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美國在芯片領(lǐng)域“卡脖子”,中國有哪些應(yīng)對?

2023/02/14
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如果說特朗普時代的中美競爭以貿(mào)易戰(zhàn)為特色,拜登時代就是以芯片戰(zhàn)為特色了。

在說明新出臺的美國國家安全戰(zhàn)略時,美國國家安全顧問沙利文強(qiáng)調(diào),美國必須在關(guān)鍵科技領(lǐng)域領(lǐng)先對手一到兩代,半導(dǎo)體就是其中的核心?,F(xiàn)實(shí)是,美國禁運(yùn)從有軍工潛力的最尖端技術(shù)轉(zhuǎn)向一切中國還未站穩(wěn)的一般技術(shù)前沿,從控制制高點(diǎn)轉(zhuǎn)向短兵相接,說明美國已經(jīng)對美中實(shí)際技術(shù)差距失控。中國科技“侵入”美國的舒適區(qū),“領(lǐng)先一到二代”眼看不保,只有寸土必爭了。

戰(zhàn)爭都有一個目的。對于美國來說,芯片戰(zhàn)的目的包括兩部分:1、扼殺中國先進(jìn)半導(dǎo)體的發(fā)展;2、重建美國先進(jìn)半導(dǎo)體制造。(芯片也稱半導(dǎo)體。兩者含義有細(xì)微的區(qū)別,但并不重要,尤其是廣義的芯片。本文里混用。)

打仗需要首先占領(lǐng)陣地,然后就是拼戰(zhàn)術(shù)和彈藥了。在占領(lǐng)陣地方面,美中之間誰也沒有一邊倒的優(yōu)勢,態(tài)勢犬牙交錯。

根據(jù)美國半導(dǎo)體工業(yè)協(xié)會(SIA)2021年《行業(yè)現(xiàn)狀》報告,在邏輯芯片CPU、DSP等)產(chǎn)能方面,中國大陸在45nm以上占23%,美國9%,中國臺灣31%,韓國10%,日本13%,歐洲6%,其他7%;28-45nm里,中國大陸占19%,美國6%,中國臺灣47%,韓國6%,日本5%,歐洲4%,其他13%;10-22nm里,中國大陸占3%,美國43%,中國臺灣28%,韓國5%,歐洲12%,其他9%;10nm以下只有中國臺灣(92%)和韓國(8%)。

毋庸諱言,在不同技術(shù)水平的芯片里,最抓眼球的肯定是10nm以下的,尤其是5nm以下的,臺積電已經(jīng)在準(zhǔn)備生產(chǎn)2nm了。在10nm以下,中國臺灣(主要是臺積電)一騎絕塵,絕對領(lǐng)先,占世界產(chǎn)能的92%。韓國三星只有區(qū)區(qū)8%。

在10-22nm段,美國反倒占據(jù)最大份額,中國臺灣第二。這也是中國大陸目前的芯片技術(shù)前沿,但只占世界產(chǎn)能3%,差距是顯然的。

在28-45nm段,中國臺灣主導(dǎo),但中國大陸的份額也較顯著,至少是主要玩家之一。在45nm以上,中國大陸和中國臺灣的差距進(jìn)一步縮小。

美國新建產(chǎn)能集中在10nm以下,建成投產(chǎn)后,芯片版圖會改寫。而中國大陸在成熟技術(shù)(28nm以上)芯片方面并不弱,隨著產(chǎn)能和消費(fèi)的增加,還會進(jìn)一步壯大。值得指出的是,這不是居高臨下的問題,實(shí)際上互補(bǔ)性很強(qiáng)。

知名半導(dǎo)體分析機(jī)構(gòu)IC Insights發(fā)布《2021-2025年全球晶圓產(chǎn)能報告》

美國彼得森國際經(jīng)濟(jì)研究所在分析貿(mào)易戰(zhàn)從2018年到現(xiàn)在的數(shù)據(jù)時,發(fā)現(xiàn)IT設(shè)備(如網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、調(diào)制解調(diào)器、路由器等)和消費(fèi)者電子產(chǎn)品(如無線耳機(jī)、智能手表等)從中國大陸的進(jìn)口額下降了62%,而從墨西哥、中國臺灣的進(jìn)口額上升60%,從中國大陸進(jìn)口的占比從38%下降到13%,置換效應(yīng)明顯。但芯片方面只從47%下降到39%,因?yàn)橹械投诵酒袊_灣、韓國不愿做,利潤太低,但需求依然強(qiáng)勁,如汽車工業(yè),只有維持從中國的進(jìn)口。這一塊連美國新建產(chǎn)能都無能為力,還得繼續(xù)從中國大陸進(jìn)口。

排除貿(mào)易戰(zhàn)因素的話,中國制造的競爭力無可否認(rèn),在貿(mào)易戰(zhàn)中獲得豁免的筆記本、游戲機(jī)、顯示器、電子玩具從中國進(jìn)口的占比從21%增加到27%。

中低端芯片是中國大陸芯片的東北解放區(qū)。10-22nm正在突破,這是錦州,就等入關(guān)了。10nm以下還是空白,離打過長江、解放南京上海還有距離。

不過加上存儲、數(shù)模芯片后,態(tài)勢就不一樣了。統(tǒng)統(tǒng)算入的話,中國大陸產(chǎn)能與美國、中國臺灣、韓國、日本在同一數(shù)量級,考慮到中國大陸正在大量新建產(chǎn)能,有望領(lǐng)先。

人們常說的芯片主要指邏輯芯片,存儲實(shí)際上是芯片的另一個大項(xiàng),數(shù)模(DAO,包括數(shù)-模轉(zhuǎn)換、模擬、光電芯片)也是一個大項(xiàng)。用過手機(jī)的人都知道存儲的重要性,但數(shù)模芯片也非常重要。不說別的,手機(jī)放音樂就需要數(shù)字到模擬的轉(zhuǎn)換,因?yàn)橐魳肥菙?shù)字格式,但聲音最終是模擬的。反過來,語音輸入要通過模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換,才能以數(shù)字形式傳輸?shù)綄Ψ?。光電芯片則是所有手機(jī)相機(jī)、數(shù)碼相機(jī)里都要用到的。模擬芯片對很多人比較陌生,但電源管理、信號放大等都是模擬芯片,包括運(yùn)算放大器電阻電容等。

說起來,中國大陸較少偏廢,中國臺灣的缺門是閃存,韓國的邏輯芯片是短板,日本靠數(shù)模芯片抓回一點(diǎn)占比。

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈而言,美國在設(shè)計(jì)制造銷售通吃的IDM(如英特爾、德州儀器等)方面依然最強(qiáng),在核心IP和EDA為主的設(shè)計(jì)(Fabless)、半導(dǎo)體制造設(shè)備方面也最強(qiáng),牢牢抓住了龍頭;存儲方面韓國是強(qiáng)項(xiàng),由于三星的存在,韓國的IDM也很強(qiáng);數(shù)模方面日本是強(qiáng)項(xiàng),日本還在半導(dǎo)體材料方面最強(qiáng);歐洲的數(shù)模也是強(qiáng)項(xiàng),半導(dǎo)體制造設(shè)備更是強(qiáng)項(xiàng);中國臺灣的芯片吹得很厲害,其實(shí)集中在邏輯芯片方面,在邏輯芯片之外并沒有多強(qiáng),但在IDM方面有一定的實(shí)力(聯(lián)發(fā)科),封裝測試(OSAT)實(shí)際上有很多已經(jīng)轉(zhuǎn)到中國大陸做了。

也就是說,在美國主導(dǎo)的世界半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈里,各得其所,每一個玩家都是桌子的一個腳,靠自己一家是頂不起桌子的,只有在美國的粘合之下,才能形成合力,把桌子頂起來。

只有中國大陸例外,在邏輯、數(shù)模、存儲各方面全面鋪開,封裝測試已經(jīng)較強(qiáng)。在半導(dǎo)體制造設(shè)備和半導(dǎo)體材料方面也在日拱一卒,缺門的是IDM,暫且空白。

中國大陸的全面發(fā)展一方面是出于“貪心”,哪個能賺錢的方面都不放過。中國大陸芯片進(jìn)口就價值而言連年兩倍于石油進(jìn)口,僅僅從進(jìn)口替代著眼,也夠國內(nèi)廠家如狼似虎了。另一方面也是戰(zhàn)略需要,在中興和華為之后,不能再被掐脖子了。

正是這種不受美國控制的“野蠻生長”引起美國的極端仇視。

在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)生態(tài)里,第一大板塊以科研為基礎(chǔ),其中EDA和核心IP方面占價值鏈的3%,美國擁有其中74%,歐洲20%,中國大陸只有4%,東亞及其他國家和地區(qū)2%;邏輯芯片(CPU、DSP等)占價值鏈的30%,其中美國67%,中國大陸5%,中國臺灣7%,韓國3%,日本5%,歐洲8%,其他國家4%;DAO(數(shù)-模轉(zhuǎn)換、模擬芯片及其他)占17%,其中美國37%,中國大陸7%,中國臺灣3%,韓國6%,日本24%,歐洲19%,其他國家5%;儲存芯片占9%,其中美國29%,中國大陸4%,韓國59%,日本8%;半導(dǎo)體制造占12%,其中美國41%,中國大陸2%,中國臺灣4%,韓國32%,歐洲18%,其他國家3%。

第一板塊是中國大陸最大的短板。

有意思的是:以價值鏈占比計(jì)算,美國的份額最高,這是因?yàn)槊绹粌H有英特爾、美光、德州儀器等IDM廠家,直接銷售硬件芯片,還有高通、英偉達(dá)等純設(shè)計(jì)(fabless)廠家,專利和授權(quán)是很大的收入來源。加起來依然占世界最大份額。

但中國臺灣還真就是個代工的,芯片穿腸過,唯有感覺留。臺積電的代工模式顧名思義:代工。芯片的知識產(chǎn)權(quán)和用途都臺積電無關(guān)。在某種意義上,這是半導(dǎo)體世界的芭比工廠,芭比設(shè)計(jì)和芭比市場都不在這里。不能輕視,但也要擺正位置。

第二大板塊特別吃投資,其中半導(dǎo)體材料占價值鏈的5%,其中美國11%,中國大陸16%,中國臺灣22%,韓國16%,日本19%,歐洲12%,其他國家3%。晶圓制造占19%,其中美國12%,中國大陸16%,中國臺灣20%,韓國19%,日本17%,歐洲9%,其他國家6%。

第二板塊是中美都在砸錢的地方,中國大陸在總體上還略微領(lǐng)先。

第三大板塊投資與勞動力并重,主要是封裝測試,占價值鏈的6%,其中美國2%,中國大陸38%,中國臺灣27%,韓國11%,日本5%,歐洲4%,其他國家13%。

這一板塊中國大陸領(lǐng)先。

沒有提到的是人才。人才是干出來的,人才隊(duì)伍是隨產(chǎn)能和實(shí)踐壯大的。美國自詡有世界上最領(lǐng)先的高教資源,但涉及芯片制造方面,還是需要來自中國臺灣的人才才撐得起新建產(chǎn)能的門面。進(jìn)一步的發(fā)展則受到美國基礎(chǔ)教育和STEM人才一般緊缺的限制。

這方面,中國大陸反而占優(yōu)。中國每年STEM“人才產(chǎn)量”世界最大,在需求拉動和產(chǎn)能擴(kuò)張中,有望迅速建設(shè)起人才隊(duì)伍來。中國的土建、高鐵、鋼鐵、造船等人才隊(duì)伍就是這樣壯大起來的。

三大板塊綜合來看,中國大陸并不弱,或者說沒有一些人想象的那么弱。在半導(dǎo)體消費(fèi)上,更是與美國旗鼓相當(dāng),而消費(fèi)就牽涉到芯片戰(zhàn)的戰(zhàn)術(shù)和彈藥了。

中國芯片發(fā)展戰(zhàn)術(shù)是國家主導(dǎo),企業(yè)主力。集中力量辦大事,這是中國的成功經(jīng)驗(yàn)。

美國曾經(jīng)迷信企業(yè)活力,現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)打不過中國,悄悄學(xué)習(xí),當(dāng)然還要嘴硬。實(shí)際上,放任“企業(yè)活力”的話,美國芯片更偏向設(shè)計(jì)而偏離硬件產(chǎn)能,加深美國對東亞的依賴。芯片是數(shù)字和信息時代的關(guān)鍵戰(zhàn)略資源,美國不能接受這樣的戰(zhàn)略脆弱性,只有 “牛不喝水強(qiáng)按頭”, 動用國家力量把芯片產(chǎn)能拉回美國。所以,在戰(zhàn)術(shù)方面,中美在趨同。

但彈藥方面大相徑庭。

芯片工業(yè)的彈藥來自市場需求的拉動。美國芯片集中在高端,但產(chǎn)能光建立、打通還不夠,必須有足夠的需求拉動,才能保證可持續(xù)增長。中國的問題相反,需求拉動不成問題,但需要首先建立、打通高端芯片的產(chǎn)能。

初分下來,芯片的主要消費(fèi)流向?yàn)?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E8%AE%A1%E7%AE%97%E6%9C%BA/">計(jì)算機(jī)、通信消費(fèi)電子、工業(yè)電子、汽車、軍工(包括航空航天)。

2020年世界芯片分類銷售額與增長 圖源:SIA

2020年,世界芯片銷售總額達(dá)4404億美元,其中最大用戶是計(jì)算機(jī),達(dá)1422億美元,占芯片銷售總額的32.3%;其次是通信,達(dá)1376億美元,占芯片銷售總額的31.2%;家電為530億美元,占芯片銷售總額的12.0%;工業(yè)電子為529億美元,增長了8.2%,占芯片銷售總額的12.0%;汽車501億美元,占芯片銷售總額的11.4%;軍工、航空航天只有46億美元,只占芯片銷售總額的1.0%。

美國依然是計(jì)算機(jī)強(qiáng)國,在服務(wù)器、AI計(jì)算卡等方面領(lǐng)先,這方面是10nm以下的高端芯片用武之地。隨著數(shù)據(jù)中心、服務(wù)器虛擬化、人工智能等方面的發(fā)展,這方面還有很大的繼續(xù)發(fā)展空間。發(fā)展速度也可觀,2021年相比于2020年增長了21.2%。計(jì)算機(jī)可能成為美國芯片可持續(xù)發(fā)展的主要驅(qū)動力。不過現(xiàn)在這一板塊的芯片供需平衡,繼續(xù)發(fā)展也難以吸收美國芯片新增產(chǎn)能。

2020年世界芯片消費(fèi)構(gòu)成 圖源:SIA

中國在高端服務(wù)器、AI卡方面還欠缺。數(shù)據(jù)中心和服務(wù)器牽涉到信息安全,沒有美國拐棍了,自己造拐棍,連滾帶爬也要上。AI代表未來,也是一樣。這會是中國高端芯片發(fā)展動力的一半。

計(jì)算機(jī)板塊是中美技術(shù)脫鉤的主體。在這里各打各馬,各找各媽。

通信板塊有5G和手機(jī)兩大塊,集成度要求高,是10nm以下芯片的最大用戶。但通信是美國的短板,網(wǎng)絡(luò)設(shè)備還有思科,手機(jī)方面蘋果、谷歌、摩托羅拉等都是找人代工。所以這方面美國土壤已經(jīng)貧瘠了,重建艱難。美國新建芯片產(chǎn)能需要這一板塊吸收產(chǎn)能,但很難做到。

現(xiàn)在高端芯片以美國IP為多,要美國芯片工廠代工,還是臺積電代工,差別在于經(jīng)濟(jì)和政治。與盟友搶生意總是吃相難看,尤其是通過槍指著盟友腦袋幫著建立的產(chǎn)能。美國芯片出口中國、中國制造手機(jī)返銷美國在技術(shù)上可行,在政治上暗礁多多,在經(jīng)濟(jì)上未必拼得過臺積電。美國霸道到只許美國芯片出口而不許臺積電跟風(fēng),這也說不過去。

5G美國是不指望了,跳過5G直奔6G在理論上可能,在實(shí)際上難以做到。高通等或許有能力推出一些關(guān)鍵技術(shù),但6G不是憑空打造的,很多方面是從5G過渡過來的,就像5G也與4G有淵源一樣。美國的4G已經(jīng)拉胯了,面對的不是跳過5G直奔6G,而是連跳兩代。美國科技實(shí)力雄厚,但并不能創(chuàng)造神跡。

中國還是老問題:5G和手機(jī)產(chǎn)業(yè)都領(lǐng)先世界,但需要高端芯片,現(xiàn)在只能靠進(jìn)口。

在手機(jī)方面,華為手機(jī)被背刺了,OVM活得膽戰(zhàn)心驚,榮耀不知道什么時候也會被背刺。進(jìn)口只能是權(quán)宜之計(jì),一有機(jī)會,從IP到代工,都需要至少確保國產(chǎn)備胎,或者雙來源。

中國5G領(lǐng)先后,6G已經(jīng)在著手了。在高端芯片被卡的情況下,可能需要從領(lǐng)域知識和軟件入手,補(bǔ)償硬件上的短板。最終還是需要芯片跟上,才能會攻6G高地。

中國市場作為銷路對美國芯片不可靠,但會是中國高端芯片發(fā)展的另一半動力。

美國芯片還可以向印度和越南出口,兩家正在成為緊追中國的手機(jī)大國。但越南手機(jī)集中在三星,三星自己提供芯片,美國較難插足。印度手機(jī)則有強(qiáng)制合資和強(qiáng)制技術(shù)轉(zhuǎn)移的問題,因?yàn)橛《炔粷M足于掙辛苦錢,要通過合資和技術(shù)轉(zhuǎn)移打造自己的工業(yè)化,這是美國不愿意的。一個中國已經(jīng)夠頭大,再跟進(jìn)一個印度,Pax Americana(“美國治下的和平”,觀察者網(wǎng)注)就要繃不住了。

2020年初到2021年中世界半導(dǎo)體月銷售在計(jì)算機(jī)、通信和消費(fèi)電子板塊的同比增長情況 圖源:SIA

手機(jī)的更大問題是增長趨弱,2021年通信板塊增長只有1.2%,在很大程度上是被手機(jī)拖累了。相比于計(jì)算機(jī)板塊,通信板塊似乎進(jìn)入了“平臺期”,這可能反映了人們的“手機(jī)換代疲勞”。新功能、新款式“為新而新”,消費(fèi)者的買單熱情有所退潮,連一貫高大上的蘋果在推出iPhone 13的時候,也推出“iPhone 8的殼子、iPhone 13的瓤子”的iPhone SE,售價差不多比iPhone 13減半,以拉回被日增夜?jié)q的價格嚇走的消費(fèi)者。iPhone 14則被嘲為史上最物非所值的換代,對重啟增長一點(diǎn)幫助也沒有。

除了通信板塊增長趨平,消費(fèi)電子板塊的增長有下滑的勢頭。當(dāng)然,不要誤讀,平臺期還是下滑期都是指增長速度,現(xiàn)在都還在保持正增長。換句話說,計(jì)算機(jī)板塊還在加速增長,通信板塊進(jìn)入等速增長,消費(fèi)電子有減速增長的勢頭。

芯片的研發(fā)成本隨節(jié)點(diǎn)尺寸的下降而急劇升高,制造成本也同步升高 圖源:IBS

芯片的設(shè)計(jì)、制造開支隨著節(jié)點(diǎn)尺寸的縮小而迅速升高,5nm、3nm、2nm雖然靚麗,但說到底,銷路才是王道,這些高端芯片只有高價才能盈利。但過高的價位對應(yīng)用是有打壓作用的。

高端芯片大量用于手機(jī)。手機(jī)對尺寸、耗電敏感,多年來“算力軍備競賽”成為推動芯片技術(shù)前沿的主要動力,但手機(jī)增長放慢對高端芯片是壞消息。臺積電等已經(jīng)在關(guān)停部分EUV,主要涉及7nm以下的產(chǎn)能,以適應(yīng)高端芯片需求冷卻的新現(xiàn)實(shí)。這對即將上線的美國產(chǎn)能是巨大的壓力。便秘與饑餓是同樣痛苦的事情。

通信板塊也是技術(shù)脫鉤的領(lǐng)域,但對中美是不同的挑戰(zhàn):不管是5G/6G還是手機(jī),中國優(yōu)勢在于完整的領(lǐng)域知識和供應(yīng)鏈,美國優(yōu)勢在于高端芯片和部分關(guān)鍵技術(shù)。中國擁有沃土,美國擁有良種。鹿死誰手,也未可知。

家電和一般的消費(fèi)電子產(chǎn)品是芯片消耗大戶,但對高端芯片的要求很低,需求以中低端芯片為主。在這方面,從芯片到下游產(chǎn)業(yè)鏈,都是美國的短板、中國的長項(xiàng),美國芯片曲高和寡,中國芯片反而是瞌睡送枕頭。

消費(fèi)電子在進(jìn)入減速增長期,家庭智能化沒有如預(yù)期的那樣增速發(fā)展,即將到來的歐美經(jīng)濟(jì)蕭條帶來進(jìn)一步冷卻效應(yīng)。但長期的正增長還是可以預(yù)期的。

工業(yè)電子的主體為機(jī)器人、自動化系統(tǒng)、儀器儀表等。這是與消費(fèi)電子一樣大的板塊,而且增長強(qiáng)勁,達(dá)到8.2%,反映了工業(yè)數(shù)字化、互聯(lián)化的大潮。在這方面,美國領(lǐng)先,中國在追趕。有意思的是,這一塊對高端芯片的要求并不高,但對芯片的成熟、可靠的要求很高。

比如說,霍尼韋爾是DCS的領(lǐng)頭羊,但基本控制單元的CPU還是摩托羅拉68040。這是華強(qiáng)北都難淘的骨灰級芯片了,芯片工藝在今天鏈中端都算不上,但是成熟可靠穩(wěn)定,性子摸透了,在任何時候都不出意外,而且性能夠用,所以到現(xiàn)在還在用。霍尼韋爾只是因?yàn)樾酒瑏碓纯萁?,并有硬件虛擬化的驅(qū)動,才轉(zhuǎn)向軟件仿真替代。

中國在工業(yè)DCS(還有PLC)方面依然在追趕,已經(jīng)解決了從無到有的問題,還沒有解決從有到好的問題,但問題不在于芯片。自動化系統(tǒng)需要各種控制、數(shù)據(jù)處理算法和組態(tài)的支持,這是領(lǐng)域知識的問題。在可靠性方面,需要多余度冗余、熱備份等。更需要保證實(shí)時性,不能出現(xiàn)因?yàn)槟骋贿M(jìn)程卡住而全系統(tǒng)宕機(jī)的現(xiàn)象,危急時如何丟卒保車是一門學(xué)問。另一個不同就是注重輸入輸出流量處理,但對數(shù)值計(jì)算復(fù)雜性要求相對不高。工業(yè)DCS(以及PLC)的重點(diǎn)在于軟件和系統(tǒng)架構(gòu)問題,而不是芯片絕對性能的問題。

高端儀器儀表也是中國的短板,但問題在于具體的檢測和機(jī)電技術(shù)、信號和數(shù)據(jù)處理算法,芯片性能同樣不是大問題,鮮有需要高端芯片的情況。

機(jī)器人也是一樣,“功夫在芯片外”。

手機(jī)芯片“只要沒大毛病就用最新的”不同,工業(yè)電子芯片“只要性能夠用就用最成熟的”。在工業(yè)電子方面,中美的差距不在于芯片,美國新建芯片產(chǎn)能并不能從美國的領(lǐng)域領(lǐng)先獲益,中國的發(fā)展也不會因?yàn)樾酒款i而受阻。中美可說機(jī)會均等。

軍工和航空航天也是一樣,而且需求與其他領(lǐng)域相比,還是較小,不足以成為主要拉動力。2020-21年高達(dá)-11.8%的跌落可能是疫期民航市場萎縮的緣故。

另一方面,汽車電子雖然還略有萎縮(-0.3%),可能成為新的生長點(diǎn)。

與工業(yè)電子相似,汽車電子的可靠性要求很高,但對芯片尺寸、發(fā)熱、耗電不敏感。美國大量進(jìn)口中國中低端芯片,主要去處就是汽車工業(yè)。

傳統(tǒng)的發(fā)動機(jī)、變速器、底盤控制依然是大頭,車內(nèi)娛樂和車聯(lián)網(wǎng)成為新的剛需,但這些都不需要高端芯片。中美的應(yīng)用技術(shù)水平難分高下,在需求拉動方面沒有實(shí)質(zhì)性差別。中國芯片產(chǎn)能還因?yàn)檫m合需要而獲益更多。

全電和插電汽車就是另一回事了,電池電機(jī)控制是新的需求。特斯拉或許在技術(shù)上依然領(lǐng)先,但擋不住中國軍團(tuán)人多勢眾。碾壓世界的全電和插電產(chǎn)量是最大的沃土,美國芯片根本無緣插足。

美國也在大力發(fā)展全電和插電,但受制于電池。彼得森國際經(jīng)濟(jì)研究所的同一報告指出,中國鋰電池占美國市場的一半,其中大頭是汽車工業(yè),美國制造的使用鋰電池的小家電產(chǎn)能可以忽略不計(jì)。鋰電池本身就需要芯片管理,這一半中國鋰電池用的當(dāng)然是中國芯片。美國芯片再次無緣插足。

不過汽車電子的另一個動力來自自主駕駛,這需要人工智能和堆算力,有可能成為高端芯片的切入點(diǎn)。但也可能走工業(yè)電子的路:算力上瞄準(zhǔn)現(xiàn)實(shí),算法上“量入為出”,可靠性第一。那樣高端芯片又只能在場外觀望了。

自主駕駛的最大難點(diǎn)不在于技術(shù),而是法律和信任。事故責(zé)任是老問題了,用戶信任也是大問題。人工智能很強(qiáng)大,但有時做出的決斷人類很難理解。在復(fù)盤“阿爾法狗”大戰(zhàn)人類棋手的時候就有這個問題,有些看似莫名其妙的棋路最后可能對勝局有用,但就當(dāng)時的棋勢,人類實(shí)在無法理解怎么會走出那樣的棋。

這樣的事情發(fā)生在自主駕駛時就危險了。比如說,在碰撞不可避免的時候,自主駕駛選擇正面撞上去,用防護(hù)更好的正面硬剛。但從車上人來看,這就是完全違反常理的決策,在任何情況下都應(yīng)該盡全力避開,只有避不開的時候才硬剛。在技術(shù)上,“不可避免”也不是非黑即白的,中間有很大的灰色區(qū)域,但門檻必須是清晰的。如何劃定門檻也是個問題。

不能放心使用的全自主人工智能是沒法使用的。在很長時間里,輔助駕駛會繼續(xù)發(fā)展,但自主駕駛還是局限在有限應(yīng)用,比如用在封閉段高速公路的大卡車,而不是買菜通勤的日用車上。作為主要需求拉動,可能還有距離。

美國重建芯片產(chǎn)能的起點(diǎn)很高,直奔最先進(jìn)的5nm甚至2nm工藝,但發(fā)展的可持續(xù)性其實(shí)很不確定。綜合下來,只有計(jì)算機(jī)這一塊是沃土,但這只占市場的32.3%。通信板塊占31.2%,但中美半導(dǎo)體工業(yè)由于不同的原因都不能獲益。剩下的36.5%里,反而是中國的中低端成熟芯片在多數(shù)情況下更有利于獲益。

看起來,中美大體平手,還是美國芯片在山上,中國芯片在山下。但問題在通信這一塊。中國芯片在日拱一卒,逐步推進(jìn)到高端芯片是時間問題。坊間對全國產(chǎn)高端芯片的時間表不乏悲觀,但美國軍政界并不這么看。針對美國戰(zhàn)略界預(yù)測中國要在2027年才能做好解放中國臺灣的準(zhǔn)備,美國海軍作戰(zhàn)部長吉爾代公開指出,中國從來都在承諾(盡管中國從來沒有承諾過要在2027年前解放中國臺灣)的時間點(diǎn)之前提前交卷,所以美國海軍需要在2022、23年就做好準(zhǔn)備。美國要是沒有看到中國對高端芯片突破在即,也未必會現(xiàn)在加強(qiáng)技術(shù)封鎖,力圖打亂中國的步伐。

在中國打通高端芯片瓶頸和美國打通通信板塊供應(yīng)鏈之間,中國可能會先拔頭籌。這可能激發(fā)中國芯片與需求之間的正反饋。相反,缺乏下游產(chǎn)業(yè)鏈對美國新建芯片產(chǎn)能可能是負(fù)反饋。在芯片戰(zhàn)中,中國彈藥充足,美國武器精良。這是一場硬仗。

中低端芯片依然有利可圖,但中國不會滿足,而是依托中低端芯片,“養(yǎng)大”高端芯片。這是可持續(xù)的發(fā)展。中國碾壓世界的鋼鐵工業(yè)就是這樣養(yǎng)大的。不管是革命戰(zhàn)爭時代,還是在世界經(jīng)濟(jì)上坐二望一,農(nóng)村包圍城市本來就是中國最大的成功經(jīng)驗(yàn)。鋼鐵工業(yè)不能盯著圓珠筆鋼和潛艇鋼,芯片工業(yè)也一樣。

反過來,美國依托高端芯片,死守孟良崮,可能是越走越窄的路。但又是不得不走的路。美國重建芯片產(chǎn)業(yè),投資大、回報周期長也就算了,要是回報率還低,那就是徹底不可能的任務(wù)了。美國只能從高端(實(shí)際上是頂級)芯片入手,這也決定了只能上孟良崮。

誰都知道孟良崮最后的結(jié)局。

半導(dǎo)體是先進(jìn)制造業(yè)的一部份,提供高質(zhì)量的就業(yè)和GDP,也是數(shù)字和信息時代的基礎(chǔ)工業(yè),不是錦上添花,本身既是錦又是花。

作為支柱工業(yè)之一,美國半導(dǎo)體工業(yè)滑落與美國的去工業(yè)化同步,在世界上的占比從90年代初的37%下降到現(xiàn)在的12%,預(yù)計(jì)到2030年將進(jìn)一步降低到10% 圖源:SIA

美國是半導(dǎo)體工業(yè)的發(fā)源地,其滑落與美國的去工業(yè)化同步。美國有意通過重建半導(dǎo)體工業(yè)為契機(jī),推動再工業(yè)化。再工業(yè)化需要的不僅是重建某一拳頭產(chǎn)業(yè),而是整個體系。問題是,由簡入奢時,條條大路通羅馬;由奢入儉時,滿目皆是斷頭路。

同時必須看到,在芯片戰(zhàn)中,中國依然是烏龜,美國兔子(中國臺灣和韓國只是美國的“外掛”)不僅跑得快,也沒有在睡覺。

芯片技術(shù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)對比 圖源:IC Insight

中芯已經(jīng)成為世界主要芯片玩家,可喜可賀。但也排名較后,跑在格羅方德和聯(lián)電前面,落后于英特爾、三星、臺積電。

中國在半導(dǎo)體方面的競爭力赤字歸根到底來自于起步晚、投資少。中國近10年的投資力度極大加強(qiáng)了,但畢竟只有10年,實(shí)際上力度也不及美國。美國半導(dǎo)體是從60年代開始發(fā)展的,已經(jīng)50多年了。這是美國的刀鋒產(chǎn)業(yè),投資和人力資源傾斜的重點(diǎn)。

美國各行業(yè)研發(fā)投資占營收的比重 圖源:SIA

半導(dǎo)體是高投入產(chǎn)業(yè),這還是把芯片制造設(shè)備技術(shù)另算的情況下。以美國為例,從投入占營銷的比例(也稱研發(fā)投資強(qiáng)度)來看,半導(dǎo)體僅次于制藥和生物科技,三倍于一般電子技術(shù),也接近三倍于計(jì)算機(jī)和外設(shè)。

2020年各國半導(dǎo)體研發(fā)投資強(qiáng)度中,美國也領(lǐng)先,接近三倍于中國 圖源:SIA

中國半導(dǎo)體的發(fā)展速度驚人,但也不宜有不切實(shí)際的期望。何況即使是現(xiàn)在,中國在半導(dǎo)體方面的投資力度還是不及美國。在美國半導(dǎo)體營收中,18.6%轉(zhuǎn)身投資于研發(fā),歐洲是17.1%,日本12.9%,新興市場(主要為韓國、中國臺灣等)8.6%,中國只有6.8%。華為的研發(fā)投資強(qiáng)度高達(dá)22%,但中國只有一個華為。

起步晚,研發(fā)投資不足,還要一抬手就顛覆美國主導(dǎo)的半導(dǎo)體供應(yīng)鏈,這是不把崛起的艱巨性當(dāng)回事了。

中國半導(dǎo)體的設(shè)備投資占比很大,不可避免地要擠占研發(fā)投資強(qiáng)度。美國半導(dǎo)體回到硬件產(chǎn)能建設(shè),設(shè)備投資必將增加,研發(fā)投資占比可能會有所下降。同時,加強(qiáng)投研發(fā)資強(qiáng)度是解決溫飽問題之后才有的“奢侈”。好在中國半導(dǎo)體正在邁過溫飽的門檻,開始有條件增加研發(fā)投資強(qiáng)度了。

中國芯片在產(chǎn)能和產(chǎn)值方面正在飛速提升上來,在2019年芯片自足率(按芯片片數(shù)計(jì)算)達(dá)到30%,希望在2025年達(dá)到70%,任務(wù)艱巨。但進(jìn)展喜人。有報導(dǎo)說,在1990-2020年間,中國投產(chǎn)了32座超級芯片工廠,而世界其他地方只投產(chǎn)了24座。

2022年前4個月,中國芯片進(jìn)口已經(jīng)比2021年同期下降11.4%,從2100億片下降為1860億片,這是中國芯片“搶占華北根據(jù)地”和“挺進(jìn)東北”的結(jié)果。比如說,在物聯(lián)網(wǎng)芯片方面,中國大陸的紫光展銳和ASR分別為世界第二、第三,合計(jì)份額36.5%,非常接近高通的37.9%。5G射頻芯片、電源芯片、ISP芯片正在白菜化,汽車芯片、洗衣機(jī)和空調(diào)控制器芯片已經(jīng)大舉國產(chǎn)替代,2021年芯片自足率達(dá)到36%,新增產(chǎn)能還在繼續(xù)上線,2021年中國大陸已經(jīng)超過韓國和中國臺灣成為世界半導(dǎo)體制造設(shè)備第一大買家。

在某種意義上,正是這種勢頭“迫使”美國發(fā)動號稱史上最嚴(yán)厲的禁運(yùn)。美國對中國半導(dǎo)體從“吊打”轉(zhuǎn)入短兵相接,反映的不是自信和領(lǐng)先,而是“兵臨城下”。

對美國來說,保持半導(dǎo)體繼續(xù)領(lǐng)先不僅是軍事需要,也是經(jīng)濟(jì)需要。

2020年美國最大的出口行業(yè),半導(dǎo)體赫然名列前四 圖源:SIA

在美國最大出口行業(yè)中,半導(dǎo)體名列第四,僅次于民航、精煉油、原油之后。

美國的民航出口正在陷入深重危機(jī)。波音的麻煩不僅在于737MAX,傳統(tǒng)強(qiáng)項(xiàng)的寬體市場因?yàn)橐咔楹统鲂心J睫D(zhuǎn)向中等流量遠(yuǎn)程點(diǎn)到點(diǎn)航線而萎靡不振,即使不算C919這個遠(yuǎn)憂,貿(mào)易戰(zhàn)也使得中國市場實(shí)際上關(guān)閉?!俺隹诖笏摹敝羞@根柱子不知道什么時候能恢復(fù)。

原油和精煉油出口現(xiàn)在是亮點(diǎn),但一來有去碳化的長期壓力,二來美國出口要是轉(zhuǎn)向資源型,那跟俄羅斯也沒什么兩樣了。

半導(dǎo)體是另一個亮點(diǎn),但要保住就很難饒過中國。高通的62%營收來自中國,英特爾超過25%,泛林(Lam Research)為30%,應(yīng)用材料(Applied Materials)為33%。相比之下,波音是25%。只要比照波音,就不難想象離開中國市場的美國半導(dǎo)體了。

當(dāng)然,高通、英特爾、泛林、應(yīng)用材料不會丟失全部中國市場,16nm以上的技術(shù)和耗材不受限制。換句話說,在很多人關(guān)注的國產(chǎn)半導(dǎo)體生產(chǎn)線“非美化”問題上,只要解決可靠、管用的國內(nèi)來源問題,非美化并無必要。中國的半導(dǎo)體自主化目的不是排擠美國,而是不受美國控制。其余的在商言商就行,讓競爭力決定。

芯片戰(zhàn)打到新階段了。美國的禁運(yùn)使得中國很困難,但美國同樣困難。美國氣勢洶洶,實(shí)際上是戰(zhàn)略退守中的戰(zhàn)術(shù)反擊。美國執(zhí)迷的“領(lǐng)先一到兩代”實(shí)際上不止半導(dǎo)體,航空航天、生物科技、量子科技、人工智能等也是,但只有半導(dǎo)體方面美國還能“做點(diǎn)什么”。生物科技、量子科技、人工智能方面中美在最前沿已經(jīng)犬牙交錯,美國談不上“領(lǐng)先一到二代”。航天已經(jīng)脫鉤二十多年了,現(xiàn)在反而到NASA反過來找中國合作的時候,只是因?yàn)楦鞣N原因還邁不開這一步。軍航技術(shù)方面中國與美國已經(jīng)沒有代差了。民航技術(shù)方面中國還有短板,但“入關(guān)”在即,美國禁運(yùn)損人不多,害己不少,所以總也下不了手。

也只有半導(dǎo)體方面,美國還有可能努力保持“領(lǐng)先一到二代”。不過中國半導(dǎo)體發(fā)展自下而上,根基牢固,可持續(xù)性十足。美國半導(dǎo)體發(fā)展自上而下,就比較懸浮了,可持續(xù)發(fā)展性有待觀察。

這是一場短兵相接的戰(zhàn)爭。中國既要只爭朝夕,又不必過于焦慮,鉆牛角尖。還是要農(nóng)村包圍城市,在積累資本、產(chǎn)能、技術(shù)和人才中,打錦州,突破山海關(guān),沖進(jìn)華北,打過長江,打過太平洋。

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