迪兒

用文字留住歲月的芬芳
個人資料
迪兒 (熱門博主)
  • 博客訪問:
正文

周末有空聊聊芯片

(2019-06-30 16:50:48) 下一個

我和芯片的淵源很有些年頭了。最開始接觸,是在國內讀碩士時,那時的芯片,體積大功能弱價格高,是教學和科研中的奢侈品。來到美國成為科技民工後,一直和芯片打交道,見證了芯片功能幾何倍數增強,體積幾何倍數縮小,價格越來越低的發展過程,也見證了半導體行業從美國獨大到全球化的趨勢。

芯片是電子產品的物理載體,一件電子產品,由數十個到數千個芯片組成。芯片範圍很廣,它們小到基本的電阻電容,大到複雜的中央處理器。電子產品是全球化貿易協作的縮影,芯片的專利屬於世界各國大大小小的半導體公司,芯片封裝和製造多半在中國,電路板的加工和芯片焊接目前中國整體水平最高,中國在整機裝配和成品檢驗方麵也是遙遙領先。當然,電子產品的最終擁有權屬於開發這款產品的公司,比如屬於蘋果公司的iPhone。

印刷電路板和芯片 (網圖)。綠色的是印刷電路板,黑色的是各種功能的芯片。焊錫將芯片通過芯片上的金屬管腳焊接在印刷電路板上。綠色高亮的是印刷在電路板上的銅質連線,它們實現了芯片間的導通和聯接。

各種功能和封裝的芯片 (網圖)

我想以我的粗淺認識,分析一下美國半導體產業的狀況。我說過,我的領域是消費者電器,較少涉及技術含量高的高端芯片,我們先假定一下,美國在高端芯片方麵具有壓倒性的技術優勢。但是,在中低端芯片方麵,美國的優勢已經消失。

以我設計的一款產品為例。我一共用了六百多個芯片,其中,有四百多個芯片,是哪裏都能找到的電阻電感電容等簡單元件。還有不到兩百個特殊功能芯片,這些芯片,功能和封裝都是標準的,很容易從全球不同的半導體公司那裏,找到完全兼容的替代品。最終剩下的大約二三十個複雜芯片,它們屬於專用芯片,使用替代品的代價比較大,會涉及到一係列硬件軟件的重新設計和相關的產品測試和認證。

繼續來說這二三十個專用芯片,它們基本屬於中端芯片。其中,隻有兩個是屬於美國公司的,剩下的,全部來自台灣的半導體公司。

設計之初,我聯係過不同的芯片廠商,包括美國的,並對它們的芯片進行了技術評估。我發現,在同樣的研發水平之下,台灣公司芯片投放市場的時間先於美國公司,芯片的功能更強,集成度更高。還有,台灣設計的芯片大多支持customized configuration,而且支持軟件更新。值得強調的是,和美國公司相比,台灣公司的設計和銷售團隊比較靈活,也比較積極,願意配合客戶做一定的個性化設計。以我的經驗,在中端芯片這一塊,台灣半導體的力量不容小覷。

低端芯片早已不存在技術挑戰,無論美國,還是大陸台灣。抑或日本南韓,都有大量的選擇,在此不再贅述。這個周末,文學城新聞中的一篇文章似乎也印證了我的觀點。下麵是文章中的一些摘要和數據:

27日,華為宣布P30係列上市85天(截至6月20日)突破1000萬台,比P20係列提前62天。作為華為當下最明星、最爆款的機型之一,P30 Pro也引起了日本研究機構Fomalhaut Techno Solutions的興趣,這次它們把焦點敏感地放在P30 Pro使用了多少美企元器件上。
對P30 Pro的拆解顯示,全部1631個元器件中,美企提供的僅有15個,占0.9%;成本59.36美元,占比16.3%。
其中,日企組件數量最多,為869個,占比過半,價值占比為23%;中國大陸企業提供80個組件,但價值占比最高,達到了38.1%;此外,韓國企業提供了562個組件,中國台灣企業提供了83個組件。

 

從以上數據可以看到,對於華為P30 Pro 這樣的高端手機來說,美國元器件所占的數量比重大約1%,價值比重為16.3%。雖然不可或缺,早已不占壓倒性優勢了。老實說,這個比例比我的估計還要低很多。照這個思路推算的話,在國產的中低檔手機和更加簡單的電子產品中,美國芯片所占的比例將會更低。有了華為製裁的前車之鑒,未來的國產電器,選用美國芯片的意願會越來越低。

原文鏈接

https://www.wenxuecity.com/news/2019/06/28/8450779.html

[ 打印 ]
閱讀 ()評論 (34)
評論
迪兒 回複 悄悄話 回複 'xiaxi' 的評論 : 謝謝夏溪。時間過得真快,又到周末了,祝你有一個快樂美好得夏日周末。
xiaxi 回複 悄悄話 隔行如隔山,謝謝迪兒科普。問好!
菲兒天地 回複 悄悄話 迪兒節日快樂!
迪兒 回複 悄悄話 回複 '水沫' 的評論 : 謝謝水沫留言。見證並參與這個行業的發展,也是覺得蠻自豪的。
水沫 回複 悄悄話 感歎科技進步的速度,昨天看一個電影,二戰時期的一台計算機,那麽龐大,到現在不到百年,可以做得這麽小巧了~~
迪兒 回複 悄悄話 回複 '半島人' 的評論 : 謝謝留言。是的,這些芯片中也包括門電路,運算放大器,還有晶振等。因為重點不在這一塊,匆匆帶過。
半島人 回複 悄悄話 >> 我一共用了六百多個芯片,其中,有四百多個芯片,是哪裏都能找到的電阻電感電容等簡單元件。

應該說600多個元器件吧?說芯片的話,至少是個與非門之類的吧。
迪兒 回複 悄悄話 回複 'westshore' 的評論 : 謝謝你的留言。現在的手機就是一台小型個人電腦,而且集成度高很多,因此手機芯片的水平,在很大程度上代表了半導體行業的最新的技術水平。



這個問題第一是產業鏈問題,如果能買到更便宜的,人們也就願意不發展自己的,成本在那裏擺著。美國的手機芯片據美國媒體的說法是60%是賣給中國製作產品,如果不賣給中國,這60%也就沒出路,因為如果有其他選擇,也就不會有這樣高的比例進入中國市場了。
除非新建立一個替代中國部分的產業鏈,這不僅需要類似公路港口電力和人力的資源,更需要至少十幾年的時間,更不用提還要多出一大筆投資,為這十幾年基礎建設買單的投資。
再有就是關於芯片水平的問題,手機因為尺寸關係,芯片大小和功能是硬指標,如今總不能還生產80年代那種磚頭手機。但對於華為來講,各種手機之外的電信設備的芯片確實不需要非常高級的,而是可以用相對抵擋的芯片實現同樣的性能價格比。這就類似美國F16上的計算機係統,用4個486 CPU,並行算法實現高速計算,而不是用一個單一的最先進的芯片。就是因為便宜。
因此對於華為的這部分,也是最大的部分,美國芯片有沒有關係不大。手機僅僅是因為利潤高而人們看重,尤其是中國的手機市場極大,人們使用手機基本就是硬件的錢,之後的數據和語音plan即使以中國的收入標準也是便宜到了不可思議的地步(一個月三四個美元的價格,對比美國同樣服務需要至少50美元以上。我在國內開的手機號不用時根本就不停機,因為月費實在是太便宜了,這樣回去時在飛機落地後直接就可以用),這是中國人手機數量巨大的原因之一,認識的很多國內人都同時使用不止一部手機。這種市場你不賣給中國芯片,你還能掙什麽錢?
因此假如美國政府鐵了心要禁止給華為中興賣芯片,就必然會出現美國公司分出一部分移到中國的現象,否則就是失去中國市場。
迪兒 回複 悄悄話 回複 '思韻如藍' 的評論 : 親愛的思韻,你太謙虛了。我自認為學錯了專業,一直覺得遺憾。這幾年孩子大了,有時間專注於工作,加上考慮退休,反而開始依依不舍了。
說實在,華為手機隻有15個美國元件,讓我覺得挺意外的。華為的腳步太快了。


謝謝迪兒科普。當年高考失誤,不然今天跟迪兒同行了。:)
我懂你的意思。這次妹妹來探親,全家聊天時也感慨: 還是應該帶著開放的心態來看待世界的變化。迪兒所述來自自己的經曆體會,讓人信服。
迪兒 回複 悄悄話 回複 '康賽歐' 的評論 : 謝謝賽歐留言,謝謝你的支持。

不懂芯片,學習了。
迪兒 回複 悄悄話 回複 '喬寧' 的評論 : 謝謝喬老爺建議。我知道,大家所說的芯片是指CPU,Controller一類的,也就是我文中提到的專用芯片。
其實,芯片本身的定義很廣,它包括有源的無源的,模擬的和數字的,可編程的不可編程的,低頻的抑或高頻的。而他們所說的芯片,是最近因為華為而熱炒起來的一小部分而已。

看來我們的工作很接近,每天都和這些芯片打交道。通常行業裏所講的芯片,覺得是指IC,集成電路塊.係統的核心是CPU,中央處理器。而涉及5G通訊核心技術的是基帶芯片,它包含了中央處理器,編碼解碼,調製和接口。這是這次爭議的中心。
建議聊聊這個。謝謝迪兒科普。
westshore 回複 悄悄話 這個問題第一是產業鏈問題,如果能買到更便宜的,人們也就願意不發展自己的,成本在那裏擺著。美國的手機芯片據美國媒體的說法是60%是賣給中國製作產品,如果不賣給中國,這60%也就沒出路,因為如果有其他選擇,也就不會有這樣高的比例進入中國市場了。
除非新建立一個替代中國部分的產業鏈,這不僅需要類似公路港口電力和人力的資源,更需要至少十幾年的時間,更不用提還要多出一大筆投資,為這十幾年基礎建設買單的投資。
再有就是關於芯片水平的問題,手機因為尺寸關係,芯片大小和功能是硬指標,如今總不能還生產80年代那種磚頭手機。但對於華為來講,各種手機之外的電信設備的芯片確實不需要非常高級的,而是可以用相對抵擋的芯片實現同樣的性能價格比。這就類似美國F16上的計算機係統,用4個486 CPU,並行算法實現高速計算,而不是用一個單一的最先進的芯片。就是因為便宜。
因此對於華為的這部分,也是最大的部分,美國芯片有沒有關係不大。手機僅僅是因為利潤高而人們看重,尤其是中國的手機市場極大,人們使用手機基本就是硬件的錢,之後的數據和語音plan即使以中國的收入標準也是便宜到了不可思議的地步(一個月三四個美元的價格,對比美國同樣服務需要至少50美元以上。我在國內開的手機號不用時根本就不停機,因為月費實在是太便宜了,這樣回去時在飛機落地後直接就可以用),這是中國人手機數量巨大的原因之一,認識的很多國內人都同時使用不止一部手機。這種市場你不賣給中國芯片,你還能掙什麽錢?
因此假如美國政府鐵了心要禁止給華為中興賣芯片,就必然會出現美國公司分出一部分移到中國的現象,否則就是失去中國市場。
思韻如藍 回複 悄悄話 謝謝迪兒科普。當年高考失誤,不然今天跟迪兒同行了。:)
我懂你的意思。這次妹妹來探親,全家聊天時也感慨: 還是應該帶著開放的心態來看待世界的變化。迪兒所述來自自己的經曆體會,讓人信服。
迪兒 回複 悄悄話 回複 'yangcen' 的評論 : 我把芯片按功能和複雜程度分類。何錯之有?你可隨便谘詢一個係統設計師,任何一個複雜係統,有沒有電阻電容。
我重點談到不可替代的複雜芯片,你沒有看到嗎?有疑問嗎?我願意回答你關於這些複雜芯片的問題。
我隻是提了一下電阻電容,根本沒有對它們展開。我猜你大概隻知道電子電容,因此抓住它們大做文章。
華為P30 Pro的1631個元器件中,美國隻有15個。它說明,美國主要是提供高端芯片。其它不是美國的芯片一樣稱為芯片,你可以去Google一下芯片的定義。




如果像你說的那樣,中國的陳進也不會把別人的芯片打磨變成自己的去做假。美國也不用發什麽禁令不讓美國公司賣芯片給華為來。
補充一下,你做的低中端的芯片(你提電路電容就可看出)和大家談的芯片不是一回事。
喬寧 回複 悄悄話 看來我們的工作很接近,每天都和這些芯片打交道。通常行業裏所講的芯片,覺得是指IC,集成電路塊.係統的核心是CPU,中央處理器。而涉及5G通訊核心技術的是基帶芯片,它包含了中央處理器,編碼解碼,調製和接口。這是這次爭議的中心。
建議聊聊這個。謝謝迪兒科普。
迪兒 回複 悄悄話 回複 '喬寧' 的評論 : 謝謝喬老爺留言。
yangcen 回複 悄悄話 補充一下,你做的低中端的芯片(你提電路電容就可看出)和大家談的芯片不是一回事。
喬寧 回複 悄悄話 迪兒,問好!
yangcen 回複 悄悄話 如果像你說的那樣,中國的陳進也不會把別人的芯片打磨變成自己的去做假。美國也不用發什麽禁令不讓美國公司賣芯片給華為來。
康賽歐 回複 悄悄話 不懂芯片,學習了。
迪兒 回複 悄悄話 回複 'Timberwolf' 的評論 : 芯片有簡單也有超複雜的。電阻電容在設計語言中同樣屬於芯片,電路設計軟件中也是這麽定義的。
教你一個簡單的自學方法,Google一下Chip resistor或Chip capacitor,看看這些芯片長啥樣。


電阻電容也是芯片?LZ大約是從克萊頓畢業的
迪兒 回複 悄悄話 回複 '一師是個好學校' 的評論 : 謝謝留言。我是做芯片應用的,任何係統,除了有集成度高功能強的複雜芯片,也離不了簡單的輔助芯片。

筆者是做係統的,和做芯片還是有些不同。這些中低端係統用這些legacy中小規模芯片和分立元件完全是因為已經有了那些元件,所以成本可以很低。和現在前沿的芯片應該完全不是一回事
迪兒 回複 悄悄話 回複 '我生活著' 的評論 : 謝謝生活。我的日常工作就是芯片相關的係統設計,不怕拍磚。

迪兒以自己的親身經曆感受來分析未來的芯片走向,可信度高!學習了!
迪兒 回複 悄悄話 回複 'clipsalw' 的評論 : 是的,它們是簡單芯片。今天的電阻電容和你上學時接觸的早已不同,它們大多數是表麵貼芯片,甚至比一粒芝麻都小。你Google 一下chip resistor,可以看到它們的圖形。

有四百多個芯片,是哪裏都能找到的電阻電感電容等簡單元件。這些是芯片?
迪兒 回複 悄悄話 回複 '萬事達' 的評論 : 你說得對,芯片屬於元器件,但是元器件不僅僅是芯片。華為手機中美國的元器件應該是芯片。

元器件不僅僅是芯片吧?
比如手機殼也是元器件,等等。
美國的元器件應該大多數是芯片。
Timberwolf 回複 悄悄話 電阻電容也是芯片?LZ大約是從克萊頓畢業的

一師是個好學校 回複 悄悄話 筆者是做係統的,和做芯片還是有些不同。這些中低端係統用這些legacy中小規模芯片和分立元件完全是因為已經有了那些元件,所以成本可以很低。和現在前沿的芯片應該完全不是一回事。
我生活著 回複 悄悄話 迪兒以自己的親身經曆感受來分析未來的芯片走向,可信度高!學習了!
clipsalw 回複 悄悄話 有四百多個芯片,是哪裏都能找到的電阻電感電容等簡單元件。這些是芯片?
萬事達 回複 悄悄話 元器件不僅僅是芯片吧?
比如手機殼也是元器件,等等。
美國的元器件應該大多數是芯片。
迪兒 回複 悄悄話 回複 '菲兒天地' 的評論 : 菲兒好。美國目前的芯片高中低檔都有,但是我覺得,占優勢的主要是高端芯片。
和芯片比起來,美國的軟件優勢更突出。比如芯片的設計軟件,好像隻有美國一家有。我用過三家最有名的印刷電路板設計軟件,兩家都是美國的。軟件不是我的專業,因此我的觀點也不一定全麵。
迪兒 回複 悄悄話 回複 '曉青' 的評論 : 謝謝曉青留言。
菲兒天地 回複 悄悄話 沙發!迪兒厲害,估計目前美國微芯片是較高檔的,因此比較難仿製,這或許就是中興問題的關鍵。 華為可能是美國安卓軟件問題?
曉青 回複 悄悄話 學習了!
[1]
[2]
[尾頁]
登錄後才可評論.