全面禁售芯片能癱瘓中國武器裝備系統嗎？

萇軍紅 曹永勝

最近中興公司被美國政府禁售電子元器件，面臨滅頂之災，網上對我國的電子元器件行業的討論突然多了起來，但眾說紛紜的某些文章中，其實很多消息并不準確。事實上，我國電子元器件行業近年來進步很大，尤其在軍用電子元器件上，但是行業整體仍然面臨很多挑戰，不缺錢，主要缺技術積累，缺人才，仍然需要很長時間才能趕上世界先進水平。對我國電子元器件行業及其在國防應用的前景，我們是謹慎樂觀的。

一、中國的IC行業水平分析：

中國的經濟實力是在最近十年左右才爆發性增長的。由于IC FAB工廠所需投資額巨大，十幾年前中國實際上沒有多少錢投入，水平落后是必然的。再加上科研體制的問題，早期有一幫公司靠打磨進口芯片冒充自己的產品，造成了極其惡劣的影響，首當其沖的就是“漢芯”，以至于網上一有新聞說中國什么芯片獲得突破，立即有人蹦出來說：是打磨掉人家的標打上自己的標的吧？這種情況直到近些年才有所改觀。

首先看IC制造FAB企業的水平：中國目前（2018年初）最先進的IC制程工藝是中芯國際和廈門聯芯的28納米制程。廈門聯芯的28納米良品率已經超過95%，而中芯國際的28納米良品率還不高，實際上對這一工藝還沒完全搞利索。而中芯國際已經把14納米制程作為研發重點，爭取在2019年底之前量產。另外臺積電在南京投資的16納米工廠，目標是2018年底量產。

那么世界最先進水平呢？上周剛剛爆出的消息，三星的7納米制程剛剛量產成功，而且是應用了ASML最先進的EUV光刻機完成的。而臺積電沒有使用EUV光刻機的7納米工藝要到今年底才能量產，英特爾會更晚些。使用EUV光刻機未來可升級到更先進的5納米制程。

這樣看來，中國的IC制程技術比世界最先進水平落后兩代以上，時間上落后三年多（臺積電和三星的14/16納米制程工藝都是在2015年開始量產的）。這實際上就是美國對中國大陸IC制造設備的禁運目標。IC制造設備種類非常多，價格都非常昂貴，其中最重要的是光刻機。光刻機的生產廠家并不多，在28納米以上線寬的時代，日本的佳能和尼康都能制造，但是IC制程工藝進步到十幾納米以下時，佳能和尼康就落后了，基本退出了光刻機市場。去年底， ASML的中國區銷售總監對媒體說， ASML最先進的EUV光刻機對中國沒有禁運，但是美國政府又的確有禁運的指示，那么，到底禁運不禁運？這個問題得這么看：ASML每年光刻機的產量只有不多的幾十臺，每臺賣一億多美元，只能優先供應它的主要股東，對，就那三個最先進的IC廠家：三星，臺積電，英特爾。中國企業如果訂貨得排在后面等，交貨期將近兩年，交貨后生產線調試，工藝調整還要一年左右，加到一起，從下訂單到量產要至少三年。這樣通過正常的商業邏輯和流程，就能達到美國政府制定的，讓中國落后于最先進IC工藝至少三年的目標。那美國政府何必要蹦出來說禁運呢？

但是在這里必須說明，中國IC制程落后的最主要原因，并不是買不到光刻機，或者是光刻機到貨太晚。最主要的原因在于沒有足夠的人才和技術！現狀就是，即使把所有最先進的生產設備都馬上交給中國IC制造企業，中國IC企業在三年內也沒有能力量產最先進的IC制程。事實上中芯國際目前就有14納米制程的全套設備，而他們的28納米制程都沒整利索。再說一遍：最大的瓶頸在于缺乏技術和人才。

IC生產工藝異常復雜，是人類目前生產的最復雜的產品，沒有之一，有了最先進的生產設備，就比如給了我最高級的畫筆和顏料，我仍然畫不出一幅能看的畫來，因為我根本不會畫畫，不知道怎么落筆，怎么鉤線，怎么涂色。用IC生產設備生產IC，需要經過大量的工藝研發，需要知道用什么材料，制作成什么形狀，怎么布局，等等，才能保證良品率。而中國懂這些技術的人才太少太少。中國自己的大學微電子專業離業界先進水平太遠，培養出的合格工程師太少。這也解釋了，為什么中國的IC制造企業大量高薪挖臺灣日本韓國的IC制造人才。指望買到最先進的生產設備，短時間就趕上世界最先進水平是不現實的。技術的積累和人才的培養都需要很長時間。

那么到底有沒有機會趕上呢？也許未來5年左右是個彎道超車的機會，但要看運氣。原因在于，新一代制程工藝對于半導體線寬的縮小不是無限制的。業界普遍認為，以目前的工藝技術，到了3納米以下的時候，電子在半導體內的流動就不是按照我們所理解的理論來走了，而是會遇到神秘的量子效應，當前的工藝技術就失效了。各大領先企業都投入巨資研發全新的工藝和技術，試圖突破這一限制，媒體上經常能見到某某公司又有什么突破。但到目前為止，還見不到實用的技術突破。所以，也許，在5年之內，各領先企業都會停滯在3納米制程附近，正是中國趕上來的好機會。但是也有可能，未來5年真會有技術突破，那么領先企業還會繼續領跑，中國還得在后面苦苦追趕。

不過IC制程工藝未來有一個發展方向是實用的并且已經在閃存行業應用了：那就是向多層發展，3D堆疊。目前三星已經量產64層堆疊的NAND Flash芯片，正在開發96層堆疊的技術，中國紫光剛剛量產32層堆疊的NAND Flash芯片，64層的計劃到2019年才能量產。而除了閃存芯片之外的CPU類IC，目前都是平面的一層，未來肯定會向多層發展，能夠成多倍地提高IC的集成度。這種技術也是中國企業需要突破的。

但是，除了對速度和功耗有極致要求的一些IC需要追求最先進的制程工藝外，比如各種CPU和GPU等，其它大部分的IC產品實際上并不需要使用最先進的制程工藝。實際上，目前業內公認性價比最高的制程工藝是28納米，而這一工藝正在被中國大陸企業掌握。還有一個事實就是，28納米工藝的營業額目前是臺積電所有工藝里最高的。只要把這塊市場拿下，做大，中國的IC企業就能占據大半江山了。

再說說FABLESS IC設計企業。這個行業中國進步是比較快的，當然這也和能買到現成的IC設計方案有關（業內叫IP core），其中最有名的就是ARM架構的CPU了。2017年底，中國大陸的FABLESS企業的營業額已經超過了臺灣，而且還在高速發展中。

這里可以舉一個每個人都用的產品的例子：手機CPU。目前世界上擁有自主CPU的智能手機廠家只有四個：三星，蘋果，華為（麒麟處理器），小米（小米的松果CPU是基于大唐的技術）。而世界上的手機生產企業能外購到的智能手機CPU也只有四家的產品：高通，聯發科（MTK），三星（魅族最愛用），紫光展銳。蘋果，華為和小米的CPU不外賣。不過，最近華為的麒麟970 CPU開始向聯想K9 Plus手機供貨了，不知是不是在中國政府的壓力下華為才放開的。另外，去年聽說，小米的松果CPU也和生產諾基亞品牌手機的HMD公司簽訂了一個意向書。紫光展銳的智能手機CPU主要用在低端手機上，但是別看低端， 2017年紫光展銳的營業額及市場占有率都和臺灣聯發科MTK相差無幾了，在大陸市場的推動下，超過聯發科是必然的事。

不要認為國內智能手機CPU企業都靠買ARM的IP core，沒什么了不起。要知道，數年以前美國買ARM方案做手機CPU的IC企業可有不少，比如NVidia，Marvell， TI。他們后來都退出了智能手機CPU市場。而中國這幾家企業堅持下來了并且發展壯大，很了不起。

在很多產品線上，比如WIFI芯片，藍牙芯片，交換機芯片，FPGA芯片，中國的FABLESS企業都有布局，都有產品，只不過產品還比較低端，占據高端的都是國際大廠。那么怎么才能走向高端？高端芯片比低端芯片強的主要不在制程工藝上，甚至低端芯片的制程工藝和高端芯片可能是一樣的甚至更高。

高端芯片高在這幾個方面：1.擁有專利，甚至寫入了行業標準；2.能領導行業標準的升級，性能更好功能更多；3.在推出時間上能領先低端廠家，吃掉產品生命周期中利潤最豐厚的時段。以WIFI芯片為例：國際大廠如英特爾，博通，Marvell等，都養了一大批研究人員，對未來幾年的技術進行研究，同時在IEEE的WIFI標準化組織里投遞研究成果，和同行PK，爭取把自己的專利寫進下一版標準中去。同時工程部門同步做實現，能在IEEE開會的時候拿出樣品做成果展示。當WIFI標準一定稿，立即推出產品。國內做WIFI芯片的小廠根本沒有這個實力參與這個游戲，只能等WIFI新版標準發布之后，拿到文檔，仔細研究，然后研發生產。更多的時候，最新標準還無法實現，只能生產老版標準的產品。這就是低端產品和高端產品的主要差別。

總之，在FABLESS設計行業，我國企業的布局已經展開，發展迅猛。主要的問題是，仍然有一些空白點需要填補，已有的產品偏向低端，需要慢慢向高端拓展。

二、中國的軍用電子元器件行業發展淺析

和民用電子元器件市場90%以上靠進口不同，我國軍用電子元器件由于一直受到美國禁運，國家投入得早，基本上在1999年炸館事件之后就開始大規模投入，堅持了將近20年的高強度投入，最近這些年終于開花結果，大部分的軍用電子元器件都有突破，到今天自給率已經接近80%。我們的國產化率是實打實的。去年底公布的電科14所的華睿2號DSP性能已經接近TI的高端DSP了。

首先我們應該明確，軍用電子元器件和民用產品的要求有所不同。民用產品一定把性能，功耗，成本都放在高優先級考慮，而軍用電子元器件則是把可靠性，環境適應性，抗各種輻射干擾等放在最高優先級考慮。

難道軍用CPU不追求性能嗎？答案是不像民用產品那么追求。比如，Windows10，你打開菜單，可以看出菜單是用一種漸進式的動作彈出的，所有人機界面都有一種三維視覺效果，陰影，半透明，淡入淡出，這些花里胡哨的效果都需要CPU和GPU在后臺拼命計算。而軍用電子產品的界面以簡潔明了為第一要求，可以看看F22戰斗機的座艙顯示器，都是以簡單的線條為主，對CPU的速度要求沒那么高。事實上， F22戰斗機的寶石柱航電系統，采用的是486CPU，而當今世界最先進的F35寶石臺航電系統，采用的是英特爾早期酷睿處理器，65納米制程工藝。

按照工作環境溫度范圍和抗輻射能力從低到高排列，電子元器件的等級基本可以劃分出四等：民用級，工業級，軍用級，航天級。民用級電子元器件基本只能工作于室溫下，抗輻射抗干擾能力很低。工業級可工作于戶外和工業車間環境，工作溫度范圍更廣，有一定抗干擾能力。軍用級則可在更嚴酷的環境下工作。航天級是頂點，可在宇宙空間中工作，有太陽直射時能達到零上二百多度，處于陰影之中是零下一二百度，還有各種輻射包括X光，阿爾法粒子，電磁波等等的強輻射，民用電子元器件一上去就完蛋。

所以，軍用IC和民用IC的生產有很大不同：

（1）軍用IC通常用不著最先進的制程工藝，有些功率器件還特別需要更大的線寬來承載大電流。要知道美國軍用電子元器件的兩大楚翹，TI和ADI，都沒有英特爾臺積電和三星那種頂級制程工藝的工廠。砷化鎵，氮化鎵微波功率器件，MEMS微波器件，使用的制程工藝線寬更大，通常是幾十微米級。

（2）軍用IC的使用的材料，制造工藝和封裝工藝都和民品不太相同，都是為了達到嚴酷的工作環境和可靠性要求。我國軍用電子元器件的生產企業以國家隊為主，這里列幾個這些研究所和工廠的成就：

a.AVIC洛陽中航光電，他們的各種工業級接插件和連接器產品，2017年向芬蘭諾基亞供貨1.5億元人民幣，向瑞典愛立信供貨9000萬元人民幣。另外向歐洲ABB，西門子集團也大量供貨。

不要瞧不起接插件和連接器，有些技術含量非常高，158廠有的高級連接器，可以同時連接電線，光纖，同軸電纜，和液冷管道，并且連接器可以旋轉，里面的線路不受影響。

b.CETC中國電科13所的產品更廣。軍迷們掛在嘴上的AESA相控陣雷達的MMIC TR組件，砷化鎵，氮化鎵功率器件，這些都早已量產。成本和美國比并無多大優勢，MMIC是單片微波集成電路的縮寫，用在雷達和軍用通訊器材上比較多，而民用通訊也用得上，這是13所很看重的領域。他們的射頻元器件已經在向中興華為供貨了，主要用在基站上。這類元器件也是高價格高利潤的。除了通訊基站意外，未來無人駕駛汽車用的毫米波雷達上也用得到。

c.CETC中國電科55所的產品線70%和13所重疊，他們更重視民用產品研發。未來的5G通訊系統將全部采用智能天線波束合成技術，目前我們看到的諾基亞，愛立信，中興和華為展示的5G天線，還全都是分立器件，體積有熱水器那么大。而55所的這個產品只有一盒撲克牌那么大，這才是未來。

d.今年初法國總統馬克龍訪華，帶來法國軍工企業泰勒斯Thales集團的質量總監，給航天某所頒發了質量證書，這標志著該所進入了Thales的供應鏈。據Thales質量總監說，在考察某所之前，他們以為中國的航天級電子元器件非常落后，考察完之后認為，某所的水平和美國最先進水平只有1到2年的差距。而俄羅斯這幾年一直采購中國造的軍用電子元器件。我們的差距并不遠。

e.我國計算機用的CPU產業也有所發展，目前看，這些產品在商業上不太成功，但可以用在軍用和政府IT系統中，完全自主化，解決了國家安全問題。從龍芯（MIPS架構），海光和兆芯（X86架構，從AMD和VIA取得授權），申威（購買DEC alpha架構），再加上一些交換芯片，arm架構的處理器，中國基本上能實現整個計算機和網絡設備的全自主。

總體來說，中國軍用電子元器件國產化率比較高，但還有20%左右需要進口，其中大部分通過特殊渠道是比較容易買得到的。但的確有些高端的產品難以買到，主要集中在高端DSP，高端AD/DA變換器等領域。這些高端的產品一般是按訂單生產，市場上沒有存貨。比如雷聲公司要造一批雷達，向TI公司訂購1000片DSP，TI公司會單獨開動生產線生產，從交貨到雷聲公司入庫，都有美國安全部門監控。對于這些產品，我相信在我國軍工企業的努力下，一定能實現國產化。

三、中興怎么辦？中國怎么辦？

這次中興被美國政府禁售電子元器件，麻煩很大。雖然被禁售的美國產電子元器件有可能找到日本歐洲乃至國產貨代替，但是所需時間太長，原因如下：

導入替代電子元器件并不是一件容易的事。對于一個從未用過的元器件，需要經過大量的測試，需要很長的時間，下面是一些例子：

a.最容易替代的是一些電阻電容類的無源器件。基本上只要出一版新的電路板PCBA，經過一段時間的可靠性測試，就可以量產。總共需要的研發時間也就是數周。

b.如果是涉及到無線電的射頻器件，替換起來就麻煩多了。因為這些射頻元器件直接影響到產品發射出去的電磁波，除了新PCBA需要經過可靠性測試以外，無線部分還需要送交第三方實驗室進行無線方面的測試，比如諧波，雜散方面的測試，取得相關國家和地區的政府認證，比如歐盟的CE，美國的FCC認證。而且在研發方面還涉及軟件參數的調整。這個流程至少需要數月時間。

c.如果是產品的核心處理器要更換，那就更麻煩了，因為這涉及到軟件。如果新的處理器所用的操作系統和原來的都不一樣，那就相當于整個產品重新研發一遍。甚至原來十幾年在原有操作系統上所積累的大量軟件代碼，全都需要移植甚至重新編寫。整個新電路板PCBA需要把所有的測試流程都重跑一遍。整個流程需要的時間就是數月乃至數年了。

總之，即使有替代品，中興公司也會面臨數月乃至數年沒法出貨。更何況，可能真的有些元器件只有美國能生產，其它國家沒有，這就沒辦法了。電子產品中涉及的電子元器件成百上千，有一顆你買不到，你的產品就造不出來。所以，即使這次中興自己去討好美國政府也是沒有用的，唯一的希望就是中國政府采取措施，在貿易戰上為中興爭取機會。最近不是美國高通公司要收購恩智浦公司，需要中國政府批準么？這簡直是送子彈上門啊。

從另一方面講，中國政府必須把電子元器件行業尤其是IC行業作為發展的重中之重了。

網上有些文章做情緒性地宣泄，說什么中國市值第一的是茅臺，讓我們揮舞著茅臺酒對抗英特爾吧。還有人說，共享單車燒錢五六百億，怎么不見中國政府投資電子元器件產業呢？說這樣的話的人是對中國近些年在電子元器件行業的投資并不知曉。

事實上，中國對民用電子元器件行業大規模投資是近十年內才開始的，之前經濟實力不足，實在沒錢投那些天價的工廠。而近些年來的投資，非常有針對性。2017年全球電子元器件的總市場是4000多億美元，中國占了一半多，約2300多億美元。這其中90%以上靠進口。進口額最大的是各類屏幕和閃存內存芯片，約有七八百億美元。屏幕方面，LCD是現在的技術，OLED是未來的技術， 韓國三星電子的AMOLED屏幕占了全球95%的份額，閃存和內存方面，三星和韓國海力士占全球70%的市場份額，如果拿下屏幕和內存閃存的市場，我們的進口電子元器件就會減少至少三分之一，那么就看看中國在這兩方面的產業布局吧：

八個OLED廠子在建，每個投資額都是四五百億人民幣！都在未來兩年內量產！可以預計，兩年之后，三星對OLED產業的壟斷將被徹底打破。

另外LCD面板廠，在過去十年，我國已經建設起了十幾個，目前還有幾個高世代LCD面板廠在建設，每個投資額也是四百億人民幣以上。

屏幕廠的世代線劃分是按照基板的尺寸決定，基板越大，世代越高。AMOLED目前最高的就是6代線。LCD最高的是10.5代線。屏幕都是從基板上切割下來的，每世代線都有一個最經濟的切割方法，通常是切割成6塊相同的屏幕。去年底京東方合肥10.5代線量產，最經濟的切割方法是切割成6塊75寸屏幕面板。這是目前世界上最先進的LCD生產線。京東方為了保證利潤率，偏向于將75寸面板做成8K分辨率。所以今年下半年，我們將會看到一批國產電視機75寸8K分辨率上市。

這是已經開工建設的閃存和內存廠。注意投資額的單位，B是指Billion，10億美元。是的，長江存儲的投資額是240億美元！是的，紫光南京DRAM工廠投資額是105億美元！紫光控股了長江存儲。說句實話，長江存儲的產能只是三星的一個零頭，技術上也比三星落后一代（三星目前在量產64層堆疊，明年將量產96層堆疊，而長江存儲今年剛量產32層堆疊，明年將量產64層堆疊），但是，三星已經無法再控制閃存的價格了。更何況紫光的胃口不止一個長江存儲，紫光規劃在南京和成都各再建一個3D NAND Flash工廠，總投資500億美元！

上面總結的只是目前國內大筆投資電子元器件行業的一部分，民用IC企業還有中芯國際的14納米工廠，還有其他一些公司的工廠，投資額都是動輒四五百億人民幣起。可以預測，兩三年后，中國民用電子元器件的國產化率將會有一個飛躍。毫無疑問，這次中興事件后，中國政府會更加瘋狂地投資電子元器件行業。除了砸錢以外，還有更多的政策扶持。如滿足條件的集成電路企業可免5年企業所得稅。民間投資人也非常踴躍，投資行業每年都會推一個“風口”概念，毫無疑問，今年的風口將是電子元器件制造業。

當然，不利因素也是有的。即使我國的電子元器件行業擁有了和美國一樣的實力，就不受任何威脅了么？未必。要知道，美國強大電子元器件也做不到100%國產化。這是因為電子元器件的品類太多太多，一個國家怎么也不可能把所有的門類全占領，總是會有國際分工。還記得索尼創始人盛田昭夫和石原慎太郎在九十年代初合寫的《日本可以說不》么？當時海灣戰爭剛打完，被媒體吹噓為硅對鋼的勝利。盛田昭夫在書中公然說如果沒有日本的芯片，美國就打不贏這場戰爭！所以我們應當看到，美國也有一大部分的電子元器件依靠進口。但是美國和我國不同之處在于，它進口電子元器件的原產地，日韓臺歐，在政治上全是它的盟友（或傀儡），貿易爭端可能有，但絕對不會出現因為政治原因而卡脖子的問題，日韓臺歐全都沒有這個膽子。所以美國的電子元器件國際供應鏈是完全可控的。那中國呢？未來中國肯定還會有一部分電子元器件需要進口，日韓臺歐會不會跟著美國對我們禁運？是有這個可能的。如果我們為了解決這個問題而追求100%國產，這在經濟上一定是不合算的，結果會導致我國的電子產品成本升高，有價格劣勢。這是一個無法解決的矛盾。

還有，發展電子元器件產業，我們不缺錢，缺的是人才和技術積累，除了給研發人員開出有競爭力的工資，還需要社會環境和科研體制的改革，才能留得住人。這是要經過漫長的努力才能補上的課。我們不能指望看到國產電子元器件在短期內打遍全世界。

總之，我對國產電子元器件行業是謹慎樂觀的。這次中興被禁運事件，將成為一個偉大的契機，就像1999年炸館事件導致中國重整軍備一樣，適得其反。（注：本文參考資料：順星電子科技集團的分析報告以及近期網站的相關熱點資料）