陳經：讓網友“沸騰”的中國芯片產能到底如何？

【文/觀察者網專欄作者 陳經】

一．華為“芯片疊加”是怎麼回事？

上週末，愛國畫家@烏合麒麟 因為一個轉發，被嘲“什麼都不懂瞎沸騰”上了熱搜。

事情的核心在於對“國產14nm芯片是否有望在明年實現量產”的質疑，加之@烏合麒麟 轉發的博主@菊廠影業Fans 對相關新聞的評論時，稱兩個14納米芯片“疊加優化可以比肩7nm性能”，“功耗和熱度不錯”，相關言論被嘲“兩杯50度的水，倒在一起成了100度”。

實際上，關於華為海思專利芯片疊加，所謂“兩個14nm芯片實現7nm芯片”，其實是加速數據流的處理。

這個專利本身就是説一些同步信號，看着沒什麼，但就不知道想幹什麼，十分晦澀難懂。一些人就説是兩芯片疊加，就扯出了兩個14nm芯片疊加加速後等於一個7nm芯片的説法，跳躍太大。

這個專利或者説架構，和CPU性能沒有關係，每個芯片還是一樣的。7nm的芯片性能強於14nm是肯定的。但是關鍵在於，芯片或者CPU在系統中應用時，已經不再是整體性能代表，代表性能的變成了數據處理能力。

例如我們用手機時，一般任務都不卡的，但是要同時瀏覽多圖、刷新信息流等涉及大量數據的任務時，手機就顯出區別了。數據處理完，就如同一堆數據流過芯片，流得快速流暢，手機表現就好。單個芯片性能好有助於數據流速高，但是最終還是需要看整體表現。例如一些圖形任務需要用GPU加速。

兩個芯片疊加，信號同步，就能一起來緊密配合處理數據流。一般邏輯任務不需要這個，也不用加速。但是數據流處理，經常是可以並行加速的。等於一股水流分成兩股來處理，整體流速就加快了。

數據流不能亂，就需要同步好來處理。理想情況下，一個數據量大小為T的大數據包有節奏地流過一個芯片，處理時間為t；這個雙芯片疊加的架構中，數據包就會有節奏地流過兩個芯片，每個處理T/2數據量，用的時間是t/2。這樣數據流處理速度就加快了，節奏不亂處理也是正確的。

這個架構是對這類數據流很有效，用到手機上應該會有加速的感覺。但是這並不是説兩個14nm芯片性能就等於一個7nm芯片了，很多任務是沒法加速的。具體體驗如何很難説，收益能不能抵消代價需要評估。

二．“國產14nm芯片明年量產”？

“國產14nm芯片明年量產”消息剛出來，6月23日我就分析了，什麼是“國產14nm芯片”。所有生產設備全部國產是不可能的，不符合技術規律。感覺可能是媒體發的初稿對於“國產芯片”的理解出了問題，搞出一個“沸騰了”的大消息，讓人以為100%國產的14納米芯片很快就能量產了（或至少相關的國產光刻機行了）。

文章發出來後，專家本人或者有關部門發現輿論理解不太對，就修改了內容，刪去了專家關於“國產14nm芯片明年量產”的內容，這是嚴謹的，確實不應該高調，也不符合技術規律。這也説明芯片知識比較專門，容易出理解問題。

實際應該是介紹中芯國際搞的去美化產線的進展。這和很多人以為的“所有設備都是自研的國產芯片”，差距極大。實際光刻機等關鍵設備和材料還是需要外購，就像國產大飛機。國產替代有很大進展，但要完整支持產線還要好幾年。

所以正確的口徑應該是，“芯片國產化快速發展”、“是100%國產芯片的起點”，而不是100%國產芯片已經快有了。這種量產的產線作用是，國產化不斷進步比例不斷上升，而不是已經全部國產化了。用5年時間實現100%國產就不錯了，3年就是奇蹟。

為什麼不可能很快全國產化？其實業界很多人都説過，芯片生產各種設備多得很，國產設備份額極小。短期內全部設備都換成國產沒法搞，肯定是逐步換，有先有後，基礎好容易突破的先替代，難的後替代。不可能忽然一下就從幾乎沒有，到全部都替代好了。

中芯國際要搭去美化驗證線，也不可能激進地進行全國產的規劃，肯定是引入部分條件成熟的國產設備，先保證2022年底調試量產成功。成功了，再從這個起點逐漸加多國產設備，哪裏不對，也能回退調試。一起全部國產設備，出錯了也不知道怎麼調。

三．中國芯片產能到底有多少？

那麼，大家關心的中國芯片產能到底有多少？這裏用數據説話，可以看出情況確實不容樂觀。

2020年中國芯片產量2613億塊，全球10015億塊。進口5435億塊，出口2598億塊（指芯片直接出口，放在電子產品中出口的不算）。這麼看，中國芯片產量按數量計，超過全球四分之一，好像還不錯，但這是錯覺。

中國這個2613億塊，很多是封裝測試後的產出。2019年中國封裝測試產能2420億塊，是我國集成電路行業四大領域中市場份額佔比最高，技術差距最小的。封測、設計、製造、設備，我國行業地位依次遞減。芯片製造設備份額只有6%差距極大，封測市場份額有20%以上還將大幅增長。行業龍頭長電科技市場份額約10%，是中國所有芯片企業裏全球市場佔比最高的。

封測難度相對較低（也是高科技），不是芯片生產瓶頸。我國大量封測包裝出的芯片成品，其實是進口進來的經過光刻加工的半成品加蓋加引腳，就和以前的電子產品組裝類似，不應該算有效芯片產能。這種芯片封測完之後又得出口，其實相當於賺一個加工費。當然是很有技術含量的高級加工，越多越好，但一般不當成重要的芯片產能數據。

比較合理約定俗成的芯片產出佔比的統計方法有兩種，一種是看芯片設計公司是哪個國家的。設計出來生產方式有兩種，自己設計自己生產的IDM方式，以及純設計讓別人代工的Fabless模式。美國佔比約50%，2018年中國大陸純設計佔比約13%。這個方法還是比較合理的，芯片生產完是歸設計芯片的公司，能代表實力。

中國芯片設計銷售額在以每年20%-25%的高速增長，2015年全球佔比還只有6%。芯片設計就是搞軟件和軟硬件結合調試為主，中國企業能快速學會。但是，從華為海思設計了芯片卻無法生產來看，這個統計方法被美國破壞了，關鍵變成了芯片製造。

另一種統計芯片產能的辦法，就是看芯片晶圓光刻加工工廠的產能。這是芯片製造最關鍵的環節，很有道理。晶圓主要是12寸和8寸直徑的，這個是英寸，8寸約200毫米，還有6寸4寸的比較落後可忽略。12寸晶圓面積約相當於8寸的2.25倍，就這樣折算成“8寸晶圓等效產能”。然後看每個月能加工多少萬片8寸晶圓。

例如我國有22家實體單位（可能是一個集團的，如中芯國際就有6家，不包括外資企業）已有或將要有12寸晶圓廠，已有總產能是每月38.9萬片12寸晶圓。還有22家實體已有或將有8寸晶圓廠，目前產能是每月74萬片8寸晶圓。我國企業總的晶圓等效產能就是每月：38.9*2.25+74=161.5萬片，單位為8寸晶圓。

這個是什麼水平？韓國三星一家，晶圓等效產能就有每月310萬片，全球佔比14.7%。也就是説，我國所有企業加一起也只有三星的一半多點，全球佔比7.6%。這其實是非常低的，所以中國才要進口那麼多芯片和光刻好的半成品。

中國還引進了四家大的芯片製造外企，西安三星、無錫海力士、南京台積電、大連INTEL，別的就小多了。加上外企在中國的等效晶圓產能，中國芯片產能佔比就是13.9%。這個份額還算有點基礎了，但是比起中國的芯片用量遠遠不足。

芯片產能堆積不容易，哪怕未來幾年我國企業等效晶圓產能翻倍，加上外企全球佔比也沒法超過20%，遠遠不夠。所以對中國來説，將來很長的一段時間，芯片產能都是遠遠不足的，需要大幅提升佔比。

關於世界上的芯片產能過剩，這是歷史上多次發生的，一會過剩一會短缺，不能當做長期決策依據。中國決策已經定了，就是不管世界上短缺還是過剩，中國都要狠狠擴大產能。過剩了，新廠子產品賣不出價可能賠錢，但這不叫事，頂過去不是問題，中國總能等到短缺的時候一把回本。這都是不需要爭論的，芯片產能的戰略意義已經遠遠高於一時的過剩或者短缺，中國產能佔比這麼少，加產能就一定沒錯，在戰略層面中國產能就是極度短缺。

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