論研發投入強度,半導體行業稱第二,那就沒有行業敢排第一。根據Capital IQ的數據,波士頓咨詢估算2019年研發投入占銷售收入比例最高的為半導體行業,全行業達到22%,比生物醫藥高一個百分點,比排第三的軟件和計算機服務高八個百分點。在資本支出上,半導體行業也高居榜首,全行業資本支出占銷售額比例達到26%。

在某種程度上來說,半導體市場競爭就是金元戰爭,錢是芯片公司的彈藥庫,沒有研發投入的企業將很難在市場競爭中站穩,這其中,芯片設計公司的研發投入強度尤其大。波士頓咨詢估算,在22%研發投入中,有12%來自設計業,即全行業研發投入的近55%來自芯片設計企業,以2019年全行業銷售額4120億美元估算,芯片設計業研發投入達到494．4億美元,約合人民幣3296億元,比2019年中國大陸芯片設計業銷售額(中國半導體行業協會設計分會統計數據)3084．9億元還要高。

圖源:波士頓咨詢

芯片設計公司為什么要維持高強度研發投入?這么多研發費用都花到哪里去了?芯片設計公司研發團隊有什么特點?芯片從業者薪水真的年年漲嗎?和上一篇一樣,這一篇我們仍將從上市公司年報等公開的數據角度談芯片設計業,相關數據收集和使用方法也與前文一致,這里不再贅述。

高強度研發投入

芯片產業之所以能長期維持高強度研發投入,是因為在摩爾定律支配下,其研發投入產出比足夠高,研發投入低帶來的風險足夠大,如果研發投入跟不上,被對手技術拉開代差之后,唯一的出路就是退出主流市場。

波士頓咨詢的數據顯示,芯片設計業貢獻了半導體全行業一半的價值增值,其代價便是全行業53%的研發投入來自芯片設計業。典型芯片設計企業研發投入占銷售額比例為20%,毛利率50%,全球十大芯片設計公司的數據基本符合這個規律。2015到2019年,全球前五大芯片設計公司研發投入之和為680億美元,每家平均每年支出為28億美元,相當于22%的營收占比。而美國有芯片設計業務(包含純設計和IDM公司)的公司2019年研發投入占銷售額比例為19%。

圖源:波士頓咨詢

滬深股市27家上市公司研發投入占比不低于20%的有10家,占比不到一半,在選取的臺系11家芯片設計公司中,研發投入占比不低于20%的有5家,多數廠商也難以達到20%的研發投入比。

研發費用都投到哪里去了?

下圖的研發費用表截取自瀾起科技2020年報,從中可以看出,職工薪酬占比最高,其他則有工程開發費用、折舊與攤銷、工具及許可證費,專業服務及咨詢費以及差旅等。工程開發費用主要支付給晶圓代工廠,工具及許可證費則是支付給EDA和IP公司。

瀾起科技研發費用表

雖然先進工藝的工程開發費用不斷上漲,但總體來看,研發費用當中,薪酬還是大頭。從27家滬深股市芯片上市公司數據來看,20家公司薪酬占研發費用比例超過50%,其中5家超過70%,另有6家落在60%至70%區間。

臺系公司中,瑞昱半導體2020年薪酬(含員工福利)占研發費用比例高達91%,聯詠科技薪酬占研發費用比例也達到了78%。

海外上市的公司,大多不在年報中披露具體薪酬數字,但是也可以約略估計,以英偉達為例(研發人數在年報中有披露),2020財年共有13532名研發人員,根據SalaryList網站的數據,英偉達年薪平均值為124184美元,則其在研發人員上一年支出不會少于16．8億美元。

從研發人員占比來看,也可以判斷芯片設計公司研發費用很大一部分都花在薪酬上了。

注:創意電子并未列出研發人員數量,列的是普通員工與管理層數量,所以其比例異常

研發人員數量變化

研發人員數量在《六個角度看滬深股市芯片設計公司與全球前十之差異》一文中已有詳述,所以這一節只看數量變化。

總體上看,這兩年大部分芯片設計公司處于人員擴張期,2020年全球十大芯片公司中有8家擴大了研發團隊,其中增員最少的聯詠科技也新招了176人,賽靈思人員基本沒動,而Marvell研發團隊、則減少了152人。

滬深股市27家芯片設計公司中,減員的有4家,其中紫光國微是因為剝離了子公司,所以統計上出現了減員318人,其余三家減員公司人數減少均不超過10人。北京君正研發人數暴增,是因為完成對芯成(ISSI)的收購之后財務并表,因此增加了300多名研發人員。匯頂科技2020年新增研發人員數量最多,達到578名,不過與全球巨頭動輒千人擴招的氣魄相比,還是有差距。

從美國勞動局的統計數字來看,2006年至2011年間,美國半導體產業研發人員數量(包括計算機工程師和科學家)減少10000多人,這應與產業轉移相關。但2011年至2016年間,已經扭轉了這個趨勢,其中工程師增加了7000多人,可見美國產業界至少在2011年就已經開始重視人才流失問題。

圖:美國半導體人才變化趨勢;數據來源:美國勞工統計局

在人才競爭上,美國依然優勢明顯。根據波士頓咨詢公司的數據全球頂級半導體公司(含美國公司和非美國公司)的芯片設計工程師有一半在美國,這些工程師中40%出生地并不在美國。當前,美國大學里面電子工程和計算機科學的生源中,超過三分之二是國際學生,而這些學生完成學業以后有80%留在了美國。源源不斷的國際人才,為美國半導體行業撐起了半壁江山。

碩博比例

另一個有趣的數據顯示,芯片設計公司幾乎是碩士收割機,這一點在臺系公司更明顯。統計的9家臺系芯片設計公司中,員工學歷達到碩士及以上的比例分為兩檔,一檔是60%以上,一檔是40%以上。由于各公司當中博士員工比例一般為2%左右,所以臺系設計公司是名副其實的碩士收割機,碩士學歷員工比大學本科等其他學歷員工數量都多。

滬深27家公司中,碩博比例超過40%的有7家,其中芯原微電子比例最高,達到73%。低于20%的有6家,富滿微電子墊底,碩博比例為2%。

歐美公司一般都不公布這個數據,但依筆者印象來看,其研發人員中的碩士比例也頗高。芯片設計公司為什么青睞碩學歷?資深行業人士朱正表示,通過碩士階段的訓練,一名微電子專業畢業的學生,需要完成從電路到版圖再到測試驗證的全流程工作,以及必要的專業課學習,這樣的學生上手很快,自然容易獲得設計公司青睞。

另據了解,臺灣芯片設計公司和大學合作也比較緊密,很多學生在碩士生實習階段就參與到公司項目中,這也是臺系公司碩士學歷員工非常高的一個原因。

薪資及薪資趨勢

半導體從業者的薪酬隨著行業的繁榮水漲船高。如今,中國大陸芯片設計工程師的薪水已經開始在亞洲領跑,經常有新聞爆出大陸公司拍出五倍薪水去挖對岸人才,在招聘信息中,百萬年薪的職位也越來越多。但從滬深股市27家上市公司的數據來看,上市企業對人才并不像獵頭市場表現出來的那樣瘋狂。

具體來看,27家公司中有4家2020年薪資總額減少了,北京君正和紫光國微薪資總額增長最多,均超過了100%,其中北京君正是由于并入了ISSI,所以這個數字比較合理,紫光國微在剝離子公司的同時薪酬大增,還沒有找到理由,所以在計算人均薪酬的時候,去掉了數據異常的紫光國微。

人均薪酬則更容易看清楚,2020年人均薪酬下降的有11家,還有3家增幅在5%及以下,實現兩位數薪酬增長的有6家,其中國科微2020年薪酬增幅最高,竟達到47%。整體來看,上市公司對薪酬控制較為嚴格,市場上薪酬上漲明顯的應以融到資的非上市公司為主。

歐美公司在年報中往往不披露員工薪酬總額,所以只能通其他數據來推算。27家上市公司研發人員平均薪酬為34．5萬元,比美國半導體行業工程師2006年的平均薪水8．5萬美元(以當前匯率約合57萬人民幣)還是低很多。而根據波士頓咨詢的數據,2001年以來,半導體行業平均薪資年增長達到4．4%,則可以推算2020年半導體工程師的平均薪水將達16萬美元,約百萬人民幣。看起來,國內芯片設計工程師的薪水還有比較大的增長空間。

圖:美國半導體行業薪酬分布;數據來源:美國勞工統計局

研發人員人均產值

既然芯片設計業研發投入是關鍵,那么最終考核點將是量化研發人員的投入產出比。下圖中,AMD是美國科技公司人均產值排行榜位列第20位,其人均產值達到52．1萬美元,約合347萬人民幣,這是2017年的數據,到了2020年,AMD人均產值增長到了517萬元人民幣,這樣的增長勢頭令人艷羨。從AMD2020年研發費用增長比例,也能說明芯片設計企業要立足于市場,就要舍得投入。

如果只看研發人員對產值的貢獻,全球十大芯片設計公司研發人員人均產值最低的瑞昱半導體也有340萬元,放入滬深股市上市公司中,可以排在第十三位。

可以看得出,瑞昱半導體研發人員人均產值貢獻在臺系公司中也不占優,但其擁有超過5000人的研發團隊,這是瑞昱能夠進入全球前十大的基礎。以量取勝看起來簡單,其實并不容易,以匯頂為例,現有研發團隊2056人,去年新增578人,保持這個擴張節奏,也要近6年才能達到瑞昱研發團隊規模。關鍵在這樣的快速擴張過程中,還能否維持住研發人員的人均產出。如果人均產出不足以支撐團隊擴張,甚至人均產出還不夠支付研發人員薪酬,這樣流血的征兵,很難形成戰斗力。

總結

芯片開發屬于典型的回報遞增行業,研發投入則是維持芯片開發回報的必要手段。因為晶體管單價下降,所以終端產品價格下降,半導體芯片惠及市場更大,最終更多的研發資金會繼續投入進來;更多研發投入吸引更多研發人員參與其中;而通訊費用不斷下降,更多人可以共享研究成果;更多研發投入,使得芯片開發工具鏈更繁榮,開發效率更高。

如硅谷王川所言,花更多錢,招更多人,用更好的工具,多個提高晶體管密度的解決方案齊頭并進,這些解決方案中的最佳方案,會不斷超越以前的解決方案的效率,任何預測摩爾定律死亡的人都是逆勢而動,半導體晶體管小型化只是實現摩爾定律的一個方法,如何在生產成本和能耗不變的情況下,提高計算能力,才是摩爾定律的精髓。從當前時間節點來看,摩爾定律遠沒有走到盡頭,而研發投入則是支撐摩爾定律前行的關鍵。