建国70年半导体技术发展史：芯片设计篇

发表于： 2020年10月23日 2020年10月23日
分类：是说芯语

1949年10月1日，中华人民共和国成立，正是晶体管被发明出来的两年之后。在建国之初，百废待兴，但是看到半导体技术在随后的几年间蓬勃发展，当时政府认为，半导体科学已经是全球发展的趋势，中国也必须需在半导体技术领域迎头赶上，为此，便把半导体技术列为国家核心战略发展重点。

中国半导体发展起源其实并不会落后欧美太多，基本在全球范围算是起步很早的了。然而在政府确立半导体整体发展政策时，中国很缺乏人才以及相关的知识教育，幸好，有个传奇人物将这部份的空洞很好的填补上来。

她就是中国半导体之母谢希德。

谢希德在麻省理工学院取得理论物理博士学位后，首先回到上海复旦大学物理系任教，后来被国务院调至北京大学筹建半导体专业组。随后主导了中国的半导体物理与表面物理的理论研究。其最广为人知的研究成果包含了 “半导体表面电子态理论与实验之一”、“镍硅化合物和硅界面理论研究”、“金属在半导体表面吸附及金属与半导体界面电子特性研究”和“量子器件与异质结构电子性质的理论研究”，可以说从教育到技术研发，都为中国半导体打下厚实的发展基础。

其实这段期间中国的技术发展极为迅速，甚至一度追赶上美国。然而后来的一场众人皆知的全国性的事件，导致人才和技术损失严重。

美国市场在这段期间则是迅速积累技术和市场实力，并创造出英特尔等传奇性的半导体科技厂商，不仅在芯片制造，相关的软件与应用生态也随之快速发展。

在脱离最坏的状况之后，中国在政策与人才教育方面也快速调整过来，而芯片设计行业也逐渐成为中国科技产业的领头代表，带领着科技产业走向各个不同阶段。而在发展脉络上，从早期基础技术研发，到后期芯片本身的设计与制造，虽然一度落后欧美，但随著通讯技术与AI应用议题的火热，在不少领域有着超越世界的水准表现。

而本次芯片设计篇，我们就从中国建国以来芯片设计业的发迹脉络以及其对产业的影响进行回顾与解析。

1950年到1980年：基础技术与生态建立

中国半导体从无到有的重要阶段，由半导体之母建立了从教育与研发的多重基础，并且从海外吸引诸多半导体专家回国，投入相关的技术生态建立，此时也是多种关键政策的推动时期。

这段时间基本上都还是在基础技术建立阶段，基本上以制造为主，发展了包括PMOS(P型金属-氧化物-半导体)集成电路、LSI，并且与国际半导体一流行业合作，引进先进的设计与制造技术。

1980到2000年：芯片设计的勃发，但进展有限

有了之前的基础，许多重要的科技公司以及半导体公司都在此时成立。

1982年10月，国务院成立了以时任副总理万里为组长的「电子计算器和大规模集成电路领导小组」，制定中国芯片发展规划。航天691厂技术科长侯为贵，1985年在深圳创立了中兴通讯的前身中兴半导体。

1987年，任正非成立华为，4年后组建了华为集成电路设计中心，也就是后来的海思半导体。

中兴半导体与华为集成电路设计中心的成立，初期都是为了满足自家终端方案的设计需求，后来因为国家政策，才逐渐走向以通信技术的技术发展为主。

这段时期还有华天、与华晶、华虹及中芯等后来知名芯片制造企业的成立。

这段时期的半导体科技产业虽然有政策推动，但实际上能拿到的资源并不多，主要还是分头发展。

2000年到2010年：不大成功的自有架构发展以及通信驱动的芯片设计

其实中国讲求芯片架构自有化并不是近几年的事情，而是一直以来都有在发展。不过自有架构并不是那么简单就能够达到的事情。在这个阶段中，中国半导体行业开始追求自有架构的发展，虽然有部份成果，但因为没有考虑到生态的建立，实际上并没有能够根本性的改变产业。

在这个阶段中，早期通信行业的快速发展，成为推动芯片设计产业的最大动力来源。

2001年，展讯通信有限公司成立，最早从2.5G功能芯片着手发展，后来从功能机芯片转向智能机芯片之后，更一举成为全球前十大的芯片设计公司之一，与联发科、高通分庭抗礼。

同为2001年，方舟科技的前身中芯微发展出了真正自有的CPU方案方舟一号，是真正的自有架构，但该芯片的设计理念过于前卫，没有考虑到软件与周边生态的支持也是同等重要，因此该方案光彩现身之后，也迅速的消失在世人眼光之中。但也因为当初方舟一号的成绩，后续龙芯、汉芯等方案也因此而推动。

2002年，”龙芯一号”问世，是中国首款被商用化的自有芯片设计，不过为了能够承接软件生态，技术上采用的还是当时的主流MIPS架构。

2003年，汉芯事件的发生，冲击了中国自有芯片的技术发展，而龙芯在营销上的问题，也让国人对自有芯片架构的布局蒙上阴影，但是从这段时间开始，中国半导体行业，以及国家政策基本就已经确立半导体核心料件与技术要逐渐走向自有。

但因为国际半导体供应渠道的强势，基本上超过九成的半导体料件以及制造加工仍以国外供货商为主。

但此阶段仍有不少在往后影响国际产业发展深远的重点行业成功打下基础。

由于2000年之后，个人移动通信设备产业的蓬勃发展，相关通信的核心芯片奇缺，只能依靠外来供应。

2004年，锐迪科微电子在上海成立，初期以手机射频相关的芯片设计和制造为主，由于产品物廉价美，很快在全球范围取得相当重大的市场份额。

同样在2004年，华为集成电路设计中心独立为海思半导体，以各种通信和智能设备芯片的设计为主。不过海思作为华为的子企业，主要的设计和研发工作都是以服务华为为主，并不对中国的其他科技设备行业进行方案销售。

2005年，由前方舟科技研发副总裁刘强主导，成立北京君正集成电路科技成立，这也是当时为数不多以MIPS为核心发展的架构，主要针对MP4，以及后来的平板计算机等多媒体方案进行SoC的研发。不过同年，喧腾一时的方舟科技正式宣告解散。

这段时期虽然有部分不光彩的事情，但中国半导体发展史上最成功的芯片设计业者多半是在此时期成立。

2010年到2019年：从通信驱动到AI与应用驱动，中国IC设计爆发成长

2010年初期，中国移动通信产业蓬勃发展，相关的方案与芯片设计业者也是在此时迎来市场红利，推动半导体行业的变革。

由于智能手机的发展，展讯、联发科等芯片主控，以及衍生的触控、显示控制IC的设计与制造成为此时期获利最大的行业。比如说大唐科技、汇顶等芯片设计公司，都在市场上占有相当重要的地位。

而此时也是平板计算机发展的时期，成立于2001年的瑞芯微电子，以及在2007年成立的全志科技，都在平板计算机的发展方面扮演的重要的推动角色。

而2010年之后，中国半导体行业迈入另一个阶段，由于AI议题的火热，芯片设计也逐渐从传统的主控，走向以满足AI计算为主的生态发展，AI芯片主要还是ASIC架构为主，通过整合大量MACs（乘加法器），进行大量的并行计算，解决机器学习方面的阻碍。

而另一方面，在各种产业自动化、智能化的需求下，各种智能方案也不断推陈出新。此时，AI行业，从自动驾驶、图像识别、云AI计算等，也都纷纷投入自有方案的开发，这段时期可以说是中国半导体行业的重要转折点，从传统主控走向AI驱动，通过百花齐放的AI方案，相关应用也不断推陈出新。

此段时期以AI新创为主，包括地平线、优必选机器人、寒武纪、云从科技、旷视科技、依图科技、地平线机器人、碳云智能、出门问问、奥比中光、小马智行、同盾科技、云知声等公司，都在算法或方案有相当不错的表现。而传统互联网大佬们也开始推动自己的AI计算生态，包括百度、阿里巴巴，都先后投资或创立了自己的芯片设计部门，以及相关的应用部门，希望更加推动AI计算生态的发展。