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关键词 半导体器件 半导体物理 教学思考
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1002-7661(2017)02-0058-02
随着半导体技术的发展,微电子技术已渗透到渗透到国民经济的各个领域。《半导体器件物理》是微电子技术的理论基础,是理解半导体器件内部工作原理的课程,是分析器件物理结构、材料参数与器件电学性质之间的联系,其提供了半导体物理与电子电路设计间的物理逻辑与数学联系,是基于CMOS工艺设计集成电路的必备知识。因而,在教学过程中,如何将物理图像、数学模型与电子电路设计间的关系讲解清楚,让学生从物理和集成电路设计的角度深层次理解半导体器件成为授课关键。
一、教学内容与预期
《半导体器件物理》是微电子科学与工程专业的重要专业基础课程,是在半导体物理课程基础上继续开展器件物理的分析、建模和应用,具有物理理论抽象、概念细节多、半导体物理与电路等学科知识相交叉等特点,学生学习较为困难。基于此,本课程授课以施敏先生著的《半导体器件物理》为主要教材,依据教学大纲和学生未来的工作实践,对《半导体器件物理》课程教学内容进行了调整、充实和删减。具体来说《半导体器件物理》教学内容可分为以下几部分:1)介绍半导体材料、PN结、半导体表面的特性等,2)讲解双极型、MOS型晶体管的结构和工作原理,3)分析几种有重要应用的半导体器件,如功率MOSFET、IGBT和光电器件等。[1,2]期望学生接受教学后的预期能力:1)能够深入理解半导体器件关键物理概念和能带理论;2)能够将半导体物理与半导体PN结的行为结合起来理解分析;3)能够以半导体PN结为基础理解几种不同的半导体器件;4)能够理解和提出新型半导体器件设计中的关键物理和电学问题。
二、教学方法及学生能力目标
本课程以课堂授课为主,同时引入小组和班级讨论、课后建模实践等互动教学方法,培养学生构建器件物理图像、建模和与电子电路设计综合联系的能力,独立发现、分析、解决器件问题的能力。同时基于《半导体器件物理》课程的特点,在教学手段上采用板书公式推导与多媒体器件模型演示为主,网络教学资源为辅,同时邀请集成电路产业半导体器件资深专家讲座等形式,提高学生掌握知识和设计实践的能力,提高教学质量。让学生渐进达到如下能力:(1)知道基本概念,(2)从理论上理解和解释,(3)能够根据器件理论做出计算、模拟和实际的器件应用,(4)对器件进行综合、设计、分析;(5)对器件能够从物理和电学的角度做出专业评价。
三、学生学习效果评价方式
为了客观评价每个学生的实际学习效果和激励学习兴趣,改革评价方式是十分必要的。在期末闭卷考试基础上,对成绩评价方式作如下新探索:增加平时成绩比例,每个月进行一次小测试,针对几个集成电路广泛应用的建模理论和半导体器件,要求学生从半导体物理的角度作出独立的分析报告,可以在课后查阅文献资料,并在后续课堂上进行交流讨论,增强学生独立思考与实践动手能力,培养学生深度器件分析能力。
课堂教学改革需要教师不断思考、总结与创新,即要传授知识,又要与学生互动反馈,让学生更深刻迅速的理解专业知识,并能灵活的实践运用。
参考文献:
[1]施敏等,耿莉等译.半导体器件物理[M].西安:西安交通大学出版社,2008.
[2]Donald Neamen著.赵毅强等译.半导体物理与器件[M].北京:电子工业出版社,2013.
[3]杨虹等.面向21世纪的微电子技术人才培养-微电子技术专业本科生教学计划的制订[J],重庆邮电大学学报,2004.
公司在预案中称,中环股份拥有世界领先的晶硅技术,本次募集资金加码半导体和光伏产业,是公司利用市场转变机遇期,主动促进产业转型升级的一次重大举措,将有利于降低财务风险,进一步提高盈利能力。
可是,记者发现,公司在定增预案和《非公开募集资金运用的可行性分析报告》(以下简称“可行性分析报告”)中却只提及广阔的市场前景以及项目投产后带来的可观经济收益,而对可能存在的风险只字未提。公司对N型硅片的高转化率,以及上网电价成本有望达到0.4元/度的说法更是让人怀疑。对于其“公司将光电转换率提高了30%以上,解决了太阳能发电成本高这一世界难题”的说法,业内人士更是嗤之以鼻,认为这简直就是在公然撒谎。
不讲事实:通篇只谈利好
经过两年多寒冬的洗礼,光伏行业逐步回暖。此前在铸锭多晶硅夹缝中生长的单晶硅重新焕发夺目的光彩。对此,中环股份迫不及待地募资加码光伏。
根据预案,本次非公开募集的资金,除6亿元用于补充流动资金外,其余将全部用于“CFZ单晶用晶体硅及超薄金刚石线单晶硅切片项目”、“CFZ区熔单晶硅及金刚石线切片项目”。
可行性分析报告显示,两个项目的建设期均为18个月。其中,预计CFZ单晶用晶体硅及超薄金刚石线单晶硅切片项目达产年平均销售收入19.2亿元,利润总额3.58亿元;CFZ区熔单晶硅及金刚石线切片项目达产年平均销售收入8.13亿元,利润总额2.32亿元;项目的投资回报期(含建设期)为5.9年。
记者注意到,2012年公司的营业收入为25.4亿元,比上年同期减少0.55%。若项目最终实施,这意味着再造一个中环股份,利润更是天量剧增。然而,2012年公司实现净利为-9365万元,同比下滑151.29%,扣非后更是大幅下滑213.92%。2013年上半年,公司营收和净利都实现较大幅度的增长,但是扣非后,公司仍然亏损613万,显示主营业务依然不振。同期,隆基股份(601012)的净利同比下滑32%,但扣非后同比增长为23.58%,且从净利/营收上看,依然强于中环股份,同时隆基股份预计1-9月份净利同比将实现增长。
隆基股份的半年报显示,报告期内,公司制造成本持续降低。2013年第二季度单晶硅片的非硅单位加工成本与一季度相比下降11.9%。但产品销售价格与去年同期相比下降了26%。业内人士表示,虽然未来单晶景气可能性较高,但是考虑到光伏电站的收益率以及其他潜在竞争公司介入该领域的预期,产品的售价不大可能大幅度提高,中环股份对项目的盈利预期过于乐观,任何项目都存在风险,而公司在报告中只字未提,存在误导投资者的嫌疑。
讲故事:自称光电转化率超世界纪录
“如果说它对项目的盈利预期只是盲目乐观的话,那么定增预案中关于其单晶硅片的转化效率简直就是睁眼说瞎话”,对于中环股份在定增预案以及可行性分析报告中给出的单晶硅片光电转化效率的数据,现供职于国内某知名光伏企业的资深工程师徐铭如此表示。
在定增预案中,公司称,希望通过其募投项目实现公司自主研发的“应用直拉和区熔融合工艺实施于转换效率达到 24%-26%的CFZ单晶硅片”的产业化。
“当前,我国同类应用产品的光电转换效率(非实验室数据)普遍在17%-18%的水平,这么多大企业、科研机构,进行了长年累月的研究都未能实现如此高的效率,中环股份能达到这么高?”,记者随机采访了几位光伏从业人士,他们都对这个数据持强烈的怀疑态度。
据记者了解,20多年来,硅电池转化效率的世界纪录一直由世界太阳能之父马丁·格林的得意门生赵建华博士保持,当前硅太阳能电池光电转化效率的实验室记录为25%。赵建华现为南京中电光伏科技有限公司CTO。
徐铭表示,实验室的数据与规模化量产之间的效率存在较大的差距,中环股份所谓的24%-26%的CFZ单晶硅片,即使是实验室的数据,那也是当今全球第一。
根据CSIA-中国半导体行业协会公布的信息,排名前十的国产高效单晶硅光伏电池中,英利新能源的“熊猫”N型单晶硅高效电池为19.6%,晶龙集团“赛秀”单晶硅光伏电池转换效率为19.20%,正泰太阳能“新星”高效单晶硅电池为19.3%……均未超过20%。
此前中环股份还对媒体称,公司将光电转换率提高了30%以上,解决了太阳能发电成本高这一世界难题。公司有望将上网电价降低到0.4元以下,这几乎与火电的成本持平。
上述业内人士表示,太阳能电池的光电转换率每提高1%,整个生产成本将下降7%左右。当前,常规的太阳能发电成本大概是0.7-0.8元1度。如果要将上网电价压到0.4元/度,甚至更低,意味着要使光电转化效率提高到25%及以上,但25%已经是当前的实验室世界记录,硅电池的理论转化极限值是30%,实际应用中要达到25%的转化率任重而道远。
第三代移动通信技术始终是备受瞩目的热点,日前中国自主研发的标准TD-SCDMA已经在北京、上海、厦门、保定、青岛等城市进行放号测试。
以“神六”载人航天飞船、超级杂交稻、高性能计算机、SARS疫苗、量子纠缠等为标志的重大科技成就在十五期间开花结果,一批具有自主创新能力的知名企业和高技术产业集群也迅速崛起。那么在未来五年内,我国的科技又将会取得怎样的发展成果呢?科技部日前公布了《国家“十一五”科学技术发展规划》(以下简称《规划》),这份规划的出台对我国未来科学技术的发展具有重要的指导意义,同时也与企业运营发展息息相关。
在科学发展观的统领下,始终坚持自主创新的主线,在发展目标、重点部署上均做到自主创新,建立以企业为主体、市场为导向、产学研相结合的技术创新体系,这是科技规划的主线。
在这条主线的引导下,我国科技工作将重点在“发挥科技支撑与引领作用”和“加强科技创新能力与制度建设”两个方面进行战略部署,集中力量组织实施一批国民经济和社会发展急需的、基础较好的重大专项。围绕国家发展的重大战略需求,《规划》提出的十三项“十一五”期间重大专项重点实施的内容和目标中,前三项均与信息产业有关。我们期待IT企业能够把握国家的政策措施,攻克一批具有全局性、带动性的重大关键技术,开发一批世界先进水平的重大战略产品和技术系统,从而成为具有国际竞争力的企业,带动IT产业成为战略性产业,进而提高我国的国际地位。
重大专项之一:核心电子器件、高端通用芯片及基础软件产品
实施目标:
重点研究开发微波毫米波器件、高端通用芯片、操作系统、数据库管理系统和中间件为核心的基础软件产品,提高计算机和网络应用、国家安全等领域整机系统产品和基础软件产品的自主知识产权拥有量和自主品牌的市场占有率。
解读:
芯片产业是国家发展中公认的战略性产业,而全球领先的十大芯片企业如英特尔、AMD等主要集中在美国,随后是日、韩和欧洲。近年来,我国芯片产业虽然取得了一定的发展,但是仍然需要加强芯片核心技术方面的能力。我国芯片产业的快速增长主要应该以芯片产品的自主创新为突破口,通过自主设计开发芯片产品,掌握核心技术,拥有自主知识产权,实现规模化生产,从而提升国际竞争力。
我国软件产业近几年来的增长态势一直良好,产业结构及产业布局得到调整,产品门类不断增多,软件出口稳步增长,已成为拉动整个电子信息产业快速增长的重要力量。在国内四大基础软件中,中间件的发展最为喜人,目前已经应用于金融、邮电、能源、交通、政府等行业。我国自主研发的GIS系统在功能和性能上已经接近国际领先水平,某些性能指标甚至优于国外优秀软件。然而,技术上的突破并没有改变国产软件在市场上的弱势地位。一直以来,核心技术的缺乏影响着我国信息产业的标准制定和竞争力提高。根据2005年统计数据显示,中国基础软件和中间件的收入为483.2亿元,占全部软件业务收入的12.4%,其中基础软件349.5亿元,中间件软件收入133.7亿元,占全部软件收入的3.4%。需要特别指出的是,2005年我国通用操作系统软件收入仅有7.5亿元,而进口的通用操作系统软件竟达80亿美元左右。以上数据进一步说明,中国软件企业的核心竞争力还相当薄弱,研发水平还有待进一步提高。《规划》的出台将促进我国在核心电子器件、高端通用芯片及基础软件产品方面的进一步发展,做大做强一部分国有企业。
重大专项之二:极大规模集成电路制造装备及成套工艺
实施目标:
重点实现90纳米制造装备产品化,若干关键技术和元部件国产化;研究开发出65纳米制造装备样机;突破45纳米以下若干关键技术,攻克若干项极大规模集成电路制造核心技术、共性技术,初步建立我国集成电路制造产业创新体系。
解读:
凭借巨大的市场需求、较低的生产成本、丰富的人力资源,以及稳定的经济发展和优越的政策扶持等众多优势条件,近几年,我国集成电路产业取得了飞速发展,成为全球半导体产业关注的焦点。据统计,2005年集成电路市场占到了我国半导体市场的83.9%。由集成电路产业带动下的计算机、通信、消费类电子以及计算机国际互联网的广泛应用?熏孕育了大量的新兴产业,为我国国民经济的持续、快速发展注入了新的活力。我国目前的产能供应能力还远不能满足国内市场对集成电路的巨大需求,尤其是自主开发的芯片还不能满足我国市场的需求,很多高端的产品,尤其是在产品设计方面,还要依靠欧美、日本等。目前,我国的企业像华为、中兴通信、海信、联想等已经将原来的半导体部门分立出来,或者形成了一个独立的半导体公司,来研发具有自主知识产权的产品,而在《规划》引导下,在未来将有更多的国内企业加大研发投入,通过拥有自主知识产权的方式增加我国企业的竞争力。
重大专项之三:新一代宽带无线移动通信网
实施目标:
在未来的五年内我国要研制具有海量通信能力的新一代宽带蜂窝移动通信系统、低成本广泛覆盖的宽带无线通信接入系统、近短距离无线互联系统与传感器网络,掌握关键技术,显著提高我国在国际主流技术标准中所涉及的知识产权占有比例,加大科技成果的商业应用,形成超过1000亿元的产值。
解读:
数据显示,截至2006年2月底,中国移动电话用户已超过4亿,占全球移动电话用户总数的20%,中国已成为全球移动通信产业发展最快的国家。目前,第三代移动通信技术始终是备受瞩目的热点,而推动第三代移动通信技术的应用将会对中国通信产业的发展起到重要作用。日前中国自主研发的标准TD-SCDMA已经在我国北京、上海、厦门、保定、青岛等城市进行放号测试。
Wi-Fi、WIMAX 、UWB等无线技术的发展为未来科技的应用提供了一个良好的前景。目前相当部分的无线技术标准还在研发和制定当中,这就为我国参与制定无线技术标准提供了一个契机。中国做无线技术不能照搬国外经验,要做创意产业,做出自己的核心业务、掌握核心技术,提高我国在国际主流技术标准中所涉及的知识产权占有比例,才能在未来占据主动地位。
制造业,历来都是国民经济的高地,它关乎就业,关乎经济的创造力,关乎中国经济可持续发展的能力。而自2008年经济危机以后,中美制造业高地争夺战以及相关的争议持续不断。为了强调制造业的重要性,美国通过多个国家计划来启动“制造业回归”,因为美国发现新一轮产业革命的重心仍然在制造业,制造业也是国家经济竞争力的关键所在。由于中美两国制造业的“成本竞争力”越来越近,这就意味着中国制造业必须尽快重新塑造竞争力,“世界工厂1.0版”必须尽快升级到“2.0版”、“3.0版”,才能保持在世界市场上的相对竞争力。
美国快速启动“制造业回归”
2008年爆发的金融危机,从美国迅速向全球蔓延,随之全球经济结构与国际分工进行深刻调整。自2008年以来,发达经济体对高端制造业的重视前所未有,希望重新找回经济稳定之锚。与此同时,新兴经济体也加大了对低端制造业市场的争夺。在这张世界制造业坐标系里,美国、德国等制造大国,率先意识到要在这场关乎人类未来产业变革方向的征战中取胜,必须抢占制造业制高点,于是率先实施“再工业化”和“制造业回归”战略,重振制造业大潮风起云涌。
特别是美国对制造业的定位与以前已截然不同。其中最明显的是美国政府对制造业的态度发生了巨大的转变。首先是美国开始特别强调制造业的重要性,美国从就业培训、研发、融资、基础设施、国际贸易规则、商业环境等方面都提出要促进制造业的回归和发展。其中美国在2009年12月公布了《重振美国制造业框架》,2011年6月和2012年2月相继启动《先进制造业伙伴计划》和《先进制造业国家战略计划》,2013年《制造业创新中心网络发展规划》,推动所谓的“制造业回归”。 随着特朗普当选新任美国总统,特朗普的两大潜在政策也非常值得关注,其中之一是特朗普的“产业回迁”,意在通过汽车、电子的制造业工厂的回迁美国来解决美国的就业问题,包括福特、通用汽车、丰田、波音、洛克希德马丁、联合技术、开利等美国最强大的企业都已经感受到这种政治压力;之二是提高自身的制造业服务能力,吸引更多的国外制造业去美国设厂,这点在今年年初的曹德旺的评论中就可以体现出来。
虽然奥巴马政府与特朗普政府对于制造业的政策不同,但是他们对制造业的观点还是非常一致的。因为美国和很多国家都发现,经济增长的实质以及新一轮产业革命的重心仍然在制造业,制造业将成国家经济竞争力的关键所在。
奥巴马政府强调“再工业化”,目的是为了保持美国在全球制造业竞争方面的领先地位。在战略新兴产业领域,美国更是浓墨重彩地规划,2009年出台了《美国创新战略:促进可持续增长和提供优良的工作机会》等,重c在纳米技术、高端电池、生物制造、新一代微电子研发、高端机器人、清洁能源、航空产业、电动汽车等产业布局。2012年美国财政年度增加了国家科学基金、国家标准和技术研究院实验室等重要科学部门预算,开发先进制造技术,并启动先进制造技术公会项目。所以“再工业化”也好,“制造业回归”也好,本质上是抢占国际产业竞争制高点。
特朗普政府则一方面将汽车、飞机等机械制造业复兴当做未来的产业政策关注点,目的是为了扩大美国就业,解决类似于美国汽车城底特律的破产之类的难题;另一方面则将美国基础设施建设相关的产业升级也作为未来制造业的重点。特朗普提出一个大规模基础设施投资的计划,承诺选民要花上万亿美元来重建道路、机场、桥梁、排水系统和电网。这个新的“造城运动”同样也会发挥美国中低端制造业的带动作用。
美国“制造业回归”源于制造业成本下降
在美国启动“制造业回归”的过程中,很多人将美国启动“制造业回归”的动机归因于美国制造业成本的下降。波士顿咨询集团出具的报告显示,如果全球制造业成本竞争力指数以美国为基准(100分),中国制造业对美国的成本优势已经由2004年的14%下降到2014年的4%,这就表示目前在美国进行生产只比在中国进行生产贵4%。该研究报告认为,按照目前的发展趋势,中国对美国的制造业成本差距在2020年左右将不复存在。
埃森哲咨询公司认为,受益于美国多方面的成本优势,目前在美国本土生产的十多万家中小制造企业有着很强的生命力。埃森哲咨询公司首席技术战略家鲍勃?苏在一份报告中分析说:“美国制造业所拥有的劳动力仅有服务业的1/4,但每位员工所创造的利润几乎是服务行业员工的6倍。”美国依然是全球最大的制造国,产出几乎占全球产出的1/4。
那么,究竟是在哪些领域美国“制造业”具有显著的成本优势呢?
首先在资源与能源方面美国制造业成本优势一直在增强。高盛在其2013年前景展望中指出,美国的可开垦土地面积比中国多出5.3倍,水资源是中国的4.6倍。2004-2013年,我国工业用电价格上涨了66%(我国工业平均电价0.6元/度,比美国高出30%左右),工业天然气价格上涨了138%;而美国的页岩油气革命使则其能源价格出现下降。目前美国天然气每立方米相当于7毛钱人民币,中国为2.2元每立方米。美国的原油价格要比中国原油低30%左右。
另外中美两国的物流成本差异巨大。由于高速公路网是由美国各级政府修建,所以美国高速公路几乎不收费,只有一些私营道路收费,但也很便宜。而中国高速公路费用惊人,中国的运输成本相对来说就太高,而且过路费按里程和载重量双重收取。毕马威曾经报告称,中国的运输成本占中国GDP的18%,比发达国家普遍高出10个百分点。对厂家来说,物流成本可以高达生产成本的30%-40%。
在劳动力方面,中美差距正在逐步缩小。美国的人工成本总体来说大约是中国的4-6倍。美国有些地区失业率非常高,在高失业率地区,工资水平也不高,招聘工人也比较容易。美国很多地区平均工资月薪大概在2000-3000美金,是中国的5-6倍。
在税收方面,美国地方政府权力比较大,每个地方的税率政策也不一样,失业率高的地方,税率就低,而且美国税率是根据企业的赢利情况而来,利润越高,税率越高。甚至还有些州不设企业所得税,如南达科他州、内华达州。美国也有企业所得税较高的州,如纽约州、路易斯安纳州,税率也要达到35%。通常来说,企业家可以选择税赋较轻地方去办厂。
美国制造业的核心竞争力
金融危机以后,欧美国家开始审视原来重视虚拟经济的政策,很多国家于是重新回归并更加重视“高端制造”,如美国将“再工业化”作为其重塑竞争优势的重要战略。当然,美国真正想让回归到美国的产业,也并不是所有的产业,因为很多产品在美国制造并没有明显的优势。
比如在美国,纺织品、服装和家具制造业是典型的低技术劳动密集型产业,在没有强势品牌支撑下,毛利率很低。而家电、电脑和电子设备等高科技制造行业,或者被称为“高科技组装行业”,也居于半导体产业下游,竞争超级激烈,且产业附加值整体较低。所以在这几个方面,美国都把制造业放在了发展中国家,但是将设计、研发和销售等其他环节留在了美国。以手机行业为例,在2015年,苹果独自赚取了全球智能手机市场的92%利润,再加上三星,两者利润之和超过了全球手机市场利润的100%。换句话说,所有其它手机企业的整体利润总和是负数――其中,包括了年产16.3亿部手机的中国手机制造商。通过树立高利润制造行业的竞争优势,以及在中低利润制造行业里控制高利润价值链环节,美国制造业获取了远高于全球平均水平的利润率。
早在2011年,Booz&Company的一份制造业分析报告中,包含了一张美国制造业在国内市场竞争力分析图表。该图表清晰显示,美国在化工、宇航、机械、医疗和半导体等领域,仍然占据着全球领导者的地位,弱势的制造业只是纺织品、服装、家电、家具和计算机设备等领域。由于这些劳动密集型产品需要较长时间的组织能力,所以短时间来看,纺织品、服装、家电、家具和计算机设备等领域回归到美国的概率还是非常小。但是值得注意的是,一旦机器人技术在这种产业中大量应用,那么纺织品、服装、家电、家具和计算机设备等领域回归美国的潮流将会成型,比如最近富士康母公司鸿海集团已经计划赴美投资建厂就是典型的案例。
综合来看,目前正在回流到美国或者肯“主动”回流美国的产业,主要是高技术服务业和先进制造业。因为这些产品在美国有着先天的优势,即美国强大的基础科研和科技转化能力。目前科技界三种飞速发展的技术,即“人工智能、机器人和数字化服务”,都与美国强大的创新和创造力有着紧密的联系。
其中在基础科研领域,很多企业看中的是美国在信息协作竞争方面具有天然的优势。
对现代制造业来说,信息技术已经远不是上个世纪末的CAD/CAM(计算机辅助设计/计算机辅助制造)和MRPII(制造资源计划)那么简单。从设计、生产、装配到服务,它已经深深嵌入制造业的各个关键环节。在产品设计方面,利用可视化和仿真软件,制造商的产品设计、测试和优化都得以加速,并获得改善。比如飞机无需大规模风洞试验,就可以进行风阻系数优化;零部件只需要在模拟软件帮助,关键零部件就可以测算使用寿命;制造企业使用企业资源管理和供应链管理系统,可以综合成本、交货速度、生产率、设备利用率、能源消耗和产品质量等多方面因素,整合上下游供应链的关系,制定最优配置产业链资源的生产、制造和销售计划。
几十年前,制造业资源管理最为核心的MRPII/ERP理念,就是由美国企业提出的,目前,全球最好的ERP软件,也出自美国。在未来信息产业创新的前沿领域,如大数据、云技术、虚拟现实与可穿戴技术、3D打印,美国有大量最先发明与创立的公司。比如大数据,事实标准Hadoop就是由美国制定,全球最大的十家SaaS供应商都是美国公司。在可预见的一段时间内,美国在信息技术的领先,还会让美国制造业的创新优势继续保持。
在科技转化领域,美国企业重视研发,由于知识产权保护严格,所以他不管别人做什么,只做自己的,而且要做最好的。连最小的企业也会在研发方面下血本,有了专利就迅速转化成产品。美国制造业会随时调整自己,不断寻找适合自己的角色,劳动密集型基本上没有办法生存,所以都向高端、核心发展了。这就是美国制造业的核心竞争力。
如果要问什么是未来美国制造业的核心竞争力,可以说,就是美国在产品创新、技术创新和信息协作竞争方面的优势。美国的战略意图是让“人工智能设计”应用于制造业,辅助人们进行设计、测试和制造,使制造业的大规模定制成为可能;用“数字化服务”对新产品进行构思、利用模拟器进行测试使生产效率大幅度提高;将人工智能、机器人和数字化等高技术服务集成应用于制造业,以此来引导一场真正意义上的“制造业革命”。
反思:“中国制造”何以持续竞争力?
从以上的分析来看,“美国制造”最突出的核心竞争力在于产品承载的科技含量与创新能力,所谓的“制造业”回流是一种结果而非强制的措施。美国强调制造业回归,是重视制造业的重要性。这才是我们真正应该学习的,因为制造业一直而且永远都是所有行业利润的源泉,也是创造与创新的最大承载载体。
Booz&Company的一份制造业分析报告分析认为,未来全球的主要工业国中,只有美国和墨西哥的成本结构会逐渐向好。较低的薪资增长率、持续提高的劳动生产率、稳定的货币汇率,以及显著的能耗优势,将让美国和墨西哥成为全球制造业的新星。除中国和韩国以外,其它世界排名前十位的商品出口国,平均制造业成本均超出美国成本的10%-15%。
目前我国已经成为世界第二大经济体,全球制造业产出最高的国家,还是世界第一大出口国,发展成就令世界瞩目。但从国际产业分工格局看,仍处于低端加工组装环节,产业技术含量和附加值偏低。目前我国彩电、手机、计算机等主要电子产品产量占全球出货量的比重分别达到50%、70 %和90%以上;但电子信息百强企业实现利润仅为美国苹果公司利润的40%。中国社科院工业经济研究所2017年2月的《中国产业竞争力报告(2016)》指出:我国工业制成品中,我国出口产品主要是中等技能与技术密集型产品和低技能与技术密集型、劳动与资源密集型产品,高技能与技术密集型制成品最少。我国低技术含量产品在国际市场上尽管拥有较高的占有率,但高技术含量的产品则普遍缺乏国际竞争力。
目前中国制造业面临着诸多的挑战,比如中国制造业成本最大的优势――人口、资源等红利逐步褪去,而在其他领域的劣势(如税收、物流、能源、隐性成本等)逐步突显。但在很多原因中,最重要的挑战还是中国制造业的核心竞争力不强,而非劳动力成本或者资源成本。经济学家许小年认为,中国制造业现在主要的挑战不是劳动力成本上涨,而是整体技术含量偏低、和国际一流企业差距较大,并且趋同化现象普遍。企业的差异化和核心竞争力不强,使得制造业企业目前有相当数量处于经营困难的状态。
中国正在从改善制造业的生态环境以及减轻制造业的运营成本等多方面做出努力,《中国制造2025》作为我国第一个为制造业长期发展明确方向和实现路径的纲领性文件,相比于以前常规性的五年规划甚至更短的近期规划,《中国制造2025》更具战略性和全局性。《中国制造2025》在基本的政策思路上有了较大的转变,重视公共服务体系在科技成果转化、产业技术基础、新型工业化示范基地、制造业国际化和中小微企业等方面的突出作用,对优化制造业的长期发展环境有较好的促进作用。
但是事情的发展都要经历一个长期的过程。未来中国制造业并不会因为少部分制造业回流美国而就此式微。但是制造业的两极分化可能会更加严重:有的苟延残喘,有的却傲视群雄,主要原因就是科技含量和创新力。
未来,LED照明将迎来新一轮的发展浪潮。有数据显示,一个具有智能化控制功能的LED驱动电源成本不超过5元,搭配了此类电源的照明灯具出厂价却比普通灯具高出了20%~30%。仅上述一项智能化配置就可以给灯具至少增加20%的毛利润,而一些高端的可调光产品甚至可以达到30%以上。当光亮不再只是满足人们基本的照明需求,更将成为一种服务时,如何让消费者快速接受这一节能产品,厂商和供销商依然需要下一番苦功夫。
据了解,由厂商将LED照明与智能技术相结合,打造出一种LED智能家居照明、LED智能办公室照明等一系列特色照明服务,帮助LED行业开启更为广阔的市场。有实力的LED企业更是开始纷纷自建渠道,但因为照明产业的主要渠道依然掌握在大型传统照明企业手上,如雷士照明全国拥有11个运营中心,将网点铺设到县镇一级,数量达到1万多个;欧普照明在全国拥有1万家直营店或加盟店,几乎已经将全国三四级市场覆盖,而在设计师、设计院、大项目工程的合作方面,也占据独特优势。
有业内人士表示:“相比传统线下渠道,电商渠道在推广上更省钱、更直接。电商模式不但为大多数高知识分子接受,省去开店成本,而且还能免除大量渠道成本,终端售价可以更低。通过线上充足的流量,来扶植线下渠道,逐步开拓民用市场。”故而具有创新性的电商模式介入后,因其模式新颖、渠道成本低的优势很快获得了大批企业的青睐。如深圳洲明科技,在今年1月4日正式进驻天猫,当月销售额即达到了7万元,2月销售额为9万元,3月实现爆发性增长,达到20万元。
除了电商之外,有些经销商还加强了微博、微信等新媒体的应用,用老百姓接受的方式推广LED产品,效果也非常显著。
让农业进入科技时代
LED的飞速发展带火了渠道商的同时,也带动了其他产业的繁荣。光电科技的发展促成了现代农业的推进,人工光照已经成为植物生产的重要手段之一,而之前在植物领域使用的人工光源主要有高压钠灯、荧光灯、金属卤素灯、白炽灯等传统光源,这些光源的突出缺点是能耗大、运行费用高,能耗费用约占全部运行成本的50%~60%。同时,这些光源的光谱能量分布是依据人眼对光的高效需求原则而设计生产的,因此对植物生长的促进作用很小,光效很低。
随着新光源的使用,我们在某大型现代农业实验基地中看到,大型植物工厂的层架内装有植物专用的LED灯,与一般LED光谱不同,为配合光合作用,植物灯频谱偏蓝光与红光,且根据个人需求不同,也可调成冷、暖白光,配合手机App遥控,操作十分方便。多层架型植物工厂配备水循环流通系统,经测试可种植百余种植物,适合量产需求者使用。该基地负责人表示:“LED光源不仅能够为农业生物的生长提供合理的光环境条件,减少农药、激素等化学品的使用,确保食品安全,而且还是低能耗的绿色光源,具有广阔的应用前景,是未来植物照明光源的重要发展趋势。”
而特定的LED频谱和管控系统最大的优势在于,能培育生长条件较苛的季节性作物,为植物工厂带来了数倍于以前的利润:一是叶菜类的大量量产,如小白菜、青江菜、莴苣等十字花科植物;二是种植难度高的人参、牛樟芝等高经济价值作物。这在以前都是很难实现的。随着这套系统的不断完善,也将因LED让农业投入产出发生翻天覆地的改变,未来的农业借助LED大大提高产量和缩短生产周期,也因此将做为新的投资蓝海进入投资者视野。
LED板块迎来黄金买入时机
平安证券分析报告显示,LED板块迎来黄金买入时机。其相关负责人表示:“从估值、行业未来几年发展前景、公司市值大小等角度来看,我们认为LED板块的相对优势在电子行业中非常突出。近期行业层出不穷的利好有望成为新一轮上涨的促发因素。标的方面,我们认为三安光电在芯片行业龙头地位巩固,宽禁带半导体和中下游扩展均有超预期可能,继续强烈推荐。中游封装方面,建议关注有持续并购需求的企业。以及受益于产能向大陆转移的、管理能力突出的聚飞光电。下游方面,我们继续强烈推荐受益于行业景气提升,积极布局自有渠道的阳光照明及渠道优势明显的佛山照明。此外,由于LED行业竞争激烈,不少未上市企业均有借助资本市场做强做大的意愿,行业整合并购将层出不穷。而部分市值较小的二三线企业受限于激烈的行业竞争,本身也有通过整合来扩大主业规模、增强实力或实现转型的需求。从业绩及股价弹性出发,我们建议投资者关注LED板块弹性组合万润科技、雷曼光电、茂硕电源及洲明科技。”