去搜搜
头像
在芯片上,中国可以对美国说“不”吗?
2020-06-16 08:00

在芯片上,中国可以对美国说“不”吗?

文章所属专栏 前沿技术情报所

这样的制裁将使公司立即进入休克状态,将直接影响公司8万员工的工作权利,直接损害8万个家庭的利益;将对公司为全球数百个运营商客户,以及包括数千万美国消费者在内的、数以亿计的终端消费者用户履行长期服务责任带来直接影响;将对公司全球30万股东的利益造成重大损害......同时我们也在认真反思,还要加大研发投入,求人不如求己。


中兴通讯董事长殷一民


2018 年,中兴被美国列入实体清单,无法采购美国的芯片,导致公司陷于倒闭边缘,最后几乎割地赔款,才能逃出生天。但在 2019 年,中美贸易战升级,再次把华为列入实体清单,2020 年,美国不但再把 33 家中国企业列入实体清单,更进一步加大对华为的限制。


美国接二连三封杀中国科技企业,国内科技界人心惶惶。业界不得不认真思考:中国芯片产业发展多年后,为什么仍然无法对美国说“不”?


原因是美国的新禁令并不单纯,而芯片产业的复杂程度,也远超一般人所想像。


不仅针对美国芯片


中国科技界可以不用美国芯片吗?


这绝非不可能。


媒体拆解了早前推出的华为 P40 系列智能手机,发现里面就只有很少数的美国芯片(下图)。华为消费者业务 CEO 余承东接受访时就解释:“我们可以不用的美国器件,因为我们做到了完全的替代。保留少量一部分美国器件,是因为过去的合作伙伴给我们很多支持、帮助,要照顾他们的生意。”


图片来源:电子工程专辑


如果中国科技产品可以完全不用美国的芯片,那美国的实体清单为什么还这么可怕?


这是因为, P40 虽然没有用太多美国的芯片,但也用了很多其它国家生产的芯片。但受到美国的实体清单限制的,并不单单只有美国自家产的芯片,所有基于《出口管理条例》的“最低比例原则”、包含 25% 美国技术的非美国产品,一样受到限制,必须向美国商务部申请许可,才能放行。


尽管华为在 25% 的限制下勉力回避相关禁令,而包括台积电在内的合作伙伴,也尽量协调至不违反美国禁令,提供服务。但也因为这样,促使美国在 2020 年 5 月,扩大“直接产品原则”的适用情形:现在不仅包含 25% 美国技术的芯片,只要你的芯片涉及任何美国技术(即使仅仅涉及少量而不重要的相关部份),也一样受到限制。


因此在新的禁令下,华为真的陷入极严重的困境


可能会有人觉得:华为先前能不用美国芯片,现在也应该能不用美国技术吧?事实上,这问题已超出技术或科研范畴,而是全球化以至全球供应链问题。


中国无法完全摆脱美国技术,并不仅仅是本身的科研实力不足,更多的是科技创新是需要站在前人的肩膀上前进:美国芯片业发展超过 100 年来,各种技术早在各种互相交流和授权之中,渗入全球芯产业链的方方面面。


简言之,除非中国能完全做到自研自给,否则难以摆脱美国实体清单的威胁。


针对全球科技产业链


尽管美国在 2019 年开始将华为列入实体清单,但不少企业愿意为华为供货,原因是 25% 美国技术限制仍有一定的清晰度,供应商只要计算一下产品价值,就能大约知道是否违规,只要再调动一下生产线,就能勉强绕过美国的封锁线。例如台积电去年就曾表示,他们已与美国律师讨论研究过,在不包含晶圆制造设备下,台积电出口给华为的产品,离 25% 还有一段距离,因此能够继续供货。


但是,美国在 2020 年扩大禁令,采用“直接产品原则”,但这原则定义非常模糊。美国著名律师事务所 Cleary Gottlieb 曾撰文分析指,相关条文本来就含糊不清 (ambiguous),即使供应商的设备完全不是来自美国,但没有人知道了厂房里用了多少美国软件或技术,就不可以生产华为产品。这个范围更大了、但又更模糊的禁令,产生严重的阻吓作用,使一众非美的芯片供应商,难以放心向华为供货。


中芯国际招稿书。图片来源:中芯国际


禁令出台之后,尽管台积电否认停止接华为的单子,但坊间已流传华为不得不极力游说三星和台积电,为他们建立一条非美生产线。后来,更有传闻指华为想借道联发科,采购台积电芯片以规避制裁,没想到后来联发科反而“严正驳斥”相关的谣言


最尴尬的是原本根正苗红的中芯国际,也在招股书暗示(上图)有可能因为美国法规的关系,而无法为被列入实体清单的公司供货。


为什么由中国一手培养、拥有自主技术的中芯国际,也无法帮助受制裁的中国产业?关键是全球所有能生产先进芯片制程的光刻机,均由荷兰 ASML 公司生产,而 ASML 光刻机里就有不少美国的技术。中芯先前订了的 ASML 极紫外光 (EUV) 光刻机,也因而被卡着出口许可不放呢。


可见即使中国芯片业已经可以实现一定程度的“自研自给”,但仍然无法完全摆脱被“卡脖子”的制肘。


中国芯片可以自研自给吗?


为什么中国发展芯片产业链近年 20 年,仍然无法通过全面自研自给,摆脱美国的技术制肘?


以目前中国的科技产业链来说,通过自研自给向被列入实体清单里的企业供货,“理论上”还是可以的。中国目前有上海微电子的光刻机、有自家的华大九天 EDA 软件,也有自家的中芯的先进制程晶圆厂。但是,这也仅仅是在理论层面而已,因为中国的芯片产业质量仍然未达全球前列的水平,华为等企业勉强地全面使用国产芯片技术,只会使产品失去竞争力,无法在市场上活下来。


中国真的必须自研自给?最多只能“勉强做到”,但绝对“无法做好”。


今天的中国在芯片设计已经取得不错的成就,但主要体现在手机芯片、通信芯片与人工智能芯片等少数特定场景,其它芯片范畴上虽然也有对标的企业,但其技术水平仍然无法与欧美列强相比。


例如华为的 5G 基站,为什么只采购美国 Xilinx 的 FPGA 芯片?这是因为连国内 FPGA 领导者紫光同创承认,他们的芯片落后美国两至三代。


华为的麒麟手机芯片远近驰名,即使在同一制程下,也不会比美国高通的骁龙手机芯片要逊色。华为为了进一步增加手机性能,更与苹果一起瓜分了台积电有限的 5nm 制程产能,高通向来均由台积电代工芯片,但这回却被挤走,得要找次一等的三星来生产芯片。但如果华为真的无法让台积电代工,最多只能退而使用中芯国际那落后两至三代的 14nm 芯片制程,在手机性能上就很难与高通竞争了。


图片来源:招商证券


中国的芯片产业除了在“质”方面无法提供足够竞争力,就连“量”方面也无法做到自给自足。


近年中国科技产业快速发展,迅速建立起庞大的产业链。但芯片产业发展面对很多障碍,发展远为缓慢。因此,国产芯片的产能根本远远追不上中国科技产品的需求(上图左),即使是华为一家公司对芯片的需求量,已经接近整个中国芯片产业链的总产出(上图右)。


想像一下,如果中国真的要全面“自研自给”,哪里来足够的芯片提供给全国的科技产业使用?


未来芯片产业的脖子,也被卡住了


因此,近日华为不得不赶紧在美国临时许可延长 90 天、以及条例生效后 120 天缓冲期内,大量增加囤货。有消息指华为在新禁令后,预先向美国的 Xilinx 公司屯了两年的 FPGA 芯片,也紧急向台积电下了 7 亿美元订单,尽可能屯积足够的手机芯片。


但无论即使华为通过大量屯货,华为的手机最多就只能撑上一年。由于芯片产业每年也是快速迭代,华为总不可能提早订了下年度的芯片,如果禁令还不解除,华为手机的竞争力就必然下滑。在这一年之间,中国把芯片实力提高到自研自给的水平吗?也不可能。


首先,尽管华为芯片设计能力反映了中国芯片产业的最高水平,但芯片设计师必须借助美国先进的 EDA(电子设计自动化)软件,才能通过修改电路设计,提高芯片性能。但华为在美国扩大禁令后,虽然能继续使用已授权的 EDA 软件,但这些美国的软件公司已经无法再为华为提供更新版本。


Synopsys、Cadence 及 Mentor Graphics 三大海外公司,垄断了 EDA 软件市场,图片来源:SemiWiki


即使华为真的能把芯片交由中芯代工,中芯每次工艺迭代也必须同时更新 EDA 版本,但芯片设计公司的 EDA 版本必须与芯片代工厂配合,华为的芯片设计师没有新版本的 EDA 软件,就难以跟进相关新工艺。虽然,目前国内也有对标的 EDA 软件,但根据业界人士指出,其水平大多只能应付老旧的 90nm 制程芯片,导致没有美国 EDA 软件的华为,仍然陷于“巧妇难为无米之炊”的困境。


除了 EDA 软件之外,光刻机也是中国科技产业另一个难以突破的瓶颈。目前在中芯仍然只能用深紫外光 (DUV) 光刻机,这台旧式的光刻机最多只能生产 7nm 制程的芯片。但台积电和三星将会在 2020 年,通过 EUV 光刻机量产最先进的 5nm 制程芯片。虎嗅上回提到,中芯几经辛苦提高芯片制程,快速追近竞争对手,但如果 EUV 光刻机仍然迟迟未能付运,中芯的芯片技术只会再次远远被抛离。


在实体清单之下,不但今天的中国芯片产业被卡住了脖子,就连未来的芯片产业发展也受到严重限制。


中国芯片产业无法说“不”?


中国芯片业真的无法对美国说“不”吗?是的。再给中国 100 年时间,也可能做不到自研自给。中国能造得好手机芯片,不等于你能同时能自研 FPGA;你能造到先进芯片制程,也不等于你能自研生产光刻机。


事实上无论是任何国家,如果真的想实现国本国芯片完全自研自给,质量很可能会下降,成本很可能上升,自家科技产品也必然为着“自研自给”的战略需要,付出缺乏竞争力的沉重代价。


全球半导体产业垂直分工。图片来源:Semiconductor Industry Association


要知道今天的芯片产业复杂无比,横向有各种不同的芯片功能,纵向有不同的分工(上图)。无疑,美国芯片业十分强大,即使实现 100% 自研自给竞争力可能也比中国要强,但是他们也绝不愿意去实现自研自给:高通芯片要找芯片生产水平最高的台积电代工,苹果也要用已被韩国所垄断了的内存芯片,相机 CMOS 也只用美国无法追上的日本索尼 IMX 系列。


从另一角度看,中国无法摆脱美国的技术,美国又能摆脱中国吗?中国也是芯片终端的重要生产基地,正如虎嗅先前提到,早前中国爆发疫情,就使科技产业的供货出现严重困难,就可知道全球科技产业,是如何严重依赖中国的供应链。即使强如苹果,Mac Pro 在美国的生产线也必须从中国进口螺丝钉,没有中国市场,美国的芯片再好,一样卖不动。


芯片产业的整个产业链太大了,全球化是必然的趋势,任何一个国家,也无法完美地自研自给。所以想“通过自研自给突破美国的封锁”,根本就是一个伪命题。


烧多少钱才能弯道超车?


每当中国在不同的产业上遇上制肘,坊间就有人高呼中国必须“科技自立”,不能外国势力“卡脖子”。但这些人并没有注意到,芯片产业真的需要花费极其巨大的资源:中芯南方单单一家晶圆厂,投资额已达 120 亿美元,台积电一家公司仅仅一年的资本开支,大概在 150 亿美元左右,2017 年整个半导体产业的总产值就高达 4,300 亿美元,催生产业更是高达 1.5 兆亿美元。


尽管中国大力推动芯片产业,但尽管 2019 年中国在科学技术的公共支出,已经高达 1,200 亿美元,仍然不到全球半导体产业的总产值的一半;2019 年的大基金二期,合共有 300 亿美元的巨额款项,却也就仅仅够台积电撑两年而已。试想想:


  • 中国真的有足够的资源,能推动芯片产业全方位“自研自给”吗?

  • 就算真的能做到,把本来已经不太丰裕的资金、不太足够的人才,分散投入在不同部份的芯片产业上,真的足以让中国的芯片,有足够的竞争力吗?


早前微博有一个真实的段子


圆珠笔芯全世界只有瑞士和日本能造,中国人连圆珠笔都造不出来。说明中国技术还是不行。结果领导听说了,就跑去太钢视察,问怎么不造圆珠笔芯。太钢说,圆珠笔芯全球产值才几个亿,造那个不赚钱啊!领导说,别管赚钱不赚钱,中国人得有自己的圆珠笔芯。太钢说,造的多亏得多啊!领导说,这是政治任务,别管亏不亏。定个小目标,至少烧一炉。烧一炉你亏不了多少钱吧?


嗯,于是太钢为了完成政治任务,就勉为其难烧了一炉。问题是,太钢那个炉子……有点大……一炉 60 吨起……烧一炉造出的笔芯,就够全世界用好几年的……于是全球造圆珠笔芯的企业,觉得没活路了,然后就倒闭了。太钢只烧了一炉,就把他们都集体送走了。


如果中国真的为了自研自给,而花大钱自研自给,芯片供应量一定大增,市场竞争会更为激烈。但这次中国的竞争对手也不再是瑞士的小钢珠厂,而是拥有领先中国好几个身位的美国芯片产业,而小钢珠烧一炉亏不了多少钱,但晶圆厂失去竞争力,亏的就是数以百亿美元。


中国自主研发出来的芯片,技术不一定会比别人要好,成本也不一定比别人便宜。但是,花大钱投资到芯片市场,若自研的产品如果没有竞争力,倒下来的也可能是中国的科技企业。到时候,中国还要继续为了“自研自给”,“勉为其难”继续亏着本来“烧钱”吗?


毕竟美国在芯片产业的道路上,比中国早走了一百多年,我们还要继续烧多少钱,才能弯道超车?


中国应该如何破局?


当然,美国把中国企业制裁了,总不可能因为无法“自研自给”,随意被别人“卡脖子”吧?


不追求全面地自研自给,并不代表中国不追求部份核心产业的自研自给。芯片相关技术的部份核心产业,例如同时影响多种不同芯片供应的晶圆厂、又或是同时影响芯片设计和生产的 EDA 软件等,当这些相关技术受到制肘,影响会波及整个芯片产业。因此,中国需要把不必要的资源省下来,集中投入在这些核心产业,及早提升相关的自给能力。


与此同时,中国更需把资源集中于 5G、人工智能和物联网等未来的关键科技产业。这些版块会在未来的科技产业占了很重要的地位,但由于相应的技术尚未成熟,欧美列强不但无法在这些新兴的技术领域上远远抛离中国,中国更在在部份核心技术上取得一定的领先优势。只要能集中资源,快速在这些对未来极为重要的核心技术占了优势,就能在与外国列强讨价还价时,取得更多的筹码。


全球半导体市场里,中国(红色部份)占了全球最大的份额。图片来源:IBS via 电子工程专辑


此外,“自研自给”应该只是其中一个选项,更不应该是一个唯一的选项。始终,中国的力量更多来自市场需求,中国的芯片市场也是目前全球最重要的芯片市场(上图)。中国与其勉强浪费珍贵的资源,在部份力有未逮的芯片产业上追求自研自给,不如通过产业合作的方式,集中调度企业的需求,通过市场力量改善自身处境,也能作出一定程度的反制效果。


国产科技企业可以结合成产业联盟,通过手上的订单来培养其他国家的芯片产业。这样不但能降低国际社会对中国的猜疑和忌惮,又能开拓多元化的备胎供应链,需要时更能协调扶助的芯片产业,绕过外在因素的制肘。而在此情况许可下,中国科技企业甚至能联合起来,在某些非核心产业上,通过进行订单转移,反制意欲停供的海外企业,藉此加大抗衡的力量。


此外中国科技企业也可以基于共同利益与海外供应商组成策略性联盟。对内方面,可以协调联盟成员转移生产线,绕过相关的限制,也可以协调成员产能,帮助受限制的企业屯货。对外方面,可以让更多的海外企业团结起来向对方政府游说。


毕竟,华为被列入实体清单,极度依赖华为订单的美国芯片公司 NeoPhotonics ,市值瞬即急跌。未来没有人知道谁会是下一个华为,谁又会是下一个 NeoPhotonics?


愈是困难,愈需要冷静


随着人类进入电脑时代,高性能芯片业已成为全球战略格局里的重要战略资源,所以能够实现全面的自研自给,才能最大程度上保证国家的未来发展。但正如去年华为被美国列入实体清后,任正非就曾经这样说


自主创新作为一种精神是值得鼓励的,站在人类文明的基础上创新才是正确的。但是我们要看到,科技创新是需要站在前人的肩膀上前进的,比如我们的海思并非从源头开始自主创新,也给别人缴纳了大量知识产权费用,有些是签订了交叉许可协议,有些协议是永久授权的,你中有我,我中有你,在别人的基础上形成了我们自己的创新。


今天芯片产业的复杂程度,发展芯片产业所需要的资源,远超我们想像,所以任何一国也无法轻易做到“自研自给”、“科技自立”。愈是困难的时候,大家就更需要冷静思考,愈是重要的战略资源,就更需要战略性思考问题。


(如果觉得文章还不错,欢迎点击下方分享按钮,前20位好友可免费读。也欢迎在评论区与我交流,交流你的见解与看法。)


本内容未经允许禁止转载,如需授权请微信联系妙投小虎哥:miaotou515
如对本稿件有异议或投诉,请联系tougao@huxiu.com
评论
0/500 妙投用户社区交流公约
最新评论
这里空空如也,期待你的发声