中興的陷落,讓國人對“芯片”這個(gè)熟知已久的詞匯陷入了前所未有的恐慌。
根據《2017年中國集成電路產(chǎn)業(yè)現狀分析》報告,中國的國產(chǎn)芯片在核心集成電路中的占有率極低,在通用電子系統等多個(gè)參數中,國產(chǎn)芯片的占有率甚至為0。
2014年起,國家對集成電路產(chǎn)業(yè)投入的資金已達上千億規模,業(yè)內俗稱(chēng)的“大基金”(國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金)也即將迎來(lái)二期2000億元的投資。
然而,比起Intel、ARM等半導體巨頭的數十年研究,中國科研即使快馬加鞭也只能望其項背。
芯片的試錯成本高、排錯難度大,專(zhuān)利被巨頭壟斷,讓這個(gè)行業(yè)的發(fā)展注定艱難。這樣的困境中,一線(xiàn)從業(yè)人員生存狀態(tài)如何、對行業(yè)的看法怎樣值得考量。
界面新聞采訪(fǎng)了數位芯片行業(yè)相關(guān)人士,他們有的是從業(yè)十年的資深設計師,有的已經(jīng)轉行,有的還在大學(xué)里躊躇不前。
通過(guò)這些一線(xiàn)人員的故事,我們試圖探討在時(shí)代的桎梏中、在國際貿易戰打響的今天,國產(chǎn)芯片業(yè)究竟擁有怎樣的風(fēng)貌,整個(gè)行業(yè)又將何去何從。
總體來(lái)說(shuō),芯片行業(yè)的從業(yè)人員大多有高學(xué)歷、名校背景,一旦入行,很少再選擇轉行。但一個(gè)殘酷的現實(shí)卻是,新鮮血液嚴重缺乏,越來(lái)越少的年輕畢業(yè)生愿意選擇深耕芯片業(yè)。
韋晟:芯片設計經(jīng)理,從業(yè)十年
復旦微電子系畢業(yè)后,韋晟加入了目前就職的這家芯片制造公司。在這家公司,他一待就是十年。
十年前,國人對芯片行業(yè)的態(tài)度比現在要樂(lè )觀(guān)許多,互聯(lián)網(wǎng)的勢頭沒(méi)有如今這么鋪天蓋地,芯片設計還是高精尖行業(yè)的上層選擇。像韋晟這樣的復旦畢業(yè)生,即使只是本科學(xué)歷,依然是就業(yè)市場(chǎng)上的香餑餑。
韋晟生性靦腆,對賺錢(qián)也沒(méi)有太多野心。找到工作之后,他覺(jué)得專(zhuān)業(yè)對口,又能留在上海,芯片設計是不錯的職業(yè)。工作的十年間,他和妻子在上海買(mǎi)了車(chē),買(mǎi)了房,生了小孩,也見(jiàn)證了公司總部從海外遷回上海的全過(guò)程。
韋晟所在的公司是一家中外合資企業(yè),成立于1995年。兩年之前,中國大力扶持紫光國芯,對他們這樣海外注冊的公司也提供了利好機制。紅利之下,公司順勢將總部遷回國內,總部設在上海。
公司雖然在海外注冊,上海的研究室卻一直是科研重點(diǎn)。對韋晟這樣的芯片設計師來(lái)說(shuō),總部的遷移沒(méi)有改變他的工作環(huán)境,而是為他的團隊爭取到更多的項目機會(huì )。
這家半導體公司主營(yíng)電子消費品的芯片設計,專(zhuān)注于高集成度的多媒體soc芯片,擅長(cháng)聲音處理與系統內存,在美國加州、上海、深圳和香港都設有分支機構。天貓精靈、智能音響等產(chǎn)品的問(wèn)世,為韋晟帶來(lái)了更多項目,目前業(yè)內許多智能音箱內芯都能找到這家公司的影子。
設計師們規劃圖紙和模型,然后公司將制造的流程外包給臺積電等企業(yè)進(jìn)行芯片制造,最后再將成品的芯片拿回企業(yè)進(jìn)行再次加工。
韋晟透露,除了華為海思,目前中國企業(yè)并沒(méi)有獨立制造芯片的能力,公司將制造外包給臺積電,最主要的原因在于技術(shù)的迭代落后。
臺積電和Intel等頭部企業(yè)能達到的半導體最精細尺寸為7nm,為別的企業(yè)代工出來(lái)的產(chǎn)品多為14nm至16nm。這個(gè)數字對國產(chǎn)企業(yè)來(lái)說(shuō),還停留在28nm,更準確地說(shuō)是在28nm向14nm的維度跨越。
工藝能達到的尺寸越精細,生產(chǎn)成本就越低。同一款芯片,如果中國要自主生產(chǎn),成本至少是臺積電的兩倍。若以時(shí)間丈量,國產(chǎn)企業(yè)與臺積電的差距為5年以上的科研時(shí)間,目前的技術(shù)發(fā)達程度和臺積電的上一代持平。
工作這么多年,韋晟所在的公司一直是行業(yè)中上流企業(yè),究竟哪家能造機器,哪家流片做最好,都是幾十年積累的成果,不是一波錢(qián)就能改變的現狀。他漸漸覺(jué)得巨頭們打下的江山,他們是不可能撼動(dòng)了。
上海的工作相對忙碌,韋晟每天早上八點(diǎn)出門(mén),開(kāi)一個(gè)小時(shí)的車(chē)到公司,幾乎天天都是八點(diǎn)下班,周末的常態(tài)是只休一天。遇上項目期,為了和同行拼速度,他還需要帶領(lǐng)團隊連續加班,一年之中,約有三到五個(gè)月都是這樣的狀態(tài)。
對于職業(yè)發(fā)展和國產(chǎn)芯片業(yè)的未來(lái),韋晟沒(méi)有表示出太多熱情。同行的從業(yè)者鮮少轉行,因為硬件轉軟件要面臨技術(shù)上的難關(guān),在同一行業(yè),即使跳槽也很難拿到目前薪水兩倍的待遇。
韋晟認為,國產(chǎn)芯片業(yè)目前面臨的是企業(yè)與政府的雙重困境。
這樣一個(gè)投入巨大卻不常產(chǎn)出的科技領(lǐng)域,政府的扶持是改善行業(yè)現狀的基本要求,但外面的對手那么強,國家如何帶領(lǐng)企業(yè)趕超是首屈一指的難關(guān)。對于已經(jīng)身陷囹圇的國產(chǎn)芯片企業(yè)來(lái)說(shuō),要擺脫技術(shù)的桎梏,不再依賴(lài)進(jìn)口,除了加強科研以外,市場(chǎng)與反壟斷也是持久的戰爭。
當問(wèn)到中國芯片技術(shù)是否有機會(huì )和美國持平,韋晟無(wú)奈地說(shuō),“誰(shuí)知道呢。我也希望我們能夠實(shí)現,但是這一天也許永遠都不會(huì )到來(lái)。”
梁宇:華為海思DFT工程師,從業(yè)一年
下午六點(diǎn),成都的華為研究院門(mén)口準時(shí)出現了梁宇的身影。他的心情不錯,這是他本周第三天準時(shí)下班了。
2017年6月從電子科技大學(xué)碩士畢業(yè)之后,梁宇就進(jìn)入了華為海思在成都的研究院,職位是DFT(design for test)工程師,主要負責芯片設計到投入市場(chǎng)之間的一整套測試流程。
臨畢業(yè)的時(shí)候,成績(jì)優(yōu)秀的梁宇手上拿了十幾個(gè)offer,他最終選擇留在成都,進(jìn)入國產(chǎn)芯片行業(yè)領(lǐng)頭的華為海思,女朋友也同在芯片行業(yè)的美國芯源MPS。
談及智能手機芯片,海思半導體在國內是繞不開(kāi)的話(huà)題。海思公司成立于2004年,前身是華為在1991年創(chuàng )立的集成電路設計中心,系華為的全資子公司,華為手機搭載的麒麟芯片就是由海思生產(chǎn)。
DFT工程師的職業(yè)狀況,和芯片行業(yè)大公司的崛起息息相關(guān)。隨著(zhù)數字芯片規模的壯大,芯片測試成本增加,準確定位錯誤發(fā)生地成為生產(chǎn)過(guò)程中重要的一環(huán)。
小公司由于產(chǎn)能小、設計簡(jiǎn)單,對DFT技術(shù)的要求并不高。而大公司里的DFT工程師,要同時(shí)具有完備的前端與后端知識,是綜合型人才的一種,他們的數量也與產(chǎn)品復雜性形成正比。
雖然海思能夠自主生產(chǎn),但許多技術(shù)專(zhuān)利還是需要和國外巨頭合作。以?xún)群藶槔?,華為的技術(shù)架構使用的就是英國公司ARM的專(zhuān)利。ARM不制造芯片,只靠知識產(chǎn)權就成為了Intel、IBM、三星、華為等公司的合作伙伴,是全球領(lǐng)先的IP提供商。
對此,梁宇覺(jué)得無(wú)可厚非。他認為,許多人把這個(gè)行業(yè)想得太多悲觀(guān),中國芯片行業(yè)其實(shí)是良性發(fā)展,行業(yè)性質(zhì)也決定不可能實(shí)現“大躍進(jìn)”。芯片是一個(gè)全球化非常高的東西,流程長(cháng)、周期長(cháng),有什么配件造不出來(lái),委托別家做,是每個(gè)芯片產(chǎn)商都會(huì )做的事情。如果不和美國相比,光看中國自己的芯片發(fā)展歷程,總體來(lái)說(shuō)還是穩步上升。
正是由于DFT屬于高尖技術(shù),應用領(lǐng)域相對狹窄,一旦入行,如果不是一心想離開(kāi),一般不會(huì )轉行。梁宇身邊的同學(xué)、同事幾乎都選擇了深耕半導體,在華為實(shí)驗室里更是能見(jiàn)到從業(yè)四十年以上的資深人員。
即使互聯(lián)網(wǎng)對高校人才敞開(kāi)大門(mén),吸引各個(gè)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生入行,但和他類(lèi)似背景的畢業(yè)生,在芯片行業(yè)找到心儀工作也不困難。
DFT工程師的起薪20萬(wàn),以華為的薪資水平來(lái)說(shuō)并不算高,卻足以讓梁宇在成都這樣的城市活得安逸舒適。女朋友是同行,他們彼此工作都忙,但每周末都有時(shí)間相聚。梁宇覺(jué)得,自己和全中國千千萬(wàn)萬(wàn)平凡的上班族沒(méi)有什么區別。
成都的房?jì)r(jià)對年輕人十分友好,梁宇的工作前景也足夠可觀(guān)。26歲的梁宇覺(jué)得,是時(shí)候在成都買(mǎi)房、安家了。
林剛:軟件工程師,從業(yè)六年
夜晚的上海華燈初上,林剛結束了公司里的培訓,走出公司的時(shí)候已經(jīng)十點(diǎn)了。
他打了個(gè)長(cháng)長(cháng)的呵欠,心想項目快完成了,明天上午能不能晚點(diǎn)兒去公司。工作6年,林剛依然像當初剛入行的時(shí)候那么拼。
林剛的本科和碩士就讀于上海某高校的微電子專(zhuān)業(yè),畢業(yè)之后投身了軟件。
頗為戲劇的是,當時(shí)他到心儀的公司面試,應聘的職位是芯片工程師,卻被軟件部門(mén)看中,勸他留下來(lái)做安卓軟件開(kāi)發(fā)。
芯片部門(mén)負責人還沒(méi)有給林剛回復,軟件部門(mén)的面試官就找上了他。面試官看出林剛性格開(kāi)朗、思維跳躍,對芯片以外的行業(yè)也興趣滿(mǎn)滿(mǎn),似乎并不是一心造芯片的樣子。
剛畢業(yè)的林剛沒(méi)有社會(huì )閱歷,在春風(fēng)滿(mǎn)面的面試光面前稍顯局促。三言?xún)烧Z(yǔ),他就向對方攤了底牌,表示自己也沒(méi)有想好要不要進(jìn)入略微枯燥的芯片行業(yè)。
但林剛也擔心,學(xué)了七年微電子,轉而開(kāi)發(fā)安卓軟件,自己豈不是要從0開(kāi)始,比一個(gè)本科畢業(yè)生還不如,怕浪費了自己的碩士學(xué)歷。面試官笑笑,拍了拍他肩膀,給了定心丸,“你芯片都搞的好,區區java和C++怎么可能難倒你。”
一位負責設計,尤其是模擬設計的芯片工程師,至少要在行業(yè)上磨練三年才算得上“上手”。而這樣的磨練,如果不是在行業(yè)一流的公司,幾乎沒(méi)有意義。
芯片行業(yè)有句流傳很廣的話(huà),叫“第一名吃肉,第二名喝湯,第三名要完蛋”,說(shuō)的就是芯片業(yè)技術(shù)與資金都只留存在頭部企業(yè)的殘酷狀態(tài)。
讀書(shū)的時(shí)候,導師曾經(jīng)帶領(lǐng)林剛和班上的同學(xué)練習流片,學(xué)校給了導師二十萬(wàn)元的經(jīng)費,按理說(shuō)已經(jīng)不少了,但一次流片失敗之后,這二十萬(wàn)元就打了水漂。
比起考驗耐心、投入卻不一定有回報的芯片,軟件行業(yè)的高薪和機遇對林剛具有十足的誘惑力。
如今,林剛已經(jīng)做了6年的軟件工程師,他說(shuō)對當初的選擇沒(méi)有后悔過(guò)。
像林剛這樣,學(xué)了7年微電子,最終投身互聯(lián)網(wǎng)的人才不在少數。光是他所在的研發(fā)小組,就有另外兩個(gè)復旦的微電子專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生和他做了一樣的選擇。大學(xué)的同班同學(xué),也只有6到7成還堅持在芯片行業(yè)。
直到今天,林剛看到中國芯片做出28nm晶體管,即將達成14nm的新聞時(shí),還是會(huì )感嘆,中美芯片業(yè)的差距在工藝上來(lái)說(shuō)也許只有5年,但從商業(yè)角度來(lái)看,要追趕上搶占了先機的巨頭,也許永遠不可能。
“如果我當時(shí)選擇了芯片工程師,那我可能一輩子都在做一件事。芯片行業(yè)就是需要你一直鉆研,是一個(gè)必須耐得住寂寞的行業(yè)。”
成月:美國模擬電路碩士在讀
在美國德州就讀模擬電路專(zhuān)業(yè)的成月,是眾多華人留學(xué)生中的一員。
本科畢業(yè)之后,成月申請了美國多所排名前50的學(xué)校。擺在她面前有兩個(gè)選擇:要么堅持自己的喜好,到德州繼續學(xué)習模擬電路;要么聽(tīng)從學(xué)姐的建議,接下軟件的offer,將來(lái)從事計算機行業(yè)。
身邊人勸她,互聯(lián)網(wǎng)機會(huì )多,工資高,拿到綠卡的幾率也比較大。但是靠著(zhù)對模擬電路的一腔熱情,她還是選擇了TAMU(德州農工大學(xué))。
芯片行業(yè)有兩大分支,分為模擬電路芯片(analog IC)和數字電路芯片(digital IC)。
人們生活的世界里,又分為模擬信號和數字信號。所有的數字信號都擁有非0即1的特性,而生活中的光與聲音所發(fā)出的信號是0到1之間的任意一種信號,稱(chēng)為模擬信號。換言之,數字信號是單一的,而模擬信號是連續的。
將模擬信號與數字信號互相轉換的技術(shù)被稱(chēng)為ADC(Aanalog to Digital Convertor),即人們常說(shuō)的數字模擬轉換器。通過(guò)數字模擬轉換器將模擬信號和數字信號互相轉換,只能識別單一數字信號的手機才能夠識別人類(lèi)發(fā)出的聲音,反過(guò)來(lái)也是一樣。
類(lèi)似的功能在許多電子產(chǎn)品上都有所體現,可以說(shuō),ADC就是現實(shí)世界和二維數字的“翻譯器”。成月所研究的領(lǐng)域被稱(chēng)為sigma delta ADC,是ADC的其中一個(gè)分支。
然而,她無(wú)奈地發(fā)現,這項十分重要的技術(shù),卻由于資金耗費巨大、人才流向互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)等原因,在中美兩國都沒(méi)有受到足夠的重視。
芯片業(yè)從電路的設計、畫(huà)圖、版圖,至最終的流片(即制造成品),需要投入大量的資金,整個(gè)過(guò)程要花費上千萬(wàn)元。芯片恰恰是需要不斷試錯、多方領(lǐng)域共同合作的一個(gè)行業(yè)。昂貴的代價(jià),高度集中的技術(shù),讓學(xué)生們的實(shí)踐經(jīng)歷缺失,對留在芯片這個(gè)行業(yè)也并不執著(zhù)。
即使成月的導師已經(jīng)是這個(gè)細分領(lǐng)域的“大牛”,她依然對是否繼續深造懷著(zhù)觀(guān)望的態(tài)度。
同系的師兄讀了五年模擬電路的PHD,畢業(yè)之后華麗轉身去谷歌當了‘碼農’。棄芯片轉硬件,是許多ADC學(xué)生迫于就業(yè)、行情等壓力無(wú)奈的選擇。
拿到offer的學(xué)長(cháng)回學(xué)校請成月吃飯,頗為感觸地勸她,即使喜歡模擬電路,空閑的時(shí)候多了解一下編程也是為自己留一條后路。
成月不禁問(wèn)自己,當初拒絕別的offer,一頭栽進(jìn)模擬電路,她的選擇是對的嗎?
由于發(fā)展時(shí)間久,行業(yè)趨于成熟,科研領(lǐng)域的每一塊土、每一片地似乎都被前人挖掘過(guò),芯片業(yè)在美國已經(jīng)算得上“夕陽(yáng)產(chǎn)業(yè)”。
除去科研的瓶頸,行業(yè)薪資水平也在催促成月盡快轉行。隔壁計算機系的同學(xué)一個(gè)小時(shí)能賺50美金,而她們模擬電路的學(xué)生卻只能拿35至40美金的時(shí)薪。
對成月來(lái)說(shuō),如果想要繼續深耕芯片業(yè),擁有美國的工作經(jīng)驗再回國是她目前心儀的選擇。一是因為她在學(xué)校學(xué)的知識與國內實(shí)踐接不上軌,更重要的還是美國芯片業(yè)的工作經(jīng)歷比她的學(xué)歷還具有更高的參考價(jià)值。
然而,同許多華人留學(xué)生擔心的一樣,在中美芯片業(yè)差距依然顯著(zhù)的現在,中國芯片業(yè)的投入產(chǎn)出比不平衡,常常投入巨資,卻無(wú)法得到理想的結果;如何平衡這樣的偏差,國家又是否會(huì )繼續對國產(chǎn)芯片這個(gè)昂貴的行業(yè)不計回報地投入資源,是成月躊躇不前的原因。
陳司:中科院博士生,從業(yè)兩年
90后陳司是中科院的博士在讀生,同時(shí)也是龍芯公司的芯片研發(fā)工程師。身邊朋友常說(shuō),陳司是徹徹底底的木訥理工男,平時(shí)沒(méi)事就泡在實(shí)驗室里,連女朋友也不上心找一個(gè)。
芯片行業(yè)職位眾多,設計也分很多流程。陳司的職業(yè)屬于芯片設計的上層,負責寫(xiě)verilog代碼、設計架構,除此之外的流程有物理設計、流片等。
陳司一邊讀書(shū),一邊在龍芯做設計師。芯片的科研不比其他領(lǐng)域,入門(mén)要求高,對經(jīng)驗和知識儲備更高。一直到研究生的時(shí)候,他才想好自己的職業(yè)方向。
中國芯片業(yè)與美國相比,無(wú)論上層設計還是制造生產(chǎn)都處于全線(xiàn)落后的狀態(tài)。陳司發(fā)現,芯片設計整個(gè)行業(yè)需要經(jīng)驗積累,并不是出現幾個(gè)天才人物就能夠快速崛起的行業(yè)。
縱觀(guān)Intel的發(fā)展歷程,上個(gè)世紀八十年代就開(kāi)始設計芯片,目前的設計人員已經(jīng)是全球頂尖了。但即使是Intel,對每一代芯片的推進(jìn)都不能一蹴而就。
局限技術(shù)推進(jìn)速度的因素在于兩方面:一是物理器件,芯片的基本單元——晶體管的尺寸越小,芯片運行的速度越高,這是頻率提升最重要的因素;二是架構改進(jìn),除去昂貴的試錯過(guò)程,對于架構的改良需要每個(gè)方面都投入人力和時(shí)間。
導師為陳司分析,目前中國芯片業(yè)的水平大約處于Intel的中期水準,這指的是設計。在設計以外的領(lǐng)域,才是中美芯片業(yè)難以跨越的鴻溝。
陳司常常想,如果有一天國產(chǎn)芯片技術(shù)趕上了國外巨頭的步伐,制造和流片都達到一樣的水準,中國芯片就能揚眉吐氣了嗎?
答案是否定的。
歸根到底,芯片不是產(chǎn)品。要造出好的產(chǎn)品如蘋(píng)果電腦、安卓系統等,還需要與芯片適配的頂層APP與操作系統。由于軟件硬件生態(tài)的不完善,即使芯片造出來(lái)了,中國制造依然不會(huì )成為首選。
幾十年的發(fā)展,電子消費業(yè)早就形成了特定的“圈子”。PC系統一般適配Intel的芯片架構,手機系統無(wú)論是蘋(píng)果還是安卓都是更適用于A(yíng)RM架構的芯片。
中國制造的電子產(chǎn)品如果想要達到世界頂級,芯片之外,還需要設計一個(gè)與中國芯片配合良好的操作系統。在此之上,APP也需要大量人力和金錢(qián)的投入。只有生態(tài)完善了,中國制的CPU才真正獲得了競爭力。
重重困境之下,陳司卻更堅定了深耕芯片的決心。
他相信,正是由于中美兩國在芯片上的落差巨大,才更需要更多人投身科研。雖然做芯片設計的工資沒(méi)有軟件高,但現在正是需要芯片人才的時(shí)候。即使中國在芯片行業(yè)只處于Intel的中期水平,但國外巨頭們的技術(shù)瓶頸與緩步發(fā)展給了中國科研追趕的時(shí)間。
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