芯片战争:中芯国际救不了华为,但这场仗不得不打

神经拟态芯片可让机器人拥有触感,感知比人类快1000倍

澎湃新闻记者 王心馨 实习生 何青怡 机器人如果也能像人一样能用皮肤去触摸世界,并能通过芯片给出计算和反应,会是什么样? 近日,新加坡国立大学(NUS)的研究人员利用英特尔神经拟态芯片Loihi开发了一种人造皮肤,能够让机器人以比人类感觉神经系统快1000

一场争夺命脉控制权的暗战,正在打响。

从生活中处处可见的手机、电脑,到AI、智能穿戴设备这些未来的科技赛道,中国都在戴着镣铐赛跑。

镣铐的名字,叫做芯片。

华为因芯片被捏住了咽喉,被看作华为救星的中芯国际,A股上市以来荣光在短短一周内消散,然后,人们发现,只凭一个中芯国际,救不了华为,也救不了中国的芯片产业。

为什么一个14亿人口的国家,会被一枚比指甲盖还小的芯片难倒?

这个问题的答案,不只是关系到这一家公司,更关系到整个中国的芯片产业,从无到有的发展中,踩过的每一个坑。

这背后,不仅有企业之间利益的争夺,也有国家层面的利益角逐,小小芯片上,承载的不只是一台手机的灵魂,也不只是一个企业的生财之道,还承担着一个国家的科技是否还有机会继续发展的终极问题。

这是一场艰难的硬仗,但这场战争不得不打。

7月27日,芯片代工企业中芯国际回归A股上市第二周的首个交易日,刚刚走过一周A股历程的董事长周子学,开心的时刻没有持续多久,马上就不开心起来。

中芯国际回归A股第一天,首日暴涨202%,众人高呼,中国芯片行业的未来就系于其一身。

但对于中芯国际来说,这份责任有点过于厚重。

上市一周,中芯国际股价下跌24%,市值从最高6500亿回落至5258亿,蒸发了1200多亿。

在巅峰停留的时间并不长,隐约间显示了资本对于中芯国际的怀疑。

这种怀疑不是空穴来风。

在7月16日,中芯国际惊艳亮相的同一天,在港股则经历了另一种光景,当日跌幅达25.23%,股价收于28.75港元(相当于25.96元)。

有股民在豆瓣某理财小组中透露,当他看到港股才三十多,觉得A股的中芯国际被严重高估了,于是自己在一开盘就以95元/股的价格,卖掉了手中500股中芯国际的股票,赚了3万多元。

但在中芯国际即将回归A股之时,曾被赋予厚望。

在中芯国际A股上市的同一天,台积电在台湾召开了2020年第二财季的财务会议,并宣布9月14日之后无法再给华为供货。

大陆的电商网站上立马在华为Mate 30 Pro手机的介绍中,加了一个关键词:稀缺麒麟990芯片。

反应之迅速,既让人觉得可笑,又让人觉得可怜。别人的悲哀可以被当作求财的工具,另一边,一枚小小的芯片就能决定外界对一家公司未来的看法。

中国科技企业,何以如此脆弱?

究其原因,就是华为手机业务在进一步发展之时,被打中了七寸——芯片。

当人们将华为看做国货之光时,没有看到的是,其芯片、面板等许多零件仍然需要众多海外合作伙伴的帮助。即便海思将芯片设计国产化,没有了台积电的代工,设计出的先进芯片也没有量产的可能。

在华为陷入困境之时,中芯国际回归A股上市,被看做是希望的曙光,然而,抽丝剥茧下来,中芯国际的光芒边缘,仍然夹杂着浓厚的阴影。

国内进入真正的工业化不过短短三四十年,资金和人才缺乏导致的技术、工艺落后,让芯片制造行业对外依赖严重,不管光刻机等设备,还是芯片架构的设计技术,都被捏在别人手上。

仅仅一个中芯国际,担当不起治疗无“芯”之痛的重担。

这背后,是中国在芯片产业上半个多世纪的缺失。

1949年一个阴沉的清早,南京下关港口,张锡纶登上开往台湾高雄的轮船。

他是著名的炼钢专家,抗战时期,他和妻子主持的第21兵工厂,生产了中国90%的重机枪。

张锡纶离开大陆时,带走了200多名年轻的冶金学徒,在台湾开始建立高雄六○兵工厂。跟着他以及200名冶金学徒一起离开大陆的,还有他刚满一岁的儿子张汝京

张家离开大陆去往台湾之时,贵州山村里,一个叫任正非的小孩刚刚4岁。

对于两个年幼的孩子,他们无法理解这个世界正在往哪去,但是命运的分野将他们带往不同的世界,也早已埋好一条隐秘的暗线。

1977年,张汝京29岁,分别在从纽约州立大学和南卫理公会大学获得了工程科学硕士与电子工程博士学位后,他入职美国半导体巨头德州仪器

在德州仪器,张汝京花了20年的时间,在全世界建了9座工厂,平均2.2年就建成一座厂,这样的“大手笔”,让张汝京被称作“建厂狂魔”。

这些工厂坐落在美国、日本、新加坡、台湾、意大利等地。但没有中国大陆。

有一次,父亲张锡纶问他,“你什么时候去大陆建厂?”

1997年,这个问题的答案写下了第一笔。那一年,德州仪器决定裁撤存储器部门全部员工,这正是张汝京所负责的业务。他因此失业了,这一年他49岁。

他决定回台湾,创业。

在台湾,张汝京创立了世大半导体,短时间内实现了量产和盈利。此时,他已经做好了在大陆建设芯片工厂的详细计划:世大第一厂和第二厂建在台湾,第三厂到第十厂全部放在大陆。

张汝京在台湾创业的同一年,香港回归,刚创业10年的任正非则已经将自己的企业华为,打造成一家销售41亿人民币的公司,位列中国IT企业的前十名。员工人数超过5600人,是一家不折不扣的深圳本土大公司。

这时的华为面临着将市场从农村拓展到城市的问题,但一进城就发现城里的市场已被跨国公司瓜分。

本土科技企业与国际大型科技公司的PK,是近几十年来的商战主旋律。在世大身上,也不曾例外。

2000年1月,世大半导体的股东决定将公司作价51亿美元卖给台积电。

台积电的创办人是同样在德州仪器工作过的台湾人张忠谋。张忠谋比张汝京早十多年回到台湾创业,等到张汝京创立世大半导体时,台积电已经是世界知名的芯片代工大厂。此外,还有另一个岛内芯片制造巨头联华电子。

一座岛,容下两个芯片巨头已经不容易,不可能再容下第三个搅局者。凶猛而来的世大,对台积电来说是一个极大的威胁。

收购完成后,张汝京却带着台湾300余名工程师出走台湾,来到上海创立中芯国际,开启了内地半导体代工新时代。

这是大陆第一家专业的芯片制造代工厂。

50年前,张锡纶经由上海出海口,南下台湾,50年后,张锡纶之子从台湾重返上海。为的却是不一样的理由。

中芯国际的崛起速度,让建厂狂魔的称号再一次得到验证。

从2000年8月24日,中芯国际在浦东张江正式打下第一根桩,仅过了一年零一个月,到2001年9月25日,就开始投片试产。到了2003年,中芯国际已经冲到了全球第四大代工厂的位置。

随之而来的,则是巨头们见缝插针的围堵。

2000年底,台积电公司里一位叫做刘芸茜的女士,被中芯国际挖走,正准备离职赴大陆工作。

时年53岁的刘芸茜在台积电内部担任的是“质量和可靠性项目经理”一职。在办理离职手续期间,她收到一封来自中芯国际首席营运总监Marco Mora(意大利人)的邮件,对方在邮件中要求其提供一款产品详细的工艺流程。

此事后来被台积电知晓,马上报告台湾警方。

台湾警方立马搜查了刘芸茜在新竹的家,扣押了她的电脑。在电脑硬盘里,发现了Marco Mora写给刘芸茜的那封邮件和部分台积电内部资料,以及她向中芯发送这些资料的邮件记录。

中芯国际留下了一个无法解释的把柄。

2003年8月,中芯国际正准备在香港上市。这个关键时刻,台积电出手了。在美国加州起诉中芯国际,理由是中芯国际员工,盗取台积电商业机密。要求赔偿10亿美元,此时的中芯国际年收入仅有3.6亿美元。这已经是要把中芯国际往死路上逼。

在美国制裁华为的16年前,大陆半导体行业最惨烈的一战打响。

2005年,在经过2年漫长的诉讼期后,中芯国际选择和解,赔偿1.75亿美元,还签了一个“第三方托管账户”,将中芯国际的0.13微米或更先进的技术资料存在里面,而台积电则可以自由查看。

这相当于把自己的心脏拱手交到了敌人手中。大陆最为重要的芯片制造厂商之一,命脉被人死死掐住。

这之后的十多年里,这样的战斗还有很多次。

2006年,台积电再次发难,指责中芯国际最新的0.13微米工艺使用台积电技术,违反《和解协议》。这一次的结局比上一次更惨烈。

成交额再上万亿,芯片半导体卷土重来,短期能否持续?

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2009年9月,加州法院开庭,台积电再次胜诉,中芯国际再赔2亿美金,外加10%的股份。

三天后,张汝京辞职,离开了中芯国际。随后,中芯国际距离顶尖水平越来越远。

2015年,中芯国际成功量产28纳米,但因为良品率过低,商业化进程相当缓慢。而此时的台积电已经开始开始量产16纳米,足足甩下中芯国际几乎三代。

中国最大的芯片制造企业,轻易就被牵制,它再一次爆红,需要再等10年时间。

但对于中国芯片产业而言,已经等了太久。

中国的芯片工业,早已萌发。

1988年,上海无线电十四厂与美国贝尔电话合资成立贝岭微电子公司,建设中国大陆第一条4英寸晶圆生产线。

然而,早在1975年,中国台湾地区的“工研院”向美国购买3英寸晶圆生产线,1977年即建成投产。

大陆的半导体产业和世界的差距,甚至比小学生和大学生之间的差距更大。而在之后的40年间,这种差距还会继续扩大。

研究芯片发展史的专家给出了比较客观的评判:这一时期的中国“芯”,在科研、技术水平上与世界水平有15年左右的差距,在工业生产上则有20年以上的差距。

事实上,中国发展半导体,从以前到现在,面临的两个最大问题:一没钱,二没技术。

早期的上海张江

集中力量办大事,是当时发展半导体产业的主流思路。

1986年,国内集成电路产量出现急剧下滑。电子工业部在厦门召开集成电路发展战略研讨会,提出“七五”计划,集中资金建设二三个骨干大厂、扶持一批十个左右中型企业、允许存在一批各有特色的一ニ十个小厂。

计划中要建立的南北三个微电子基地,投资预计无锡6亿元、上海5亿元、北京4亿元。

由于资金没有着落,北方基地规划组工作一年多,写成报告汇报后就宣布解散。上海也仅投不到5亿元。

反观国外成功的芯片企业,无不是通过大手笔的投入,换来现在的领先地位。

英特尔公司 超过 800亿元人民币

台积电 超过 140亿元人民币(另每年有600亿人民币的资本支出)

博通公司 超过190亿元人民币

美光科技 超过124亿元人民币

联发科 超过100亿元人民币(其中不包含芯片制造)

芯片行业就是一个资本密集型的行业,研发支出就好比入场券。没钱=没有入场的资格。

即便入场之后,除了面临无止境的资金投入,还有巨大的技术鸿沟。

到了张汝京在上海创办中芯国际时,当时大陆芯片的制程工艺,卡在了0.5微米,停滞不前。

芯片制造是人类历史上最复杂的工艺之一,加工精度为头发丝的几千分之一。复杂的工艺,需要巨额的投资。一个芯片生产工厂的投资,动辄需要上百亿美元。这也是为什么现在的芯片行业,分为了芯片设计、制造、封装三个分支的原因。

中芯国际以及它的同行们,就像是芯片行业的富士康,将制造这件事做到极致,让芯片设计企业得以全心攻坚设计工艺。

但这件事,对中国企业来说,尤为困难。

技术都在别人手里,这是中国芯片行业时至今日仍无法笑傲江湖的原因。

芯片设计上,华为的芯片依然需要ARM等公司在芯片架构上的授权;

芯片生产上,中芯国际仍然绕不开荷兰ASML的光刻机。

但西方一直有一个针对出口管制的制度安排。

1949年,在巴黎成立了巴黎统筹委员会,在1996年又演变为瓦森纳协定。该协定包含军用、民用两份控制清单,目的是限制向相关国家出口敏感产品和技术,中国就属于被限制的对象。

以光刻机为例,ASML的EUV光刻机已投入7纳米工艺,而国内最先进的量产水平是90纳米。

之所以差距惊人,原因之一是买不到高水平的镜头和光源,这是光刻机的核心部件,而国内缺乏相关的技术。

总的来说,芯片的制造工艺非常复杂,一条生产线大约涉及50多个行业、2000-5000道工序。这些技术差距,不仅仅是花钱就能一步跨越的,而是需要很长时间的投入。

这种封锁,时至今日仍然是中国企业无法突破的屏障。

今年1月,华为在海外遭遇围追堵截,美国威胁世界最大的半导体创造企业台积电不再给华为提供芯片,中芯国际因此获得华为海思14nm工艺的订单,华为海思也成为中芯国际最大客户。

此时的中芯国际,刚刚突破14nm芯片工艺,实现量产。

2020年5月16日,制裁升级。美国商务部工业与安全局(BIS)突然宣布,将全面限制华为购买采用美国软件和技术生产的半导体,包括美国以外被列入管制清单的生产设备,在为华为和海思生产代工前,都要获得美国允许。

即使如此,芯片之战,仍然不得不打。

芯片是科技产业运转的核心。苹果、华为、高通,全球绝大多数高科技巨头的“心脏”。

1999年,中国大陆芯片销售总额为86亿美元,仅占全球市场的5.9%;但经过信息互联网产业的爆发式发展,2018年,中国进口芯片4175.7亿件,金额达2.184万亿,超过石油1.59万亿的进口总额,成为中国最大宗的进口商品。

说芯片是中国当今最为重要的命脉之一,毫不为过。这也是中国“芯”成为行业之痛的原因。

要赢得竞争,并不容易。即便是如今被寄予厚望的中芯国际,也无法完全成为华为最强大的倚仗。

中芯国际在招股书上写到“若干自美国进口的半导体设备与技术,在获得美国商务部行政许可之前,可能无法用于为若干客户的产品进行生产制造”,普遍认为这其中的若干客户就包括了华为。

如何破局是摆在中芯国际们眼前,重中之重的问题。

答案就隐藏在对手身上。

1980年,美国公司在全球半导体市场所占份额为61%,日本公司仅占26%。半导体销售额最高的三家公司分别是美国的德仪(TI),摩托罗拉(Motorola)和国家半导体(National Semiconductor)公司,在排名前10的公司中美国占了5家,而日本则一家都没有。

但到了1986年,日本公司所占份额上升到了44%,美国公司份额下降到40%,日本首次超过美国。

与此同时,全球半导体市场领先的前三位公司分别是日本的NEC,日立和东芝公司,在排名前10 的公司中日本占了6家,而美国仅有3家。

美国政府意识到,如果不发展通用集成电路的大规模制造技术将意味着更多技术优势的丧失,无论从商业角度还是国家安全角度,美国都不会将大规模集成电路制造技术拱手让人。

1987年,美国集结占全国半导体产值80%的14家企业,组建了Sematech,也就是半导体制造技术战略联盟。目的是通过集中研发,减少重复浪费,而达到研发成果共享。

国家半导体公司总裁查尔斯·斯波克为此不惜放弃管理自己的公司,全身心倾注于此。

10年后,美国人成功守住阵地,1995 年已经可以制造0.35 微米线宽的电路,从而在技术上赶上了日本。第二年,美国政府退出联盟。

美国的经验至少给中国指明了两点:

这种曾经用来对抗日本的封锁经验,同样适用于中国;

集中力量办大事的路子,无论在美国还是在中国,都同样适用。

中国显然对此更有经验。

2013年,十几位院士联合上书,要求国家重新捡起对半导体的支持。这项提议得到了最高领导的积极回复。

2014年9月份,已经沉寂多时的中国半导体行业,突然沸腾起来,有一个在隐秘地传递着:钱,来了。

规模达千亿的国家集成电路产业基金挂牌成立,由财政部和国家开发银行等实力单位出资。

更大的希望来自于国内芯片市场的发展。

未来中国的芯片需求,将是海量的。随着5G的应用普及,人工智能、物联网、智能家居、大数据和云计算等都有海量芯片需求。如果海外芯片代工渠道被切断,国内的海量需求只能依靠自给自足。

中芯国际等国产芯片,缺的不是市场,反而是技术和产能。

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