面向芯片市场的生产者理论初探

内容摘要：本文针对芯片生产活动的特殊经济现象，以数学模型为基础，研究芯片厂商的分级生产和动态调整过程，以及约束条件下的利润最大化问题，并进一步考虑cpu和chip set的生产组合模式。试图初步从生产者理论角度给予分析解释。关键词：分级生产质量控制成本控制定价模式生产组合模式作者简介：周小康上海财经大学经济学院00级经济学（基地班）信息产业（it）提供什么样的产品？简言之，不外乎硬件（hardware）、软件（software）和服务（service）[1]。在1970年代末、1980年代初信息产业雏形生成阶段，ibm（国际商用机器公司）是最大的硬件提供商、最大的软件提供商和最大的服务提供商。随着时间的推移，信息产业开始进化，硬件、软件和服务的提供商日益专门化，并且各自形成了相对独立的市场。[2]各种半导体集成电路芯片是主要的硬件产品之一。我们选取目前最知名也是最大的半导体集成电路芯片提供商intel作为分析对象，展开面向芯片市场的生产者理论的研究。一、 intel的分级生产过程 intel生产多种半导体集成电路芯片，面向个人电脑（pc）的两种主要产品是中央处理器（cpu）和芯片组（chip set），两者是互补品。两者都拥有完整的产品线，前者采取分级生产，后者不采取分级生产。intel在生产80486处理器时首次引入分级生产，随后该生产策略成为行业通行的惯例，也包括intel最主要的竞争对手amd。什么是分级生产？企业直接在生产线上，针对处于半成品阶段的cpu，利用超频（over clock）进行发热量及稳定性测试，频率自高而低逐次分离高端产品、主流产品和低端产品。LOcALhOST以奔腾3（pentium!!!）为例：首先全体在1ghz频率上接受第一轮测试，一部分cpu烧毁报废，达标的cpu锁频在866mhz，封装后下线；接着未达标cpu停留在生产线上，在933mhz频率上接受第二轮测试，达标的cpu锁频在800mhz，封装后下线，仍未达标的芯片再次降级测试；依次类推，直到频率下限测试，最后一部分cpu终于搭上末班车下线，其余作为不合格品淘汰。（图1）显然同一生产线上的所有cpu是基于相同内核（die）的不同频率的芯片。这种生产模式通称分级生产，笔者称其为共线弹性生产（区别与汽车制造业的共线柔性生产）。图1：分级生产流程图（片段）标识频率（测试频率）为什么cpu采取分级生产，而chip set不采用分级生产？单纯从技术上考虑，若有n种cpu配合m种chip set，就势必有m×n种组合，显然增加了系统生产的复杂性。理论研究表明，一个变量如果受到大量微小的、独立的随机因素的影响，那么这个变量一般是个正态变量。芯片极端复杂的结构，使其归属与上述情形。因此，我们在数学上运用正态分布模型可以直观地模拟分级生产过程。 1. 正态分布当μ=0且σ=1时，为标准正态分布。 2. 基于分级生产的正态分布模型（图2）建立以芯片主频实际速度为自变量的密度函数，并加上若干条垂直于横轴的参考线。 1) 市场接纳边界约定该参考线左侧的任何产品都不被市场接纳，企业质量控制决策和实际生产行为只能发生在该参考线右侧。 2) 质量控制边界质量控制边界左侧溢出部分为等外品。约定企业做出了最优化决策，此时市场接纳下限与质量控制边界合二为一，两条参考线重合。 3) 生产技术边界生产技术边界右侧溢出部分为报废品。约定企业的生产达到了生产技术上限的边界。以上三条参考线、密度函数本身以及自变量正半轴围成区域，就是企业的生产范围。以此为基础我们进行动态调整过程的模拟。二、分级生产的动态调整过程技术进步条件下的动态调整过程 1) σ变动（图3） μ变动（图4） σ和μ同时变动（图5） 4) 质量控制边界（市场接纳边界）平移通常情况下，质量控制边界（市场接纳边界）不断提高：首先，对信息处理能力的无限需求，使市场接纳边界提高；接着，企业为适应形势被迫主动提高质量控制边界。特例：若质量控制边界与市场接纳边界并不如约定重合，那么就存在质量控制边界降低的余地，这种动态调整意味着企业拓宽了经营范围，其产品开始向低端渗透。 5) 生产技术边界平移与以质量控制边界（市场接纳边界）的平移变化相似，一般地，生产技术边界也持续提高，这样在不修改芯片内核设计的前提下，可以生产频率更高、性能更强的芯片。特例： 1999年台湾大地震使当地芯片企业的正常生产陷于瘫痪，当生产在停顿后重新开始时，显然不在最优状态上，造成生产技术边界反常地向内平移。[3] 6) 基于摩尔定律的动态调整过程 intel创始人之一的高登?摩尔于1965年在fairchild（通译仙童公司，另译费尔柴德公司），建立了半导体工业第一定律――“摩尔定律”（有时也被称为“两倍增益定律”）：每18个月集成电路由于内部晶体管容量的几何级数增长，使性能几乎翻倍提高，同时集成电路的价格也恰好减少一半。由于芯片内核的改变，实际上我们可以通过引入新的密度函数曲线，来完成基于摩尔定律的动态调整过程，操作上可以简单比照σ和μ同时变动的技术进步条件下的动态挑战调整过程的处理方法。 7) 非技术进步条件下的动态调整过程除了技术进步条件下的动态调整过程，还存在着非技术进步条件下的动态调整过程（它不能借助正态分布模型来直接反映），典型的是外生型的扩大再生产，即不是通过提高芯片生产的良好率，而是通过增添新的生产线提高总产量。近期amd兴建fab30德国工厂、intel兴建fab24爱尔兰工厂，就属于这种经营行为。从安迪?葛鲁夫到克雷格?贝瑞特，intel的两位ceo都采取“全面复制”的生产策略，即分散于全球各地的所有工厂保持任何方面的完全一致。通过成功地运用上述手段，intel非技术进步条件下的动态调整过程日臻完善。非技术进步条件下的动态调整过程，受上游产品（硅单晶、晶体管等）的

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