時間等方面的壓力也與日俱增。傳統的物聯網芯片設計總是與簡單不沾邊的。

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物聯網芯片設計的創新之道

而長芯半導體憑借其在資源整合、產品設計、芯片采購和生產制造方面豐富的資源而推出的開放的互聯網模式下單平臺M.D.E.SPackage，克服了傳統物聯網芯片設計制造的種種缺點，為物聯網企業的芯片設計開辟了一條極簡之路。

以前我們需要通過開發定制的芯片才能滿足于新的應用，而在開發芯片的過程中投入高，周期長，需要開發幾版芯片的時間不確定。但長芯半導體M.D.E.SPackage（閃電快封平臺）的出現，讓這一切成為了可能。

一般而言，如果想要開發定制芯片，首先這款芯片的出貨量要達到1年100萬顆的量才值得去開發這款芯片，其次我們可以算投入，開發芯片中最主要的人工投入和模具費用也是很高的，這就導致了一個問題，那就是一些具有多樣化需求且采購量相對分散的客戶難以從相對集中的設計制造公司獲得足夠的應用技術支持，而長芯半導體M.D.E.SPackage正好填補了這個市場缺口。

M.D.E.SPackage是什么？M.D.E.SPackage，即閃電快封平臺。所謂M.D.E.S，是指長芯半導體在物聯網芯片設計制造中的四大理念： M(Miniaturization)小型化；D(Diversification)多樣化；E(Extensibility)可擴展；S(Short time)短時間。也就是說，該平臺不僅可以設計制造出更小型號的芯片，還能提供各種類型的芯片以滿足任何規模企業對于物聯網芯片的需求。

通過M.D.E.Spackage平臺，客戶可以有兩種方式定制自己的物聯網芯片：

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1.選擇平臺內成熟的SiP方案。長芯半導體實現從芯片到SiP云端的全程定制，不需要客戶觸及復雜的半導體技術；

2.從M.D.E.Spackage數據庫選擇成熟的芯片（比如處理器、內存、傳感器等），像搭積木一樣搭建自己的SiP系統，長芯半導體則以更低的成本，更快速的周轉時間，更小的尺寸，以及更強的擴展能力來構建滿足客戶需求的SiP封裝。也就是說，哪怕你一點都不懂半導體技術，通過M.D.E.Spackage平臺也能根據下單入口的指引快速完成下單！

關于長芯半導體

長芯半導體有限公司正式成立于2017年，是由一群來自騰訊科技，華為技術，興森科技，意法半導體等互聯網及半導體行業精英組成的創新型半導體服務企業。

生產基地位于西部重鎮美麗的重慶市。總投資5.25億元，第一期投資 1.5 億元，占地 8000平米，擁有全球領先的SIP封裝工藝生產設備及測試設備 , 年產能 60KK。

（本文所用數據來自IC Insights網站和中國半導體行業協會集成電路設計分會魏少軍教授的公開分享，非常感謝！）