行業(yè)新聞

芯片技術(shù)屬于高精尖技術(shù)，是各國爭奪的一個(gè)技術(shù)戰(zhàn)略高地。隨著國際競爭愈發(fā)激烈，尋找核心技術(shù)創(chuàng)新突破成為企業(yè)脫穎而出的重要抓手。雖然近年來芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢頭迅猛，但仍存在著勞動(dòng)力投入冗余、核心技術(shù)嚴(yán)重依賴進(jìn)口、人才培養(yǎng)和引入機(jī)制不完備等一系列阻礙芯片企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的問題。對此，部分學(xué)者通過案例分析來探究企業(yè)如何實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新突破，并從多方面提出實(shí)際建議，譬如通過政府制定政策來健全激勵(lì)機(jī)制、規(guī)劃企業(yè)網(wǎng)絡(luò)整合資源、構(gòu)建創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)、鑄造芯片跨區(qū)域格局錯(cuò)位互補(bǔ)發(fā)展、促進(jìn)國內(nèi)外技術(shù)合作、構(gòu)建國際創(chuàng)新合作網(wǎng)絡(luò)等措施。期望通過實(shí)施一系列措施來強(qiáng)化企業(yè)的自主創(chuàng)新能力，從而穩(wěn)步推進(jìn)國內(nèi)芯片企業(yè)尖端化和國際化。

創(chuàng)新價(jià)值鏈理論視創(chuàng)新為一個(gè)循序漸進(jìn)的過程，基于對創(chuàng)新過程鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的認(rèn)知，諸多學(xué)者對創(chuàng)新過程進(jìn)行了細(xì)致的劃分，在區(qū)域創(chuàng)新視角下，將創(chuàng)新過程劃分為知識創(chuàng)新、科研創(chuàng)新、產(chǎn)品創(chuàng)新三階段的觀點(diǎn)被運(yùn)用最廣。在企業(yè)創(chuàng)新機(jī)制視角下，創(chuàng)新過程多被劃分為技術(shù)成果生成和技術(shù)成果轉(zhuǎn)化兩階段。有學(xué)者將價(jià)值鏈與產(chǎn)業(yè)鏈相融合，并基于產(chǎn)業(yè)屬性的差異，構(gòu)建出有針對性特色的創(chuàng)新價(jià)值鏈，芯片創(chuàng)新價(jià)值鏈可被劃分為有關(guān)知識創(chuàng)造、傳播、使用和再創(chuàng)造的過程。芯片設(shè)計(jì)位于產(chǎn)業(yè)鏈上游，由于進(jìn)口依賴嚴(yán)重、人才長期匱乏、產(chǎn)業(yè)投入不足等原因，導(dǎo)致芯片設(shè)計(jì)桎梏于低端鎖定困境。

綜上可知，我國芯片企業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展問題一直備受關(guān)注，學(xué)者們從多方位提出了助力企業(yè)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新突破的實(shí)質(zhì)性意見，但基于創(chuàng)新價(jià)值鏈理論的相關(guān)研究大多面向芯片產(chǎn)業(yè)整體，而對于產(chǎn)業(yè)鏈中芯片設(shè)計(jì)企業(yè)的針對性研究鮮有。因此，鑒于芯片設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)在芯片產(chǎn)業(yè)鏈中占據(jù)極高的附加值地位，本文在創(chuàng)新價(jià)值鏈視角下，以國內(nèi)芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)軍企業(yè)華為海思為例，深入分析我國芯片設(shè)計(jì)企業(yè)創(chuàng)新價(jià)值鏈鎖定的影響與成因，并在此基礎(chǔ)上探究相應(yīng)的解鎖策略。

根據(jù)圖1可知，近十年我國芯片設(shè)計(jì)企業(yè)一直保持穩(wěn)健增長態(tài)勢，尤其在2016年增幅極為明顯，近幾年增速逐漸放緩，并在2022年首次出現(xiàn)企業(yè)數(shù)量增速下降狀況，盡管如此，2022年的企業(yè)數(shù)量仍比上一年度多增了433家。雖然我國芯片設(shè)計(jì)企業(yè)如雨后春筍般萌生，但大多數(shù)企業(yè)規(guī)模都偏小，國內(nèi)龍頭企業(yè)屈指可數(shù)，營收過億的企業(yè)占比一直維持在20%以下，其中華為海思和紫光展銳穩(wěn)居超億元企業(yè)排名榜首。絕大部分企業(yè)的營收情況不容樂觀，甚至有很多企業(yè)接近于零收入，資金獲取主要仰賴于政府補(bǔ)貼和風(fēng)險(xiǎn)投資。

面對全球新冠疫情的爆發(fā)和美國不斷加壓的無理制裁，我國很多芯片設(shè)計(jì)企業(yè)倒閉，部分企業(yè)通過裁員以續(xù)生存。此外，美國通過搭建專利技術(shù)壁壘帶來的影響，迫使企業(yè)只能降低產(chǎn)品生產(chǎn)所需技術(shù)要求，轉(zhuǎn)而購買本地產(chǎn)品，中間產(chǎn)品技術(shù)含量的降低導(dǎo)致最終產(chǎn)品的質(zhì)量下滑。根據(jù)圖2可知，我國芯片設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)的銷售額連續(xù)多年保持穩(wěn)定增長，但從2020年開始，產(chǎn)業(yè)總銷售額增速持續(xù)下降，2021年比2020年的增速降低了3.7個(gè)百分點(diǎn)，2022年比2021的增速又降低了3.6個(gè)百分點(diǎn)。目前介于高速迭代帶來的行業(yè)發(fā)展不確定性以及國際巨頭的掣肘，芯片產(chǎn)業(yè)逐漸國產(chǎn)化已是不可避免的趨勢，并且多數(shù)大型芯片設(shè)計(jì)企業(yè)未來會(huì)選擇延伸到全產(chǎn)業(yè)鏈中，通過多維投資布局來對沖不確定性風(fēng)險(xiǎn)，而小型企業(yè)則多被巨頭并購。

從芯片全產(chǎn)業(yè)鏈來看，芯片設(shè)計(jì)屬于全產(chǎn)業(yè)的上游環(huán)節(jié)，在芯片設(shè)計(jì)最上游存在軟件設(shè)計(jì)工具電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(Electronic Design Automation，EDA)和互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(Internet Protocol，IP)授權(quán)商，下游承接著芯片制造廠商，如圖3所示。首先，EDA軟件集中度較高，全球EDA市場幾乎由新思科技(Synopsys)、楷登電子(Cadence)、西門子EDA(SiemensEDA，原先的Mentor Graphics)三巨頭所壟斷，長期占據(jù)全球市場份額的70%以上(數(shù)據(jù)來源：ESD Alliance前瞻產(chǎn)業(yè)研究院)。其次，被廣泛使用的IP核大多源于Advanced RISC Machines(英國)、Synopsys(美國)、Imagination(原英國)和Cadence(美國)，由于存在較高的技術(shù)壁壘和商業(yè)壁壘，我國企業(yè)在該領(lǐng)域鮮有涉獵。最后，目前全球只有臺(tái)積電和三星在7nm、5nm、3nm制程上有所競爭，而國內(nèi)大陸最先進(jìn)的芯片制造企業(yè)只突破了14nm制程工藝，當(dāng)后端制程環(huán)節(jié)達(dá)不到芯片設(shè)計(jì)的要求，再完美精密的芯片設(shè)計(jì)也是徒勞。可見，我國芯片設(shè)計(jì)企業(yè)受到上下游兩端制約和牽引。

芯片是集成電路的載體，我國集成電路的進(jìn)出口存在顯著貿(mào)易逆差。根據(jù)圖4可知，從2019—2021年國內(nèi)集成電路進(jìn)出口一直維持增長趨勢，由于出口追趕不上進(jìn)口的高位運(yùn)行，造成的進(jìn)出口逆差局面始終未變，僅近四年的進(jìn)出口逆差總額就高達(dá)9779億美元，2022年整個(gè)集成電路市場陷入低迷，進(jìn)出口規(guī)模有所下滑，同時(shí)國內(nèi)生產(chǎn)也出現(xiàn)了自2009年以來的首次下滑，國內(nèi)產(chǎn)量同比下降9.8%。將各年集成電路的國內(nèi)生產(chǎn)量、出口量、進(jìn)口量對比后不難發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)芯片生產(chǎn)量遠(yuǎn)不能滿足自身需求，芯片自給率低，依賴進(jìn)口的局面很難在短時(shí)間內(nèi)改變。

從表1所示的全球芯片設(shè)計(jì)企業(yè)營收狀況來看，2022年第一季度全球前十總營收增至394.3億美元，同比增長44.20%，可見芯片設(shè)計(jì)行業(yè)市場成長強(qiáng)勁。高通、博通、英偉達(dá)蟬聯(lián)前三席位，美國超微公司(Advanced Micro Devices，AMD)憑借70.89%突出的同比增速，反超聯(lián)發(fā)科晉升排名第4后，美國芯片企業(yè)包攬前四位，市場占比高達(dá)74.70%。韋爾半導(dǎo)體在2022年擠進(jìn)十強(qiáng)后，榜上有名的中國芯片企業(yè)增至四家，分別是聯(lián)發(fā)科、聯(lián)詠、瑞昱、韋爾半導(dǎo)體，除了聯(lián)發(fā)科占比超10%，剩余三家企業(yè)市場占比低至個(gè)位數(shù)，四家企業(yè)市場占比總額都略低單個(gè)榜首企業(yè)，顯然我國芯片設(shè)計(jì)企業(yè)的競爭實(shí)力與國際鰲頭大相徑庭，國內(nèi)能夠發(fā)揮引領(lǐng)作用的領(lǐng)軍企業(yè)寥寥可數(shù)，難以形成合力。

芯片設(shè)計(jì)受兩端桎梏、行業(yè)市場占比極小、芯片自給率偏低等問題，處處揭露了我國芯片設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)正固封于價(jià)值鏈低端鎖定的窠臼，解決如何實(shí)現(xiàn)價(jià)值鏈的攀升以及在此過程中規(guī)避制裁雖道阻且長，但已然刻不容緩。

根據(jù)俘獲效應(yīng)可知，頭部企業(yè)主導(dǎo)著產(chǎn)品價(jià)值鏈的分工體系，而低端企業(yè)只能被動(dòng)融入，最初頭部企業(yè)為了后端企業(yè)能符合分工需要，會(huì)主動(dòng)輸出一些技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，一旦發(fā)現(xiàn)其有向價(jià)值鏈高端攀升的苗頭時(shí)，頭部企業(yè)就會(huì)借助自身勢力對其打壓以防彎道超車。知識創(chuàng)新是創(chuàng)新價(jià)值鏈的初始環(huán)節(jié)，加快知識信息流動(dòng)有助于價(jià)值鏈運(yùn)轉(zhuǎn)，設(shè)置知識壁壘則是最尋常的打壓阻截手段。未掌握核心技術(shù)的企業(yè)會(huì)通過取得技術(shù)轉(zhuǎn)讓或技術(shù)許可等方式來獲得相關(guān)知識，期間要對外支付高額的采購費(fèi)用和專利授權(quán)費(fèi)用，但是國際巨擘之間通常持有交叉專利許可，可以形成對等威懾局面，然而處于低端鎖定的企業(yè)無法受益，就形成了強(qiáng)者愈強(qiáng)、弱者愈弱的馬太效應(yīng)。同時(shí)，低端鎖定的企業(yè)處于被動(dòng)接受地位，未控有主動(dòng)決定權(quán)，一旦掌握相關(guān)專利的頭部企業(yè)利用“專利叢林”設(shè)置關(guān)卡，價(jià)值鏈低端企業(yè)必受其影響。華為海思的麒麟處理器曾一度與高通驍龍等大廠并駕齊驅(qū)，產(chǎn)品競爭力不容置疑，但在美國專利技術(shù)的知識壁壘阻截下，公司的技術(shù)優(yōu)勢被明顯削弱。

市場是檢驗(yàn)產(chǎn)品的最佳標(biāo)準(zhǔn)，2009年華為海思設(shè)計(jì)研發(fā)的第一款手機(jī)芯片K3V1，由于存在性能差、可靠性低、冷啟動(dòng)等問題，只能選擇搭乘山寨機(jī)進(jìn)入末端市場。2012年華為海思推出的K3V2處理器，讓其一舉躋身頂級智能手機(jī)處理器行列，但由于采用的工藝制程等技術(shù)不完備，反映出整體功耗高和兼容性差等問題，造成用戶購買率不佳。2013年底，麒麟910作為華為海思第一款推出的手機(jī)SoC芯片，同樣因?yàn)榇嬖谲浖嫒菪?、功耗、使用性能等問題，未能獲得市場認(rèn)可。低端企業(yè)在產(chǎn)品技術(shù)方面明顯落后，使其缺乏競爭力與領(lǐng)先企業(yè)抗衡，并且大部分后發(fā)企業(yè)在開始研發(fā)產(chǎn)品時(shí)，傾向選擇對標(biāo)國外指標(biāo)，但僅僅追趕別人的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)會(huì)形成永遠(yuǎn)都“差一步”的現(xiàn)象，更難進(jìn)入主流市場，市場應(yīng)用機(jī)會(huì)的喪失同時(shí)意味著企業(yè)無法獲得最直接、最高效、最真實(shí)的用戶反饋，產(chǎn)品技術(shù)改進(jìn)缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。此外，無法滿足消費(fèi)者需求的產(chǎn)品所獲銷售收入微乎其微，這與高額的研發(fā)投入需求不相匹配，從而導(dǎo)致“低競爭力→低市場份額→低營業(yè)收入→低研發(fā)投入”惡性循環(huán)凸顯。

對于創(chuàng)立初期的華為海思而言，大規(guī)模的科研投入需求難以被滿足成為棘手難題，當(dāng)時(shí)的芯片設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展剛抬頭，投資商對芯片初創(chuàng)企業(yè)的發(fā)展?jié)M腹疑團(tuán)，不敢輕易押注，華為海思的研發(fā)等各項(xiàng)投入則是由華為內(nèi)部全額投資。如今我國芯片設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)仍處于低端鎖定階段，芯片設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)的投資成功率不高，我國投資商對于芯片設(shè)計(jì)的投資失敗容忍度較低，并且縱觀以往經(jīng)驗(yàn)，很多創(chuàng)新型的早期芯片項(xiàng)目都是紛紛夭折。芯片設(shè)計(jì)相較芯片制造而言，投資者傾向于更具象的芯片制造加工，芯片設(shè)計(jì)難度高、耗資高、風(fēng)險(xiǎn)不可控的特殊屬性愈發(fā)讓投資商望而生畏，導(dǎo)致國內(nèi)欠缺相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)投資行為，芯片設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)目前面臨的投資熱潮更多的只是投資意愿而非實(shí)際行動(dòng)，這對于滿足芯片設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)高額科研投入需求帶來重重困難。

芯片設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)技術(shù)壁壘極高，企業(yè)需要著力提升技術(shù)創(chuàng)新能力，為躋身高端芯片行列提供先進(jìn)技術(shù)支持。如今已被消費(fèi)者熟知且接受的麒麟系列，在初期生產(chǎn)的麒麟910“片上系統(tǒng)”也有過不被市場認(rèn)可的毛羽未豐階段。在迭代更新期間，麒麟系列通過更換制造工藝和GPU，解決了K3系列發(fā)熱和軟件兼容等問題，并且還比高通提前一年自主研發(fā)出支持LTE Ca4G網(wǎng)絡(luò)的基帶芯片巴龍710，這意味著華為海思逐漸掌握識別、吸收和整合新技術(shù)的能力。之后麒麟920采用28 nm高性能移動(dòng)(High Performance Mobile，HPM)工藝制程，集成了音頻芯片、視頻芯片、ISP，自主研發(fā)出全球首款支持LTE Cat.6的巴龍720基帶，更是明顯縮小了海思芯片與行業(yè)領(lǐng)先者的技術(shù)差距，此后麒麟芯片變得真正成熟，受到消費(fèi)者更多好評。麒麟960的研發(fā)攻破了以往55 nm CDMA基帶的桎梏，自主研發(fā)的16 nm CDMA基帶解決了高通的專利壁壘，海思芯片開始進(jìn)入處理器芯片的頭部陣營。麒麟970的生產(chǎn)發(fā)布更成為轉(zhuǎn)折點(diǎn)，在業(yè)內(nèi)首次推出人工智能計(jì)算平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)處理單元(Neural Processing Unit，NPU)，將AI從以往運(yùn)用在大型云端設(shè)備轉(zhuǎn)移到低功耗要求的消費(fèi)級移動(dòng)終端產(chǎn)品上，華為海思開啟了智能手機(jī)向智慧手機(jī)的探索道路。十余年深耕，華為海思實(shí)現(xiàn)了從落后追趕到齊肩并行甚至領(lǐng)先的轉(zhuǎn)變，助力華為在智能手機(jī)市場取得了遙遙領(lǐng)先的地位。