陳經：讓網友“沸騰”的中國芯片產能到底如何？
【文/觀察者網專欄作者 陳經】
一．華爲“芯片疊加”是怎麼回事？
上週末，愛國畫家@烏合麒麟 因爲一個轉發，被嘲“什麼都不懂瞎沸騰”上了熱搜。
事情的核心在於對“國產14nm芯片是否有望在明年實現量產”的質疑，加之@烏合麒麟 轉發的博主@菊廠影業Fans 對相關新聞的評論時，稱兩個14納米芯片“疊加優化可以比肩7nm性能”，“功耗和熱度不錯”，相關言論被嘲“兩杯50度的水，倒在一起成了100度”。
實際上，關於華爲海思專利芯片疊加，所謂“兩個14nm芯片實現7nm芯片”，其實是加速數據流的處理。
這個專利本身就是說一些同步信號，看着沒什麼，但就不知道想幹什麼，十分晦澀難懂。一些人就說是兩芯片疊加，就扯出了兩個14nm芯片疊加加速後等於一個7nm芯片的說法，跳躍太大。
這個專利或者說架構，和CPU性能沒有關係，每個芯片還是一樣的。7nm的芯片性能強於14nm是肯定的。但是關鍵在於，芯片或者CPU在系統中應用時，已經不再是整體性能代表，代表性能的變成了數據處理能力。
例如我們用手機時，一般任務都不卡的，但是要同時瀏覽多圖、刷新信息流等涉及大量數據的任務時，手機就顯出區別了。數據處理完，就如同一堆數據流過芯片，流得快速流暢，手機表現就好。單個芯片性能好有助於數據流速高，但是最終還是需要看整體表現。例如一些圖形任務需要用GPU加速。
兩個芯片疊加，信號同步，就能一起來緊密配合處理數據流。一般邏輯任務不需要這個，也不用加速。但是數據流處理，經常是可以並行加速的。等於一股水流分成兩股來處理，整體流速就加快了。
數據流不能亂，就需要同步好來處理。理想情況下，一個數據量大小爲T的大數據包有節奏地流過一個芯片，處理時間爲t；這個雙芯片疊加的架構中，數據包就會有節奏地流過兩個芯片，每個處理T/2數據量，用的時間是t/2。這樣數據流處理速度就加快了，節奏不亂處理也是正確的。
這個架構是對這類數據流很有效，用到手機上應該會有加速的感覺。但是這並不是說兩個14nm芯片性能就等於一個7nm芯片了，很多任務是沒法加速的。具體體驗如何很難說，收益能不能抵消代價需要評估。
二．“國產14nm芯片明年量產”？
“國產14nm芯片明年量產”消息剛出來，6月23日我就分析了，什麼是“國產14nm芯片”。所有生產設備全部國產是不可能的，不符合技術規律。感覺可能是媒體發的初稿對於“國產芯片”的理解出了問題，搞出一個“沸騰了”的大消息，讓人以爲100%國產的14納米芯片很快就能量產了（或至少相關的國產光刻機行了）。
文章發出來後，專家本人或者有關部門發現輿論理解不太對，就修改了內容，刪去了專家關於“國產14nm芯片明年量產”的內容，這是嚴謹的，確實不應該高調，也不符合技術規律。這也說明芯片知識比較專門，容易出理解問題。
實際應該是介紹中芯國際搞的去美化產線的進展。這和很多人以爲的“所有設備都是自研的國產芯片”，差距極大。實際光刻機等關鍵設備和材料還是需要外購，就像國產大飛機。國產替代有很大進展，但要完整支持產線還要好幾年。
所以正確的口徑應該是，“芯片國產化快速發展”、“是100%國產芯片的起點”，而不是100%國產芯片已經快有了。這種量產的產線作用是，國產化不斷進步比例不斷上升，而不是已經全部國產化了。用5年時間實現100%國產就不錯了，3年就是奇蹟。
爲什麼不可能很快全國產化？其實業界很多人都說過，芯片生產各種設備多得很，國產設備份額極小。短期內全部設備都換成國產沒法搞，肯定是逐步換，有先有後，基礎好容易突破的先替代，難的後替代。不可能忽然一下就從幾乎沒有，到全部都替代好了。
中芯國際要搭去美化驗證線，也不可能激進地進行全國產的規劃，肯定是引入部分條件成熟的國產設備，先保證2022年底調試量產成功。成功了，再從這個起點逐漸加多國產設備，哪裡不對，也能回退調試。一起全部國產設備，出錯了也不知道怎麼調。
三．中國芯片產能到底有多少？
那麼，大家關心的中國芯片產能到底有多少？這裡用數據說話，可以看出情況確實不容樂觀。
2020年中國芯片產量2613億塊，全球10015億塊。進口5435億塊，出口2598億塊（指芯片直接出口，放在電子產品中出口的不算）。這麼看，中國芯片產量按數量計，超過全球四分之一，好像還不錯，但這是錯覺。
中國這個2613億塊，很多是封裝測試後的產出。2019年中國封裝測試產能2420億塊，是我國集成電路行業四大領域中市場份額佔比最高，技術差距最小的。封測、設計、製造、設備，我國行業地位依次遞減。芯片製造設備份額只有6%差距極大，封測市場份額有20%以上還將大幅增長。行業龍頭長電科技市場份額約10%，是中國所有芯片企業裡全球市場佔比最高的。
封測難度相對較低（也是高科技），不是芯片生產瓶頸。我國大量封測包裝出的芯片成品，其實是進口進來的經過光刻加工的半成品加蓋加引腳，就和以前的電子產品組裝類似，不應該算有效芯片產能。這種芯片封測完之後又得出口，其實相當於賺一個加工費。當然是很有技術含量的高級加工，越多越好，但一般不當成重要的芯片產能數據。
比較合理約定俗成的芯片產出佔比的統計方法有兩種，一種是看芯片設計公司是哪個國家的。設計出來生產方式有兩種，自己設計自己生產的IDM方式，以及純設計讓別人代工的Fabless模式。美國佔比約50%，2018年中國大陸純設計佔比約13%。這個方法還是比較合理的，芯片生產完是歸設計芯片的公司，能代表實力。
中國芯片設計銷售額在以每年20%-25%的高速增長，2015年全球佔比還只有6%。芯片設計就是搞軟件和軟硬件結合調試爲主，中國企業能快速學會。但是，從華爲海思設計了芯片卻無法生產來看，這個統計方法被美國破壞了，關鍵變成了芯片製造。
另一種統計芯片產能的辦法，就是看芯片晶圓光刻加工工廠的產能。這是芯片製造最關鍵的環節，很有道理。晶圓主要是12寸和8寸直徑的，這個是英寸，8寸約200毫米，還有6寸4寸的比較落後可忽略。12寸晶圓面積約相當於8寸的2.25倍，就這樣折算成“8寸晶圓等效產能”。然後看每個月能加工多少萬片8寸晶圓。
例如我國有22家實體單位（可能是一個集團的，如中芯國際就有6家，不包括外資企業）已有或將要有12寸晶圓廠，已有總產能是每月38.9萬片12寸晶圓。還有22家實體已有或將有8寸晶圓廠，目前產能是每月74萬片8寸晶圓。我國企業總的晶圓等效產能就是每月：38.9*2.25+74=161.5萬片，單位爲8寸晶圓。
這個是什麼水平？韓國三星一家，晶圓等效產能就有每月310萬片，全球佔比14.7%。也就是說，我國所有企業加一起也只有三星的一半多點，全球佔比7.6%。這其實是非常低的，所以中國纔要進口那麼多芯片和光刻好的半成品。
中國還引進了四家大的芯片製造外企，西安三星、無錫海力士、南京臺積電、大連INTEL，別的就小多了。加上外企在中國的等效晶圓產能，中國芯片產能佔比就是13.9%。這個份額還算有點基礎了，但是比起中國的芯片用量遠遠不足。
芯片產能堆積不容易，哪怕未來幾年我國企業等效晶圓產能翻倍，加上外企全球佔比也沒法超過20%，遠遠不夠。所以對中國來說，將來很長的一段時間，芯片產能都是遠遠不足的，需要大幅提升佔比。
關於世界上的芯片產能過剩，這是歷史上多次發生的，一會過剩一會短缺，不能當做長期決策依據。中國決策已經定了，就是不管世界上短缺還是過剩，中國都要狠狠擴大產能。過剩了，新廠子產品賣不出價可能賠錢，但這不叫事，頂過去不是問題，中國總能等到短缺的時候一把回本。這都是不需要爭論的，芯片產能的戰略意義已經遠遠高於一時的過剩或者短缺，中國產能佔比這麼少，加產能就一定沒錯，在戰略層面中國產能就是極度短缺。
延伸閱讀：
【文/觀察者網 嚴珊珊】6月27日，前一天因兩封道歉衝上熱搜的愛國畫手@烏合麒麟 帶着最新作品《收回道歉聲明》上線了，這一次，他決定撤回道歉，改爲直接對線，要“從科學和邏輯的角度論述一下這件事”。
此前@烏合麒麟 因轉發博主@菊廠影業Fans對一則新聞的評論引發爭議。因原新聞稱“國產14納米芯片有望在明年實現量產”尚無法證實，加上@菊廠影業Fans 轉發新聞時稱兩個14納米芯片“疊加優化可以比肩7nm性能”，“功耗和熱度不錯”，相關言論被嘲“兩杯50度的水，倒在一起成了100度”。
@烏合麒麟 爲國產芯片技術突破欣喜的行爲隨後被質疑“什麼都不懂瞎沸騰”， 27日，他收回之前的道歉，稱本來就不打算道歉，只是“遛猴”，並甩出一堆科技號的文章論證“3D封裝技術確實存在”，“芯片堆疊優化技術”不是造謠，否認自己替手機品牌炒作，希望部分網友以科技爲本，不要“帶節奏”。
27日下午，被博主@Blood旌旗 嗆聲後，@烏合麒麟 再發長文，強調自己只想關注兩個問題：兩杯水類比是否準確？多個低製程芯片可否通過3D封裝的技術在某些特定環境下（比如軟件分跑或其他實驗室環境中）實現性能增幅？
此次爭論源於6月24日，@烏合麒麟 轉發@菊廠影業Fans 轉發一則新聞的配文，該新聞是環球網對中國電子信息產業發展研究院電子信息研究所所長溫曉君的採訪，文章開頭稱“國產14納米芯片有望在明年實現量產”，目前原報道已經刪去這句話。
原報道（左），更新後的報道（右）
@烏合麒麟 稱，網友爭議的點主要在於，@菊廠影業Fans 轉發新聞時說的一段話，他爆料稱海思（華爲旗下半導體公司）生產的芯片疊加“1+1大於2”，能將“兩個低製程芯片進行疊加優化”，“14nm芯片經過優化和新技術支撐可以比肩7nm性能”，並稱“功耗和熱度不錯”。
當@烏合麒麟 轉發@菊廠影業Fans 這則新聞評論並自豪宣稱“封鎖着封鎖着我們就什麼都有了”後，他和@菊廠影業Fans 一起被嘲“兩杯50度的水，倒在一起成了100度”。
此後部分網友的嘲諷加劇，@烏合麒麟 爲國產芯片技術突破欣喜的行爲被質疑“什麼都不懂瞎沸騰”，一些數碼博主認爲其作爲有影響力的博主，在不瞭解國產芯片現狀的情況下吹技術，低估了行業難度。甚至有批評稱@烏合麒麟 “對國產芯片的盲目吹捧會阻礙行業進步”“以一己之力毀了國產芯片發展”。
26日，@烏合麒麟 連發兩則嘲諷值拉滿的道歉聲明，“就轉載數碼博主轉載環球網報道一事對廣大網友和芯片研發科技人員道歉，同時爲我對中國芯片事業造成的傷害和阻滯道款”。
在@烏合麒麟 道歉後，原來提出“兩杯50度水相加”類比的博主@Blood旌旗 稱，前者作爲轉發方責任不大，應該是@菊廠影業Fans 的說法存在問題。
6月27日，@烏合麒麟 發文稱：“本人因昨日道歉陰陽怪氣而遭到部分網友合理質疑，現收回昨日道歉，並從科學和邏輯的角度論述一下這件事。”
在梳理了事件經過並點名最開始的節奏始於@Blood旌旗 後，@烏合麒麟 稱，自己雖然不瞭解數碼圈，但不想看到網友拿相關“智障類比亂帶節奏”，查閱資料後他認定，這種芯片疊加技術確實存在，叫“3D封裝”，並稱“因特爾正是靠着這種3D堆疊技術把14nm芯片的功效和臺積電7nm甚至5nm的功效打得有來有回的”。
@烏合麒麟 稱，查閱資料只爲認定這種技術確實存在，“我的知識儲備就能理解到這，在往後面就觸及我知識盲區了”，他認爲@菊廠影業Fans 只是“措辭不太嚴謹地表述了正在研發此類技術而已”。
此外，@烏合麒麟 稱，自己唯一不能證實的是海思是否正在研發這個技術或者明年年底會不會有實驗機型 ，這屬於公司機密無法證實，並不代表這是“造謠”，網絡上質疑芯片疊加技術的人同樣沒能拿出證僞證據。
所以他不贊同任何“烏合麒麟轉發不實言論”的說法，並不是“知錯不改”，而是“壓根沒覺得自己有任何問題”，26日發的道歉只是“遛猴”，不會對“暈猴”等言論表示歉意。
最後，@烏合麒麟 否認自己替手機品牌炒作，稱自己只是喜歡較真，不會低頭。
隨文他還曬出了自己查閱的資料。
在這則《收回道歉聲明》的評論區，有網友支持@烏合麒麟 爲國產芯片叫好的態度，認爲國產芯片已經取得的技術突破值得關注，不應該把注意力浪費在尚未證實的消息上。
然而，有網友認爲@烏合麒麟 應該拿文獻來證實自己的言論，稱其援引的科技號文章不夠權威。對此，@烏合麒麟 迴應稱，自己的關注點只是想求證是否存在3D堆疊技術，以及用兩杯水來類比的說法並不合適，相關資料已經能滿足他的需求。
隨着爭議持續發酵，@烏合麒麟 文中點名的兩個博主：其轉發的原博主@菊廠影業Fans 和提出兩杯水類比的@Blood旌旗 紛紛迴應。
@菊廠影業Fans 力挺@烏合麒麟，稱部分質疑聲並不是爲了說技術，沒有必要與他們爭辯。
@Blood旌旗 則發佈長文迴應，否認自己“帶節奏”，還曬出自己給@烏合麒麟 的私信稱已向對方表達過態度，不是有意針對，只是不想讓“科技圈被瞎吹坑得不輕”的歷史重演，還稱大多數人是希望半導體好好發展的。不過，這則私信不能證實對方已讀。
長文中，@Blood旌旗 質疑@烏合麒麟 曬出的技術資料存在問題，先對“因特爾靠着3D堆疊技術把14nm芯片的功效和臺積電7nm甚至5nm的功效打得有來有回”的說法提出了懷疑，還提出儘管疊加芯片可能讓性能翻倍，“但因爲發熱太高導致芯片降頻，性能更低”的可能性也存在，稱存儲結構相對簡單、頻率很低的芯片才能大規模進行3D堆疊。但並未論證“3D堆疊技術不存在”。
針對@Blood旌旗 的質疑，27日下午，@烏合麒麟 再度迴應稱：“我的迴應和質疑，你長篇大論一篇咱倆聊的根本不是一個事。”
@烏合麒麟 認爲，@Blood旌旗 在“偷換概念”，稱對方只是在列舉“此堆疊非彼堆疊”且“這個技術不好用”，但自己只想關注兩個問題：兩杯水類比是否準確？堆疊技術“存在或者不存在”——多個低製程芯片可否通過3D封裝的技術在某些特定環境下（比如軟件分跑或其他實驗室環境中）實現性能增幅？
@烏合麒麟 強調，自己收回道歉的聲明就是在探討這兩個問題，並不是要深究其中的科學原理和技術的優劣。
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