20年專業(yè)經(jīng)驗 前沿技術(shù)研發(fā)新產(chǎn)品
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9月15日,美國對華為的新禁令正式生效。在此之后,臺積電、高通、三星及SK海力士、美光等主要元器件廠商將不再供應(yīng)芯片給華為。這意味著,華為可能再也買不到利用美國技術(shù)生產(chǎn)的芯片、存儲器。面對困局,華為即將開始移動生態(tài)的艱難探索之路。遭到“斷供”后的華為將何去何從?
美國制裁華為嚴重破壞全球芯片產(chǎn)業(yè)鏈
2019年5月16日,美國商務(wù)部以國家安全為由,將華為及其70家附屬公司列入管制“實體名單”,禁止美國企業(yè)向華為出售相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)品。封殺令一出,世界嘩然。時隔一年,2020年5月15日,美國商務(wù)部發(fā)布公告,嚴格限制華為使用美國技術(shù)和軟件在美國境外設(shè)計和制造半導(dǎo)體。而就在3個月后,8月17日,美國政府再次發(fā)布新禁令,對華為的打壓繼續(xù)升級。此次禁令的核心在于,任何使用美國軟件或美國制造設(shè)備為華為生產(chǎn)產(chǎn)品的行為都是被禁止的,都需要獲得許可證。新禁令切斷了華為尋求與非美企供應(yīng)商合作的道路,進一步封鎖了華為獲得芯片的可能性。自家設(shè)計的不給造,別人生產(chǎn)的不給買,直接把華為逼入了“無芯可用”的困境。“利用技術(shù)壟斷優(yōu)勢,實施可以將華為置于死地的禁運措施,超出了貿(mào)易爭端的范疇,是一種破壞游戲規(guī)則的行為。”日本國立政策研究大學院大學經(jīng)濟學教授邢予青表示。美國對華為的封殺升級,同樣挑戰(zhàn)了國際供應(yīng)鏈和產(chǎn)業(yè)鏈的底線。批評人士稱,美國此輪制裁不僅是對華為“處以極刑”,更會嚴重擾亂全球芯片市場及相關(guān)行業(yè)。
芯片設(shè)計公司通常利用美國開發(fā)的電子設(shè)計自動化工具,而在先進半導(dǎo)體制造廠中,采用結(jié)合美國技術(shù)的芯片制造設(shè)備更是再普通不過的事情。美國宣布的禁令主要針對華為,但影響遠超過華為本身。8月,美國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(SIA)和國際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(SEMI)相繼針對禁令發(fā)布聲明,希望禁令延期,并強調(diào)禁令對產(chǎn)業(yè)利益的損害。“我們?nèi)栽谠u估該規(guī)則,但是對商用芯片銷售加以廣泛限制將給美國半導(dǎo)體行業(yè)帶來嚴重破壞?!?月18日,美國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(SIA)主席兼首席執(zhí)行官John Neuffer表示。國際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會則在聲明中稱,美國此舉最終會損害美國的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè),并在半導(dǎo)體供應(yīng)鏈中造成巨大的不確定性和破壞,從而最終破壞美國的國家安全利益。
事實上,早在美國5月頒布華為禁令時,國際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會就已經(jīng)表示,禁令將抑制企業(yè)購買美國制造設(shè)備與軟件的意愿,同時也導(dǎo)致與華為無關(guān)的企業(yè)已損失將近1700萬美元。而且長期來看,“除了侵蝕美國產(chǎn)品的既有客戶基礎(chǔ),也加劇企業(yè)對美國技術(shù)供應(yīng)的不信任,更促使其他企業(yè)努力取代美國技術(shù)”。據(jù)報道,分析機構(gòu)加特納公司的分析顯示,2019年華為在全球半導(dǎo)體采購支出達到208億美元,居全球第三,這意味著禁令之下,半導(dǎo)體行業(yè)總營收可能將會減少200億美元左右。據(jù)美媒報道,美國芯片企業(yè)高通公司試圖游說特朗普,取消向華為出售芯片的限制,否則就可能會把價值高達80億美元的市場拱手讓給高通的海外競爭對手。韓國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會常務(wù)副會長黃喆周則表示,由于目前韓國的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)體系為“大企業(yè)帶動中小型供應(yīng)商”的發(fā)展模式,兩大巨頭對華為斷供后,若無法找到比華為更穩(wěn)定的合作商,整個韓國芯片產(chǎn)業(yè)都將遭受“生死考驗”。根據(jù)公開報道,三星、SK海力士、臺積電、聯(lián)發(fā)科等廠家已經(jīng)向美國商務(wù)部提交申請,希望能繼續(xù)向華為提供產(chǎn)品。不過有法律專家指出,除非有特殊情況,否則要取得許可“或許相當困難”。
為何芯片如此重要,我們?yōu)槭裁床荒苤圃旄叨诵酒?/strong>
“因為沒有中國芯片制造業(yè)能支持,面臨著沒有芯片可用的問題?!?020華為開發(fā)者大會上,華為消費者業(yè)務(wù)CEO余承東坦言,“現(xiàn)在唯一的問題是生產(chǎn),華為沒有辦法生產(chǎn)。中國企業(yè)在全球化過程中只做了設(shè)計,這也是教訓(xùn)?!?/p>
正是由于沒有獨立的芯片制造,華為才顯得如此的被動。為何芯片如此重要,我們?yōu)槭裁床荒苤圃旄叨诵酒?/p>
芯片(又稱微電路、微芯片、集成電路)是指內(nèi)含集成電路的硅片。作為智能電器的核心部件,芯片一直充當著“大腦”的角色。從電腦、手機,到汽車、無人機,再到人工智能、腦機接口等,芯片可謂無所不在。芯片體積微小,制造卻極其復(fù)雜。以手機的核心處理器為例,在顯微鏡下,指甲蓋大小的芯片上集成了數(shù)百億的晶體管,仿佛一個微型世界。而半導(dǎo)體廠商Cerebras Systems生產(chǎn)的目前最大的AI芯片WSE,基于臺積電16納米工藝,更集成了1.2萬億個晶體管,40萬個AI核心。16納米工藝,意味著在芯片中,線最小可以做到16納米的尺寸。制程縮小,則可以在更小的芯片中塞入更多的晶體管,芯片性能提升就更加明顯??梢哉f,芯片之于信息科技時代,是類似煤與石油之于工業(yè)時代的重要存在。芯片行業(yè)包括一個龐大而復(fù)雜的產(chǎn)業(yè)鏈,整體上可以分為設(shè)計、制造、封裝、測試四大環(huán)節(jié)。在封裝、測試方面,中國已經(jīng)處于世界領(lǐng)先地位。依托龐大的下游市場,中國近年來在芯片設(shè)計領(lǐng)域同樣發(fā)展迅速。然而,設(shè)計電子芯片必需的軟件EDA則被3家美國公司Synopsys、Cadence、Mentor高度壟斷。據(jù)統(tǒng)計,這3家公司共計壟斷95%以上的中國芯片設(shè)計市場,而中國最大的EDA廠商只占1%的市場份額。
中國遭遇“卡脖子”最為嚴重的是在芯片制造環(huán)節(jié)。芯片構(gòu)造極為精密,對制造設(shè)備的復(fù)雜度也有著超高要求。在全球光刻機市場當中,荷蘭ASML公司毫無疑問占據(jù)了霸主地位。ASML公司生產(chǎn)的EUV光刻機制造難度極高,需要多個國家、多個領(lǐng)域的頂級公司通力合作,幾乎代表著工業(yè)制造各領(lǐng)域的最高成果。EUV光學透鏡、反射鏡系統(tǒng)的制造難度非常大,精度以皮米計(萬億分之一米)。ASML的總裁曾介紹,如果反射鏡面積有德國那么大,最高的凸起不能超過1公分。然而,ASML公司也只是技術(shù)鏈條上的一環(huán)。EUV光刻機的鏡頭幾乎由德國的蔡司壟斷,激光技術(shù)在美國Cymer手中,ASML的核心技術(shù)只不過占光刻機的不到百分之十。正是由于全球化的分工和各國的通力合作,才能成就光刻機,成就整個半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。
新中國很早就意識到了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的巨大潛力,投入資源建立了初級的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。以光刻機為例,中國1978年開發(fā)5微米制程半自動光刻機,此后,電子工業(yè)部45所、上海光機所、中科院光電所、上海微電子等單位持續(xù)推出多個版本的光刻機。與自身相比,中國芯片產(chǎn)業(yè)并未停滯,2019年生產(chǎn)集成電路2018.2億個,40年來增長上萬倍。然而,由于芯片制造相關(guān)的基礎(chǔ)科研能力不足,制程從微米深入納米后,中國無法跟上世界頂尖企業(yè)的發(fā)展步伐,缺少足夠的市場競爭力,差距逐漸拉大。對于目前中國的芯片困境,中國工程院院士鄔賀銓表示:“我國芯片受制于人,其中最大的原因是我們的工業(yè)基礎(chǔ)——包括精密制造、精細化工、精密材料等方面的落后?!?/p>
中國芯片技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的短板最終還是需要中國人踏實創(chuàng)新來解決
“不停止、不暫停、一起努力!”。2020華為開發(fā)者大會上,華為以這樣的開場白透露出意味深長的信息。
在華為消費者業(yè)務(wù)軟件部總裁王成錄看來,芯片問題反而給了企業(yè)反思,沒有選擇就是最好的選擇。限制反而讓大家有一個非常好的機會,危、機并存。“困難是一定有的,但我更愿意看到它積極的一面,正是因為這樣的限制,我相信中國所有的行業(yè)都該清醒了,我做軟件20多年,有發(fā)自內(nèi)心的感觸。我們不能說中國的高科技行業(yè)不繁榮,因為那么多所謂高科技企業(yè)進入到世界500強,但真正看一下,這樣的‘枝繁葉茂’是非常危險的,瞬間就可以被推倒。為什么?因為我們沒有‘根’。所以從這個角度來看,芯片制裁這種事反而給了中國產(chǎn)業(yè)界去重新構(gòu)建的一個絕好機會,沒有選擇就是最正確的選擇?!蓖醭射浾f。9月1日,華為心聲社區(qū)對外公布了題為《不要浪費一場危機的機會》的華為輪值董事長郭平與新員工座談紀要。在芯片層面,郭平表示,前端還有芯片制造工藝、制造設(shè)備和原材料,是美國約束華為的地方。“對我們來說,會繼續(xù)保持對海思的投資,同時會幫助前端的伙伴完善和建立自己的能力。我相信若干年后我們會有一個更強大的海思?!?/p>
芯片這一劫數(shù),渡得過是“機”,過不了則“?!?。此前,有知情人士稱,為了應(yīng)對美國對華為的技術(shù)打壓和封鎖,華為已經(jīng)悄然啟動了一項名為“南泥灣”的項目。該項目意在制造終端產(chǎn)品的過程中,規(guī)避應(yīng)用美國技術(shù),以加速實現(xiàn)供應(yīng)鏈的“去美國化”。該知情人士還透露,華為之所以用“南泥灣”命名這個項目,背后的深意在于“希望在困境期間,實現(xiàn)生產(chǎn)自給自足”。目前,華為“去美國化”已經(jīng)取得了一定進展。據(jù)介紹,去年美國宣布制裁以后,華為發(fā)布的首款旗艦手機器件國產(chǎn)率不到30%,而今年發(fā)布的P40旗艦機,器件國產(chǎn)率已超過86%。在被制裁期間,華為已完成從推出鴻蒙OS、HMS到迭代至鴻蒙OS 2.0,HMS成長為全球第三大移動應(yīng)用生態(tài)的轉(zhuǎn)變?!皵喙敝?,華為的中低端機型可采用其他芯片予以替代麒麟芯片。例如中芯國際在今年5月已經(jīng)向華為提供低端手機芯片麒麟710A,并應(yīng)用在榮耀Play 4T手機上。不過,值得注意的是,中芯國際亦有可能受到美國禁令的影響。有外媒報道指出,美國政府正考慮將中芯國際列入貿(mào)易黑名單,使得中芯國際的生產(chǎn)受到打擊。據(jù)日經(jīng)新聞報道,中芯國際正測試非美國設(shè)備的生產(chǎn)能力,預(yù)計今年底將在完全不使用美國設(shè)備的情況下,試產(chǎn)40納米芯片,并計劃在3年內(nèi)生產(chǎn)更先進的28納米芯片。
“曾經(jīng),我們在很多方面,希望能夠用更省事的辦法解決問題,所謂‘造不如買,買不如租’。實踐證明,核心技術(shù)是買不來的。中國芯片技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的‘短板’最終還是需要中國人踏實創(chuàng)新來解決。”中國工程院院士、中國科學院計算技術(shù)研究所研究員倪光南表示,從這個意義上來說,華為事件是全民的“警醒劑”,有積極的一面。在倪光南看來,目前中國的短板主要是芯片、操作系統(tǒng)、工業(yè)軟件以及大型基礎(chǔ)軟件方面。如果能夠整合國內(nèi)資源,利用好人才和市場優(yōu)勢,突破這些短板并不會需要很長時間。不過,倪光南也指出:“發(fā)展集成電路產(chǎn)業(yè),要有長期的思想準備和投入,不能指望短短幾年就獲得回報,真正把集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展起來,恐怕還要一二十年的時間,我們要有決心,也要有定力,要把行業(yè)短板補齊,踏踏實實堅持做下去?!?/p>
這場“戰(zhàn)爭”或許是中國芯片產(chǎn)業(yè)涅槃的開端
9月11日下午,習近平總書記在北京主持召開了科學家座談會,指出了一些現(xiàn)實問題:農(nóng)業(yè)方面,很多種子大量依賴國外,一些地區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染、耕地重金屬污染嚴重;工業(yè)方面,一些關(guān)鍵核心技術(shù)受制于人,部分關(guān)鍵元器件、零部件、原材料依賴進口……這都是在科技創(chuàng)新領(lǐng)域被卡了脖子,或者受制于人,或者受制于我們自己的技術(shù)短板。上海市科學學研究所所長石謙研究員認為,習近平總書記關(guān)于很多“卡脖子”技術(shù)根源問題的論斷十分深刻。改革開放以來,我國產(chǎn)業(yè)鏈積極融入全球產(chǎn)業(yè)鏈,取得了巨大的經(jīng)濟成就,然而在創(chuàng)新鏈布局方面相對滯后,存在原始創(chuàng)新不足這塊短板?!拔覀儾槐貫榇朔穸ㄟ^去,因為這是我國經(jīng)濟社會發(fā)展的歷史階段所決定的?!笔t解釋道,過去很長一段時間,我國處于全球產(chǎn)業(yè)鏈的中下游,在科技領(lǐng)域以跟跑為主,所以在創(chuàng)新鏈的上游投入較少。如今,我國一些前沿領(lǐng)域開始進入并跑、領(lǐng)跑階段,為了在國際競爭合作中占據(jù)主動地位,我們必須把原始創(chuàng)新能力提升擺在更加突出的位置。
美國接連制裁華為背景下,加快發(fā)展自有核心技術(shù)的重要性突顯。8月4日,國務(wù)院印發(fā)《新時期促進集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的若干政策》強調(diào)集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)是信息產(chǎn)業(yè)的核心,是引領(lǐng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的關(guān)鍵力量。有消息稱,對于第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,政府將給予更高的優(yōu)先權(quán),直到真正實現(xiàn)我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的獨立自主。據(jù)央視財經(jīng)8月19日援引國務(wù)院發(fā)布的相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,中國芯片自給率要在2025年達到70%,而2019年我國芯片自給率僅為30%左右。除了國家政策和資本的支持之外,我國企業(yè)也開始加大對半導(dǎo)體的研發(fā)投入。中芯國際5月15日發(fā)布公告稱,旗下14納米及以下產(chǎn)能平臺中芯南方將獲得注資,注冊資本由35億美元增加至65億美元;阿里通過收購兩家芯片企業(yè)和投資五家芯片企業(yè)進軍芯片領(lǐng)域……在各界的共同努力下,中國集成電路產(chǎn)業(yè)正迅速發(fā)展。在復(fù)旦大學中國研究院院長張維為教授看來,中國與美國的芯片生產(chǎn)的確有一定差距,但并非所有領(lǐng)域。他指出,在國防安全領(lǐng)域里,中國使用的幾乎都是國產(chǎn)芯片,例如北斗三號衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、太湖之光超算計算機、殲-20高性能飛機、嫦娥四號的芯片和系統(tǒng)等。“相對而言,中國芯片弱在商業(yè)應(yīng)用的芯片,例如手機芯片等?!睆埦S為說。而現(xiàn)在,得益于中國廣闊的市場和應(yīng)用領(lǐng)域,中國商業(yè)芯片行業(yè)正展現(xiàn)出很強的發(fā)展動能和潛力。最為關(guān)鍵的是,在外部環(huán)境倒逼和內(nèi)部技術(shù)提升的共同作用下,國產(chǎn)芯片加速試錯、改造、提升,已經(jīng)從“不可用”向“基本可用”、再到“好用”轉(zhuǎn)變。過去,只有航空航天、超級計算機、高鐵、衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)等使用“中國芯”;現(xiàn)在,手機、筆記本電腦、智能穿戴設(shè)備等,也已經(jīng)部分使用國產(chǎn)芯片。
實踐證明,關(guān)鍵核心技術(shù)是買不來、討不來的。只有把關(guān)鍵核心技術(shù)掌握在自己手中,才能從根本上保障國家經(jīng)濟安全、國防安全和其他安全。眼下,中國芯片產(chǎn)業(yè)正在進行一場沒有硝煙的戰(zhàn)爭。這一仗的勝負,要放在十年乃至更長時間來評估。
我們不要懷疑華為戰(zhàn)勝困難的決心,而且也不要低估了中國科學家的能力和韌勁。對于華為來說,這毫無疑問是痛苦而艱難的時刻,但這或許也將成為華為,乃至整個中國芯片產(chǎn)業(yè)涅槃的開端。