基于产品谱系化发展思维提高电子元器件供应保障性

戚磊、苗建芸、李磊、李俊峰 /中国航天科工运载技术研究院北京分院

新冠疫情对经济全球化造成严重冲击，对全球供应链体系安全造成严重影响。随着多个欧美国家陷入经济通胀困境，各国都在寻求恢复经济发展的途径。半导体行业具有技术、资金高度密集的特点，被各国视为推动经济复苏的重要动力，美国制定半导体法案并以其作为支点重建制造业，恢复经济活力，同时限制中国半导体行业发展。电子元器件自主可控是稳定持续供货的保证，是影响中国企业持续健康发展的重要因素。本文基于产品化思维，提出通过规范电子产品发展谱系，提高同类元器件市场规模，进而提升国产元器件应用成熟度，从用户使用角度促进国产电子元器件选用，提高电子元器件供保障性。

一、国产电子元器件现状

1996 年7 月，33 个西方国家签署《瓦森纳协定》，开始了对中国长达20 多年的出口限制，从高端电子元器件、高端制造设备、先进技术等方面限制中国半导体行业发展。2021 年12 月，计算机辅助设计软件也被纳入管控范围，西方国家对中国高端技术的限制日益加重。

西方国家对中国长期的技术封锁，虽然限制了中国半导体技术的快速发展，但也促使中国形成了最为完整的半导体产业链，从原材料到高端集成电路的每一个环节，从电阻电容到高端集成电路的所有分类都有中国企业的参与，具备了实现全产业链自主可控的工业基础。

半导体行业按生产流程可分为上游半导体材料、制造设备行业，中游半导体设计、制造、封装、测试行业，下游半导体终端应用行业，如图1 所示。半导体终端应用行业中，大数据、5G、人工智能、智能汽车等技术在国内已成熟应用，华为、阿里、百度、比亚迪等多家企业均取得丰硕成果。半导体设计、加工行业中，华为海思麒麟芯片性能指标世界领先，飞腾中央处理器（CPU）、景嘉微图形处理器（GPU）和魂芯虽与国际最先进的产品相比仍有差距，但已可以满足大多数领域的使用要求，芯华章等企业已在号称“芯片之母”的电子设计自动电子设计自动化（EDA）软件上取得突破，中芯国际已有28 纳米制程成熟生产工艺。在半导体封装领域，长电科技等企业的封装、测试技术已处于世界领先水平。半导体制造设备行业中，在极紫外（EUV）光刻机之外，蚀刻机等设备已接近世界领先水平，上海光机所在光刻机领域也已取得突破。在半导体原材料领域，中国拥有世界储量最大的稀土矿和先进的稀土提纯技术。

图1 半导体产业链

生产链上的各个环节，中国企业经过多年努力，都已具备一定的技术实力，加上强大的基建能力，完成可以在短期内实现国产化替代。如2020 年华为受美国制裁失去麒麟芯片，但也迫使华为进行国产化替代，在2023 年8 月，发布搭载麒麟9000s 芯片的手机，重回5G 手机高端市场。

尼采曾经说过：“用生命力的蓬勃兴旺战胜人生的悲剧性质，这本身就是人生的意义所在。”《红高粱家族》通篇以一个小男孩的口吻讲述“我爷爷”“我奶奶”的故事，在高粱地里，莫言呈现的是对生命的肯定，高粱地里男男女女抛开世俗的面具，豁达狂野地享受着生命；在中华民族抵抗外辱的战争年代，莫言描写的是生存在高密黑土地之上的普通乡亲对抗敌人入侵的淳朴态度和生命之气，悲壮地诠释了民族血性灵魂里那股原始蛮横的激情和力量。莫言在小说中使用的怪诞写法使得肯定生命这一主题发挥了强大的震撼力和积极意义。苦难和痛苦磨炼了人的意志，激发了生机，解放了心灵，从而创造了生命的美丽、崇高和伟大。

二、影响国产高端元器件应用的因素

1.国产芯片应用成熟度较低

随着人力资源成本、质量成本增长，产品的设计成本、验证成本正成为企业生产成本的重要组成，使用尚不成熟度的国产电子元器件，无疑会造成产品设计成本、验证成本、售后成本的增加。

(2)天然气中的重组分i-C5、C6、C7、C8 和 C10对MDEA溶液吸收能力具有十分显著的影响，均为BP神经网络预测模型的有效输入信号。

激烈的市场竞争环节，要求企业尽早推出产品上市，按节点交付客户产品已成为企业核心竞争力。高端集成电路本身生产链条就长，涉及不同企业的分工合作，仅在中游制造环节就涉及流片、封装、测试等高技术门槛环节，具备相应技术实力的企业较少，生产能力不足。

2.国产电子元器件成本较高

随着经营领域扩大、任务增多，企业生产研制的产品类型也在增多。不同研制开发团队依据个人经验和任务需求开发产品，缺乏企业层面的统筹规划，导致同类产品规格数量较多，元器件选型更是涉及多个厂家、多种质量等级、多种器件规格，导致物资采购议价困难、齐套困难、库房管理困难、生产工艺统一固化困难，不利于企业降低经营成本，也不利于提升产品质量。产品化谱系思维是在企业层面，整体考虑企业发展，约束产品开发路线，集中资源提升产品质量，提高企业主营市场竞争力。

一直以来，国产产品研制以满足市场需求为主，企业在开发新产品时，尤其是新创企业往往缺乏系统性思维，为迅速抢占市场，往往以设计师为核心，开发设计新产品，造成产品种类繁多，在缺乏统一规划时，很难做到继承性、通用性设计。加上设计师流动较大，不同设计师的设计习惯不同、经历不同，导致产品设计时，设计师的个人知识、经验对元器件选用影响较大。激烈的市场竞争，要求各企业尽快推出高性能的产品，选择熟悉的、应用成熟度高的元器件成为设计师第一选择。而进口电子元器件多是国外厂家的上一代产品，设计和工艺成熟，有丰富的应用履历、详细的使用手册，应用成熟度较高，可规避大多数设计问题，同时进口电子元器件质量稳定，一定程度上可避免使用环节出现问题。

投入大量资金和时间验证不熟悉的器件，往往会导致产品上市时间推迟，市场份额被占，与企业发展要求不符。但任何一款元器件从开发到最终成熟应用，都需要较长的研制周期和应用验证周期，只有在大量使用中才能暴露设计和工艺缺陷，逐步完善，提升应用成熟度和可靠性。

随着经营领域扩大、任务增多，企业生产研制的产品类型也在增多。不同研制开发团队依据个人经验和任务需求开发产品，缺乏企业层面的统筹规划，导致同类产品规格数量较多，元器件选型更是涉及多个厂家、多种质量等级、多种器件规格，导致物资采购议价困难、齐套困难、库房管理困难、生产工艺统一固化困难，不利于企业降低经营成本，也不利于提升产品质量。产品化谱系思维是在企业层面，整体考虑企业发展，约束产品开发路线，集中资源提升产品质量，提高企业主营市场竞争力。

部分汉日语IT新词在表记方式上都出现了缩略化的特征，这也是上述构词经济、效率原则的体现，即“用最经济的手段达到交际的目的”。

3.国产电子元器件采购周期长

早期的国产元器件与进口元器件相比，在性能指标、生产规模、工艺成熟度、应用履历各方面都处于劣势，在研制过程中使用国产元器件的技术风险较高，往往不被设计师选用，进一步导致国产元器件应用较少，应用成熟度难以提升。在恶性循环之下，高端电子元器件的国产化比例始终难以提高。

再加上受国内国产电子元器件市场规模、生产规模的影响，元器件厂商为降低单次流片成本，往往需要对客户订单统一规划，进行组批投产，导致采购周期较长，难以做到随时获取。而进口器件全球供货，并不缺乏市场，可以大规模提前生产，进行货架采购，在采购周期上优势明显。市场竞争压力下，多数企业会优先选择进口元器件。

晚上，杏子约了招财，两人躲在牛栏旁的草堆里，招财又要做那事，杏子死活不肯，她说，我已经被你害成这样，你还要来害我。招财说，听人讲，在肚子上加压，可以把孩子压出来，我们试试吧？杏子无奈地说，那就试试吧！杏子仰着平躺下来，招财先是用手摁在杏子的肚子上，使劲往下压，然后又横躺下去，来来回回不停地翻滚，杏子在下面痛出一身大汗，她不敢叫唤，将手臂紧紧堵住嘴巴，不多久，手臂上咬出血来，黑糊糊的一片。后来，杏子实在禁不住，一身尖叫，晕了过去。

三、产品化思维

产品谱系化思维是指将将不同的产品按照其相似性进行分类和组织的过程，这可以帮助企业更好地管理和优化它们的产品组合，以满足不同客户需求和提高商业成功率。通过产品谱系化工作，对企业产品种类进行整合，缩减产品规格数量，提高产品子样，形成规模效应，并通过大量使用提升产品成熟度。在汽车领域，产品谱系化应用成果显著，如燃油车领域德国大众旗下多款车型基于统一的平台架构设计，多年来以质量稳定著称；比亚迪海洋系列和王朝系统衍生出多款新能源汽车，在新能源市场上极具市场竞争力。

电子元器件研制开发阶段成本主要体现在流片用掩膜板上，流片制程越高，掩模板费用越高。工艺复杂的元器件，往往需要多次流片才能固化工艺，需要使用大量掩模板，研制开发费用将成倍增加。而这些研制过程中投入的成本，必然要在后期市场中获得弥补，造成多数国产元器件价格是性能相似的进口元器件数倍以上。元器件正样后的生产成本主要取决于硅晶圆的费用，单块硅晶圆上可以刻蚀成千上万个集成电路，相同工艺制程下，同一硅晶圆上集成电路数量越多，单个电路分摊生产成本越低。但国产元器件的使用规模较小，单次流片成品集成电路较少，无法充分利用单次流片的能力，成品集成电路较少导致导致单个集成电路分摊成本较高。

四、产品化促进国产器件规模化应用和途径

1.固化产品研制成果，提升国产元器件使用规模

企业根据需要建立单机、组件和元器件三级型谱。在开展单机产品设计时，首先对比设计输入和单机级型谱产品的指标参数，选择满足要求的整机产品；其次，在单机级型谱产品不能满足设计输入情况下，开展组件级产品设计，通过选取组件级型谱产品进行组合设计获得满足要求的单机产品；最后，如果组件级型谱产品无法满足设计输入，开展电路设计，严格从元器件选用目录中选择元器件。

通过产品化工作，合理规划产品规格，固化成熟产品及电路设计经验，在面对市场需求时，通过对比成熟产品指标，推广成熟产品的电路设计成果，使国产电子元器件的使用达到规模效应。通过约束设计选型，跨产品类别统型元器件，达到大量使用的目的，又可通过不同使用环境短时间内激发元器件设计、工艺缺陷，促进优化迭代，达到提升国产元器件应用成熟度的目的。通过大量生产、使用、试验，在过程中不断暴露问题并优化迭代提升电子元器件成熟度，反过来也将促进设计师选用，形成正循环，促进提升高端国产电子元器件市场份额。

2.产品化工作降低产品研制成本，促进国产元器件选用

单个元器件的价格与生产规模成反比关系，大规模生产时，单个芯片的生产成本会明显下降。基于产品化思维设计电子产品时，最大限度选用同一种类元器件，扩大使用量，不仅可以降低元器件厂商生产成本，还可以增加研制单位采购议价权，对成本控制作用明显。相同规格的单机产品、组件产品的生产，也易于研制单位使用自动化设备，同样易于降低生产成本，利润空间的增加也将进一步促进研制单位选用国产元器件。

SME评估标准要求在编制评估报告时，对报告的基础内容要求有严格的限制，SME评估标准要求一份合格的评估报告必须包含以下基本内容：

在对危害社会行为的制裁体系上，我国与西方国家有着明显的不同。多数西方国家都不为犯罪设置定量因素，而是从整体上将全部犯罪分为重罪与轻罪或者重罪、轻罪与违警罪等不同的轻重层次，并在制裁的方法和程序等方面体现出相应的差别。我国则是通过为犯罪设置定量因素，进而将众多在“量”上达不到犯罪要求的危害行为都划入行政违法的范畴，由此也便形成了“刑罚+行政处罚”的双层次制裁体系。那么，在我国也对犯罪进行轻重分层之后，就势必会面临着要否将相关的行政违法行为纳入轻罪范围的问题。

通过产品化思维，固化产品设计、生产经验，并在新任务中不断推广应用，将避免因新选型国产元器件带来的设计成本、验证成本和售后成本增加，利于研制单位选用国产电子元器件。

3.产品化工作缩短元器件齐套周期

通过产品化工作，对国产电子元器件进行跨系统、跨业务的统型，可最大限度缩减元器件规格，相同规格元器件使用规模增长便于元器件厂商扩大产能，采用自动化等生产方式，缩短元器件生产周期。同时可以缩减元器件厂商数量，便于采购和质量监督。面对激烈的市场竞争，及时交付产品已成熟企业竞争力的重要组成，大规模使用同种元器件后，企业可以采取提前采购方式进行物资备料，而不用担心库存周转消耗问题，可以极大缩短产品的交货周期。在项目中运用产品化思维对于元器件快速齐套作用明显。产品化对提高元器件市场份额的作用如表1 所示。

表1 产品化对提高元器件市场份额的作用

随着美国《芯片与科学法案》实施，进口元器件的安全保障问题在经济和工业领域日益凸显。高端元器件是数字化社会的基础，是实现高质量发展的重要支撑，国产半导体起步较晚，受限于市场规模，在高端领域难以快速发展。基于产品化思维开展产品设计，不断提高国产元器件使用规模，形成规模效应，解决国产元器件推广应用过程中的瓶颈问题，促进元器件厂商和应用企业高质量发展，有利于提高电子产品元器件供应保障性