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长期以来,我国芯片产业一直面临着国外技术封锁和市场垄断的双重困境。由于起步较晚,国产芯片产业一直处在追赶世界领先技术的状态,也因为同样的原因,中国芯片主要在依靠进口进行供应。
公开资料显示,芯片一直是中国进口金额最大的商品。根据海关公开数据,2019 年,中国芯片进口额 3040 亿美元,超过原油、铁矿砂、粮食总和 3016 亿美元。另据海关总署统计:2021 年 1—12 月,我国集成电路进口数量达到 6355 亿个,同比增长 16.9%;金额为 27934.8 亿元人民币,同比增长 15.4%。2021 年 1—12 月,我国二极管及类似半导体器件进口 7497 亿个,同比增长 38%;金额为 1918 亿元人民币,同比增长 18.2%。
此外,我国芯片产业人才缺口大、芯片产业人才队伍难成体系。根据《中国集成电路产业人才白皮书(2019—2020 年)》,到 2022 年我国芯片专业人才仍会有近 25 万的缺口。另据《国家集成电路产业推荐纲要》,2030 年集成电路产业将扩大至 5 倍以上,对人才的需求将成倍增长。白皮书也提到,目前需要 70 万人投入到该产业中来。华中科技大学微电子学院副院长、教育部“长江学者”特聘教授缪向水表示,如果国家对集成电路项目全部投资到位,中国需要 70 万人,而目前中国的从业者只有一半左右,约 30 多万。这也意味着,我国芯片产业存在 40 万人才缺口。
近几年,我国一直在大力发展国内半导体产业,以减少对外国技术的依赖。一批具有自主知识产权的芯片产品相继问世,不仅在性能上逐渐接近国际先进水平,而且在应用领域也展现出广阔的前景。
去年 10 月,国产芯片传来重大突破,清华大学集成电路学院教授吴华强、副教授高滨团队基于存算一体计算范式,研制出全球首颗全系统集成的、支持高效片上学习(机器学习能在硬件端直接完成)的忆阻器存算一体芯片,在支持片上学习的忆阻器存算一体芯片领域取得重大突破,有望促进人工智能、自动驾驶可穿戴设备等领域发展。
该芯片包含支持完整片上学习所必需的全部电路模块,成功完成图像分类、语音识别和控制任务等多种片上增量学习功能验证,展示出高适应性、高能效、高通用性、高准确率等特点,有效强化智能设备在实际应用场景下的学习适应能力。相同任务下,该芯片实现片上学习的能耗仅为先进工艺下专用集成电路(ASIC)系统的 1/35,同时有望实现 75 倍的能效提升,展现出卓越的能效优势,极具满足人工智能时代高算力需求的应用潜力,为突破冯·诺依曼传统计算架构下的能效瓶颈提供了一种创新发展路径。
去年 11 月,国内首个自主研发并实现量产的 LPDDR5 产品诞生。11 月 28 日,长鑫存储正式推出 LPDDR5 系列产品,包括 12Gb 的 LPDDR5 颗粒,POP 封装的 12GB LPDDR5 芯片及 DSC 封装的 6GB LPDDR5 芯片。12GB LPDDR5 芯片目前已在国内主流手机厂商小米、传音等品牌机型上完成验证。LPDDR5 是长鑫存储面向中高端移动设备市场推出的产品,它的市场化落地将进一步完善长鑫存储 DRAM 芯片的产品布局。
有报道显示,近几年我国本土芯片自给率逐年提升。据 IC Insights 统计,2020 年,中国大陆芯片市场规模约为 1460 亿美元,而中国本土生产的芯片规模约为 242 亿美元,计算下来芯片自给率约为 16.6%,2021 年约为 17.6%,2022 年约为 18.3%。
此前,环球时报一篇关于国产芯片自给率的报道指出,参考过去几年的发展势头,以及国内外产业政策的影响,2024 年,中国本土芯片厂商将会加快生产,中国的芯片自给率可能会提高到 30%-35%。
展望未来,国产芯片突围的道路虽然充满挑战,但也蕴藏机遇。有观点指出,国产芯片突围的关键在于技术创新和产业升级。一方面,我们要加强核心技术研发,突破关键领域的瓶颈,形成自主可控的技术体系。另一方面,我们要推动芯片产业与上下游产业的深度融合,形成完整的产业链和生态圈,提升整体竞争力。
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