芯片全球格局，速度并非制胜法宝，“慢”芯片抢占大市场

一谈到芯片，许多人认为速度越快越好，但芯片的整体市场看，速度并非制胜法宝，“慢”芯片也抢占了大批市场。
在详细讲解前，先自我介绍一下：从事 软、硬件开发有20多年，2009年开发了平板点菜硬件设备，并且申请了国家专利（附图，当时ipad 还没有进入中国，iphone4是2010年后的产品 ）
2009年我申请的智能平板硬件专利产品
从事过一线的硬件开发，电路板根据不同精度分别委托嘉立创，迅捷兴、牧泰莱，美维等 不同pcb厂家加工（见下图）。
智能硬件研发中，委托不同精度厂家加工pcb电路板
下面我做一次关于芯片的科普。
本文共分8大部分：

• 1 常用芯片可分为8个大类
  
• 2 芯片产业的全球格局
  
• 3 芯片处理器并不是越快越好
  
• 4 英特尔CPU是最快的，为什么无缘手机、平板处理器
  
• 5 芯片行业被误导的微笑曲线
  
• 6 光刻机精度问题，对军用和工业领域影响有限
  
• 7 美国打压中国芯，并不是因为中国的政治体制
  
• 8 中国芯片行业如何破局？
  

不少网友心中的芯片默认为处理器，例如 486，586， i3,i5,i7, 高通骁龙，华为麒麟 等， 从芯片市场来看，处理器只是芯片市场的一个类型。

第一类： 处理器类型的芯片:类似CPU、GPU、DSP 、MCU 、AI 这类芯片类似于人类的大脑，从事于运算思考，运算速度从8位，16位、32位、64位不断升级，主频由低到高，芯片由单核到多核。
第二类：存储和记忆类的芯片，类似NAND FLASH ,SDRAM ,ROM 芯片
第三类：传感器类型的芯片，例如摄像头、麦克风、温度感知等内置感知类芯片，获取外部感知。
第四类： 通讯类芯片，例如wifi ， 蓝牙，RF射频 等通讯芯片
第五类： 接口类型芯片，比如usb 接口 ，以太网接口芯片转RJ45输出 , 串口232电平转换芯片
第六类：电源管理类芯片，比如我们的充电宝 拥有过充、过放、短路的自动保护芯片、同时有电压输入转换、稳压输出的功能，实际上在CPU附近的高频电路，对电源的稳定要求更高，都配置了稳压、整流芯片。
第七类 ：功率放大类芯片，例如LM3886功放芯片。
第八类 ：音频和视频解码芯片，例如海思视频编解码芯片3510等
当然还有其它类型芯片，这里不一一叙述,。
如果考虑到功能、性能、封装工艺等特点，实际上芯片有成千上万种规格型号。
来自数据统计公司IC Insights发布的2018年报告
目前芯片产业主要美国、韩国、日本、 欧盟，这些年来中国大陆也快速崛起。
按照数据统计公司IC Insights发布的报告显示，在2018年，美国无晶圆厂芯片公司、有晶圆厂芯片公司在全球所占的市场份额分别为68% 、46% 。
第1名美国 50% 以上
第2名韩国占 27%
第3名日本占 7%
第4名欧盟占 6%
第5名中国大陆 3%
目前国内的芯片产业主要还是在无晶圆厂占全球13%，而有晶圆厂则是1% 。
在2006年的时候，刚接触芯片时国产mcu只有宏晶 stc 51单片机，近些年国家扶持芯片产业的力度越来越大， 总体上底子薄进展快，但是与美国相比较仍然有很大差距。
芯片核心从业人员看，亚洲裔占了非常大的比例，STEM (科学、技术、工程、数学)方面 东北亚地区的人总体水平比较强，美国高科技领域大量使用了华人。
在之前《中国人应该自信，华人并不比欧美人差，来自大数据的事实和真相》一文中，做了更加详细的介绍，有兴趣的请关注我，在图文中查看。
“慢” 芯片，占领大批市场
工作中直接上手过宏晶stc 51, AVR 单片机、msp430、以及ARM架构的芯片如S3c2410，S3c2440，S3c6410，对芯片行业有一定了解 。
生活中许多应用场景只完成一些单一任务，对处理器速度要求并不高，反而对成本、供货、产品稳定性更重视。
我们举几个例子 ：
家用电器 ： 例如电冰箱、彩电、电风扇，电饭煲、洗衣机、热水器、空调机、音响视频器材、微波炉 、电烤箱 等。
智能仪器采用单片机控制： 数字电压表、功率计，示波器，各种分析仪 。
商业应用：对讲机，复印机、传真机、充电宝、打印机、点菜宝 ，普通网络交换机，普通路由器，楼宇通信呼叫系统等
工业控制: 照明控制、机床控制、数据采集 、485通讯通信、信号检测、 测控 、流水线的智能化管理电梯智能化控制
医用设备： 医用呼吸机，X光拍片机，心电图分析仪，病床呼叫器，，监护仪，报警控制、超声诊断设备等等。
上面这些应用场景， 广泛采用了mcu 单片机控制 8位、16位都有，也有用到ARM9，此类应用要求供货稳定、性能可靠、低成本、低功耗等，所以“慢”芯片抢占了大批市场。
速度只是性能中的一项指标
在2010年6月，苹果的iPhone 4上市，拉开了智能手机的序幕，使用ARM架构的 A4处理器 1GHz， 存储只有16G , 与同期英特尔cpu 比较,速度没有优势。
但是作为一个移动端的产品，速度不是唯一的选择，需要综合考虑体积、功耗、性能、成本、供货等因素； ARM 体系架构基于精简指令集，运算过程功耗大幅下降， 在移动端电池容量没有突破的情况下，降低设备的自身的功耗，是一个正确选择。
所以手机和平板cpu 基本上都采用ARM 体系架构的设计 。
手机处理器的功耗不会超过10W，而英特尔cpu 基本都是60W起步的功耗，上面要加一个小风扇，需要良好的散热空间。
面对手机市场CPU，英特尔公司其实内部考虑过，但是有2样东西令他非常痛苦，

• 1） 整个cpu 指令集需要调整为精简指令集，英特尔虽然有能力完成，但是需投入巨大的成本，关于手机未来是否替代电脑成为主流，内部并没有达成共识 。
  
• 2） ARM 是授权开放，让其他厂家可以自主设计、生产CPU，但英特尔作为CPU的行业老大，享受垄断利润，没法开放授权割自己的肉。
  

2012年后移动互联网的前景已经非常明朗，英特尔开始生产移动端cpu芯片，但是面对ARM 体系架构的开放很难挑战。
华为，苹果 根据ARM 体系架构自主设计芯片，然后台积电加工。
三星是自己设计、生产， 其他厂商中高端找 高通、 中低端找 联发科 ， 所以手机和平板cpu方面，英特尔已经没有机会 。

记得郎咸平教授解读过一个微笑曲线；研发，生产，销售，按利润来分，生产这一个环节是利润最低的，对环境的破坏是最大的，当时是推荐大家尽可能从事于研发和销售，少从事生产。
这套理论在全球化分工合作时期有一定道理，却会埋下致命的隐患 ， 缺少生产的环节很容易导致产业空心化，美国已经高度重视制造业回流；
华为研发、销售非常厉害，但是生产领域基本是空白， 一旦被卡脖子销售和研发的利润无从实现！
人类工业文明的基础就是制造业， 对一个国家而言，如果不重视制造业，只依托的服务业和金融业，就如同缺乏地基的大楼，是经不起风浪的 ！
美国依靠美元霸权 、军事霸权、科技霸权 立足，但这些并不适合中国，反观日本和德国 经济发达，老百姓生活富足， 这与他们持续重视中高端制造业是分不开的 ，也值得中国借鉴。
光刻机精度问题，对军用和工业领域影响有限
光刻机的精度越来越高，主要是为了控制芯片的体积，功耗 。在手机，平板移动端显得比较重要， 轻便携带设备就不能太大，空间有限又制约了电池容量， 芯片不得不做小，所以对精度要求就高 。
但是工业和军用方面，中央处理器做不成指甲盖大小、可以做成火柴盒大小，即便功耗大10倍，同步电池也大10倍，cpu温度过高则像电脑一样加个小风扇，也可做成插拔更换电池。
只是外观丑陋、笨重一点，这在工业和军用方面不是一个问题，性能稳定可靠才是更关键的指标。
之前上海微电子技术成功研发出精度90nm的国产光刻机，目前精度已经提升到了22nm，虽然离最先进 5nm 还有距离，但差距正在缩小。
目前光刻机的这点差距，主要影响的是消费电子类中高端移动产品，对军用和工业领域影响有限。
国打压中国芯，并不是因为中国的政治体制
在中央党校退休教师蔡霞和 “盲人陈光诚” 负面宣传下， 美国祭出因为中国的政治体制，所以引发美国的制裁，这完全背离了事实的真相。
为了说明这个问题，我举三个例子：
镜头一： 1972年尼克松访华，当时中国处于特殊岁月中，中美双方进行了友好的会谈，经过40年改革开放，今天的中国更加健康，对世界的贡献也越来越大，为什么美国人反而不乐意了？
镜头二： 沙特阿拉伯是君主专制政体，美国人没有对沙特的政治体制指手画脚，反而是传统盟友。
镜头三：二战后日本一直是美国的跟班小弟，连宪法也是美国人制定的，上世纪70年代末日本的半导体工业快速发展，威胁到美国的产业地位后， 美国鼓吹日本威胁论，动用法律手段逮捕了东芝高管，然后FBI特工钓鱼执法逮捕了日本工程师林贤治。紧接着，美国启动"301调查"，裁定日本DRAM芯片存在倾销行为。
迫使日本不得不签订丧权辱国的条约《美日半导体协议》，《日美半导体保障协定》1989年条约签订后日本的半导体增速从前一年的41.7%下降到6.7% ！
上面三个镜头足以说明，国家之间更多是利益关系，当中国的经济快速成长，威胁到美国老大地位，这才是美国动手打压的关键； 人权与政治体制只是占领道德制高点的两块遮羞布。
美国对华为、TikTok 的打压，完全背离了商业基本准则和依法治国的精神。
中国芯片行业如何破局
我们用 SWOT(优势、劣势、机会、威胁)做个分析

• 优势：
  

1）中国盛产 STEM (科学、技术、工程、数学) 理工类的人才，具有全球优势，即便硅谷的话也有大批的华人优秀人才
2）有巨大的消费市场，既可以吸引先进的技术，也可以培育集成电路行业发展
3）有最完善的工业体系
4）现有体制可以举国之力扶持集成电路行业

• 劣势：
  

1）中国的芯片业起步太晚，技术的底子相对薄弱。
2）中国绝大多数芯片企业不盈利，却对从业人员的专业知识要求很高，如果没有合理的收入，容易导致优秀人才流失，另外国企中的论资排辈问题也许值得重视（概括：收入问题、资历问题）

• 机会：
  

1）包括美国硅谷在内，行业内有大批的华人专家，根据目前的调查报告 ，出国未归的高科技人才，主要是国外收入较高， 但是国内亲人一直是他们牵挂的 ，吸引回来是完全有可能的，会加速产业发展。
当初两弹一星23名功勋，其中21人是放弃国外的优越条件回来的，造个原子弹，奖励10块钱无怨无悔， 现在不能只强调奉献精神，而是应该用不低于美国收入水平，吸引高科技人才回国效力。
2）基于现有材料，芯片行业的发展将进入一个瓶颈期，追赶中的差距就会越来越小； 在新技术突破的时候，也可以实现弯道超车。

• 威胁：
  

1）美国会阻止优秀的华人回国
2）面临美国各种的技术封锁，打压与中国合作的厂商 ，实施技术切割。
3）国内的一些企业不真正从事研发，而是靠政府补贴和减税，进行骗补和骗税，白白消耗政府的产业投入！
再看一个翻盘案例：
1964~1976年，美国的芯片杀的日本企业人仰马翻，日本刚刚冒头的芯片产业眼看就要被美国芯片按下去。
在1976年3月 在日本通产省的牵头下，由政府出资320亿日元，三菱、东芝、富士通、NEC（日本电气）、日立五家企业出资400亿日元成立了"超大规模集成电路（VLSI）研究所"。
研究所成立四年后，日本就成功实现逆袭，抢占了大量市场份额，其中64KB RAM芯片占世界市场份额的66%！ 直到1989年签订《日美半导体保障协定》不平等条约才限制了增长势头。
从日本只用4年就逆袭，充分说明“集中力量办大事” 可以快速赶上！
这些年从中央到地方政府，为推进集成电路产业的发展出台许多政策（附图）

目前国家正在加大集成电路行业的扶持力度，只要把中芯、中微半导体、上海微电子、华为海思等一批行业巨头由政府组织起来，内部留住优秀人才，对外吸引海外集成电路优秀华人回国效力，以举国之力推进集成电路产业的发展，芯片破局只是时间问题 。
借用比亚迪王传福的一句话：“芯片是人造的，不是神造的！”当年汽车行业IGBT 也是依靠进口，王传福带领比亚迪强行突破了IGBT 技术壁垒，实现了自主生产， 相信只要3~5年，中国芯片就会打开局面！
全文终
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