當(dāng)下，無(wú)論是IDM，還是Fabless（IC設(shè)計(jì)公司），抑或Foundry（晶圓代工廠），都在不斷加大業(yè)務(wù)投資力度，特別是在研發(fā)支出方面，無(wú)論廠商大小，都呈現(xiàn)出明顯的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，其中，F(xiàn)abless研發(fā)支出在總支出中的占比最高，因?yàn)樗鼈儾幌馡DM和Foundry，需要在重資產(chǎn)（廠房、設(shè)備等基礎(chǔ)設(shè)施）方面大量投資，輕資產(chǎn)的Fabless，其投入主要體現(xiàn)在研發(fā)工程師的薪酬上，近些年，中國(guó)在這方面的表現(xiàn)尤為突出。
近期，IC Insights發(fā)布的一份報(bào)告顯示，全球半導(dǎo)體公司的研發(fā)支出預(yù)計(jì)將在2022年增長(zhǎng)9％，達(dá)到805億美元，2021年，這一數(shù)字攀升13％，達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的714億美元。該機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)，全球半導(dǎo)體公司的總研發(fā)支出將在2022～2026年以5.5％的復(fù)合年增長(zhǎng)率（CAGR）增長(zhǎng)，2026達(dá)到1086億美元。
圖1、過(guò)去40年的半導(dǎo)體公司研發(fā)支出水平和行業(yè)的研發(fā)／銷(xiāo)售比率，以及IC Insights對(duì)截至2026年的預(yù)測(cè)。
IC Insights的2021年研發(fā)排名顯示，21家半導(dǎo)體公司在研發(fā)方面的支出為10億美元或更多，而2020年為19家。研發(fā)排名前10的支出合計(jì)增加了18％，達(dá)到526億美元，約占去年該行業(yè)研發(fā)總額的65％。
排名的啟示
根據(jù)IC Insights統(tǒng)計(jì)，2020年研發(fā)支出排名前10的半導(dǎo)體公司分別為英特爾、三星、博通、高通、英偉達(dá)、臺(tái)積電、聯(lián)發(fā)科、美光、SK海力士和AMD，這一年里，ToP 10的研發(fā)支出總和增加了11％，達(dá)到435億美元，占產(chǎn)業(yè)總額的64％。這10家公司在2020年的排名中，上升者有：英偉達(dá)（上升一位至第五），聯(lián)發(fā)科（上升兩位至第七）和AMD（從2019年的第十一名上升至第十名）。
2020年的這一排名情況對(duì)2021年有很強(qiáng)的參考價(jià)值，前10不會(huì)出現(xiàn)明顯變化。
實(shí)際上，近些年，全球半導(dǎo)體公司研發(fā)支出的格局沒(méi)有出現(xiàn)大的改變，不過(guò)，在個(gè)別點(diǎn)上也有一些突出的變化。倒推4年，以2017年全球半導(dǎo)體公司研發(fā)支出排名為例，如下圖所示，與2017年相比，2021年前四名廠商未變，只是名次有微調(diào)，高通和博通這兩家，無(wú)論是營(yíng)收排名，還是研發(fā)支出排名，這些年一直處于膠著狀態(tài)，且經(jīng)?；Q位置；三星因?yàn)榧泳o追趕臺(tái)積電，在先進(jìn)制程工藝研發(fā)上不斷加大投資，名次由第四上升到第二；第六名的臺(tái)積電位置很穩(wěn)定；之后的聯(lián)發(fā)科、美光、SK海力士位置變化也不大。
圖2、2017年全球半導(dǎo)體研發(fā)支出ToP 10廠商。
最大的變化就是第五名和第十名。2017年的第五名是東芝，2021年，英偉達(dá)上升并穩(wěn)定在了這個(gè)位置，東芝已經(jīng)跌出前十。而原來(lái)在研發(fā)支出榜單上幾無(wú)存在感的AMD，憑借其CPU和GPU的強(qiáng)勁表現(xiàn)，已經(jīng)排進(jìn)了前十。
ToP 10廠商的研發(fā)支出整體格局以及局部變化亮點(diǎn)在全球半導(dǎo)體業(yè)內(nèi)，有著很強(qiáng)的代表性，即大者恒大的基本面難以撼動(dòng)，但以英偉達(dá)和AMD為代表的Fabless研發(fā)支出增長(zhǎng)速度和上升勢(shì)頭，相對(duì)于IDM和Foundry，有明顯加成。
追趕前10的Fabless，也在采取多種舉措，不斷加大研發(fā)投入力度，以實(shí)現(xiàn)類(lèi)似于AMD的趕超。例如，不久前，美國(guó)邁凌科技（MaxLinear）宣布收購(gòu)NAND Flash控制IC大廠慧榮（SiliconMotion），合并后，預(yù)期其全年度合并營(yíng)收有望突破20億美元，同時(shí)憑借技術(shù)廣度的支持，整體潛在市場(chǎng)機(jī)會(huì)達(dá)150億美元，這樣，新公司將有機(jī)會(huì)排進(jìn)全球前10大IC設(shè)計(jì)廠商之列。
從集邦科技（TrendForce）發(fā)布的2021年全球前10大IC設(shè)計(jì)廠商排名來(lái)看，排在第10位的奇景光電年?duì)I收約為15.47億美元，如果邁凌科技與慧榮合并順利，營(yíng)收達(dá)到20億美元，進(jìn)入前10 的希望確實(shí)很大。
圖3、2021年全球前10大IC設(shè)計(jì)業(yè)者營(yíng)收排名。
不過(guò)，雙方合并后要想實(shí)現(xiàn)1＋1 ＞2的效果，必然要加大研發(fā)投入力度。這是因?yàn)椋琍C平臺(tái)大廠都不斷導(dǎo)入更高傳輸速度接口，目前，新一代平臺(tái)都開(kāi)始支持PCIe Gen 4標(biāo)準(zhǔn)，且數(shù)據(jù)中心已經(jīng)升級(jí)到PCIe Gen 5，使固態(tài)硬盤(pán)（SSD）使用的NAND Flash控制IC需求也隨之升級(jí)到PCIe Gen 4。NAND Flash控制IC支持高速傳輸規(guī)范，意味著研發(fā)費(fèi)用增加。此外，投片量產(chǎn)成本也同步上升，目前入門(mén)級(jí)產(chǎn)品幾乎都用到28nm制程，且隨著支持標(biāo)準(zhǔn)不同，最高的提升到16nm。根據(jù)IBS統(tǒng)計(jì)，28nm制程研發(fā)費(fèi)用超過(guò)5000萬(wàn)美元，16nm成本更是大幅提升。
諸強(qiáng)表現(xiàn)優(yōu)異
2021年，在所有半導(dǎo)體公司當(dāng)中，英特爾的研發(fā)支出最高，約占行業(yè)總量的19％。英特爾在2021年將其研發(fā)支出增加了12％，達(dá)到152億美元的歷史新高。然而，該公司在2020年的研發(fā)支出為129億美元，成本削減、淘汰某些產(chǎn)品類(lèi)別，以及追求最高效率等舉措使得英特爾2020年的研發(fā)支出同比減少了4％。該公司2019年的研發(fā)支出為134億美元，2018年為135億美元，可以看出，在這三年該公司的研發(fā)支出處于小幅下降的態(tài)勢(shì)，2021年則猛增到了152億美元。
之所以如此，主要是因?yàn)樵摴镜木A代工發(fā)展戰(zhàn)略，要想在這方面突破，除了工廠和設(shè)備的重資產(chǎn)投資，研發(fā)投資，特別是研發(fā)工程師（已有及新招收的研發(fā)人員）薪酬和激勵(lì)方面的投入大增。相對(duì)于晶圓代工行業(yè)霸主臺(tái)積電，英特爾還屬于后來(lái)者，研發(fā)支出的絕對(duì)數(shù)值和增長(zhǎng)率必須明顯高于行業(yè)傳統(tǒng)強(qiáng)者，才有追趕機(jī)會(huì)。
另外，英特爾還在不斷研發(fā)新型CPU，如該公司正在研發(fā)新一代處理器Alder Lake，其最大的特點(diǎn)就是采用了類(lèi)似于Arm的大小核設(shè)計(jì)，從而提升能效比。近些年，該公司的各種架構(gòu)處理器“層出不窮”，如Lakefield，Xe GPU，還有Ice Lake和TigerLake等，這些都需要大量的研發(fā)投入，但其先進(jìn)制程量產(chǎn)能力始終無(wú)法跟上先進(jìn)處理器的設(shè)計(jì)步伐，而設(shè)計(jì)與制造都需要大量的資金投入，二者發(fā)展的不匹配，客觀上必定會(huì)浪費(fèi)掉一定比例的研發(fā)資金。
三星排名第二，其支出在2020年增長(zhǎng)23％后，2021年又增長(zhǎng)了13％，估計(jì)達(dá)到65億美元，這其中，主要花銷(xiāo)都集中在了5nm及更先進(jìn)制程方面，以與臺(tái)積電競(jìng)爭(zhēng)。而臺(tái)積電的研發(fā)支出在2020年增長(zhǎng)26％后，2021年又提高了20％，達(dá)到約45億美元。實(shí)際上，臺(tái)積電今年的資本支出將超過(guò)400億美元，其中，大部分是用于工廠和設(shè)備，研發(fā)占比相對(duì)較小，這與英特爾區(qū)別較大，只有后者的三分之一。
作為存儲(chǔ)芯片巨頭，三星加快了前沿邏輯工藝（5nm及以下）的開(kāi)發(fā)，以與臺(tái)積電競(jìng)爭(zhēng)先進(jìn)制程工藝IC代工業(yè)務(wù)。該公司雄心勃勃，不僅要在晶圓代工領(lǐng)域進(jìn)一步挑戰(zhàn)臺(tái)積電，還要在邏輯芯片領(lǐng)域與傳統(tǒng)巨頭較量一番，為此，該公司還制定了一個(gè)長(zhǎng)達(dá)十年，投資千億美元的發(fā)展計(jì)劃。
排名第五的英偉達(dá)，受疫情影響，2020年的研發(fā)支出同比還有所減少，即使如此，該公司的排名依然能保持在前五位。具體來(lái)看，英偉達(dá)2019年的研發(fā)支出約為28億美元，較2018年增長(zhǎng)19％，營(yíng)收則增長(zhǎng)了21％，這主要得益于其GPU在企業(yè)級(jí)AI應(yīng)用領(lǐng)域的快速發(fā)展。2020年研發(fā)支出下降之后，2021年有明顯回升，例如，該公司2022財(cái)年第四季度研發(fā)支出為14.66億美元，相比之下，上年同期為11.47億美元。
聯(lián)發(fā)科方面，2019年，該公司推出了一系列5G新品，如采用7nm制程工藝的天璣1000系列和天璣800系列，導(dǎo)致2019年研發(fā)支出增長(zhǎng)11％，當(dāng)然，在新品的助力下，該公司的營(yíng)收也增長(zhǎng)了3％。聯(lián)發(fā)科研發(fā)費(fèi)用占營(yíng)收比重高達(dá)26％，與英偉達(dá)相當(dāng)，高于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手高通。
聯(lián)發(fā)科認(rèn)為，盡管擴(kuò)大研發(fā)風(fēng)險(xiǎn)高，卻是產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型及進(jìn)入全球第一梯隊(duì)的必要條件，由于半導(dǎo)體業(yè)的技術(shù)與產(chǎn)品迭代速度極快，產(chǎn)品一旦進(jìn)入成熟期，毛利就會(huì)快速下滑。先進(jìn)技術(shù)的投資金額與風(fēng)險(xiǎn)極大，但是，為了維持領(lǐng)先全球競(jìng)爭(zhēng)力，只能持續(xù)投資先進(jìn)技術(shù)。
聯(lián)發(fā)科重點(diǎn)研發(fā)的新技術(shù)，如5G、企業(yè)級(jí)ASIC等，在過(guò)去兩年都有不錯(cuò)的表現(xiàn)，尤其是5G，不僅在5G 時(shí)代最初期就進(jìn)入市場(chǎng)，更推出各區(qū)間價(jià)格帶產(chǎn)品搶攻市場(chǎng)。另外，聯(lián)發(fā)科企業(yè)級(jí)ASIC也有斬獲，已與谷歌、亞馬遜、微軟等國(guó)際一線客戶接洽，搶進(jìn)服務(wù)器領(lǐng)域，2020年已開(kāi)始實(shí)現(xiàn)營(yíng)收，耕耘多年的產(chǎn)品線終于迎來(lái)了收獲期。
在過(guò)去5年里，英特爾一直處于較為艱難的時(shí)期，很重要的一點(diǎn)就是遭受到了AMD的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。近幾年，AMD每年的研發(fā)支出都超過(guò)20億美元，該公司將研發(fā)重點(diǎn)放在了PC處理器上，且市場(chǎng)推廣也很給力，這一“單點(diǎn)突破”的策略明顯奏效，市場(chǎng)份額大闊步前進(jìn)，特別是在臺(tái)式機(jī)領(lǐng)域，其CPU市場(chǎng)份額已經(jīng)與英特爾分庭抗禮了。
2014年，在Lisa Su接任CEO之后，AMD果斷放棄了雞肋般的推土機(jī)架構(gòu)處理器，轉(zhuǎn)到Zen，之后艱苦奮斗了3年，然后市場(chǎng)表現(xiàn)和業(yè)績(jī)就與之前判若兩人。不斷蠶食英特爾的消費(fèi)類(lèi)CPU市場(chǎng)份額。實(shí)現(xiàn)這樣的效果，AMD只用了相當(dāng)于英特爾五分之一的研發(fā)支出。
走過(guò)了2020疫情困難年，AMD在2021年的研發(fā)支出有明顯提升，例如，該公司最新的2022財(cái)年第一季度財(cái)報(bào)顯示，研發(fā)支出為10.6億美元，相比上年同期的6.1億美元，有明顯增長(zhǎng)。
中國(guó)大陸喜憂參半
上周，美國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)（SIA）發(fā)布了2020年版本的Factbook，統(tǒng)計(jì)顯示，2021年，包括Fabless在內(nèi)的美國(guó)半導(dǎo)體公司的研發(fā)和資本支出總額為906億美元。其中研發(fā)方面的投資總額為502億美元，過(guò)去20年，復(fù)合年增長(zhǎng)率約為5.9％。平攤到每名員工的總投資增長(zhǎng)到創(chuàng)紀(jì)錄的20.6萬(wàn)美元。就研發(fā)支出占銷(xiāo)售額的百分比（18％）而言，美國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)遙遙領(lǐng)先中國(guó)大陸的7.6％，也領(lǐng)先于中國(guó)臺(tái)灣的11％。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，2021上半年，中國(guó)大陸78家半導(dǎo)體企業(yè)的研發(fā)支出總額為149.54億元人民幣，同比增長(zhǎng)約38.16％。研發(fā)支出的中位數(shù)為0.77億元、研發(fā)支出占營(yíng)收比例的中位數(shù)為9.61％。
據(jù)方正證券統(tǒng)計(jì)，中國(guó)大陸30 家IC設(shè)計(jì)公司平均研發(fā)投入占營(yíng)收比例約11％，相較美國(guó)27％的平均水平有較大差距。研發(fā)差距主要來(lái)源于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、業(yè)務(wù)規(guī)模的差異。美國(guó)頭部設(shè)計(jì)公司主要聚焦先進(jìn)邏輯產(chǎn)品，且多為各自細(xì)分賽道絕對(duì)龍頭，如博通、英偉達(dá)研發(fā)投入比例達(dá)28％、24％；這也拉高了美國(guó)整體的研發(fā)投入水平。中國(guó)大陸IC設(shè)計(jì)公司大都處于成長(zhǎng)期，業(yè)務(wù)規(guī)模相對(duì)較小、且多為成熟制程產(chǎn)品，研發(fā)投入比例集中在10％－20％之間。
雖然中國(guó)大陸IC設(shè)計(jì)公司的研發(fā)投入明顯落后于國(guó)際大廠，但在半導(dǎo)體設(shè)備研發(fā)方面卻有亮點(diǎn)。日韓半導(dǎo)體設(shè)備廠商的研發(fā)投入占營(yíng)收比例在10％左右，美國(guó)在10％－15％之間，歐洲ASML 研發(fā)投入比例近16％。而中國(guó)大陸半導(dǎo)體設(shè)備廠商研發(fā)投入比例大都在15％以上，尤以北方華創(chuàng)、中微公司、拓荊科技3 家為最高，研發(fā)投入比例分別達(dá)到27％、28％、28％。平均來(lái)看，中國(guó)大陸半導(dǎo)體設(shè)備公司平均研發(fā)強(qiáng)度已近18％，超越美歐日韓的平均水平。
在晶圓代工領(lǐng)域，臺(tái)積電、聯(lián)電研發(fā)投入占營(yíng)收比例在7％－8％之間，中芯國(guó)際、華虹半導(dǎo)體2020 年研發(fā)投入比例分別為17％、11％，正在加速發(fā)力工藝研發(fā)。
可見(jiàn)，中國(guó)大陸IC設(shè)計(jì)公司的研發(fā)投入占營(yíng)收比例，是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈條上較弱的一環(huán)，而以半導(dǎo)體設(shè)備和晶圓代工為代表的重資產(chǎn)投資領(lǐng)域，投入占比卻較高。這與前文介紹的國(guó)際大廠情況有很大差異（英偉達(dá)和AMD的研發(fā)支出排名明顯提升）。之所以如此，主要原因包括：國(guó)際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展較為成熟，特別是制造端，很多企業(yè)都已發(fā)展到成熟期，將更多投資比例用在了購(gòu)買(mǎi)新設(shè)備和擴(kuò)充產(chǎn)能上，內(nèi)部研發(fā)體系、研發(fā)工程師已經(jīng)相當(dāng)成熟和穩(wěn)定，且含金量很高，在這方面的投入比例不用很高。
而中國(guó)大陸則不同，無(wú)論是設(shè)計(jì)，還是制造，都處于成長(zhǎng)或起步階段，特別是制造，設(shè)備、技術(shù)積累、研發(fā)工程師隊(duì)伍構(gòu)成等都處于體系建設(shè)階段，必須大力投入（如在人才匱乏的當(dāng)下，必須從國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀企業(yè)挖人）。
而在IC設(shè)計(jì)方面，國(guó)際大廠的數(shù)量和實(shí)力較為集中，“內(nèi)卷”不嚴(yán)重，在新技術(shù)和新應(yīng)用日新月異的當(dāng)下，開(kāi)發(fā)出市場(chǎng)需要的創(chuàng)新技術(shù)和產(chǎn)品，是它們最為關(guān)注的，因此，以英偉達(dá)和AMD為代表的Fabless在研發(fā)投入方面不遺余力，如果不是突如其來(lái)的疫情，這些公司的研發(fā)支出增長(zhǎng)肯定會(huì)更加可觀。中國(guó)大陸的Fabless則有很大不同，數(shù)量多，實(shí)力較為分散，難以完全集中資源和精力去加大研發(fā)投入比例。
薪酬來(lái)攪局
近兩年，大部分Fabless處于人員擴(kuò)張期，中國(guó)大陸企業(yè)在這方面的表現(xiàn)尤為突出，而由于全球半導(dǎo)體人才供不應(yīng)求，使得中國(guó)大陸IC設(shè)計(jì)工程師的薪水已經(jīng)開(kāi)始在亞洲領(lǐng)跑，經(jīng)常有新聞爆出大陸公司出5倍薪水挖才，百萬(wàn)年薪的職位也越來(lái)越多。
目前，中國(guó)大陸集成電路相關(guān)專(zhuān)業(yè)的碩士或博士畢業(yè)生，進(jìn)入IC設(shè)計(jì)公司，年薪已經(jīng)炒到40萬(wàn)元人民幣，這對(duì)于缺乏工作經(jīng)驗(yàn)的人來(lái)說(shuō)，是一個(gè)非常高的數(shù)字了。而這還不是最高的，阿里巴巴每年為新手IC設(shè)計(jì)工程師提供高達(dá)50萬(wàn)－60萬(wàn)元的薪水，相比之下，美國(guó)IC設(shè)計(jì)工程師的平均年薪在 11 萬(wàn)美元左右（略高于 70 萬(wàn)人民幣）。
由于工資上漲，新人才被吸引進(jìn)入半導(dǎo)體行業(yè)，特別是IC設(shè)計(jì)領(lǐng)域。這種工資上漲趨勢(shì)不僅對(duì)初創(chuàng)公司的財(cái)務(wù)造成壓力，還給芯片制造企業(yè)帶來(lái)了巨大壓力。如果要確保對(duì)人才的吸引力，以中芯國(guó)際為代表的中國(guó)大陸芯片制造企業(yè)的薪酬也必須跟上行業(yè)發(fā)展水平，這必然會(huì)增加成本。
另外，非本土半導(dǎo)體公司在中國(guó)大陸的業(yè)務(wù)自然也會(huì)受這種趨勢(shì)的影響。在中國(guó)設(shè)有設(shè)計(jì)中心的外國(guó)公司很難得到政府補(bǔ)貼，如果本土的初創(chuàng)公司提供雙倍薪水，就很難在中國(guó)業(yè)務(wù)中留住最優(yōu)秀的人才。因此，中國(guó)不再是曾經(jīng)的低成本設(shè)計(jì)中心。
