21专访丨布鲁金斯学会高级研究员唐睿思:摩尔定     DATE: 2021-12-27 09:18

  12月13日,阿布扎比主权基金、半导体代工企业GlobalFoundries的主要股东Mubadala表示,半导体行业有望在未来十年内实现“指数级”增长。

  Mubadala的CEO Khaldoon Al Mubarak指出:“半导体行业花了50年达到了5000亿美元的规模。在大约8到10年内,这个规模会翻番,随后在4-5年内再翻一番”。

  而从区域来看,中国已经连续多年成为全球最大的半导体消费市场。根据《2021全球半导体市场发展趋势白皮书》,在2020年,中国市场占比最高达到34.4%。美国、欧洲、日本和其他市场的市场份额分别为21.7%、8.5%、8.3%和27.1%。

  对此,布鲁金斯学会高级研究员、威力登激光雷达公司(Velodyne LIDAR)董事唐睿思((Christopher Thomas)在接受21世纪经济报道记者专访时表示,在全球化下,中国的科技企业不断发展壮大并进入全球市场,而跨国科技公司也都从中国不断增长的需求中获益,这是一个协同的过程。“我认为全球所有半导体公司都非常关心中国市场,都想从中分一杯羹。”唐睿思曾是麦肯锡公司全球董事合伙人、亚洲半导体业务负责人。

  伴随着消费市场的不断增长,半导体及集成电路产业也已被列入我国重点发展的先进制造业之一。根据《“十四五”规划纲要和2035年远景目标纲要》,“十四五”期间,我国集成电路产业将围绕技术升级、特色工艺突破、产业发展和设备材料研发四个方面重点发展。

  在这过程中,立足于目前的行业新阶段,哪方面的技术创新将成为提升芯片性能的关键?在半导体的研发过程中,需要注意哪些方面?基于全球供应链,在缺芯问题仍未解决的情况下,各国企业应如何在竞争中实现良性发展?围绕这些问题,唐睿思一一作出了分析。

  《21世纪》:根据《2021全球半导体市场发展趋势白皮书》,中国已经连续多年成为全球最大的半导体消费市场。据你观察,目前半导体市场的全球布局情况如何,中国有何优势?

  唐睿思:中国的半导体市场规模显然非常巨大,当然这里面的市场规模有的直接流向了中国公司,有的流向了在中国设厂的跨国企业,但剔除这部分比例,中国实际的半导体需求依然庞大。

  另一方面,中国作为科技创新之源的重要性也在其中得以体现。在全球化下,中国的科技企业不断发展壮大并进入全球市场,而跨国科技公司也都从中国不断增长的需求中获益,这是一个协同的过程。我认为,全球所有半导体公司都非常关心中国市场,都想从中分一杯羹。

  至于半导体市场的全球布局,这其实是一个庞大、多样化、全球分散的市场,我们必须在具体的产品类别中进行考量。我们只能说,在价值链的每一个层级中,目前主要由哪些市场领导者所主导,比如,以半导体制作过程中使用的化学机械平坦化浆料为例,在这个领域,全球有两、三家公司在这方面是世界上最好的,主导着这一细分市场,分别占据着30%左右的市场份额;在CPU方面,英特尔和AMD占据主导地位;在内存方面,三星、SK海力士、东芝和美光占主导。

  半导体和集成电路需要极端的专业化,每一个细微之处都需要完美。因此,在每一个利基市场中,都会有细分的领先企业,一家公司不可能主导所有,任何一个国家也不可能完全掌控每一层价值链。

  如今在某些领域,中国占据了很大优势,比如在封装测试方面,中国份额在不断增长,并且在这其中产生了一些领先的制造业参与者 ;在移动SoC(系统级芯片)等领域,中国所占的份额也相当可观,而且还在以强劲的实力保持增长。中国目前有许多围绕半导体技术的初创企业,未来也有望成长为具备全球竞争力的公司。

  《21世纪》:近年来,随着数字产业的发展,半导体的需求端发生了哪些变化?

  唐睿思:半导体显然是一个不断变化的领域,在最先进的芯片领域,也已经涌现出越来越多的前沿需求,大家都想实现更好的性能,更低的功耗。在这过程中,我认为有两件事变得非常重要。

  一是越来越多的半导体公司如今已不仅仅局限于设计与制造芯片,他们正投入软件领域。事实上,高通公司、英特尔等大型半导体企业雇佣的软件工程师要比硬件工程师还要多。如今的半导体产业已不仅仅指代硬件,更多的是包含了硬件加软件的业务范围。

  二是伴随着手机等传统芯片市场的快速增长,其他产业也开始使用最先进的芯片技术,自动驾驶汽车就是这样一个领域。在过去,汽车使用的半导体技术较为落后,但如今一些知名汽车企业使用的CPU实际上已经和最先进的手机芯片一样高水平。我们需要注意的是,如今的(芯片)技术已经扩散至IT设备以外的领域,比如汽车、工业互联网、物联网等等。

  《21世纪》:业界称集成电路目前已进入“后摩尔时代”,对此你有何看法?在目前的行业新阶段,哪方面的技术创新将成为提升芯片性能的关键?

  唐睿思:按照摩尔的说法,每过18个月到2年,我们就会看到单个CPU的总体容量翻一番,增加密度的同时降低价格,提升性能。过去很多人预测摩尔定律已经终结,实际上它还在继续,但在这个过程中,事情的确发生了一些变化。

  从终端来看,在过去,摩尔定律仅仅是为了实现晶体管的小型化,但现在,这一定律下的集成电路除了要实现产品精细化之外,更多的是要利用不同的技术、不同的材料、不同的晶体管结构、不同的物理原理来制造芯片,借此实现技术的进步与功耗的降低。

  比如,在材料方面,我认为摩尔定律并不仅适用于传统的硅基半导体,现在在新材料方面已经有很多创新,比如像氮化镓、砷化镓、碳化硅之类。它们并不是硅的替代品,而是一种增强硅材料技术的补充。同时,我们将来所接触到的也许是全新的计算方式,比如量子计算、光学计算等。这些变化十分值得期待,它们实际上是在强化传统摩尔定律、硅基解决方案的效益 。

  但同时,在这过程中,要注意规模与速度的问题。传统硅的价值链非常成熟,可以在短时间内将新技术推向大规模应用。比如当苹果、华为等企业生产一款内置新半导体的手机时,基于高效的全球一体化供应链,他们可以在短短几个月内生产1亿部,质量非常高,缺陷非常小。

  然而,新的半导体材料或晶体管设计要达到这样的规模和速度需要很长的时间。这不仅是性能或者效率的问题,而是你要在达到一定的性能水平之后,可以迅速地将其交付到数百万消费者和企业手中。从这一点来看,新材料、新的计算方式离大规模应用还有一段距离。但总体上,我认为未来10年的技术创新和半导体产业将比过去10年更具创新性,更令人兴奋。

  《21世纪》:对于半导体产业来说,研发是关键所在,也是难点所在,在半导体的研发过程中,需要注意哪些方面?

  唐睿思:要实现杰出的研发,系统架构十分重要。比如说,你在建造一台超级计算机时,并不只是在为它设计一个芯片,你必须了解整个系统是如何工作的,包括所有的接口、图形、内存等。这(一原则)适用于手机、汽车等任何一个市场。

  同时,成功的研发需要耐心,这过程会长达5年、10年甚至更多的时间,在半导体行业,我们需要花很长时间来建立一个核心团队并通过长期的合作来解决难题,如果工程团队的人员流动率太高,对半导体企业来说是一大困难。

  《21世纪》:受全球芯片危机影响,近一年汽车、手机等产业都出现了生产受限的情况。你如何评价目前芯片的总体供需关系?关于后续发展,缺芯问题的解决取决于什么?

  唐睿思:从长远发展来看,芯片的供需关系还不好作判断。现在我们处于供不应求的阶段,但或许在2-3年内,我们又会面临供过于求,这谁都说不准。

  但从目前来看,我们的确看到了芯片需求端的繁荣,我认为这里有三个原因,一是世界数字化的速度比我们想象的要快,这推动了更多的需求;二是当疫情暴发,芯片的订单先是被削减,继而又很快地恢复,但在需求迅速回升的时候,我们(企业)并没有做好准备;第三,我们创建了一个以低成本就能高效运行的供应链,但这个供应链并没有投资更多的(额外)产能,缺乏一个可以管理需求高峰的缓冲区。

  这里面有一个问题值得思考,就是在半导体产业,我们是否需要额外产能?是否需要在系统中保留富余部分?在过去,大部分企业都不希望花更多的钱来投资更多的产能,咨询界多年来也一直在推动半导体企业致力于精益生产,强调没有多余的库存、没有多余的资本。但最近咨询行业也正在发生转向,他们更多地建议公司应该保持弹性来灵活应对变化,这或许意味着我们其实需要投资更多的(额外)产能、保留多个供应商渠道来应对供应问题。

  面对目前的芯片短缺问题,我认为还是需要让半导体公司加强合作,最大限度地扩大全球生产。我希望相关部门可以看到其中的具体问题并努力解决,但这些都需要时间。

  对于中美两国而言,开放很重要,不仅是对彼此,是要对世界其他地区都更加开放。

  《21世纪》:立足全球网络供应链,在缺芯问题仍未解决的情况下,你认为各国企业应如何在竞争中实现良性发展?

  唐睿思:根据我过去看到的一些例子,我认为挑战之一是目前所有的公司都处于激烈的竞争中。事实上,对于相互竞争的不同企业来说,信息共享是不可能的。但我想,我们是否能找到一个可信的第三方?我们都给它提供匿名数据,第三方不共享任何数据,但它可以收集信息,并做出相对应的研判。

  我希望我们可以找到一些方法来实现在保守行业机密信息的同时,也能让行业了解到真正的问题所在。

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