美國(guó)絞殺華為背后的全球芯片戰(zhàn)

吳健

過(guò)去一年多，美國(guó)相繼對(duì)中興通訊、福建晉華、華為等中國(guó)公司采取“芯片斷供”的措施，其結(jié)果都是促使中國(guó)加快了技術(shù)追趕的步伐。

我們要能活下來(lái)

從技術(shù)制約華為乃至整個(gè)中國(guó)高科技產(chǎn)業(yè)，芯片似乎是最佳的“切口”。作為高速通信與人工智能技術(shù)的“心臟”，芯片長(zhǎng)期是中國(guó)的軟肋，在國(guó)際知名調(diào)查公司IC Insights在2018年最新發(fā)布的芯片銷(xiāo)售排行榜上，前15位的分別是美國(guó)、韓國(guó)、臺(tái)灣地區(qū)、歐洲和日本企業(yè)。高端芯片基本依賴(lài)進(jìn)口，中國(guó)在這個(gè)領(lǐng)域花的錢(qián)比進(jìn)口石油還要多。

華為創(chuàng)始人任正非曾表示：“中國(guó)與美國(guó)的差距，估計(jì)未來(lái)二三十年，甚至五六十年還不能消除。但是，我們要將差距縮小到‘我們要能活下來(lái)。”

諾言很快化作行動(dòng)。2018年IFA2018柏林國(guó)際電子消費(fèi)品展覽會(huì)上，華為消費(fèi)者業(yè)務(wù)CEO余承東發(fā)布面向智能手機(jī)的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)芯片——“麒麟980”，場(chǎng)上掌聲雷動(dòng)，它使用全球最先進(jìn)的7納米集成電路工藝，戲劇性地提升人工智能的機(jī)器學(xué)習(xí)和圖像處理能力，同時(shí)大幅節(jié)省電力消耗。

兩個(gè)月后，華為輪值CEO徐直軍在上海一間巨大的展示廳里告訴在場(chǎng)的2000名聽(tīng)眾：“這是目前全世界性能最高的芯片。”屏幕上展示的是更高級(jí)的人工智能芯片——昇騰910，是目前全球已發(fā)布的單芯片計(jì)算密度最大的芯片，運(yùn)算能力是美國(guó)英偉達(dá)公司同級(jí)別產(chǎn)品的兩倍。

更給力的是，2019年5月17日，芯片企業(yè)海思公司總裁何庭波發(fā)布一封激情澎湃的員工內(nèi)部信，提到自研芯片“從備胎轉(zhuǎn)正”，成為華為最大的底氣。

要害是光刻機(jī)

現(xiàn)代社會(huì)高度信息化，再厲害的“國(guó)之重器”，大部分所支撐的卻是尺寸和重量都很小的芯片，沒(méi)有它，就談不上自動(dòng)化，大部分設(shè)備就會(huì)失靈……芯片是半導(dǎo)體元器件的統(tǒng)稱(chēng)，是指內(nèi)含集成電路的硅片。

要想制造高端芯片，首先須有高端的加工設(shè)備。在這方面，世界上呈現(xiàn)出高度壟斷的情況，例如，光刻機(jī)是生產(chǎn)集成電路的關(guān)鍵設(shè)備，但全球高端光刻機(jī)幾乎被荷蘭ASML壟斷。全球14納米的光刻機(jī)，都是ASML的產(chǎn)品，每年的產(chǎn)量只有24臺(tái)，單價(jià)高達(dá)1.5億美元。

而英特爾、臺(tái)積電、三星電子等芯片巨頭，之所以能制作出高端芯片，就是獲得ASML的高端光刻機(jī)，原因很簡(jiǎn)單，這三家都是ASML的股東。然而，其他國(guó)家和地區(qū)的芯片廠(chǎng)商就難以獲得高端光刻機(jī)，甚至是萬(wàn)金難求，出多大價(jià)錢(qián)人家都不賣(mài)。

即使購(gòu)買(mǎi)比較過(guò)時(shí)的二手光刻機(jī)，還需要美國(guó)點(diǎn)頭，因?yàn)槊绹?guó)是《瓦森納協(xié)定》的主導(dǎo)者，它通常都附加苛刻條件，就是不能用于生產(chǎn)軍用級(jí)別的芯片和自主研發(fā)的芯片。

芯片制作的難度，還有設(shè)計(jì)布圖，其試錯(cuò)成本高、排錯(cuò)難度大。超大規(guī)模集成電路的芯片，往往指甲蓋大一片的面積就有上億個(gè)晶體管，但最終能在電路板上測(cè)到的信號(hào)線(xiàn)卻只有十幾根到幾百根。要想根據(jù)這些少得可憐的信息去判斷哪個(gè)晶體管有問(wèn)題，難度不言而喻。

芯片從電路設(shè)計(jì)開(kāi)始到投片，最少需要半年;投片送到工廠(chǎng)加工生產(chǎn)，需要三個(gè)月。一次投片的費(fèi)用最少需要數(shù)十萬(wàn)元人民幣，先進(jìn)工藝高達(dá)一千萬(wàn)到幾千萬(wàn)元，這么高的試錯(cuò)時(shí)間和資金成本，對(duì)一次成功率要求極高，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)中任何一個(gè)人出點(diǎn)錯(cuò)，都有可能在數(shù)月后制作出來(lái)的芯片只是廢金屬片。

三類(lèi)芯片，中國(guó)不怕

按照業(yè)內(nèi)劃分，芯片分為商業(yè)級(jí)、工業(yè)級(jí)、軍品級(jí)和航天級(jí)。就重要性而言，每級(jí)芯片又可劃分為一般、重要、關(guān)鍵、核心四個(gè)層級(jí)。

消費(fèi)級(jí)電子產(chǎn)品當(dāng)然采用商業(yè)級(jí)芯片，與事關(guān)國(guó)家安全的軍品級(jí)芯片區(qū)別極大，后者對(duì)性能、工藝要求并不高，但對(duì)穩(wěn)定性、可靠性、抗電磁和復(fù)雜地磁環(huán)境干擾、抗沖擊、使用環(huán)境溫度等要求極高。

即使是半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)先的美國(guó)，軍品級(jí)芯片的性能與商業(yè)級(jí)芯片也相差甚遠(yuǎn)。

由于軍品級(jí)芯片對(duì)性能要求不高，所以中國(guó)雖然得不到高端加工設(shè)備，但用稍微低端一些的加工設(shè)備仍能滿(mǎn)足生產(chǎn)軍品級(jí)芯片的需要，無(wú)非是芯片尺寸大一點(diǎn)、能耗高一點(diǎn)、外觀(guān)差一點(diǎn)。這種芯片如果放在民用市場(chǎng)上雖缺乏競(jìng)爭(zhēng)力，但對(duì)于軍用來(lái)說(shuō)，不存在商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的問(wèn)題，因而能保障軍用芯片的安全供應(yīng)，實(shí)現(xiàn)自給自足。

據(jù)公開(kāi)信息，軍用芯片領(lǐng)域，中國(guó)大體實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，這也是各類(lèi)國(guó)產(chǎn)雷達(dá)在技術(shù)性能上達(dá)到世界頂尖水平的主要原因。

既然核心層級(jí)的軍用芯片不會(huì)被發(fā)達(dá)國(guó)家卡脖子，那么一般、重要、關(guān)鍵層級(jí)的軍用芯片的自產(chǎn)就更不在話(huà)下。如一般層級(jí)的電阻電容器，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)沒(méi)有任何問(wèn)題，就是航天級(jí)的鉭電容國(guó)內(nèi)也能生產(chǎn)。之所以這些級(jí)別的芯片還要進(jìn)口，主要是由于國(guó)外的同類(lèi)產(chǎn)品生產(chǎn)量和銷(xiāo)售量巨大、價(jià)格更低，又不屬于被控制出口的敏感產(chǎn)品，而且電阻電容器也不存在CPU可能留有后門(mén)的隱患，因而這類(lèi)采購(gòu)既不存在斷供風(fēng)險(xiǎn)，也不存在信息安全方面的風(fēng)險(xiǎn)。說(shuō)到價(jià)格，軍品級(jí)芯片對(duì)于價(jià)格并不敏感，因?yàn)槠湫枨罅窟h(yuǎn)不如商業(yè)級(jí)那么大。而且，由于國(guó)防安全的重要性怎么強(qiáng)調(diào)都不為過(guò)，相對(duì)來(lái)說(shuō)，成本就不是很重要的考慮因素，所以各國(guó)對(duì)于軍品級(jí)芯片都是能自主盡量自主。然而，商業(yè)級(jí)芯片對(duì)于價(jià)格很敏感，在性能相近的情況下，拼的就是價(jià)格。

很顯然，中國(guó)與芯片強(qiáng)國(guó)的真正差距，主要在商業(yè)級(jí)芯片上，它強(qiáng)調(diào)性能、工藝，還強(qiáng)調(diào)外觀(guān)、價(jià)格，而這些正是中國(guó)目前的短板。美國(guó)在芯片技術(shù)上之所以占據(jù)領(lǐng)先地位，是因?yàn)槠淦鸩皆纭⑼度氪蠖页志谩难邪l(fā)到投入市場(chǎng)速度快、市場(chǎng)認(rèn)同度高等原因。

美國(guó)發(fā)展芯片的思路是：只要掌握核心和大部分關(guān)鍵層級(jí)的元器件設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)和整合的能力，就掌握了這一產(chǎn)品的命脈，并不追求100%國(guó)產(chǎn)化，客觀(guān)上這也做不到。正因?yàn)槿绱耍绹?guó)既是芯片出口大國(guó)，同時(shí)也從外國(guó)大量采購(gòu)。

所以，一個(gè)國(guó)家如果要發(fā)展自己的芯片產(chǎn)業(yè)，在堅(jiān)持軍品級(jí)芯片以我為主的基礎(chǔ)上，在發(fā)展商業(yè)級(jí)芯片上也不能求全，無(wú)需要求所有芯片全都靠自己研發(fā)生產(chǎn)，其實(shí)，在某些領(lǐng)域擁有自己的核心技術(shù)或獨(dú)門(mén)技術(shù)才是關(guān)鍵。