天天观察：C919起飞了，国产芯片行业呢？

5月28日，国产大飞机成功商业载客飞行。对此，中国商飞副总经理魏应彪表示，“历经几代人的努力，我国民航运输市场首次拥有了中国自主研发的喷气式干线飞机，大飞机事业已经迈入规模化系列化发展新征程。”

国外媒体将C919的首次商业飞行称为，“中国数十年与西方对手在空中展开竞争的里程碑事件”。产业相信国产大飞机的商用，是高端制造业崛起的开端。

(资料图)

提到高端制造业，又不得不想到芯片制造。同样是产业链极其庞大，同样被国外厂商高度垄断，高端芯片制造也是我国当前重点关注的问题。那么造芯片和造飞机哪个更复杂？造飞机已经成功了，造（高端）芯片还会远吗？

01

造飞机难在哪里？

想要研制出一台大型客机，涉及动力、控制、航电、液压等系统工程，飞机要经过可靠性、承力强度、飞行过程中适应硬力变形的能力等重重考验。

C919实现了接近60%的国产化率，其中结构系统36%，发动机系统22%、航电系统17%、机电系统13%等，其余12%为起落架、液压、燃油及环控系统。

造一个大飞机零部件，要考虑材料、技术、设计等等问题。以在航空发动机中，最核心、加工生产难度最大的部件涡轮叶片为例，涡轮叶片的性能很大程度上决定了航空发动机的涡轮前温度，而这一技术指标是航空发动机划代的重要依据。

涡轮叶片工作环境极其恶劣，要考虑到防水、小冰雹或者小石子种种可能的危害。一万米高空温度会低于摄氏零下40摄氏度，而飞机点火的核心位置高达上千度的高温。所以航空发动机的材料必须耐低温又耐高温，抗胀又抗缩，且能够长时间在高温、高压的环境下保持数万转的高速转动。

高温、高压、高转速、长时间运行，这样苛刻的要求已经不是单靠材料性能提升所能解决的了，涡轮前温度的提高需要材料性能和冷却技术的同时提升。而一架飞机可以拆解出上万个部件，在设计、制造过程中的工程量之大不难想象。

航空航天产品的开发，特点是重资产、投资大、周期漫长、工程实践复杂。客观事实上讲，相对于国外，我国的起步较晚，要追赶的环节有许多。可以看到，C919仍有一部分产品需要进口。

造飞机很难，不过有趣的是，相对于飞机的动力系统，飞机上的芯片是相对容易攻克的产品。

02

飞机用芯片：需求量小，需要成熟制程

在集成电路出现之前，航空业一直在努力利用计算机行业的技术进步，这导致计算机的尺寸越来越大。这是集成电路发明背后的推动力之一。随着集成电路被发明，美国空军首先使用了相关产品，十年后商用航空也紧随其后。

飞机用芯片主要用在导航系统、通信系统、控制系统中。

半导体在航空领域最重要的应用之一是导航系统。全球定位系统 (GPS) 导航是现代飞机的重要组成部分，它在很大程度上依赖于半导体。GPS 接收器使用半导体来放大和处理来自卫星的信号，然后使用这些信号来确定飞机的位置和行进方向。

半导体在航空领域的另一个重要应用是通信系统。无线电通信在包机中至关重要，它被用于从空中交通管制到飞行员与飞行员之间的通信的方方面面。它们用于为无线电设备供电以及处理和放大传输和接收的信号。

飞机的飞行控制系统依靠半导体来处理来自传感器的信号，这些传感器检测飞机的速度、高度和方向。然后，控制系统使用此信息来调整飞机的飞行路径，并在包机服务期间使其保持在航线上。如果没有半导体，飞行控制系统将无法处理运行所需的大量数据，飞机也无法安全飞行。

总的来说，单架飞机对芯片的需求量较小，生产一架飞机只需要1,000个芯片左右，主要用于航电系统、发动机控制系统、客舱系统等。芯片在飞机上的使用寿命非常长，飞机退役前基本无需更换。即使需要升级，大多数时候也是进行软件升级，不用在硬件层面对芯片进行更换。

同时，安装在飞机上的芯片更换需要经历复杂的认证流程，耗时长、成本高。虽然芯片行业一直强调速度和功率，但不同的行业会有不同的需求。在航空业，使用成熟制程的半导体产品更适合项目的需要。

值得骄傲的是，C919已经用上了一些国产芯片。

C919的网络通信类的机载总线交换芯片来自紫光国微。紫光国微的特种集成电路业务包括研发、生产与销售，产品涵盖高性能微处理器、高性能可编程器件、存储类器件、总线器件、接口驱动器件、电源芯片六大系列，主要应用于航空及其他一些对产品稳定性、可靠性有极高要求的行业领域。

C919使用的航电专用GPU也来自国产半导体公司。翔腾微电子自主研制国产GPU通过了大飞机C919联试验证，它是翔腾公司面向航空应用、兼顾多领域嵌入式图形处理应用的第一款GPU，算法、架构、指令集、软件生态全部自主正向设计，具有完全自主的指令架构、核心算法、图形流水、软硬件代码及生态，面向典型机载座舱显示进行了应用级、算法级、架构级、电路级、软件级等系列优化。

03

由国产大飞机起飞想到的

造飞机和制造芯片都是我国正在追赶且重视的任务，两者也有一些相似之处。

材料方面，无论是飞机使用的核心材料，还是芯片制造中使用的材料，国产厂商都在追赶中。

制造飞机的材料仍受制于基础材料领域的局限，国产大飞机身上各种零部件所用材料很多都要从国外引进。引进材料价格昂贵不说，出于技术保护的考虑，外国公司可能不卖给我国，所以一些材料还要从0开始自主研发。

芯片材料方面，我国仍处于发展阶段。以最受关注的光刻胶为例，全球市场为美日公司所垄断，CR5高达87%，行业集中度较高。其中，日本四巨头JSR、东京应化、日本信越与富士电子市占率总和达到72%。

从研发成本来看，两者都需要相当高的研发费用，由于芯片行业更新速度更快，相对来说芯片行业每年的研发成本更高。

2022年英国罗尔斯－罗伊斯（罗罗）的研发费用为13亿英镑。作为对比，2021年中芯国际的研发达到了7.3亿美元。根据IC Insights发布的一份报告，全球半导体公司的研发支出在2021年达到创纪录的714亿美元，增长13%；同时预计2022年全球半导体研发支出可能达到805亿美元。

芯片制造和飞机制造的主要区别之一是芯片市场更加庞大，这也让芯片公司更受市场和投资者的关注。从市场层面看，波音公司的市值为1287.48亿美元（6月1日数据）；作为对比近日英伟达的市值突破一万亿。两者的差距很大一部分原因是，飞机产业链上的公司他们的客户比较单一，而芯片可以应用的市场巨大。

在人工智能、云计算、物联网、智能汽车、工业互联网等新兴应用的驱动下，2023年全球芯片市场规模有望达到5393.9亿美元。

这样对比之下，似乎芯片产业的国产之路更加漫长且艰难，但国产大飞机的实现有一些经验值得芯片行业思考。

首先，我们不难发现，其实国产大飞机中也有一些零部件来自其他国家，也有一些产品是我国与外国公司的合资企业生产的。对于芯片行业来说，复杂庞大的产业链决定了全球化的必然性。任何一个国家都不可能凭借一己之力生产出一款芯片，更何况随着芯片的应用领域越来越多，类型越来越复杂，想要依靠一个国家的力量实现半导体的自给自足，可以说难上加难。从这一角度来讲，国内的芯片行业依旧应该保持开放心态，在某些领域发力，而不是做全而浅的努力。

其次，大飞机的国产化离不开校企合作。东华大学参加大飞机材料研发的团队曾经表示，在攻克难题的阶段，中国商飞与课题组实现了高效的合作。中国商飞并没有使用签约的方式，而是通过派遣技术设计人员驻扎在课题组，校企两方一起搞研发。这种校企合作的模式，也是芯片行业可以参考的。当下，芯片行业技术领域校企合作越来越受重视，探索出高效的合作模式也是芯片产业和高校方都在倡导的。

国产大飞机历时16年的研发证明了坚持的力量，虽然芯片行业面前依旧有重重考验，但耐心与坚守会给出答案。

责任编辑：

关键词：