排錯成本高難度大

互聯(lián)網(wǎng)我們有BAT可以和Facebook/Google過過招，電子整機(jī)有華為中興可以對抗思科愛立信，IT行業(yè)里面為什么獨(dú)獨(dú)集成電路，沒有能跟美國抗衡的能力?這還要從IC(集成電路)設(shè)計產(chǎn)業(yè)的特點(diǎn)來說起。IC設(shè)計相對于互聯(lián)網(wǎng)和整機(jī)設(shè)備，有兩個重要特點(diǎn)，試錯成本高和排錯難度大?；ヂ?lián)網(wǎng)做一個App，可以一天出一個版本，有些問題沒關(guān)系，第2天就可以修復(fù)，試錯和修改的成本幾乎為零。整機(jī)硬件的電路板設(shè)計周期在1天到1個月之間，生產(chǎn)周期在3天到2周之間，出了錯重新投板費(fèi)用在幾百到幾千之間，最多數(shù)萬塊錢。而IC設(shè)計，不算架構(gòu)設(shè)計，從電路設(shè)計開始到投片，最少要半年時間。投片送到工廠加工生產(chǎn)，一般要2個月到3個月。最重要的是一次投片的費(fèi)用最少也要數(shù)十萬元，先進(jìn)工藝高達(dá)千萬到數(shù)千萬。如此高的試錯和時間成本對一次成功率的要求極高，不得不把流程拖長，反復(fù)驗(yàn)證，需要多個工種密切配合，團(tuán)隊中一個人出錯，3個月后回來的芯片可能就是一塊兒石頭。修改一輪，又要3個月。

與試錯成本高并存的是排錯難度大?；ヂ?lián)網(wǎng)編個軟件，調(diào)試起來幾乎可以在程序任意地方設(shè)斷點(diǎn)，查看變量當(dāng)時的狀態(tài)或者打出商標(biāo)。硬件電路板上，幾乎任何一根信號線可以拉到示波器上看波形。而一顆手指甲蓋大小的芯片，里面有上億個晶體管，而最終能在電路板上測量到的信號線卻只有十幾根到幾百根。如何根據(jù)這少得可憐的信息，推理出哪個晶體管設(shè)計錯誤，難度不言而喻。

上述兩大特點(diǎn)導(dǎo)致對IC從業(yè)人員的素質(zhì)要求極高，試錯周期長需要邏輯嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作態(tài)度，排錯難度大需要一套科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法。而這兩方面，恰恰是國內(nèi)教育的軟肋。過分重視知識的記憶，而忽略邏輯和方法。所以當(dāng)軟件工程師們靠自己的聰明和勤奮，不斷快速迭代的時候卻還是一次次的延后，上市時間依然落后。更有很多bug無法找到原因，反復(fù)投片實(shí)驗(yàn)也無結(jié)果，最后只能以項(xiàng)目失敗收場。

高難度的產(chǎn)業(yè)背后蘊(yùn)藏的是巨大的商業(yè)價值。集成電路被譽(yù)為電子工業(yè)的糧食，除了對國家和行業(yè)安全有著巨大的意義，利潤率也隨著技術(shù)含量水漲船高。芯片本身的材料是二氧化硅，成本極低，上面凝聚的技術(shù)就決定了利潤。消費(fèi)類芯片產(chǎn)品一般毛利率在30%～40%，工業(yè)用產(chǎn)品一般能在50%—60%以上。

芯片生產(chǎn)設(shè)備研發(fā)難

制造芯片的基本原理是：在金屬表面覆蓋一層光刻膠，然后用光先把光刻膠侵蝕掉，下一步再用化學(xué)物質(zhì)浸泡，這樣有光刻膠的那部分金屬就不會被侵蝕、沒有光刻膠的地方會被侵蝕掉，之后金屬表面就形成了設(shè)計的形狀。

這兩個過程就是所謂的光刻和蝕刻，對應(yīng)的設(shè)備就是光刻機(jī)和蝕刻機(jī)。光刻機(jī)的復(fù)雜程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于蝕刻機(jī)，目前最先進(jìn)的光刻機(jī)制造商是荷蘭的ASML，可以說是僅此一家、別無分號(占有80%的市場份額)，長江科技斥巨資購入的“喜提”ASML光刻機(jī)正是出自這一廠商?，F(xiàn)在，ASML使用的光線已經(jīng)到了極紫外光(EUV)，所以可以光刻7nm以下的大規(guī)模集成電路。

相比之下，中國的光刻機(jī)水平差距較大，還有很長的路要走。相對而言，中國在蝕刻機(jī)方面做的相對較好，現(xiàn)在中國最先進(jìn)的等離子蝕刻機(jī)已經(jīng)制造到了5nm的制程，并且7nm制程的蝕刻機(jī)量產(chǎn)并向臺積電等廠商供貨，這方面中國已經(jīng)是世界頂尖水平。

根據(jù)工業(yè)和信息化部軟件與集成電路促進(jìn)中心(CSIP)2017年5月發(fā)布的《中國集成電路產(chǎn)業(yè)人才白皮書(2016—2017)》(以下簡稱白皮書)，目前我國集成電路從業(yè)人員總數(shù)不足30萬人，但是按總產(chǎn)值計算，需要70萬人，人才培養(yǎng)總量嚴(yán)重不足。

“高校的芯片產(chǎn)業(yè)人才儲備堪憂。幾乎所有人都在做計算機(jī)應(yīng)用的東西，而不是基礎(chǔ)的東西。”北京交通大學(xué)副教授李浥東很理解計算機(jī)基礎(chǔ)領(lǐng)域和應(yīng)用領(lǐng)域之間客觀存在的人才差異，“高校講就業(yè)率，學(xué)生看市場預(yù)期”，但他認(rèn)為，無論是薪資待遇還是人才總量，目前都相差太大了。

“本質(zhì)上都是在教學(xué)生怎么用計算機(jī)，而不是教學(xué)生怎么造計算機(jī)。就像汽車專業(yè)教了一堆駕駛員一樣。”談起芯片人才話題，中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所研究員、“龍芯”處理器負(fù)責(zé)人胡偉武有很多話說。在他看來，我國的芯片產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)極不平衡，大多數(shù)人才都集中在技術(shù)應(yīng)用層面，但研究算法、芯片等底層系統(tǒng)的人才太少。

他隨手就舉了一個現(xiàn)實(shí)的例子：絕大多數(shù)互聯(lián)網(wǎng)公司都在用Java編程，相應(yīng)的人才儲備有數(shù)十萬甚至上百萬，但研究Java虛擬機(jī)(在實(shí)際的計算機(jī)上仿真模擬各種計算機(jī)功能的抽象化計算機(jī))的人才非常少，“我2010年辦企業(yè)的時候連10個人都不到”，而今天全國可能仍不超過100個。

對于這一問題，中國工程院院士、中國計算機(jī)學(xué)會名譽(yù)理事長李國杰歸納為四個字——“頭重腳輕”。他談到，人才儲備與培養(yǎng)比較薄弱，是我國芯片半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)與國際頂尖水平相比仍有明顯差距的一個關(guān)鍵因素。

白皮書指出，1999年到2016年，中國集成電路設(shè)計復(fù)合年均增長率為44.91%，蓬勃發(fā)展。但我國集成電路產(chǎn)業(yè)的自主創(chuàng)新能力弱，關(guān)鍵核心技術(shù)對外依存度高、人才缺乏等問題依然十分突出。根據(jù)《國家集成電路產(chǎn)業(yè)推進(jìn)綱要》，產(chǎn)業(yè)規(guī)模到2030年將擴(kuò)大5倍以上，對人才需求將成倍增長。而產(chǎn)業(yè)人才的供給與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的增速不匹配，依托高校培養(yǎng)IC人才不能滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展的要求。

白皮書指出，集成電路企業(yè)的研發(fā)崗專業(yè)人才年薪近30萬元，生產(chǎn)制造專業(yè)人才近20萬元。而本科學(xué)歷的應(yīng)屆生在芯片設(shè)計中的平均年薪近15萬元，博士學(xué)歷近30萬元。調(diào)查表明，80%的企業(yè)每年調(diào)薪一次，每次調(diào)薪比例大都在5%到10%之間。

但這一薪資水平與互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的熱門崗位，尤其是大數(shù)據(jù)、人工智能等崗位的薪資相比，明顯遜色不少。拉勾網(wǎng)等互聯(lián)網(wǎng)人才招聘網(wǎng)站的招聘信息顯示，計算機(jī)專業(yè)本科畢業(yè)，且擁有4～5年工作經(jīng)驗(yàn)的人工智能人才，月薪最高可以拿到4萬元，考慮到許多互聯(lián)網(wǎng)公司都會發(fā)12個月以上薪酬，最終年薪可能超過50萬元。