吳龍軍，程貴鋒

（中國電信股份有限公司廣州研究院，廣東 廣州 510630）

手機芯片國產(chǎn)化現(xiàn)狀與趨勢分析

吳龍軍，程貴鋒

（中國電信股份有限公司廣州研究院，廣東 廣州 510630）

為更好地保障通信信息安全，擺脫芯片依賴進口的現(xiàn)狀，首先分析了智能手機主要采用的芯片與芯片供應商格局的基本情況，然后從芯片設計與芯片制造兩方面剖析了手機芯片國產(chǎn)化的發(fā)展進程，指出了目前存在的問題并對未來發(fā)展趨勢作出判斷。

芯片 國產(chǎn)化 大規(guī)模集成電路 芯片設計 芯片制造 存儲芯片

1 引言

芯片是半導體元件產(chǎn)品的統(tǒng)稱，是集成電路的載體，由晶圓分割而成。1960年，美國仙童公司制造出第一塊可實際使用的單片集成電路[1]。我們現(xiàn)在所說的芯片，則是超大規(guī)模集成電路發(fā)展的杰出代表。據(jù)Gartner預測，2017年全球半導體行業(yè)總營收將突破4 000億美元大關[2]。按收入統(tǒng)計，IC Insights所公布的2016年全球半導體企業(yè)排名TOP20中[3]，美國公司占據(jù)8家，日本、歐洲、中國臺灣地區(qū)各有3家公司，韓國擁有2家，新加坡1家，中國大陸暫未有企業(yè)上榜。其中純芯片代工企業(yè)3家，芯片設計公司5家，其余公司則同時具備芯片設計和制造的能力。這一榜單基本反映了芯片行業(yè)主導競爭的全球格局分布。10 nm及其后續(xù)7 nm/5 nm/3 nm制造工藝、4G+/5G通信技術、高性能低功耗移動芯片平臺、大容量存儲芯片、物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)等是芯片行業(yè)聚焦的熱點，知識產(chǎn)權（IP,Intellectual Property）、先進制造/封裝技術、關鍵設備/原料、高級技術人才是主要的競爭壁壘。

據(jù)有關部門統(tǒng)計，2016年中國集成電路進口額高達2 271億美元[4]，對外依存度仍處于高位。近些年，在國家政策的引導下，國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展穩(wěn)步提升，本文梳理了在此輪國內(nèi)集成電路大發(fā)展中智能手機芯片產(chǎn)業(yè)鏈國產(chǎn)化情況，分析了現(xiàn)狀及存在問題，并對未來的發(fā)展趨勢作出判斷。

2 國家政策扶持

芯片在智能手機行業(yè)中擁有重要地位，是制造業(yè)的尖端領域之一，也是先進技術的代表行業(yè)之一。鑒于芯片行業(yè)的重要性以及我國在該領域的落后現(xiàn)實，工業(yè)和信息化部于2014年頒布《國家集成電路產(chǎn)業(yè)推進綱要》[5]（以下簡稱“綱要”），綱要根據(jù)全球的發(fā)展趨勢以及我國的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀，提出了集成電路行業(yè)發(fā)展的主要任務和發(fā)展重點，即著力發(fā)展集成電路設計業(yè)，加速發(fā)展集成電路制造業(yè)，提升先進封裝測試業(yè)發(fā)展水平，推動集成電路關鍵裝備和材料相關技術的突破。

綱要中制定了我國芯片產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展目標，到2020年，集成電路產(chǎn)業(yè)與國際先進水平的差距逐步縮小，全行業(yè)銷售收入年均增速超過20%，企業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力大幅增強。移動智能終端、網(wǎng)絡通信、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等重點領域集成電路設計技術達到國際領先水平，產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系初步形成。16/14 nm制造工藝實現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)，封裝測試技術達到國際領先水平，關鍵裝備和材料進入國際采購體系，基本建成技術先進、安全可靠的集成電路產(chǎn)業(yè)體系。到2030年，集成電路產(chǎn)業(yè)鏈主要環(huán)節(jié)達到國際先進水平，一批企業(yè)進入國際第一梯隊，實現(xiàn)跨越發(fā)展。

為配合集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展，從中央到地方成立了多只產(chǎn)業(yè)基金，國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金，以及北京、湖北、合肥、深圳、貴州、湖南、上海、廈門、四川、遼寧、廣東、陜西、南京、無錫、昆山[6]等地方基金目標規(guī)模已超過3 000億元，各地也紛紛出臺相應政策以促進相關項目在當?shù)氐穆鋵嵧七M。

3 手機主要芯片及主流供應商

智能手機屬于較為復雜的電子設備，它集成了種類繁多的器件。現(xiàn)階段智能手機主要采用的芯片如圖1所示。

從圖1可以看出，現(xiàn)階段一部智能手機中，主要使用的芯片包括主芯片（應用處理器，AP）、基帶芯片、射頻芯片、存儲芯片、攝像頭芯片、顯示/觸控芯片、指紋識別芯片、電源管理芯片、連接芯片（Wi-Fi、藍牙等）等。另外，部分智能手機也會搭載專用的音頻芯片、用于圖像處理的DSP芯片、虹膜識別芯片、感光芯片、協(xié)議處理芯片等。手機主要芯片及供應商匯總如表1所示。

從技術、專利、市場表現(xiàn)等方面來比較可知，國外芯片供應商在主要手機芯片領域，例如SoC、存儲芯片、攝像頭芯片等，處于領導或領先位置，可喜的是目前國內(nèi)芯片企業(yè)已在不少領域?qū)崿F(xiàn)了零的突破，正奮起直追業(yè)界先進。

圖1 智能手機硬件框圖

表1 手機主要芯片及供應商

從圖2的全球手機芯片產(chǎn)業(yè)鏈分布來看，主流供應商主要集中在美國、日本、韓國及中國臺灣，但中國內(nèi)地已在大部分環(huán)節(jié)和領域展開了布局。

4 手機芯片國產(chǎn)化進展

半導體芯片行業(yè)中常見有兩種商業(yè)模式[7]及三類企業(yè)。第一種商業(yè)模式是集成器件制造（IDM, Integrated Design and Manufacture），擁有從設計到制造、封裝測試以及市場銷售等全部職能，代表廠商有英特爾。第二種商業(yè)模式是垂直分工模式，主要由兩類企業(yè)（設計公司與代工商）分工協(xié)作。其中芯片設計公司只做設計，沒有工廠（即Fabless），代表廠商有高通、聯(lián)發(fā)科、英偉達等。代工廠（Foundry）則主要提供晶圓代工制造服務，代表廠商有臺積電、格羅方德、中芯國際等。另外還有一類企業(yè)聚焦于IP設計領域，為Fabless廠商提供各類IP，代表廠商有ARM、Imagination等。

圖2 手機芯片產(chǎn)業(yè)鏈地區(qū)分布示意圖

在經(jīng)濟全球化的大浪潮下，國產(chǎn)化概念在某種程度上被弱化，但芯片的國產(chǎn)化對于國民經(jīng)濟及國家安全等仍然具有重要的戰(zhàn)略意義，本文在對手機芯片國產(chǎn)化情況進行梳理之前，對“國產(chǎn)化”進行了定義：即國內(nèi)公司擁有自主知識產(chǎn)權，掌握核心技術，全資擁有或具有控股權，掌握企業(yè)實際運營。接下來將從芯片設計和芯片制造兩方面來梳理分析手機芯片的國產(chǎn)化情況，其中芯片制造部分包含封裝測試。

4.1 芯片設計

芯片設計作為半導體行業(yè)中極為重要的一環(huán)，研發(fā)成本和技術壁壘相對稍低，是相對容易突破的環(huán)節(jié)，在手機芯片產(chǎn)業(yè)鏈中亦是如此。表2是手機芯片領域中有代表性的國產(chǎn)廠商及其在行業(yè)中的地位，在一定程度上反應了芯片國產(chǎn)化的水平。

表2 有代表性的國產(chǎn)手機芯片廠商及其業(yè)界地位

功耗、成本等原因促使手機芯片集成化程度提高，SoC中包含的模塊愈加豐富，技術門檻提升。另外，為達到更好的平臺性能，SoC廠商會同時提供射頻芯片（Transceiver）、電源管理芯片PMIC等，提高業(yè)務收入的同時加深與下游手機廠商的聯(lián)系，客觀上有利于保持其領導廠商的競爭優(yōu)勢。在此情況下，展訊這樣的國產(chǎn)中低端SoC廠商在由中低端向中高端技術突破，以及開拓更多客戶時將遭遇更大的挑戰(zhàn)。

由于存儲芯片的特殊性，其設計和制造一般由同一家廠商完成，技術和資金門檻更高，且業(yè)內(nèi)早已形成寡頭壟斷的格局，想要取得突破難度較大。國產(chǎn)廠商在手機的其他功能芯片領域已具有一定規(guī)模市場，但在存儲芯片領域仍處于技術研發(fā)和建廠階段。現(xiàn)階段國內(nèi)已有的存儲芯片項目如表3所示。

綜合來看，除了SoC（以及相關射頻、電源管理芯片）領域的海思（海思麒麟970在業(yè)界率先將神經(jīng)網(wǎng)絡處理器NPU引入SoC）、指紋識別領域的匯頂（旭日大數(shù)據(jù)顯示，匯頂出貨量104.2kk，已接近業(yè)界領導廠商FPC的123kk）已接近業(yè)界先進水平，其它手機芯片設計領域的國產(chǎn)廠商尚處于中低端、小眾或起步階段，整體實力相對薄弱，追趕國際先進水平任重道遠。

4.2 芯片制造

相比于芯片設計領域，芯片制造的國產(chǎn)化進程門檻更高。中芯國際是國內(nèi)芯片制造廠商的突出代表，2016年中芯國際收入29億美元[12]，再創(chuàng)歷史新高，在IC Insights“2017年McClean報告”中位列晶圓代工市場第四位。中芯國際的芯片制造業(yè)務涵蓋邏輯芯片（SoC）、圖像傳感芯片、NOR Flash、電源管理芯片等，提供0.35μm到28 nm的多種制程服務。展訊、海思、高通、格科微等都是中芯國際的客戶。

表3 國內(nèi)主要存儲芯片項目及其進展

在地方政府的扶持下，中芯國際在上海、北京、武漢、天津、深圳等地擁有多座晶圓代工廠，但在先進制程方面與業(yè)界先進水平差距仍較大，落后2～3個世代，以至于海思為保證產(chǎn)品競爭力，將主力手機芯片交給了臺積電代工。

中芯國際在先進制程與特色制程兩個領域齊頭并進，與高通、華為合作研發(fā)“14 nm”芯片工藝，在物聯(lián)網(wǎng)領域提供工藝、制造和芯片設計的一站式服務。

芯片生產(chǎn)領域中的一個重要環(huán)節(jié)是封測測試。長電科技通過收購星科金朋，來突破一直難以進入國際一流客戶供應鏈的瓶頸，順利躋身全球封測領域三甲位置[13]。在最新的股權調(diào)整后，中芯國際成為長電科技最大的股東，由此，國內(nèi)芯片制造和封測的兩個龍頭企業(yè)實現(xiàn)了強強聯(lián)合。2017年上半年，長電科技先進技術Fan out和SiP封裝業(yè)務拓展順利，高端封裝市場占比得到持續(xù)提高。

通富微電、華天科技是封測領域的另外兩家代表企業(yè)，分別收購了AMD兩家子公司和美國FCI，均躋身全球Top10榜單[13]。國內(nèi)企業(yè)在封測領域已經(jīng)初步形成了群體布局，同時將在先進技術和新興領域繼續(xù)追趕業(yè)界先進。

5 問題分析及未來展望

5.1 存在的問題

手機芯片國產(chǎn)化現(xiàn)階段存在的問題主要體現(xiàn)在以下5個方面：

（1）僅在部分領域單兵突破，整體上與先進水平差距較大

在國內(nèi)手機芯片相關的從業(yè)公司中，從行業(yè)影響力來看，僅少數(shù)公司在部分領域取得了突破，例如海思的麒麟芯片、匯頂?shù)闹讣y識別芯片等，多數(shù)公司仍扮演著各自領域的中低端產(chǎn)品或服務供應者的角色，整體上與業(yè)界先進水平差距較大，這些公司在技術和資金密集的半導體行業(yè)激烈的市場競爭中謀求發(fā)展的難度也較大。

（2）產(chǎn)業(yè)鏈整體實力尚薄弱，上游關鍵設備和原料仍依賴進口

如果說在芯片設計和制造領域國內(nèi)公司尚有布局，那么在上游關鍵設備以及硅晶圓等原材料市場，國內(nèi)則基本處于空白。關鍵設備和原料市場主要被ASML、美國應材、日本信越等幾家寡頭所壟斷。不過，國內(nèi)首座12吋硅晶圓廠新勝半導體即將量產(chǎn)[14]，有望逐步改善目前12吋硅晶圓99%依賴進口的局面，是建立自主供應鏈的重要一步。

（3）核心技術（專利）、人才缺乏

由于起步較晚，核心技術（專利）和人才缺乏是制約國內(nèi)包括手機芯片行業(yè)在內(nèi)的半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展最大的桎梏。CPU、GPU、通信等方面核心IP被國際領導廠商牢牢掌握，國內(nèi)多數(shù)公司主要通過取得國際廠商授權來進行相應產(chǎn)品開發(fā)。部分設計公司和Foundry在業(yè)務開展之初主要依賴從日、韓、中國臺灣等地挖來的技術人才開展相關業(yè)務，面臨一定的專利訴訟風險，同時上述地區(qū)的領導廠商也因此對人才外流、技術保密等做了更多的防范部署。

國內(nèi)各類芯片人才儲備嚴重不足，支撐產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的人才缺口較大。若按照2020年達到一萬億產(chǎn)值來計算，需要的人員規(guī)模是70萬人，但目前人才儲備不到30萬，缺口較大[15]。高等教育在集成電路方面比較薄弱，專業(yè)化、體系化、產(chǎn)學結合、創(chuàng)新人才引進等方面仍有很多工作待開展。

（4）低層次、高頻度競爭不利于可持續(xù)發(fā)展

國內(nèi)多數(shù)手機芯片廠商起步較晚，業(yè)務起始于國際廠商逐步放棄的中低端市場，這決定了他們在市場競爭中須采取薄利多銷的策略，價格戰(zhàn)成為最常用的手段。例如，展訊為了與聯(lián)發(fā)科爭奪市場，高調(diào)發(fā)起價格戰(zhàn)導致2016年毛利率急速下降[16]。低端產(chǎn)品、低價、低毛利，這樣的商業(yè)模式不利于在資金和技術密集的芯片行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。產(chǎn)品上市即可能面臨市場供應過剩，伴隨著高額的資金投入，則可能導致利潤縮小甚至虧損。

（5）國際巨頭拓寬了在中國本土的布局

ARM、臺積電、高通、英特爾、三星、海力士、格羅方德等紛紛加大了在國內(nèi)的投資，拓寬了布局，以最大限度分享內(nèi)地的集成電路政策紅利。表4是國際公司在國內(nèi)的投資項目的情況。

表4 手機芯片行業(yè)部分國際公司在內(nèi)地的布局情況

國際巨頭加大在內(nèi)地布局是一把雙刃劍，一方面給當?shù)貛矶愂蘸虶DP，同時帶來就業(yè)和產(chǎn)業(yè)鏈配套，對人才培養(yǎng)也是利好。另一方面，國際巨頭在內(nèi)地布局多采用獨資或合資方式，掌控了核心技術和公司運營，在一定程度上增強了其全球運營的實力，不利于本土民族芯片企業(yè)的成長。

5.2 未來展望

《國家集成電路產(chǎn)業(yè)推進綱要》已經(jīng)在產(chǎn)業(yè)政策方面指明芯片行業(yè)的發(fā)展方向和目標，國內(nèi)廠商需在政府統(tǒng)籌下，穩(wěn)步推進發(fā)展。除滿足消費和工業(yè)需求外，還要兼顧在通信、信息安全等領域的發(fā)展，降低對國際半導體企業(yè)的依賴。

人才培養(yǎng)方面，教育部在2016年聯(lián)合其它部門發(fā)布了《教育部等七部門關于加強集成電路人才培養(yǎng)的意見》，為解決芯片人才缺口奠定了教育培養(yǎng)制度基礎。

在國家統(tǒng)一戰(zhàn)略部署下，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)各地的資源投入，集中扶植一批業(yè)內(nèi)龍頭企業(yè)，積極參與全球芯片產(chǎn)業(yè)分工，配套建設從原料、設備，到設計、制造、封測等完整產(chǎn)業(yè)鏈，在掌握核心技術的基礎上取得部分領域的市場優(yōu)勢地位，力爭在智能手機領域率先實現(xiàn)國產(chǎn)芯片的高度自給。

6 結束語

在國家大力推進集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的大背景下，本文以智能手機芯片作為切入點，梳理了手機芯片國產(chǎn)化進展。從手機主要采用的芯片入手，總結了各類芯片主要供應商的全球分布，然后從芯片設計和芯片制造兩個維度，探討了芯片的國產(chǎn)化進程，包括對主要的參與廠商及其在產(chǎn)業(yè)鏈中地位進行了歸納匯總，最后總結了手機芯片國產(chǎn)化過程中存在的主要問題，并對未來發(fā)展進行了展望。

受限于研究資源，本文主要從宏觀和定性的角度進行研究和分析，后續(xù)可以進一步從關鍵技術/知識產(chǎn)權、市場表現(xiàn)、資源投入等角度進行細致、定量的研究，在搭建模型的基礎上，可以嘗試研究發(fā)布例如“手機芯片國產(chǎn)化指數(shù)”等定量化成果。

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[2] 佚名. 2017年過半，半導體企業(yè)誰喜誰憂[EB/OL].(2017-08-04)[2017-09-28]. http://www.sohu.com/a/162236570_464075.

[3] 佚名. 重磅！2016全球前20大半導體收入排名出爐，臺灣3企業(yè)入圍[EB/OL]. (2017-04-14)[2017-09-28].http://www.ichunt.com/News/detail/art_id/812.html.

[4] 陳寶亮. 集成電路2016年進口2271億美元 芯片產(chǎn)業(yè)需在高端破局[EB/OL]. (2017-03-17)[2017-09-28]. http://www.21jingji.com/2017/3-17/xMMDEzODFfMTQwNDcxMA.html.

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[9] 佚名. 揭開合肥長鑫存儲器項目神秘，靠挖墻腳能挖出個未來？[EB/OL]. (2017-08-22)[2017-09-28]. http://www.eefocus.com/embedded/390524/r0.

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[11] 王曉易_NE0011. 紫光南京半導體產(chǎn)業(yè)基地今日正式開工[EB/OL]. (2017-02-14)[2017-09-28]. http://mobile.163.com/17/0214/02/CD6UOJD00011802A.html.

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[13] 拓墣產(chǎn)業(yè)研究院. 2017年全球十大IC封測代工廠商排名，中國亮眼[EB/OL]. (2017-11-02)[2017-09-28].http://www.sohu.com/a/130899946_117925.

[14] 老杳. 大陸首座硅晶圓廠量產(chǎn)在即，12寸硅晶圓99%依賴進口[EB/OL]. (2017-08-21)[2017-09-28]. http://laoyaoba.com/ss6/wap/viewnews.php?itemid=647318.

[15] 佚名. 中國集成電路對外依存仍將長期存在：人才缺口達40萬[EB/OL]. (2017-03-27)[2017-09-28]. http://tech.sina.com.cn/roll/2017-03-27/doc-ifycsukm3747342.shtml.

[16] 佚名. 展訊發(fā)展差強人意，危機重重身陷困境[EB/OL]. (2017-06-22)[2017-09-28]. http://dy.163.com/v2/article/detail/CNHKI90305119VFV.html. ★

Analysis on Status and Trend of Mobile Phone Chips Localization

WU Longjun, CHENG Guifeng
(Guangzhou Research Institute of China Telecom Co., Ltd., Guangzhou 510630, China)

In order to better guarantee the communication information security and make China get rid of the dependence on chip import, the basic situation of chips mainly used in smart phones and the pattern of chip suppliers was analyzed.Then, the development process of mobile phone chips localization was studied from two aspects of the chip design and the chip manufacturing. The existing problems were pointed out and the judgement on future development trend was made out.

chip localization large scale integration chip design chip manufacturing memory chip

10.3969/j.issn.1006-1010.2017.21.016

F623

A

1006-1010(2017)21-0081-07

吳龍軍,程貴鋒. 手機芯片國產(chǎn)化現(xiàn)狀與趨勢分析[J]. 移動通信, 2017,41(21): 81-87.

2017-10-09

文竹 liuwenzhu@mbcom.cn

程貴鋒：畢業(yè)于華中科技大學，現(xiàn)任職于中國電信股份有限公司廣州研究院，長期從事移動終端研究工作，發(fā)表論文多篇。