作者：畅秋

2020年的全球半导体业表现出人意料的好，据WSTS统计，同比增长了7%，这种结果在去年年初是不可想象的。2020年3月，疫情在全球爆发，各大市场研究机构都看衰该行业的全年表现，普遍认为整体销售额会出现负增长，而最终7%的正增长结果，再一次体现出这一绝对高端、技术和资金高度密集型产业的与众不同。

水涨船高，产业逆势发展，企业对未来的信心自然就增强了，突出体现在研发投入上。据IC Insights统计，全球半导体芯片厂商（这里主要包括IDM、Fabless和Foundry这三种模式的厂商）的研发支出预计将在2020年增长5％，达到创纪录的684亿美元，预计2021年将增长4％，达到714亿美元。

IC Insights给出了研发支出排名前十的厂商，它们分别是：英特尔，三星，博通，高通，英伟达，台积电，联发科，美光，SK海力士，AMD。这十家厂商在2020年的研发支出总和增长了11％，达到435亿美元，占行业总研发支出的64％。

其中，研发支出同比变化突出的厂商包括英伟达（从2019年排名第一下降至2020年的第五），联发科（从2019年的排名第二降至第七），AMD（从2019年的第11升至第10）。可以看出，这三家的排名有升有降，加上排名前两位的英特尔和三星，这五家厂商的研发支出情况，在全球芯片厂商中具有很强的代表性，也体现了产业的发展变化情况。

世界五强

首先看龙头英特尔，该公司在2020年的研发支出约占该行业总支出的19％，达到129亿美元。然而，成本削减，淘汰某些产品类别，以及追求最高效率等举措使得英特尔2020年的研发支出同比减少了4％。该公司2019年的研发支出为134亿美元，2018年为135亿美元，可以看出，最近三年，该公司的研发支出处于小幅下降的态势，这也充分体现了其正处在业务调整和转型期的状态。

在更早期，比如2010年，英特尔研发支出比例为16%，之前的2005年为15%，2000年为16%，1995年仅为9%。

从2012年开始，英特尔的研发支出就突破了百亿美元大关，那之后，该公司连续7年增长，一直到2018年小幅下降，到2019年，英特尔的研发支出占销售额的比例为18.57%，低于2015年22%的历史最高水平，也低于2018年的19.72%。

在过去五年里，英特尔一直处于较为艰难的时期，很重要的一点就是遭受到了AMD的严峻挑战。近几年，AMD每年的研发支出为20多亿美元，该公司将研发重点放在了PC处理器上，且市场推广也很给力，这一“单点突破”的策略明显奏效，市场份额大阔步前进，特别是在台式机领域，其CPU市场份额已经与英特尔分庭抗礼了。

反观英特尔，虽然每年的研发支出高达130美元左右，但其产品线过于庞大，包括消费和企业级的CPU，还有FPGA，低功耗芯片，NUC，WiFi适配器，汽车芯片，以及近几年新成立的Xe架构GPU业务部门。另外，该公司10nm产品线经过8年左右的研发，近期才实现大规模量产，这方面就消耗了大量的研发资金。去年，该公司又宣布7nm制程量产时间不得不推迟6个月。

近期，英特尔又宣布正在研发新一代处理器Alder Lake，其最大的特点就是采用了类似于Arm的大小核设计，从而提升能效比。然而，近些年，该公司的各种架构处理器“层出不穷”，如Lakefield，Xe GPU，还有Ice Lake和Tiger Lake等，这些都需要大量的研发投入，但其先进制程始终无法跟上先进处理器的设计步伐，而设计与制造都需要大量的资金投入，二者发展的不匹配，客观上必定会浪费掉一定比例的研发资金，而英特尔的研发投入基数达到130亿美元级别，全球同业最高，多年下来，费用消耗总额可观，这样下去，即使是财大气粗的英特尔也是吃不消的。因此，最近三年，该公司也在调整业务和产品发展节奏，越来越果断地砍掉了没有发展前途的部门和产品线，提高研发资金利用效率。

2014年，在Lisa Su接任CEO之后，AMD果断放弃了鸡肋般的推土机架构处理器，转到Zen，之后艰苦奋斗了三年，然后市场表现和业绩就与之前判若两人。不断蚕食英特尔的消费类CPU市场份额。实现这样的效果，AMD只用了相当于英特尔五分之一的研发支出，资金利用效率之高令人惊叹。

排名第二的三星在2020年的研发支出增加了19％，达到56亿美元。该存储巨头加快了前沿逻辑工艺（5nm及以下）的开发，以与台积电竞争先进制程工艺IC代工业务。该公司雄心勃勃，不仅要在晶圆代工领域进一步挑战台积电，还要在逻辑芯片领域与传统巨头较量一番，为此，该公司还制定了一个长达十年，投资千亿美元的发展计划。

再来看英伟达，该公司的研发同样比英特尔少很多。2019年的研发支出约为28亿美元，较2018年增长19%，营收则增长了21%，这主要得益于其GPU在企业级AI应用领域的快速发展。2020年研发投入比2019年有所下降，这在很大程度上是疫情影响造成的。

中国崛起

最近几年，随着政策和各路资金进场，中国大陆地区的半导体研发投入也是水涨船高，特别是在IC设计领域，虽然与全球排名前列的厂商相比，还有很大差距，但与自身纵向比较，还是有明显进步的。

据中国半导体行业协会统计，2020年我国IC设计业销售约为3819.4亿元人民币，比2019年的3084.9亿元增长23.8%，增速比上年的19.7%提升了4.1个百分点。按照美元与人民币1:6.8的兑换率，全年销售约为561.7亿美元，预计在全球集成电路产品销售收入中的占比将接近13%。

随着收入的增长，研发支出的增加，研发水平和成果持续提升，例如，以前在芯片领域的奥林匹克国际学术会议ISSCC上很少看到中国人的论文，但在近几年出现了积极的变化。在2021年的ISSCC会议上，中国大陆、香港、澳门的录用论文超越了日本和中国台湾，其中，中国大陆的论文数量达到21篇，比2020年增长40%。虽然与全球排名第一的美国相比，在论文总数、产业界投稿比例和实际录用比例等方面仍存在比较大的差距，但与过去相比有了重大进步。从2016年起，论文收录数量年均增长114%，第一作者单位数量年均增长78%，涵盖技术领域从5个增加到10个，受邀的技术评委专家也从4位到10位，充分展现了我国在IC设计领域研发投入取得的显著成果。

未来展望

自1990年代以来，半导体行业在研发投入力度方面一直领先于所有其它主要工业领域，每年在研发上的支出平均约占总销售额的15％。然而，在过去的三年中，半导体行业的研发销售额占总销售额的比例在2017年下滑至13.5％，在2018年下滑至13.0％，这主要是由于内存IC的收入增长非常快。该行业的研发/销售比例在2019年反弹至14.6％，当时内存IC收入下降了33％，整个半导体市场下降了12％。