如何从美国封杀中兴通讯的危机变成转机之三 -- 对中国半导体产业布局的建议

2018年5月4日

作者: 王继行

这一次对中兴通讯的封杀, 正好帮助中国下定决心, 全面发展半导体产业. 中国每年进口2000多亿美金的芯片. 这些芯片, 绝大部分中国都有研发的能力, 而且在3到5年之间, 都能大量生产. 这样不但能节省大量的外汇, 而且不再受制于人. 更重要的是, 在这个过程中, 积累了技术和人才, 为以后技术的提升和新的领域的开拓打下坚实的基础. 我相信历史会记下这个事件, 我更希望在十年后, 我们能很高兴的告诉美国, 并感谢他们, 没有他们, 我们哪会有今天? 一笑泯恩仇.
从半导体产业的布局来看, 首先生产线必须集中. 这个要以台积电为榜样, 另外还需要一个像创意这样作为台积电设计后端服务的辅助公司. 大陆已经有这方面的技术和管理人才. 只要资金到位. 应当水到渠成. 台积电在20个月就建成16纳米的生产线.
但是光有生产线还不够, 必须要有产品来喂它, 否则上百亿美金的生产线, 就变成鬼城. 产品大致分为这三大类.

第一类. 存储器, 像DRAM, NAND flash. 这些就像白米饭, 可以用它来填肚子, 但是没有什么特别营养. 大陆在这两样产品都早已启动, NAND flash就要开始大量生产. DRAM 已经投片, 还在调试阶段. 这类产品都需要长时间来提高成品率和可靠性, 而且以后还要不断的改进制程, 降低成本.
第二类. 通讯和消费电子产品. 几乎你所能看到所有的电子产品, 除了计算机和服务器以外, 都可以归到这一类. 这一类就像鸡鸭鱼肉和蔬菜, 好吃又有营养. 我虽然没有准确数字, 直觉估计, 第一类加第二类, 占了整个芯片市场的80%. 除了Intel和AMD, 都属于第一类或第二类. 从数目来说, 95%以上的芯片公司都属于第二类.
从上个世纪80年代末起, 整个通讯和消费电子技术开始了一场数字化的大革命. 它改变了所有消费性电子产品, 更开启了因特网的时代. 所有的信息包括语音图像和视频从仿真转到数字, 这些信息的传输和储存, 也从仿真转到数字. 在这以前, 日本绝对主导了甚至是垄断了整个市场. 而在这以后, 美国, 韩国, 台湾的芯片公司, 加上大陆的组装工厂, 加上各个大厂家的品牌, 逐渐取代着日本的地位. 这也是日本经济失落了二三十年的一个很主要原因.
这些产品包罗万象. 包括了手机, GPS 导航, 随身听, iPad那一类的平板, DVD光盘播放器, 硬盘, 路由器, 电视机, 摄像机, 录象机, 甚至AI功能的监控器, 各种标准的WIFI, 蓝牙, 无线识别标签, NFC, 智能手表手环, 智能电表, Cable modem, ADSL, VDSL, PLL反正你能看得到或是想得出的新鲜产品, 几乎都属于这一类.
我一开始就关注这一方面的发展, 试图了解这方面的技术和算法, 以及如何用芯片来实现. 因为每一样都可能是一个创业的机会. 后来我又和清华大学的教研组, 还没有毕业的学生们, 后来又和已经毕业的学生们, 一起工作并开发一整套芯片产品. 我很高兴的发现, 他们完全有能力担负芯片以及相关软件开发的工作. 虽然我在上一篇也指出, 国内大学在射频和模拟集成线路上的教育有盲点, 但这些我相信可以用相当短的时间补齐. 到底这些, 在国外已经发展了几十年. 会的中国人不少. 海归的应该也有, 只是每一种芯片组都需要模拟或是射频芯片. 所以需要大量培养人才, 并在学校生根发芽.
在这一片领域上可以加重投资. 容易看到成果, 见到利润. 培养并吸引更多的人才进到这个领域来. 让整个芯片产业和队伍, 壮大起来.
第三类. 计算机和服务器. 这里主要是由Intel和AMD的x86 CPU为主的芯片. 它是芯片中的极品. 服务器芯片每片可以贵到5000美元. 这一类就好像鲍鱼和海参.
30年前我们公司, 做出了387管脚兼容的浮点协处理器. 立刻就有市场而且替公司产生很好的盈利. 由于我们不从Intel找人参与开发, 也没有侵犯它的专利, 它也从不找我们的麻烦. 以后几年, 我们就从这里产生出七至八千万的利润, 进行一些新的产品开发, 包括486 CPU. Intel的策略, 就是用最新的工艺, 最好的设计快速提升CPU的性能, 我们追赶无望, 董事会下令终止项目. 这是我过去几十年唯一没有看到完成的项目. 不过公司还是用其他开发出来的产品上市.
今天世界上最快的CPU核就是x86, 有着微软窗口的生态圈和Oracle的数据库软件支持, 极难撼动. 十几年前大陆龙芯用MIPS指令集做出计算器芯片, 以后又不断改进, 一直过得很差. 最主要的原因是, 既没有微软的生态圈支持, 又没有x86的性能, 自然没有人去用. 后来又有公司用ARM CPU做服务器, 也不成功. 原因也很简单, 它所用的CPU核所做出来的服务器芯片, 比起用Intel或AMD的服务器芯片性能差太远了, 自然Oracle不会去支持. 这些都是付出的学费. 可是能不付学费多好?
要想进入这个市场, 必须要有性能最高功耗够低, 没有知识产权问题的x86 CPU核. 必须先作可行性研究. 这只要几个好的Computer Architect研究就行了. 先读一读AMD在2016年8月在Hot Chip Symposium发表它最新的x86核叫做ZEN. 这一个CPU核比现在Intel的都要好. 它使AMD打进了Intel垄断的服务器市场, 公司的股价也翻倍. 可以想见, 以后4年是这两家公司生死搏杀的时代, x86性能还会有很大的提升.
要真正启动这个项目, 必须要有以下的先决条件. 缺一不行.
1. 了解ZEN改进性能的所有方法. 并且要有预案, 要超过ZEN很多, 因为我们谈的是五年后的对手.
2. 研究过去17年, 发给或是正在申请的Intel或AMD有关x86指令的专利. 若是有的话, 这就是致命的. 还有的是有关性能改进的专利. 这些需要想办法绕过去, 而且要做得更好. 假如芯片需要四年开发的话, 可以从17年缩短到13年.
3. 能否在三或四年后使用到和Intel一样好的制作工艺. 像是4纳米的技术. 4纳米的线宽相当于把18个硅原子排在一起. 差不多到生产工艺的极限了.
4. 计算器终端需要集成GPU以及南桥北桥. 服务器需要特别制作的DRAM和封装. 这方面需要寻找特殊的合作伙伴.
5. x86指令匹配的验证方法.

结论.

生产线要集中. 第一类和第三类产品开发, 因为投资很大, 也只能每一种产品投资一个公司. 可是第二类产品的开发, 主要是看设计人员在哪里聚集, 就在哪里设置, 因为种类太多, 需要的人数也最多, 必须遍地开花.
第二类产品相对好打, 因为都是固定目标Sitting Duck. 没有什么克服不了的技术难题, 需要的人很多, 资金的要求并不大, 投资回收的风险相对较小. 在这方面的投资可以持续增长, 更重要的是在这个过程中, 会培养大量的人才.
第三类产品, 从经济回收来说是高风险. 不是最好的性能, 做出来也卖不掉, 而且以后3到5年间, 要求的性能还会快速提升, 因为Intel和AMD会拼死搏杀. 以后就会稳定下来, 因为生产工艺的改进, 已经到达极限. 从架构上来改进CPU核也会到头. 那个时候我们看到的就是固定的标靶. 好打多了.

做出和x86指令兼容的CPU, 那就只是芯片设计的问题. 否则就要提供数据库软件. 另外还有操作系统和生态圈, 市场上的风险又大多了.
我们可以这么想象, 商场如战场. 第一类, 第二类产品就是广大的农村小镇. 市场都比较单独, 壁垒低, 风险也比较低. 打掉一个就可以守住一个. 第三类. 就是城市要塞. 对手兵精将广, 有吃不完用不完的粮食武器弹药的供应, 城墙在以后3到4年之间会越来越厚, 越来越高.
可以很直白的说, 这就是一场新的人民战争, 全中国的芯片市场就是广大的人民群众, 整个战略就是乡村包围城市.
可是大规模开发第二类的产品需要很多人才, 这些人才从哪里来? 下一次讲的就是怎样建立和培养队伍. 遍地开花.