美國“芯”焦的背後

　　針對華為，美國再次出手，華為在全球21個國家的38家子公司被列入實體清單，至此，包括華為在內總共有150多家關聯公司被列入實體清單。

　　列入這個清單有什麼後果？説白了就是一句話，切斷這些公司和美國有關的交易。

　　一開始，華為只是不能從美國購買晶片，也不能委託在美國的公司為其設計和製造晶片。

　　隨後一年多的時間裏，制裁不斷升級。

　　現在，任何公司，不管在不在美國，只要用了美國技術，都不能為華為及在名單上的關聯公司製造晶片。

　　一系列制裁措施切斷了華為麒麟系列高端5G晶片的供應，原來為華為代工的臺灣積體電路製造股份有限公司，因為上述制裁措施，從9月14日起，將停止為華為供貨。

　　圖窮匕見，美國對華為持續加碼的打壓，要害都是晶片。

　　悖論

　　晶片對於5G至關重要，5G的通信設備需要大量高性能的晶片。製作晶片的原材料半導體，是一種性能優良的導電材料。

　　中科院半導體所研究員姬揚解釋道，我們日常生活中最常見的半導體器件就是晶片，所以業內經常把半導體和晶片兩個概念等同。

　　由於晶片行業的産業鏈條較長，很難有一家公司能覆蓋從材料研發到晶片設計再到生産製造的全過程。

　　華為目前掌握晶片的設計，但是生産由其他公司代工，這也正是美國打擊制裁的關鍵點。

　　切斷華為5G晶片的代加工，無疑給華為沉重一擊，而美國在這一次又一次的打擊中就能全身而退了麼？

　　在美國的制裁下，斷供華為，對許多晶片公司來説，最直接受影響的是“訂單”。

　　美國的晶片巨頭高通公司是華為晶片的供應商之一，今年業績大幅跳水，2020財年二季度，凈利潤比去年同期下降29%。同期，另一家晶片巨頭美光科技凈利潤也同比下降75%。

　　美國博通公司的CEO更是直接道出了背後的原因：

　　“地緣政策”的不穩定和對大客戶的出口限制是主要影響因素。

　　不光是利潤，制裁對美國公司還有更為深遠的影響。

　　譚主和某晶片設計企業的工程師聊了聊，他長期奮戰在晶片採購、設計的第一線，實踐經驗極其豐富。

　　在他看來，華為這一類通信巨頭，對相關美國企業的意義絕不僅限于訂單。

　　就拿美國佔絕對優勢的電子設計自動化（EDA）行業而言，EDA被稱為晶片産業皇冠上的明珠，就像電腦需要作業系統一樣，設計晶片離不開EDA軟體。美國的晶片設計軟體優勢來源於數據庫，數據越豐富，軟體越好用，而這些數據來自於製造端的反饋。

　　本質上來説，有訂單需求，工廠才能開工，開工才有資金和數據反饋，才能推動工藝進步。訂單—生産的迴圈頻繁了，數據反饋就越多，EDA軟體也會變得更加有競爭力。

　　他以臺積電為例説明，臺積電的一些工藝做得好，很大程度上因為臺積電的客戶全是像華為這樣的大客戶，訂單大，覆蓋的應用場景廣泛。

　　所以，晶片行業技術的進步是特別依賴市場需求驅動的。

　　現在最大的需求市場在哪呢？我們來看一組數據：

　　中國是全球最大的半導體産品消費國家，相當於美國、歐盟及日本市場的總和。

　　中國購買了世界晶片出口總量的54%。

　　隨著5G建設的深入，物聯網、智慧汽車等産業落地，中國的需求還將持續增長。

　　顯而易見，從市場需求角度來説，中國是世界晶片行業名副其實的“半壁江山”。

　　少了來自中國的巨大訂單需求，美國半導體企業也難以維持現有産能規模，需要巨大投入的技術進步也可能會變成空想。

　　對此，資深通信專家、飛象網CEO項立剛給出了這樣的評價：

　　“都是市場經濟，美國企業要看投資回報。花了幾十億美元做的生産線，現在不讓它給中國企業代工，最大客戶就沒了，它給誰代工？它幹嘛要去投入？”

　　從這一邏輯推導，美國的制裁實際上是一種悖論。某種程度而言，制裁中國也等同重創美國在這一行業的領先地位。

　　面對這種無妄之災，美國半導體企業也在尋求破局。很明顯，他們還是希望和中國企業建立合作關係。

　　高通先是在近期與華為達成專利和解，華為只用支付其18億美元就能繼續使用高通的專利技術，遠低於蘋果的45億美元。高通公司還正在遊説美國政府，呼籲取消該公司向華為出售晶片的限制。

　　高通的理由是，美國針對華為的禁令會把價值80億美元的市場讓給海外競爭對手。

　　高通的擔心不無道理。

　　因為美國政府的圍堵打壓，波士頓諮詢的報告調研發現，華為正積極在尋找韓國和歐洲的晶片供應商；而OPPO、小米等中國企業，雖然暫時沒有進入美國的實體清單，但為了防範潛在風險，也在主動使半導體供應商多樣化。

　　報告預測：禁令會直接威脅美國半導體行業從中國設備製造商那裏獲得的約490億美元收入，而這將佔總收入的22%。

　　美國人的重拳出擊讓美國自己人為此買單。

　　此情此景，中國科學院半導體所研究員姬揚評價道：

　　“雖然美國政府希望中國能被孤立，然後讓美國來佔領世界市場。但這些政策更大的可能是美國把自己跟世界的聯繫切斷。”

　　切斷自己技術進步的路徑、給自己的企業造成傷害，之所以美國要做這種自損1000、傷敵800的事情，背後或許有更深層的焦慮......

　　瓶頸

　　美國在焦慮啥？要從尺寸只有頭髮絲萬分之一的電晶體講起。

　　簡單説來，電晶體是使用半導體材料製造的一種元器件，可以控制電壓。在晶片上的電晶體可以做的非常小。一枚指甲蓋大小的晶片上電晶體數量可達數以十億計。

　　▲晶片生産流程簡化圖

　　1947年12月，美國貝爾實驗室研製成功了世界上第一塊點接觸式電晶體，而1958年，美國德州儀器公司的傑克基爾比發明瞭第一塊晶片……隨後，美國在全球晶片産業一直處於絕對領先地位。

　　而現在，美國遇到了瓶頸。

　　擋住美國的東西，不是資本，不是人才，而是摩爾定律的失靈。

　　摩爾定律是由英特爾聯合創始人戈登摩爾提出，用於總結晶片行業的發展規律。

　　這一定律內容大概是，整合電路上可容納的電晶體的數目，約每隔18~24個月便會增加一倍，性能也將提升一倍，而産品價格卻能保持穩定。

　　翻譯一下，就是通過技術進步，在成本穩定的情況下，晶片上的電晶體尺寸可以做得越來越小，單位面積上的電晶體數量也就越來越多，可處理的資訊量更大，晶片的性能也就提高了。

　　今天可以在一台小小的手機內，就基本實現十年前臺式電腦才能實現的功能，而價格反而更低，這就是摩爾定律帶來的福利。

　　綜上，正常情況下摩爾定律的三個要點是：

　　性能提升

　　成本基本穩定

　　有明顯規律性

　　▲晶片大小變化

　　但摩爾定律進階到今天，三要素都在動搖。半導體電晶體尺寸逐漸觸及到物理極限，難以繼續縮小，這也就意味著晶片上所能容納的電晶體數量難以繼續增加。

　　“摩爾定律過去是每5年增長10倍，每10年增長100倍。而如今，摩爾定律每年只能增長幾個百分點，每10年可能只有2倍。因此，摩爾定律結束了。”

　　英偉達CEO黃仁勳在2019年的國際消費電子展上，如此預測了摩爾定律的未來。

　　不但是黃仁勳，摩根士丹利也在一份報告中認為，傳統半導體製造業的發展已經放緩，摩爾定律的失靈就是明證。目前領先的海外製造廠的優勢可能會縮小，因為前沿開發變得越來越具有挑戰性。

　　為了衡量晶片的技術進步，行業內用了“製程”這個概念，隨著晶片上電晶體的尺寸減小，製程也就越小，晶片上能容納的電晶體數量就越多，也就是説製程越小，晶片的性能就越好。

　　就拿晶片龍頭英特爾來説，到了14奈米製程，研發就已舉步維艱。英特爾在這一水準被卡了整整5年。到了10奈米製程，英特爾也一延再延。而到了7奈米製程，又遲到了3年，今年第一批7奈米處理器該上市的時候，進程又被宣告延後6個月。

　　摩爾定律失靈會帶來什麼？首先就是成本。

　　研發費用會呈現出幾何式的增長。

　　曾在中芯國際，意法半導體等晶片巨頭任職10多年，現任一家風險投資基金首席投資官的曹韻告訴譚主：

　　在90奈米製程階段，一座晶片廠的建設和設備購買成本不過百億人民幣，然而到了7奈米，這個成本增長10倍，逼近千億元人民幣，而臺積電正在研發的3奈米製程，研發費用加上資本支出至少在萬億人民幣級別。

　　這對美國而言並不是好消息。

　　一方面，在晶片行業處於先進地位的美國即將進入瓶頸，能夠突破現有極限的新材料距離現實還很遙遠，後面還有中國、歐盟等後來者。

　　另一方面，在晶片産業的下游——5G通信網路上，中國企業握有優勢，中國的華為、中興、OPPO和中國電信科學技術研究院，四家企業一共擁有全球36%的5G標準必要專利，5G關鍵技術專利更是位居全球首位。

　　優勢領域逐漸進入瓶頸期，在劣勢領域又被拉開差距。

　　美國也許要失去未來，焦慮可想而知。

　　追逐

　　美國的極限打壓，首先讓我們認清了現實。

　　中國科學院半導體所研究員姬揚發現，這幾年，政府對科技半導體産業的重要性認識明顯更加深刻，而且推出的支援性的政策更加具體，數量也越來越多，力度也加大了。

　　雖然起步較晚，目前中國的晶片自給率也較低，高端技術長期被國外廠商控制，但中國晶片産業正在專注積蓄力量，為今後的突圍時刻準備著。

　　隨著摩爾定律到達極限，晶片産業逐漸進入後摩爾時代，更新換代速度開始下降。姬揚認為，現在是身為追趕者的中國晶片産業的絕佳時機。

　　“我們實現國産替代的決心更加堅定了，不管是政府還是市場，他們都知道目標在哪。”

　　8月4日，國務院發佈了《新時期促進整合電路産業和軟體産業高品質發展的若干政策》，製程小于28nm奈米，經營期在15年以上的公司最高將可享受長達十年的免稅期。對於頭部公司的扶持可謂“史詩級別”。

　　在政策大力推動，並且優先扶持尖端技術公司的方向下，頭部公司突圍成功的概率將大大增加。

　　不光是中芯國際，中微電子、北方華創、通富微電、華天科技、華大九天等公司，均已經在晶片設計軟體、晶圓代工與晶片生産、封裝測試等環節出現了可圈可點的地方。

　　就拿國內的半導體封裝測試行業舉例，它是晶片製造的最後一環，用於保護半導體中的晶圓裸片，連接裸片與外部電路板等零件。該行業與世界先進水準已經相差不遠。

　　本土的三大封測廠商——華天科技、長電科技、通富微電已經拿到約30%的市場佔有率，封測成為可能在短期突破實現完全國産替代的環節。

　　9個月前，國家整合電路産業投資基金二期正式註冊成立，註冊資本高達2041億元，至少撬動累計過萬億的資金助力産業發展。

　　越是風浪，越生出堅韌。

　　去年四月，習近平總書記曾在武漢考察時強調：

　　“要加快在晶片技術上實現重大突破，勇攀世界半導體存儲科技高峰。'兩個一百年'奮鬥目標不是敲鑼打鼓、輕輕鬆鬆就能實現的。機遇前所未有，挑戰前所未有。”

　　兩個“前所未有”，既是對晶片産業、半導體存儲科技的督促，也是對中國科技勇攀世界高峰的殷殷期許。

　　在這場沒有硝煙的戰爭中，誰會成為最後的贏家？

　　星星和燈光都知道。

　　無數個不眠的夜晚，無數盞徹夜閃爍在張江、科技園、坂田基地、五道口、中關村、合肥高新區的燈光。勤勞而勇敢的中國科技工作者們，正在用一種無聲但又震耳欲聾的方式詮釋著問題的答案。