陈经：让网友“沸腾”的中国芯片产能到底如何？
【文/观察者网专栏作者 陈经】
一．华为“芯片叠加”是怎么回事？
上周末，爱国画家@乌合麒麟 因为一个转发，被嘲“什么都不懂瞎沸腾”上了热搜。
事情的核心在于对“国产14nm芯片是否有望在明年实现量产”的质疑，加之@乌合麒麟 转发的博主@菊厂影业Fans 对相关新闻的评论时，称两个14纳米芯片“叠加优化可以比肩7nm性能”，“功耗和热度不错”，相关言论被嘲“两杯50度的水，倒在一起成了100度”。
实际上，关于华为海思专利芯片叠加，所谓“两个14nm芯片实现7nm芯片”，其实是加速数据流的处理。
这个专利本身就是说一些同步信号，看着没什么，但就不知道想干什么，十分晦涩难懂。一些人就说是两芯片叠加，就扯出了两个14nm芯片叠加加速后等于一个7nm芯片的说法，跳跃太大。
这个专利或者说架构，和CPU性能没有关系，每个芯片还是一样的。7nm的芯片性能强于14nm是肯定的。但是关键在于，芯片或者CPU在系统中应用时，已经不再是整体性能代表，代表性能的变成了数据处理能力。
例如我们用手机时，一般任务都不卡的，但是要同时浏览多图、刷新信息流等涉及大量数据的任务时，手机就显出区别了。数据处理完，就如同一堆数据流过芯片，流得快速流畅，手机表现就好。单个芯片性能好有助于数据流速高，但是最终还是需要看整体表现。例如一些图形任务需要用GPU加速。
两个芯片叠加，信号同步，就能一起来紧密配合处理数据流。一般逻辑任务不需要这个，也不用加速。但是数据流处理，经常是可以并行加速的。等于一股水流分成两股来处理，整体流速就加快了。
数据流不能乱，就需要同步好来处理。理想情况下，一个数据量大小为T的大数据包有节奏地流过一个芯片，处理时间为t；这个双芯片叠加的架构中，数据包就会有节奏地流过两个芯片，每个处理T/2数据量，用的时间是t/2。这样数据流处理速度就加快了，节奏不乱处理也是正确的。
这个架构是对这类数据流很有效，用到手机上应该会有加速的感觉。但是这并不是说两个14nm芯片性能就等于一个7nm芯片了，很多任务是没法加速的。具体体验如何很难说，收益能不能抵消代价需要评估。
二．“国产14nm芯片明年量产”？
“国产14nm芯片明年量产”消息刚出来，6月23日我就分析了，什么是“国产14nm芯片”。所有生产设备全部国产是不可能的，不符合技术规律。感觉可能是媒体发的初稿对于“国产芯片”的理解出了问题，搞出一个“沸腾了”的大消息，让人以为100%国产的14纳米芯片很快就能量产了（或至少相关的国产光刻机行了）。
文章发出来后，专家本人或者有关部门发现舆论理解不太对，就修改了内容，删去了专家关于“国产14nm芯片明年量产”的内容，这是严谨的，确实不应该高调，也不符合技术规律。这也说明芯片知识比较专门，容易出理解问题。
实际应该是介绍中芯国际搞的去美化产线的进展。这和很多人以为的“所有设备都是自研的国产芯片”，差距极大。实际光刻机等关键设备和材料还是需要外购，就像国产大飞机。国产替代有很大进展，但要完整支持产线还要好几年。
所以正确的口径应该是，“芯片国产化快速发展”、“是100%国产芯片的起点”，而不是100%国产芯片已经快有了。这种量产的产线作用是，国产化不断进步比例不断上升，而不是已经全部国产化了。用5年时间实现100%国产就不错了，3年就是奇迹。
为什么不可能很快全国产化？其实业界很多人都说过，芯片生产各种设备多得很，国产设备份额极小。短期内全部设备都换成国产没法搞，肯定是逐步换，有先有后，基础好容易突破的先替代，难的后替代。不可能忽然一下就从几乎没有，到全部都替代好了。
中芯国际要搭去美化验证线，也不可能激进地进行全国产的规划，肯定是引入部分条件成熟的国产设备，先保证2022年底调试量产成功。成功了，再从这个起点逐渐加多国产设备，哪里不对，也能回退调试。一起全部国产设备，出错了也不知道怎么调。
三．中国芯片产能到底有多少？
那么，大家关心的中国芯片产能到底有多少？这里用数据说话，可以看出情况确实不容乐观。
2020年中国芯片产量2613亿块，全球10015亿块。进口5435亿块，出口2598亿块（指芯片直接出口，放在电子产品中出口的不算）。这么看，中国芯片产量按数量计，超过全球四分之一，好像还不错，但这是错觉。
中国这个2613亿块，很多是封装测试后的产出。2019年中国封装测试产能2420亿块，是我国集成电路行业四大领域中市场份额占比最高，技术差距最小的。封测、设计、制造、设备，我国行业地位依次递减。芯片制造设备份额只有6%差距极大，封测市场份额有20%以上还将大幅增长。行业龙头长电科技市场份额约10%，是中国所有芯片企业里全球市场占比最高的。
封测难度相对较低（也是高科技），不是芯片生产瓶颈。我国大量封测包装出的芯片成品，其实是进口进来的经过光刻加工的半成品加盖加引脚，就和以前的电子产品组装类似，不应该算有效芯片产能。这种芯片封测完之后又得出口，其实相当于赚一个加工费。当然是很有技术含量的高级加工，越多越好，但一般不当成重要的芯片产能数据。
比较合理约定俗成的芯片产出占比的统计方法有两种，一种是看芯片设计公司是哪个国家的。设计出来生产方式有两种，自己设计自己生产的IDM方式，以及纯设计让别人代工的Fabless模式。美国占比约50%，2018年中国大陆纯设计占比约13%。这个方法还是比较合理的，芯片生产完是归设计芯片的公司，能代表实力。
中国芯片设计销售额在以每年20%-25%的高速增长，2015年全球占比还只有6%。芯片设计就是搞软件和软硬件结合调试为主，中国企业能快速学会。但是，从华为海思设计了芯片却无法生产来看，这个统计方法被美国破坏了，关键变成了芯片制造。
另一种统计芯片产能的办法，就是看芯片晶圆光刻加工工厂的产能。这是芯片制造最关键的环节，很有道理。晶圆主要是12寸和8寸直径的，这个是英寸，8寸约200毫米，还有6寸4寸的比较落后可忽略。12寸晶圆面积约相当于8寸的2.25倍，就这样折算成“8寸晶圆等效产能”。然后看每个月能加工多少万片8寸晶圆。
例如我国有22家实体单位（可能是一个集团的，如中芯国际就有6家，不包括外资企业）已有或将要有12寸晶圆厂，已有总产能是每月38.9万片12寸晶圆。还有22家实体已有或将有8寸晶圆厂，目前产能是每月74万片8寸晶圆。我国企业总的晶圆等效产能就是每月：38.9*2.25+74=161.5万片，单位为8寸晶圆。
这个是什么水平？韩国三星一家，晶圆等效产能就有每月310万片，全球占比14.7%。也就是说，我国所有企业加一起也只有三星的一半多点，全球占比7.6%。这其实是非常低的，所以中国才要进口那么多芯片和光刻好的半成品。
中国还引进了四家大的芯片制造外企，西安三星、无锡海力士、南京台积电、大连INTEL，别的就小多了。加上外企在中国的等效晶圆产能，中国芯片产能占比就是13.9%。这个份额还算有点基础了，但是比起中国的芯片用量远远不足。
芯片产能堆积不容易，哪怕未来几年我国企业等效晶圆产能翻倍，加上外企全球占比也没法超过20%，远远不够。所以对中国来说，将来很长的一段时间，芯片产能都是远远不足的，需要大幅提升占比。
关于世界上的芯片产能过剩，这是历史上多次发生的，一会过剩一会短缺，不能当做长期决策依据。中国决策已经定了，就是不管世界上短缺还是过剩，中国都要狠狠扩大产能。过剩了，新厂子产品卖不出价可能赔钱，但这不叫事，顶过去不是问题，中国总能等到短缺的时候一把回本。这都是不需要争论的，芯片产能的战略意义已经远远高于一时的过剩或者短缺，中国产能占比这么少，加产能就一定没错，在战略层面中国产能就是极度短缺。
延伸阅读：
【文/观察者网 严珊珊】6月27日，前一天因两封道歉冲上热搜的爱国画手@乌合麒麟 带着最新作品《收回道歉声明》上线了，这一次，他决定撤回道歉，改为直接对线，要“从科学和逻辑的角度论述一下这件事”。
此前@乌合麒麟 因转发博主@菊厂影业Fans对一则新闻的评论引发争议。因原新闻称“国产14纳米芯片有望在明年实现量产”尚无法证实，加上@菊厂影业Fans 转发新闻时称两个14纳米芯片“叠加优化可以比肩7nm性能”，“功耗和热度不错”，相关言论被嘲“两杯50度的水，倒在一起成了100度”。
@乌合麒麟 为国产芯片技术突破欣喜的行为随后被质疑“什么都不懂瞎沸腾”， 27日，他收回之前的道歉，称本来就不打算道歉，只是“遛猴”，并甩出一堆科技号的文章论证“3D封装技术确实存在”，“芯片堆叠优化技术”不是造谣，否认自己替手机品牌炒作，希望部分网友以科技为本，不要“带节奏”。
27日下午，被博主@Blood旌旗 呛声后，@乌合麒麟 再发长文，强调自己只想关注两个问题：两杯水类比是否准确？多个低制程芯片可否通过3D封装的技术在某些特定环境下（比如软件分跑或其他实验室环境中）实现性能增幅？
此次争论源于6月24日，@乌合麒麟 转发@菊厂影业Fans 转发一则新闻的配文，该新闻是环球网对中国电子信息产业发展研究院电子信息研究所所长温晓君的采访，文章开头称“国产14纳米芯片有望在明年实现量产”，目前原报道已经删去这句话。
原报道（左），更新后的报道（右）
@乌合麒麟 称，网友争议的点主要在于，@菊厂影业Fans 转发新闻时说的一段话，他爆料称海思（华为旗下半导体公司）生产的芯片叠加“1+1大于2”，能将“两个低制程芯片进行叠加优化”，“14nm芯片经过优化和新技术支撑可以比肩7nm性能”，并称“功耗和热度不错”。
当@乌合麒麟 转发@菊厂影业Fans 这则新闻评论并自豪宣称“封锁着封锁着我们就什么都有了”后，他和@菊厂影业Fans 一起被嘲“两杯50度的水，倒在一起成了100度”。
此后部分网友的嘲讽加剧，@乌合麒麟 为国产芯片技术突破欣喜的行为被质疑“什么都不懂瞎沸腾”，一些数码博主认为其作为有影响力的博主，在不了解国产芯片现状的情况下吹技术，低估了行业难度。甚至有批评称@乌合麒麟 “对国产芯片的盲目吹捧会阻碍行业进步”“以一己之力毁了国产芯片发展”。
26日，@乌合麒麟 连发两则嘲讽值拉满的道歉声明，“就转载数码博主转载环球网报道一事对广大网友和芯片研发科技人员道歉，同时为我对中国芯片事业造成的伤害和阻滞道款”。
在@乌合麒麟 道歉后，原来提出“两杯50度水相加”类比的博主@Blood旌旗 称，前者作为转发方责任不大，应该是@菊厂影业Fans 的说法存在问题。
6月27日，@乌合麒麟 发文称：“本人因昨日道歉阴阳怪气而遭到部分网友合理质疑，现收回昨日道歉，并从科学和逻辑的角度论述一下这件事。”
在梳理了事件经过并点名最开始的节奏始于@Blood旌旗 后，@乌合麒麟 称，自己虽然不了解数码圈，但不想看到网友拿相关“智障类比乱带节奏”，查阅资料后他认定，这种芯片叠加技术确实存在，叫“3D封装”，并称“因特尔正是靠着这种3D堆叠技术把14nm芯片的功效和台积电7nm甚至5nm的功效打得有来有回的”。
@乌合麒麟 称，查阅资料只为认定这种技术确实存在，“我的知识储备就能理解到这，在往后面就触及我知识盲区了”，他认为@菊厂影业Fans 只是“措辞不太严谨地表述了正在研发此类技术而已”。
此外，@乌合麒麟 称，自己唯一不能证实的是海思是否正在研发这个技术或者明年年底会不会有实验机型 ，这属于公司机密无法证实，并不代表这是“造谣”，网络上质疑芯片叠加技术的人同样没能拿出证伪证据。
所以他不赞同任何“乌合麒麟转发不实言论”的说法，并不是“知错不改”，而是“压根没觉得自己有任何问题”，26日发的道歉只是“遛猴”，不会对“晕猴”等言论表示歉意。
最后，@乌合麒麟 否认自己替手机品牌炒作，称自己只是喜欢较真，不会低头。
随文他还晒出了自己查阅的资料。
在这则《收回道歉声明》的评论区，有网友支持@乌合麒麟 为国产芯片叫好的态度，认为国产芯片已经取得的技术突破值得关注，不应该把注意力浪费在尚未证实的消息上。
然而，有网友认为@乌合麒麟 应该拿文献来证实自己的言论，称其援引的科技号文章不够权威。对此，@乌合麒麟 回应称，自己的关注点只是想求证是否存在3D堆叠技术，以及用两杯水来类比的说法并不合适，相关资料已经能满足他的需求。
随着争议持续发酵，@乌合麒麟 文中点名的两个博主：其转发的原博主@菊厂影业Fans 和提出两杯水类比的@Blood旌旗 纷纷回应。
@菊厂影业Fans 力挺@乌合麒麟，称部分质疑声并不是为了说技术，没有必要与他们争辩。
@Blood旌旗 则发布长文回应，否认自己“带节奏”，还晒出自己给@乌合麒麟 的私信称已向对方表达过态度，不是有意针对，只是不想让“科技圈被瞎吹坑得不轻”的历史重演，还称大多数人是希望半导体好好发展的。不过，这则私信不能证实对方已读。
长文中，@Blood旌旗 质疑@乌合麒麟 晒出的技术资料存在问题，先对“因特尔靠着3D堆叠技术把14nm芯片的功效和台积电7nm甚至5nm的功效打得有来有回”的说法提出了怀疑，还提出尽管叠加芯片可能让性能翻倍，“但因为发热太高导致芯片降频，性能更低”的可能性也存在，称存储结构相对简单、频率很低的芯片才能大规模进行3D堆叠。但并未论证“3D堆叠技术不存在”。
针对@Blood旌旗 的质疑，27日下午，@乌合麒麟 再度回应称：“我的回应和质疑，你长篇大论一篇咱俩聊的根本不是一个事。”
@乌合麒麟 认为，@Blood旌旗 在“偷换概念”，称对方只是在列举“此堆叠非彼堆叠”且“这个技术不好用”，但自己只想关注两个问题：两杯水类比是否准确？堆叠技术“存在或者不存在”——多个低制程芯片可否通过3D封装的技术在某些特定环境下（比如软件分跑或其他实验室环境中）实现性能增幅？
@乌合麒麟 强调，自己收回道歉的声明就是在探讨这两个问题，并不是要深究其中的科学原理和技术的优劣。
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