一文看懂什么是 6G

原文链接:https://www.ithome.com/0/516/240.htm

2020年行将结束,随着5G网络的建设推进,以及3GPP R16版本的冻结,越来越多的人将关注焦点转移到6G身上。

7月14日,韩国三星电子发布了白皮书《下一代超连接体验》。在白皮书中,三星预估6G标准完成及投入商业化的最早时间点是2028年,而大规模商业化可能发生在2030年左右。

这个预测时间点,和3月17日全球第二届6G Wireless Summit会议上中兴通讯给出的预测时间点非常接近:

从社会和技术的大趋势来看,6G将具有以下显著的特点:

  • 人和机器都将是6G的用户(并且机器反而会是6G的首要用户)。
  • AI将会渗透到各行各业,比如金融,健康,工业制造等领域,6G将会通过AI来进一步提升性能并且降低CAPEX和OPEX。
  • 6G将会使通信技术变得更加开放(比如近年成立的O-RAN联盟等)。
  • 6G将会在诸多社会问题方面发挥关键作用。例如应对气候变化(与数字技术结合减少温室气体排放量)和解决教育不平等(远程教育)等问题,5G已经为此提供了一些帮助。6G提供的超连接,将会进一步协助完成联合国提出的2030可持续发展目标。

站在服务的角度,6G又会带来什么呢?

6G将进一步增强5G定义的eMBB、URLLC、mMTC等特性,并且融合更加先进的传感、成像、显示和AI等技术,提供超连接体验,比如:

  • 沉浸式扩展现实(XR)
  • 高保真移动全息影像
  • 数字镜像(数字孪生)

(延伸阅读:什么是数字孪生?)

▉ 6G必须满足的要求

想要实现超连接体验,6G必须满足来自三个维度的要求,分别是性能、架构和可信度。

  • 6G性能需求

相比5G,6G会有怎样的性能提升?如下所示:

  • 峰值数据速率1Tbps(1000Gbps),是5G的50倍
  • 空口延迟小于100微秒(μs),是5G的十分之一
  • 可靠性达到10-7,是5G的一百倍
  • 设备连接密度达到107/Km2,是5G的十倍
  • 频谱效率达到5G的两倍

绘制成蜘蛛网模型,大致如下:

  • 6G体系结构需求

解决移动设备计算能力有限所带来的问题,实现通信和计算的真正融合,以便最终用户的各种设备能够无缝地利用网络中可用的计算能力,比如从技术开发的初期就引入AI(或者称为原生AI)。

新的网络功能的灵活集成,包括和非地面网络的集成,比如飞机、近地轨道和地球静止轨道卫星、高空平台等。

  • 6G可信度需求

解决用户数据和AI技术的广泛使用而带来的安全和隐私问题。

▉ 6G的重点技术发展方向

6G的一些典型候选技术如下:

  • 太赫兹频段(THz)

5G NR已经开始讨论在52.6GHz以上的频段工作,遵循这一趋势,6G时代移动通信恐怕将不可避免地使用太赫兹THz频段。

但是实际使用THz频段,有一些必须克服的技术挑战,例如:

(1)本身的传播特性(严重的路径损耗和大气吸收):需要针对室内和室外的场景建立适合THz的多径信道模型。

(2)芯片和射频器件:过去十年,研究者们致力于开发芯片级的太赫兹技术,现在基于InP、GaAs、SiGe、甚至CMOS技术已经在较低的THz频段产生了一些突破。但是在更高的THz频段,还需要进一步突破,以满足高效率、低能耗和低成本需求。

(3)天线和波束赋形:太赫兹意味着路径损耗的急剧增加。因此,需要超大规模的天线阵列来补偿路径损耗。另一方面,这会导致非常狭窄的细波束(类似于激光波束),因此如何优化波束赋形,以合理的成本和能效来提升系统的性能也非常重要。

(4)新的波形、信号、信道和协议:目前来看OFDM依然会是一个候选项,但是需要去探索新的备选波形,降低PAPR,满足THz的硬件限制。另外,还需要开发合适的信号、信道和协议来有效地适配THz的各种操作。

  • 新型天线技术

5G NR已经使用Massive MIMO技术,但是THz波段需要比毫米波更多的天线,因此会有更大的挑战,以下是一些可选项:

(1)基于超材料的天线和射频前端

第一种方法:将超表面透镜作为移相结构应用于天线阵列信号,施加直流偏置来调整波束方向,有助于锐化波束形状。

第二种方法:超材料天线作为谐振天线,其自身辐射定向波束,与超表面透镜不同,它不需要一个带移相器的独立天线阵列。

第三种方法:可重构智能表面(RIS),通俗的讲,智能表面可以改变电磁波的电磁特性,从而影响周围的传播环境。

(2)轨道角动量(OAM)

1992年,科学家通过实验证实,光子具有轨道角动量OAM这一基本性质。

OAM通信研究的核心,是把轨道角动量这一尚未利用的电磁波参数用于通信。OAM是电磁波在传播方向上在垂直平面上表示相位旋转的特性,相位旋转的次数称为OAM模式。不同的OAM模式相互正交,在同一频点上可传输多路正交信号,从而提升频谱效率和信道容量,这就是OAM复用技术:

2018年5月,日本NTT已经利用轨道角动量(OAM)多路复用在全球首次成功演示了100Gbps无线传输,实验室设计了OAM-MIMO复用传输。结果表明,系统能够显著提升传输容量。

这项技术看起来还是相当有前途的,但是实验室只进行了十米的传输实验,实际的实施和操作肯定还有很多的问题需要解决。

  • 全双工技术

5G NR引入了动态TDD技术,提高双工灵活性,从而可以根据流量来动态调整下行链路和上行链路之间的时隙比率。

全双工技术可能会在6G得到应用,从而解除传统双工机制对收发信机频谱资源利用的限制,有助于进一步提高频谱效率(理论上同时同频全双工可提升一倍的频谱效率)和系统的灵活性。

上下行链路同时同频传输信号,会存在严重的自干扰和交叉干扰问题,需要在设备和网络部署时采取一定的干扰抑制和消除手段。

  • 频谱共享技术

本着开源与节流并重的思想,如何更加充分地利用现有的频谱资源就显得格外重要(特别是在低频段)。

于是,动态频谱共享(DSS)技术闪亮登场。

它可以让不同制式的网络共享使用相同的频谱资源,相当于频谱和制式解耦合。比如,目前动态频谱共享技术已经可以在4G和5G之间动态分配频谱。

6G时代,动态频谱共享技术显然还要在原有基础上继续发展,也许会被称为“智能”频谱共享技术。

  • 网络拓扑结构的演进

网络拓扑演进方面的一个显著趋势,就是使用非地面网络NTN,例如卫星和HAPS,即使在没有地面网络的地方也能提供覆盖。

NTN技术的实现,需要考虑地面网络所没有的新方面,包括对移动小区的支持、数百公里大的小区、较大的传播延迟、NTN的高速移动导致的较大多普勒频移和较大路径损耗等。

目前尚处于开发支持NTN的技术初始阶段,3GPP R17将会完成对NTN网络的第一阶段支持,让我们拭目以待吧。

PS:现阶段想要多了解一些NTN的内容,建议参考3GPP TR38.811。

  • AI技术

3GPP 5G标准已经在核心网中引入了NWDAF网络功能,对网络进行数据收集和分析。相信该功能在后续版本中持续演进,之后3GPP也会对无线侧进行相关的技术研究。到了6G时代,AI技术的应用将会无处不在。

举例来说,本地AI技术给信道编码研究提供了一种全新的解决方案,使其不再依赖传统的编码理论进行设计,通过学习、训练、搜索就可以找到适合当前传输环境的最佳的调制编码方式。联合AI的一个例子是基于预测的切换优化,而端到端的AI可以识别或者说预测网络运行中的异常并提出纠正方案。

▉ 后话:现在谈6G,是不是太早了?

5G商业化尚处于起步阶段,现在开始准备6G正是时候。因为从开始研究到新一代通信技术商业化,通常需要10年左右的时间。

早在2019年3月,芬兰就举办了全球第一届6G峰会,来自各国的通信专家们商议拟定了全球首份6G白皮书:6G泛在无线智能的关键驱动与研究挑战。

在过去的一年,世界各国纷纷制定了本国6G的发展规划,并付诸实施。

▲世界各国的6G研究进展

此前有报道称,韩国5G网络实际传输速率仅为4G的三倍多,远远低于20倍的标准。由此可以看出,全球范围内的首要任务,还是先把5G的潜力充分激发出来,让企业和个人充分感受到5G所带来的真实价值。否则,空谈6G是没有任何意义的。

如果用一句话总结,那就是——

既要仰望星空(6G),也要脚踏实地(5G)。

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疫情改变世界 比尔盖茨:全球50%商务旅行、30%办公室会消失

原文链接:https://news.51cto.com/art/202011/632300.htm

尽管新冠病毒疫苗给了大家希望,但是全球感染 5500 多万人之后,这次的疫情已经深刻改变了这个世界,哪怕疫情结束了也回不到过去。比尔盖茨就预测全球 50% 的商务旅行会因此消失。

日前在参加《纽约时报》Dealbook 会议上,微软创始人比尔盖茨谈到了他对未来的看法,他认为即便疫情结束了,新冠病毒也已经从根本上改变了人们的旅行和商务方式。

比尔盖茨表示,一些人为工作而出差,与另一些人面对面交流,以后这样的交流就不会是黄金标准了,大多数企业将为商务旅行制定非常高的标准。

至于居家工作,现在也被证明为可行的,不过比尔盖茨表示有些公司可能会极端一些,比如推特就允许所有员工永久性地在家工作。

根据比尔盖茨的说法,他认为 50% 的商务旅行、30% 的办公室工作都会消失。

比尔盖茨本人今年也多次参加了虚拟会议,至少 5 次与制药公司的高管们进行了圆桌会议,以往这些都是需要与会者面对面进行的。

虽然虚拟会议可以解决不少问题,但比尔盖茨也谈到了他的负面影响,比如无法认识新人,今年他就没有结实到新朋友,因为不再随机跟别人碰面了。


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任正非:中国芯片设计已步入世界领先,问题出在制造设备等

原文链接:https://tech.163.com/20/1110/17/FR3BCR4H00097U7T.html

11月10日,华为心声社区官方发布《任总在C9高校校长一行来访座谈会上的讲话》的文件。在文件中,华为创始人任正非表示,我们国家要重新认识芯片问题,芯片的设计当前中国已经步入世界领先,华为目前积累了很强的芯片设计能力。但存在的问题主要是制造设备有问题,基础工业有问题,化学制剂也有问题,芯片制造的每一台设备、每一项材料都非常尖端、非常难做,没有高端的有经验的专家是做不出来的。

此外,任正非还表示,现在“卡脖子”的问题大多数是工程科学、应用科学方面的问题。应用科学的基础理论,去国外查一下论文,回来就做了,卡不住你的脖子,基础理论现在全世界可以用的。所以,大学不要管当前的“卡脖子”,大学的责任是“捅破天”。

《任总在C9高校校长一行来访座谈会上的讲话》原文:

2020年10月16日

一、华为公司通过培训部、战略预备队机制,实现员工能力提升、知识转换、意志磨砺,为公司选拔干部、专家提升队伍业务能力。

我今天简单介绍一下华为的培训机制。公司共有三个培训中心,ICT的客户培训中心在杭州,云及IT的客户培训中心在贵阳,这两个培训中心是盈利的。员工培训中心在东莞。

你们刚才参观了“华为大学”图书馆以及三丫坡园区。员工培训中心有两个部门,一个叫培训部,一个叫战略预备队。华大是不存在的组织,这两个部门将我们现在所在的地方称为“华为大学”园区。不叫华大的目的,防止他们对标正规大学,盲目正规化,增加太多的行政部门。

培训部是人力资源部主管教学和教育的平台,实际上它是一个协调调度的平台组织,它的教师是公司优秀的在岗将领与专家兼职,同时邀请外部优秀的专家学者来做一些讲座。

战略预备队是总干部部的一个教导队的组织,战略预备队采用学员制,有相当多的学员拿着很高的工资来培训。预备队不管学员的薪酬升降,但是学员带来的原职级薪酬是由它支付的,包括差旅费、工资等。每年将近有一万人在这里轮训,他们来自170个国家,以前包括外籍员工,疫情原因外籍员工来不了,现在中国员工占很大比例。应届毕业生的入职培训也在这儿,也是学员制。

在四种场景下,学员会到培训部、战略预备队来培训、赋能:

一是,公司员工不管是来自世界名校毕业,还是博士、硕士、本科生,进公司工作几年后取得成功实践的优秀成绩,可能要升职了,就到这里来进行再训练、再赋能。考得不好,回原单位继续原来的工作;考试考得好,同时过去的考核也好,就有机会被选拔到另外的职级工作,给他一个上新战场的机会,但并不涨工资。最优秀的人,平均两三年有一次这样的机会,那么经过3~4次机会,就是12年到15年了。一个大学生、一个博士,进了公司就是21~25岁,加15年约35至40岁,正好合适担任相当高的高级干部及高级专家。不一定每人都有机会走完这四个台阶,不同台阶的人,工作就成梯次分布,形成人才的金字塔结构。不经培训的人也可以上到各个台阶,培训是大概率事情。而且这个金字塔是活的,它随时间与技术、商业模式的进步而进步的。

二是,美国打压我们以后,有些产品线部门收缩了,收缩的人需要重新转到新岗位上,因此到战略预备队来赋能、转岗,转人磨芯之后可以申请去任何部门;业务需求部门面试合格,就可以把人要走了。但如果员工原来17级,新岗位是18级,不准升级,还是按17级上岗;但是原来员工是18级,找到17级岗位,职级要先降下来才能走。转人磨芯是充分发挥员工潜能的机制。

三是,员工可以毛遂自荐到预备池,经过赋能后,自己找岗。因此预备池对长期无法上岗的员工实行末位淘汰。员工不能总不上岗,员工找岗期间过长、没有贡献就会梯次降薪。

四是,新员工进来后要进行培训。比如:规章制度、思想道德培训。除此之外是认知与技能培训,一定要知道华为是干什么的,要实习。要花一段时间参加模拟交付的硬装、软调,将来的硬装基地在贵州,贵州山区能模拟全世界各种工作环境。这些年轻的孩子几个人组成一个小组,小组要把这些设备扛上山装好、调试好,教官考试通过。还要上山去再把装好的设备撤了再背下来;下一组再背上去装……无论将来从事研发岗位、市场岗位还是财务岗位,都要经过这一段实践训练。考试不仅仅是技术的,关于概算、计划、预算、核算、全套交付文件……都在内,你要把你这次实际工程的全套管理做出来。

这样就形成了四个类别的培训队伍,培训总量接近两万人。每年新员工进入大约八千到一万左右。每年经费超过数十亿人民币。

培训部管教育,战略预备队管训战,但都只管培训、赋能和考试,只需将学员的考试和训战结果放到网上,对学得不好的学员会有淘汰权,但不对人的选拨和任用负责。训练后,人的选拔与任用由总干部部和各部门的人力资源来负责。

在园区,也许班级有不同职级、不同专业、来自不同国家的员工,混杂一起。也许你跑步或喝咖啡是一个少年与将军(代表、地区部总裁、产品线总裁)在一起,各种形形色色的交流促进人视野扩大、进步成长。

不要看这里的硬件条件很好,学员哪有时间享受,早晚都要跑步。学员一进学校,首先称体重,毕业时若体重增加,体重管理这一项就会得零分(当然低于标准体重的要增肥)。打分项还有床铺整洁度等等各个过程环节,我们的目的就是用过程锻造来激发学员的精气神。用各种考核来改变习惯。

二、通过权力下放与制衡,任期制及选拔机制的优化,实现干部、专家、职员的差异化管理,不断激活组织,保持人才活力。

我们的人员分三类:

第一类,华为公司的干部政策贯彻“宰相必取于州郡,猛将必发于卒伍”,任职都必须有成功的实践经验。实行履历表制,比如他在哪个岗位待了多少年、做出什么成绩、得了什么小红花等等,都有记载。少了某一段履历,将来讨论干部的时候就可能被放在第二梯队去。现在都是高素质人才,第二梯队还能有机会被选拔吗?在第一梯队找不到人,再到第二梯队捞人,基本上是没有可能的。我们对高知识队伍强调实践化,是有益的。所以,在非洲、在战场上、在各地、各产品线、各岗位,他们都很英勇,为什么?要建功立业。这样做增强了干部基础实践能力,也增强了战略洞察能力。光是埋头苦干只能做英雄,也可以工资高一些,但是没有战略洞察能力就不能做领导。战略能力的构建是去实践中,课堂只是一个启发,培训只是选拔的一个环节。

只要是行政管理干部,不论主官、主管,每年都要有10%的强制末位淘汰,进战略预备队重新找岗位。即使所有干部都干得好,但相对排序靠后,也要下岗,进入预备队,而行政管理干部将来再找岗的难度是非常大的。比如下岗的高级干部谁还能与新员工比编程呢?世界总是一代比一代强的。包括我们的一些学科带头人都不可能,跟新人去竞争呢?因此在岗的时候若不珍惜,不努力奔跑,担责履责,那么淘汰以后想重新找到岗位基本很难。所以,就使得所有在岗的干部都是要高度努力的,千方百计要跑到前面,就此形成了好的循环机制。

公司行政管理团队权力大,我们现在开始实施团队成员两年、三年任期制,到时候必须改组一次。改组实施“君权神授”与“民主推举”相结合。公司上层组织可以有提名权,提名要与周边部门协商,还要给基层老百姓协商,形成候选人名单,即150%的候选名单。然后通过投票推选,将合适的人选出来。这样避免有人投机跟人站队,因为老百姓有投票选择权,风气慢慢就会变好。行政管理团队成员最多可以连选连任两届,两届后必须离岗,再寻找新的工作机会,更多要求走向一线战场,不仅他自己再经过一段实践洗礼,同时也对基层员工完成了传、帮、带。

第二类,专家类员工,强调必须有成功的实践经验,而且不断的在垂直循环工作的过程中滚动选拔、自然淘汰,在垂直循环工作中,一方面能把最优秀的人翻上来,另一方面所有专家都经历了“理论——实践——理论——再实践”的自我进化,避免落伍。他们也可以做合理的横向流动,一是增强合成作战的能力,为后备主官、主管储备苗子;二是实现跨专业、跨领域的融合,各自交换能量,实现合理平衡。在运动中选拔优秀,不计较他的年龄。很年轻也可以破格提拔。

专家委员会负责能力的提升、战略的洞察,对专家职级评定进行建议与否决。专家委员会成员不是按行政部门设置的,是按业务领域设置的,跨度是比较大的。专委会根据专业特点,成员有些是两年一届,有些是三年一届。任期结束,你还是三、四十多岁小年轻,然后下基层、下一线去作战去。作战没有取得成绩,你就可能不会再被提名;作战取得了很好成绩的,被提名,但还要通过一定层面的专家选举来决定,再确定你能不能进入专家委员会。他们要不断接受再提名的考核,不断接受一定规模的投票考验,这样做的目的是避免僵化、板结,形成学阀。专家的工资也有可能比行政领导高得多。

第三类,职员类员工,是按确定性程序操作,保持公司的稳定高效运行,流程管理要像高铁一样通过。职员实行绝对考核,以岗定级,不末位淘汰,没有年轻化的必要,五六十岁还是15、16级都是可以的。而专家要对不确定工作负责,跟干部一样,也是要有自然淘汰的。

公司通过纵向流动,有些优秀的青年苗子会自动翻上来,可能有些做出优秀贡献的人才可以从13级直接提到18级。横向流动能解决平衡问题,经历了这么多年,平衡问题基本得到了一定的解决。这些基本上就是美国西点军校的做法,公司层层级级授权制,没有把权力全垄断住,持续的良性循环,实现激活组织、激活人才的作用。

三、芯片问题的解决不是设计技术能力问题,而是制造设备、化学试剂等上的问题,需要在基础工业、化学产业上加大重视,产生更多的尖子人才、交叉创新人才。

我们国家要重新认识芯片问题,芯片的设计当前中国已经步入世界领先,华为目前积累了很强的芯片设计能力;芯片的制造中国也是世界第一,在台湾。那么大陆芯片产业存在什么问题呢?主要是制造设备有问题,基础工业有问题,化学制剂也有问题。所以芯片制造的每一台设备、每一项材料都非常尖端、非常难做,没有高端的有经验的专家是做不出来的。即使做出来,每年也只能生产几台,市场也只需要去几台、几十台,哪怕一台卖的很贵,几台也卖不了多少钱,那么在比较浮躁的产业氛围下,谁会愿意做这个设备?例如光刻胶、研磨剂……,有些品种全世界就只有几千万美元的需求,甚至只有几百万美元。几千种化学胶、制剂,都是不怎么盈利,这是政策问题。

我们国家要重视装备制造业、化学产业。化学就是材料产业,材料就是分子、原子层面的科学。日本在这个方面是非常厉害的。所以我们国家现在高校要把化学看成重要的学科,因为将来新材料会像基因编辑一样,通过编辑分子,就能出来比钢铁还硬的材料。但国家需要出来更多的尖子人才和交叉创新人才,才会有突破的可能。

而交叉创新在我们的高校里还有些障碍,因为专业系科分的太细太多,学生就慢慢成为各学院、各系私有的,缺乏更广阔的交流机会。在美国,哈佛如果有门课本校学生报名没报够,旁边学校的学生可以去抢着注册,抢到课哈佛就允许他去读,读完那门课的学分可以算到本学校学分里。而我们国家现在的学科系划分,学生是很难跨学科学习。

四、要正确认识科技创新的内涵,国内顶尖大学不要过度关注眼前工程与应用技术方面的困难,要专注在基础科学研究突破上,“向上捅破天、向下扎下根”,努力在让国家与产业在未来不困难。

经过七十年的教育努力,我国劳动力的质量已经比较好了,不仅仅是工业、服务业、职业经理人方面……,是适合发展大产业的。大产业的风险,是是否能持续创新,特别是原创性的发明。缺少原创,缺少牵引爆发力的推动力,大产业是有风险的。历史上许多大工厂的破产就是例子。没有创新,竞争力会逐步下降的。140年前世界的中心在匹兹堡,钢铁;70年前世界的中心在底特律,汽车。产业转移的教训,就是创新不够。教育是贡献的主要方面,主要责任是知识产权保护问题。

如果简单地高喊科技创新,可能会误导改进的方向。科学是发现,技术是发明。创新更多是在工程技术和解决方面。客观规律是存在的,科学研究就是去努力发现它、识别它,客观规律是不随人的意志改变的,科学怎么能创新呢?没有东方科学、西方科学,论文是公开发表的,我们可以检索。文化是有东、西方不同的,科学没有差别,真理只有一个。而技术发明是基于科学规律洞察创造出新技术,成为生产活动的起点。新技术发明是多元化的,例如,千姿百态的汽车。而现在“卡脖子”的问题大多数是工程科学、应用科学方面的问题。应用科学的基础理论,去国外查一下论文,回来就做了,卡不住你的脖子,基础理论现在全世界可以用的。

所以,大学不要管当前的“卡脖子”,大学的责任是“捅破天”。当然有一部分工科院校可以做这些工程、工业应用的突破事情,但是对于顶尖的综合性大学应该往“天上”走,不要被这两、三年工程问题受累,要着眼未来二、三十年国家与产业发展的需要。我认为,大学是要努力让国家明天不困难。如果大学都来解决眼前问题,明天又会出来新的问题,那问题就永远都解决不了。你们去搞你们的科学研究,我们搞我们的工程问题。

科学家要把“铁链”甩了,要有独立之思想、自由之研究。要让自己飞翔起来,谁知道飞的东西最后会不会有用?现在特别不主张去问高校的科学家:“这个东西有什么用啊,对国家有什么贡献啊?” 这样科学家把锚都锚在地下,就飞不高了,我们要允许几个“梵高”存在。

小平同志说:“教育要面向现代化,面向世界,面向未来。”我们只要遵循小平的三个有利于,“有利于国家,有利于社会(国际、国内社会),有利于人民”,就不会偏离主航道,为国家的强盛努力。

报送:董事会成员、监事会成员

主送:全体员工

二〇二〇年十一月十日


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芯片制造从欧美转向亚洲,中国将成最大生产国

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1990年时,美国和欧洲生产了全球四分之三以上的半导体。然而现在,他们的产量总和还不到四分之一。在这个过程中,中国、日本以及据韩国已经崛起,正将美欧挤出市场。到2030年,中国有望成为世界上最大的芯片生产国。

芯片制造中心发生转移,部分原因是美国以外的其他国家为工厂建设提供了更高的财政激励措施,以帮助建立本土芯片制造产业。芯片公司也被美国以外日益增长的供应商网络,以及能够操作昂贵制造机械、不断扩大的熟练工程师队伍所吸引。

虽然近几十年来制造业始终在逃离美国,但世界上许多最大的芯片公司仍将总部设在那里。举例来说,虽然美国销量最高的芯片巨头英特尔也在爱尔兰、以色列和中国等地开设了工厂,但大部分生产都在美国进行。

不过,其他美国大型芯片公司已将所有生产外包给亚洲生产商,比如总部位于加州圣克拉拉的英伟达,该公司是美国市值最高的半导体公司,其芯片主要在美国以外生产。截至2019年,美国公司的半导体销售份额约占全球47%。

图1:美国芯片公司在全球半导体销售中所占份额变化情况

台积电等代工制造商的快速增长帮助加速了芯片制造向美国以外转移的速度。韩国三星电子公司是代工芯片业务的另一家大公司,但其大部分工厂都不在美国。用于芯片制造的原材料(包括工业化学品和硅晶体)也主要来自美国以外的地区。台积电是此类制造商中规模最大、技术最先进的。

不过,美国在其他芯片制造领域保持了更大的工业蛋糕份额,特别是在用于设计芯片电路布局的软件工具方面。

几十年来,随着亚洲供应链和工厂的发展,高科技制造业逃离美国始终是个重要的辩论主题。这些亚洲政府不仅提供慷慨的补贴,还提供了更便宜的劳动力和更少的监管。与其他备受瞩目的制造行业相比,这种外流在计算硬件和消费电子行业尤为明显。

图2:与其他行业相比,美国公司在芯片制造领域所占份额

如果情况继续按照目前的轨道发展,美国在芯片制造中的份额预计将在未来几年进一步萎缩,部分原因是中国的产能正在快速增长。中国正在向其芯片产业投入数百亿美元资金,希望最终能赶上或超过其他国家。

芯片在全球范围内越来越被视为国家安全的优先事项,因为它们不仅在消费技术领域发挥着巨大的作用,而且在军事和网络战中也至关重要。

新冠肺炎疫情进一步推动了美国将更多芯片制造行业带回美国领土的努力。由于健康危机而关闭的工厂扰乱了亚洲的供应链,加剧了人们的担忧,即该行业在亚洲集中可能会影响美国在危机时期获得一项关键技术。

图3:政府提供补贴措施

分析人士表示,美国政府的激励措施可能有助于扭转这一趋势。据估计,一家顶级芯片制造厂(生产用于电脑的中央处理器)的建造和运营10年内耗资可能超过300亿美元。因此,帮助抵消部分成本的财政援助可能会改变公司是否投资的考量。

美国历来没有为芯片制造提供联邦级补贴的措施,尽管各州有自己的支持举措,包括补贴土地和税收减免。相比之下,在亚洲,各国通常提供免费或廉价的土地,并在购买制造设备方面提供更多帮助,这些设备占芯片制造的大部分成本。


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