迫于美国禁令,台积电已于9月15日之后不再为华为代工生产麒麟芯片,而在一个多月后的华为手机发布会上,华为消费者业务CEO余承东也亲口坦诚, “麒麟9000将成为麒麟芯片绝唱” 。
从 科技 圈的整体反响来看,对于麒麟芯片被迫停产自然更多是遗憾与惋惜,同时也对华为手机业务的境遇颇感愤慨和同情,毕竟很长一段时间里,麒麟芯片都象征着中国手机芯片发展的巅峰水平。
然而就在一片悲壮的氛围下,在这一个半月中,先后有六家芯片企业获得了美国商务部的许可,将可以继续为华为提供芯片,对于这一变化,是否意味着美国那边对于华为的钳制出现了某种转机?这种趋势对华为的发展又有何影响呢?我们或许从华为的动作中可以看到答案。
谈到芯片封锁,大家可能想到的都是华为手机处理器芯片麒麟系列,但实际上这只是华为海思芯片产品线之一,美国对华为芯片的制裁包含华为海思全部的芯片设计及生产环节,这些芯片产品线主要包括以下六类:
1、海思芯片:主要应用在移动终端设备上,包括麒麟990、麒麟980、麒麟970、麒麟960等高端芯片。除了高端的9系列外,麒麟还拥有6系,7系以及8系的中低端系列芯片,最新的麒麟9000芯片采用 5nm 工艺制程;
2、鲲鹏芯片:主要面向服务器领域,鲲鹏920芯片完全由华为自主研发,是全球第一款 7nm 的数据中心ARM处理器,主要适用于华为的泰山服务器;
3、升腾芯片:面向人工智能领域的处理器 ,采用自家的达芬奇架构,升腾芯片分为高端和低端两个系列,高端为升腾910 (7nm工艺制程) ,低端为升腾310 (12nm工艺制程) ,AI 芯片是人工智能时代的技术核心之一;
4、巴龙芯片:海思的5G基带芯片,目前最新的是支持5G双模的巴龙5000 ( 7nm工艺制程) ,主要应用在麒麟980和麒麟990上,其中麒麟990还推出了集成巴龙5000基带芯片的版本;
5、天罡芯片:海思的5G基站芯片,业界首款5G基站核心芯片,同时也是全球第一个超强集成、超强算力、超宽频谱的芯片,为AAU 带来了革命性的提升,最新的天罡芯片为 7nm工艺制程 。之前说到的台积电在禁令缓冲期为华为生产的200万颗5G芯片指的就是天罡芯片。
6、凌霄芯片:主要用于路由器上,其中Hi5651芯片是业界首款4核1.4GHz家庭路由处理芯片,内置IPv6/v4双栈硬件处理引擎获得电信级认证;支持256个连接节点,通过算法增强识别终端位置以及干扰情况进行优化。此类芯片对工艺制程的要求较低, 28nm工艺制程 已经能满足需求。
当前因为美国的禁令,上面六大产品线中,前五个基本上都已经停产。其中的麒麟芯片(手机Soc芯片)、巴龙5000(基带芯片)、升腾芯片(人工智能芯片)直接影响华为消费电子业务(手机、平板、智能家居等电子产品),天罡芯片直接影响5G通信设备业务,升腾芯片还对华为的工业级人工智能产品产生影响,这三大领域是华为的核心业务领域。相比较而言,服务器领域重要但不紧急,凌霄芯片则基本上没有受到影响。
前边说到的美国商务部前后批准六家芯片厂商继续供货,看到新闻媒体大家的评论都挺高兴,似乎这是个好消息。但实际并不是。
所以在我看来,美国此举作秀意义远远大于实际意义,毕竟 第一这无法解决华为核心芯片供应不足的问题——即便采购了AMD们的芯片也只能放着或者很快没用,那买来干什么?第二,无法解决华为在任一关键领域的基础需求,比如说对华为的消费者业务,如果是同意高通卖芯片给华为,那么对华为来说也算是一种解决方案。
美国在近期更明确解释了“放行”的先决条件—— “只要这些产品不被用于5G技术” 。
而众所周知,华为的消费者业务和通信设备领域目前最为核心的需求都集中在对5G相关零部件和芯片产品上。
所以说美国允许向华为出口的产品,实际上都是华为在现阶段需求度不高,或者跟其4G业务相关的产品——这无法解决华为的当务之急。
那么显而易见,美国此举并无诚意,那它的用意何在呢?只是为了恶心一把华为?显然不是。
从上边我们能知道两点: 第一,华为目前最要命的缺陷在于芯片无法生产,这种状况将导致华为领先的技术优势将停滞不前;第二,美国近期的动作根本不是为了要缓和跟华为之间的对峙状态,而是有它别的目的。
其中最大的目的就是 以空间换时间 。
这里的空间指的是美国凭借其在半导体领域领先中国数十年的技术实力而获得的绝对优势,它在半导体领域的势力范围远大于中国。而时间,指的则是美国或受到美国绝对控制的5G技术发展起来所需要的时间。
美国当然会担心华为被制裁后中国将开启自主研发,但是相比而言,美国更害怕不制裁华为的话,华为会踩在它们的肩膀上帮助中国获得5G通信时代的核心地位——所以其实美国也是在冒险,它要赌美国 科技 界能在中国搞定先进光刻机技术之前率先实现5G技术对中国的领先。
而实际上美国确实也占有很大的优势,目前华为或者说中国半导体面临的主要问题不仅仅包括高端光刻机所涉及的大规模技术及设备,还包括芯片设计工具——设计软件、芯片架构等,以及先进的工艺制程技术——台积电的先进不仅仅依靠EUV,他们自己对于制造工艺的技术研发也是关键因素。
所以当初摆在美国 科技 界众人面前的选择一目了然: 一边是中国需要赶上ASML、泛林半导体、德州仪器等等一系列光刻机相关企业的技术水平(甚至因为专利的存在还要走另一条路),赶上ARM、英特尔等网络架构及IP集群相关企业的技术水平,以及赶上台积电、三星等晶圆代工企业的技术水平; 另一边是美国只需要赶上华为在5G领域的领先优势。
中国需要多少年赶上这个差距?美国需要多久?美国精英们几乎不用多想,他们愿意冒这个险,他们不相信这一次中国还能赢, 因为在他们眼里,中国人已经不再像几十年前搞出“两弹一星”时候那样众志成城。
除了这个一直存在的终极目的之外,美国的另一个目的在于对华为影响力的进一步分化和切割。
其实就算通过了供货许可,这些企业所能提供的产品所涉及的金额也并不多,所以所谓的缓和美国半导体企业的经济压力,在我看来象征意义远大于现实意义,就这种程度的供货能缓和什么。
但是这个行为释放出来一个信号,那就是美国不再保持对半导体行业的粗暴干涉,它不打算继续扩大以及“株连”,但同时以此提出了一个隐性条件——“你们不能再跟华为眉来眼去”。
美国的意图很明显: 以后你们要适应一个华为逐渐边缘化的新时代。
换句话说,为了保障“以空间换时间”的终极目的,美国进一步削弱了华为能够以来的 科技 力量。
这是个阳谋,也是一个“闲手”,但未必无用。
当然如果我们以乐观的态度去看待这件事,也存在其他的可能,比如说美国是在防范我们国家以举国之力发展半导体相关技术,帮助华为攻克它所需要的各类技术难关,所以它缓和了态度——目的还是缓兵之计。
那我们就更应该加大力度推动芯片自主化的技术发展。
根据最新消息, 华为正计划在上海建设一家 不使用美国技术 的芯片工厂,据知情人士称,该工厂预计将从 制造低端的45nm芯片开始 ,目标是2021年底之前 为“物联网”设备制造28nm芯片 ,并在2022年底之前 为其5G电信设备生产20nm的芯片 。
从这个信息中,我们至少可以获得三个信息。
第一,国家在进行立足长远的半导体发展规划。
为什么这么说呢?关键在于华为建厂位置。上海是中国半导体产业最先进的区域,在苏州、上海两地,半导体相关产业链拥有长期的发展历程。在ICT领域,晶圆代工、EDA软件、封装测试等国内大厂几乎都集中在这一地带,同时这里也是跟国际同行先进技术和管理水平最为接壤的地带,华为在这里可以最大限度地进行技术突破,而不用过度担心资源调配问题。此外,上海优质的高等教育水平和科研人才,也能够为华为的发展提供助力。
而让华为建在这里,也能看到国家对于华为在之后半导体领域起到带头作用有所期待,华为也确实能给产业链企业带来一些改变。
第二,华为的布局重心在于5G相关芯片产品。
这说明华为在认清事实后,已经对业务进行了相当大的调整,之后华为5G业务估计也将收缩战线,暂时回归国内。但华为对于5G技术的布局并未停下,它在做物联网生态方面的研发,对芯片的生产也已经有了规划,比如说为物联网设备的芯片留下了自主生产的计划,而制程工艺提升的短期目标则是实现5G通信设备芯片的供应——这说明华为会优先保障通信设备领域的芯片供应。
而此前华为的天罡芯片因为工艺要求为7nm,这个水平短期内华为依靠自身无法突破,所以我认为华为在自救的同时,或许也会寄希望于国内光刻机企业的自主研发及技术突破,这对于中芯国际等晶圆代工企业来说也是一次机遇。
第三,华为在手机Soc芯片上或许另有打算,或者选择战术性的退却。
从这则信息中看不到关于手机芯片的内容,这里就存在两种可能。一种是华为仍然寄希望于美国能允许高通将其高端芯片销售给华为,这实际上也并非不可能,毕竟美国大选即将尘埃落定,存在一定的转圜机会,但这种“许可”无法解决华为的战略目标,所以即便真的可以使用高通芯片,那么华为也只是作为一种过渡。
另一种可能性更大——与国内企业共同攻关高端光刻机技术及制程工艺技术,这是一个需要更长时间与技术投入的工作,但这才是美国最为忌惮的倾向,一旦中国相关企业在这方面有了较大的进步,那么美国相关企业内部就要承压, 甚至美国会先于中国取得重大突破前给华为解封——以分化国内对于基础技术的研发——这一点也值得警惕。
这就需要我们对于战略目标的专注与坚持。
从以上三个消息来看,华为的处境实际上已经在发生本质上的好转——中国整个 科技 界包括国家力量已经注意到了我们的“短板”,并且意识到了发展半导体技术的必要性和重要性。
所以说 虽然麒麟停下了,但是华为没停下,中国 科技 更是开启了动员。
如果说五年后中国半导体产业能够跟美国分庭抗礼,甚至已经能望其项背,我觉得届时我们都会“感激”美国在近两年对华为的制裁与打击、对中国 科技 界的制裁与打击,正是因为美国不留余地的制裁,才让我们又一次被“唤醒”。
在这两年之前,中国 科技 新兴力量崛起,其实已经有浮躁的风气盛行,那时候的繁华更像是空中楼阁,但是作为局中人的我们却乐在其中。
正是在这个时候,美国强硬地给中国企业泼了一盆带着冰渣子的冷水,虽然我们受伤不轻,但终究清醒了过来,看到了许多我们之前没有看到的真相—— 我认为当前受到的“技术欺压”从这个层面讲更类似于“交学费”,虽然学费十分昂贵,但我们并非一无所得。
我们当前需要做的就是趁着再次清醒,不遗余力地抓住机会,去迅速补上这个被美国人发现并指出来的“短板”。
当前国内比较大的问题在于市场上的声音过于混乱,国家层面对于半导体行业的支持其实已经开始启动,但在舆论上还存在着许多“杂音”。在我看来,国家对半导体行业的支持,并不是只是为了帮助华为解决芯片生产难的问题,根本在于对整个5G产业的支持,所以它对于国内许多 科技 企业来说都是一次重大的机遇,而华为因为技术领先在当下阶段反而属于“付出”较多的企业。
我们必须要认清一个事实—— 中国5G的腾飞不能只靠华为一家企业,华为也不可能凭借一家之力将业务布置到半导体相关的每个环节上,因为发展半导体技术受益的更不是只有华为一家。 所以光刻机企业要给力一点,配合国家走高性能光刻机的研发路线;EDA软件企业也要给力一点,芯片架构技术研发企业也要给力一点,甚至手机企业也应该大力支持国内企业基础技术的研发…… 因为以后对于美国的赶超,必然是以集群的模式赶超。
用一句话来说,美国是以硅谷众多企业的力量围剿中国 科技 ,那中国 科技 也必然要诞生许多跟硅谷中那些公司能相提并论的企业,到时候华为面对的不再是硅谷,而可能只是硅谷中的一家公司,比如说苹果,那么中国 科技 不胜也胜了。
幸运的是,中国市场目前存在这样的机会,也有这样的市场容量以及发展环境,对中国 科技 企业来说,这绝对是一个好时代。
可能唯一欠缺的,是很古老的一种精神——路漫漫其修远兮,吾将上下而求索。
用不着着急,只要方向对,只要持之以恒并众志成城,我想美国有机会再经历一次“中国速度”。
集成电路市场。(1)产业链
集成电路产业链相应划分为上游产业支撑环节、中游设计制造环节、下游应用环节,具体如下:
其中,中游设计制造环节主要分为集成电路设计、集成电路制造和封装测试等三个主要部分,每个部分配套不同的制造设备与生产原材料等辅助环节。龙芯中科属于集成电路设计行业,主要从事处理器及配套芯片的设计工作。
(2)商业模式
集成电路行业经过多年发展,在产业分工不断细化的背景下,行业的商业模式逐渐从原有的单一 IDM 模式转变为 IDM 模式与 Fabless 模式并存的局面。龙芯中科采用 Fabless 模式,该模式可有效降低大规模固定资产投资所带来的财务风险,同时,该模式下集成电路设计企业能够根据市场行情及时调整生产采购计划,进一步提升生产运营的灵活性。
(3)行业发展现状
集成电路设计行业位于集成电路产业链上游,属于技术密集型产业,对技术研发实力要求极高,具有技术门槛高、产品附加值高、细分门类众多等特点,集成电路设计能力是一个国家在集成电路领域能力、地位的集中体现。
按地域来看,目前全球集成电路设计仍以美国为主导,中国大陆是重要参与者之一。根据 CICPC 和芯途研究院的数据统计,2019 年全球集成电路设计领域,美国公司依然处于主导地位,全球市场占有率达到 55%,其次韩国公司为 21%,欧洲公司为 7%,中国台湾地区公司为 6%,日本公司为 6%,中国大陆地区公司仅为 5%。2020 年全球前十大集成电路设计公司营收排名中有 6 家美国公司, 前三名分别是高通、博通以及英伟达,均为美国企业。中国台湾地区的联发科技、联咏科技和瑞昱半导体分别排名第四、第八和第九位。欧洲戴乐格半导体排在第十位。
我国集成电路设计企业的数量自 2012 年以来逐年增加,并逐步进入到全球市场的主流竞争格局中,截至 2020 年底,我国集成电路设计企业达到 2,218 家, 出现良好的发展势头。
虽然我国集成电路设计业发展迅速,但仍然存在两方面问题。一是我国在核心通用芯片设计领域,如 CPU、存储器及高性能模拟芯片基础较为薄弱,国内对于国外公司在核心芯片领域的依赖程度较高。二是行业整体实力不强,行业集中度较低。
数据来源:中国半导体行业协会
2、CPU 行业
(1)行业概述
CPU 是计算机的运算和控制核心,是对计算机的所有硬件资源(如存储器、输入输出单元)进行控制调配、执行通用运算的核心硬件单元;同时,计算机系统中所有软件层的操作,最终都将通过指令系统映射为 CPU 的操作。从硬件层面,CPU 中的硬件系统主要是为了实现每一条指令的功能,解决指令之间的连接关系,因此指令系统是计算机硬件的语言系统,其决定了计算机的基本功能。而指令系统需要通过处理器核进行实现,最终形成芯片产品。
从软件层面,软件是由按一定规则组织起来的许多条指令组成,完成一定的数据运算或者事务处理功能。而操作系统是管理电脑硬件与软件资源的程序,能够在硬件管理中处于支配地位;应用软件是利用计算机解决某类问题而设计的程序的集合,需要依赖于操作系统的支持才能运行;只有具备操作系统等关键基础软件的开发能力,才能为搭建全新的基于该指令系统的应用软件生态提供支撑。
综上,CPU 生态包含软硬件两个方面,从指令系统出发,硬件上通过 IP 核形成芯片,并最终用于板卡、整机厂商等不同领域的应用终端;软件上形成包括操作系统、编译器、Java、.NET 等基础软件,最终实现应用于政企、教育、能源、交通等不同领域的应用软件。CPU 生态体系是硬件和软件的结合,是产业上下游交互的产物, 因此生态壁垒一旦建立便是长期稳定牢固的。
指令系统属于计算机中硬件与软件的接口,指令系统的设计十分重要,是构建 CPU 生态的重中之重。目前 CPU 行业由两大生态体系主导:一是基于 X86 指令系统和 Windows 操作系统的 Wintel 体系;二是基于 ARM 指令系统和Android 操作系统的 AA 体系。Intel 于上世纪 80 年代自研 X86 指令系统架构, 凭借先发优势迅速扩大市场份额并构建生态优势,并通过与 Windows 联盟形成“Wintel”联盟逐步占领桌面 CPU 市场;ARM 则在苹果、高通、三星、华为、英伟达等方面的努力下,凭借其指令系统开源、异构运算、可定制化等一系列优势,立足于低功耗的移动市场。Wintel 体系与 AA 体系正是凭借对操作系统和CPU 芯片的垄断,设定了一系列技术规范与标准,构建了庞大的软件生态体系, 从而主导着主流 CPU 市场。
围绕 CPU 芯片和操作系统两个基点,CPU 行业内存在 Wintel 体系和 AA 体系的两种模式:(1)在 Wintel 体系中,CPU 厂商生产芯片,操作系统厂商提供操作系统;(2)在 AA 体系中,CPU 厂商对芯片或系统厂商进行指令系统或CPU IP 核授权,操作系统厂商提供基础版操作系统,由整机厂商定制专用芯片和发行版操作系统。龙芯中科充分吸收上述两类模式的优点,以 CPU 销售为主业,并开发与龙芯 CPU 相配套的面向信息化应用的基础版操作系统 Loongnix 以及面向工控应用的基础版操作系统 LoongOS,支持操作系统厂商及整机厂商研制发行版操作系统。
CPU 是信息产业中最基础的核心部件,设计技术门槛高、研发周期长,且具有极高的生态壁垒。Wintel 体系起步较早,目前在桌面和服务器市场中占主导地位;AA 生态体系则主要应用于移动平台,在移动芯片市场占主导地位。目前, 国内 CPU 产品大多数是基于 X86 和 ARM 指令系统。近些年,随着国内处理器设计和基础软件研发水平提升,独立于 Wintel 和 AA 的其他生态体系开始出现, 如龙芯中科推出的基于 LoongArch 指令系统的生态体系。支持 LoongArch 的CPU 市场占有率目前尚低,但随着相关CPU 产品性能的提升和生态的不断完善, 其竞争力正不断增强。
国产 CPU 企业目前主要有 6 家,分别是龙芯中科、电科申泰、华为海思、飞腾信息、海光信息、上海兆芯。按采用的指令系统类型可大致分为三类:第一类,是龙芯中科和电科申泰,早期曾分别采用 MIPS 兼容的指令系统和类 Alpha指令系统,现已分别自主研发指令系统;第二类,是华为海思和飞腾信息,采用ARM 指令系统;第三类,是海光信息和上海兆芯,采用 X86 指令系统。
(2)市场情况
1)全球市场情况
CPU 的重要应用领域包括桌面和服务器,每台桌面通常只有一颗 CPU,而每台服务器的 CPU 数量不定。桌面领域,2015 年至 2018 年全球出货量增速呈现缓慢下降的趋势,但是整体出货量依然保持在 2.6 亿台/年左右。2019 年开始, 全球桌面出货量出现回升,2020 年全球桌面出货量较前 5 年有较大增长。服务器领域,根据IDC 数据,2020 年全球服务器出货量达1,220 万台,同比增长3.92%。
2)国产 CPU 市场情况
国内桌面领域,近年来出货量同样呈现缓慢下降的趋势,但是整体出货量依然保持在 0.5 亿台/年左右。国内服务器领域,根据 IDC 数据,2020 年中国服务器出货量为 350 万台,同比增长 9.80%。近两年采用国产 CPU 的桌面和服务器产品发展迅速,但市场份额仍不足 5%,增长空间巨大。
(3)行业壁垒
集成电路行业属于技术与资本密集型相结合的行业,而 CPU 作为集成电路行业的明珠具有更高的进入壁垒。具体如下:
1)技术壁垒
CPU 作为计算机的运算与控制核心,对通用计算处理能力等性能指标有较高的要求,属于集成电路设计中的最高端产品。掌握 CPU 核心设计能力需要长期积累,需要一批从业经验丰富的高素质工程人员长期持续的研发投入和持续迭代演进,即使引进国外 CPU IP 核,如果没有足够的工程实践和时间积累也很难做到引进消化吸收,技术储备需要较长周期。
2)生态壁垒
CPU 产品需要研发配套的基础软件,包括如 BIOS、编译系统、操作系统、虚拟机等的配套软件支持。这些基础软件需要高端人才以及长期的技术积累才能形成高水平成果。不同 CPU 指令系统的操作系统、应用软件之间形成了独立的生态体系,不同生态体系承载的软件生态的应用数量、类型和丰富程度迥异,从而构成软件生态壁垒。
3)资金和规模壁垒
集成电路企业的产品必须达到一定的资金规模与业务规模,才能通过规模效应获得生存和发展的空间。由于 CPU 产品设计研发周期长及成功的不确定性大, 而电子产品市场变化又十分迅速,经常会出现产品设计尚未完成而企业已面临倒闭,或产品设计完成而已不满足目标市场的要求等局面。因此,资金和规模是行业的重要壁垒。
4)人才壁垒
CPU 及其配套基础软件需要高端人才以及长期的研发投入才能形成高水平成果。而行业内具有丰富经验的高端技术人才相对稀缺,且较多集中在少数领先厂商,因此,人才聚集和储备成为新兴企业的重要壁垒。
5g和芯片是同一个概念吗 ?5g芯片与纳米芯片关系 ? 5g芯片和4g芯片的区别 5G芯片什么意思? 5g需要哪些芯片?5g芯片是什么做的。今天的通信是由计算、存储、传输形成的一个体系,要做好5G,无论是基站还是手机,都需要芯片。中国的芯片和世界一流水平相比还是有较大的差距,有很多我们需要奋起追赶的地方。那么,5G芯片到底哪个国家最强呢?要搞清楚这个问题,首先得了解5G网络哪些地方需要芯片。核心网络的管理系统,需要计算芯片,也需要存储芯片,而基站等众多设备需要专用的管理、控制芯片。与此同时,手机需要计算芯片、基带芯片和存储芯片,未来大量的5G终端还需要感应芯片。这是一个庞大的体系,而在这一方面,中国与全球顶级水平还有较大的差距。(1)计算芯片:在服务器、核心网、基站上需要计算芯片,可以理解成CPU。英特尔是华为最重要的供应商,也是中兴最重要的供应商,除了少数服务器芯片中国有一定的产品外,绝大部分计算芯片都是美国企业称霸世界。(2)存储芯片:无论是服务器还是云,都需要大量存储,5G的高速度、大流量自然需要存储。如今的智能手机,存储器早已经从原来的16GB大幅扩容,64GB都只是基本配置。存储芯片目前还是美国、韩国、中国台湾居于主导地位。中国大陆也有多家企业在存储领域发力,但想在市场上占据主导地位,还需要努力一段时间。相信未来5年,中国企业在这一领域会有较大作为。(3)专用芯片:除了计算、存储这些通用芯片之外,在5G通信基站及相关设备上,还会有一些专用芯片,这个领域依然还是美国占据优势。除了英特尔、高通这样的企业外,还有大量的企业生产各种专用芯片。中国是这些美国企业最大的市场。欧洲也有一些企业生产专用芯片。中国在这一领域也有了较大进步,海思、展锐、中兴微电子等企业都在设计和生产专用芯片。可以说该领域各国企业各有所长,不像计算芯片那样被美国企业垄断。(4)智能手机芯片:移动通信最重要的终端就是智能手机,智能手机芯片,不仅要进行计算,还要进行专门的处理,比如GPU进行图像处理,NPU进行AI处理,因此智能手机芯片必须尽量做到体积小、功耗低。(5)感应器:5G是智能互联网时代,除了计算、存储、控制芯片之外,感应器是半导体领域的新机会。目前,在智能手机上已经有大量感应器,而5G智能终端中的感应器会更多,能力会更强。在这一新兴领域,不少国家都加入到争夺中,目前很难分出高下,除了恩智浦等大型半导体公司,还有大量中小企业希望有所作为,而日本的村田制作所等企业也有一定优势。欢迎分享,转载请注明来源:夏雨云
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