破局——危与机
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发布时间：2022-09-15 03:08
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时间：2023-10-04 05:21
回顾美国过去针对华为的一系列禁令：中国缺芯，美国通过芯片限令来掐脖子；中国搞定芯片，美国就通过芯片制造来阻止；中国搞定芯片制造，美国则将通过制造设备、材料以及软件来控制。因此，中国走出芯片困境，需要勇气和理性并存。
那么在半导体行业，中国卡脖子的地方在哪儿？为此我们需要梳理芯片产业链。
（1）产业链上游——芯片设计自主可控
回顾中国芯片的发展历程，我们会发现与芯片工艺相比，我们更擅长在芯片设计领域追赶。举例来说，20年前我国在无线调制解调芯片是一片空白，而到了今天华为已经有能力发布性能领先全球的5G调制解调器芯片了。从经济和社会角度分析这个问题，这是因为芯片设计可以走Fabless的商业模式，Fabless的商业模式允许芯片设计公司无需承担建造Fab的风险和巨额费用，因此芯片设计公司需要的资本量比较低，资产主要是设计IP等虚拟资产，换句话说少量资本即可撬动芯片设计公司去获取大量收入并带来回报。因此，芯片设计公司无需国家资本的大量资助就能做得有声有色，光靠社会力量也能把芯片设计这项事业做得很好。在手机芯片的研发设计领域，中国大致形成了“1+N”的格局，其构成简单来说，就是华为海思做大哥，带着一群如韦尔、圣邦、卓胜微、兆易创新等围绕着华为产业链做替补的小弟。
主攻手机核心SoC和基带芯片的华为海思，已经站在了全球Fabless设计领域的制高点上了。华为今年在中国SoC芯片的市场占有率已经达到了43.9%，甚至超过了由小米、OV以及一众二线厂家共同供养的高通骁龙，跃居中国第一。而去年发布的麒麟990 5G的跑分更是吊打同时期的高通骁龙855plus，与年末发布的骁龙865相差无几。
基带芯片，可以说是手机里最核心的部件之一。强如苹果，面对高通的基带专利，也不得不乖乖的交上保护费。而唯一能与高通一战的，就是海思的巴龙系列基带芯片。去年年初，华为发布巴龙5000，成为全球第一款单芯片多模5G基带芯片，并支持率先支持SA独立组网与NSA非独立组网。
在此之上，华为还将巴龙5000集成到了麒麟990 5G处理器中。在芯片上，更强的集成就意味着更小的面积、更低的功耗，而在麒麟990 5G之后发布的骁龙865却为了能够尽快上市，选择了外挂5G基带。这也难怪在5G手机出货量已经直*40%的中国市场，高通的市场份额会被华为反超。
（2）产业链中游——芯片代工国内仍需培育
对于华为来说，无论是外购，还是自研芯片，大部分都是通过晶圆代工生产，再交由OSAT厂进行封装测试的，如果没有代工厂的支持，华为就算设计出令高通颤抖、英特尔落泪的高精尖芯片，但也可能会变成废纸。而这一块则集中在中国台湾地区，特别是台积电和日月光，负责大部分华为用芯片的制造和封测。代工厂主要负债半导*造，其核心工艺是晶圆制造和晶圆加工，要比后面的封测环节难得多，此处的设备投资非常庞大。在建厂全部的投资中半导体设备投资占比67%，在这67%的投入中，晶圆制造设备占到了70%以上。因此Foundry（代工厂）模式的投资规模较大，资产较重，维持生产线正常运作费用较高；需要持续投入维持工艺水平，一旦落后追赶难度较大。所以总体而言，芯片制造的投资可谓天量级别，有人这么比喻，建两座最新的12寸晶圆厂相当于一个三峡大坝。因而，芯片代工也进入了淘汰赛，形成了“一超多强”的格局：中国台湾的台积电，占据市场51%份额，是当之无愧的头号玩家；韩国三星则占据19%份额，在强悍追赶；第三、四名的联电、格罗方德已经举手投降，表示不再研发14nm以下制程。排名第五的中芯国际是*最大最先进的代工厂，但只有不到6%的市场份额。过去由于台积电工艺制程领先，而且配合华为主动扩产，华为海思芯片长期都是由台积电代工，订单金额占到台积电收入的14%，仅次于苹果的23%。华为、台积电双方互相依赖的重要性，显而易见。但美国这次对华为的“精准打击”意味着台积电对华为的供货将受到阻碍，那么我们会问*是否有可以挑大梁的公司。答案是有的——中芯国际，但技术改进和研发资本投入仍然任重而道远。一方面中芯国际落后台积电2代的制程，另一方面为保障产能，需要有大额的资本开支，但2015-2019年中芯国际的资本开支总计大约100亿美金左右，还不到台积电一年支出。至此，中芯国际虽然仍不是台积电的对手，但是至少已经完成了优秀备胎的自我修养。但是，同样，受美国新规的*，中芯国际恐怕后续如果要为华为代工芯片也需要获得美国的许可证。有人提出中芯国际是中国国内的企业，可以不用管美国的*。但一旦，美国认为中芯国际违规，可能迫使美国应用材料、泛林半导体等远程锁死中芯国际的设备，使其变为无法工作的“废铁”。
（3）产业链下游——底层亟待突破
前面提到了半导体设备的重要性。美国设备企业2019年度的销售收入在全球半导体设备行业占49%，其中应用材料位居行业第一（应用材料、泛林），而我国在光刻机、离子注入机、量测设备、SOC 测试机、PECVD 等设备领域的国产化程度低，对美国设备品牌的依赖程度为 47%。美国最新针对华为的*，在很大程度上就是落脚在半导体设备上的。即使华为大部分芯片都能自研完成，也必须交由晶圆代工厂，而无论是台积电，还是中芯国际，它们采用的半导体设备，有相当一部分都是来自于美国的，因此，要用这些设备为华为生产芯片的话，按照美国的说法，必须先经过其批准才行。这样的“长臂管辖权”具有很大的杀伤力。
同样在上游环节，半导体软件（主要包括EDA设计软件和 OPC、SMO 等光刻计算软件）被美国绝对垄断，本土品牌仍在培育期。在半导体材料领域，日本处于领导地位，美国企业在不少细分领域处于龙头地位，因半导体材料国产化处于起步阶段，美国及瓦森纳升级技术管控（2020年2月24日，日本媒体Japantime报道，包括美国、日本在内的瓦森纳安排Wassenaar Arrangement”42个成员国在2019年12月同意扩大出口管制范围，新增加的管制范围包括可用于军事目的的半导体基板制造技术和用于网络攻击的军事软件），仍将制约我国半导体行业的整体发展。
对于半导体软件，EDA软件的问题还是有解决方案的。一方面，可以通过一些技术措施，延续对原有软件的使用；另外，即使来自国外的先进软件彻底断供了，本土的产品也是可以用的，不过，其整体水平肯定低一些，如果用的话，在几年时间内，设计出芯片的整体性能恐怕是要打一些折扣了。不过，这也是在所难免的。
（4）破局与未来推演
卡脖子的点在于半导体设备，直接影响代工厂能否向华为供货。在短期内半导体设备无法自主可控，那么中国可能推出反制措施，但可能会比较克制，视美方的反应，而逐步加重，一次性把能打的牌都打完是不理智的。预计双方之间的会斗上几个来回。短期内可能不会有结果。
危机中也蕴含机遇，美国此次欲推出的断供*将进一步促进华为供应链国产替代，这是国内半导体产业链十年难遇的大机遇，会加速制造、设备材料环节的国产替代机会。本轮新的管制协定对国内半导*造和半导体设备也是一个很大的机会。据了解，华为对于国产化目标是，只要性能达到要求的国产供应商就会100%采用。
基于此，从美国企业的角度看，美国之前的禁令已经让一些美国芯片厂商及含有美国技术25%的芯片厂商不准向华为供货了，现在新规又迫使华为没法用自研芯片，那么这不等于美国忙活半天，为日韩欧及中国其他芯片厂商拉生意？因此，芯智讯认为，接下来美国可能会放开很多国产芯片可替代的美国芯片厂商，给他们发放许可，让这些厂商可以与华为做生意，并促使华为增加使用美系芯片。这样华为可以继续维持运转，但是却等于是废了华为的武功（无法用自研芯片），然后让其开始依赖美系芯片（指的是那些可以被替代，但是目前相比国内芯片仍然有一定的优势的美系芯片），从而使其产品失去技术领先性，失去市场的领先地位。
摘引文献：
1、谁来帮助华为：三大赛道的崛起与困境，2020
2、华为芯片产业链的变数，2020
3、美国升级管制措施之后，关于华为事件的终极推演，2020
4、中银证券—半导体设备、材料、软件点评，杨绍辉，2020
