解讀中國芯片真實(shí)水平，與世界頂尖差多少？

　　不要認(rèn)為國內(nèi)智能手機(jī)CPU企業(yè)都靠買ARM的IP core，沒什么了不起。要知道，數(shù)年以前美國買ARM方案做手機(jī)CPU的IC企業(yè)可有不少，比如NVidia，Marvell，TI。他們后來都退出了智能手機(jī)CPU市場。而中國這幾家企業(yè)堅(jiān)持下來了并且發(fā)展壯大，很了不起。

　　在很多產(chǎn)品線上，比如WIFI芯片，藍(lán)牙芯片，交換機(jī)芯片，FPGA芯片，中國的FABLESS企業(yè)都有布局，都有產(chǎn)品，只不過產(chǎn)品還比較低端，占據(jù)高端的都是國際大廠。那么怎么才能走向高端?高端芯片比低端芯片強(qiáng)的主要不在制程工藝上，甚至低端芯片的制程工藝和高端芯片可能是一樣的甚至更高。高端芯片高在這幾個(gè)方面：1.擁有專利，甚至寫入了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 2.能領(lǐng)導(dǎo)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的升級(jí)，性能更好功能更多。3.在推出時(shí)間上能領(lǐng)先低端廠家，吃掉產(chǎn)品生命周期中利潤最豐厚的時(shí)段。以WIFI芯片為例：國際大廠如英特爾，博通，Marvell等，都養(yǎng)了一大批研究人員，對(duì)未來幾年的技術(shù)進(jìn)行研究，同時(shí)在IEEE的WIFI標(biāo)準(zhǔn)化組織里投遞研究成果，和同行PK，爭取把自己的專利寫進(jìn)下一版標(biāo)準(zhǔn)中去。同時(shí)工程部門同步做實(shí)現(xiàn)，能在IEEE開會(huì)的時(shí)候拿出樣品做成果展示。當(dāng)WIFI標(biāo)準(zhǔn)一定稿，立即推出產(chǎn)品。國內(nèi)做WIFI芯片的小廠根本沒有這個(gè)實(shí)力參與這個(gè)游戲，只能等WIFI新版標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布之后， 拿到文檔，仔細(xì)研究，然后研發(fā)生產(chǎn)。更多的時(shí)候，最新標(biāo)準(zhǔn)還無法實(shí)現(xiàn)，只能生產(chǎn)老版標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。這就是低端產(chǎn)品和高端產(chǎn)品的主要差別。

　　總之，在FABLESS設(shè)計(jì)行業(yè)，我國企業(yè)的布局已經(jīng)展開，發(fā)展迅猛。主要的問題是，仍然有一些空白點(diǎn)需要填補(bǔ)，已有的產(chǎn)品偏向低端，需要慢慢向高端拓展。

　　我國的軍用電子元器件行業(yè)

　　和民用電子元器件市場90%以上靠進(jìn)口不同，我國軍用電子元器件由于一直受到美國禁運(yùn)，國家投入得早，基本上在1999炸館事件之后就開始大規(guī)模投入，堅(jiān)持了將近20年的高強(qiáng)度投入，最近這些年終于開花結(jié)果，大部分的軍用電子元器件都有突破，到今天自給率已經(jīng)接近80%。實(shí)際上，總裝備部在采購軍用設(shè)備的時(shí)候，有一項(xiàng)要求是國產(chǎn)化率必須達(dá)到70%。有人說，那是買進(jìn)口芯片打自己的標(biāo)吧?呵呵，像漢芯那樣騙資金在地方也許可行，但你對(duì)中央軍委和總裝備部玩兒這套，活膩歪了吧?我們的國產(chǎn)化率是實(shí)打?qū)嵉?。?dāng)然這里面有仿制品，我就聽說過某研究所通過特殊渠道買來禁運(yùn)的TI高端DSP芯片，一層一層地磨開，一層一層地了解結(jié)構(gòu)，仿造設(shè)計(jì)，兩三年后推出模仿得一摸一樣的DSP。當(dāng)然也有正向設(shè)計(jì)成功的，去年底公布的電科14所的華睿2號(hào)DSP性能已經(jīng)接近TI的高端DSP了。

　　首先我們應(yīng)該明確，軍用電子元器件和民用產(chǎn)品的要求有所不同。民用產(chǎn)品一定把性能，功耗，成本都放在高優(yōu)先級(jí)考慮，而軍用電子元器件則是把可靠性，環(huán)境適應(yīng)性，抗各種輻射干擾等放在最高優(yōu)先級(jí)考慮。

　　難道軍用CPU不追求性能嗎?答案是不像民用產(chǎn)品那么追求。比如，Windows10，你打開菜單，可以看出菜單是用一種漸進(jìn)式的動(dòng)作彈出的，所有人機(jī)界面都有一種三維視覺效果，陰影，半透明，淡入淡出，這些花里胡哨的效果都需要CPU和GPU在后臺(tái)拼命計(jì)算。而軍用電子產(chǎn)品的界面以簡潔明了為第一要求，可以看看F22戰(zhàn)斗機(jī)的座艙顯示器，都是以簡單的線條為主，對(duì)CPU的速度要求沒那么高。事實(shí)上，F(xiàn)22戰(zhàn)斗機(jī)的寶石柱航電系統(tǒng)，采用的是486CPU，而當(dāng)今世界最先進(jìn)的F35寶石臺(tái)航電系統(tǒng)，采用的是英特爾早期酷睿處理器，65納米制程工藝的。

　　按照工作環(huán)境溫度范圍和抗輻射能力從低到高排列，電子元器件的等級(jí)基本可以劃分出四等：民用級(jí)，工業(yè)級(jí)，軍用級(jí)，航天級(jí)。民用級(jí)電子元器件基本只能工作于室溫下，抗輻射抗干擾能力很低。工業(yè)級(jí)可工作于戶外和工業(yè)車間環(huán)境，工作溫度范圍更廣，有一定抗干擾能力。軍用級(jí)則可在更嚴(yán)酷的環(huán)境下工作。航天級(jí)是頂點(diǎn)，可在宇宙空間中工作，有太陽直射時(shí)能達(dá)到零上二百多度，處于陰影之中是零下一二百度，還有各種輻射包括X光，阿爾法粒子，電磁波等等的強(qiáng)輻射，民用電子元器件一上去就完蛋。

　　所以軍用IC和民用IC的生產(chǎn)有很大不同：

　　1. 軍用IC通常用不著最先進(jìn)的制程工藝，有些功率器件還特別需要更大的線寬來承載大電流。要知道美國軍用電子元器件的兩大楚翹，TI和 ADI，都沒有英特爾臺(tái)積電和三星那種頂級(jí)制程工藝的工廠。砷化鎵，氮化鎵微波功率器件，MEMS微波器件，使用的制程工藝線寬更大，通常是幾十微米級(jí)。

　　2. 軍用IC的使用的材料，制造工藝和封裝工藝都和民品不太相同，都是為了達(dá)到嚴(yán)酷的工作環(huán)境和可靠性要求

　　我國軍用電子元器件的生產(chǎn)企業(yè)以國家隊(duì)為主，主要的單位列在下面：

　　CETC中國電科集團(tuán)：石家莊13所，南京55所，成都29所。產(chǎn)品覆蓋射頻，CPU，FPGA，光電，CCD等等很大的領(lǐng)域。

　　CASC中國航天集團(tuán)：北京772所，西安771所，704所。產(chǎn)品主要是航天級(jí)防輻射電子元器件，從CPU，FPGA，SRAM到射頻，再到各種傳感器等等。

　　AVIC中國航空技術(shù)集團(tuán)：洛陽158廠：各種接插件和連接器。

　　另外中科院和中國兵器集團(tuán)下面也有專門做電子元器件的研究所，這里就不都列出來了。除此以外，有些民營企業(yè)也在做軍用電子元器件，做得也不錯(cuò)。

　　國內(nèi)軍用IC企業(yè)建設(shè)了多條6英寸和8英寸晶圓生產(chǎn)線，制程工藝我知道的最先進(jìn)的是45納米的，有沒有更先進(jìn)的不清楚。

　　有些人對(duì)這些國營研究所的印象還停留在幾十年前，大概就是一座七十年代建的大破樓，里面人浮于事，一張報(bào)紙一杯茶混一天。這種印象已經(jīng)徹底過時(shí)了。以石家莊電科13所為例，如果你去他們?cè)诤献髀返睦显鹤?，那確實(shí)符合老派研究所的印象，但是在鹿泉開發(fā)區(qū)，13所有一大片F(xiàn)AB廠房，是真正的國際大廠的范兒。他們內(nèi)部的管理體制，雖然不像外企公司那樣的規(guī)范高效，但也絕不是人浮于事。說到待遇，在石家莊有兩個(gè)電科研究所，13所和54所，給新畢業(yè)碩士的基本月工資都是一萬元人民幣起，還有獎(jiǎng)金。在石家莊這個(gè)待遇是相當(dāng)有吸引力了。

　　這里列幾個(gè)這些研究所和工廠的成就：

　　a.AVIC洛陽158廠也叫中航光電，他們的各種工業(yè)級(jí)接插件和連接器產(chǎn)品，2017年向芬蘭諾基亞供貨1.5億元人民幣，向瑞典愛立信供貨9000萬元人民幣。另外向歐洲ABB，西門子集團(tuán)也大量供貨。

　　不要瞧不起接插件和連接器，有些技術(shù)含量非常高，158廠有的高級(jí)連接器，可以同時(shí)連接電線，光纖，同軸電纜，和液冷管道，并且連接器可以旋轉(zhuǎn)，里面的線路不受影響!(用在旋轉(zhuǎn)的雷達(dá)上)

　　下面的圖片是精華：都是導(dǎo)彈用，飛機(jī)用，超級(jí)計(jì)算機(jī)用的高級(jí)光連接器，價(jià)格在數(shù)千元至上萬元人民幣一根，高價(jià)格高利潤。(光纖連接器產(chǎn)品是中航光電與海信合資生產(chǎn)的)

　　b.CETC中國電科13所的產(chǎn)品更廣。軍迷們掛在嘴上的AESA相控陣?yán)走_(dá)的MMIC TR組件，砷化鎵，氮化鎵功率器件，這些都早已量產(chǎn)。當(dāng)然不能說白菜化，因?yàn)槌杀竞兔绹炔o多大優(yōu)勢。MMIC是單片微波集成電路的縮寫，用在雷達(dá)和軍用通訊器材上比較多，而民用通訊也用得上，這是13所很看重的領(lǐng)域。他們的射頻元器件已經(jīng)在向中興華為供貨了，主要用在基站上。這類元器件也是高價(jià)格高利潤的。除了通訊基站意外，未來無人駕駛汽車用的毫米波雷達(dá)上也用得到。

　　c.CETC中國電科55所的產(chǎn)品線70%和13所重疊，他們更重視民用產(chǎn)品研發(fā)。附件有個(gè)照片是我自己在展會(huì)上拍的，是55所出的8*8單元相控陣天線，是為未來5G基站準(zhǔn)備的，目前大唐在測試。這個(gè)產(chǎn)品目前功耗還比較大，未來一兩年將優(yōu)化到微型基站可用的地步。未來的5G通訊系統(tǒng)將全部采用智能天線波束合成技術(shù)，目前我們看到的諾基亞，愛立信，中興和華為展示的5G天線，還全都是分立器件，體積有熱水器那么大。而55所的這個(gè)產(chǎn)品只有一盒撲克牌那么大，這才是未來。

　　d.今年初法國總統(tǒng)馬克龍?jiān)L華，帶來法國軍工企業(yè)泰勒斯Thales集團(tuán)的質(zhì)量總監(jiān)，給航天772所(也叫北京微電子研究所，縮寫B(tài)MTI)頒發(fā)了質(zhì)量證書，這標(biāo)志著772所進(jìn)入了Thales的供應(yīng)鏈。據(jù)Thales質(zhì)量總監(jiān)說，在考察772所之前，他們以為中國的航天級(jí)電子元器件非常落后，考察完之后認(rèn)為，772所的水平和美國最先進(jìn)水平只有1到2年的差距。而俄羅斯這幾年一直采購中國造的軍用電子元器件。2017年772所向俄羅斯出口了X千萬美元的航天級(jí)電子元器件?，F(xiàn)在可以說，沒有中國造的電子元器件，俄羅斯連衛(wèi)星都造不出來。

　　e.電科11所今年初開發(fā)成功了2.7K*2.7K的紅外焦平面探測器，而美國目前最高水平是雷聲公司的4K*4K分辨率紅外焦平面探測器。我們的差距并不遠(yuǎn)。