2019年2月21日——2月27日期间,芯片超人带领着一帮朋友们去越南进行了实地考察,本次越南考察团实地考察了越南当地的投资机会、建厂/地产生意机会、已建工厂的组织形态等。
在实地考察期间,芯片超人邀请到了摩尔精英创始人兼CEO张竞扬和大家分享了他对行业的观察以及对贸易商转型的看法,下面将部分内容整理成文字分享,欢迎探讨。
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年年增长的半导体产业
2018年全球半导体产业总值是4700多亿美金,这其中IC(集成电路)产值大概是3800多亿美金,而在这3800多亿美金中存储器又占了大概1400亿美金的产值。
在这些统计出来的数字中,我们更应该关注的是半导体产业的增长趋势,在过去的二三十年里,整个半导体产业平均以每年4%-5%的速率成长,而全球GDP每年的平均增速大概是2%左右,半导体产业每年的平均增速是全球GDP增速的两倍。
2017年,全球GDP总额约为83万亿美金,其中电子相关的产业贡献约1.5万亿美金,大概占全球GDP的1.8%。这个比例跟我们平时的感觉比较像,一个年收入100万的家庭,一年大概花费1-2万购买各种电子设备,包括手机、电脑、电视、电冰箱等。
未来,随着我们在电子设备上花费越来越多,这个比例将会越来越大,这也是电子产业和半导体产业的增长速度一直快于全球GDP增长速度的原因之一。
从2017年开始,半导体行业的资本支出开始快速地上升,全球前5大半导体公司2018年的资本支出比2017年增加了16%,而2017年的资本支出已经比2017年年初预期高了35%。
全球前3大半导体厂商(三星、英特尔、台积电)中的三星2017年的资本支出达到了250亿美金,2018年也达到了200多亿美金,这个数字是非常吓人的,要知道中国大陆的半导体销售额才300多亿美金,全部销售额拿出来给三星做资本支出和原材料采购可能都不够。
资本支出里面终于有了中国大陆厂商,就是中芯国际。中芯国际每年大概会花20多亿美金的资本去建新厂和购置新设备。目前全球半导体产业的资本支出也是非常集中的,前5大厂商就占了整个资本支出的65%左右,三星一家大概占20%-25%。
投资这么大,厂商得到了什么?投资多的公司,如英特尔、三星、台积电的工艺发展速度非常快,投资少的公司自然开发进度就会慢,想追上这些先进的工艺并不容易。
当前中国半导体的资本支出已经等于欧洲、日本的总和。2014年,中国半导体资本支出大概不到它们的1/4。四年后的2018年,中国的支出已经超过了欧洲和日本的总和。所以,中国半导体的投资速度在增长,整个产业也在进行转移。
在电子产业和半导体产业之中成长的更快的就是芯片设计,芯片设计平均以每年9%的速率成长,是半导体行业增速的两倍左右。
总体归纳,中国半导体现在的情况:既是最好的时候也是最坏的时候。中国国内有大量的电子加工制造业,但是在芯片方面又有很多的短板。
2018年,中国进口3120亿美金的芯片,而全球的市场总额也就是4700亿美金,中国进口了大概2/3,算上出口的846亿美金,逆差高达2274亿美金。而且,这已经是中国连续六年进口半导体超过2000亿美金,这是一个巨大的市场机会,这就是为什么各种投资都在往中国涌入的原因。
中国芯片自主提供的比例非常低,除了通信设备里因为海思和紫光展锐两个大公司存在有超过10%的比例之外,其他领域的自给率都非常的低,甚至很多的领域都是接近0%,这是一个触目惊心的数字。
中国国内的芯片设计行业也在不断地追赶,从过去的二十年来看,成长的速度是非常快的,年复合增长速度超过40%,2018年的成长速度也达到了32%,因为基数太小了,所以一直到去年都是高速增长,现在的市场规模也就是380亿美金左右。
相较于2007-2017年全球芯片市场4.4%的增长率,中国芯片市场的增长率一直在维持在30%以上,众多研究机构预测这样的增长率还会再持续5-10年。
从芯片企业的数量来看,中国国内的芯片企业在2016年有一个非常大的跃升,从700多家一转眼跳到了1300家。根据最新的2018年的官方统计,其数据已经到了1700家,实际的企业数量比这个数字还要更多一些,因为有一些小型企业是没有去半导体行业协会注册。
这么多的企业只做了380亿美金的销售额,这是一个非常可怜的数字,如果去掉华为海思和紫光展锐两家公司加起来的大概100亿美金,再去掉其他前十大公司加起来的50亿美金,可能剩下来的2000家企业只做了不到200亿美金的生意。
而国外的500家公司一年的销售额就有4500亿美金,所以从这可以看出中国芯片设计公司与国外芯片设计公司的差距是非常大的。
从芯片企业的销售数据上看,中国超过1亿人民币销售额的芯片公司其实只有208家,也就是说90%公司的销售额其实连1亿人民币都不到。所以大部分国内芯片公司都处在成长初级阶段。
国内这2000家处在成长初级阶段的公司与其说他们是公司不如说他们是产品设计部门。这些公司很多就是一些工程师在外企干了十几年后出来创业,相当于是一个CTO带了一个团队在干活,当他们建立公司时,他们几乎不懂如何建立供应链、销售体系。
很多贸易商在和芯片原厂打交道时会觉得很痛苦,因为原厂很多时候并不知道贸易商的价值,芯片原厂的思路是产品卖不好大多是贸易商的责任。国内的芯片公司,因为老板一般是做技术出身,一旦市场推广不力,他们就认为是销售的问题。
如果中国的芯片公司要做成功,他们应该回归到做芯片设计的本质——做技术,把他们的供应链、运营、销售端外包出去。
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如何做好芯片设计
如今全球的芯片设计完全是由技术人员主导,技术市场的人会去判断市场上有哪些需求。他们会走访几个大客户,然后根据大客户的需求去预判未来的需求,这就是产品定义。产品定义部分其实是芯片公司最核心的部分,但往往是大部分芯片公司做的最差的部分。
产品定义好后,芯片公司就需要找晶圆厂拿到技术文档开始开发,不同的芯片设计需要的技术人员团队是不一样的,模拟芯片可能是十个人左右的团队,数字芯片可能是一百人起步的团队。
芯片从设计到流片的周期大概在3个月至1年之间,在这个过程当中,芯片公司需要买IP。全球大概有700多家IP厂商,提供2万多个IP。
这些IP对芯片公司来说一点也不便宜,芯片公司在刚刚成立的时候可能就要花上百万美金去买一些IP,IP买了以后,芯片公司还要买软件,工程师加上IP的费用大概会占到整个芯片公司初期融资金额的一半以上。
现在因为IP容易泄露,很多IP公司更倾向于一次性买断,一次性买断IP费用会很高,这就形成了一个恶性循环。芯片公司从成立到第一次流片花费半年时间已经是非常快的,很多公司需要一年左右的时间才能流片。
全球的晶圆代工厂大概有四五十家,2017年,晶圆代工市场最大的公司是台积电,大概占了整个行业的52%,营收达到了320多亿美金,全行业产值约为616亿美金。2018年,代工产业增长得很快,整体产值增长了超过42亿美金,增长率约为9%。
投片周期大概要3到5个月,一般芯片公司很难一次性投片成功,两次投片成功是正常现象。一般芯片公司设计会花费半年到一年,再加上投片花费半年到一年的时间,基本上整个周期需要18个月到24个月。
开发一颗芯片的难度很高。第一,需要一次性投入比较大;第二,从设计到投片成功需要等一年半时间,周期长。
芯片设计有两种模式,分别是Fabless和IDM。
Fabless模式的芯片公司只做设计,不做生产,公司和软件公司没什么区别,例如高通、博通等,主要是以数字产品为主。
IDM模式的芯片公司既做设计,又做生产,还做封装和测试。
目前,拥有全球尖端工艺的公司只有3家,分别是三星(IDM)、英特尔(IDM)、台积电(Pure Foundry)。IDM模式需要投入巨资用来建厂、买设备等,只有头部厂商才能玩得起,所以,慢慢很多数字的企业都会往Fabless模式转变。
虽然IDM的营收更高,但是IDM的增长比较慢,从2016年往后其实基本上没有增长,从1700亿美金到2000亿美金左右,2017年由于内存价格增长出现了大幅提升。如果忽略内存涨价因素,IDM历年的营收基本是持平的。
而Fabless从早期只有70多亿美金成长到2017年的1000亿美金,其成长速度远远高于整个半导体行业。因为Fabless的资产更轻,没有重资产和生产的束缚,所以Fabless公司看到机会的时候更加容易抓住机会。
Fabless模式其实是在1987年台积电成立以后才开始发扬光大。
过去三十年中只有两三年Fabless公司的成长速度是低于整个产业的,而且更多是因为涨价等额外因素干扰。其他大部分的时间里,Fabless公司的成长更快,这就是为什么这么多优秀的人才投入到了Fabless公司当中。
我们提到过晶圆代工的增长比较快,9%左右的增长速度和Fabless公司的增长速度类似,因为它们几乎是完全同步的。当Fabless公司销售上升时,自然需要给晶圆代工厂更多订单,所以这两个领域的成长在过去十年左右的时间里都更快,而且未来增速仍然会保持在整个半导体产业增速的两倍左右。
回顾一下之前的几个数字:全球的GDP增速大概是2%左右;全球的半导体增速大概是4%左右;Foundry和Fabless的增速大概是9%左右。
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进入成熟期的芯片行业
目前芯片行业刚刚进入成熟期,进入成熟期的标志什么?就是摩尔定律失灵了。为什么说芯片行业是一个朝阳行业或者说是远远没有充分竞争的行业?因为芯片行业各个环节的平均毛利率都超过50%。
从设备环节、材料环节、晶圆代工环节到芯片销售环节每个环节的毛利率都在50%以上。
半导体行业在过去60年时间里,摩尔定律(当价格不变时,集成电路上可容纳的元器件的数目,约每隔18-24个月便会增加一倍,性能也将提升一倍)一直是有效的,所以芯片公司要做的事就是赶上摩尔定律,只要赶上摩尔定律一切就OK了。
2018年,全球晶圆厂相继退出7nm芯片制造战场。如今只有台积电和三星两家企业保持竞争。台积电2018年实现7nm量产,3nm预计2022-2023年量产。三星的7nm制程预计2019年底量产,3nm预计2021年量产。
依赖器件尺寸缩减延续到摩尔定律难以为继。英特尔如今依然主打14nm工艺,10nm工艺2019年有望问世。在3nm环栅技术上,依赖尺寸缩减的摩尔定律可能将来到尽头。但是摩尔定律失灵后,我们就会发现大家的技术都差不多,这个时候如果要想成功就必须精通十八般武艺了。
摩尔定律失灵后,各个环节产生的价值就会更大了。价值更大不代表毛利率高,毛利率高对我们来说其实是一件坏事。毛利高就代表着我们发挥的空间就更小了,当我们把各个环节毛利都杀下来的时候,整个市场就会几何级增长,这对于我们就是一个很大的机会。
如今,国外的芯片公司面临一个最大的问题就是市场在发生很大的变化,主要有两方面的变化在挤压这些芯片公司。
第一是市场端的变化,如今像手机、电脑这样大量的单品市场已经越来越少,或者说在短期内已经看不到了。过去十年我们就是在围绕手机市场来做芯片,因为手机市场的增长非常快,而且单品量非常大。
目前物联网市场非常零碎,这里面有很多只有一亿美金规模的市场,这些芯片大厂很难切入这些小而碎的市场,而且这些市场未来很可能长大,比如智能手表、智能眼镜、智能音箱等,大家都不知道这些市场未来会变得怎么样。
如今AI(人工智能)的产生让所有的芯片都值得被重做一遍。因为未来所有的芯片、设备里面都需要有AI的功能。所以这就使国外的厂商处于一个非常尴尬的境地。
在未来社会智能化趋势下,大量模拟信号数据(图片、视频、声音、温度等)需要被高效的收集、处理,并作出决策。在当前AI算法框架下,一类场景即对应一类算法,也对应一类芯片(推理)。考虑芯片出货放量难、高设计成本和流片成本等问题,目前的芯片制造技术无法满足市场需求。
国外大厂是一艘大船必须要很大的航道,超过10亿美金市场才可以在里面航行。国外大厂如果不管新兴市场只做原有的市场,又会担心被新兴市场干掉,就像当年的诺基亚一样。
第二是投入的增加,目前单芯片方案的研发成本不断的在上升,那些小而碎的市场很难承受单芯片方案的投入。芯片设计成本包括EDA软件、相关硬件、IP采购、芯片验证与流片和人力成本等。
IBS数据显示,22nm制程之后每代技术设计成本增加均超过50%。设计一颗28nm芯片成本约为5000万美金,而7nm芯片则需要3亿美金,3nm的设计成本可能达到15亿美金。
芯片行业在过去几年里出现了一些概念,有一个很重要的概念是SIP封装(System In a Package系统级封装),将多种功能芯片,包括处理器、存储器等功能芯片集成在一个封装内,从而实现一个基本完整的功能。
这种通过die-to-die内部互联技术将多个模块芯片与底层基础芯片封装在一起,构成多功能的异构System in Packages(SiPs)芯片的模式称之为Chiplet模式。
Chiplet模式的玩家希望构建一个生态系统,这里有一个丰富的模块芯片库可供选择,集成商根据需求设计芯片架构,自由选择模块芯片交给制造商进行制造和封装。
与传统制造流程不同的是,集成商不再是购买IP,而是采购满足整体芯片架构的、即插即用的die(裸片),这样的die在工艺上不受其他模块的约束,工艺选择灵活,可以是逻辑的芯片,也可以是模拟芯片。
理论上讲,这种技术是一种短周期、低成本的集成第三方芯片(例如I/O、存储芯片、NPU等)的技术。
芯片行业里代理商、分销商如何可以赚到50%的利润?举个例子,卖一颗芯片假设可以赚一块钱,代理商、分销商可以赚到那一块钱里面的3%-5%。而芯片公司有50%以上的毛利,代理商、分销商完全可以去买芯片公司的die,然后自己去SIP封装,代理商、分销商就可以变成芯片的供应商,就能赚那一块钱里面的50%。
当我们自己去SIP封装做芯片时很可能会遇到抄袭的问题,半导体行业现在越来越透明,大家对于信息也越来越会共享。
生意的本质是产生价值,作为多次博弈,利用信息不透明是赚不到大钱的。事实上,帮别人赚钱的生意,才最赚钱;帮别人成功的生意,才最成功。如果能提高整个产业的效率,你就能实现最大的收益。
我们现在需要的是让更多人知道原来卖SIP、收die能赚更多的钱,从而产生大量的需求,这些需求的产生会把芯片公司往另外一个角度去推,把芯片公司推成一个硬件化的IP公司。
芯片行业未来的趋势就是变成搭乐高积木,每一块芯片都是作为独立的部分,芯片就是各种模块(运算、模拟、通信等)拼在一起后出售。
如果我们能够把搭积木的模式玩转,芯片公司可能慢慢的就会往回退,芯片公司卖die能赚到足够的钱时,就没有必要去学习如何做市场,而这就是我们贸易商的机会所在了。
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国产芯片的过去与未来
十年前,我接触过很多从国外带着技术回来做芯片公司的老板,十年后要么有些人的芯片公司倒闭,回到国外;要么有些人开的芯片公司做到每年四五亿的营收后止步不前。
我总结了一下出现这种现象的原因:
第一,他们回国以后花费大量的时间补自己的短板。十年前中国的芯片创业环境其实不成熟,融资难、流片难,所以那些老板需要花大量的时间去搞资本运作、运营,转型是很困难的事情,很多老板就在转型途中失败了。
第二,很多老板本身是技术专家,他们花了很长时间补短板变成运营专家、销售专家后,但技术上就又丢了,而芯片行业需要技术支持的。没有技术就会导致公司做不大,只能在低端市场上生存。
过去十年的那些芯片公司基本上就是卖芯片的,很少有die的,卖IP的就更少了。但是最近这一批新兴公司的思路就比较开放,它们在最核心的领域里甚至不会卖芯片而是卖模块。因为卖芯片可能赚1元,但是卖模块可能赚5-10元,所以很多新兴的公司会去卖模块。
当然这些公司也只是在最核心的领域卖模块,在大部分的领域还是只卖芯片,因为芯片的覆盖面比模块更大,然后在芯片覆盖不了的领域里他们就会卖die。
贸易商服务的客户大多是直接终端客户、模块厂商,贸易商知道有哪些die后可以创造一些市场,比如步步鸡这种物联网需求。
在很多市场还不值得开发一颗定制芯片,很多芯片公司都不会进来的时候,贸易商就可以通过SIP封装的方式先占领市场。之后当贸易商通过SIP封装的方式帮助这个行业提升了效率,降低了成本,行业做大的时候,贸易商就可以抢先去开发芯片,这就是贸易商的机遇。
芯片行业人太少了,那些芯片公司其实没办法覆盖所有市场,那些芯片公司一般会等市场慢慢地聚合、统一,等市场到了一定的规模后他们才会进入市场。芯片大厂都会预测市场几年以后会怎么样,之后根据预测结果选择什么时候进入市场。
未来的物联网市场,我们可能已经知道客户的需求在哪,但是我们需要找一个成本可控的方式去满足客户的需求。因为我们一直在这个市场内,大概率会知道市场什么时候能长大,什么时候能支持我们开一颗定制芯片,这个时候贸易商就可以转型成为芯片的品牌商了。
以前我们需要通过开发定制的芯片才能满足于新的应用,而在开发芯片的过程中投入高,周期长,需要开发几版芯片的时间不确定。我们做一颗芯片的难度主要在于对技术团队能力的掌握,没有合适的人才,开发一颗芯片是有很大难度的。
我认为事实上有很多细小的市场都被大家忽视了,大家不知道去做这个产品,其实很多时候如果我们不跳出做单芯片集成的这个圈子,我们是很难发现更多细分市场的。
现今,国产芯片替代的市场是每年30%的速度增长。以前很多贸易商觉得和国外的芯片公司合作困难,因为国外的芯片公司有自己的品牌、渠道、销售,贸易商对他们来说是可有可无的。
我们背对着国内2000家芯片公司,面对可能是2万,甚至是10万个细分市场的机会,面对这样的状况,我们应该把握住这波机遇和国内芯片公司通力合作努力将市场做大做好。
我认为国内的芯片公司目前的出路就是芯片公司自己成为一个平台,不管是资本的平台、市场的平台,还是渠道的平台,芯片公司必须要成为一个平台。
在过去60年里,芯片行业一直是处于早期阶段,技术在不断地往前迭代,在这个阶段内谁掌握了技术,谁就能获得成功。
未来的五年,大量的外企会把一部分的技术业务剥离进来,大家可以跟外企谈判,比如外企的某块产品毛利率很低,他自己一直也做不好这个产品,那么我们可以和外企商量能不能把这块产品打包全部给我们,我们帮他们下单,但是技术团队等都由外企配备,我们每年给外企输送利润。
一旦我们做了这件事情,我们就有核心技术了,可以把公司做大了。我们需要把和原厂的关系从单纯的买卖,变成大家绑在一起赚大钱的模式。
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贸易商的转型
未来国内做模拟芯片的公司就是晶圆厂的机会,当晶圆厂投资投完,厂房建好,产能填不满的时候,中国的这些模拟厂商就可以包产能。
这个时候如果贸易商想要转型成一家芯片公司,贸易商可以先请一些退休的专家成立一个技术顾问委员会,有相关的技术背景更有利于贸易商获得资本市场的投资。
之后贸易商需要跟这些国内靠谱的芯片公司的老大们建立个人层面的信任关系,让他们愿意把die卖给贸易商,然后就可以转型成为芯片的品牌商。
贸易商转型有两个难点:
第一,芯片公司愿不愿意卖die给贸易商,这件事在大家的努力下是能搞定的。
第二,芯片公司卖给贸易商die,但贸易商不能知道它是好还是坏的?
国产替换其实不是单纯去做一模一样零件替换国外的零件,而是面对下一代的需求去做零件替换,或者是帮客户做很多的事情,使客户的工作变得更简单。联发科成功的原因就是他可以让谁都能做手机,使做手机这件事变得更简单了。
首先我们要统一意识就是做国产替换就是要帮中国公司卖芯片的,要往长远的方面想。如果只是单独做一颗料,那我们跟原厂就没什么好谈的,价值太小。
现如今中国的芯片行业面临着很好的机遇:
第一,整个芯片行业在转型。国内的芯片行业正在从技术导向变成市场导向和渠道导向。任何一个B to B的行业到后面一定不是技术驱动的,而是服务驱动和需求驱动。
第二,中国的芯片市场具有双重特性。
当一个行业进入成熟期后,国外就很少会有风投会投资这个行业,这是一个行业进入成熟期的标志,这个时候商务能力、服务能力才会有价值,而在之前都是技术方案才有更高的价值。当一个行业进入成熟时期后,服务能力、客户关系能力、渠道能力和市场能力才会在商务合作里占越来越重的比重。
中国目前有很多资本、风投、基金投入到芯片行业,甚至还有国家投资。所以这个时候我们等于得了成熟行业的好处——技术随手可得。但是我们又能得到大量资本的支持。一旦我们真得可以做成了几个中国芯片公司,我们就可以继续在政府、资本获得更多的支持。
现在技术其实都不是问题,芯片行业其实基本也没有品牌,除了英特尔、高通稍微有一点品牌,大家买电脑、手机的时候可能会看看芯片是哪家的,其他不管是TI还是ST的芯片,大家一般是不会关注。所以只要我们能做出相同性能的芯片,就能替换掉他们。
一般而言,如果想要开发定制芯片,首先这款芯片的出货量要达到1年100万颗的量才值得去开发这款芯片。其次我们可以算投入,开发芯片的投入中最主要的投入是NRE费用(一次性工程费用)。NRE费用主要有两部分:
第一是人工费,基本上是七八万块钱每人*月。
第二是模具费用(光罩 Mask),不同的工艺节点模具钱就不相同,便宜的就是5-10万美金不等,贵的要到几百万美金。
未来能够开发得起芯片的领域、应用会越来越少,而且这些领域要么是终端客户,要么是原厂,贸易商在这里面的机会其实并不多。
在设计服务领域内有一种说法叫“三个点”:
第一个点是100万美金,如果市场的规模小于1年100万美金,就不值得开发芯片。
第二个点是1000万美金,如果市场每年的出货到了1000万美金,就需要面对同行的竞争和替换风险,市场每年的出货到了1000万美金是你要想把客户抓住,就必须要有关键IP在芯里,这是其他同行做不了的东西。
第三个点是1亿美金,如果你有了一些IP或者你的团队开发了一些独特的功能,这是其他同行做不了的东西,当市场每年的出货到了1亿美金的时候,你就会遇到专业的芯片公司的竞争,你的积累跟专业的芯片公司相比一定是不够的。
贸易商做这些成熟公司的代理这条路会越来越窄,因为本质上做代理、市场赚得是信息不透明的钱,这跟整个互联网的发展是相违背的,现在的信息是越来越透明,赚钱是越来越难了。
这个时候做代理、市场肯定还是要做的,因为这是贸易商营收的主体,但是大家要找好后路,贸易商的后路就是国产芯片的崛起,成为国产芯片公司的手和脚。
贸易商现在要做的核心就是怎么把信息不透明关系转化成竞争力、价值。
总之来讲,现如今中国芯片行业机会非常好,贸易商以后在产业链环节中可以发挥的作用会比以前要大很多,特别是在技术已经饱和,又有很多国产客户在往上提升的过程中,如何把握住这个机会就显得尤为重要了。
