導(dǎo)讀：芯片和航空發(fā)動(dòng)機(jī)哪個(gè)研發(fā)起來更難？芯片和軍火哪個(gè)更致命？為什么說芯片是武器背后的“武器”？

今天聊點(diǎn)不涉密的。

1、芯片VS航發(fā)：新老網(wǎng)紅之戰(zhàn)

在芯片被炒得沸沸揚(yáng)揚(yáng)之前，上一個(gè)被念了十幾年“緊箍咒”的工業(yè)明珠是航空發(fā)動(dòng)機(jī)，簡(jiǎn)稱航發(fā)。

作為全世界最大的軍迷群體，盡管國(guó)產(chǎn)三代機(jī)、四代機(jī)已經(jīng)不是新聞，但圍繞軍用航發(fā)的血統(tǒng)問題每次都能成為各種論壇上討論的焦點(diǎn)。畢竟作為飛機(jī)心臟，能否自主研制航發(fā)在國(guó)人心中決定了這款飛機(jī)是不是“爭(zhēng)氣機(jī)”。

那么，新舊兩代“網(wǎng)紅”——芯片和航發(fā)，究竟誰(shuí)搞研發(fā)起來更難呢？

Round.1 研發(fā)費(fèi)用 

芯片和航發(fā)最大的共同點(diǎn)是，只有少數(shù)國(guó)家才玩得轉(zhuǎn)，時(shí)間、人才、技術(shù)和資金，歸根到底最大的門檻就是錢。

在芯片領(lǐng)域，每年研發(fā)費(fèi)用最高的公司非常穩(wěn)定，要么是制程升級(jí)、正面剛摩爾定律的Foundry，如TSMC（臺(tái)積電），要么是投入海量電子工程師搞設(shè)計(jì)（沒準(zhǔn)還研究法律）的Fabless巨頭如Qualcomm（高通），而兩者合二為一就是芯片界鋼鐵俠——IDM了，如Intel、Samsung。

作為燒錢界的佼佼者，他們一年花多少錢在芯片研發(fā)上呢，請(qǐng)看我們收集各企業(yè)2017年的數(shù)據(jù)。

芯片大師：2017年半導(dǎo)體企業(yè)研發(fā)費(fèi)用

換算成人民幣，Intel一年在研發(fā)芯片要燒掉890億元，這筆巨款保證了藍(lán)星上最重要的芯片——CPU的更新?lián)Q代，當(dāng)然，還不能算上手機(jī)CPU。

前十大玩家2017年光研發(fā)芯片一共燒掉了360億美元，接近韓國(guó)一年的國(guó)防開支，這些錢如果全部用來買武器，那么這支“芯片軍隊(duì)”能排進(jìn)全球前十，理論上干得過藍(lán)星上95%的國(guó)家。

芯片大師：2017年半導(dǎo)體企業(yè)開支

當(dāng)然，“光研發(fā)”的意思是不包括設(shè)備采購(gòu)、芯片制造等開支。如果算上全部開支，那么三星一家一年就花了260億美元，能買90架頂配F-22（單價(jià)2.9億美元），至于單價(jià)只有千萬美元級(jí)別的航發(fā)就失去了參考性。

那么，花在航發(fā)上的研發(fā)費(fèi)用一年有多少呢？看看航發(fā)三巨頭的公開數(shù)據(jù)。

英國(guó)羅羅（空客A380供應(yīng)商），不超過10億美元；美國(guó)GE（波音供應(yīng)商），11.7億元；美國(guó)普惠（F-22和F-35供應(yīng)商），不超過10億美元。

單從研發(fā)費(fèi)用上看，規(guī)模上航發(fā)和動(dòng)輒百億的芯片研發(fā)投入相比，基本差了一個(gè)級(jí)別。

保守估計(jì)，全球一年花在芯片研發(fā)上的費(fèi)用至少在800億美元，而航發(fā)費(fèi)用有可能不超過100億美元。

Round.2 技術(shù)復(fù)雜度

現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)雖然搭載在不同機(jī)型上型號(hào)眾多，但往往源自于少數(shù)幾款核心機(jī)。核心機(jī)定義一代發(fā)動(dòng)機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)，所以大部分研發(fā)經(jīng)費(fèi)都花在了這上面。一般航發(fā)制造企業(yè)會(huì)根據(jù)核心機(jī)發(fā)展出數(shù)款基礎(chǔ)型號(hào)，再根據(jù)客戶（飛機(jī)制造公司）的性能需求來改進(jìn)、衍生，軍民兩開花之余也節(jié)省了大量成本。

世界上最成功的商用發(fā)動(dòng)機(jī)：CFM56

（來源：RICHEN_C4D）

拿大名鼎鼎的CFM56系列為例，CFM公司和GE合作，1971年立項(xiàng)，一年后研制出核心機(jī)，在此核心機(jī)基礎(chǔ)上發(fā)展出7個(gè)基礎(chǔ)型號(hào)，總生產(chǎn)量超過1萬臺(tái)。民用型號(hào)裝備在波音737、空客A319/320/340、麥道DC-8等多款機(jī)型上，扛起了國(guó)際民航的半壁江山，軍用改型裝備了美國(guó)和法國(guó)空軍的空中加油機(jī)、偵察機(jī)和預(yù)警機(jī)。

芯片的特點(diǎn)是種類眾多、技術(shù)來源復(fù)雜且很多互不相通，航發(fā)VS芯片只能說是一種產(chǎn)品和幾十種產(chǎn)品的比較。

作為芯片中最重要的通用處理器、ASIC、MCU、FPGA、AD/DC、模擬芯片，幾乎每一種芯片都有1-2家壁壘森嚴(yán)的巨頭把守，經(jīng)過數(shù)十年的競(jìng)爭(zhēng)、兼并，芯片之間仍然涇渭分明，技術(shù)差異之大和整合難度之高可窺一斑。

我們絕對(duì)肯定航發(fā)研制的難度，但從這個(gè)角度看，全面解決芯片的自主化問題難度可能是航發(fā)的十幾倍，我們至少要花費(fèi)幾十年和數(shù)代工程師的努力。

2、芯片VS軍火：哪個(gè)更致命

芯片并不是武器，但卻是比武器更致命的“武器”。

第一，芯片是不戰(zhàn)而屈人之兵

古往今來的戰(zhàn)爭(zhēng)講究“上兵伐謀”，進(jìn)入21世紀(jì)以后，動(dòng)用武器的“熱”戰(zhàn)爭(zhēng)越來越少，而以關(guān)鍵領(lǐng)域制衡競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)越來越重要。正如我們?cè)?/span>芯片的未來戰(zhàn)爭(zhēng)：產(chǎn)業(yè)鏈、石油與降維打擊中談到的觀點(diǎn)，芯片正在取代鋼鐵、汽車和石油，成為大國(guó)博弈的主戰(zhàn)場(chǎng)。

背后的原因是，芯片作為基礎(chǔ)的工業(yè)原材料，同時(shí)具備高附加值和需求剛性的特點(diǎn)。

最近打響的兩場(chǎng)芯片戰(zhàn)爭(zhēng)——中美和日韓之間的對(duì)決告訴我們兩件事，一是主要大國(guó)之間常規(guī)武器、軍事力量的較量既不管用，又不經(jīng)濟(jì)，畢竟沒有人敢真打。二是高科技領(lǐng)域的制裁是更好的籌碼，“斷供”比“軍演”更像是優(yōu)勢(shì)一方“兵不頓而利可全”的策略。

從原材料、設(shè)備、軟件到制造，芯片代表了最核心的工業(yè)和科技水平。從消費(fèi)電子、通信設(shè)施、工業(yè)制造到軍工裝備，芯片這個(gè)支點(diǎn)撬動(dòng)的是整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)。

第二，芯片是武器背后的武器

美蘇爭(zhēng)霸時(shí)代，盡管蘇聯(lián)集全國(guó)之力發(fā)展的軍事裝備完全不輸美國(guó)，但蘇式裝備傻大粗的帽子扣了很多年，電子技術(shù)水平不及對(duì)手導(dǎo)致機(jī)械架構(gòu)復(fù)雜、自動(dòng)化程度低是主要原因，這個(gè)問題到現(xiàn)在也沒有得到很好地解決。

而中國(guó)在蘇式路線基礎(chǔ)上點(diǎn)了另一條科技樹，導(dǎo)彈、雷達(dá)和電子戰(zhàn)裝備的突破很多歸功于電子設(shè)備背后的芯片。

在武器裝備領(lǐng)域用得最多的高端芯片，除了常用的高速高精度ADC/DAC外，大致還有三方面。一是武器計(jì)算機(jī)本身的芯片，尤其是彈上、機(jī)上計(jì)算機(jī)，對(duì)芯片的要求極其嚴(yán)苛。二是通訊芯片，是很多武器通信控制中心的支柱，如美國(guó)薩德中的C2BMC，靠它實(shí)現(xiàn)全球聯(lián)網(wǎng)。第三要算美國(guó)雷達(dá)中大量采用的、美商務(wù)部屢屢點(diǎn)名的DSP和FPGA芯片了。

這些芯片直接決定了裝備的性能，比如美國(guó)媒體在評(píng)價(jià)F-35戰(zhàn)機(jī)的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知能力時(shí)說道，這是一臺(tái)滿載芯片的發(fā)動(dòng)機(jī)。

那么，依靠GPS、宙斯盾和隱形飛機(jī)打遍世界的美軍何嘗不是一支由芯片武裝起來的軍隊(duì)？

第三，芯片即安全

盡管川普口口聲聲說的國(guó)家安全問題大部分是耍流氓的托辭，但芯片的確事關(guān)國(guó)家安全。

最核心的三個(gè)芯片安全問題：后門、Bug和禁運(yùn)。

從2008年開始，美國(guó)媒體和軍方開始指責(zé)中國(guó)芯片導(dǎo)致美軍頻繁墜機(jī)，聲稱這些芯片有中國(guó)假冒的劣質(zhì)產(chǎn)品，也有性能不達(dá)標(biāo)或不合格的產(chǎn)品，還有某些被植入后門和bug。

例如2008年，美國(guó)空軍發(fā)現(xiàn)羅賓斯空軍基地的一架F-15戰(zhàn)斗機(jī)飛行控制電腦上使用假稱是Xicor公司生產(chǎn)的芯片。隨后在該基地一共發(fā)現(xiàn)4枚這樣的假冒芯片。美軍隨后的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，這些芯片全部來自中國(guó)。2011年，美國(guó)國(guó)會(huì)指責(zé)中國(guó)通過3公司將偽劣芯片滲入美軍，相關(guān)零件經(jīng)過四五次轉(zhuǎn)手交易，最終賣給了雷神、洛克希德馬丁和波音這三大美國(guó)軍工巨頭。

而2018年至今的連續(xù)兩起波音737-8 Max墜毀導(dǎo)致的災(zāi)難背后公布的調(diào)查顯示，波音737 MAX 8飛行數(shù)據(jù)傳感器存在問題導(dǎo)致反饋錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，造成機(jī)長(zhǎng)失去對(duì)飛機(jī)的控制。盡管是否與芯片有關(guān)沒有定論，但芯片一旦出現(xiàn)問題或被不法利用后果不堪設(shè)想。

武器和飛機(jī)服務(wù)于使用者，但是設(shè)備越先進(jìn)，安全問題也越嚴(yán)重。

對(duì)于國(guó)防而言，無力研發(fā)芯片則無先進(jìn)裝備可用，芯片斷供則先進(jìn)裝備無法量產(chǎn)，芯片出現(xiàn)安全問題那么武器聽誰(shuí)使喚可就不一定了。

3、稀土VS硅：誰(shuí)是王炸

每當(dāng)外部環(huán)境不佳時(shí)，總有吃瓜群眾就開始談稀土禁運(yùn)。沒錯(cuò)，稀土及提煉技術(shù)都是重要的戰(zhàn)略資源，也是我們手中遲遲沒有打出的王牌，畢竟沒有開局對(duì)三就出王炸的。

同時(shí)，很多人忘記了芯片最重要的原材料——硅，在這里兩者略作對(duì)比很有意思。

圖：全球各國(guó)硅產(chǎn)量數(shù)據(jù)

硅是非常常見且廣泛存在的元素，在地球上僅次于碳元素，并且我國(guó)硅產(chǎn)量在全球前列，戲劇性的是，這張掐住芯片制造的王炸并不在我們手中。

根據(jù)海關(guān)的統(tǒng)計(jì)，2017年我國(guó)對(duì)日出口工業(yè)硅18.7萬噸、對(duì)韓出口14.7萬噸、對(duì)歐出口14.9萬噸，均價(jià)為1832美元/噸。而我們進(jìn)口用于制造芯片用的硅晶圓，12寸價(jià)格大約是120美元/片，制作成芯片以后代工企業(yè)的價(jià)格來到5000美元/片。

據(jù)我們所知，目前國(guó)內(nèi)企業(yè)已經(jīng)可以做出99.99...%的高純硅（9個(gè)9，記為11N），但集成電路制造使用的晶圓不光要求純度，對(duì)晶向、載流子壽命、尺寸和表面缺陷要求都很高，做高純度單晶硅只是第一步。

全球硅晶圓廠商份額（中國(guó)產(chǎn)業(yè)信息）

國(guó)內(nèi)能夠供應(yīng)的主流尺寸在6英寸，8寸和12寸產(chǎn)品在高溫耐受、顆粒管控和硅化物生長(zhǎng)速率等參數(shù)上還有差距，只能用作測(cè)試片等測(cè)試用途，大批量8/12寸晶圓基本來自日本和中國(guó)臺(tái)灣。

這張絢麗奪目的硅晶圓，會(huì)成為頭上高懸的“斷供”利劍嗎？

End

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