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总体来说,中国军用电子元器件国产化?#26102;?#36739;高,但还有20%左右需要进口,其中大部分通过特殊渠道是比较容易买得到的。但的确有些高端的产品难以买到,主要集中在高端DSP、高端AD/DA变换器等领域。

最近中兴公司?#24187;?#22269;政府禁售电子元器件,网上对我国的电子元器件行业的讨论突然多了起来,各种自媒体也批量制造大批文章,但是很多消息并不准确。我觉得我应该写点什么了。

本人是无线电专?#24403;?#31185;,留学的通?#31471;?#22763;专业,近二十年都做通讯行业的研发和管理工作,以软件为主,硬件也长期接触供应链,平时注意搜集电子元器件行业的新闻,所以有一些心得。由于本人实际上不属于电子元器件行业,文章中有差错在所难免,不过我相信大方向是?#25442;?#38169;的。

总体来说,我国电子元器件行?#21040;?#24180;来进步很大,尤其在军用电子元器件上,但?#20999;?#19994;整体仍?#24187;?#20020;很多挑战,不缺钱,主要缺技术积累,?#27604;?#25165;,仍然需要很长时间才能赶上世界先进水平。对我国电子元器件行业的前景,我是谨慎乐观的。

什么是电子元器件

电子元器件所包含的产品范围非常广阔,从用量最大的各种电阻电容电感,到各种集成电路(CPU,FPGA, DRAM,  Flash?#38142;?#33455;片等等),再到各种屏幕,各种?#30828;?#20214;,连接器,各种光电元器件,感光元器件,摄像头模组,各种电机,麦克风,各种射频元器件(射频功放,滤波器,分?#28783;鳎?#24320;关器件,天线,电缆等等),各种传感器,各种功率器件,等等等等,甚至一些生产电子产品的材料都算,范围超过一般人想象。当前世界上正在量产的电子元器件SKU有两三千万种,如果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家全世界也有大大小小数千家。有大厂如三星和英特尔,员工数十万人,也有小厂只有几个人(这还不算我国大量的山寨企业)。是的,有些欧美名牌射频天线和波导产品的生产企业员工只有十几到几十个人,名副其实的作坊式企业,但技术都有独到之处。

?#30001;?#20135;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,这是建设一个厂的价格!当然,如果不选择最先进的工艺,投资额要小很多。实际上大部分的集成电路产品并不需要采用最先进的工艺,这点我下面详细讲。

大量的电子元器件品种并不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。这些电子元器件说白?#21496;?#26159;对金属和一些材?#31995;?#39640;精度加工,但要做好并不容易。下面举几个例子:

我们最常见,最低档的,电子产品中用量最大的电阻和电容。普通民用的电阻和电容有两大特点:

第一,需求量极大,每个电路板少则用几十颗,多则用几千颗。第二,价格极其低廉,贴片电阻和电容都是用纸带包装卷在?#25165;?#19978;卖,可以直接用在SMT机的进料口上,国产货通常五千,一万颗一卷的卖十几元到几十元。没错,每颗的价格还不到人民币一厘钱。

但是,请记住,无论这类元器件有多便宜,只要焊到你的电路板上,只要有一颗坏了,?#31361;?#35753;你整个电路板报废,无论你的电路板有多值钱。所以,我国的电子产品生产大厂,尽量避免使用国内小厂的电阻电容产品,宁愿使用进口的如三星,TDK等名牌厂家的产品,因为实在承担不起损坏的风险。

TDK和三星等名牌厂家的电阻电容,虽然他们的生产厂投资都不像集成电路那么大,我国中小企业一样能投?#23454;?#36215;,但在材料配比,生产工艺方面人家也有长期的积累,人家就是能生产几百亿颗都保证质量的一致性,次品?#22987;?#20302;。这是国内厂家所达不到的。据说有国内厂家去挖日本和韩国的电阻电容工程师,人家给多少钱都不来。所以虽然这类产品非常简单,但直?#36739;?#22312;国内厂?#20197;?#36136;量上还是赶不上欧美日韩台企业的产品。

今年年初以来,由于种种原因,国内国?#23454;?#30005;阻电容产品价格暴涨了好几倍,华强北?#30452;?#23500;了一批炒货的人,我国各大电子产品生产企业非常头疼却没有办法。

再举一个例子,射频滤波器和波导类产品。这类产品除了有几个大厂外,还有大量的欧美日中小企业生产。这类产品是通过电磁波的辐射,传播,反射,感应等原理来工作的,基本上就是金属材料加工而成。在一个电路板上有几条导线排成特殊的形状,有特殊的尺寸,封装到外壳里,焊接到电路板上就能起到滤波器的作用。这类产品的生产设备也简单,也不需要大量投资,我国中小企业也投?#23454;?#36215;。  但是,为什么金属线排成这样就能滤波?为什么形状稍微变化一点性能?#22270;本?#19979;?#25285;?#36825;里面有大量的基础知识和经验积累,即所谓的know-how,?#20999;?#27431;美名牌企业都是积累了几十年的经验,?#20852;?#20204;的核心技术,我国在这方面积累实在太少 。欧美日这类企业往往养着一批有多年经验的老工程师,五六十岁的都有,人家一辈子就干这个,生活平静,一心做技术.这样的人靠砸钱是很难挖出来的.。 这里我想问一下国内的电子产业或者IT产业,中国有这样的社会环?#24120;?#33021;让五六十岁的普通工程师安心做技术,同时享有较高的社会地?#24187;矗?中国媒体上净是”30岁的总裁身价十几亿,你再不创业就晚了” “存款几千万才能财务自由?#34180;?#26377;几个工程师能安心到五六十岁还做技术? 有几个企业愿意养这样的老工程师?

总之,电子元器件的品类太多了,即使是生产厂投资不大的,我国也缺乏技术积累,没有办法很快赶上去。关键是缺乏这方面的人才,很多时候,人才靠钱来挖都是挖不到的。

集成电路是怎么回事

这是重点。先来一段百度百科?#31995;?#20171;绍:

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?#23433;?#32447;互连一起,制作在一小块或?#24863;?#22359;半导体晶片或介质基片上,然后封装在一个管壳内,成为具?#20852;?#38656;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。它在电路中用字母“IC?#21271;?#31034;。集成电路发明者为杰克·基尔比(基于锗(Ge)的集成电路)和罗伯特·诺?#20102;迹?#22522;于硅(Si)的集成电路)。当今半导体工业大多数应用的是基于硅的集成电路。

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

下面是我自己写的:

人人都听说过摩尔定律,当价格不变时,集成电路上可容纳的元器件的数目,约每隔18-24个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。有一段时间,人们?#30340;?#23572;定律失效了,英特尔自己都做不到了,也有人说实际上IC行业发展比摩尔定律更快了。不论如何,全球半导体企业一直?#24230;?#24040;资?#33455;?#26032;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?#27169;?#26356;高的工作频率,能够集成更多的元件,有更强的性能。

线宽:注意,1毫米=1000微米=1000000纳米,一千倍的关系。从我对半导体行业有印象的时候开始,半导体行业最先进的制程工艺从几十微米到几微米,再到几百纳米,  130纳米,65纳米,45纳米,28纳米,20纳米,16纳米,14纳米,10纳米,直到今年三星就要量产的7纳米, (中间可能还有个别其它的线宽)。每隔两三年就更新一代, 但是基于这些线宽,各个厂家仍然有不同的工艺技术。 有时候线宽也只是一个商业宣传噱头,因为IC电路?#31995;?#27599;一个晶体管都是由多种半导体材料搭建而成,每种材?#31995;?#24418;状和线宽都可能不同,厂家选择最窄那个宣传,?#36335;?#27700;平最高,实际上也许不那么高。比如网上有很多讨论,英特尔的20纳米制程工艺在实际效果上要强于台积电的16纳米制程工艺。所以我们在评价一个IC厂的制程工艺是否先进的时候,线宽是一个重要的参考,但不是唯一的。

晶圆(Wafer):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?#22836;?#35013;、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、6英寸、8英寸发展?#36739;?#22312;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?#37096;?#20197;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?#32791;?#23572;定律只告诉你了IC工艺如何进步,但没告诉你建造IC工厂的投资如何增长。实际上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,到几亿美元,十几亿美元,几十亿美元,上百亿美元,而最近三星,英特尔和台积电投?#23454;?纳米生产厂,投资额都已经超过二百亿美元。这种天价的建设成本带来两种后果:第一,?#20999;?#22269;或者新进入IC行业的国家,已经没?#33455;?#27982;实力?#38750;?#26368;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?#24230;搿?#32780;?#24230;?#31245;微不足,便一步落后步步落后,如今?#20998;?#21644;日本的IC企业都已经无力再追寻最先进的制程工艺了。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。第二个后果,就是如此高价的厂房,靠自家的产品一般都无法填满产能,带来的后果就是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。这就导致了IC行业分化为没有工厂只有设计和市场部门的FABLESS企业,和为其它企业代工生产的FAB公司。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,但也为其它企业代工。世界上也有一些IC企业,在特定的行?#36947;?#24066;场占有率高,而IC工厂的制程工艺并不高,成本也不高,这些企业是不用给别家代工的,自己生产自己设计的IC就够。

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,等等等?#21462;?#32593;上有人说华为海思的芯片是台积电代工的,所以华为海思不牛,这个观点是错的。通讯行业霸主高通就没自己的IC厂,所有产品都是台积电或者三星代工生产的,你敢说高通不牛?华为不止是手机CPU是自己设计,它的网络产品中用的?#25442;换?#33455;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IC行业水平:

这里就是重点中的重点了。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有多少钱?#24230;耄?#27700;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,首当其冲的就是“汉芯?#20445;?#20197;至于网上一有新闻说中国什么芯片获得突破,立即有人蹦出来说:是打磨掉人家的标打上自己的标的吧?  这种情况直到近些年才?#20852;?#25913;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纳米良品率已经超过95%,而中芯国?#23454;?8纳米良品率还不高,实际上对这一工艺还没完全搞利索。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?#23454;?6纳米工厂,目标是2018年底量产。

那么世界最先进水平呢?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。而台积电没有使用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制程技术比世界最先进水平落后两代以上,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。光刻机的生产厂?#20063;?#19981;多,在28纳米以上线宽的时代,日本的佳能和尼康都能制造(对,就是造单反相机的那个佳能和尼?#25285;?#20294;是IC制程工艺进步到十几纳米以下时,佳能和尼康就落后了,基本退出?#26031;?#21051;机市场。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(飞利浦半导体部门拆分出的另一家公司是NXP恩智浦,最近美国高通公司要?#23637;篘XP,需要得到中国政府的批准,赶上美帝对中兴禁运,那么,就拭目以待吧)。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。去年底,  ASML的中国区销售总监对媒体说,ASML最先进的EUV光刻机对中国没有禁运。但是美国政府又的确有禁运的指示。那么,到底禁运不禁运?这个问题得这么看: 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。对,就那三个最先进的IC厂家:三星、台积电、英特尔,中国企?#31561;?#26524;订货得排在后面等,?#25442;?#26399;将近两年,?#25442;?#21518;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。那美国政府何必要蹦出来说禁运呢?

但是在这里必须说明,中国IC制程落后的最主要原因,并不是买不到光刻机,或者是光刻机到货太晚。最主要的原因在于没有足够的人才和技术!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。

IC生产工艺异常复杂,是人类目前生产的最复杂的产品,没有之一,有了最先进的生产设备,就比如给了我最高级的画笔和颜料,我仍?#25442;?#19981;出?#29615;?#33021;看的画来,因为我根本?#25442;?#30011;画,不知道怎么落?#21097;?#24590;么钩线,怎么?#21487;?#29992;IC生产设备生产IC,需要经过大量的工艺研发,需要知道用什么材料,制作成什么形状,怎么布局,等等,才能保证良品率。而中国懂这些技术的人才太少太少。中国自己的大学微电子专?#36947;?#19994;界先进水平太远,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先进水平是不现实的。技术的积累和人才的培养都需要很长时间。

那么到底有没有机会赶上呢?也许未来5年左右是个弯?#33713;?#36710;的机会,但要看运气。原因在于,新一代制程工艺对于半导体线宽的缩小不是无限制的。业界普遍认为,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?#21069;?#29031;我们所理解的理论来走了,而是会遇到神秘的量?#26377;?#24212;,当前的工艺技术就失效了。各大领先企业都?#24230;?#24040;资研发全新的工艺和技术,试图突破这一限制,媒体上经常能见到某某公司又有什么突破。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方向是实用的并且已经在?#38142;?#34892;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?#38142;?#33455;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?#21462;?#36825;种技术也是中国企业需要突破的。

但是,除了对速度和功耗有极致要求的一些IC需要?#38750;?#26368;先进的制程工艺外,比如各种CPU和GPU等,其它大部分的IC产品实际上并不需要使用最先进的制程工艺。实际上,目前?#30340;?#20844;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?#36739;?#25104;的IC设?#21697;?#26696;有关(?#30340;?#21483;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企业的营业额已经超过了台湾,而?#19968;?#22312;高速发展中。

这里可以举一个每个人都用的产品的例子:手机CPU。目前世界上拥有自主CPU的智能手机厂家只?#20852;?#20010;:三星,?#36824;?#21326;为(麒麟处理器),小米(小米的松果CPU是基于大唐的技术)。而世界?#31995;?#25163;机生产企?#30340;?#22806;购到的智能手机CPU也只?#20852;?#23478;的产品:高通,联发科(MTK),三星(魅族最爱用),紫光展锐。?#36824;?#21326;为和小米的CPU不外卖。不过,最近华为的麒麟970  CPU开始向联想K9  Plus手机供货了,不知是不是在中国政府的压力下华为才放开的。另外,去年听说,小米的松果CPU也和生产诺基亚品牌手机的HMD公司签订了一个意向书。紫光展锐的智能手机CPU主要用在低端手机上,但是别看低端,2017年紫光展锐的营业额及市场占有率都和台湾联发科MTK相差无几了,在大陆市场的推动下,超过联发科是必然的事。

不要认为国内智能手机CPU企业都靠买ARM的IP  core,没什么了不起。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?#23548;?#25345;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,?#22534;?#33455;片,?#25442;换?#33455;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?#31995;?#31471;,占据高端的都是国际大厂。那么怎么才能走向高端?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:1.拥有专利,甚至写入了行?#24403;?#20934;。 2.能领导行?#24403;?#20934;的升级,性能更好功能更多。3.在推出时间上能领先低端厂家,吃掉产品生命周期中利润最丰厚的时段。以WIFI芯片为例:国际大厂如英特尔,博通,Marvell等,都养了一大批?#33455;?#20154;员,对未来几年的技术进行?#33455;浚?#21516;时在IEEE的WIFI标准化组织里投递?#33455;?#25104;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芯片的小厂根本没有这个实力参与这个游戏,只能等WIFI新版标准发布之后,  拿到文档,仔细?#33455;浚?#28982;后研发生产。更多的时候,最新标准还无法实现,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?#35813;汀?#20027;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。

我国的军用电子元器件行业

和民用电子元器件市场90%以上靠进口不同,我国军用电子元器件由于一直受到美国禁运,国家?#24230;?#24471;早,基本上在1999炸馆事件之后就开始大规模?#24230;耄?#22362;持了将近20年的高强度?#24230;耄?#26368;近这些年终于开花结果,大部分的军用电子元器件都有突破,到今天自给率已经接近80%。实际上,总装备部在采购军用设备的时候,有一项要求是国产化?#26102;?#39035;达到70%。有人说,那是买进口芯片打自己的标吧?呵呵,像汉芯那样骗?#24335;?#22312;地方也许可行,但你对中央军委和总装备部玩儿这套,活腻歪了吧?我们的国产化率是实打实的。当然这里面有仿制品,我就听说过某?#33455;?#25152;通过特殊渠道买来禁运的TI高端DSP芯片,一层一层地磨开,一层一层地了解结构,仿造设计,两三年后推出模仿得?#24187;?#19968;样的DSP。当然也有正向设计成功的,去年底公布的电科14所的华睿2号DSP性能已经接近TI的高端DSP了。

首先我们应该明确,军用电子元器件和民用产品的要求?#20852;?#19981;同。民用产品一定?#30740;?#33021;,功?#27169;?#25104;本都放在高优先级考虑,而军用电子元器件则?#21069;?#21487;靠性,环境适应性,抗各种辐射干扰等放在最高优先级考虑。

难道军用CPU不?#38750;?#24615;能吗?#30475;?#26696;是不像民用产品那么?#38750;蟆?#27604;如,Windows10,你打开?#35828;ィ?#21487;以看出?#35828;?#26159;用一种渐进式的动作弹出的,所有人机界面都有一种三维视觉效果,阴影,半?#35813;鳎?#28129;入淡出,这些花里胡哨的效果都需要CPU和GPU在后台拼命计算。而军用电子产品的界面以简洁明了为第一要求,可以看看F22战斗机的座舱显示器,都是以简单的线条为主,对CPU的速度要求没那么高。事实上,F22战斗机的宝石柱航电系?#24120;?#37319;用的是486CPU,而当今世界最先进的F35宝石台航电系?#24120;?#37319;用的是英特尔早期酷睿处理器,65纳米制程工艺的。

按照工作环境温度范围和抗辐射能力从低到高排列,电子元器件的等级基本可以划分出四等:民用级,工?#23548;叮?#20891;用级,航天级。民用级电子元器件基本只能工作于室温下,抗辐射抗干扰能力很低。工?#23548;?#21487;工作于户外和工业?#23548;?#29615;?#24120;?#24037;作温度范围更广,有一定抗干扰能力。军用?#23545;?#21487;在更严酷的环境下工作。航天级是顶点,可在宇宙空间中工作,有太阳直射时能达到零上二百多度,处于阴影之中是零下一二百度,还有各种辐射包括X光,阿尔法粒子,电磁波等等的强辐射,民用电子元器件一上去就完蛋。

所以军用IC和民用IC的生产有很大不同:

1. 军用IC通常用不着最先进的制程工艺,有些功率器件还特别需要更大的线宽来承载大电流。要知道美国军用电子元器件的两大楚翘,TI和  ADI,都没有英特尔台积电和三星那种顶级制程工艺的工厂。砷化镓,氮化镓微波功率器件,MEMS微波器件,使用的制程工艺线宽更大,通常是几十微?#20934;丁?/span>

2. 军用IC的使用的材料,制造工艺?#22836;?#35013;工艺都和民品不太相同,都是为了达到严酷的工作环境和可靠性要求

我国军用电子元器件的生产企业以国家队为主,主要的单位列在下面:

CETC中国电科集团:石?#26131;?3所,南京55所,成都29所。产品覆盖射频,CPU,FPGA,光电,CCD等等很大的领域。

CASC中国航天集团:?#26412;?72所,西安771所,704所。产品主要是航天级防辐射电子元器件,从CPU,FPGA,SRAM到射频,再到各种传感器等?#21462;?/span>

AVIC中国航空技术集团:洛阳158厂:各种?#30828;?#20214;和连接器。

另外中科院和中国兵器集团下面也有专门做电子元器件的?#33455;?#25152;,这里就不都列出来了。除此以外,有些民营企业也在做军用电子元器件,做得也不错。

国内军用IC企?#21040;?#35774;了多条6英寸和8英寸晶圆生产线,制程工艺我知道的最先进的是45纳米的,有没有更先进的不清楚。

有些人对这些国营?#33455;?#25152;的印象还停留在几十年前,大概就是一座七十年代建的大破楼,里面人浮于事,一张报纸一杯茶混一天。这种印象已经彻底过时了。以石?#26131;?#30005;科13所为例,如果你去他们在合作路的老院子,那确实符合老派?#33455;?#25152;的印象,但是在鹿泉开发区,13所有一大片FAB厂房,是真正的国际大厂的范儿。他们内部的管理体制,虽然不像外企公司那样的规范高效,但也绝不是人浮于事。说到待遇,在石?#26131;?#26377;两个电科?#33455;?#25152;,13所和54所,给新毕业硕士的基本月工资都是一万元人民币起,还有奖金。在石?#26131;?#36825;个待遇是相当有吸引力了。

这里列几个这些?#33455;?#25152;和工厂的成就:

a.  AVIC洛阳158厂也叫中航光电,他们的各种工?#23548;督硬?#20214;和连接器产品,2017年向芬兰诺基亚供货1.5亿元人民币,向瑞典爱立信供货9000万元人民币。另外向?#20998;轆BB,西门子集团也大量供货。

不要瞧不起?#30828;?#20214;和连接器,有些技术含量非常高,158厂有的高?#35835;?#25509;器,可以同时连接电线,光纤,同轴电缆,和液冷管道,并且连接器可以旋转,里面的线路不受影响!(用在旋转的雷达上)

下面的图片是精华:都是导弹用,飞机用,超?#37117;?#31639;机用的高级光连接器,价格在数千元至上万元人民币一根,高价格高利润。(光纤连接器产品是中航光电与海信合资生产的)

b.CETC中国电科13所的产品更广。军迷们?#20197;?#22068;?#31995;腁ESA相控阵雷达的MMIC  TR组件,砷化镓,氮化镓功率器件,这些都早已量产。当然不能说白菜化,因为成本和美国比并无多大优势。MMIC是单片微波集成电路的缩写,用在雷达和军用通讯器材上比较多,而民用通讯也用得上,这是13所很看重的领域。他们的射频元器件已经在向中兴华为供货了,主要用在基站上。这类元器件也是高价格高利润的。除了通讯基站意外,未来无人驾驶汽车用的毫米波雷达上也用得到。

c.CETC中国电科55所的产品线70%和13所重叠,他们更重?#29992;?#29992;产品研发。附件有个照片是我自己在展会上拍的,是55所出的8*8单元相控阵天线,是为未来5G基站准备的,目前大唐在测试。这个产品目前功耗还比较大,未来一两年将优化到微型基站可用的地步。未来的5G通讯系统将全部采用智能天线波束合成技术,目前我们看到的诺基亚,爱立信,中兴?#31361;?#20026;展示的5G天线,还全都是分立器件,体积有热水器那么大。而55所的这个产品只有一盒扑克牌那么大,这才是未来。

d.今年初法国总统马克龙?#27809;?#24102;来法国军工企业泰勒斯Thales集团的质量总监,给航天772所(也叫?#26412;?#24494;电子?#33455;?#25152;,缩写BMTI)颁发了质量证书,这标志着772所进入了Thales的供应链。据Thales质量总监说,在考察772所之前,他们以为中国的航天级电子元器件非常落后,考察完之后认为,772所的水平和美国最先进水平只有1到2年的差距。而俄罗斯这几年一直采购中国造的军用电子元器件。2017年772所向俄罗斯出口了X千万美元的航天级电子元器件。现在可以说,没有中国造的电子元器件,俄罗斯连卫星都造不出来。

e.电科11所今年初开发成功了2.7K*2.7K的红外焦平面?#35762;?#22120;,而美国目前最高水平是雷声公司的4K*4K分辨率红外焦平面?#35762;?#22120;。我们的差距并不远。

f.我国计算机用的CPU产业也?#20852;?#21457;展,目前看,这些产品在商业上不太成功,但可以用在军用和政府IT系统中,完全自主化,解决了国家安全问题。从龙芯(MIPS架构),海光和兆芯(X86架构,从AMD和VIA取得授权),申威(购买DEC alpha架构),再加上一些?#25442;?#33455;片,arm架构的处理器,中国基本上能实现整个计算机和网络设备的全自主。下图是电科15所?#29575;?#22826;极计算机公司提供的全自主软硬件平台。有人会说,这些平台的操作系统都是用开源Linux改的,数据库基本是基于开源SQL改的,我们只做了写应用层的软件比如WPS,还不如微软OFFICE好用。但是你想想,世界上能提供这样的全自主平台的国家有几个?除了美国,只有中国了吧?你可以说,日本德国这样的国家也有能力搞,只不过?#29615;?#38754;他们战略上没有压力?#29615;?#38754;商业上不合算,所以他们没搞。这可能是事实,但是我们做到了,就是了不起的。据我所知,俄罗斯对我们这套自主平台可是羡慕不已呢,已经有些?#27010;校?#25171;算购买了。

总体来说,中国军用电子元器件国产化?#26102;?#36739;高,但还有20%左右需要进口,其中大部分通过特殊渠道是比较容易买得到的。但的确有些高端的产品难以买到,主要集中在高端DSP,高端AD/DA变换器等领域。这些高端的产品一般?#21069;?#35746;单生产,市场上没有存货。比如雷声公司要造一批雷达,向TI公司订购1000片DSP,TI公司会单独开动生产线生产,从?#25442;?#21040;雷声公司入库,都有美国安全部门监控。除非雷声公司有内鬼往外卖,否则市场上根本就买不到。对于这些产品,我相信在我国军工企业的努力下,一定能实现国产化。

中兴怎么办?中国怎么办?

这次中兴?#24187;?#22269;政府禁售电子元器件,麻烦很大。基本上是灭顶之灾。虽然被禁售的美国产电子元器件有可能找到日本?#20998;?#20035;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?#28216;?#29992;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?#22278;?#35797;,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?#28783;?#20214;,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?#22278;?#35797;以外,无线部分还需要送交第三方实验室进行无线方面的测试,比如谐波,?#30001;?#26041;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?#20197;?#30740;发方面还涉及软件?#38382;?#30340;调整。这个流?#35752;?#23569;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,那就相当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?#28006;?#29978;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。整个流程需要的时间就是数月乃至数年了。

总之,即使有替代品,中兴公司?#19981;?#38754;临数月乃至数年?#29615;?#20986;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。手机行业有一个经典的风险控制失败的例子,就?#21069;?#31435;信手机,由于研发时没有选择更多供应商,爱立信手机的几颗重要芯片全都由飞利浦美国新墨西哥州工厂生产,结果2000年3月该工厂发生火灾,导致爱立信手机至少半年不能出货,最后爱立信被迫宣布退出手机市场,  之后重新与索尼合资成立索爱。中兴这次遇到的问题可比当年爱立信?#29616;?#24471;多,确实是灭顶之灾。

所以我个人的看法,这次中兴自己去跪舔美国政府是没什么用的,唯一的希望就是中国政府采取措施,在贸易战上为中兴争取机会。最近不是美国高通公司要?#23637;?#24681;智浦公司,需要中国政府批准么?这简直是送子弹上门啊。

从另?#29615;?#38754;讲,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。

网上有些文章做情绪性地宣泄,说什么中国市?#26723;?#19968;的是茅台,让我们?#28216;?#30528;茅台酒对抗英特尔吧。还有人说,共享单车烧钱五六百亿,怎么不见中国政府投?#23454;?#23376;元器件产?#30340;兀?#35828;这样的话的人是对中国近些年在电子元器件行业的投资一无所知。下面我就做些介绍。

中国对民用电子元器件行业大规模投资是近十年内才开始的,之前经济实力不足,实在没钱投?#20999;?#22825;价的工厂。而近些年来的投资,非常有针对性。2017年全球电子元器件的总市场是4000多亿美元,中国占了一半多,约2300多亿美元。这其中90%以上靠进口。进口额最大的是各类屏幕和?#38142;?#20869;存芯片,约有七八百亿美元。屏?#29615;?#38754;,LCD是现在的技术,OLED是未来的技术,韩国三星电子的AMOLED屏幕占了全球95%的份额。?#38142;?#21644;内存方面,三星和韩国海力士占全球70%的市场份额。如果拿下屏幕和内存?#38142;?#30340;市场,我们的进口电子元器件?#31361;?#20943;少至少三分之一。那么就看看中国在这两方面的产业布局吧:

八个OLED厂子在建,每个投资额都是四五百亿人民币!都在未来两年内量产!可以预计,两年之后,三星对OLED产业的垄断将被彻?#29366;?#30772;。

另外LCD面板厂,在过去十年,我国已经建设起了十几个,目前还有几个高世代LCD面板厂在建设,每个投资额也是四百亿人民币以上。

屏幕厂的世代线划分?#21069;?#29031;基板的尺寸决定,基板越大,世代越高。AMOLED目前最高的就是6代线。LCD最高的是10.5代线。屏幕都是从基板上切割下来的,每世代线都有一个最经济的切割方法,通常是切割成6块相同的屏幕。去年底京东方合肥10.5代线量产,最经济的切割方法是切割成6块75寸屏?#24187;?#26495;。这是目前世界上最先进的LCD生产线。京东方为了保证利润率,偏向于将75寸面板做成8K分辨率。所以今年下半年,我们将会看到一批国产电视机上市,75寸8K分辨率。

这是已经开工建设的?#38142;?#21644;内存厂。注意投资额的单位,B是指Billion,10亿美元。是的,长江存储的投资额是240亿美元!是的,紫光南京DRAM工厂投资额是105亿美元。紫光控股了长江存储。说句实话,长江存储的产能只是三星的一个零头,技术上也比三星落后一代(我在前面讲过,三星目前在量产64层堆叠,明年将量产96层堆叠,而长江存储今年刚量产32层堆叠,明年将量产64层堆叠),但是,三星已经无法再控制?#38142;?#30340;价格了。更何况紫光的胃口不止一个长江存储,紫光规划在南京和成都各再建一个3D  NAND Flash工厂,总投资500亿美元。

上面总结的只是目前国内大笔投?#23454;?#23376;元器件行业的一部分,民用IC企业还有中芯国?#23454;?4纳米工厂,还有其他一些公司的工厂,投资额都是动辄四五百亿人民币起。还有人抱怨中国风投烧了五六百亿在共享单车上吗?和中国在电子元器件产业的投?#26102;?#36215;来,共享单车烧的那点儿钱算个屁。

可以预测,两三年后,中国民用电子元器件的国产化率将会有一个?#31245;尽?#26368;大的利空是韩国三星,因为中国挑选的第一个战场都是三星的当家产品。想当年三星手机因为电池爆炸事件市场占有?#22987;?#36300;,而三星利用它在?#38142;?#24066;场的垄?#31995;?#20301;,让?#38142;?#30340;价格涨了三四倍,结果当年三星集团不但没有因为手机销量巨降而亏本,反而盈利数百亿美元。这样的好日子?#25442;?#20877;有了。估计未来三星会打出?#23548;?#29260;以打击中国新生的屏幕和内存?#38142;?#20225;业,我们不用怕,有发改委在,玩儿死它!

毫无疑问,这次中兴事件后,中国政府会更加疯狂地投?#23454;?#23376;元器件行业。除了砸钱以外,还有更多的政策扶持。最近几周我就听说,满足条件的集成电路企业可免5年企业所得?#21834;?#36825;两天我在几个投资人的微信群里,见到投资人非常踊跃,投资行?#24471;?#24180;都会推一个“风口?#22791;拍睿?#27627;无疑问,今年的风口将是电子元器件制造业。早在去年初,我有个深圳的朋友和深圳华强北的一群电子元器件分销大佬们吃饭,其中有几个大佬靠打磨二?#20013;?#29255;冒充新品发财,所有的人都看好投资芯片封装厂甚至晶圆厂,打造自己的品牌。这?#20999;?#19994;底层的动力!我相信,在政府,投资人和行业底层的共同推动下,我国的电子元器件行?#21040;?#22312;未来几年疯狂发展。

打了这么多鸡血,在最后,我也想泼一点冷水。即使我国的电子元器件行业拥有了和美国一样的实力,就不受任何威胁了么?未必。要知道,强大如美国,电子元器件也做不到100%国产化。这是因为电子元器件的品类太多太多,一个国?#20197;?#20040;也不可能把所有的门类全占领,总是会有国际分工。还记得索尼创始人盛田昭夫和石原慎太郎在九十年代初合写的?#24230;?#26412;可以说不》么?当时海湾战争刚打完,?#24187;?#20307;吹嘘为硅对钢的胜利。盛田昭夫在书中公然说如果没有日本的芯片,美国就打不赢这场战争!所以我们应当看到,美国也有一大部分的电子元器件依靠进口。但是美国和我国不同之处在于,它进口电子元器件的原产地,日韩台欧,在政治上全是它的盟友(或傀儡),贸易争端可能有,但绝对?#25442;?#20986;现因为政治原因而卡脖子的问题,日韩台欧全都没有这个胆子。所以美国的电子元器件国际供应链是完全可控的。那中国呢?未来中国肯定还会有一部分电子元器件需要进口,日韩台欧会?#25442;?#36319;着美国对我们禁运?是有这个可能的。如果我们为了解决这个问题而?#38750;?00%国产,这在经济上一定是不合算的,结果会导致我国的电子产品成本升高,有价格劣势。这是一个无法解决的矛盾。

还有,我还要强调,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?#33455;?#20105;力的工资,还需要社会环境和科研体制的?#27597;铮?#25165;能留得住人。这是要经过漫长的努力才能?#32929;系目巍?#25105;们不能指望看到国产电子元器件在短期内打遍全世界。

总之,我对国产电子元器件行业是谨慎乐观的。这次中兴被禁运事件,将成为一个伟大的契机,就像1999年炸馆事件导致中国重整军备一样,美国一定会为这次事件惊醒?#21496;?#40857;而后悔!

解读中国芯片真实水平,与世界顶尖差多少?

2018-07-14
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大香蕉老师