關於中興被美國制裁事件思考，核心技術受制於人是我們最大的隱患

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面對技術差距，既不能盲目悲觀，也不能被非理性情緒裹挾，而應該激發理性自強的心態與能力，通過自力更生掌握核心技術。

美國商務部日前宣布，今後7年內，將禁止該國企業向中國電信設備製造商中興通訊出售任何電子技術或通訊元件。這一事件在輿論場上引發深入討論，出口禁運觸碰到了中國通信產業缺乏核心技術的痛點。「缺芯少魂」的問題，再次嚴峻地擺在人們面前。

禁售7年對應的正是2025年，美國如此行事，真正的用意昭然若揭。如《紐約時報》所說，美國的真正考量是要遏制中國製造業升級，拖慢「中國製造2025」這一強國戰略。這些年來，中國通信產業發展迅速，晶元自給率不斷提升。華為的麒麟晶元不斷追趕世界先進水平，龍芯可以和北斗一起飛上太空，而藍牙音箱、機頂盒等日用品也在大量使用國產晶元。但也要看到，在穩定性和可靠性要求更高的一些領域，國產晶元還有較大差距。數據顯示，2016年中國進口晶元金額高達2300億美元，花費幾乎是排在第二名的原油進口金額的兩倍。互聯網核心技術是我們最大的「命門」，核心技術受制於人是我們最大的隱患——此次事件，讓我們感受到切膚之痛。

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美國制裁中興，背後折射的是中國集成電路行業的問題：中國有著全球最大的半導體市場，但集成電路設計企業的主流產品仍然集中在中低端。基礎能力上的欠缺，強烈依賴第三方的先進IP核、先進工藝和外包設計服務，最終行業將受制於人。

◆半導體

長期以來，美國一直對中國半導體產業的發展十分警惕。美國商務部對中國有嚴格的晶元及相關技術的出口禁令。2017年1月6日，時任美國總統奧巴馬的「科技顧問委員會」在白宮網站上發布了題為《確保美國半導體長期領導地位》的報告（以下簡稱《報告》）：「本報告的核心在於，只有通過在尖端科技的持續創新，才能減緩中國半導體帶來的威脅並能促進美國經濟的發展。報告中的《影響中國行為》的部分，明確提出要聯合其盟友，加強全球出口控制和內部投資安全。

此次「301調查」中主要指控中國的四項問題：強制性的技術轉移、歧視性的許可要求、國家資金扶持海外併購和非法商業黑客行為，第一、二、三項中美方所舉的案例也主要涉及中國半導體行業。而且特朗普要求美國有關部門加強對中國在美國投資高科技企業的限制，親自阻止了與中國相關的基金公司收購美國FPGA公司萊迪思（Lattice），基本上關閉了中國收購任何美國半導體企業的大門。最近歐、美、日聯手組成的「新貿易聯盟」所提出的中國「不公平貿易」的兩大借口：一是國家補貼和政府資助，二是要求外國公司轉讓關鍵技術，其所針對的目標也主要是中國的半導體行業。

2017年全球集成電路市場規模達3400億美元，其中54％的晶元都出口到中國。商務部2017年5月發布的《關於中美經貿關係的研究報告》顯示，美國出口的晶元有15％銷往中國。根據Statista的統計數據，2017年美國向中國出口了價值60億美金的晶元，排在飛機、大豆和汽車之後，位列第四。但是，美國還有相當一部分的半導體晶元是通過美國公司的海外分支機構（在新加坡、香港等地註冊的公司、甚至是其在中國的合資或者生子公司）向中國銷售的。根據芯謀研究統計，基於美國十三家半導體領軍企業公開的年報，其在中國的銷售額之和達709．7 億美元。由此可見，晶元是美國對華貿易的隱形冠軍。即使這樣，特朗普仍在施壓要求中國購買美國更多的晶元。同時通過各種政策紅利加強美國的半導體產業的優勢，並取得了不錯的成效，例如最近促使博通迴流美國、台積電在美國設立全球最先進的半導體代工廠。

由此可見，這場由美國挑起的對華貿易戰，半導體產業必將是交戰雙方博弈的重頭戲。一方面，美、日、歐的半導體企業在中國擁有巨大的投資和市場利益，另一方面中國面臨沉重的晶元進口壓力，一直想擺脫脖子上被套著的繩索。因此，半導體晶元既是雙方的博弈的重要籌碼，但也是一把雙刃劍。衝突各方何時打、如何打晶元這張牌值得關注。美國對中興通訊的禁令很可能打響了對華晶元攻防戰的第一槍。

在北京時間3月23日，美國總統特朗普宣布，擬對中國價值高達500億美元的商品徵收懲罰性關稅的同日，日本政府在內閣會議上也決定，對中國的部分鋼鐵產品徵收反傾銷關稅。緊接著，日本和歐盟在4月3日、4日分別向世界貿易組織（WTO）遞交文件，要求與美國一道，向WTO投訴中國「涉嫌歧視性的專利技術許可規定」。因此，中國應該清醒的認識到，美國、歐盟和日本之間儘管並非鐵板一塊，但很可能聯手針對中國； 此次對華貿易戰完全有可能由「中美衝突」演變為中國與「八國聯軍」之戰。因此，中國需要做好美、歐、日聯手向中國集成電路施壓的準備。之前德國政府就曾在奧巴馬的要求下，撤回了已經頒發給中國公司的收購德國半導體設備企業愛思強的許可。被日本軟銀收購的英國企業Arm在2016年3月也按照美國商務部的要求，第一時間切斷了對中興通訊的支持。

◆晶元

中國半導體行業協會（CSIA）的統計數據顯示，2017年我國半導體晶元的市場規模達到1．40萬億元，保持常年在兩位數以上的規模增速。中國半導體晶元市場在全球份額中的佔比從2000年的7％到2020年預計將達到的46％（2017年約為43％）。

圖1：中國曆年半導體進出口額

作為全球最大的半導體晶元消費國家，我國半導體晶元市場嚴重依賴進口。過去幾年中國的晶元進口額維持在2000億美金左右，自給率不足20％。。

圖2：我國集成電路自給率不足兩成

雖然中國半導體產業近年來取得了長足進步，但在全球晶元產業格局中仍處於中低端領域。以CPU為代表的高端處理器晶元的自給率均為個位數，存儲等晶元的自給率接近零。即使華為海思在通訊基帶晶元和應用處理器器晶元取得了不錯的成績，但是其中的核心處理器IP仍然是來自於Arm、Cadence等公司。

圖3：國內主流晶元的自給率

2013年以來，伴隨著國家上千億規模的集成電路產業基金的設立和地方政府對集成電路產業的大力支持，中國半導體晶元銷售額一直保持15％以上的較高的增速水平，與之對應的是全球半導體晶元銷售額增速在2013－2016年期間平均年化不到5％。面對高速成長的中國半導體產業，美、歐、日很可能希望通過此次貿易戰，迫使中國放棄對半導體行業的國家投入、政府補貼等扶持政策。同時為其本國半導體企業爭取更多、更為有利的中國市場准入條件，比方說在政府採購、中外合資比例中清除對國外晶元廠商的限制性條款，從而抑制或者減緩中國晶元產業的崛起勢頭。而中國挾其市場優勢，一定希望進一步優化半導體產業政策，改善中國本土的半導體晶元企業的商業環境，最重要的是在晶元設計領域催生革命性的創新，從根本上縮短中國在半導體產業領域與世界先進水平之間的差距。鑒於晶元對於下游5G通訊、人工智慧、大數據、雲計算、機器人、無人駕駛等所謂「新經濟」所起的先導性、引領性作用，可謂得晶元者得天下，國家崛起中首先要保障晶元行業的崛起。因此，中、美之間的半導體晶元的攻防戰將是此次貿易衝突中中國寧可對其他的局部利益之爭做出「犧牲」，也要確保在半導體晶元領域的戰略定力。

◆CPU

全球晶元基本上可以分為：通訊晶元、計算和控制晶元、存儲器晶元、音視頻處理晶元、電源管理晶元、感測器晶元、驅動晶元、以及上述晶元組合的系統晶元。其中計算和存儲晶元兩大類約為1000億美金的銷售額。存儲晶元本身不涉及信息安全，分別被美國、日本、韓國的三星、海力士、東芝、美光、英特爾等幾家巨頭企業控制。而中國最近在存儲領域投入了大量的資金，有多條生產線即將投入生產。計算晶元主要包括：被英特爾和Arm壟斷的CPU；被英偉達、AMD壟斷的GPU，被德州儀器壟斷的DSP。其中CPU計算晶元的核心，不僅操作系統運行在上面，而且還肩負著整個計算體系的安全使命。過去30年，人類經歷了由數字化、互聯網、移動互聯網所引發的三波顛覆性產業浪潮。依靠半導體工藝的進步和架構的創新，CPU處理器性能不斷飛躍並作為用戶最友好、最通用的計算平台，承擔了以上應用領域中的主要計算負載，由此成為每一波產業浪潮背後的關鍵推手。

圖4：過去30年CPU的發展趨勢

目前國產CPU的研發方式大致可劃分為三大類：購買授權、合資、自主研發。

第一類採用購買授權：技術引進路線，購買國外CPU的IP授權，並藉助現有的生態系統開拓市場。比如華為、展訊從Arm公司授權IP設計晶元。

華為海思基於Arm授權，從2009年的K3到2017年的麒麟970，取得了驕人業績。但是，華為獲得的Arm指令集授權模式，但並不具備自主創新的能力，不僅許可費高昂，而且每次授權期限僅僅4－5年，還被限定使用範圍。最關鍵的是華為面臨中興通訊同樣的風險，一旦美國或者日本政府提出制裁，Arm將不得不停止技術支持，而被授權企業馬上面臨滅頂之災。

第二類採用合資／合作：10多年前中國就開始通過與國外公司成立合資公司方式實現技術轉移，發展本國科技產業。通過合資／合作讓中國相繼獲得設計高端處理器的技術能力，同時培養了一批技術人才。上海兆芯、貴州華芯通、天津海光都是屬於這一模式。在當時的歷史環境下，合資的確是有益的嘗試。不失為一個研發風險小、市場推廣難度低的一時之選。但是，合資本身決定了中方難以無法外方技術的整體框架，難以形成自主創新的能力。

圖5：與境外公司合資／合作大致情況

第三類採用自主創新，即以龍芯、申威、華夏芯為代表，自主研發完全自主知識產權的指令集、工具鏈和微架構。

圖6：國產晶元現狀

中國作為全球第二大的經濟體，完全有必要立足自主可控的指令集和高可靠性的自主微架構構建中國計算晶元產業生態，逐步構建安全可控的信息技術體系。2018年初暴露出來的Meltdown、Spectre等CPU設計缺陷影響之廣、程度之深給中國敲響了警鐘，不僅英特爾、AMD、Arm等巨頭全部中招，而且所有合資公司或者許可這些公司CPU技術的中國晶元公司同樣受到影響。因此，包括倪光南、魏少軍在內的專家紛紛反思，指出中國需要實現CPU底層硬體安全的指令集和微架構這兩大關鍵技術的自主可控，依靠底層硬體和體系架構設計的自主改進和自我完善，才能實現未來針對類似事件的主動防禦體系。

目前英特爾和Arm 兩家家公司的指令集體系，基本壟斷了全世界幾乎所有的智能手機、電腦及伺服器等設備。但是，PC、手機行業已經出現飽和，不再是集成電路行業的最大成長動能。而人工智慧、智慧駕駛、物聯網、AR／VR、區塊鏈等領域目前尚未出現壟斷巨頭，也完全沒有形成生態系統，在這些領域國產CPU大有可為。

隨著人工智慧的興起，針對深度學習等神經網路演算法的新型計算單元，即AI專用處理器，得到快速發展。我國在這些領域完全與國外晶元廠商在同一起跑線上，多家國內晶元開發商競相發布了自己的AI處理器晶元：

圖7：國內已發布的AI專用處理器

但是，需要指出的是，這些深度學習的專用處理器，僅相當於CPU的協處理器，就像現在的音視頻處理晶元一樣，作為某一個特定的功能單元，最終大部分會被集成進CPU主導的SoC晶元中去。最近，英偉達公司免費開源了其深度學習處理器的設計，並與Arm公司聯手建立CPU＋AI的生態系統，對國內的AI專用處理器公司造成了巨大的衝擊。因此，指望通過AI來打破中國計算晶元的整體落後局面並不可行。事實上，整個計算晶元進入了CPU與GPU、專用處理器等其他計算單元進行異構融合的「CPU＋」時代，谷歌新任董事長、計算機架構大師Hennessy就曾表示CPU與多種計算單元融合的異構計算架構是AI晶元的設計趨勢。因此，谷歌、蘋果、三星等都在研究新一代的CPU架構，以期更好的支持異構計算。

相比之下，我國在新一代異構計算領域卻沒有得到足夠的重視。縱觀集成電路發展史，後來者能夠居上，都是抓住技術創新和應用創新的機遇，才能最終成為偉大的公司。比方說Arm抓住移動終端爆發的新應用，推出符合市場需求的低功耗處理器，擊敗了英特爾等競爭者，牢牢佔據了移動處理器市場，在人工智慧領域，英偉達利用其GPU的優勢，在伺服器側佔據了大量的市場。在新一代CPU領域，RISC V的興起，在一定程度上已經構成了對Arm的威脅。因此，中國如果超前部署，完全有機會深度影響異構計算相關產業的發展方向，在處理器產業的下一輪的國際競爭中，參與制定新的遊戲規則，在新的跑道上成為領跑者。反之，如果待國際巨頭們布局完畢，我們將只能被動接受新的遊戲規則，不但有可能使得現有國產CPU處理器廠商的生存環境更加艱難，而且在技術和產業方面與國際先進水平的差距也將越拉越大，重蹈上一代CPU處理器的覆轍。

中國是全球最大電信市場，而市場就是力量，我們一直希望以市場換技術，這是有道理的。美方很拒絕我們的做法，那我們就應該用這個市場直接扶持本國高技術公司的研發。或許在一段時間裡，我們將比較困難，但這個困難期肯定能夠度過去，結局將是中國本土公司的技術能力煥然一新。

我們肯定不能允許美方將晶元當做大棒對中國揮舞。如果說以往的採購方便讓中國發展本國晶元三心二意的話，那麼從現在起，我們可以靠美國晶元活得很好的幻想應該破滅了。中國有組織科技攻關的能力，也有推動國產晶元逐漸替代外來晶元所需要的動員力，最重要的就是決心。

特朗普政府在幫助我們下這個決心。如果中國真的轉換了思路，也許過多少年之後，我們會感謝美國今天做出的限制決定，慶幸它促使中國早一點恢復了清醒。

一旦中國加速研發使用國產晶元的工作全面上路，美國方面的態度也將隨之軟下來。美國半導體產品還可以進入中國，但到那時主動權將牢牢掌握在我們自己的手裡。為了那一格局的轉換，我們必須行動。

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來源：紫檀芯說、人民日報

編輯：一休哥

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