中国芯片如何“芯”生？

3月18日，英伟达发布AI芯片B200，运算速度比上一代芯片提升30倍，并自称为“超级芯片”。对大洋彼岸的中国来说，B200的推出的确给AI产业的发展增压不少，但中国企业不必过度焦虑，因为英伟达也将华为视作对手。

近日，英伟达向美国证券交易委员会提交的文件中，首次将华为列为AI芯片等多个类别的主要竞争对手。对此，外交部发言人毛宁表示，“小院高墙”挡不住中国创新发展的步伐，也不利于包括美国企业在内的整个产业的健康发展。

Canalys最新数据显示，2023年第四季度，华为海思出货680万片，同比增长5121%，营收同比暴增24471%，华为对产业的影响力逐渐回归。

进入二十一世纪之后，随着摩尔定律放缓，整个行业都在寻求建立更好芯片的方法。

在受到产业变革和中美对峙的双重影响下，以中芯国际、华为海思为代表的龙头企业正加速跨越从0到1、从1到100的挑战。

2004年，破茧而出

2004年，中国芯片领域之所以取得众多零突破，并诞生了一批具有影响力的芯片公司与政策积极引导和市场驱动有关。

芯片设计和制造是半导体产业的两个重要环节，分别决定了芯片的功能和性能，以及生产和成本。芯片的制造原理是先做好设计规划，然后在沙子中提取高纯度硅晶体，切为晶圆，再镀膜和刻蚀，最终在仅有手指头大小的面积上，集成百亿个晶体管，并切割为单个芯片。

在芯片设计环节，拿到通用的芯片架构授权后，首先是设计架构规格。芯片制造之前，需要完成芯片载体晶圆的制造工作，而晶圆要通过光刻机的照射在其内部蚀刻出预先设计好的电路图案出来。上端的架构设计和下端的晶圆制造、光刻机设备可被视为造芯的入场券。

目前，中芯国际和海思分别是中国芯片制造和芯片设计的龙头企业，对它们来说，2004年是个重要的年份，同时，这一年中国芯片产业迎来了一批具有一定规模的芯片企业。

2004年3月18日，成立四年的中芯国际在香港联合交易所主板上市，股东数量从2000年刚成立时的16个，一路增长到上市时的75个。同年，在德国英飞凌的技术支持下，中芯国际在北京建成了中国第一条12英寸晶圆的芯片生产线，仅仅比全球第一条12英寸的生产线晚建成三年。彼时，中芯国际营运长马可表示：“有了这些世界级客户的支持，中芯国际四厂的设备进厂显示了中芯国际向客户提供世界最先进的代工服务的能力，和在全球半导体市场上的竞争力。”

这条生产线的建成被认为是中国半导体行业的一个重要突破，因为当时全球只有少数厂商有能力投资建设12英寸晶圆厂。2004年，中芯国际销售额增长1.66倍至50亿元，芯片交付量增长98%至94万块晶圆，并首次实现了年度盈利。

在芯片设计领域，2004年10月，海思半导体有限公司成立（以下称“海思”），前身是创建于1991年的华为集成电路设计中心，后续为华为的手机芯片业务奠定了坚实基础，海思在芯片行业的影响力有目共睹。同年，射频IC设计开发制造商锐迪科微电子、数据处理及互连芯片设计公司澜起科技等一批芯片设计公司成立。

不容忽略的是，这一年，中国人用上了拥有自主知识产权的手机芯片。智能手机CPU由应用芯片和基带芯片组成，前者负责执行操作系统和应用程序，相当于电脑的处理器，但比电脑处理器增加了低能耗、小体积的要求；后者是手机的调制解调器，负责处理各种通信协议，让手机能与移动通信网络联接。基带芯片相当于手机“总指挥”，重要性不言而喻。

2003年4月，成立仅两年的展讯通信成功研发出世界首颗“全球通”（GSM）2.5G基带芯片，并于一年后实现量产，这也是中国大陆第一款具有自主知识产权的手机基带芯片。凭此展讯在深圳华强北如鱼得水，从2003年到2007年，展讯年销售额每年增长两三倍，最终达到近10亿元。

2007年6月27日，展讯以“中国第一只3G概念股”的身份登陆纳斯达克，IPO首日市值19.8亿美元，成为中国第一个上市的芯片平台公司和市值最大的设计企业。2013年12月和2014年7月，紫光集团将展讯和锐迪科分别私有化，两家公司从纳斯达克退市，后于2016年将二者整合为紫光展锐。

直至今天，全球能将基带芯片成功商业化的企业仅5家，除了美国的高通和韩国的三星，其余3家都属于中国，即海思、联发科和展锐。

科普作家、《芯片简史》作者汪波向《商学院》记者表示，在2G时代，全球通信制式主要包括GSM和CDMA两种，彼此并不兼容。比如，在中国或欧洲无法使用美国手机，因为美国采用CDMA，而中国和欧洲采用GSM。因此，要把所有制式放在同一颗芯片里，实现一部手机在全世界任何地方通用，这就要求芯片制造商不仅要有很强的芯片设计能力，还必须充分了解不同国家的通信制式。中国的三家厂商都积累了丰富的无线设备开发经验，对整个通信网理解透彻，因此得以成功。

2004年，中国芯片领域之所以取得众多零突破，并诞生了一批具有影响力的芯片公司与政策积极引导和市场驱动有关。2000年，国务院出台18号文件《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》，这份文件明确了中国集成电路产业的发展战略，出台了从投融资、税收、产业技术、进出口等一系列优惠措施，揭开了我国集成电路发展的新篇章。

与此同时，互联网泡沫危机让全球半导体产业陷入低迷，反倒有不少华裔半导体人才回国创业，中国半导体产业明显升温。从2000年开始，中国出现了一轮芯片业投资热潮，到2004年，短短四年投入资金高达100亿美元，超过了过去五十年投资总和的3倍。

摩尔定律放缓，喜忧参半

BAT集体加入造芯运动的同时，中国芯片自产率在不断提升，除了摩尔定律放缓带来的机遇期外，还与美国发起的“芯片制裁”相关，芯片国产化提速势在必行。

2004年左右，中国芯片领域出现许多改变国产芯片发展的大事件，芯片的品质和产量都有了较大提高，但从整个行业来看，英特尔却释放出令人不安的信号。

公开资料显示，2003年，英特尔传出消息：芯片制造商在缩小晶体管的技术上将遇到重大瓶颈，如果晶体管不能做得更小，摩尔定律就得走向尽头。

在芯片问世的第七年，即1965年，英特尔创始人之一戈登·摩尔提出自己的经验之谈：集成电路上可以容纳的晶体管数目大约每经过18个月到24个月便会增加一倍。换言之，处理器的性能大约每两年翻一倍，同时价格下降为之前的一半。后来，业内把他的这一观点称为“摩尔定律”。

虽然摩尔定律并不是一条严谨的物理定律，但英特尔几十年的发展都是朝着摩尔定律的方向努力，才越过一次次的技术瓶颈，英特尔对该定律的担忧无疑引发行业躁动。

2011年，台积电率先推出28纳米制程技术，此后多年占据全球28纳米市场的龙头地位，2014年其销售收入主要来源于28纳米，占全球28纳米代工市场份额的80%。28纳米工艺也被视为摩尔定律开始失效的重要节点，该节点后晶体管成本上升，终究会遇到频率无法再提升的临界点，晶体管也不再按照原来的速度减小尺寸。

台积电之所以率先推出28纳米是为了迎合智能手机时代的发展。2009年1月，中国进入3G时代。2013年底，4G牌照发放，中国移动互联网迈入4G高速时代。彼时，华为、小米、OPPO、vivo等品牌手机热销，4G换机潮加速了智能手机的迭代，多数手机品牌的处理器芯片均由台积电代工。

资料显示，为了协调半导体产业的发展，从20世纪90年代起，国际半导体产业界开始筹划研究路线图，从1998年开始，国际半导体技术路线图（ITRS）每两年发布一次。2016年发布的新路线图首次不再强调摩尔定律，而是超越摩尔的战略，以前是应用跟着芯片走，今后则是芯片为应用服务。

汪波表示，摩尔定律之所以放缓是因为芯片技术变得越来越难了，比如光刻机的研发到了极限，同时晶体管尺寸越来越小，会在关闭状态时出现漏电等问题，整个行业面临挑战。但对于中国来说，也有好消息。

他认为，改革开放之前，中国在芯片技术上错过了一段高速发展的时期。如今随着摩尔定律放缓，一些主流技术以外的新技术诞生，如碳纳米晶体管、氧化物半导体等新材料，中国与世界基本上同步前行，存在抢占先机的空间和机会。此外，需要找到更多应用去弥补技术放缓带来的影响，由技术驱动转变成应用拉动，而这恰恰是中国企业的强项。

2018年，百度发布了自主研发的中国首款云端全功能AI芯片——“昆仑”，揭开了BAT（百度、阿里巴巴、腾讯）进入应用定制芯片开发的序幕，借助昆仑芯片百度支持包括大规模人工智能计算在内的多种功能，如搜索排序、语音识别、图像处理、自动驾驶等。

李彦宏感慨道，中国改革开放40年来，在发展过程当中，高端芯片一直依赖进口，这是一代IT人心中永远的痛。当进入人工智能时代，情况将会发生改变。

国产替代，中国“芯”发展

国内AI芯片格局有点类似千帆竞赛，不只是头部大公司，很多中小公司也在研发芯片。

众所周知，从2018年开始美国对中国科技企业和个人实施了一系列制裁。2018年，美国商务部宣布7年内禁止美国企业向中兴通讯销售零件；2019年，对华为实施制裁，切断其大部分海外芯片供应，并阻止其自行制造芯片；2020年，中芯国际也被列入黑名单。

在此背景下，中国更加坚定了走自主发展芯片的道路。芯片产业链中潜藏国产替代的机会，各半导体厂商都在不断发力，以试图补齐半导体原料和设备等领域的诸多短板。

2018年，作为中国本土排名第二的晶圆代工厂，华虹集团旗下的华虹半导体首次实现28纳米制程的量产，为联发科代工无线通信数据处理芯片。

华虹集团的前身上海华虹微电子有限公司是909工程的主体承担单位，于1996年成立。该工程是当时中国电子工业投资规模空前、技术最先进的建设项目，被视为关系国家命脉的重点工程。彼时，对909工程一个项目的投入，超过了新中国成立以来国家所有集成电路项目投资的总和。

不过，华虹半导体的市场份额远低于中芯国际，作为国产芯片代工的龙头企业，中芯国际承担着实现中国芯片自主化的重任。2019年5月，中芯国际主动从纽约证券交易所退市，并于当年第四季度实现了14纳米制程的量产。隔年，中芯国际创下了A股最快上市纪录，从2020年6月1日正式提交申请到获准注册共用了29天。

中芯国际董事长周子学在上市仪式中感慨：“此次以红筹架构回归A股科创板，充分体现了境内资本市场对科技创新型企业的包容，体现了科创板对关键核心技术创新的支持和对实体经济发展的支撑。”

数据显示，2020年，中国的半导体市场为1434亿美元，中国半导体制造总额为227亿美元，半导体自给率仅16%，其余都依赖进口。不过，中国半导体制造的自给率在连年上升，全球半导体产能正逐渐向中国转移。从2018年到2020年三年间，全球投产半导体晶圆厂62座，其中26座设于中国，约占全球总数的42%。

汪波表示，从外部因素来看，国外芯片制造公司彼此竞争需要降低成本，因此会倾向往低成本地区转移；从内部因素来看，中国加入世界贸易组织（WTO）以后有跟世界对接的意愿，此前中国只是做一些简单的代工，并不是芯片制造的前端，需要进行产业升级。中国拥有全球最大规模的电子产品整机市场，对芯片需求庞大，芯片厂靠近整机厂能够形成区域协同效益。

华为于2020年11月，以2600亿元的价格出售荣耀手机业务部门，借此缓解华为5G手机芯片紧缺的局面。2021年1月，荣耀便推出独立后的首款旗舰机型——荣耀V40，搭载了天玑1000+5G处理芯片。2023年9月，荣耀CEO赵明曾公开表示：“荣耀重回华为是绝无可能的情况，今天华为是荣耀最为尊敬也是最期待的竞争对手。”并指出，对于华为和荣耀曾经的身份，最好的致敬就是用最强的产品、最好的状态与华为竞争。自2016年物联网概念被提出以来，经历三年时间，2019年5G正式投入商用，成为实现人机物互联的网络基础设施，人工智能的应用场景和空间得以扩展。

紫光集团执行副总裁、紫光展锐CEO任奇伟表示，过去十年，5G从标准到技术快速发展，自2019年中国5G商用以来，随着5G应用“扬帆”行动计划和轻量化5G的推进，5G开始全面应用于工业领域，推动社会和产业智能化、数字化转型升级。

正如上文所述，随着云计算和大数据的扩张，BAT等互联网巨头纷纷下场，构建一套针对自己的算法和应用的定制人工智能芯片。除了百度的“昆仑”芯片外，阿里巴巴和腾讯也不甘落后。

2018年，阿里巴巴全资收购中国大陆唯一拥有自主嵌入式CPU IP Core的中天微，由此掌握了芯片底层技术的能力，达摩院芯片研发团队与中天微团队合并成立半导体公司平头哥。2019年，平头哥就为阿里巴巴带来数款芯片产品，包括玄铁910、含光800芯片及SoC芯片平台“无剑”。

与此同时，2018年8月，腾讯领投AI芯片初创公司燧原科技3.4亿元Pre-A轮融资，此后四次跟投。2021年，腾讯发布三款自研芯片，分别是针对AI计算的紫霄、用于视频处理的沧海以及面向高性能网络的玄灵。

作为芯片设计的龙头，2019年1月，海思发布首款基于ARM架构的服务器芯片——鲲鹏920，成为中国第一家成功基于ARM架构自研并量产服务器CPU核的厂家。这有利于部分替代英特尔的服务器芯片，大大降低华为运营数据中心的成本。

汪波认为，国内AI芯片格局有点类似千帆竞赛，不只是头部大公司，很多中小公司也在研发芯片。这是因为现在芯片的设计流程越来越便捷，只要不做制造，在设计研发环节根据标准IP（芯片设计里的知识产权）进行调整就可以实现大部分功能。

近年来，中国诞生了一大批人工智能和芯片公司。统计数据显示，2023年国内涉及的集成电路设计企业数量为3451家，相比2022年增长208家。在整个半导体行业处于下行周期的情况下，国内的芯片设计企业数量仍在增长。

第四次芯片浪潮，万物“芯”生

应对芯片挑战的三种思路，即延续摩尔、扩展摩尔和超越摩尔。

寒武纪是中国起步较早的人工智能芯片初创企业之一，由中国科学院计算所孵化。2016年，寒武纪发布了世界上第一款终端人工智能处理器——寒武纪1A，主要面向智能手机、安防监控、可穿戴设备、智能驾驶等终端设备。成立仅四年便于2020年7月登陆科创板，并在亏损的情况下仍获得1000亿元左右的市值。

寒武纪能够创下这样的纪录，足以看到人工智能产业发展的空间和潜力。AIoT（人工智能物联网）时代，芯片市场更偏碎片化和强应用驱动，定制化、专用化芯片渐成趋势，更适合初创企业进入。

回顾全球历史可以发现，每一次芯片浪潮都伴随着移动终端的迁移。第一次芯片浪潮，商用计算机成就了IBM；第二次芯片浪潮，个人电脑成就了英特尔；第三次芯片浪潮，移动智能成就了安谋、高通、苹果、三星电子和华为；如今迎来第四次芯片浪潮，中国的人工智能芯片很可能在消费电子、汽车电子、家电等市场的应用中蕴藏着更多机会。

汪波表示，消费电子芯片有两种，一种是比较高端的智能手机，要求3纳米、5纳米尖端芯片；另一种则是成本很低，但需求量很大的如U盘。传统汽车芯片性能或许一般，但对稳定性、可靠性要求非常高。新能源汽车改变了对汽车芯片的认识，座舱芯片有很多影音方面的娱乐需求，对芯片性能的要求也随之提升。

在他看来，家电场景介于两者之间，一方面，如今很多家电变得智能化，需要的芯片数量急剧增加；另一方面，它对成本非常敏感，对性能要求不像智能手机一般尖端。因此发展家电芯片是一个努力的方向，也是初创企业进军芯片产业的一个入口，因为技术门槛并不是很高，难点在于如何提高稳定性和可靠性。

在“2024年中国家电及消费电子博览会”上，海思对外展示的“5+2”智能终端解决方案，正是基于消费电子、智慧家庭、汽车电子三大应用场景而打造。具体来看，包括基于影音媒体的“鸿鹄媒体”“朱雀显示”“越影视觉”和基于联接的“凌霄网络”“巴龙无线”五大产品解决方案，以及“星闪IoT”“A2MCU”两大生态解决方案。

实际上，自2023年8月，华为推出Mate 60系列以来，麒麟芯片和华为5G手机的回归便如同一剂强心针令行业振奋。据悉，在HDC 2023开发者大会上，华为常务董事、消费者BG CEO余承东表示，轻舟已过万重山，华为手机走在回归道路上。华为Mate 60系列手机的火爆，更让华为的回归提速。不仅华为正迎来春天，中国芯片厂商也在试图创造属于自己的奇迹。同时，中国仍面临着来自外部的挑战。

市场普遍认为，英伟达发布的AI芯片B200将成为驱动人工智能的下一代“引擎”而被大规模采用。北京华夏工联网智能技术研究院院长王喜文向《商学院》记者表示，它的强大性能在于可以提高计算机图形、游戏、虚拟现实、人工智能和超级计算等方面的性能，同时降低图形处理单元（GPU）的成本，使得更多应用能够使用它们，在自动驾驶、机器人技术、医疗保健和数据分析等更广泛的领域产生影响。

他认为，中国厂商机遇与挑战并存。一方面，它们可以利用B200的性能提升自己的产品，如计算机视觉系统、机器人技术、自动驾驶等；另一方面，它们需要了解并掌握B200的技术细节和功能，以便能够充分利用其性能，同时与全球的软件和硬件供应商建立合作关系，以支持B200的开发和应用。此外，他们还需要应对可能出现的专利和知识产权问题。

在摩尔定律放缓的当下，英伟达B200的确给芯片行业带来了一些骚动。中国芯片厂商在适应B200带来变化的同时，更重要的是找到适合自己的路。汪波解释了应对芯片挑战的三种思路，即延续摩尔、扩展摩尔和超越摩尔。他指出，延续摩尔更多是产业界在推进，因为它相对成熟，手机电脑等主流产品都要用到而不能放弃，需要继续研发出更好的制造技术，使晶体管更小的同时成本更低，密度更高。扩展摩尔也已经逐渐应用到产品中，例如通过3D芯片将各种功能集成在一起，在不增加太大难度的情况下，继续提高晶体管的数量。超越摩尔则是最长远的，假如10年后前两种路径失效，还需要有新材料、新技术能够跟上。

无论哪种方向都需要突破，不同企业要根据自身优势去选择合适的路径，在万物“芯”生的春天，中国芯片的历史或许正在被悄然改变。

中国芯片如何“芯”生？

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