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· 悟00000空 | 文  关注秦朔朋友圈  ID:qspyq2015 ·


今天是9月15日,是美国对华为新禁令正式生效的日子。今天及以后,包括台积电、高通、三星及SK海力士、美光等公司将不再供应芯片给华为。

此前,台积电早就明确表明了立场,肯定遵守美国的禁令,9月15日开始对华为断供。不过,出于商务或者更高层次的考虑,在此之前,台积电开足马力为华为生产芯片,让华为尽量多屯一些高端芯片。据称,华为派出专机赶往台积电,在最终期限之前把晶圆抢运回来。

中芯国际尽管没有生产高端芯片的能力,却也以委婉的方式表明和华为“划清界线”。然而此绥靖之举未能达到目的。不久前,美国国防部官员表示特朗普政府正在考虑是否将中芯国际列入贸易黑名单,这将迫使美国供应商在发货之前,必须先申请特别通行证。

中芯国际声明回应称,任何关于“中芯国际涉军”的报道均为不实新闻,该公司愿以诚恳、开放、透明的态度,与美国各相关政府部门沟通交流,以化解可能的歧见和误解。

中芯国际还指出,2016年及以前,该公司是经美国商务部正式认可的“最终民用厂商”(Validated End-User) ,并曾有多位美国商务部官员实地到中芯国际进行访查。然而大家都知道,此一时彼一时,欲加之罪,何患无辞。中芯国际的股价应声暴跌,A股和港股分别跌去十分之一多、五分之一多。

日前,三星、LG电子表示很可能将在9月15日之后停止向华为供应面板,不过他们也申请了许可证,希望能继续供应。虽然面板技术跟美国公司没啥关系,但是面板的驱动IC芯片使用的是ARM架构,所以触发了限制。

根据新禁令,不管是哪个国家的公司,只要用到美国的芯片技术,都不可以给华为供货,不管什么货。芯片是技术最多最复杂、供应链最全球化的行业之一,设计、制造、封测三个主要环节,以及材料、设备等方面,涉及了无数项技术,基础性的、最尖端的技术归属于美国、英国、德国、荷兰、日本、韩国等十几个国家。美国的技术几乎渗透了所有关键节点,无法绕过,如之奈何。

芯片设计的架构ARM

前面提到的面板驱动IC芯片使用的ARM架构,是芯片设计环节的一种技术。1985年,成立于英国剑桥的芯片设计公司Acorn电脑公司研发出了精简指令集架构处理器,名为Acorn RISC Machine,简称ARM。1991年,Acorn电脑公司剥离了ARM部门,成立了ARM公司,中文名称安谋公司。

2016年,日本软银集团斥资320亿美元溢价43%收购了ARM公司。昨天9月14日,软银宣布将把ARM以400亿美元的价格转让给英伟达公司(Nvidia)。此前苹果、三星都曾表达过收购意向。

英伟达公司由美籍华人Jensen Huang(黄仁勋)创办于1993年,总部位于美国加利福尼亚州。英伟达的核心业务是为视频游戏提供图形芯片,此外兼营人工智能、自动驾驶汽车、数据中心等业务。过去两年,英伟达发展迅猛,市值超过3100亿美金,比英特尔的2100多亿高出一半,在半导体企业中仅次于台积电和三星,名列第三。此次英伟达收购ARM,如果能够获得相关国家监管部门的批准,那么将是芯片史上迄今为止最大的一笔交易,将为英伟达的后续发展奠定坚实的基础,黄仁勋有望成为世界半导体领域的真正盟主。

全世界超过95%的智能手机和平板电脑都采用ARM架构,比如三星、高通、苹果等。华为也是用的ARM架构。尽管海思拥有目前ARM架构最新版本的永久授权,然而能否获得以后版本的授权是令人担忧的事。

芯片制造的关键设备光刻机

芯片制造环节有一个关键工艺,光刻,需要一种关键的设备,光刻机,最先进的光刻机只有荷兰ASML公司(中文名称阿斯麦公司)能够生产,迫于美国的压力,现在也断供中国了。

浸入式光刻机(DUV)这个技术支持7nm线宽以上的芯片制程。到了7nm,就必须使用极紫外光技术(EUV)。英特尔、台积电、三星等公司都是用的EUV光刻机。中芯国际订了一台EUV光刻机,然而ASML公司还没有交货。

1984年,荷兰飞利浦公司与荷兰先进半导体材料国际公司(ASMI)合作成立了一家专注于开发光刻机的公司。八十年代末,恰逢全球半导体市场大滑坡,原先主导光刻机市场的美国光刻机厂商GCA、Ultratech和P&E光刻部等先后退出市场或缩小规模。日本的尼康和佳能成为国际光刻机市场的新霸主。当时的技术是干式微影。

2003年,ASML突破了浸入式光刻技术,一举超越尼康,成为全球第一的光刻机厂商。2010年,ASML推出了第一台EUV光刻机,从此一骑绝尘,独霸世界。


EUV的技术攻关其实早在1997年就开始了,那一年,英特尔和美国能源部共同发起成立EUV LLC,汇聚了美国顶级的研究资源和芯片巨头,集中了数百位顶尖科学家,共同研究EUV光刻技术。英特尔邀请ASML和尼康一起加入该组织,但是美国政府担心最前沿的技术落入外国公司手中,反对ASML和尼康加入。几经周旋,最后ASML成功加入EUV LLC,能够享受其基础研究成果,尼康却没能加入。

2005年前后,摩尔定律的延续再度陷入停滞。EUV技术虽被认为是制程突破 10nm的关键,但技术难度和投资金额极高,尼康和佳能几近放弃。在此情况下,ASML仍坚持投入研发,并积极向外寻求研发支持。

在政府经费方面,ASML从欧盟第六框架研发计划中获得2325万欧元研发资助;在合作伙伴方面,ASML提出“客户联合投资专案”,用股权向英特尔、台积电、三星等客户筹得53亿欧元研发资金,并向股东提供设备的优先使用权;在合作研发方面,联合3所大学、10个研究所、15个欧洲公司共同开展“More Moore” 项目(“更多摩尔”)。

ASML的坚持获得了回报,2010年,它推出第一台EUV光刻机。2013年收购美国准分子激光源企业Cymer,进一步打通了极紫外光刻机的产业链;并于同年推出第二款EUV光刻机。2017年,ASML推出第三款EUV光刻机。自此,ASML成为全球唯一一家能够设计和制造EUV光刻机设备的厂商,成为超高端市场的独家垄断者。

ASML之所以能够维持独家垄断,是因为EUV光刻机的确十分难造。这套设备继承了全球数百家公司的技术,有超过8000多个零部件,不少是非常复杂的零部件。某种意义上,ASML扮演着系统集成商的角色。EUV光刻机不是荷兰一家公司的产品,是西方国家互通有无、联手合作的产物。

当年和ASML同时起步的其实还有上海微电子,然而上海微电子的光刻机没有能够发展起来,中国现在自产的光刻机还是比较落后。回头来看,这也是必然的结果,一声叹息。

芯片设计软件EDA

除了芯片设计架构ARM、光刻机等技术之外,还有一个关键技术是芯片设计软件工具,简称EDA,即电子设计自动化。EDA是集成电路产业链相对产值较小但又极其重要的关键环节。这个市场70%的份额由三家公司占据, Synopsys、Cadence和西门子旗下的Mentor Graphics。在中国市场,集中度更高,三巨头瓜分了95%的市场。这三家公司,前两家总部位于美国加利福尼亚州,第三家总部位于美国俄勒冈州。

我们国内自己的EDA,玩家众多,有已经上市的,有摩拳擦掌要上市的,然而技术上和美国的差距还是很大,无法取而代之。180nm/350nm以上的部分老工艺线是可以用破解版或国产替代版继续做;但深亚微米级130nm/90nm开始就很难离得开正版授权了;越往下越难,到了22nm以下,就完全不可能了。

芯片EDA工具软件的最大特点是它与芯片代工厂具有高度的绑定关系,因为设计时,需要代工厂提供数据包(PDK),包含了基础器件和逻辑单元的基本特征信息。这个数据包会不断优化,更新频繁,同时对EDA软件有绑定及校验的作用,一般只支持当前最新版的工具。

总之,在高端芯片的设计架构、设计软件、制造设备等方面,我们要做到国产化,还有很长很长的路要走。这只是芯片产业链上无法短期国产化的三个例子而已,还有不少其它高精尖技术,国内一时也无法替代,就不一一列举了。

那么目前的技术路线、游戏规则是否有可能完全改变,给我们弯道超车的机会呢?

第三代半导体是希望吗?

目前炒得最热闹的概念是第三代半导体。第一代半导体材料主要是硅,第二代是化合物,常用的是砷化镓、或者磷化铟,第三代是更好的化合物,包括碳化硅、氮化镓、氧化锌、氮化铝、金刚石等等。另外还有一些半导体比较特别,不知道该归入第几代,时间上它们贯穿第二、第三代,比如锑化镉、锑化汞、碲镉汞等等。

第三代半导体材料禁带宽度宽、击穿电场高、热导率高、电子饱和速率高、抗辐射能力高,因而更适合制作高温、高频、抗辐射及大功率器件,又被称为宽禁带半导体材料,或高温半导体材料。

第三代半导体应用前景十分广阔,有望突破目前半导体材料达到摩尔定律极限的困局,而且可能改变芯片的制造模式,代工模式可能不再适合,将回归IDM模式,也就是设计、制造一体化。这的确有可能改变目前芯片行业的整个格局。

当然,所有这些目前都还只是前景、希望而已,离产业化还很远,风险也很大,不排除是一条死路。然而,我们的资本市场已经闻风而动,“龙头股”们又开启暴涨模式。网上铺天盖地的是第三代半导体概念股推荐。

2016年以来,中央、地方政府出台了大量促进第三代半导体产业发展的政策。据权威人士透露,我国计划把大力支持发展第三代半导体产业,写入正在制定中的“十四五”规划。计划在2021-2025年期间,举全国之力,在教育、科研、开发、融资、应用等等各个方面,大力支持发展第三代半导体产业,以期实现产业独立自主,不再受制于人。

独立自主,不受制于人,这是很明智的目标,但实现的方法绝不是搞运动,一搞运动,最后就往往一地鸡毛。(原因详见上次的文章《为什么造得出两弹一星,却造不出高端芯片?》)

摆脱西方控制的终极力量是创新

解决这个问题的根本方法是提高我们国家的创新能力。西方发达国家对其它国家的控制,终极的力量是创新。武器技术创新,船坚炮利,开启400年殖民时代。殖民时代结束后,现在还是靠技术创新,哪怕小小的一个芯片,掐断技术源头,我们就十分被动。

西方对世界的控制,从领土来讲,1920年西方统治了将近地球面积的一半;从人口来讲,1920年西方统治了48%的世界人口;从经济总量来讲,1950年西方占世界总产值的64%。这些数字都已大幅下降,有人说西方对世界经济为时200年的“主宰”行将结束。

然而,经济总量掩盖了西方在质量上的优势,西方和日本几乎垄断了所有先进技术。非西方国家的发展在很大程度上依赖从西方引进先进技术。如果西方切断传播,那么非西方国家的发展就会受到很大影响。哪怕是经济总量再大,也还只是一个“巨婴”而已,一断奶就危险。亨廷顿在1996年出版的《文明的冲突》一书中指出:“如果西方希望维持优势,它将竭力把先进技术传播减小到最低限度。

25年后的今天,西方似乎正在这样做。当然主要是美国裹挟着其它西方国家这样走,但愿十一月大选之后美国会恢复正常。但也不排除在以后相当长的时间中,这就是中美关系的新常态。

我们其实没有理由要求他们对我们好,毕竟他们和我们属于完全不同的地域、种族、文明。亨廷顿在《文明的冲突》一书中指出:“对那些与自己不同、并有能力伤害自己的人,人们自然地抱有不信任,并把他们视为威胁。憎恨是人之常情。”当然我们希望他们能够更好地了解我们,了解了才有可能信任。

谈判最好的策略是我有其它备选方案,我并不那么需要你,你带不带我玩都无所谓。所以我们必须提高自身创新能力,这样自己才能玩得起来,内循环才能循环得起来。不能像过去那样,循环了三四千年,等到西方漂洋过海来敲门时,一敲就把整个屋子敲塌了。从这个角度来讲,现在的局势倒也不失为一次机会,逼迫我们从根本上提高我们国家的创新能力。

如何提高我们国家的创新能力?

怎样才能提高我们国家的创新能力呢?首先得有人才,有创新能力、独立思考能力的人才。现代大国之间的竞争说到底就是人才的竞争。前特朗普经济顾问斯蒂芬·摩尔甚至大言不惭地说:“我们一定能击败他们,因为我们的华人比他们的华人更聪明。

美国有三次人才大补给,一战之前及期间从德国等欧洲大陆国家逃到美国的顶级人才,二战之前及期间从德国等欧洲大陆国家逃到美国的顶级人才,前苏联解体前后从前苏联逃到美国的顶级人才。这么多年来,美国一直持续地用移民政策从全世界吸引最优秀的人才。

我们没有这个条件,主要得靠自己培养。教育的重要性无法再强调更多,如果我们的大学培养出来的毕业生都去送外卖了,那么要摆脱受制于人的命运就很难了。

有了有创新能力的人才,还得让他们有创新的意愿,这就要满足他们两个方面的需求,趋利和避害。趋利,要确保他从成功创新中获得成比例的好处。为此,首先要保护产权。如果一个人千辛万苦创新了一个产品或服务,结果被仿冒者挤出了市场,根本赚不到钱,那谁也不愿意创新。

工业革命让英国从欧洲大陆各国都看不起的偏居一岛(三岛吧)的“乡巴佬”一跃成为世界霸主。工业革命为什么首先在英国发生?1993年诺贝尔经济学奖得主道格拉斯·C·诺斯(Douglass C. North)与罗伯斯·托马斯(Robert Paul Thomas)在其合著的新经济史学的代表作之一《西方世界的崛起》(The Rise of the Western World)一书中揭示了这个奥秘:英国是世界上第一个建立了完善产权保护的国家。

其次,就算仿冒者没有把他弄垮,如果各种管制、税费把他搞得无利可图、灰心丧气,甚至被强权势力吞并,不旦财产没有了,连人身安全都不一定有保障,那么谁还愿意创新呢?

除了要满足创新者趋利的需求,还要满足他们避害的需求。既然是创新,就肯定不可能十拿九稳,成功是小概率事件。其实创新犯错,严格来讲不叫失败,这是创新的必由之路,失败是成功之母。没有母哪来子呢?不创新不犯错,原地不动,被打倒,被时代淘汰,那才叫失败。所以社会要宽容失败。

当然社会更要宽容成功,华为任正非总裁说:“中国缺少宽容,人家又没危害你,你干嘛这么关注人家。你们看,现在网上,有些人都往优秀的人身上吐口水,那优秀的人敢优秀吗?

如果一个社会既不宽容失败,也不宽容成功,那么谁也不敢创新,只好大家都平平庸庸混过一生,美其名曰集体主义。

著名经济学家周其仁教授讲到创新时,提到了人口密度和浓度的概念,人口密度和浓度不够的地方往往不太宽容,这解释了为什么小城镇很难创新的原因。大城市大家反正都不认识,习惯了林子大了什么鸟都有,见怪不怪,这样怪鸟才有生存的空间。而创新往往就要靠这些怪鸟,这些怪鸟其实正是造福社会造福人类的好鸟。小镇上所有的鸟几乎都彼此认识,出现了怪鸟就被千夫指,怪鸟是活不下去的。

一个国家是这样,一个企业其实也是一样,成功创新的企业都有自由、宽容的气氛,大家既有创新的能力,又有创新的意愿。没有这种自由、宽容的文化的公司,是很难创新的,往往被时代淘汰。

乔布斯用一句话幽默地说明了这个道理,他说:“我能创新,不是因为我是天才,而是因为我是CEO。如果你是一个普通员工,创新了,失败了,你很可能就被炒鱿鱼了,就算不被炒鱿鱼,以后你永远被贴上了不靠谱的标签,职业生涯就此了结。但是,如果是你的CEO创新,失败了,他就把你炒鱿鱼了。 

所以乔布斯的回答言下之意太深刻了,别人不是不会创新,而是不敢创新。因为别人创新失败,会被炒鱿鱼;而CEO创新失败,可以炒别人鱿鱼。当然CEO也要小心,有时会被董事会炒鱿鱼。乔布斯就被董事会炒过一次鱿鱼。所以有的CEO就明哲保身,永不创新。

诺基亚CEO在同意微软收购时最后说的话是:“ 我们并没有犯什么错,但不知为什么,我们输了!”说完,潸然泪下,十几位高管陪着落泪。Hi,朋友,就是因为你什么错都没犯所以整死了诺基亚啊!你没有犯什么错,说明你根本没有创新啊。你那几滴泪真是太昂贵了。

著名经济学家许小年教授对于国家的创新,提出了四点建议: 

1、保护产权;

2、缩小国有经济的范围,推进混合所有制改革;

3、放松和解除管制,中国的创新型企业,数得上来的华为、BAT等企业,都是成长于缺少监管的政策红利时期;

4、全面减税,让市场发挥配置资源的决定性作用。

这四点就是解决了创新的意愿问题。

如果我们国家有大量既有创新能力又有创新意愿的人,那么我们还怕谁呢?还怕什么呢?没有芯片,没有操作系统,我们自己造。当然,我们永远坚持开放合作的立场,如果他们不对我们开放,不和我们合作,我们也不怕。提高整个社会的创新能力是解决问题的根本方法,是独立自主、不受制于人的前提条件。

不怨胜己者,不求外物,反求诸己,苦练内功,静待转机。昔之善战者,先为不可胜,以待敌之可胜。

  • 作者:曾在复旦学习、任教9年;曾在中欧国际工商学院供职20年。个人号:悟00000空。

「 图片 | 视觉中国 」

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