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任泽平:中美科技实力对比 信息技术及航空航天
2018-08-12 04:12

  【长生生物维权征集中】长生生物因疫苗劣药事件成为全国舆论关注焦点,新浪股民维权平台征集相关索赔:凡在2017年10月27日至2018年7月23日期间买入长生生物股票,并在2018年7月23日(含当日)后卖出或继续持有股票的受损投资者可进行维权。【点击维权】

  继上篇《中美科技实力对比:全球视角》,本文将深入关键行业领域,以信息技术和航空航天为例,具体对比中美科技实力。

  信息技术(ICT,Information and Communication Technology)是第三次工业革命的核心技术与重要引擎。作为通用性技术,信息技术对其他产业与整体经济增长具有明显的辐射作用,对于国家安全与军事实力同样至关重要,因此也被认为是综合国力的重要标志。

  2017年全球ICT产业总体规模预计突破52000亿美元,其中ICT服务业达到34500亿美元,ICT制造业突破18000亿美元。站在细分领域的角度,集成电路、软件和IT服务、通信分别承担着信息的计算、加工处理和传输功能,这三类技术也成为各企业和各国竞争发展的重要高地。

  全球半导体产业市场规模已经从1996年1320亿美元增长至2017年4122亿美元。根据美国半导体行业协会(SIA)的统计,按照半导体企业总部所在地分类,目前美国公司占到全球半导体市场份额的一半左右,其次为韩国、日本,中国目前市场份额在5%左右。

  半导体可以分为分立器件、光电子、传感器、集成电路,其中集成电路占比最高,占到2016年全球半导体销售金额的81.6%。中国目前已经成为全球最大的半导体与集成电路消费市场,但是自给比例仅10%左右,每年的进口金额超过2000亿美元。

  在诸多核心集成电路如服务器MPU、个人电脑MPU、FPGA、DSP等领域,我国都尚无法实现芯片自给。此次中兴事件,正是由于中兴在高端光通信芯片、路由器芯片等方面依赖博通等供应商,以至于一旦被美国制裁就将面临破产风险。对外依赖只是中国在核心芯片领域相当薄弱的外在表现,其实质是在集成电路的各核心产业链环节缺少足够的、长期的资本投入、研发投入与积累。2017年美国芯片巨头英特尔研发支出达到130亿美元、资本支出预计达到120亿美元,仅研发支出就已接近中国全部半导体企业全年的收入之和;高通、博通、英伟达等芯片设计厂商更是将20%左右的销售收入投入用于研发。国内集成电路制造领军企业中芯国际2016年资本开支26.3亿美元、研发投入仅3.18亿美元,如此悬殊的投入对比下,中美半导体领域的产出差距可想而知。

  作为现代精密制造业的代表,一颗小小的微处理器上集成了数十亿个晶体管、需要经历数百步工艺过程,这决定了芯片领域的“短板效应”——任何一个零件或环节出错,都会导致无法达到量产的良率要求;任何一个步骤都需要经过漫长的研发、尝试与积累,绝非一朝一夕。这个过程不仅需要拥有大量专业人才,更需要在关键设备与原材料领域供应率先实现突破。

  2016年全球前十名半导体设备供应商中,除了荷兰的ASML、新加坡的ASM Pacific,其余四家位于美国、四家位于日本,其中美国的应用材料公司(AMAT)排名第一、2016年销售额达100亿美元。四家美国公司已经占到全球市场份额的50%,即使第二名荷兰光刻巨头ASML股东中也有着英特尔的身影。而在此领域国内尚无企业上榜,2016年中国半导体设备销售仅57.33亿元,其中中电科电子装备集团排名第一,但销售金额也仅9.08亿,中国前十强占全球半导体设备市场份额仅2%。长年占据全球半导体设备榜首的美国AMAT产品几乎横跨CVD、PVD、刻蚀、CMP等除了光刻机外的所有半导体设备,公司的30%员工为研发人员,拥有12000项专利,每年研发投入超过15亿美元,而国内半导体设备龙头北方华创研发支出不到1亿美元。

  站在产业链的角度,集成电路可以分为设计、制造与封装测试三个环节,其中垂直一体化模式称之为IDM(Integrated Device Manufacture),以英特尔、三星为代表;专业化分工则可以分为Fabless(IC设计)、Foundry(晶圆代工)、封测,Fabless的核心是IP,以高通为代表;Foundry的核心是制程与工艺的先进性与稳定性,以台积电为代表;封测相对来说对技术的要求不如前两者。

  IC设计领域,2016年全球前十大Fabless厂商中,中国上榜两家,华为海思排名第七、紫光集团排名第十,合计市场份额约7%。考虑到博通(Broadcom)计划将总部从新加坡迁回美国,实际上这份全球前十Fabless厂商中美国公司将占据7席,合计市场份额达到56%,是芯片设计领域的绝对王者。如果算上IDM的英特尔,美国在IC设计领域的份额将更高。

  中国近年来在IC设计领域的进步不小。2010年全球前十大Fabless厂商中尚无一家大陆企业入围,除了台湾地区的联发科排名第五,其余九家均为美国企业。而2016年华为海思与紫光集团双双进入前十,大陆企业在IC设计领域的全球市场份额也由2010年5%左右提升一倍至约10%。同时美国企业份额则从69%下降至55%左右。尽管短期之内美国在IC设计领域的霸主地位难以撼动,但相对实力正在此消彼长。

  晶圆代工领域,全球前十大晶圆代工厂中,中国占据两席,中芯国际排名第四、华虹排名第八,总共市场份额达到7%;美国Global Foundries排名第二,市场份额11%。台积电为纯晶圆代工领域绝对龙头,市场份额达到59%。除了销售收入的差距,华虹最高水平制程只有90nm,主要产品都是为电源管理IC、射频器件芯片代工。中芯国际量产的28nm制程良率尚未完全稳定,而台积电已经导入10nm制程为苹果iPhone8的A11处理器、华为mate10的麒麟970等手机芯片代工,并且计划今年将量产7nm制程。从“28nm-20nm-14nm-10nm-7nm”的工艺升级路径来看,中芯国际与台积电的技术工艺水平差了三代。

  小结:中国是全球最大的半导体与集成电路消费市场,但是90%依赖进口,自给比例仅10%左右,每年的进口金额超过2000亿美元。中国在集成电路领域的资本与研发投入方面都与美国存在较大差距。细分领域来看,中国在半导体关键设备与材料方面最为欠缺;在IC设计领域华为海思、紫光展讯等近年来进步较大,但差距仍大;在制造领域,台积电实力强大,中芯国际与国际最先进制程差了三代工艺水平。

  以功能分类,软件可以分为系统软件、支撑软件和应用软件,其中系统软件负责管理和调度各种硬件资源和程序;应用软件负责面向特定领域实现特定功能;支撑软件位于两者之间,负责支持其他软件的编写与维护,如编程软件、数据库管理软件等。目前的多数互联网服务,实际上也是应用软件。

  根据普华永道思略特发布的“2017全球创新企业1000强榜单”,其中软件与互联网服务公司按照研发投入排名的创新十强榜单中,中国凭借BAT占据第7、第8及第10名,前五名清一色为美国企业——亚马逊、谷歌、微软、甲骨文、Facebook。美国前三强软件与互联网服务公司亚马逊、谷歌、微软的研发支出均超过百亿美元,相比BAT中最高的阿里巴巴也仅达到25亿美元。

  如果不包含互联网服务公司,在软件