一文读懂：真实的中国芯片产业

　　我国的军用电子元器件行业

　　和民用电子元器件市场90%以上靠进口不同，我国军用电子元器件由于一直受到美国禁运，国家投入得早，基本上在1999炸馆事件之后就开始大规模投入，坚持了将近20年的高强度投入，最近这些年终于开花结果，大部分的军用电子元器件都有突破，到今天自给率已经接近80%。实际上，总装备部在采购军用设备的时候，有一项要求是国产化率必须达到70%。有人说，那是买进口芯片打自己的标吧?呵呵，像汉芯那样骗资金在地方也许可行，但你对中央军委和总装备部玩儿这套，活腻歪了吧?我们的国产化率是实打实的。当然这里面有仿制品，我就听说过某研究所通过特殊渠道买来禁运的TI高端DSP芯片，一层一层地磨开，一层一层地了解结构，仿造设计，两三年后推出模仿得一摸一样的DSP。当然也有正向设计成功的，去年底公布的电科14所的华睿2号DSP性能已经接近TI的高端DSP了。

　　首先我们应该明确，军用电子元器件和民用产品的要求有所不同。民用产品一定把性能，功耗，成本都放在高优先级考虑，而军用电子元器件则是把可靠性，环境适应性，抗各种辐射干扰等放在最高优先级考虑。

　　难道军用CPU不追求性能吗?答案是不像民用产品那么追求。比如，Windows10，你打开菜单，可以看出菜单是用一种渐进式的动作弹出的，所有人机界面都有一种三维视觉效果，阴影，半透明，淡入淡出，这些花里胡哨的效果都需要CPU和GPU在后台拼命计算。而军用电子产品的界面以简洁明了为第一要求，可以看看F22战斗机的座舱显示器，都是以简单的线条为主，对CPU的速度要求没那么高。事实上，F22战斗机的宝石柱航电系统，采用的是486CPU，而当今世界最先进的F35宝石台航电系统，采用的是英特尔早期酷睿处理器，65纳米制程工艺的。

　　按照工作环境温度范围和抗辐射能力从低到高排列，电子元器件的等级基本可以划分出四等：民用级，工业级，军用级，航天级。民用级电子元器件基本只能工作于室温下，抗辐射抗干扰能力很低。工业级可工作于户外和工业车间环境，工作温度范围更广，有一定抗干扰能力。军用级则可在更严酷的环境下工作。航天级是顶点，可在宇宙空间中工作，有太阳直射时能达到零上二百多度，处于阴影之中是零下一二百度，还有各种辐射包括X光，阿尔法粒子，电磁波等等的强辐射，民用电子元器件一上去就完蛋。

　　所以军用IC和民用IC的生产有很大不同：

　　1. 军用IC通常用不着最先进的制程工艺，有些功率器件还特别需要更大的线宽来承载大电流。要知道美国军用电子元器件的两大楚翘，TI和 ADI，都没有英特尔台积电和三星那种顶级制程工艺的工厂。砷化镓，氮化镓微波功率器件，MEMS微波器件，使用的制程工艺线宽更大，通常是几十微米级。

　　2. 军用IC的使用的材料，制造工艺和封装工艺都和民品不太相同，都是为了达到严酷的工作环境和可靠性要求

　　我国军用电子元器件的生产企业以国家队为主，主要的单位列在下面：

　　CETC中国电科集团：石家庄13所，南京55所，成都29所。产品覆盖射频，CPU，FPGA，光电，CCD等等很大的领域。

　　CASC中国航天集团：北京772所，西安771所，704所。产品主要是航天级防辐射电子元器件，从CPU，FPGA，SRAM到射频，再到各种传感器等等。

　　AVIC中国航空技术集团：洛阳158厂：各种接插件和连接器。

　　另外中科院和中国兵器集团下面也有专门做电子元器件的研究所，这里就不都列出来了。除此以外，有些民营企业也在做军用电子元器件，做得也不错。

　　国内军用IC企业建设了多条6英寸和8英寸晶圆生产线，制程工艺我知道的最先进的是45纳米的，有没有更先进的不清楚。

　　有些人对这些国营研究所的印象还停留在几十年前，大概就是一座七十年代建的大破楼，里面人浮于事，一张报纸一杯茶混一天。这种印象已经彻底过时了。以石家庄电科13所为例，如果你去他们在合作路的老院子，那确实符合老派研究所的印象，但是在鹿泉开发区，13所有一大片FAB厂房，是真正的国际大厂的范儿。他们内部的管理体制，虽然不像外企公司那样的规范高效，但也绝不是人浮于事。说到待遇，在石家庄有两个电科研究所，13所和54所，给新毕业硕士的基本月工资都是一万元人民币起，还有奖金。在石家庄这个待遇是相当有吸引力了。

　　这里列几个这些研究所和工厂的成就：

　　a. AVIC洛阳158厂也叫中航光电，他们的各种工业级接插件和连接器产品，2017年向芬兰诺基亚供货1.5亿元人民币，向瑞典爱立信供货9000万元人民币。另外向欧洲ABB，西门子集团也大量供货。

　　不要瞧不起接插件和连接器，有些技术含量非常高，158厂有的高级连接器，可以同时连接电线，光纤，同轴电缆，和液冷管道，并且连接器可以旋转，里面的线路不受影响!(用在旋转的雷达上)

　　下面的图片是精华：都是导弹用，飞机用，超级计算机用的高级光连接器，价格在数千元至上万元人民币一根，高价格高利润。(光纤连接器产品是中航光电与海信合资生产的)

　　b. CETC中国电科13所的产品更广。军迷们挂在嘴上的AESA相控阵雷达的MMIC TR组件，砷化镓，氮化镓功率器件，这些都早已量产。当然不能说白菜化，因为成本和美国比并无多大优势。MMIC是单片微波集成电路的缩写，用在雷达和军用通讯器材上比较多，而民用通讯也用得上，这是13所很看重的领域。他们的射频元器件已经在向中兴华为供货了，主要用在基站上。这类元器件也是高价格高利润的。除了通讯基站意外，未来无人驾驶汽车用的毫米波雷达上也用得到。

　　c. CETC中国电科55所的产品线70%和13所重叠，他们更重视民用产品研发。附件有个照片是我自己在展会上拍的，是55所出的8*8单元相控阵天线，是为未来5G基站准备的，目前大唐在测试。这个产品目前功耗还比较大，未来一两年将优化到微型基站可用的地步。未来的5G通讯系统将全部采用智能天线波束合成技术，目前我们看到的诺基亚，爱立信，中兴和华为展示的5G天线，还全都是分立器件，体积有热水器那么大。而55所的这个产品只有一盒扑克牌那么大，这才是未来。

　　d. 今年初法国总统马克龙访华，带来法国军工企业泰勒斯Thales集团的质量总监，给航天772所(也叫北京微电子研究所，缩写BMTI)颁发了质量证书，这标志着772所进入了Thales的供应链。据Thales质量总监说，在考察772所之前，他们以为中国的航天级电子元器件非常落后，考察完之后认为，772所的水平和美国最先进水平只有1到2年的差距。而俄罗斯这几年一直采购中国造的军用电子元器件。2017年772所向俄罗斯出口了X千万美元的航天级电子元器件。现在可以说，没有中国造的电子元器件，俄罗斯连卫星都造不出来。

　　e. 电科11所今年初开发成功了2.7K*2.7K的红外焦平面探测器，而美国目前最高水平是雷声公司的4K*4K分辨率红外焦平面探测器。我们的差距并不远。

　　f. 我国计算机用的CPU产业也有所发展，目前看，这些产品在商业上不太成功，但可以用在军用和政府IT系统中，完全自主化，解决了国家安全问题。从龙芯(MIPS架构)，海光和兆芯(X86架构，从AMD和VIA取得授权)，申威(购买DEC alpha架构)，再加上一些交换芯片，arm架构的处理器，中国基本上能实现整个计算机和网络设备的全自主。下图是电科15所下属太极计算机公司提供的全自主软硬件平台。有人会说，这些平台的操作系统都是用开源Linux改的，数据库基本是基于开源SQL改的，我们只做了写应用层的软件比如WPS，还不如微软OFFICE好用。但是你想想，世界上能提供这样的全自主平台的国家有几个?除了美国，只有中国了吧?你可以说，日本德国这样的国家也有能力搞，只不过一方面他们战略上没有压力一方面商业上不合算，所以他们没搞。这可能是事实，但是我们做到了，就是了不起的。据我所知，俄罗斯对我们这套自主平台可是羡慕不已呢，已经有些谈判，打算购买了。

　　总体来说，中国军用电子元器件国产化率比较高，但还有20%左右需要进口，其中大部分通过特殊渠道是比较容易买得到的。但的确有些高端的产品难以买到，主要集中在高端DSP，高端AD/DA变换器等领域。这些高端的产品一般是按订单生产，市场上没有存货。比如雷声公司要造一批雷达，向TI公司订购1000片DSP，TI公司会单独开动生产线生产，从交货到雷声公司入库，都有美国安全部门监控。除非雷声公司有内鬼往外卖，否则市场上根本就买不到。对于这些产品，我相信在我国军工企业的努力下，一定能实现国产化。