去年12月，中國半導體行業協會積體電路設計分會理事長魏少軍教授發表一份報告，詳實透徹地描述與解析中國晶片設計業於中美競合的態勢下，最近的進展、困境及未來挑戰。在美國政府對中國實施半導體製造技術出口管制後，這份報告分析中國晶片設計業的成長趨勢、具體指出產業政策亟需調整的重點及因應美國禁令的可行策略。這些檢討對台灣政府如何因應中國晶片業未來可能的發展方向，不無可資借鏡之處。
從晶片設計產業的規模來說，中國的晶片設計公司數從2021年的2810家增至2022年的3234家，增長率是15.4%，為2019年以來首次下降；2022年該行業總營業額達787.4億美元，比2021年成長16.5%。作為對比，台灣晶片設計產業2022年總營業額約為442億美元，較2021年只成長1.8%。所以，即便有如華為海思因美國禁令而營收一蹶不振的公司存在，中國晶片設計業整體而言仍然逆勢成長，未來前景尚稱健康。
然而，中國晶片設計公司的平均規模偏小，技術含量普遍不高。只有34家公司員工人數超過1000人，少於100人的公司則高達2711家，其從業人員總數約23.4萬人，人均產值為36.6萬美元。相形之下，台灣則有260家晶片設計公司，6.1萬從業人員，人均產值為73.1萬美元。全球10大晶片設計公司中，台灣有三家(第五、第七、第八)，中國只有一家(第十)。2021年台灣前十大晶片設計公司的營收占總營收的81.4%。中國數量龐大的侏儒晶片設計公司一方面拜各地政府鼓勵發展在地產業政策之賜，另一方面源於「寧為雞首，不為牛後」一窩蜂當老闆的心態。等而上之者研發投入不足，技術競爭力薄弱；等而下之的則是全力鑽營政府補助、根本無心技術精進，最後營運成績低落，就事屬必然、不足為奇了。
美國政府限制對中國輸出高端運算晶片的禁令雖可減緩後者在人工智慧、航空、材料、軍事技術的發展進程，但同時也為中國的高端運算晶片公司清理掉所有的外國競爭者，將此市場整個拱手讓人了。由於晶片設計與製造技不如人，這些公司原本可能需花至少10年以上的時間才有可能迎頭趕上，在中國市場佔有一席之地。如今，中國高端運算晶片使用者因別無選擇，只好蜀中無大將，廖化作先鋒，即便國產晶片品質性能不盡如人意，仍然願意一試甚至採用。結果呢，這些中國高端運算晶片公司可能只需原來1/2甚至1/3的時間就可鍛鍊出世界級競爭力。易言之，美國的半導體技術禁令迫使中國晶片使用者進行「被動式國產化」，因而無心插柳地幫助中國政府加速「以國產替代進口」晶片政策的落實進程。
因為美國的半導體技術禁令，中國高階晶片設計業在未來幾年內將無法使用比14奈米更先進的製程。為此，魏少軍挑戰這些晶片設計業者去開發更創新的晶片架構及電路設計技巧，期以較低階的製程就能產出以往只有靠較高階製程才能達成的晶片效能、功耗與成本。一旦中國能在這個被美國禁運逼出的研發方向殺出一條血路，對其未來高階晶片的成本競爭力助益極大。
現今有兩個晶片設計手法可以達到降低半導體製程的規格需求。 第一， 在以晶片電路實現特定演算法成時，盡量將演算法裡可同時進行的計算以平行處理的方式進行。如此，雖然每一個運算步驟因使用較低端製程而跑得慢一點，但藉由同時執行多個運算步驟，可維持或提升整體運算效能，甚至降低晶片的總能耗。這種以平行處理架構彌補個別單位運算減速的想法，雖然增加設計複雜度，但在過去已被證明確實可行。
第二，運用小晶片(chiplet)封裝技術，降低多晶片系統中晶片間互聯的通訊延遲與功耗，進而提升系統或應用層級的效能與功耗表現。也就是說，雖然較低端製程造成單一晶片的效能損失，但小晶片技術藉由加速晶片與晶片間的通訊可望將這些損失彌補回來。2022年8月，上海的壁仞科技發表一款以小晶片封裝技術作出來的繪圖晶片BR100，其整體運算效能號稱約為國際大廠同級產品的3倍！
最後，魏少軍的報告暗示中國在未來幾年將全力聚焦於比14奈米低階的半導體製程開發及其相應的晶片設計。這樣的發展策略對中國來說是腳踏實地、穩紮穩打，但對台灣和世界各國而言則是暗流洶湧、危機四伏，因為世界上百分之九十以上的晶片都可以用比14奈米低階的製程生產出來。一旦中國在這個市場區段作出成績，它就可能進而取得主宰地位，重演前幾年在太陽能電板、液晶顯示器和鋰電池領域所發生過清洗市場般的慘烈競爭。
＊作者為清華大學合聘教授
