我國(guó)4G移動(dòng)芯片技術(shù)及產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵問(wèn)題分析

　　近年來(lái)，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展使移動(dòng)芯片成為集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的引擎和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)與技術(shù)創(chuàng)新的熱點(diǎn)，借助于國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的有力帶動(dòng)和對(duì)國(guó)際開(kāi)放性技術(shù)成果的積極利用，我國(guó)在移動(dòng)芯片領(lǐng)域已初步實(shí)現(xiàn)核心技術(shù)和市場(chǎng)應(yīng)用的雙重突破。2013年12月4日，工信部正式向三大運(yùn)營(yíng)商發(fā)放4G牌照，標(biāo)志著我國(guó)通信業(yè)進(jìn)入4G新時(shí)代，這為我國(guó)移動(dòng)芯片技術(shù)及產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步升級(jí)營(yíng)造了良好的發(fā)展環(huán)境。

　　一、4G時(shí)代，全球移動(dòng)芯片技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢(shì)

　　(一)移動(dòng)芯片設(shè)計(jì)技術(shù)加速多維度升級(jí)，有力支撐4G發(fā)展需求

　　近年來(lái)，移動(dòng)芯片作為集成電路的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域，市場(chǎng)潛力無(wú)限，據(jù)Gartner統(tǒng)計(jì)，2013年智能手機(jī)和平板的芯片需求總和首次超過(guò)個(gè)人電腦，未來(lái)這一格局變革仍將繼續(xù)增強(qiáng)，且伴隨著移動(dòng)芯片技術(shù)及產(chǎn)業(yè)的快速升級(jí)，呈現(xiàn)出更為復(fù)雜的發(fā)展趨勢(shì)，并形成多技術(shù)路線共同演進(jìn)的發(fā)展態(tài)勢(shì)。

　　從通信芯片的角度來(lái)看，出貨量持續(xù)快速增長(zhǎng)，2013年上半年即達(dá)到11億片。隨著LTE商用進(jìn)程提速，2G/3G/LTE等多網(wǎng)長(zhǎng)期共存現(xiàn)狀使得多頻多模成為通信芯片技術(shù)發(fā)展的基本要求，高通暫時(shí)領(lǐng)先，其于2012年已推出的包括全部移動(dòng)通信模式的六模基帶芯片，并在多模多頻所需的射頻芯片、射頻前端等整合方面也具有突出的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。此外，MTK也于近期發(fā)布4GLTE真八核智能手機(jī)系統(tǒng)單芯片解決方案MT6595，預(yù)計(jì)下半年即有相關(guān)終端產(chǎn)品推出。

　　從應(yīng)用處理芯片的角度來(lái)看，多核復(fù)用成為設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，2013年上半年全球多核應(yīng)用處理芯片的滲透率達(dá)到2/3。繼四核之后，應(yīng)用處理芯片出現(xiàn)兩條技術(shù)升級(jí)路徑：一是繼續(xù)加大多核復(fù)用程度，以MTK、三星等推出的八核芯片為代表，二是通過(guò)提升單個(gè)核的能力來(lái)實(shí)現(xiàn)整體升級(jí)，以蘋(píng)果推出的64位ARM架構(gòu)芯片為代表。目前，上述兩條技術(shù)路線均得到設(shè)計(jì)企業(yè)的積極響應(yīng)。不論八核并行調(diào)度還是64位架構(gòu)的應(yīng)用處理芯片，均需上層操作系統(tǒng)、API接口、應(yīng)用等同步優(yōu)化支持，芯片設(shè)計(jì)難度也大幅提升，對(duì)企業(yè)研發(fā)提出了更高挑戰(zhàn)。

　　除此外，移動(dòng)芯片也在加速向可穿戴及智能電視等更多領(lǐng)域滲透。目前已發(fā)布的可穿戴設(shè)備大多基于成熟的移動(dòng)芯片產(chǎn)品，包括谷歌眼鏡、三星手表等?？纱┐魑磥?lái)巨大的市場(chǎng)潛力正吸引移動(dòng)芯片設(shè)計(jì)企業(yè)紛紛針對(duì)可穿戴設(shè)備推出更低功耗、更高集成的芯片產(chǎn)品，如英特爾的超小超低功耗Quark處理器等，支撐更多商用可穿戴終端的發(fā)布。在智能電視領(lǐng)域，Mstar已能通過(guò)一顆SoC芯片實(shí)現(xiàn)智能電視所有功能，國(guó)內(nèi)的TCL等企業(yè)緊跟智能電視機(jī)遇，踴躍嘗試。除此外，移動(dòng)芯片與開(kāi)源硬件等的融合更為其在物聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)新應(yīng)用孕育更多可能。

　　(二)移動(dòng)芯片制造工藝加速升級(jí)，助力移動(dòng)計(jì)算性能與功耗的進(jìn)步

　　28nm已成為主流工藝節(jié)點(diǎn)，臺(tái)積電以絕對(duì)優(yōu)勢(shì)領(lǐng)銜，其2012年全球市場(chǎng)占有率接近100%，良率、性能等關(guān)鍵指標(biāo)參數(shù)表現(xiàn)突出;三星、GlobalFoundries在2013年也實(shí)現(xiàn)28nm的突破。前者除自用外，為iphone5所用的A7芯片提供代工;后者據(jù)稱(chēng)已拿下高通部分訂單。但與臺(tái)積電相比，差距依然明顯。

　　在制造工藝的后續(xù)升級(jí)中，根據(jù)臺(tái)積電與蘋(píng)果簽訂的后續(xù)代工協(xié)議，2014年最先進(jìn)的工藝將進(jìn)入到20nm，2015年進(jìn)入16/14nm，快速升級(jí)的態(tài)勢(shì)依然不減;英特爾目前開(kāi)始進(jìn)入22nm，并計(jì)劃在2014年推出14nm。移動(dòng)芯片還促進(jìn)制造企業(yè)由關(guān)注“性能提升”向“性能和功耗平衡”轉(zhuǎn)變：臺(tái)積電目前四條28nm產(chǎn)線中，有三條主要用于生產(chǎn)移動(dòng)芯片，而三星電子也擁有專(zhuān)用于移動(dòng)芯片的28nm產(chǎn)線，性能和功耗平衡均是其主要特色。

　　二、我國(guó)移動(dòng)芯片產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)和挑戰(zhàn)

　　在國(guó)家對(duì)新一代寬帶無(wú)線通信產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)的大力支持下，國(guó)內(nèi)取得了從“無(wú)芯”到“有芯”的重大突破，涌現(xiàn)出一批初具國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的設(shè)計(jì)企業(yè)，與國(guó)際頂級(jí)企業(yè)間的技術(shù)差距在不斷縮小。2013年隨著4G牌照的正式發(fā)布，為國(guó)內(nèi)移動(dòng)芯片實(shí)現(xiàn)從“有芯”到“強(qiáng)芯”的創(chuàng)新升級(jí)提供了良好的發(fā)展環(huán)境。

　　通信芯片方面，2011、2012、2013年前三季度我國(guó)手機(jī)基帶芯片出貨量分別為3.93、4.62、4.37億片;國(guó)產(chǎn)化率三年內(nèi)實(shí)現(xiàn)翻番，占比超過(guò)23%。在LTE芯片方面我國(guó)已基本跟上國(guó)際水平。目前海思、展訊、聯(lián)芯、中興微電子、創(chuàng)毅視訊、重郵信科、國(guó)民技術(shù)等已實(shí)現(xiàn)LTE基帶芯片的商用供貨;海思、展訊等多家企業(yè)已經(jīng)開(kāi)展TD-LTE、TD-SCDMA、LTE-FDD、GSM和WCDMA五模芯片的研發(fā)，并采用目前最先進(jìn)的28nm工藝設(shè)計(jì)，2014年多款平臺(tái)即可實(shí)現(xiàn)商用。LTE-Advanced多模芯片的研發(fā)目前也正在進(jìn)行，預(yù)計(jì)2014年可發(fā)布測(cè)試用樣片。

　　應(yīng)用處理芯片方面，2011、2012、2013年前三季度我國(guó)智能手機(jī)應(yīng)用處理芯片出貨量分別為0.97、2.58、3.18億片，目前國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到25%，增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)明顯;展訊和聯(lián)芯等提供的集成通信基帶和應(yīng)用處理器的單芯片是拉動(dòng)發(fā)展的重要力量。國(guó)內(nèi)企業(yè)對(duì)基礎(chǔ)架構(gòu)的理解也逐步深入，海思正成為國(guó)內(nèi)首家獲得ARM架構(gòu)授權(quán)資格的企業(yè)。此外，君正基于MIPS指令集設(shè)計(jì)的處理器架構(gòu)，在教育電子設(shè)備領(lǐng)域已有較廣應(yīng)用(國(guó)內(nèi)45%市場(chǎng))，正逐步向智能手機(jī)、平板電腦及可穿戴等領(lǐng)域發(fā)展。

　　在當(dāng)前的產(chǎn)業(yè)格局下，我國(guó)移動(dòng)芯片要實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步突破升級(jí)，在市場(chǎng)拓展、技術(shù)提升、產(chǎn)業(yè)合作等方面仍面臨巨大挑戰(zhàn)，具體表現(xiàn)在：

　　一是，國(guó)內(nèi)多數(shù)企業(yè)實(shí)力和國(guó)際領(lǐng)先企業(yè)差距較大，產(chǎn)品以中低端市場(chǎng)為主、利潤(rùn)率低，時(shí)刻面臨高通等巨頭進(jìn)入中低端市場(chǎng)擠壓生存空間的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，未來(lái)隨著設(shè)計(jì)技術(shù)及工藝技術(shù)升級(jí)的難度加大，面臨差距拉大再次掉隊(duì)的風(fēng)險(xiǎn)。

　　二是，大帶寬、高速率、高性能、低功耗的發(fā)展需求需要引入28nm甚至更高工藝，我國(guó)目前28nm芯片產(chǎn)品僅有少量供貨。除此外，國(guó)內(nèi)企業(yè)也普遍缺乏對(duì)CPU、GPU、DSP等基本功能IP核的開(kāi)發(fā)和積累，制造企業(yè)在工藝IP的積累方面嚴(yán)重不足。

　　三是，移動(dòng)芯片與本土集成電路制造方面的互動(dòng)空間仍然巨大，如中芯國(guó)際40nm工藝僅能支持國(guó)內(nèi)廠商約20%的產(chǎn)能需求，28nm尚未進(jìn)入大規(guī)模量產(chǎn)階段，無(wú)法滿足國(guó)內(nèi)企業(yè)的新產(chǎn)品研發(fā)需求。

　　在面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)的同時(shí)，我國(guó)移動(dòng)芯片技術(shù)未來(lái)升級(jí)也存在幾個(gè)方面的機(jī)遇：

　　一是，2013年12月4日，工信部正式向三大運(yùn)營(yíng)商發(fā)放4G牌照，標(biāo)志著我國(guó)通信業(yè)進(jìn)入4G新時(shí)代，全球最大LTE市場(chǎng)的啟動(dòng)為我國(guó)移動(dòng)芯片技術(shù)及產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步升級(jí)營(yíng)造了良好的發(fā)展環(huán)境。

　　二是，移動(dòng)智能終端仍將保持蓬勃發(fā)展的態(tài)勢(shì)，國(guó)內(nèi)終端企業(yè)在全球產(chǎn)業(yè)的地位快速提升，華為、聯(lián)想、中興已進(jìn)入全球前十，在主流及入門(mén)市場(chǎng)中國(guó)企業(yè)更是成為創(chuàng)新主力。

　　國(guó)內(nèi)巨大的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)及終端產(chǎn)能優(yōu)勢(shì)，為后續(xù)芯片企業(yè)與終端企業(yè)深化合作，提高芯片國(guó)產(chǎn)化率創(chuàng)造了更多發(fā)展機(jī)遇。

　　三是，國(guó)內(nèi)移動(dòng)芯片企業(yè)經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，在技術(shù)及市場(chǎng)方面已取得一定突破和積累，并積極參與國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)與合作，在全球產(chǎn)業(yè)地位得以提升的同時(shí)，也在迅速跟進(jìn)全球技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，并與國(guó)際巨頭形成良好的合作關(guān)系，如高通與中芯國(guó)際、展訊與臺(tái)積電等，為將來(lái)更好借鑒和利用國(guó)際優(yōu)勢(shì)資源、提升自身競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力奠定良好基礎(chǔ)。

　　三、對(duì)后續(xù)發(fā)展的幾點(diǎn)建議

　　基于以上分析，建議抓住4G所帶來(lái)的重大發(fā)展機(jī)遇，充分利用市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，加強(qiáng)對(duì)移動(dòng)芯片的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)布局，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的協(xié)同創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)我國(guó)移動(dòng)芯片技術(shù)及產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步升級(jí)。

　　(一)充分發(fā)揮本土市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)移動(dòng)芯片產(chǎn)業(yè)規(guī)?？焖俜糯?。充分發(fā)揮移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和智能終端的產(chǎn)業(yè)拉動(dòng)效應(yīng)，鼓勵(lì)運(yùn)營(yíng)商終端集采、終端企業(yè)整機(jī)研發(fā)時(shí)優(yōu)先采用國(guó)產(chǎn)芯片，加快內(nèi)需市場(chǎng)移動(dòng)芯片國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程。推進(jìn)移動(dòng)芯片在可穿戴智能終端、智能電視、物聯(lián)網(wǎng)以及云計(jì)算服務(wù)器等新興領(lǐng)域的應(yīng)用。

　　(二)突破關(guān)鍵技術(shù)，夯實(shí)多模多頻、高性能、高工藝芯片設(shè)計(jì)及制造等核心技術(shù)基礎(chǔ)。繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)LTE及LTE-Advanced多模多頻芯片、多核并行架構(gòu)及64位架構(gòu)芯片、集成型單芯片的研發(fā)。加大對(duì)最先進(jìn)工藝商用芯片研發(fā)的支持。推進(jìn)ARM基礎(chǔ)架構(gòu)的深入研發(fā)和定制，加大對(duì)DSP、GPU、USB、HDMI接口等關(guān)鍵IP核的自主研發(fā)，鼓勵(lì)探索基于MIPS架構(gòu)產(chǎn)業(yè)生態(tài)的建設(shè)。

　　(三)加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)芯片設(shè)計(jì)及制造等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的協(xié)同進(jìn)步。聯(lián)合芯片設(shè)計(jì)及制造企業(yè)共同實(shí)現(xiàn)20nm及更高工藝基礎(chǔ)技術(shù)的研發(fā);推進(jìn)模擬及MEMS等特色工藝的實(shí)現(xiàn)。鼓勵(lì)國(guó)內(nèi)企業(yè)以多種方式實(shí)現(xiàn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)共同，鼓勵(lì)設(shè)計(jì)和制造企業(yè)深化合作實(shí)現(xiàn)特色工藝產(chǎn)品的研發(fā)，促進(jìn)“芯片與整機(jī)”、“芯片設(shè)計(jì)與制造”、“IP核與芯片設(shè)計(jì)”參與主體間的資源協(xié)調(diào)、優(yōu)化和緊密合作。

　　(四)充分發(fā)揮國(guó)家的政策支持和引導(dǎo)作用，進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)核心技術(shù)研發(fā)、關(guān)鍵設(shè)備采買(mǎi)以及核心專(zhuān)利授權(quán)等支持及協(xié)調(diào)。優(yōu)化產(chǎn)業(yè)環(huán)境，針對(duì)移動(dòng)芯片及集成電路發(fā)展需求，探索調(diào)整現(xiàn)有投資/人才/研發(fā)機(jī)制;鼓勵(lì)產(chǎn)業(yè)基金、風(fēng)投等加大對(duì)中小企業(yè)的支持，積極探索新技術(shù)/新方向，推動(dòng)國(guó)內(nèi)企業(yè)間的并購(gòu)及合作;擴(kuò)大芯片制造企業(yè)的上市融資渠道，吸引更多資本。