當(dāng)摩爾定律超越了市場(chǎng)需求，芯片廠(chǎng)家就到了重新考慮新的商業(yè)策略的時(shí)候了......

芯片換代：加速進(jìn)步，還是加速崩潰？

Geoffery James/文   曉丹/譯

    更快、更廉、更好。芯片上的晶體管數(shù)量每?jī)赡攴淮巍叩?摩爾這句著名的金科玉律，似乎將和牛頓重力定律一樣，橫亙時(shí)空、永遠(yuǎn)不老。英特爾、IBM和其他巨頭已經(jīng)在研制比現(xiàn)有技術(shù)超前三代的芯片集成技術(shù)了；而在實(shí)驗(yàn)室里，科學(xué)家正在試圖研制可以單片容納一萬(wàn)億個(gè)晶體管的芯片。此時(shí)，這些年來(lái)不時(shí)浮出的、聲稱(chēng)“摩爾定律將逐漸死亡”的預(yù)言，聽(tīng)上去就成了陳腐的笑話(huà)。

    摩爾定律是在高登.摩爾擔(dān)任仙童半導(dǎo)體研發(fā)實(shí)驗(yàn)室主管時(shí)提出的。明年是這條定律40歲生日。40年來(lái)，市場(chǎng)對(duì)芯片的需求總是超過(guò)芯片的生產(chǎn)能力，半導(dǎo)體行業(yè)都認(rèn)定芯片的更新?lián)Q代不僅可以帶來(lái)更快、更廉、更好，還能帶來(lái)更多的利潤(rùn)。但是，這一假設(shè)并不總是對(duì)的。如今，市場(chǎng)對(duì)新型芯片的需求正在史無(wú)前例地減弱。VISL研究機(jī)構(gòu)的副總裁Risto Puhakka指出，“半導(dǎo)體需求量通常每年增加15％－17％，但是現(xiàn)在這個(gè)數(shù)字變成11％－13％?！比绻@一趨勢(shì)繼續(xù)，那些花巨資投資高密度芯片的廠(chǎng)家將發(fā)現(xiàn)自己根本找不到那么大的市場(chǎng)。

    當(dāng)摩爾定律在技術(shù)上勝利、而在效益上遭挫的時(shí)候，半導(dǎo)體行業(yè)將如何面對(duì)？當(dāng)市場(chǎng)上充斥著大量賣(mài)不出去的芯片的時(shí)候，半導(dǎo)體企業(yè)應(yīng)該如何應(yīng)對(duì)這一糟糕的境遇？

昂貴的進(jìn)步

    更快、更廉、更好，這一振奮人心的口號(hào)其實(shí)含有輕率冒失的一面。芯片的更新?lián)Q代，意味著建廠(chǎng)和設(shè)計(jì)的費(fèi)用越來(lái)越多地?cái)D占企業(yè)利潤(rùn)。據(jù)VLSI研究機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)，從上世紀(jì)80年代早期到90年代早期，每次芯片換代時(shí)的建廠(chǎng)費(fèi)用都隨之翻番。這之后，建廠(chǎng)費(fèi)用的增長(zhǎng)幅度逐漸減緩，即從幾何增長(zhǎng)變成線(xiàn)性增長(zhǎng)。但是勿庸置疑，只有那些財(cái)力雄厚的企業(yè)才能做建廠(chǎng)的打算。德州儀器負(fù)責(zé)全球生產(chǎn)的高級(jí)副總裁Kevin Ritchie說(shuō)，和前些年相比，建廠(chǎng)費(fèi)用增加了差不多2倍，達(dá)到了30億美金?！斑@是因?yàn)楦蟮墓杵透芗募尚枰鼜?fù)雜的技術(shù)。”

    膨脹的還不只是建廠(chǎng)費(fèi)用。SMIC設(shè)計(jì)支持部門(mén)的主管Meyrick Chan舉例說(shuō)，即使是一個(gè)130納米級(jí)芯片的設(shè)計(jì)和流片都要耗資300萬(wàn)美金。如果上升工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)到90納米級(jí)的話(huà)，設(shè)計(jì)費(fèi)用還要急劇攀升，因?yàn)槿绱烁叩募啥纫笫褂萌碌墓ぞ吆图夹g(shù)。IBM的技術(shù)專(zhuān)家Bernie Meyerson解釋說(shuō)，“過(guò)去，每一次芯片的升級(jí)實(shí)際上是對(duì)以往芯片的尺寸進(jìn)行縮減，但是現(xiàn)在，當(dāng)縮減的空間越來(lái)越小的時(shí)候，必須有全新的設(shè)計(jì)技術(shù)來(lái)保障芯片功能的正常發(fā)揮。”Gartner研究員Gary Smith說(shuō)，新的設(shè)計(jì)概念如片上系統(tǒng)（SOC）和電子系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)（ESL）都將增加設(shè)計(jì)費(fèi)用的開(kāi)支。

    幸運(yùn)的是，當(dāng)計(jì)算單個(gè)芯片的生產(chǎn)成本時(shí)，新一代芯片的研發(fā)生產(chǎn)費(fèi)用就變得不那么昂貴了。比如，雖然300毫米硅片的建廠(chǎng)費(fèi)用比200毫米硅片的建廠(chǎng)費(fèi)用要貴25％，但是300毫米硅片上容納的芯片數(shù)卻比200毫米的要多225％。同理，如果運(yùn)用SOC或ESL的技術(shù)，那么設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的花費(fèi)雖然比傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式要高很多，但是因?yàn)槠錁O高的集成密度，每個(gè)芯片的制造成本反而比傳統(tǒng)芯片要便宜得多。這就是摩爾定律歷久彌新的經(jīng)濟(jì)學(xué)基礎(chǔ)：前期費(fèi)用提升，但是單個(gè)芯片的成本下降。

有數(shù)量才有利潤(rùn)

    然而，這一基礎(chǔ)的前提是你能把新芯片順利地賣(mài)出去，這樣才能收回你先期投入的所有費(fèi)用。高登.摩爾在1997年的《科學(xué)美國(guó)人》雜志中樂(lè)觀地表示，在半導(dǎo)體行業(yè)中，這從來(lái)不成其為問(wèn)題，因?yàn)閹缀跛挟a(chǎn)品的內(nèi)存都呈增長(zhǎng)趨勢(shì)?！八?，市場(chǎng)對(duì)高密度芯片的需求彈性，可以保證你的芯片工廠(chǎng)總能獲得穩(wěn)定的利潤(rùn)?！?

    如果沒(méi)有這種彈性，那么半導(dǎo)體工業(yè)就會(huì)被市場(chǎng)上堆積如山、供過(guò)于求的芯片埋葬，半導(dǎo)體企業(yè)也必然面臨破產(chǎn)。“如果制造一個(gè)電路只花費(fèi)1美分，但是卻要在設(shè)計(jì)上花費(fèi)100萬(wàn)美金，那么如果你只生產(chǎn)10萬(wàn)個(gè)產(chǎn)品，單個(gè)產(chǎn)品的成本仍然高達(dá)10美元，”電子自動(dòng)化設(shè)計(jì)行業(yè)的Giga Scale Intergration公司董事長(zhǎng)George Janac說(shuō)，“如果你能把產(chǎn)品賣(mài)到20美金一個(gè)，當(dāng)然是好事一樁，但是如果市場(chǎng)上充斥的硅片行價(jià)就是50美分，那你就只能倒閉?！?

    真正能從經(jīng)濟(jì)困境中拯救半導(dǎo)體行業(yè)的，還是隨著芯片換代而不斷推出的各種新產(chǎn)品。如今，高性能、海量處理能力的計(jì)算機(jī)的普及，不僅催生出了移動(dòng)電話(huà)等新式產(chǎn)品，也為電視和汽車(chē)這些傳統(tǒng)商品提供了技術(shù)增值的空間。如果按照半導(dǎo)體行業(yè)的歷史邏輯，那些正在籌備建立的芯片制造廠(chǎng)就找到了足夠的存在理由。

    但是，由于這些新工廠(chǎng)的生產(chǎn)能力將不可思議地增加，那么為了不讓市場(chǎng)上的芯片出現(xiàn)供遠(yuǎn)過(guò)于求的情況，芯片的需求量將不得不急劇提高。去年11月，AMD的300毫米芯片廠(chǎng)在德國(guó)的德累斯頓破土動(dòng)工，預(yù)計(jì)2006年建成投產(chǎn)時(shí)，月產(chǎn)量將達(dá)到13000到20000塊硅片。這就意味著，如果按照每片硅片能產(chǎn)生250個(gè)芯片計(jì)算，那么僅僅是這家AMD的新工廠(chǎng)，其一年的芯片產(chǎn)量就達(dá)到6000萬(wàn)個(gè)。這個(gè)數(shù)字是2002年全世界PC銷(xiāo)售量的兩倍。

有需求才有數(shù)量

    如此大的產(chǎn)量，如果市場(chǎng)需求無(wú)力消化怎么辦？技術(shù)商業(yè)研究公司的總裁Dave Mack說(shuō)，短期內(nèi)，這還不成為問(wèn)題。“僅僅是市場(chǎng)對(duì)低能耗移動(dòng)設(shè)備的需求，比如數(shù)碼照相機(jī)等消費(fèi)電子產(chǎn)品的普及，就使這些新建的芯片廠(chǎng)充滿(mǎn)信心。這些消費(fèi)電子產(chǎn)品要求更大的內(nèi)存和更低能耗的運(yùn)算能力。比如，在線(xiàn)影音播放技術(shù)和高解像實(shí)時(shí)模型使桌上電腦和游戲控制平臺(tái)得以蓬勃發(fā)展?！贝送猓琁BM的Meryerson說(shuō)，系統(tǒng)制造商也將十分歡迎新一代芯片，因?yàn)樗麄兛梢栽讷@得更多的芯片功能的同時(shí)，大大降低生產(chǎn)成本。

    但是，人們關(guān)心的是半導(dǎo)體的中期需求是否也如此樂(lè)觀。已經(jīng)走向成熟的一些電子產(chǎn)品門(mén)類(lèi)，可能會(huì)降低對(duì)新芯片技術(shù)的需求。比如，很多購(gòu)買(mǎi)了配置最先進(jìn)CPU的個(gè)人計(jì)算機(jī)的購(gòu)買(mǎi)者，現(xiàn)在對(duì)機(jī)器的工作性能就很滿(mǎn)意。IDC的副總Roger Kay說(shuō)，那些對(duì)頂級(jí)PC確實(shí)有需求的公司精英，最多只占整個(gè)工作人群的5％。另一位IDC的研究員Kevin Kane說(shuō)，滿(mǎn)足基本功能的手機(jī)繼續(xù)占據(jù)手機(jī)銷(xiāo)售市場(chǎng)的主流，而PDA的銷(xiāo)售量也令廠(chǎng)家失望。除去節(jié)假日對(duì)銷(xiāo)售量的刺激，2003年市場(chǎng)對(duì)手持設(shè)備的需求在比2002年下跌得更厲害。

    總而言之，這些曾經(jīng)推動(dòng)過(guò)半導(dǎo)體工業(yè)發(fā)展的電子產(chǎn)品，有可能在風(fēng)行一時(shí)之后開(kāi)始固守幾十年的原有技術(shù)，就像數(shù)字顯示時(shí)鐘的命運(yùn)一樣。Gartner Dataquest公司的研究員Bob Johnson認(rèn)為，這種事情不會(huì)發(fā)生。“別低估了微軟不斷制造功能欠缺的軟件的本事?！彼φf(shuō)。而技術(shù)商業(yè)公司的Mack認(rèn)為，軟件的功能欠缺并不是人們購(gòu)買(mǎi)新設(shè)備的理由?！?00年來(lái)，商業(yè)社會(huì)的游戲規(guī)則并沒(méi)有實(shí)質(zhì)上的改變。我們只是讓文字和計(jì)算變得自動(dòng)化了，可是除此之外，我們很難再把什么東西自動(dòng)化了?！?

    當(dāng)然，因?yàn)槔骝?qū)動(dòng)，市場(chǎng)總是有層出不窮的新鮮的電子產(chǎn)品。納米技術(shù)、語(yǔ)音辨認(rèn)技術(shù)、智能儀器、機(jī)器人等等，都有可能在未來(lái)成為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的拉動(dòng)力量。但是，這些技術(shù)都需要極大的產(chǎn)量才能彌補(bǔ)前期的芯片研發(fā)費(fèi)用。在2003年自動(dòng)化設(shè)計(jì)大會(huì)上，主席Ian Getreu說(shuō)：“能夠吸引巨額投資的電子產(chǎn)品，必須是能比手機(jī)更普及的、能夠啟動(dòng)巨大的消費(fèi)需求的產(chǎn)品。所以，問(wèn)題是什么產(chǎn)品才能有這樣巨大的需求？”

    因此，如果這種決定性的產(chǎn)品沒(méi)有出現(xiàn)，那么現(xiàn)在正在投資建廠(chǎng)的半導(dǎo)體廠(chǎng)商就會(huì)遭遇一個(gè)悲慘的境遇：廠(chǎng)里堆滿(mǎn)了沒(méi)人要的、和山一樣高的硅片。此時(shí)，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)就有可能步通訊產(chǎn)業(yè)的后塵：20世紀(jì)90年代后期，幾十億美元的投資換來(lái)的是沒(méi)有人用的遠(yuǎn)程寬帶。“Worldcom和Qwest公司之前在地下埋了好多的電纜，但是，他們現(xiàn)在正在拼命把自己從陷阱里挖出來(lái)。”TBR的研究員Chris Foster開(kāi)玩笑說(shuō)。

是到了“收式”的時(shí)候了嗎？

    很明顯，現(xiàn)在已經(jīng)有了一些負(fù)面的征兆。據(jù)ULSI和Gartner的研究發(fā)現(xiàn)，從利潤(rùn)因素而非數(shù)量因素考量，芯片的實(shí)際需求量正在穩(wěn)步地降低需求仍然有，但增長(zhǎng)沒(méi)有那么快了。至少，已經(jīng)有一類(lèi)產(chǎn)品表現(xiàn)出和摩爾定律相反的經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象：閃存的價(jià)格和市場(chǎng)需求量都在下滑。AMD的Heerseen說(shuō)，盡管這種現(xiàn)象有可能只是暫時(shí)的，但是這也許是摩爾定律正在動(dòng)搖的早期信號(hào)。他評(píng)論說(shuō)，這是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)第一次不再與經(jīng)濟(jì)大環(huán)境隔絕。

    怎么辦？慌亂無(wú)濟(jì)于事。對(duì)新芯片的市場(chǎng)需求雖然有加速減弱的趨勢(shì)，但是需求畢竟不會(huì)在短期內(nèi)消失?，F(xiàn)在，半導(dǎo)體企業(yè)應(yīng)該考慮以下四方面的應(yīng)對(duì)措施。

　　第一，收縮對(duì)新的硅片廠(chǎng)的投資。許多半導(dǎo)體公司已經(jīng)變成無(wú)工廠(chǎng)經(jīng)營(yíng)模式，那些仍然有建廠(chǎng)打算的公司應(yīng)該重新考慮自己的決定。因?yàn)橘Y金投入巨大，只有一小部分公司能夠建得起最先進(jìn)的芯片廠(chǎng)。因此，從降低風(fēng)險(xiǎn)的角度考慮，那些計(jì)劃建廠(chǎng)的公司可以和其他公司一起合伙辦廠(chǎng)。即使是只占其中10％的股份，對(duì)于很多公司來(lái)說(shuō)，其利潤(rùn)都已經(jīng)很可觀了。

　　第二，控制生產(chǎn)成本。很多半導(dǎo)體公司對(duì)未來(lái)的市場(chǎng)份額比對(duì)現(xiàn)在的盈利狀況要重視得多。所以，他們?cè)谘邪l(fā)預(yù)算上投入重金。但是，在一個(gè)發(fā)展減速的市場(chǎng)環(huán)境下，長(zhǎng)期的、高風(fēng)險(xiǎn)高收益的投資，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如在競(jìng)爭(zhēng)之中努力保證企業(yè)的生存來(lái)得重要。芯片需求減弱之際，和投資研發(fā)新產(chǎn)品相比，在現(xiàn)有的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中擠壓出更多的利潤(rùn)，對(duì)于廠(chǎng)商來(lái)說(shuō)要實(shí)際。一句話(huà)，當(dāng)需求高漲的時(shí)候，今天的研發(fā)投入會(huì)換來(lái)明天的市場(chǎng)份額，但是當(dāng)經(jīng)濟(jì)環(huán)境亮出紅燈的時(shí)候，企業(yè)必須集中注意力，提高利潤(rùn)率、降低生產(chǎn)成本。