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美國打壓中國晶元行業內幕!這份白宮內部報告揭露了

來源:俠客島(xiake_island)、北京青年報

中興風波,對中國的半導體乃至互聯網科技行業無疑是一次深刻的教育。

昨天,京東CEO劉強東公開稱,中興事件重重打了所有中國互聯網企業一個耳光;阿里巴巴也於近期宣布全資收購晶元公司天微,並投資六家晶元公司。一時間,要「舉全國之力」,趕超美國晶元行業的呼聲甚囂塵上。

不過,有決心固然很好,我們也應該充分認識到以晶元為代表的半導體行業競爭的激烈性。

最近,島上拿到了一份由美國總統科學技術諮詢委員會發布的名為《確保美國半導體的領導地位》的報告,文章雖然發表於2017年的1月,但其對中國的屢次提及,卻可以讓我們窺見此次美國「切斷」中興後路,遏制中國半導體行業發展的邏輯。

俠客島做了梳理摘編,一起來看:

邏輯

既然要全面」狙擊「中國,那就得師出有名。於是,文章一開始就下了個判斷:從歷史上看,全球的半導體市場從來不是一個完全競爭的市場。所謂不完全競爭,那就是有機構干預嘛,果然,文章寫道:它基於政府和學術界的研究而建立,由於考慮到國防安全等,當中有一部分的技術是處於高度限制的狀態。

基於這一點,報告做了第二個判斷:「如果我們能夠快速創新,那就能夠減輕中國帶來的威脅。但一旦美國的創新碰到阻礙,競爭者就可以輕而易舉的跟上。因此保持領先的根本方法就是超越所有競爭者。」

為了讓自己的做法更具合理性,報告還「痛斥」了中國的某些做法,比如「我們認為中國的競爭手段是扭曲市場。他們通過破壞創新搶奪美國的市場份額,並讓美國面臨國土安全的危險。」

由此,報告得出結論:美國政府不應在面對中國崛起的威脅時保持沉默或者悲觀。在創新的過程中,美國政府應該極力阻止中國的破壞和影響。

具體怎麼做?——

美國應該和中國進行會談,明白中國的真實意圖,通過加入聯盟的方式鞏固內部投資安全和出口控制,並對中國的某些違反國際協議的某些方式進行限制。美國同樣需要調整國土安全的相關協定,預防中國可能帶來的安全威脅。

控訴

在此基礎之上,中國在該領域做的一切事情,對於美國來說,都變成了極具威脅性的行動。

比如,他們雖然也承認:中國在半導體技術方面的追隨遠遠落後於美國。中國的先進位造技術跟美國、台灣和其他先進的半導體玩家比較,也是大大不如的。現在中國有很多半導體Fab,但都比當前主流的工藝落後1到1.5個世代。

但落後是可以接受的,你奮起直追就不能接受了。因此,諸如中國在2014年頒布「IC推進綱領」來促進中國半導體產業發展的舉動,都變成了一系列負面行為。

報告指出:中國的半導體策略依賴於其龐大的經費支持。這是一個包括國家基金和私募資產在內的,金額總額達到1500億美元,周期長達十年的投資。中國主要目的是通過對先進企業的投資和收購獲取其中的技術。美國過去五年共230億美元的併購規模與其對比,那就是小巫見大巫。

事實上,在美國看來,中國整個半導體的建設策略(美國將其分成了兩點:補貼和零和博弈),都是「別有用心」的。

首先來看補貼。眾所周知,為了支持行業發展,中國常常會提供各類補貼,半導體行業當然也不例外。但這一點,美國也不能忍,他們稱:

短期來看,中國的補貼對於美國公司和消費者來說,是利好的,這些錢能夠幫忙降低成本和產品價格。但長期來說,這些補貼會減弱其創新能力。而對美國來說,由於中國會將其產品的銷售範圍擴大,這會增加美國國土安全面臨的風險。而生產的過剩,則會對直接競爭者構成影響。這些補貼,也會直接侵蝕美國企業的市場份額,影響企業的僱傭狀況和創新。

再來看報告中所謂的中國的」零和博弈「策略。

強迫或者鼓勵本土消費者購買中國半導體供應商的產品,中國在這方面的表現很突出。這會使全球創新的動力驟減。對於那些非中國的供應商來說,市場就更小了。

強迫用技術換市場,以降低美國企業的創新動力。這同樣會引致先進技術能夠被所有企業迅速複製的可能,從而使市場向中國集中。而隨著中國市場的高度集中,中國就有能力去推動技術轉移,這是一個惡性循環。

盜竊IP。根據媒體報道,中國經常明裡暗裡盜取IP技術,通過審查的方式,去檢查哪些安全可控的技術,以此獲取相關半導體的技術細節。

看看,多麼嚴肅的指控。且不說到底有沒有實錘,單看這行文、這用語,就讓人覺得很嚇人了吧。

策略

如果說,前面還有些「講道理」的味道,報告在提到策略部分的時候,就是赤裸裸地在打擊中國了。

比如明明意識到,為了獲得勝利,最好的辦法是「自己跑得更快」,但他們心心念的還是中國:在降低中國追趕速度的過程中,我們會面臨很多的誘惑。一旦美國停止創新,中國在半導體領域的領先是必然的。因此保持美國的領導地位的關鍵就是持續創新。

在這一點上,美國自我感覺可以說是相當良好:美國提倡全球開放交易和投資,這個立場會讓消費者和全球經濟受益;中國更願意將補貼投向成熟的公司和行業,並持續投入幫助其成長壯大,最後產能過剩,導致經濟受到影響;中國從全球的開放中受益,但是很少承擔相應的義務。很多情況下,中國反而阻礙正常的市場化運動。

不僅如此,報告還得出了一個很」詭異「的結論:不要條件反射地反對中國的進步。那應該怎麼反對?報告建議:美國政府需要找出那些特別的半導體技術和公司,並對其加以保護,拒絕併購,避免造成可能的安全威脅。哦,島妹終於知道紫光收購美國晶元公司為什麼屢屢完敗了。

更狠的還在後面。

美國有很多方式限制中國的行動。當中包括了正式和非正式的貿易和投資規定,還有類似基於國土安全考慮的CFIUS單邊審查的工具。目前看來,這些限制效果還是很顯著的。

美國應該以國防安全作為做相關決定的衡量出發點,在某些領域不應該給中國任何談判的可能,例如中國在信息技術領域的所謂「安全可控」等。

如果中國企業通過政府支持,從美國這邊獲取先進技術產品,並最終將其推向產能過剩的後果,那麼對於我們的政策制定者來說,就需要考慮是否答應中國的這個併購了。

話說到這份上,看來,美國要遏制中國半導體發展的決定是不會動了。而對於我們來說,認清現實,而後謀動,則是必須的一步。

全球晶元幾乎被美日歐壟斷 煉成一顆中國「芯」需要幾步?

劃重點

1、中國2017年在半導體晶元進口上的花費已經接近原油的兩倍,達到2601億美元。

2、在晶元領域,美國是整體式、全方位處於領先地位,而我們只是在某些領域裡面有所突破,並且這些領域也並非核心、高端的領域。

3、一顆晶元的製造工藝非常複雜,一條生產線大約涉及50多個行業、2000-5000道工序。

4、全球晶元仍主要以美、日、歐企業產品為主,高端市場幾乎被這三大主力地區壟斷。

先有說法認為,集成電路是比航天還要高的高科技

2017年中國集成電路進口量高達3770億塊,同比增長10.1%;進口額為2601億美元(約合17561億元),同比增長14.6%。2017年中國貨物進口額為12.46萬億元,也就是說集成電路進口額佔中國總進口額的14.1%,而同期中國的原油進口總額僅約為1500億美元。中國在半導體晶元進口上的花費已經接近原油的兩倍。

近日,越來越多的人關注中國自主研發的晶元進展。若想煉成一顆中國「芯」,需要怎樣的步驟?

現狀:半導體晶元進口花費已接近原油兩倍

也許不是人人都了解集成電路,但許多人聽說過摩爾定律。摩爾定律是指,當價格不變時,集成電路上可容納的元器件的數目,約每隔18個月便會增加一倍,性能也將提升一倍。在半個世紀前,由英特爾創始人之一的摩爾提出的這一推測,已經延續了50多年。

摩爾定律揭示了集成電路領域的發展速度。在這樣的高速創新發展中,集成電路的產品持續降低成本、提升性能、增加功能。也是在這樣的高速發展中,各國集成電路技術的差距越拉越大。有業內人士表示,中國若想在主要集成電路領域追趕上頂級公司,需要的不止時間,而是整個系統性提升。

海關總署公開信息顯示,集成電路進口額從2015年起已連續三年超過原油,且二者進口差額每年都在950億美元以上。其中,2017年中國集成電路進口量高達3770億塊,同比增長10.1%;進口額為2601億美元(約合17561億元),同比增長14.6%。2017年中國貨物進口額為12.46萬億元,也就是說集成電路進口額佔中國總進口額的14.1%,而同期中國的原油進口總額僅約為1500億美元。中國在半導體晶元進口上的花費已經接近原油的兩倍。

調查:晶元有幾十種大門類上千種小門類

晶元,是指內含集成電路的矽片,體積很小,常常是計算機或其他電子設備的一部分。晶元組,是一系列相互關聯的晶元組合。它們相互依賴,組合在一起能發揮更多作用,比如,計算機里的中央處理器(CPU)及手機中的射頻、基帶和通信基站里的模數轉換器(ADC)等,就是由多個晶元組合在一起的更大的集成電路。而集成電路是非常精密的儀器,其單位為納米。一納米為十萬分之一毫米。這就對設計、製造工藝都有非常嚴格、高標準的要求。

晶元的種類很多,芯謀研究首席分析師顧文軍對北京青年報記者表示:「僅從產品種類來說,晶元的種類就有幾十種大門類,上千種小門類;如果涉及設備流程的話就更多了。美國是整體式、全方位處於領先地位,而我們只是在某些領域裡面有所突破,並且這些領域也並非核心、高端的領域,比如中國在存儲器、CPU、FPG及高端的模擬晶元、功率晶元等領域,幾乎是沒有的。如果中國發力研發,在某些小的門類中可能會有所突破。」

追訪:一台通信基站內有上百顆晶元

以運營商業務為例,通信基站設備是其最主要的產品之一,而在一台通信基站中就有上百顆晶元負責實現不同功能。「簡單來說,基站發射並回收信號,收回信號後首先要有晶元濾波,穩定信號;然後還有晶元將這種特別小的信號放大;再有晶元進行解析、處理;然後是晶元負責傳輸、分發。基站核心跟電腦類似,可以實現各種功能,但它可以支持多個手機,因而速度更快,晶元更複雜。」上述人士表示。

其中,最典型的是ADC晶元,中國目前還無法生產出可替代產品。ADC晶元是模數轉換晶元,負責將天線接收的連續的模擬信號轉換為通話或上網的數字信號。目前ADC主要依賴亞德諾、德州儀器等公司供應。

從軟體方面來說,EDA模擬軟體是另一個典型。利用該軟體,電子設計師才可以在電腦上設計晶元系統,大量工作可以利用計算機完成,並可以實現多個產品的結合試驗等。如果沒有EDA模擬軟體,則需要人工進行設計、試驗,耗費的人力、時間等成本不計其數。目前進入我國並具有廣泛影響的EDA軟體有十幾種,基本都來自於美國。

關註:製造一顆晶元需要5000道工序

一位晶元製造領域的專家向北青報記者介紹,一顆晶元的製造工藝非常複雜,一條生產線大約涉及50多個行業、2000-5000道工序。就拿代工廠來說,需要先將「砂子」提純成硅,再切成晶元,然後加工晶元。晶元加工廠包含前後兩道工藝,前道工藝分幾大模塊——光刻、薄膜、刻蝕、清洗、注入;後道工藝主要是封裝——互聯、打線、密封。其中,光刻是製造和設計的紐帶。

其中許多工藝都在獨立的工廠進行,而使用的設備也需要專門的設備廠製造;使用的材料包括幾百種特種氣體、液體、靶材,都需要專門的化工工業。另外,集成電路的生產都是在超凈間進行的,因此還需要排風和空氣凈化等系統。

有說法認為,集成電路是比航天還要高的高科技。該業內人士表示,這種說法也不無道理,「航天的可靠性估計也就4個9、5個9的樣子(X個9表示在軟體系統一年時間的使用過程中,系統可以正常使用時間與總時間之比)。現在硅晶圓材料的純度就要6個9以上。」

焦點:全球晶元幾乎被美日歐壟斷

根據前瞻研究院的報告顯示,目前,全球晶元仍主要以美、日、歐企業產品為主,高端市場幾乎被這三大主力地區壟斷。在高端晶元領域,由於國內廠商尚未形成規模效應與集群效應,所以其生產仍以「代工」模式為主。

截至2015年年底的數據顯示,全球共有94家先進的晶元製造廠商,其中17家在美國,71家在亞洲(中國有9家),6家在歐洲。日本在上世紀80年代處於領先地位,但自90年代開始其全球半導體市場份額顯著下降,至2015年僅有3家日本晶元製造商位列全球排名前二十——東芝、瑞薩電子和索尼。而與此同時,東亞其他國家已成為動態隨機存取存儲器市場的主要公司。韓國三星電子和海士力目前是世界第二和第三大半導體公司。

根據美國半導體產業協會(SIA)的最新統計數據顯示,2017年1月至2月,中國和美國的晶元市場規模份額擴大,分別為33.10%和19.73%;日本和歐洲的晶元市場份額有所下降,分別為9.29%和9.12%。中國晶元市場是全球最大、增長最快的市場,但是對外依存度過高。

熱點:英特爾一直是世界上最大晶元製造商

自1993年1月以來,英特爾一直是世界上最大的晶元製造商。個人計算機所用的CPU處理器中,英特爾就佔據了八成份額。人們耳熟能詳的奔騰、賽揚、酷睿等處理器都來自英特爾。目前,英特爾的年營收率仍然在繼續增長——無論是從PC、數據中心伺服器,還是物聯網晶元。

2016年英特爾仍是全球最大晶元供應商,全年晶元銷售額達540.9億美元,較2015年增長4.6%;市場份額達15.7%。

而在手機晶元中,高通是另一大巨頭。目前國內除了華為、三星等手機廠商外,其餘安卓手機廠商採用的全部都是高通處理器。除了購買晶元的費用外,高通還向每台手機收取專利費用。此前,魅族就與高通對簿公堂,魅族副總裁李楠稱,有100多家手機廠商都與高通簽訂了購買專利的協議。

亮點:中國半導體前三分別是華為、紫光、中興

而在國內,我國的半導體產業近年來也在加速發展。

根據中國半導體行業協會統計,2017年中國集成電路產業銷售額達到5411.3億元,同比增長24.8%。其中,集成電路製造業增速最快,2017年同比增長28.5%,銷售額達到1448.1億元。設計業和封測業繼續保持快速增長,增速分別為26.1%和20.8%,銷售額分別為2073.5億元和1889.7億元。

來自海關總署的數據顯示,2017年中國出口集成電路2043.5億塊,同比增長13.1%;出口金額為668.8億美元,同比增長9.8%。

一份由半導體協會和工信部中國電子信息產業發展研究院公布的2017年國內十大集成電路設計/製造行業的最新排名報告顯示,在國內前十大集成電路設計企業當中,華為海思半導體以361億元銷售額排名第一;清華紫光展銳以110億元排名第二;中興微電子以76億元排名第三。隨後的還有華大半導體、智芯微電子、匯頂科技、士蘭微電子、敦泰科技(深圳)有限公司、格科微電子和中星微電子。

中國能否跳離美國IP核另起爐灶?

有專家表示,我國集成電路的起步並不算晚,只比美國晚幾年。但由於其間歐美技術封鎖、國內歷史問題等多種因素,目前與歐美的差距比較大,想要在短時間內追趕有難度。

一位從業者對北青報記者表示,從整個行業來看,美國卡的是「IP(知識產權)」,「圍繞IP的戰爭更激烈,就算你用了人家的技術,人家也有產權,你無法繞開它去解決問題。」資料顯示,IP核將一些在數字電路中常用但比較複雜的功能塊,如FIR濾波器、SDRAM控制器、PCI介面等設計成可修改參數的模塊。上述人士表示,中國集成電路行業一直流行一個詞語「彎道超車」,很多人在想,能否跳離美國的IP核而另起爐灶,另外開發一整套的生態系統?但這實在太複雜了。

多位行業研究人士表示,目前中國的集成電路是系統性落後,整體提升需要從基礎性研究和人才培養來做,需要比較久的時間,「我們需要先培養數學、物理等學科的基礎人才。這些人提上來後,再由他們培養跟其他學科交叉的人才。他們需要掌握工業設計等技術。」

個案展示

華為海思半導體有限公司成立於2004年,前身是創建於1991年的華為集成電路設計中心。目前,海思總部位於深圳,在北京、上海及美國矽谷和瑞典設有設計分部。其產品覆蓋無線網路、固定網路、數字媒體等領域的晶元及解決方案,成功應用在全球100多個國家和地區;在數字媒體領域,已推出SoC網路監控晶元及解決方案、可視電話晶元及解決方案、DVB晶元及解決方案和IPTV晶元及解決方案。華為海思的產品在運營商業務、消費者業務等多個業務線都有應用,而普通消費者更多是因為華為手機搭載的麒麟處理器認識它,目前華為多款手機包括Mate系列、P系列及榮耀手機都有搭載。麒麟960還被外媒評為「2016最佳安卓機處理器」,表現超過高通處理器。海思總裁何庭波曾表示,「我們在開始做7納米,也在跟著業界一起看5納米這些更先進的工藝。」

華為海思麒麟960被評為「2016最佳安卓機處理器」

紫光展銳正致力研發國產自主可控架構的CPU

紫光展銳則是紫光集團響應國家的集成電路發展戰略,而通過資本運作、企業布局等方式大力發展起來的。2013年12月,紫光集團收購在美國納斯達克上市的國內排名第一、世界排名第三位的通信基帶晶元設計企業展訊通信公司,進而在2014年7月完成對同為納斯達克上市公司、國內排名第二的通信晶元設計企業銳迪科微電子公司的併購。2016年,紫光控股上海宏茂微電子公司,布局集成電路封裝測試領域。同時,2016年紫光控股武漢長江存儲有限公司,並在成都、南京陸續簽約落地總投資額近1000億美元的存儲晶元與存儲器製造工廠。

據其官網消息,2015年,紫光展銳與英特爾達成合作,開發出了基於英特爾x86架構的系統晶元並上市。目前,紫光展銳擁有5000多名員工,其中90%以上是研發人員;在全球設有16個技術研發中心。紫光展銳正致力研發國產自主可控架構的CPU。

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