论研发投入强度,半导体行业称第二,那就没有行业敢排第一。根据Capital IQ的数据,波士顿咨询估算2019年研发投入占销售收入比例最高的为半导体行业,全行业达到22%,比生物医药高一个百分点,比排第三的软件和计算机服务高八个百分点。在资本支出上,半导体行业也高居榜首,全行业资本支出占销售额比例达到26%。

在某种程度上来说,半导体市场竞争就是金元战争,钱是芯片公司的弹药库,没有研发投入的企业将很难在市场竞争中站稳,这其中,芯片设计公司的研发投入强度尤其大。波士顿咨询估算,在22%研发投入中,有12%来自设计业,即全行业研发投入的近55%来自芯片设计企业,以2019年全行业销售额4120亿美元估算,芯片设计业研发投入达到494．4亿美元,约合人民币3296亿元,比2019年中国大陆芯片设计业销售额(中国半导体行业协会设计分会统计数据)3084．9亿元还要高。

图源:波士顿咨询

芯片设计公司为什么要维持高强度研发投入?这么多研发费用都花到哪里去了?芯片设计公司研发团队有什么特点?芯片从业者薪水真的年年涨吗?和上一篇一样,这一篇我们仍将从上市公司年报等公开的数据角度谈芯片设计业,相关数据收集和使用方法也与前文一致,这里不再赘述。

高强度研发投入

芯片产业之所以能长期维持高强度研发投入,是因为在摩尔定律支配下,其研发投入产出比足够高,研发投入低带来的风险足够大,如果研发投入跟不上,被对手技术拉开代差之后,唯一的出路就是退出主流市场。

波士顿咨询的数据显示,芯片设计业贡献了半导体全行业一半的价值增值,其代价便是全行业53%的研发投入来自芯片设计业。典型芯片设计企业研发投入占销售额比例为20%,毛利率50%,全球十大芯片设计公司的数据基本符合这个规律。2015到2019年,全球前五大芯片设计公司研发投入之和为680亿美元,每家平均每年支出为28亿美元,相当于22%的营收占比。而美国有芯片设计业务(包含纯设计和IDM公司)的公司2019年研发投入占销售额比例为19%。

图源:波士顿咨询

沪深股市27家上市公司研发投入占比不低于20%的有10家,占比不到一半,在选取的台系11家芯片设计公司中,研发投入占比不低于20%的有5家,多数厂商也难以达到20%的研发投入比。

研发费用都投到哪里去了?

下图的研发费用表截取自澜起科技2020年报,从中可以看出,职工薪酬占比最高,其他则有工程开发费用、折旧与摊销、工具及许可证费,专业服务及咨询费以及差旅等。工程开发费用主要支付给晶圆代工厂,工具及许可证费则是支付给EDA和IP公司。

澜起科技研发费用表

虽然先进工艺的工程开发费用不断上涨,但总体来看,研发费用当中,薪酬还是大头。从27家沪深股市芯片上市公司数据来看,20家公司薪酬占研发费用比例超过50%,其中5家超过70%,另有6家落在60%至70%区间。

台系公司中,瑞昱半导体2020年薪酬(含员工福利)占研发费用比例高达91%,联咏科技薪酬占研发费用比例也达到了78%。

海外上市的公司,大多不在年报中披露具体薪酬数字,但是也可以约略估计,以英伟达为例(研发人数在年报中有披露),2020财年共有13532名研发人员,根据SalaryList网站的数据,英伟达年薪平均值为124184美元,则其在研发人员上一年支出不会少于16．8亿美元。

从研发人员占比来看,也可以判断芯片设计公司研发费用很大一部分都花在薪酬上了。

注:创意电子并未列出研发人员数量,列的是普通员工与管理层数量,所以其比例异常

研发人员数量变化

研发人员数量在《六个角度看沪深股市芯片设计公司与全球前十之差异》一文中已有详述,所以这一节只看数量变化。

总体上看,这两年大部分芯片设计公司处于人员扩张期,2020年全球十大芯片公司中有8家扩大了研发团队,其中增员最少的联咏科技也新招了176人,赛灵思人员基本没动,而Marvell研发团队、则减少了152人。

沪深股市27家芯片设计公司中,减员的有4家,其中紫光国微是因为剥离了子公司,所以统计上出现了减员318人,其余三家减员公司人数减少均不超过10人。北京君正研发人数暴增,是因为完成对芯成(ISSI)的收购之后财务并表,因此增加了300多名研发人员。汇顶科技2020年新增研发人员数量最多,达到578名,不过与全球巨头动辄千人扩招的气魄相比,还是有差距。

从美国劳动局的统计数字来看,2006年至2011年间,美国半导体产业研发人员数量(包括计算机工程师和科学家)减少10000多人,这应与产业转移相关。但2011年至2016年间,已经扭转了这个趋势,其中工程师增加了7000多人,可见美国产业界至少在2011年就已经开始重视人才流失问题。

图:美国半导体人才变化趋势;数据来源:美国劳工统计局

在人才竞争上,美国依然优势明显。根据波士顿咨询公司的数据全球顶级半导体公司(含美国公司和非美国公司)的芯片设计工程师有一半在美国,这些工程师中40%出生地并不在美国。当前,美国大学里面电子工程和计算机科学的生源中,超过三分之二是国际学生,而这些学生完成学业以后有80%留在了美国。源源不断的国际人才,为美国半导体行业撑起了半壁江山。

硕博比例

另一个有趣的数据显示,芯片设计公司几乎是硕士收割机,这一点在台系公司更明显。统计的9家台系芯片设计公司中,员工学历达到硕士及以上的比例分为两档,一档是60%以上,一档是40%以上。由于各公司当中博士员工比例一般为2%左右,所以台系设计公司是名副其实的硕士收割机,硕士学历员工比大学本科等其他学历员工数量都多。

沪深27家公司中,硕博比例超过40%的有7家,其中芯原微电子比例最高,达到73%。低于20%的有6家,富满微电子垫底,硕博比例为2%。

欧美公司一般都不公布这个数据,但依笔者印象来看,其研发人员中的硕士比例也颇高。芯片设计公司为什么青睐硕学历?资深行业人士朱正表示,通过硕士阶段的训练,一名微电子专业毕业的学生,需要完成从电路到版图再到测试验证的全流程工作,以及必要的专业课学习,这样的学生上手很快,自然容易获得设计公司青睐。

另据了解,台湾芯片设计公司和大学合作也比较紧密,很多学生在硕士生实习阶段就参与到公司项目中,这也是台系公司硕士学历员工非常高的一个原因。

薪资及薪资趋势

半导体从业者的薪酬随着行业的繁荣水涨船高。如今,中国大陆芯片设计工程师的薪水已经开始在亚洲领跑,经常有新闻爆出大陆公司拍出五倍薪水去挖对岸人才,在招聘信息中,百万年薪的职位也越来越多。但从沪深股市27家上市公司的数据来看,上市企业对人才并不像猎头市场表现出来的那样疯狂。

具体来看,27家公司中有4家2020年薪资总额减少了,北京君正和紫光国微薪资总额增长最多,均超过了100%,其中北京君正是由于并入了ISSI,所以这个数字比较合理,紫光国微在剥离子公司的同时薪酬大增,还没有找到理由,所以在计算人均薪酬的时候,去掉了数据异常的紫光国微。

人均薪酬则更容易看清楚,2020年人均薪酬下降的有11家,还有3家增幅在5%及以下,实现两位数薪酬增长的有6家,其中国科微2020年薪酬增幅最高,竟达到47%。整体来看,上市公司对薪酬控制较为严格,市场上薪酬上涨明显的应以融到资的非上市公司为主。

欧美公司在年报中往往不披露员工薪酬总额,所以只能通其他数据来推算。27家上市公司研发人员平均薪酬为34．5万元,比美国半导体行业工程师2006年的平均薪水8．5万美元(以当前汇率约合57万人民币)还是低很多。而根据波士顿咨询的数据,2001年以来,半导体行业平均薪资年增长达到4．4%,则可以推算2020年半导体工程师的平均薪水将达16万美元,约百万人民币。看起来,国内芯片设计工程师的薪水还有比较大的增长空间。

图:美国半导体行业薪酬分布;数据来源:美国劳工统计局

研发人员人均产值

既然芯片设计业研发投入是关键,那么最终考核点将是量化研发人员的投入产出比。下图中,AMD是美国科技公司人均产值排行榜位列第20位,其人均产值达到52．1万美元,约合347万人民币,这是2017年的数据,到了2020年,AMD人均产值增长到了517万元人民币,这样的增长势头令人艳羡。从AMD2020年研发费用增长比例,也能说明芯片设计企业要立足于市场,就要舍得投入。

如果只看研发人员对产值的贡献,全球十大芯片设计公司研发人员人均产值最低的瑞昱半导体也有340万元,放入沪深股市上市公司中,可以排在第十三位。

可以看得出,瑞昱半导体研发人员人均产值贡献在台系公司中也不占优,但其拥有超过5000人的研发团队,这是瑞昱能够进入全球前十大的基础。以量取胜看起来简单,其实并不容易,以汇顶为例,现有研发团队2056人,去年新增578人,保持这个扩张节奏,也要近6年才能达到瑞昱研发团队规模。关键在这样的快速扩张过程中,还能否维持住研发人员的人均产出。如果人均产出不足以支撑团队扩张,甚至人均产出还不够支付研发人员薪酬,这样流血的征兵,很难形成战斗力。

总结

芯片开发属于典型的回报递增行业,研发投入则是维持芯片开发回报的必要手段。因为晶体管单价下降,所以终端产品价格下降,半导体芯片惠及市场更大,最终更多的研发资金会继续投入进来;更多研发投入吸引更多研发人员参与其中;而通讯费用不断下降,更多人可以共享研究成果;更多研发投入,使得芯片开发工具链更繁荣,开发效率更高。

如硅谷王川所言,花更多钱,招更多人,用更好的工具,多个提高晶体管密度的解决方案齐头并进,这些解决方案中的最佳方案,会不断超越以前的解决方案的效率,任何预测摩尔定律死亡的人都是逆势而动,半导体晶体管小型化只是实现摩尔定律的一个方法,如何在生产成本和能耗不变的情况下,提高计算能力,才是摩尔定律的精髓。从当前时间节点来看,摩尔定律远没有走到尽头,而研发投入则是支撑摩尔定律前行的关键。