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美國打壓下華為還有哪些明顯短板 仍要翻兩三座大山
送交者: 力挽狂瀾 2020年08月19日20:14:45 於 [軍事天地] 發送悄悄話

  9月15日之後,中國自主設計的、最先進的芯片被迫提前退休。華為海思高端芯片麒麟9000,正準備9月亮相,卻很可能成為絕版。絕版的原因也很簡單:是受到美國第二輪制裁的影響,台積電將不再為華為代工。那麼,華為未來的出路在哪?如何突圍?本期我就來分析一下。

  美國第二輪制裁是5月份公布的:任何企業供貨含有美國技術的半導體產品給華為,必須先取得美國政府的出口許可。禁令公布後,有120天的緩衝期,9月15日正式生效。

  美國就是擁有這樣一劍封喉的能力。美國的基礎科研、企業,有強大的研發能力,讓美國的技術成為整個系統裡最強的一股力量。這種力量,不單會應用在商業上,必要的時候,也會被美國政府使用。這也是從戰略上,中國最擔心的。一家中企業,像華為,已經很強大了,但是仍然無法獨立完成芯片的生產。單單做好芯片的設計,就已經要動用幾千上萬人,全力以赴才能完成。

  拿設計來說,華為的芯片設計公司海思,正式成立是在2004年,之前作為一個公司內部的部門,1991年就成立了。海思不是一開始就做手機芯片的,做的是基站,還有安防設備,還有家庭用的,路由器、機頂盒什麼的。到了2009年,才推出第一款手機芯片,K3V1,還不成功。之後終於在2014年,推出了麒麟910時,打出自己的成績。再之後,一款比一款成功,最近幾年,裝配麒麟高端芯片的華為手機,一款比一款風生水起。可是就在海思追趕成功後,美國的制裁來了。海思的高端芯片,全球只有一家能夠代工,就是中國台灣的台積電,美國要求台積電不給海思代工,那麼海思的高端芯片就生產不出來了。

  手機芯片,海思不算是從零開始,而是購買的一家英國公司,叫ARM的授權。ARM是芯片設計圖紙的供應商,它賣的是毛坯房。全球其它的設計公司,基本都是從它這裡買毛坯房,再回去自己裝修,這也叫購買ARM的架構。買來,能力弱的,簡單裝修一下,能力中等的,可以再調整一下格局,鑿鑿牆什麼的,能力強的,像蘋果、高通,還可以把毛坯房拆開,深度修改。目前,海思的麒麟、高通的驍龍、蘋果的A系列芯片,都是基於ARM架構設計製造的。

  任正非早就說過,芯片暫時沒有用,也還是要堅持做下去。一旦出現戰略性的漏洞,我們不是幾百億美元的損失,而幾千億美元的損失。所以這就是戰略層面的眼光。毛坯房買來了,還要使用工具才能設計。這種設計軟件通稱叫EDA。寫文檔我們需要Word,WPS這樣的工具,做圖我們要用PS,設計芯片就要用EDA。它核心功能包括“PS軟件+素材庫”,可以實現芯片上數十億晶體管的設計。還有豐富的IP庫,可以把模塊標準化,做過開發的朋友都會知道,標準化的模塊多麼重要,我相信現在一般難度的編程,都是用標準化模塊的,然後加點邏輯什麼的,從頭寫的很少。第三就是仿真,可以給設計圖紙查漏補缺。

  EDA類軟件廠商,美國公司獨霸天下:新思科技(Synopsys),楷登電子(Cadence),明導科技(Mentor),占據了全球八成以上市場。而我國最大的EDA廠商,華大九天的份額只有1%。這是一個很要命的問題。

  芯片設計出來了,就是代工,把設計圖紙製造出來。這個領域主要玩家有五個:中國台灣的台積電,韓國的三星電子,美國的格羅方德,中國台灣的聯電以及大陸的中芯國際。目前,台積電占據全球市場份額一半以上,三星在兩成左右,其它幾家都在5%到10%之間。芯片代工是一個重資產投入、重資金密集型的產業,但很遺憾,華為在這個領域還是空白,余承東自己也承認。

  他公開表示,未來華為要解決這些問題,將全方位紮根,突破物理學、材料學的基礎研究和精密製造瓶頸。在終端器件方面,華為正大力加大材料與核心技術的投入,實現新材料+新工藝緊密聯動,實現突破性創新。這很明顯,在美國的極限施壓下,華為更深刻認識到了在芯片製造上的不足。

  剛才說了這麼多,大家似乎都忘了一個國家,就是日本。日本哪裡去了?明明曾經是半導體行業最強的國家。這也與美國的打壓有關。1980年代,美國的日子有點不好過,大量進口日本汽車,市場份額一度達到20%,單汽車業,80年代初就有6萬工人失業。美國有一個名稱叫“鐵鏽帶”,指的就是美國傳統的製造業基地:五大湖一帶,企業相繼破產,大批工人失業。

  與日本的貿易摩擦不斷升溫,美國開始對日本的全面打壓。從紡織、鋼鐵、汽車、白色家電,所有對美國順差大的都要打。這裡面自然就有半導體行業。1986年,世界半導體產為銷售前三,是日本電氣公司,就是NEC,東芝還有日立,前十位六家是日本的。1987年,美國終於抓住機會,就是“東芝事件”。東芝在幾年前,向蘇聯偷偷出口了8台機床,違反了巴黎統籌委員會的禁令。巴統,我在上期節目裡也介紹過了,是冷戰時期西方對社會主義國家進行技術封鎖的聯盟。

  美國是軍方先“捅出”這件事的。他們發現,追蹤蘇聯潛艇變得困難,後來再一了解,哦,是進口了日本的設備,讓蘇聯潛艇的製造技術提升了,於是開始追究日本企業東芝。美國政壇群情激奮,議員們在國會山前砸毀了東芝產品,還提出一系列懲罰措辭:罰款150億美元,禁止東芝所有產口向美國進口,為期5年。

  可是當時違反“巴統”的不止東芝一家,美國單單挑中了日本的東芝。最近幾年日本媒體報道,早在1979年,也就是東芝向蘇聯出口設備之前的三年,美國已經很難偵查到蘇聯潛艇的位置。蘇聯潛艇的靜音化設計製造,其實與東芝設備無關。可是這都不重要了,歷史可以給東芝“翻案”,可是美國不會。

  還有一件事,就是“IBM商業間諜”事件。1982年,美國逮捕了6名日本人。這6人屬於日立和三菱,涉嫌非法獲取IBM最新技術情報,有操作系統,有硬件,偷運至美國境外。這起事件被稱為“20世紀最大的產業間諜事件”。一年後,這起案件以庭外和解的方式結束,日立和三菱的職員承認有罪。兩家公司支付了巨額補償金,富士通也被牽扯進來,支付了21億日元。

  整個80年代,美國大規模使用“301調查”,對日本進行制裁。“301調查”,指的是美國的《1974年貿易法》的第301條,在涉及技術轉讓、知識產權和創新領域對別國進行打擊和制裁。再加上1985年的“廣場協議”,誘導美元有秩序地貶值,讓日本商品變貴,全面降低日本日本最有競爭力的產業,這才有了日本“失去的20年”。

  我們想一想,日本在1991年之後的經濟問題,是因為日本人不勤奮、不夠肝嗎?是因為日本創新力不足嗎?我看到國內有些文章,說日本的經濟危機,只說他們的國內經濟泡沫,房價高,越來越多的人去辦高爾夫會員卡,卻完全不提美國對於日本制裁,這種人恐怕不是蠢,而是壞。

  好了我們再說回華為。美國現在的做法,是逼華為從地基開始打起。華為已在為紮根半導體製造做準備。8月初,任正非訪問了四所高校:上海交大、復旦、東南大學、南京大學。從學科背景看,上海交大在計算機領域有獨特優勢,東南大學有幾個國家一級學科,電子科學與技術,信息與通信工程,復旦大學數學、物理是王牌專業。

  值得注意的是,任正非一行的隊伍中,包括海思總裁何庭波,還有戰略研究院院長徐文偉。何庭波在我之前的節目裡頭提到過了,她領導了華為在芯片設計的成功。其次是徐文偉,他早在1991年,就牽頭做出了華為第一顆專用集成芯片,後來還主導了多項芯片業務。

  任正非正在釋放出一個重要信號:從高校挖掘、儲備人才,試圖通過產學研一體,讓芯片自主的整個產業壯大。目前,上海是全國集成電路產業的龍頭城市,華為不僅在浦東建立了有1萬多人的研究所,在青浦還投資了400億,建設2萬多人的研發基地。

  7月,有媒體報道,華為也在從幾家半導體廠商挖人。有一家半導體廠商,除了總經理,基本上都接到了華為的電話。而且有的人,是放下了手中的重要項目,直接走的。這也顯示出華為深入紮根半導體設備的緊迫性。

  短期,還是要靠採購別家產品,有外媒報道,華為將已經把聯發科設計的最高端芯片——天璣2000,納入到明年的供應鏈中。如果情況屬實,是一件好事。但變數也是有的,聯發科設計的芯片,也是由台積電代工,這算不算違反美國禁令?現在還沒有十分明確。聯發科那邊也是有所畏懼的,所以對此事也是半遮半掩。

  剛才說了,美國對於芯片製造企業有掌控權,芯片設計企業,也掌握着最強的三家。芯片製造企業,還會用到多種設備,包括光刻機、刻蝕機、檢測設備等等。

  光刻機行業,最強的是一家荷蘭公司,阿斯麥(ASML)。最高端的產品叫EUV光刻機,比如賣給台積電的就是這種產品:體積極其龐大,重量足有180噸,單次發貨需要動用40個貨櫃、20輛卡車以及3架貨機。一台設備,就有超過十萬個零件、4萬個螺栓,以及3000多條線路。僅僅軟管加起來,就有兩公里長。即使設備買回來,也不是插電就用,光調試組裝就需要一年。2019年,阿斯麥賣出了30台EUV光刻機,台積電買了18台,三星8台,英特爾4台。單價都在1億美元以上。阿斯麥的股東由美資主導,另外,EUV光源技術也來源於美國。

  除此之外,還有刻蝕機、離子注入、化學拋光等等很多環節,美國企業占據主導權,應用材料(AMAT)和泛林(LAM)、科磊(KLA),都是細分領域的巨頭。

  所以,美國對台積電的號令,不過是它手裡的一張牌而已。如果真的進一步封鎖,每一個環節,都可能致命。就是我剛才說的生態,整個生態領域非常多,涉及企業也非常多,環環相扣,少了一個領域都無法完成生產,至少是卡住了最高端產品的生產。這些企業在平時,可以有競爭,有合作,可是在非常時期,就只能受霸權指揮。

  我做這個視頻,也只是做為行業外的人,進行的一點點普及工作。華為是行業內的人,對這些太熟悉不過了,形勢看得太清楚了。余承東就呼籲,國內半導體產業鏈加強合作,快速探索出一套在美方制裁下,生產製造半導體產品的方法,避免今後在更長時間段內被“卡脖子”。半導體產業應該全面發展,突破包括EDA的設計,材料、生產製造、工藝、設計能力、製造、封裝封測等等。

  要想打破半導體產業鏈的壟斷,不是華為一家公司能完成的,需要中國企業通力協作、歷盡時艱,把全部環節打通,同時達到世界先進水平。當然,這是一條極其艱辛的路,需要跋涉很久。

  中國發現芯片被卡脖子後,在芯片設計上有了海思,然後是代工領域,現在有了第二集團的中芯國際,這時又發現設備環節需要突破,於是中微公司、上海微電子在刻蝕機和光刻機設備有所收穫時,這時又發現設備核心零部件受制於人;當零部件也有所進展時,最終發現芯片材料還是被卡脖子。

  早就有人提出在多個領域攻艱,任正非也認識到,芯片靠砸錢是不行的,得砸數學家、物理學家、化學家。現在,華為目前至少有700名數學家,800多名物理學家,120多名化學家,以及六千多名基礎研究專家,六萬多名工程師。基礎研究的人,都算起來15000多人,把金錢變成知識,應用型人才,6萬多,開發產品,把知識變成金錢。

  那我國整體基礎研究怎麼樣呢?從宏觀上來看,2018年,我國基礎研究只占5%,這也已經是近十年新高。而同期美國,17%,日本是12%。國內基礎學科研究長周期、弱轉化、低收入,很多人都選擇了轉行。預估2021年前後,我國集成電路人才缺口接近30萬。華為高端芯片絕版後的最終出路,或者說中國半導體製造的最終出路,在於產業鏈企業通力協作、全面突圍,更在於基礎科學的發展以及相關人才的培養。以往,中國要突破半導體,曾有十座大山,現在只剩兩三座。




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