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华为再遭芯片“掣肘”,国产替代阵痛是必由之路

作者:陈玲丽时间:2020-05-20来源:电子产品世界收藏

在5月15日,美国对的技术限制进一步升级,根据新规要求,购买采用美国软件和技术生产的半导体,包括那些处于美国以外,但被列为美国商务管制清单中的生产设备,要为和海思生产代工前,都需要获得美国政府的许可证。

本文引用地址:/article/202005/413304.htm

而美国在半导体方面处于全球领先水平,不少芯片厂商或多或少的使用美国设备或者软件技术,这样一来像台积电、三星等厂商要想向华为提供芯片,必须通过美国的许可。

另外,公告中申明为防止对使用美国半导体制造设备的外国铸造厂造成直接不利的经济影响,这些制造厂已根据2020年5月15日启动基于华为设计规格的产品的任何生产步骤,只要这些外国生产的产品不受新许可规定的约束,从生效日期算起的120天内,它们将被重新出口,从国外出口或转移(在国内)。

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对于美国进一步升级对华为的技术限制,在5月18日的华为全球分析师大会上,华为轮值董事长郭平等高管接受媒体采访。对于美国持续封杀华为的原因,郭平表示,最近自己在阅读美国高管的讲话,美国认为,技术领先是美国技术霸权的基础,任何其它国家和公司的技术领先,可能都会损害美国的霸权。“很不幸华为在ICT领域有了领先。”

此外,值得关注的是,就在美国推出限制升级之际,台积电宣布将投资120亿美元在美国建厂,将生产5nm芯片,这被认为是美国未来进一步限制华为芯片生产的措施之一。不过台积电对此进行了否认,台积电表示“相关报道“纯属市场传言”。

从卡“华为”改为卡“海思”

在一年前,美国对华为的制裁仅限直接向华为出售的美国软硬件产品、或是采购华为产品的美国公司。但现在美国却对华为供应链下手了,美国对华为的技术限制进一步升级,这意味着美国制裁华为升级,更是精准打击华为半导体的生产能力。美国商务部公告称,由华为及其在实体清单(例如,海思半导体)上的关联公司生产的半导体设计之类的商品,是某些美国商务控制清单(CCL)软件和技术的直接产品。

不难看出,此次瞄准的对象就是华为旗下海思半导体,从卡“华为”改为卡“海思”,美国是想要通过控制芯片生产从而控制住华为消费者业务的命脉。众所周知,芯片作为智能手机的核心零部件,一旦遭遇“断供”将对华为手机业务打击非常大。

海思之所以受到关注,外界认为或与其在实体清单下取得的亮眼成绩有关:华为海思的发展可以说非常迅速,从2016年的260亿的营收一路增长到2019年的842亿,三年时间翻了三倍多,换算成美元高达到120亿。对比美国芯片设计商的两大巨头高通和博通,他们在2019年的营收分别为243亿美元和226亿美元,可以看出海思已经在快速追赶而且逼近全球最大的两家芯片设计公司。

根据今年4月底国内分析机构CINNO Research发布的月度半导体产业报告显示,华为海思在中国智能手机处理器市场的份额达到43.9%,首次超越高通(32.8%)。虽然海思这两年高端芯片没有特别亮眼的突破,但是中端芯片非常猛,而且造价便宜质量好,美国如果放任海思的话,华为的海思再过几年发展后可能真的会非常牛。(如果美国不卡海思,只要华为放开了供货给国内别的品牌,预测两年后美国手机芯片从国外进口能减少30%以上)

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根据最初的限制,美国设想华为将无法从海外进口美国技术含量高于25%的产品,但没想到的是,最关键的台积电代工部分,居然成功合法合规地避开了这25%的限制。因此,之后才会不停传出要把25%降低至10%的说法。业界也曾推测,即使把美国技术含量降到10%,很有可能台积电的部分制程技术仍是可以“低空飞过”,甚至台积电最新的7nm、5nm制程都可能躲过美国这个规定。

或因如此,美国用新禁令来封锁华为,直接要求所有为华为代工的半导体厂都需要经过美国政府的批准。卡住的不单单是台积电,是卡住了全世界所有半导体厂,使其不帮华为生产代工。

不过华为还有窗口期,将华为的临时许可再延长90天,以及条例生效后上游供应商仍有120天缓冲期,华为已紧急对台积电追加高达7亿美元大单,产品涵盖5nm及7nm制程。

虽然短时间问题不大,但是长远来看华为将面对的是芯片代工的未知数。未来华为还是必须寻求中国芯片厂商合作,而中芯国际是被广泛认为能够实现海思半导体芯片制造需求的企业,它将是华为寻找芯片制造“备胎”的关键,其中资背景能最大限度地避免美国制裁造成影响。

值得注意的是,目前中芯国际的工艺制程和台积电、三星等还是存在一定差距,中芯想要追上台积电还需要一些时间,不过相信以中芯目前的制程进步的较高速度应该不会长时间拖慢华为产品的迭代速度。去年曾有消息称,中芯10nm/7nm制程已有实质进展,今年中芯放出消息回应传闻:性能略逊于台积电7nm的中芯N+1工艺已在去年第四季度流片,有望今年第四季度量产进入市场。这也意味着如果禁令实施,中芯或许能帮助华为正常运转。

新禁令对芯片代工制造环节影响最大

美国此次对华为的禁令目的是要把华为乃至中国踢出全球芯片市场。上一轮的封杀影响华为软件层面,即不能使用谷歌、Facebook这些海外的主流应用,进而导致华为在海外市场份额大幅下降。而这一轮的封杀是直接是冲着更为关键的芯片设计制造而来的。

这次新的禁令有一个重大的变化,就是芯片的设计工具EDA也在禁令范围之内。这一点确实和之前有很大的不同,2019年的实体经营清单禁令里面没有限制华为使用美国的EDA芯片设计软件,只是美国厂家可能不会继续提供升级服务。

现在如果华为使用美国的EDA芯片设计软件设计芯片,也会受到美国经营的管制,要得到美国政府的许可,所以华为海思芯片的设计环节就会受到巨大的影响。就EDA设计这一块来说,主要由Synopsys、Cadence、Mentor这三家美国公司垄断,短期来看没有其他厂家可以替代它们。

除此之外,这次美国新的禁令对华为芯片制造这块来说是最棘手也是最致命的,华为设计出芯片以后没有工厂可以帮它代工制造了。由于台积电代工制造的设备和技术一部分出自美国,因此会受到美国禁令的约束,这一点不光是针对台积电,像其他的代工厂也受到相同约束。目前芯片这个代工制造环节主要是被台湾的台积电和韩国的三星所垄断。

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数据截止到2019年三季度,大家可以看到台积电一家就占了半壁江山,达到50.5%的份额,第二名是三星18.5%,这里面还有两家中国厂商分别是中芯国际和华虹半导体。这两家企业都在上海,市场份额都很小,但最关键的问题不是市场份额,而在于现在芯片的制程上 —— 排在第一名的台积电领先中芯国际至少两个制程,台积电目前已经实现7nm的制程正在将向5nm制程大规模量产前进。

如果未来台积电真的停止了华为的订单,那对华为来说影响确实是非常大的。因为目前华为的7nm订单以及未来即将生产的5nm芯片订单都是由台积电代工,而且只有台积电能够代工,因为目前国内的晶圆厂不具备7nm以上的代工工艺,其中国内最先进的芯片代工企业中芯国际能够代工的芯片工艺只有14nm。

如果未来华为的7nm芯片和5nm芯片被限制了,手机销量下滑了,那对华为的总体营收确实会带来较大的影响。因为,华为手机销量占华为总体营收的比例是比较大的,比如2019年华为总体营收8588亿元,同比增长11%,净利润627亿元,这里面消费者业务实现4673亿元的营收,而消费者业务当中有很大一部分都是手机贡献的,华为手机对总体营收的贡献至少达到40%以上。在这种背景之下,如果苹果、三星甚至国内的小米OPPO 、vivo等其他手机厂家未来可能推出5nm芯片的手机,那么华为就会处于比较被动的局面。

虽然中国的半导体产业在设计、封装与整机上达到了较高水平,但底层的高端装备、EDA软件、材料,还是以西方为主。以制造芯片的半导体设备为例,我国已经成为全球第二大半导体设备市场,仅次于韩国,下游市场对半导体设备需求也极度旺盛,但是国产设备的自给率程度却不高。2018年我国半导体设备进口金额为112.3亿美元,国产设备产值15.9亿美元,自给率仅为12%。

目前全球集成电路专用设备生产企业主要集中于欧美、日本、韩国和我国台湾地区等,以美国应用材料公司(Applied Materials)、荷兰阿斯麦(ASML)、美国拉姆研究(又译泛林半导体)(Lam Research)、日本东京电子(Tokyo Electron)、美国科磊(KLA-Tencor)等为代表的国际知名企业起步较早,占据了全球集成电路装备市场的主要份额。

业内人士曾对国产化有过这样的总结,从终端到芯片,再到芯片设计工具,然后到芯片制造和制造设备的材料,走到最后才发现设备和材料底层的材料、物理、化学、数学的原创理论基础都是中国半导体产业要补的“课”。

华为创始人任正非曾表示,要重视基础科学的教育,只有长期重视基础研究,才有国家和工业的强大。没有基础研究,产业就会被架空。换言之,数理化理工科的基础科学,才有半导体设备和材料的底层突破,才有代工、存储的工艺突破、才有华为等企业的上层创新。

事实上,任正非一直对美国零部件的采购持开放态度。他在多个公开场合接受采访时表示,华为手机、5G基站是可以不用美国元器件就能制造出来,但是如果华为不买的话,这些美国公司该怎么办。当被问及“华为未来会将手机中的美国零部件都替换掉吗”,任正非直言,“不会,美国永远都是我们的好朋友。”

从全球产业来看,现代科技产品需要高度专业化,也就是说成熟的制造商已经形成了一个高效率和高产的产品制造和交付系统,以相对较低的成本为客户提供了大量的产品,这就使得制造业供应链往往很难集中于某一个国家,也很难轻易搬迁。

美国对其他半导体企业的重拳出击与对“美国制造”回流的执念,影响的不仅仅是单一地区的产业链。对于半导体上的制造厂商来说,三十年前在哪里设厂考量因素也许只有一个“成本”,但现在“风险”与“供应链韧性”也成为了新的选项。

跨过时艰 向未来

5月16日上午,华为心声社区微信公众号发文称:“回头看,崎岖坎坷;向前看,永不言弃”,同时配图是一架二战中被打得像筛子的一架战斗机,因坚持飞行,最终安全返回。图片配文称:“没有伤痕累累,哪来皮糙肉厚,英雄自古多磨难”,疑似回应美国的打击。

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2019年以来,BIS将华为及其114个与海外相关的分支机构加入实体名单以来,希望出口美国商品的公司必须获得许可证。在此背景下,华为从去年开始便在加速“去美国化”。在美国一系列的制裁举措下,华为开始培养国内的供应链,将麒麟710处理器原本由台积电12nm制程,转单至中芯国际14nm;在操作系统方面,正加紧研发独立自主的“鸿蒙”操作系统。

据日本专业调查公司Fomalhaut Techno Solutions的调查结果显示,在华为Mate30 5G版中,中国产零部件的使用比例为41.8%,比美国制裁前上市的旧机型4G版提高了整整16.5个百分点。与此同时,在4G版中占比达到11.2%的美国零部件只剩下玻璃壳等极少部分,占总体的1.5%,几近于消失。

和针对华为类似,美国针对中国航天早就是先例,尤其是中国在2003年突破载人航天技术实现之后。一是臭名昭著的“沃尔夫条款”,二是针对性的ITAR禁运条例 —— 严禁中美双方任何官方层面航天交流,严禁任何航天科研合作,严禁美方接待中方人员,参观都不行,甚至在美学术会议大量卡签证;任何航天产业链产品不得出口中国,任何有美国航天器件的航天器不得由中国火箭发射等等。尤其是最后一部分,美国是个航天大国,世界有哪个国家航天产品会不使用美国零部件呢?

曾经在国际商业发射市场很火的长征火箭逐渐失去份额,虽然达到世界先进水平,性价比还极高,结果没人购买,无法实现创汇赚钱。不过也有一定好处,那就是必须自力更生:现在的新一批航天产品,已经没有“国产化率”这一说了,因为都是100%,重点在于又实现了多少技术突破。例如长征五号火箭:“长征五号全面突破了以12项重大关键技术为代表的247项关键技术,新技术比例几乎达到100%”。

无论是华为还是中国航天,在实现国产替代的过程中,阵痛当然是有的,但是最终,春天总会来,花也自然会开。等迎来破局的时刻,那就大放异彩了。

中国已经抢滩登陆,现在5G领域处于领先地位。5G是一项基础设施业务。它依赖于无线接入网、无线局域网和各种设备。华为现在是全球5G技术和产品的领先供应商。美国只有高通拥有手机芯片,而没有设备供应商。中国的主要竞争对手是芬兰的诺基亚公司,市场份额17%,以及瑞典公司爱立信公司,占14%。

据估计,到2025年,以5G为动力的工业互联网可能创造23万亿美元的新经济机会。如果中国在5G领域独占鳌头,将能够主导一系列依赖5G平台并与之交织的新兴技术带来的机遇。

当前,华为无疑引领了5G技术的制高点,不仅拥有用于手机等终端的巴龙5000基带芯片。还拥有用于基站等通讯设备的芯片。可以说,华为拥有研发制造5G全系列产品的能力。

对比美国高通公司,目前只拥有5G手机基带芯片,而且性能低于华为(下载速度慢,仅支持单模等)。对于通讯设备,高通公司根本没有这块业务。苹果公司目前也无法研发自己的5G手机基带芯片,支持5G的iphone迟迟无法退出。而Intel公司也确认放弃了5G基带芯片的研发。作为通信设备厂商,美国也就思科还可以,但是也远远落后于华为,目前全球设备厂商华为排名第一,思科排名第四。

从5G专利权看,欧洲电信标准协会公告的5G Polar专利数,华为占据49.5%,排名第二的爱立信仅占25.2%。远远落后于华为。

5G技术处于正在形成的未来技术和工业世界的中心。本质上,通信网络不再仅仅用于通信。它们正在演变成下一代互联网、工业互联网,以及依赖于这一基础设施的下一代工业系统的中枢神经系统。




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