陈根：华为遭科技封锁？中国芯片未来在哪里

文/陈根

当地时间5月15日，美国工业和安全局(BIS)称，将全面限制华为购买采用美国软件和技术生产的半导体，包括那些处于美国以外，但被列为美国商务管制清单中的生产设备。在为华为和海思生产代工前，都需要获得美国政府的许可证。

美国商务部还宣布将对华为的临时通用许可授权进行最后90天的延期。同时，美国商务部表示，正在修改一项出口规则，以阻止那些使用美国软件和技术的外国半导体制造商在没有获得美国许可的情况下将产品卖给华为。

一层石激起千层浪，消息一出可以说是震惊芯片圈。因为这意味着，从芯片制造、到芯片设计EDA软件、再到半导设备，美国开始全面阻断全球半导体供应商向华为供货。而事态发酵的背后，我们不经思考：芯片到底具有怎样的威力，竟令美国全面封锁华为？自18年美国封锁中兴到现在，当美国对中国科技企业的打压再达顶峰时，是危还是机？

芯片是如何到达我们生活的每个角落的？

从口袋里的智能手机到为互联网“供电”的庞大数据中心，从电动踏板车到超音速飞机，从起搏器到天气预报超级计算机。这其中的每一个设备内部，无论是广为人知还是鲜为人知，都依托于一项微小技术，那就是半导体。尤其在正在到来的万物互联时代，芯片成为了一切智能设备的核心。

半导体器件是现代计算的基本组成部分，被称为晶体管的半导体设备是在计算机内部运行计算的微型电子开关。美国科学家于1947年建造了第一个硅晶体管，在此之前，计算机理是由真空管完成的，该真空管体积大，速度慢。直至后来，硅改变了一切。

硅打开了半导体材料的新大门，使一大批半导体元器件变得越来越小，这种变化逐年发生。半导体元器件变得越来越小的同时，也在变得越来越智能。而晶体管的小型化，使人们能够将大型运算设备安装在微型芯片上。

创新的速度是空前的，芯片遵循摩尔定律的预测以稳定的速度被小型化。早期晶体管肉眼可见，但是到了现在，一个很小的芯片就可以容纳数十亿个晶体管。

更重要的是，半导体制造业的这种指数级改进推动了数字革命，也迎来了即将到来的数字孪生地球时代。科技的发展使半导体越来越小的同时，价格却越来越便宜，以至于现在几乎每个人都可以使用它们。据估计，超过50亿人拥有移动电子设备，其中一半以上是智能手机。发展中国家还在努力提高普通民众的电子设备使用率。

根据专注于技术政策研究的Research ICT Africa进行的调查显示，非洲 15岁及15岁以上使用互联网的人数从2007年的15％增加到2017年的28％，而现在已经有十分之二的非洲人拥有智能手机。

这也体现了半导体的进步迅速打造了更廉价的互联网电子设备，而更廉价的电子设备意味着即使是在大多数农村地区生活的民众，也能开始感受到半导体技术进步的影响。

半导体是电子产品的核心，半导体和被动元件以及模组器件通过集成电路板连接，构成了智能手机、PC等电子产品的核心部件，承担信息的载体和传输功能，成为信息化社会的基石。

造芯之痛

作为电子产品技术的制高点，芯片资源的抢夺一直备受关注。然而，手机芯片的设计制造向来被国外企业垄断，中国手机芯片厂商由于技术储备不足，使得其在国际市场上不仅缺乏话语权，且始终在跟跑。

实际上，中国的芯片市场规模很巨大，早在 2015 年时便超过 1 万亿元，占全球市场的比重甚至超过 50%。只是，这一看似体量庞大的国产芯片产业，并没有撼动全球产业格局。中国芯片企业仍然处于小、散、弱的局面，能前列全球产业市场的寥寥无几。

近年来，我国芯片产业规模不断扩大，但仍面临一些重要的核心问题。目前，我国芯片主要依赖进口，核心自主化近乎零。根据海关总署历年数据，近年集成电路年进口额都超过2000亿美元，进出口贸易逆差也在2017年达到了最高值1932.6亿美元。

虽然我国集成电路产品自给率不断攀升，但我国半导体自给率提高速度十分缓慢。2016年自给率达到10.4%，测算2017年芯片自给率将达到11.2%。国内技术水平及本土化服务仍有较大上升空间。

从山寨机芯片，到全球闻名的麒麟芯片，华为芯成功有偶然也有必然

众所周知，说起目前的华为麒麟芯片，相信已经是大名鼎鼎了，按照数据显示，目前华为麒麟在中国市场的份额已经超过了高通，成为了真正的大陆手机芯片之王。 而在市场之外，麒麟芯片也完全有了与高通骁龙系列抗衡的实力了，麒麟系列芯片和同时代的骁龙系列相比

为此，《中国制造2025》战略规划特别提出，2025 年集成电路产业要实现自给率 70%。不难看出，国产芯片产业亟需破除这一尴尬处境，而国产芯片市场的需求供给依然由国际巨头把控。

那么，造芯难吗？

芯片的诞生分三步骤，分别是设计、制作、封装，难度依次减弱。目前全球芯片设计基本集中在美国，制作集中在中国台湾和韩国，中国大陆大部分承担的是封装工作。以中兴为例，中兴的芯片 90% 从美国进口，少数自主研发的则是中低端芯片。可以说，在芯片的电路设计这个领域，中国的竞争力远不如美国和韩国。

设计难，制作也不简单。首先，需要提取纯硅，就是把二氧化硅（其实就是沙子）还原成硅单质，把硅打成硅锭切片，这样就得到了硅片。有了硅片后，就要在上面涂一层胶，名为“光刻胶”。这是一种感光胶状物，当用紫外线加透镜去照射某一个部位，胶面会发生变化。之后利用化学原理进行腐蚀，光照过的部分就会被腐蚀掉，留下凹槽。此时，往凹槽里添加硼、磷等介质，就出现了一个半导体或者电容。以此类推，再涂一层胶，再照、再腐蚀、再掺入，不断重复，像搭房子一样搭出了一个复杂的集成电路，也就搭出了芯片的核心部分。

但光刻技术的实际操作要来得更复杂，还会涉及波长等问题。光刻最主要的器械就是光刻机，目前全球能够掌握光刻机技术的国家只有寥寥几个。由于国内光刻机技术的局限性，我国的光刻机一直依赖荷兰ASML公司。

更过分的是中国大陆地区受到出口限制，我国光刻机陷入“千金难求”的困境。此前中芯国际斥巨资8.4亿人民币向ASML公司订购了一台极紫外光刻机，这台天价光刻机拖了两年之久还未交付。面对遥遥无期的交付期，我国不得不着急加快光刻机技术研究的脚步。

好在我国光刻机技术的研究终于传来好消息，今年两台面世的光刻机迈出了打破垄断的第一步。虽然在一些高精度的元件上还无法用国产的元件替代，但目前至少来说我们也迎来了曙光，上海微电子厂目前已经能够利用紫外线光源实现22nm分辨率的光刻机了，这至少让我们看到了我国光刻机产业迎来了曙光。

危中有机

危机危机，危中有机。

自美国宣布了对华为的全面封锁以后，5月16日下午，华为中国区官微发文称：“除了胜利，我们已经无路可走。”

值得一提的是，虽然美国进一步加大对华为的制裁，对华为短期所带来的波动肯定是会有的，但中长期来看，到底是否能构成真正的打压是个未知数，毕竟美国芯片企业的最大市场在中国。

其实从真正的商用角度来看，14纳米已经够用，尤其是对于手机以外的大部分产品而言。而当前的7纳米、5纳米更多的是一些特殊领域，以及手机商用催生出来的市场需求。目前华为核心的基站业务已经在去年基本实现了去美国化，且相关核心零部件存货充足。这句话有一定的合理性，因为基站和手机不一样，芯片大一点，功耗大一点，体积大一点，但总的来说还是能使用的。而随着5G建设加快，预计今年继续高速增长；短期高端手机业务会受到不利影响，主要体现在高端芯片的代工上。

此前，华为设计的芯片主要由台积电和中芯国际等代工厂进行生产制造，台积电代工是高性能保障，中芯国际紧追其后。台积电拥有最先进的制程，苹果、高通的SOC芯片主要都由台积电代工，华为的手机SOC芯片能与苹果、高通一争高下，离不开台积电先进制程的支持。如果台积电未来不给华为代工，华为芯片只能依赖国内中芯国际等厂商，将在制程上有所落后，但也能基本满足。但这次的制裁如果加大力度制约中芯给华为代工，那确实会给华为在短期带来一些影响，但这种情况我相信美国除了政府之外，市场的力量也会推动政府做出一些改变。

尽管目前台积电和中芯国际都需要用到半导体设备，而国内目前尚无法建设一条完全由国产设备组成的生产线，所以很难避开美国设备而生产出芯片。

但随着资金投入和技术突破，国内半导体设备厂商在细分领域正在逐步打破国外垄断，国产化率提升加速进行。设备龙头上海微电子、中微公司、北方华创印证了半导体设备国产化率提升的逻辑。

而美国全面封锁华为的背后却给华为供应链国产替代带来了机遇，从国内半导体制造（中芯国际）到半导体设备（上海微电子、北方华创、中微公司、精测电子、至纯科技、盛美半导体等）都将面临十年难遇的利好与扶持。

或许，在危机中把握时机，在时机中收获契机，利用契机创造奇迹，就是华为风雨同舟三十年以来的智慧所在。