主题：【闲聊】话说中国芯 -- 四月一日

学河友新华声, 现在叫子玉, 闲聊, 不动气不上火心平气和的闲聊, 来聊聊中国芯.

聊开前先说明一下想探讨的主题. 要做中国芯, 我们现在能做到的是什么, 还需要加强的是什么, 怎么做会更好. 也就是说, 发展中国芯的大方向是确定的, 问题在于 how to. 这个 How to 是个大学问, 特别是在发展一整个产业上, 而芯片恰恰是个必须整体产业共同发展, 属于群集 (industry cluster) 效应十分明显的产业.

那么, 我们的话题就会从发展中国芯, 转移到发展中国 IC 产业了. 这么一来范围就打开了些, 不单单是讨论 CPU, 也可以谈到 CPU 以外的其它 IC.

范围拉得太开, 讨论反而免不了会失焦. 为了凝聚一下焦点, 就先把中国 IC 产业的发展定义在 PC 应用上, 之后再展开到其它方面的应用, 如网络, PDA, 手机等方面. PC 应用刚好是中国最具可能性的市场之一, 也是一般人比较熟悉也容易进入讨论的应用类型. 那么, 让我们先来看看 PC 应用需要哪些 IC. 展开一份 PC 主板的 BOM, 数数在一片最普通的主板上会用到哪些 IC 吧.

PC Motherboard

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CPU (外插, 供货商有 Intel, AMD, 以及少数 VIA)

DRAM (外插. 以目前的主流 DDR 来说, 主要是 Micron, 与少数台系颗粒外, 大多是韩系或日系, Infenion 已经式微, 或者是 OEM 品牌. pin-to-pin compatible) – 注1.

Chipset (Intel, SiS, VIA, 以及极少数的 ATI 或 NVIDIA)

Super I/O (台系 Winbond 与 ITE 的天下)

BIOS Flash (Intel, AMD, SST, 以及少数台系, pin-to-pin compatible)

VGA (ATI 与 NVIDIA 的天下)

LAN (Intel, RTL, 以及少数的 Boardcom, Marvell 与主芯片厂的 Phy)

Audio Codec (RTL 的天下, 少数次品牌, pin-to-pin compatible)

Clock Generator (ICS 的天下, 少数次品牌, pin-to-pin compatible)

PWM (Intersil 占多数, 其余数家竞争者)

RS232 Transmitter (TI 占多数, 其余数家竞争者)

EEPROM (for LAN MAC ID. Microchip 为主, 数家竞争者, 同款不同牌可完全替代)

74 系列 TTL (Philips 与 Toshiba 的天下, 同款不同牌可完全替代)

Regulator (NS, Philips 等数家竞争者, 同款不同牌可完全替代)

MOSFET (Philips, Fairchild 等数家竞争者, 同款不同牌可完全替代)

Transistor (Philips 等数家竞争者, 同款不同牌可完全替代)

其它可能 IC 化的小 IC, 如 Diode

其它可能 Onboard 集成的 Function Controller, 如 IEEE1394, DVI, SDTV/HDTV Encoder.

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看过这份 PC 主板 BOM, 来聊聊中国 IC 产业的现况与可能的发展. 在此之前先补充一下 IC 产业的行业特性. 特性之一就是世代交替迅速, 而且是很残酷的迅速. 以大家比较听过的显示芯片设计厂来说, 曾经的硅谷传奇 C&T 因为 3D 技术无法克服而步入历史, 曾经的大品牌 S3 也因为效能无法突破而淡出市场. CPU 曾经的竞逐者还有 Rise 与 Cyrix, 主芯片曾经的霸主是 ALi, I/O 控制芯片曾经有 NS 的身影, DRAM 更是血泪交织的杀戮战场. 除了竞争型淘汰之外, 还有更残酷的应用替代型淘汰, 如当年 486/586 时代大赚其钱的 SRAM 厂商如今安在? 曾经不比显卡便宜多少的声卡厂商现在转行做什么去了? 更别提AT/XT 时候的 I/O Card 以及其后的 IDE 控制卡, 或者 Intel 8086/8088 以前的情况了.

这个行业特色说明了一个重要事实: 技术说话, 市场投票. 过去的成就不代表未来的生存, 现在的空白不代表永远要依赖. 什么时候都可以切入, 什么时候都可能淘汰. 异军突起可以横扫千军, 拥兵自重可能兵败山倒.

那么, 中国可以成为那个横扫千军的异军吗? 答案是: 看情况.

看情况, 表示有可能会, 也有可能不会, 端看怎么做, 也就是讨论的主题: 该怎么做才能达成. 做得好可以后来居上, 做不好可能前功尽弃. 每一项新技术新应用都可能会带来庞大商机, 一个趋势没掌握好可能会给领导厂商带来绝大的危机.

那么, 要做中国芯, 现在能做到的是什么? 哪种发展模式会更现实又有效? 以 PC 应用来说, 回头看下那份 BOM. 在这份 BOM 里, 可以看出 PC 应用的 IC 大体上分为 CPU, Chipset, DRAM 等主要芯片, VGA, LAN, Audio Codec 等 I/F 控制芯片, 以及 TTL, MOSFET, Transistor, Regulator 等泛用型芯片. 其中 TTL, MOSFET, Transistor, Regulator 等具有同款不同牌能完全替换的特色, 也就是只要是同型的 IC, Board Maker 可以自由在不同品牌间替换. 比如说 TTL 可以在 Philips 和 Toshiba 间替换, 认明型号即可. 另外可以看 SO8. SOT235 等封包方式判断. 可完全替代, 意味着选料原则仅在于成本与交期. 也就是说, 只要做得出东西, 成本够低, 那么将可风行草偃, 打骗天下无敌手. (MOSFET 和 Regulator 其实还有效率与发热问题, 在此先略过不谈.)

问题: 这一块, 该不该纳入中国芯的版图内?

除了上述的小 IC 之外, 有一部份的 IC 是完全 Pin-to-pin compatible 的, 意思也是可替换, 如 DRAM, BIOS flash, clock generator, codec 等. 用不同的方式标明的原因在于这些 IC 的质量要求比较高, 比如说 Clock Generator, 一个不好将会导致整片主板不稳定. 看似简单的 BIOS Flash 也是, 质量不好会发生 data loss, 或者开机时后就来个 flash type error. 由于这些东西与 board-level 产品 work-or-not 直接相关, 所以验证时会比较小心, 选定后除非重大理由 (如缺货) 不太会更换, 不像 transistor 这些完全没有品牌忠诚度可言, 但是原理上仍然具有 pin-to-pin compatible 的特性, 例如相同的内存条 PCB Layout 可以上 Micron, Hynix 或 Alpida 的颗粒, 只要它们能通过验证. 这个意思是, DRAM, BIOS flash, clock generator, codec 等的这些东西, 只要做得出来, 只要质量够好能通过验证, 一样有机会横扫千军.

问题: 这一块, 该不该纳入中国芯的版图内?

接下来说 I/F 控制芯片. 这类的 IC Player 有个特色: 除了 Intel 这种大型 IDM 之外, 其它的差不多都是 fabless 的 IC Design House, 如 ATI, NVIDIA, Realtek 等. 他们专注在设计上, 投产是委由专业的晶圆代工厂, 如 tsmc (台积电). 这类的产业分工合作方式让各厂家专注在自己所专长的领域, 不擅长的委由专业代工厂来处理. 这个部份的产业特色在 IC 业相当明显, 除了区指可数的 Intel, AMD 等大型 IDM 厂, 几家如 ST 等的老厂, 特殊竞争模式的 DRAM 厂商之外, 其余几乎都是由没有工厂的 fabless design house 与专业代工厂所组成. 而其发挥的竞争力, 在大家比较熟悉的显示芯片上就可以看得出来 -- ATI 的显示芯片功力是 Intel 所追不上的.

和小 IC 与 compatible IC 不同的是, 这类芯片并没有 pin-to-pin compatible 的特性. 也就是说, 要主板厂用你家的东西, 必须要先经过前期努力, 让主板厂 design-in 才有机会. 换句话说, 如果主板厂在设计主板时是用了 Intel 的 Ethernet controller, 那么 RTL 就没法切入, 除非主板厂改设计或是共同设计 (co-layout). 这样的情况也让竞争局势会因为一步失着而丧失僵土, 如原本掌握低价网络芯片的 Realtek 因为在 PCI-E 的芯片转换上患了猪头症 (128-pin 的 PCI-E Ethernet chip, 好笑吧?), 把所有打算使用 PCI-E 做集成网口 (LOM) 的主板市场拱手让给了 Marvell, 后者趁机包下了 LOM 的整个市场商机 (因为 Intel 在 PCI-E 的 I/F Controller 方面动作也很慢). 这么一来等 Realtek 的 PCI-E 产品完成要进入市场时, 还得重头由 design-in 开始来过. 另外一个 I/F controller 的特色是需要 driver 支持.

问题: 这一块, 该不该纳入中国芯的版图内?

好了, 准备进入最入的问题了: CPU 与 chipset. 在此之前, 我们先来回顾前面的一些讨论, 并看看中国现在能做些什么. MOSFET, Transistor 这些可完全替代的 IC 我们做得出来吗? 拥有多大的市场份额? 可 Pin-to-pin compatible 的 DRAM 与 flash memory 我们能掌握多少? 事实上 DRAM 的 IC 产值相当高, 一点也不比 CPU 少, 甚至可延伸到 PC 以外的应用. I/F controller 的竞争情势是强者生存, VGA 除了 ATI 与 NVIDIA 之外几乎没有其它的竞争者了, 一些摇摇欲坠的老厂只能以卖 IP 给 chipset vendor 喘息茍活.

中国现在的 IC 产业实力到哪里? 小型 analog IC 先不谈, 这个有其它的瓶颈在, digital IC 比较容易切入. 但大型 IC (百万 gatecount 以上) 的又将面临到其它的问题. 就事论事, 实事求是, 一口吃不能一个胖子. 我们先来想想切入这些比 CPU 来得容易的领域需要些什么, 我们还缺了些什么.

另外, 也以整个产业的发展来思考一下, 我们是要集中全部资源打下最难打的 CPU, 还是先搞些别的, 带领整个 IC 产业走到一个水平, 特别是制造能力, 这个是高密度 IC 至关重要的决胜点. 再以乡村包围城市的方法, 在积累足够的经验与能力, 建立足够的产业群集后, 再回头定义并开发中国自己的 CPU, 一个并非 x86 架构而是中国完全自力自主的全新架构?

喝口茶. Maybe Continue...

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注1: DRAM 品牌主要有 IC 厂品牌与内存条厂品牌两种, 详见: DRAM None-Marking IC 的交易模式与 Remark