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中國半導體突圍之路!寫在貿易戰火正濃時

2019-10-28
來源:互聯網
關鍵詞: 半導體 EDA

  1950年冬,長津湖畔連綿幾千里的冰雪。數百身著單衣的戰士,在零下四十度的雪地里睡著了。他們還握著槍,瞄準著美軍的陸戰一師。沖鋒號吹響時,沒有人醒來,北風呼嘯,長機裂空,白雪不斷地落在他們的衣襟上,鋼槍上。


  他們的身體已不在顫抖。他們不能動,也說不出話,但在心底深處卻有一個異常清晰而堅定的聲音在不斷回響,“中國人不能輸…”。當陸戰一師經過他們時,指揮官下意識地用指尖碰了一下頭盔。此時的美國人明白,一個可以用如此犧牲去維護尊嚴的民族,是無法擊敗的,這樣的國家不會亡。朝鮮戰爭的勝負此時已見分曉。

  那段以爭取和平為主題的大戰爭時代,已離我們遠去。在那個年代,強大的國家,或是弱小的民族,都在以不同的理念,不同的方法爭取自己的和平,在劇烈的碰撞中迸射出耀眼的光華。在那個年代,生命并不可貴,許多信仰都值得以生命為代價去捍衛。在那個年代,人性尚存的最后一絲尊榮,常如烈火流星,以不可觸碰的方式,劃亮著整個夜空。

  我們生活在一個幸運的時代,周邊的局部戰爭時有發生,世界級的大戰距離我們卻很遙遠;我們生活于一個幸運的國土,在朝鮮、印度與越南的三場大戰中,祖輩們以生命為代價,為我們換來了近60余年的太平。

  我們生活在一個并不樂觀的時代。中國與美國在經歷了在朝鮮與越南的較量后,再次行進到戰爭的路口。2018年,美國對中國賦予重稅后,貿易戰將長期化,成為這個時代的背景,邊談邊打,邊打邊談,伴我等余生。

  王齊于二零一九年八月十日完成初稿

  01

  緣起

  始于近代,中華民族命運多舛。因為戰爭,在上世紀前半葉,除了尊嚴,這個民族幾乎失去所有能夠失去的東西。上世紀的后半葉,這個民族奔波于果腹與溫飽之間。千禧年后,在我們有機會重回世界之巔時,爆發了中美貿易戰。上世紀欠下的債,終要這個世紀來還。在這一次戰爭中,使用的武器不再是槍炮,而是不足一握的半導體芯片。

  半導體是一種特殊的材料,這種材料有時表現為導體,有時表現為絕緣體。地球蘊含許多半導體材料,最常見的是石塊。與傳統的木匠活相似,將這些石塊加工成半導體芯片,需要使用許多設備,經過多個步驟。木匠活三分看手藝,七分看家什兒,芯片的制作也是如此。

  芯片制作的第一個環節是設計,等同于木匠活里的手藝。在設計環節結束后,工程師需要向半導體工廠提供刻在芯片上的圖形文件。今天的半導體芯片集成了幾十億個晶體管,使用手工繪制這個圖形并不現實。工程師需要書寫程序,然后借助EDA (Electronics Design Automation) 工具,將程序轉換為圖形文件。

  EDA工具的提供商經過多年的優勝劣汰后,Synopsys、Cadence與Mentor三家瓜分了絕大部分市場,這三家本質上都是美國公司。EDA廠商除了提供工具之外,還為工程師提供了許多組成模塊。在今天的半導體芯片內,包含了幾億到幾十億個晶體管,工程師們不可能再從一顆顆晶體管開始搭建,會使用許多已經實現好的組成模塊。

  有些模塊可以從EDA或者其他廠商處購買;有些模塊需要自己實現;還有一些模塊即便是自己實現,依然需要給他人支付專利費用。高通在通信領域中的一些算法,只要你使用了就要付費,高通不需要為此提供任何技術支持,僅需要派出幾名律師。諸如此類的條款,在半導體設計領域隨處可見,只是沒有高通這樣霸道,這樣引入注意。

  工程師完成設計工作后,將圖形文件提交給半導體工廠,半導體工廠需要備齊各類原材料與制造設備,制作出一顆顆芯片。半導體芯片分為兩類,一類是分立器件,一類是集成電路。由一個獨立的二極管或者晶體管構成的芯片,被稱為分立器件;集成電路是將多個晶體管、二極管、電阻和電容等元件互連在同一個晶片上,所構成的芯片。

  1947年,John Bardeen,Walter Brattain和William Shockley所發明的第一個晶體管,可視為分立器件;隨后Intel的Robert Noyce和TI的Jack Kilby,將多個晶體管組合在同一個半導體晶圓上,發明了集成電路。集成電路是半導體產業發展的重要里程碑,在其后誕生了摩爾定律。

  摩爾定律的持續正確,推進了整個產業的發展,也逐步提高了半導體制造的門檻。Noyce時代的集成電路并不難做,使用木匠活的墨斗加斧刨鋸鑿加工即可。而后集成電路由摩爾定律指引,每兩年在同樣大小的半導體芯片上集成的晶體管數目增加一倍,使芯片的制作愈發艱難。

  摩爾定律推動了集成電路的進步,也使得半導體設備所需提供的精度,從毫米開始,過渡到微米,最后步入到納米世界。在納米世界中,半導體材料的通行法則不是傳統的經典物理,而是在上世紀初興起的量子力學。沒有量子力學的突破,半導體無法到達今日的高度。

  現代智能手機中的處理器,已經集成了幾十億個晶體管,設計復雜度不亞于一座北京城。但是這個北京城需要在指甲見方處搭建,這對設備精度提出了近乎無限的追求。這使得激光——這個至今為止,人類所能控制的,最準的尺與最快的刀——參與半導體制造成為必然。

  光刻相當于傳統木匠活中的墨斗,主要用來打線測量;加工半導體晶圓的是蝕刻、研磨、切割、打孔這些設備,相當于木匠活中的斧刨鋸鑿。半導體制作的第一步,是使用激光將準備好的設計圖案印在晶圓上,這個過程也被稱為光刻,之后斧刨鋸鑿協力,制作出一顆顆芯片。

  在現代半導體晶圓制作中,光刻占據了大約40~50%的時間,其他制作步驟緊密圍繞著光刻進行。因此半導體產業的所有制造設備可以簡約為兩類,光刻與輔助光刻的設備;硅這個主材料之外,剩余的材料也可以簡約為兩類,光刻與輔助光刻的材料。

  半導體設備與材料的進步是摩爾定律持續向前的源動力。摩爾定律的持續正確,使人類獲得了更強的計算能力;計算能力的提高進一步促進了設備與材料的發展;設備與材料的持續進步,捍衛著摩爾定律的持續正確。這使得摩爾定律在相當長的一段時間成為真理。整個半導體產業,在這個自身能夠驅動自身發展的良性循環中,奮而向前。

  在半導體產業中,設計與制造緊密相關,材料與設備耦合在一起。設備與材料的前進步伐緩慢,研制周期漫長。這使得貌似可以通過良性循環,而無限上升的產業總會遭遇波折,使這個產業呈現出一定的周期。從半導體產業誕生之日起,形成這個周期已經成為必然。

  源自于貝爾實驗室的晶體管誕生后,引發了歐美日所有巨頭的關注。IBM、HP、摩托羅拉、飛利浦、西門子、NEC、東芝、日立前后進入半導體產業。在當時,半導體工廠所需要的超重資產對多數小公司可望而不可及。

  小公司沒有錢,沒有好工廠,但是可以加班拼命。上帝是公平的,賦予了小公司以創新。地處德克薩斯州的一個小公司TI,在1954年發明了基于硅的晶體管。晶體管的發明者Shockley,從貝爾實驗室來到硅谷后,培養了IT史上著名的八個叛徒。后來這八個人成立了仙童半導體,為首的是Intel的創始人諾伊斯,他與TI的Jack Kilby同時發明了集成電路。

  在當時,一個半導體公司或者大公司的半導體事業部中,不僅有半導體設計人員,半導體廠房的工人,還有研發半導體設備與材料的科學家。

  那時的半導體公司一定很熱鬧。一邊是歪在椅背上唱著歌,異想著天開的設計靈魂;一邊是一根針掉在地上,非要分辨出是針頭還是針尾先落地,Copy Exactly工廠哲學的捍衛者;還有一邊是兩耳不聞天下事的科學家。那時的半導體工廠在管理哲學上存在的一定不止是兩難。到后期,這幾伙人還能在一起上班的很大一部分原因,可能是在看究竟是誰先挺不住離開這里。

  1987年成立的臺積電,打破了這個僵局,此后出現了一批僅從事制造而不進行設計的半導體工廠。設計人員紛紛獨立,在整個硅谷、美國與歐洲,出現了許多沒有工廠,僅從事半導體設計的公司。設計與制造的分離促進了半導體產業的發展,這是一段屬于半導體的黃金時代。

  半導體產業的進步,推動了處理器的發展。上世紀90年代,Intel的處理器進入奔騰時代;Apple、IBM與摩托羅拉共同發布PowerPC微架構;SUN與TI聯手搭建SPARC芯片;還有將計算機體系結構推向巔峰的Alpha處理器。那是一個屬于半導體與處理器的輝煌歲月。

  處理器很快席卷了整個世界。處理器的性能更加強大,與此相關的生產資料也更加完備,完備的生產資料提高了人的效率。當所有人的效率都得到顯著提升后,量變的積累引發了質變,全人類的合力重構了整個世界。電子信息時代終告降臨。

  在處理器的推動下,出現了程控交換機、以太網與路由器。在這些網絡設備的基礎之上,互聯網嶄露頭角并迅速泡沫化?;ヂ摼W產業需要許多服務器與網絡設備,這些設備需要大量的半導體芯片。半導體產業在這個需求的刺激下,欣欣向榮也孕育著泡沫。這個泡沫很快與互聯網泡沫走到了一起,相互借力,相互配合,搭建了一個巨大的空中樓閣。

  2000年3月10日,納斯達克指數在達到5048這個高點后開始崩塌,半導體產業無法獨善其身。至2003年,半導體產業進行大規模的合并重組已勢在必行。我愿意相信,推倒合并重組的第一塊多米諾骨牌,是發生在2003年10月的摩托羅拉分拆半導體事業部。我愿意選擇這個時點作為半導體新周期的標志,也愿意以此作為對摩托羅拉的回憶。

  資本的無知疊加著行業的恐懼,半導體產業一片廢墟。

  互聯網泡沫的塌陷,刺穿了半導體產業的泡沫。在2001年,半導體產業出現了大約30%的降幅,直到2004年,半導體產業才逐漸復蘇。此后半導體芯片的需求在緩慢地上升,但是摩爾定律也頑強地走了幾步,使得半導體芯片的集成度更高,在一定程度對沖了這個需求。

  今天的智能手機,復雜程度遠超之前的功能機,所使用的芯片數目卻沒有增加。在iPhone Xs中,半導體芯片不過30個左右。智能手機產業沒有使半導體行業受益。隨身聽、卡片相機、GPS導航儀,還有許多曾經輝煌的產品,最后被塞入了智能手機之中。

  智能手機從功能機時代的5億部提高到15億部,依然無法彌補這些消失的電子設備對半導體的需求。智能手機一路高歌的時代,也是半導體產業逐步低迷的時代。這個產業在資本的撮合下,在西方進行了大規模的合并重組,以抱團取暖。

  在智能手機時代,移動互聯網風靡整個世界。智能手機打開了應用之窗,也關閉了硬件之門。應用為王的理念在智能手機時代逐步成立,奪去了硬件創新的接力棒。與應用場景相伴的是各類跨界的微創新,這些微創新會培育許多好公司,但不是偉大的公司。這使得在電子信息產業,我們將長期面臨一個缺乏創新的時代。

  在歷史上曾經出現過的偉大公司,有幾個是聽從了現有應用場景的意見,然后在此基礎之上精益求精,逐步發展起來的?我們之前經歷的多數創新,是少數人對未知領域做出了準確預判,提前布局這個未來,是自己創造出新的需求,并指引著這個未來。

  這些創新在初期,通常與當時的常理相悖,需要歷經叛逆、前衛、流行與懷舊這個必經之路。機會如同小偷,來時悄無聲息,走時方知損失慘重。無數公司因為錯失一次創新的機會,遠離了舞臺中央。PC誕生之日,IBM持續質疑著Intel與Microsoft;喬布斯拿出第一部iPhone時,諾基亞的詆毀與否定,不是因為吃不到這顆葡萄。

  PC之后不再有PC,iPhone之后不再有iPhone。這兩個劃時代的產品完成了各自的歷史使命。這兩個產業不是起始的百家爭鳴,而是落幕的孤芳自賞。從2003年開始的,半導體產業的并購重組,伴隨著PC與智能手機時代的結束而結束。此時西方已經沒有剩下幾個半導體公司,可以繼續合并重組了。

  更少的公司形成了更強的壟斷。美國政府拿起這個壟斷,作為武器。

  在中美貿易戰的前夜,美國在很多領域僅剩幾個巨頭在死撐門面。在中國加入WTO后,勤奮而聰慧的,能過得起苦日子的中國人抓住了一切機會,掏空了原本屬于西方世界的下游產業。如今這些下游已經淹沒在珠長三角的人海之中,很難再次回歸歐美。

  下游產業更加龐大的產值,更多的參與者,使應用場景集中于這片古老的東方大地。勤奮的中國人,在下游產業中,沒有給歐美這些發達國家,也沒有給亞非拉這些相對落后的國家任何機會。西方在PPT層面討論IoT與AI時,華強北路已經把樣品準備好了;西方考慮將產業鏈轉移到東南亞時,中國人在越南與緬甸不知道度過了多少個日夜。

  美國人希望拿回自己失去的下游,中國人也不愿意在上游產業被持續勒索。東方的智慧與西方的哲學將再次碰撞,首先在半導體這個戰場上一決高下。半導體產業一個全新的周期,將從這次貿易戰開始,從東西方的這次碰撞開始,我們這一代人在退休之前,看不到結束。

  02

  近鄰

  日本人口眾多,約為1.27億人,排在世界第11位,因距離中俄太近,使其領土顯得非常狹小。日本由本土四島與周邊七千多個小島嶼組成,面積略小于法國,大于德國與英國。日本島嶼大多在本土附近,還有幾個向東、南方向輻射的島嶼,深入太平洋腹地。這些島嶼給日本帶來了440萬平方公里的海域面積,中國可控的海域面積僅為200萬平方公里。

  中日間在近代多有戰事,在這幾場戰爭中我們吃了大虧。日本人在中國人的心目中并不友好,我們卻改變不了一個事實,中國和日本是一海相隔的鄰邦,中國與日本有近兩千年的文化交流。上世紀的前半葉是一個大戰爭時代,日本人并不幸運。生活在那個年代的人,不分地界、無論種族都是極其不幸的。戰后的日本,與中國同樣,在滿目瘡痍中重建家園。

  二戰后,盟軍占領日本,麥克阿瑟要求東芝、日立這些電器公司,大量生產收音機,以保證每一個日本家庭,都能夠收聽到盟軍的廣播。在當時,日本這些公司制作的收音機,僅有10%的良品率。為此麥帥專門設置了一個為期八天的質量管理課程,讓世界上最著名的戴明博士傳授日本人,如何才能制作出合格的產品。至今“戴明獎”仍是日本科技界的最高榮譽之一。

  戰勝國的權威,使得所有日本企業家俯首帖耳,日本最頂級企業的總經理全部參加了這次培訓。這些即將在未來重新塑造日本的企業家,在上課的時候一定不會想到,這位戴明去美國的汽車巨頭福特解決質量問題,已是上世紀八十年代的故事了。麥帥的無心插柳,使質量優先于技術的哲學,在日本生根發芽。十年后,美國在多個產業受到了這個國家的直面挑戰。

  這個堅忍的民族,在很長的一段時間里,始終在模仿著美國,抄襲著美國,并開始逐步超越美國。日美貿易戰前夕,物美廉價的日貨幾乎要全面占領美國。上世紀50年代末,日美貿易戰爆發。從紡織品開始,歷經了鋼鐵、家電、汽車、電信與半導體行業。戰火還進一步延伸到了金融與匯率領域。

  日美貿易戰之間最慘烈的戰場,發生在半導體領域,這也是日本希望能夠負隅頑抗的最后一塊陣地。當時日本生產的半導體芯片已經比美國好很多了,在質量與價格這兩個層面同時超過了美國。在上世界八十年代,日本半導體產業已占據全球的半壁江山,并在半導體存儲行業形成壟斷,Intel生產的存儲芯片堆積如山。Intel危矣,硅谷危矣,美國危矣。

  美國人有力的拳頭,將胳膊牽引得很長,強迫日本在1986年簽署了一份為期5年的《日美半導體保證協定》。這個不平等的條約重創了日本半導體產業。日本強大的半導體存儲行業,逐漸被韓國,甚至臺灣超越。日本的一味退讓沒有換來太平,等待大和民族的是失去的二十年。

  在那段時間,日本所接受的條件,除了屈辱,還是屈辱。這份屈辱,日本人忍受了三十余年,日本人沒有理由不恨美國人。在中美貿易戰爆發之前,這個國家一直在臥薪嘗膽,厚積薄發。今天他們終于等來了機會。

  2018年,中美貿易戰爆發。貿易戰打響時,有許多中國人包圍了肯德基與麥當勞,準備抵制美國貨,后來發現,準備抵制美國貨的不是中國人,而是美國人自己,美國不準備賣芯片給中興通信,這個公司快破產了。中國人是應該抵制美國貨,還是抵制美國不賣給我們美國貨。

  中國購買的半導體芯片數量太多,與當年購買巴西與澳洲的鐵礦石類似,多到了丟失了話語權。在半導體領域,我們無論是買,或者是賣,都面臨著一個極難翻越的刀鋒。不出意外,中國在半導體的設備、材料、制造與設計,這四個領域全面處于下風,面對來自美國發起的半導體之戰,中國沒有反制措施。這也是美國在貿易戰中,選擇半導體產業作為先鋒的重要原因。

  中國半導體產業之殤,始于上游。

  半導體產業上游產業的落后,是中國所有產業在上游領域落后的縮影。半導體產業的上游是設備與材料,在這個上游之上,較量的是物理、化學等基礎學科。我們的落后,不是因為不夠聰明,恰是太過聰明。上游產業不需要聰明人,需要愿意破釜沉舟,十年磨一劍的傻瓜。

  半導體的上游,包括與光刻直接相關的設備與材料,及輔助光刻的設備與材料。其中最重要的設備當屬光刻機。荷蘭的ASML在高端光刻機陣地獨占鰲頭,日本的Nikon與Canon在中低端有一些存在感。光刻機的上游是激光源與光學系統。高端的激光源僅剩下ASML旗下的美國公司Cymer,與日本的Gigaphoton。

  最好的光學系統來自德國的卡爾蔡氏。在中國還在打鴉片戰爭時,這家公司就在專心致志地磨鏡頭,至今還在磨。源自于這家公司的阿貝成像原理,奠定了光學系統的理論基礎。日本人的執著,使Nikon與Canon在光學系統中,也有一席之地。

  光刻機的輔助設備很多,包括蝕刻、研磨、等離子注入、沉積等百余種設備,絕大多數份額被美國的應用材料、泛林科技與日本的東京電子瓜分。在半導體晶圓的生產過程中,還有一個重要的領域是晶圓的前道測試。晶圓的前道測試與制造緊耦合。這個領域的核心設備,是基于經典物理與量子力學的各類探針與顯微鏡,被美國的科天壟斷。

  半導體設備是物理的世界,材料是化學的天堂。日本的工匠精神,使其在精細化學領域打遍天下無敵手,也使得半導體材料大多數都在日本手中。高純度單晶硅晶圓最重要的兩個供應商,是日本的信越與勝高。與光刻直接相關的材料,光刻膠幾乎被日本的JSR、信越與TOK壟斷。剩余的其他輔助材料被日本與歐美企業瓜分。

  中國在半導體設備與材料的全面落后,歸根于上世紀對物理與化學這些基礎科學的忽視。風花雪月的德布羅意的波粒二象性和薛定諤方程,解決不了當時中國老百姓的溫飽問題。這個落后是冥冥之中,上帝對中國的安排。至今中國這個產業的落后已是懸崖百丈冰,只可徐徐圖之。

  在這個領域,日本是我們最好的老師。半導體的上游,曾幾何時,由貝爾實驗室、IBM等歐美公司掌控,后來逐漸在日本落地生根。今天的半導體上游產業,缺少歐美,大家最多是活得不夠舒服;缺少日本,是沒有辦法活下去的。

  日本在半導體產業上游的地位,是美國人逼出來的。最初日本緊跟著美國,弱者向強者取經,本無可厚非。只是在日美貿易戰中,這個抄襲被刻意放大了,日本喪失了許多東西。他們只能做些美國也不會的東西,才不會被指責。他們沒有失去20年,只是在很艱難地向產業的上游,向基礎科學的方向上前行。這些在上世紀的努力,使日本在本世紀獲得了許多諾貝爾獎。

  這個國家能拿諾貝爾獎的不限于大學教授,還有一些是來自小公司的職員。在日亞工作的工程師中村修二重新發現了藍光。在島津制作工作的小職員田中耕一,為他在無意中的發現,生物大分子分析方法,寫了一生中唯一的一篇論文,這篇文章使他獲得了諾貝爾獎。如果沒有這個發現,田中的一生,將與眾多日本工程師一樣,默默無聞,直到退休。

  這些人是傻瓜,他們選擇了一條不成功便成仁的不歸之路。在日本有很多這樣的傻瓜,日本的產業環境也在寬容著這些傻瓜,不斷創造著能夠培育這些傻瓜的土壤。這個國家,正是因為這些層出不窮的傻瓜,持續創造著奇跡。

  在中美貿易戰爆發的今天,日本具備了天時與地利。廣場協議后,這個國家等待了三十余年,他們失去的,他們會拿回來。在半導體領域,韓國得到的也是日本失去的。中美貿易戰之余,日本限制對韓國出口一些半導體材料,包括氫氟酸、光刻膠、與含氟聚酰亞胺。

  電子級的氫氟酸較為普通,而半導體級的氫氟酸生產廠家很少。韓國需要的半導體級氫氟酸幾乎全部來自日本。光刻膠是半導體制造中與光刻相關的最重要的材料,被日本的JSR、信越與TOK壟斷。日本不提供光刻膠,三星電子的半導體事業部可以直接關門。

  聚酰亞胺始于美國杜邦的發明,簡稱PI (Polyimide)材料,是一種工程塑料,因其熱、電、力性能獨特,廣泛應用于機械、電子、航空與航天等多個傳統工業領域。標準的聚酰亞胺,因為加工難度、顏色較深、亞胺化溫度與介電常數偏高等原因,無法直接應用在半導體領域。

  氟化的聚酰亞胺,可以有效克服這些問題,也使PI材料從傳統工業進入到微電子、光纖與液晶顯示領域。幾乎任何高純化學品,都會有日本人的身影,含氟聚酰亞胺并不例外。對于OLED,這個材料不可或缺。日本禁售含氟聚酰亞胺,三星電子的LCD事業部也可以重組了。

  貌似偉大的三星電子,因為3個材料的禁售,面臨著破產危機。這幾個材料僅是日本上游產業的冰山一角。至今日本完全可以憑借在上游的強勢,左右下游產業的布局。

  日本對韓國有極強的制約能力,對中國也是同樣。從另外一個角度上看,這個國家的上游產業與中國的下游產業的互補極強。如果可以與其合作,中國有機會化解在半導體領域存在的所有危機。中國在上游產業上存在的短板,決定了與這個國家只可結盟而不可用兵。

  半導體上游的技術難度遠高于下游。半導體設備與材料,在近60余年的發展歷程中,已水乳交融,如光刻機與光刻膠,光刻膠與蝕刻液之間都存在關聯關系。

  材料與設備的研制,試錯時間較長,試錯機會匱乏。半導體工廠不會將寶貴的生產時間,過多用于新材料試錯。新的設備與材料,通常在研發新的半導體制程時,在制造廠商的大力協助下,才有機會導入。對于一個沒有老產品的新的材料與設備廠商,這種機會從何而來?

  在半導體產業中,設備、材料與制造廠商,具有千絲萬縷的聯系。半導體設備與材料本質上是設備、材料與制造廠商共同開發出來的,這造成了半導體工廠選用設備與材料的評價標準并不客觀,甚至包含了幾十年并肩作戰的友情與信任。這種先有雞還是先有蛋的邏輯,在設備、材料與制造廠商間反復上演,也增加了中國進軍半導體上游產業的難度。

  上游的落后使我們在電子信息領域多個層面上的布局進退維谷。從產值上看,電子設備與其下的半導體產業呈倒金字塔布局。在2018年,最上方的電子設備廠商約為2萬億美金,下方的半導體芯片接近5000億美金,更下方的設備與材料在1000億美金左右。有些關鍵的材料,如半導體光刻膠,只有20億美金左右。

  中國是電子設備的制造大國,也許我們能做到全方位的中國能造,世界不必再造。只是這種頭重腳輕的布局,隨時會帶給我們滅頂之災。上游不穩,而片面發展下游,將會為對手提供以四兩撥千斤的機會,給自己留下巨大的風險敞口。今日中國的下游產業如山巔之湖,一旦崩塌,必一瀉千里。中國半導體產業在上游存在的問題,不是短期能夠解決的。

  我們有未來。我有個還算聰明的孩子。如果他將來愿意做上游相關的科學,我會坦誠地告訴他,請原諒你們的父輩,我們努力過但一事無成,能夠傳授你們的是哪些路我們沒有走對。我不忍心讓孩子走這條看不到終點的道路,從事這個行業的絕大多數人不會獲得成功。

  如果孩子還要堅持走這條路,我會繼續告訴他,上帝眷戀的是傻瓜,不是我們這些自作聰明的真正的傻瓜。人類進步依靠的也是這些傻瓜,不是被江湖磨練得有如一碗開水白菜般的聰明人。人終將死去,如果在死去之前,你覺得為這個星球有所貢獻,哪怕不過是一絲可以輕易忽略的塵埃,此生足矣。材料與設備的革新,我們留給那些甘為傻瓜的下一代。

  在短期,我們半導體產業在上游存在的問題,不能再押寶于現有的國內半導體人。底層無法克服的單點故障,需要高階的系統層面彌補。相比許多小國,我們的國家幅員遼闊,人口眾多,有足夠的戰略縱深,有基礎與能力在系統層面解決這個單點故障。

  半導體上游之外的產業,形勢對中國相對有利。

  半導體芯片的制造可以分為三個步驟,晶圓制作、封裝與測試。封裝與測試是中國與全球差距最小之處。中國的幾個封測廠有機會做得更好一些。只是在封測的上游設備與材料層面上,中國依然嚴重依賴西方,依賴日本。

  在晶圓制作層面,“十萬青年十萬肝,翻班熬夜救臺灣”的臺積電已暫時取得先機。這個領域本是細節為王,加班為王。同為炎黃子孫,我們不嫉妒臺灣在晶圓制作上的領先,我們本是一家人。國內的晶圓制作不夠強大,因為自身,也因為上游廠商的并不公平。臺灣與大陸人有著相同的基因,臺灣能做成的事情,我們可以做成。

  臺灣與我們血脈相連,我們的祖輩同飲一江之水,萬不得已也無需刀兵相見,多讓臺灣的年輕人來這里工作,只要兩岸往來絡繹不絕,民間婚嫁不斷,用不了幾代人的時間,沒有力量能夠阻止我們的統一。臺積電之外,晶圓制作的全產業鏈,已經圍繞著中國,形成了一個完整的布局。這片區域美國的軍艦可以到,我們的也可以。

  在半導體產業中,設計環節最容易突破。半導體設計與軟件開發較為類似。

  在PC與互聯網時代,國內軟件因為許多原因無所作為;在手機與移動互聯時代,中國人開發了許多優秀的App。這些App無論是用戶體驗,或是與應用場景的適配,都不輸于歐美同類產品,甚至在很多領域是領先的。

  憑誰問,中國人沒有軟件開發的基因。

  至今在電子設備領域,中國已經完成了全部的產業布局,中國全面掌控了應用場景,這使得半導體設計逐步東歸成為可能。中國人的勤奮與西方世界在這個領域近期的無所作為,將使這個可能逐步加大,直到必然。

  03

  計算

  半導體設計,由計算、存儲、通信與其他,共4大部分組成。在“其他”之中包含大多數分立器件、電源與傳感器相關的組成模塊。一個電子設備,無論是PC、手機或者是汽車電子,都是由這四類基礎半導體產品搭建而成。

  與計算領域相關的半導體產業幾乎無所不包,x86相關的PC與服務器,基于RISC-V與ARM微架構的SoC (System on Chip),人工智能相關的GPU、TPU與FPGA等都可歸為計算領域。半導體設計,本就以計算為核心。

  整個電子信息世界也是圍繞計算展開。多數科技公司,從Google、Apple、Intel、Microsoft,到你們能馬上念出名字的科技公司,其主要的研發人員是軟件工程師,他們書寫的程序在處理器中運行。這些公司在電子信息世界中的歸屬也是計算。

  即便是打電話,這個貌似是通信領域最典型的應用場景,首先是將輸入的語音,傳送給手機的主處理器或者基帶處理器之后,先交由通信系統,經過網絡設備中繼之后,傳送給其他手機。大多數網絡設備,交換機、路由器和5G的基礎架構,依然以處理器為核心搭建。華為這家通信公司,即便只看其運營商事業部,主要研發人員依然是軟件工程師。

  電子信息時代始于計算,精彩之處在于計算。第一臺電子計算設備ABC (Atanasoff–Berry Computer)揭開了這個時代的序幕,當時這臺計算機僅使用了三百多個電子管。晶體管的出現促進了計算的進步,在1954年1月,貝爾實驗室為美國空軍搭建了第一個基于晶體管的計算機TRADIC (TRAnsistorized DIgital Computer)。

  計算體系的重要里程碑由馮諾伊曼提出,這個體系也被后人稱為馮諾伊曼體系。在此之前出現的所有的計算機,在今天看來不過是一些功能各異的計算器。此后到今天,計算機依然由運算器、存儲器、控制器、輸入設備和輸出設備,這馮諾伊曼體系的五大部件組成。

  在這個理論的支撐下,計算領域蓬勃發展。在上世紀六十年代,IBM研制的System/360大型機系列,進一步確立了處理器體系結構的基本組成,奠定了現代操作系統的基礎,也揭開了大型機時代的帷幕。

  System/360第一次提出并解決了兼容性問題,為System/360開發的程序可以在現代的IBM服務器上運行,解決這個兼容性的首要功臣是這個大型機使用的操作系統OS/360。與OS/360同時出現的是周邊的應用軟件。這些應用軟件的數量多到了,使IBM這個硬件提供商,順利轉型為軟件服務公司。

  至此,以硬件與操作系統中心,周邊應用軟件為生態的模型在計算領域逐步確立。IBM因為兼容與開放,引領了處理器與操作系統行業長達30年之久,這個公司也被后人稱為藍色巨人。

  在大型機時代,處理器的亂序執行、并行處理、存儲緩沖架構等處理器體系架構已經逐步確立,大型機時代盛行的UNIX操作系統,奠定了今天還在使用的Linux、MacOS、Windows、iOS與Android等所有操作系統的基礎。單純從技術理論的角度上看,Intel與Microsoft在上世紀末取得的成就不是不如大型機,而是遠不如大型機。

  在大型機時代,開發并使用機器的都是從事各類計算的科學家,也許是這些科學家們并不情愿讓這個智慧飛入尋常百姓家,也許是一個公司很難連續跨越兩座刀鋒。藍色巨人輕視了Intel與微軟,忽略了PC時代,然后被遺棄,更加年輕而有活力的公司勝出。

  Intel的老安迪締造了PC帝國,他也是IT史冊中最大的機會分子。

  Intel的三位創始人,諾伊斯生性灑脫,憑借發明了集成電路,肆意妄為,早在上世紀七十年代末期,他已游離于公司之外。摩爾與老安迪被迫著肩負重擔。摩爾一生最大的成就是那個以他名字命名的定律。這個定律,與其說是一個定律,不如說更像是摩爾在酒館里喝多了之后的豪言壯語。老安迪這個機會分子當然不會放過這種機會,將這句醉話寫在紙上,并落到實地。

  這個馬屁拍出了藝術與哲學高度。摩爾陶醉于此,深以為然。自此老安迪執Intel牛耳,與微軟一道開創了PC帝國,并在這個帝國最輝煌的時候急流勇退,在幕后選出了一代又一代的接班人。老安迪鞏固了在大型機時代確立的,以硬件與操作系統中心,周邊應用軟件為生態環境的理念。憑借這個理念,PC逐步壓縮著大型機在企業市場的應用場景,直到其名存實亡。

  通信領域伴隨著PC帝國一道成長,很快出現了第一部手機,第一部帶有智能功能的手機,直到喬布斯拿出第一部iPhone。已經逝去的Intel第5代CEO保羅,在卸任時與全體員工坦率地說,他在任期間最大的失誤是錯過了iPhone,錯過了智能手機。事實上,他必然錯過這個機會,Intel也必須錯過這個時代。

  智能手機時代,重要的不是硬件。操作系統也不是之前Linux與Windows這類管理硬件的軟件,而是逐步進化到管理應用。在這個時代,各類應用百花齊放。微信和Facebook比Android與iOS更像是操作系統;在這個時代,因為ARM的存在,處理器設計的門檻逐步下降,Apple與華為可以按照自己的需求設計出更好的手機處理器;在這個時代,處理器已不在浪潮之巔。

  從直接提升生產力的角度看,智能手機的成就也許不如PC,連智能手機的App也是在PC機上開發出來的。在辦公室里,若員工不是天天對著筆記本敲鍵盤,而是時時看著手機發微信,估計他的主管臉色會很難看。

  智能手機的出現使信息交流更加便利,過多的交流也加大了獲取真實信息的難度。對于多數人,因為智能手機的出現,思考的時間變得更少了。另一方面,智能手機的出現使衣食住行更加便利,客觀上節約了所有人的時間,從另一個層面提升了所有人的效率。

  究竟是PC,還是手機,誰才是生產力工具。Intel認為是PC,蘋果堅持是手機。普通人離不開手機,也離不開PC;兩個行業的從業者,卻也無法否認,這兩個行業已過巔峰。PC與智能手機不會很快消亡,將有彗星般的長尾,伴隨著這個創新匱乏的時代。

  PC與智能手機有很多不同,所創建的時代卻有一個本質的共同點,都是先有硬件設備,由這個設備創造、引領并重新定義了新的應用場景,幾個公司一道圍繞著這兩個硬件產品,團結著周邊的軟件生態,創建著各自的帝國。

  從大型機到PC至手機,圍繞計算領域的周邊軟件生態,其重要性甚至超過處理器與操作系統的組合。處理器體系架構在上世紀末已經達到頂峰,在此后的二十年,并沒有本質的提高。處理器在歷經了x86、ARM至今日的RISC-V后,已經徹底淪為一個組成模塊。

  在Intel的x86處理器中,技術難度最高的是存儲器層次結構、高速的外部總線接口、虛擬化技術與指令流水線。將這些模塊集成在一起,成為一顆處理器,并將功耗控制在一個合理的水平,仍然有非常大的工程難度,但并非不可克服。

  在PC領域,為Intel和微軟保駕護航的是周邊的軟件生態。首先是桌面操作系統Windows與MacOS;之后是操作系統周邊眾多的應用軟件。操作系統與這些應用軟件,從DOS與Windows開始,在幾十年的時間里,組成了一個牢不可破的PC生態。即便有人能夠做出x86和Windows的替代品,依然對這個生態束手無策。

  Google在最強大的時候,推出了ChromeBook與ChromeOS的組合,試圖進入這個市場挑戰Wintel,依然無功而返。PC的軟件生態太龐大也古老了,Google對此一籌莫展。沒有人有能力,在商業上也沒有必要,將其推倒重來了。

  在服務器領域,x86處理器獨領風騷的主要原因,還是在于軟件生態。在這個領域,操作系統已非天塹。Linux操作系統可以很好地支持x86、ARM及其他處理器,但在Linux操作系統周邊,仍然有牛毛般的服務器應用軟件,與x86處理器共同組成了無懈可擊的服務器生態。

  基于x86架構的服務器,占據了絕大部分的市場份額,幾乎所有服務器軟件都是在x86處理器上開發出來的,對x86天然友好。目前國內廠商已經開發出一些非x86架構的服務器,這些廠商面臨著由軟件生態帶來的死鎖問題。因為市占率低;所有沒有人為他們的服務器開發程序;沒有這些程序也就無法建立生態;因為沒有生態導致市占率更低。

  即便是輔以重金,亦難化解這個死鎖。與PC生態相比,服務器生態或許更難搭建。PC生態的多數搭建者是追求著商業利益的企業;服務器軟件生態的搭建者,除了企業,還有許多開源組織,免費提供著大量的軟件。由一個或者幾個廠商完成這些開源軟件適配的想法,從人力、財力與技術等多個層面上看,都不現實。

  即便我們愿意不惜代價,讓開源組織去適配國產服務器,他們也未必有能力做到。他們哪里能夠搞清楚,免費提供代碼的這些程序員到底身處何方。將這些國產服務器送到這些程序員手中,都是一個不小的挑戰,更不用說讓他們去做適配工作了。

  在智能手機時代,中國在計算領域中的位置,無論從軟件或者是操作系統層面,比大型機與Wintel時代好出許多。在我現在使用的PC中,雖然沒有什么國產的軟件,但在我的手機里,也沒有什么國外的軟件了。在智能手機時代,以華為海思與MTK為代表的中華血統,在手機處理器中已站穩一席之地。

  如果物聯網能夠引導一個時代,適合物聯網應用的,更為開放的RISC-V微架構能夠勝出,中國人的話語權會更大。目前中國在RISC-V微架構與相關生態上的投入,比RISC-V基金會主席Krste Asanovic創辦的SiFIVE公司大許多倍。

  智能手機之后的故事,距離我們咫尺之遙。我們并不確定,在不遠的將來,物聯網、區塊鏈、人工智能、自主物件、增強分析,誰將勝出。唯一確定的是這個世界依然由創新引導,成功仍然依賴著一次創新之上的持續創新。

  萬物將在新老交替中生生不息。IBM之后是Intel和Microsoft,之后是Apple和Google。計算世界屬于年輕的一代,x86之后是ARM,ARM之后會不會是RISC-V?萬生皆有一死,再輝煌的公司也會燈枯油盡。沒有歷史包袱的新生力量,將輕裝向前,創建著新的帝國,與新的生態。

  強大的文明決定著生態的成敗,技術的領先支撐著文明的強大。決定生態系統的最終力量依然是技術。在生態層面,中國真正落后的是語言與文化的穿透力,這個穿透力最終仍然以科技為本。當我們的孔子書院開在世界的每一個角落,而不被排斥;當我們的文明如漢唐般重新璀璨于世間,這個生態我們遲早會有。

  04

  制造

  在半導體設計中,存儲與通信是計算之外的兩大分支。存儲與通信在半導體領域中的區別極大。兩者卻有一個本質的相同點,制造的重要性大于設計。存儲領域的核心是在一個集成電路中容納更多的能夠穩定運行的存儲單位;通信領域關注的是分立器件,是將一個晶體管的性能做到極致。兩者的核心在制造上,從事這兩個領域的廠商,都擁有自己的半導體工廠。

  存儲是一個古老的行業,源于人類與生俱來的,對傳承的渴望。文字出現之后,他們迅速地將過去發生的事情,記錄在可以相對持久保存的媒介中,先是甲骨與石碑,之后是紙張、磁帶、光盤、硬盤,直到今日的基于半導體的固態盤。

  基于半導體材料的存儲主要有兩個分支,RAM和由NAND顆粒組成的固態盤。RAM在掉電后,數據將丟失,而固態盤不會。RAM常被稱為內存,也可以歸于計算領域的存儲器層次結構中;固態盤真正屬于存儲領域。在iPhone Xs中,RAM的大小為4GB,存儲容量指固態盤的大小,分別為64、256與512GB。iPhone手機里面的照片就是存放在固態盤中。

  在存儲領域,三星、東芝、美光與海力士等占據了絕大多數份額,中國的幾個廠商處于起步時的全面劣勢。存儲領域的重點是制造,而非設計。也許存儲不難設計也不難制造,但要求穩定。穩定與可靠是存儲最重要的特性,穩定性是1,剩余的所有特性僅是在其后的0罷了。檢驗穩定與可靠,沒有太好的方法,唯有歷經時間的滄桑。

  進軍存儲領域是在參加一場馬拉松長跑,不是比誰跑得快,是在比誰更有耐力,誰更少犯錯誤。存儲領域是一個典型的周期性行業,在行業景氣時,建設工廠的預算將更充足一些,也更容易在內部獲得通過;在存儲廠房建設完畢后,產能瞬間釋放出來時,這個行業進入低谷。

  也有一些廠商反其道而行之,在行業低谷時建廠,高峰時控制價格,逆周期布局。采用這種方法的一家公司最后成功了,他的名字叫做三星。三星敢于逆周期建廠的底氣,在于存儲這個行業,能夠長時間維持穩定的增長;在于韓國政府的鼎力相助。韓國政府的底氣,在于當時有一個強大的國家,希望這個國家的半導體能夠成功。

  還有很多公司也做了同樣的事情,但是他們因為各種原因沒有越過寒冬。死人是沒有機會表達自己意見的,他們被迅速遺忘。在存儲領域,韓國的三星能做的事情,我們有條件做,也許也能做好,只是參與者是否在此時已經準備好了十年方得一劍。

  在通信領域,我們必有足夠的話語權。中國上方的藍天足夠大,人口足夠多,在地球上,沒有人能夠忽略這個事實。這是中國在這個領域獲得成功的必要條件,也使得華為與其他國內通信廠商的出現并不是偶然。華為的偶然,在于這家公司還有一個金剛而不可奪其志的領袖,使這支能征善戰的部隊終成鐵軍。

  在通信領域,華為打得是一張讓歐美不可防的明牌。通信領域,從有線到無線,從2G到5G,不同的組織在不同利益的驅使下,制定著各類不同的協議,這些協議早已汗牛充棟。在中后期,這個領域哪里還是在比技術,倒是與存儲領域有幾分相似,在比耐力而且比的不是一個人的耐力,是一大群人的耐力。多數廠商不堪重負,黯然離去。

  如此多的協議,總要有人落實到程序層面;如此多的協議,總有沖突,需要有人去協商。華為的本事在于將這些多如牛毛的協議與瑣事,最終以全系列的產品設備的形式展現出來。大中華提供了足夠多的人力,不管多少協議與瑣事,你能做我也能做,我能一直熬你未必。任老爺子熟讀毛選,只要讓歐美廠商陷入人民戰爭的汪洋大海中,他們無路可逃。

  華為在手機領域,沿襲了通信領域的成功哲學,先做到你有的我都有,再牽引對手做到我有的你也必須要有,之后就可以比人力,比流血,比加班,直到比企業的綜合實力,將這些競爭者引入到華為的步調中迷失消亡。讓絕大多數歐美和中國企業先與華為比人數,比具備同等人數后的效率,再比企業的三十余年的底蘊,談何容易。

  十幾年之前,我和許多朋友們開始與這家公司打著各類交道,我的許多朋友不喜歡這家公司。這家公司足夠冷靜,足夠冷酷,足夠拼命;這支鐵軍,除了殺敵,殺周邊,連自己也殺。沒有幾個合作伙伴或競爭對手,喜歡這樣的公司。華為在通信行業從零開始,殺出了一條血路,周邊萬骨皆枯。

  相比合作伙伴,華為的競爭對手反是幸運的,在多數時候他們還能享受著溫水煮青蛙的歡悅,直到最后一刻的滅頂之災;與華為合作或者說是在伺候華為的合作伙伴們,遠沒有這般舒坦,他們幾乎是日日在煎熬,服務過這支鐵軍的普通人心中別有一番滋味。

  你喜歡他,他成功了;你不喜歡他,他也成功了。商業世界,有叢林法則,有成敗之分,不受普通人的價值觀束縛。華為遵循的是一個企業的文化與價值觀,不是普通人眼中的道德。一個正向的價值觀是企業能夠常青的基石,但是這個企業價值觀與普通人的道德,有較大的差別。抄襲也許不符合普通人的價值觀,但幾乎發生在每一個企業,只是換了一個說法,叫做跟隨。

  華為有很強的跟隨基因,這使得華為時刻需要有挑戰的對象。在通信領域的對手逐步式微,中美貿易戰尚未爆發的這段時間,華為在不斷擴張邊界,進軍PC/服務器、存儲、光伏、安防、與汽車等領域,一時間無處不是華為,從中國到美國,幾乎每一個領域都有華為的假想敵。

  剛極必折,慧極必傷。在中美貿易戰中,華為迅速成為美國畢其功于一役的目標。作為一個公司的華為,在自身并無優勢的半導體戰場上,受到了一個國家機器的飽和攻擊。任老爺子年過古稀,幾個兒女本質都不算在華為體系了,也許是民族大義在支撐著這位老者,他們頂過了第一關。中華之幸,在于美國選擇了華為。

  美國借助這次貿易戰,肢解華為的企圖,如司馬昭之心。西方世界本就認為,公司大者必為惡,而況在中國為惡的代價的確低于美國。美國可以讓不可一世的AT&T解體,這類事情能否發生在中國,這個解體在中國是否一定是件好事?這是一個哲學而不是半導體的思考。中美的這一差異,會使華為在這場貿易戰中的前景撲朔迷離,歷時曠日持久。

  華為會因為成為這次貿易戰的決戰對象而永載史冊。這卻不能改變,這次貿易戰永久改變了華為。殺敵一千,自損八百。這個公司的幾個事業部面臨著合并重組;這個公司需要在戰略上收縮防御,進一步扶植而不是擠壓周邊的生態。這個公司不應該繼續選擇與天下為敵,進行大規模的應用邊界擴張。這對華為,對中國,未必是一件壞事。

  在這次貿易戰中,華為在2004年成立的海思半導體,拯救的不止是華為,也不止是中國的通信產業。2018年,海思半導體的銷售額進入世界半導體總排名的第21名,Fabless半導體設計公司的第5名,這個成就還是建立在海思銷往華為母體的芯片價格僅為成本核算。海思的存在使得中國在通信相關的半導體行業,并不是全面落后。

  通信領域主要由有線、光纖與無線通信系統組成。有過基礎通信原理或者計算機網絡的從業者,都應該知道網絡的7層協議,在這7層協議中,最下面的叫物理層,剩余的6個層次簡言之都可以歸納為高層。兩點間進行通信時,無論缺少哪個高層協議,最多是數據傳輸得不利索而已,沒有物理層壓根沒有辦法傳遞數據。

  在通信領域,最底層是物理層,最核心的是物理層,最有技術含量的也是物理層。通常來說,技術上越難的活,需要的人越少,愛因斯坦在發現相對論的時候,地球上大概有20億人,能有效幫上他忙的人不會超過10個。

  在貝爾發明世界上第一個電話時,通信協議僅有物理層。后來科學家們發現,很多事情別人也可以幫上一把時,向上推了一層。之后上下層使用協議制定好分工原則,從此不同層次的從業者可以各掃門前之雪。上層從業者可以按照這個原則,繼續將自己不愿意做的事情向上再推一層,直到不可劃分。最后所有人按照能力值大小排好隊,各領一層就成了現在的通信協議。

  沿著物理層向上走,技術難度在逐級遞減,需要的人手卻在依次增加,人員從科學家到架構師,從程序員到碼農,依次排開,也就形成了今日的網絡協議。物理層之外的高層協議,其實現方式通常以運行在通信處理器中的程序表現出來,其中的很大一部分可以歸于計算領域。

  通信領域建立在麥克斯韋方程組和香農三大定律的基礎之上,相比做為半導體基礎的量子力學,屬于可以用人海搭建的應用學科。中國在通信領域,已經把需要人多勢眾的活做完了,而且比歐美企業高效許多,剩余的硬骨頭集中在物理層。在通信領域,物理層屬于半導體范疇。

  與光纖與無線通信系統相比,有線通信系統的物理層最容易實現,最常見的以太網系統,網卡這邊是看得見摸得著電線,網線那邊本質也是電線,電到電之間的協議轉換難不到哪里去,技術含量中低端的芯片中國都將做得出來。

  光纖通信系統略微復雜一些,一邊是光,另一邊是電,需要進行光電轉換。光纖通信系統,主要由光發送器、信道與光接收器組成。信道自然是光纖,中國已是光纖生產的大國。光的發送與接收依賴著半導體光電器件。發送端無論采用激光或者LED都是基于半導體材料,接收端原理也是基于半導體的光電導效應。在這些基于半導體材料的領域中,我們都有不足。

  光是一種電磁波,只是波長極短,可見光的波長在390-760納米之間;無線通信最高端的毫米波,波長為1-10毫米,比光波高出一個數量級。單純從波長上看,似乎光纖通信似乎還難過無線通信;但從信道的角度看,光纖把光信號保護得無微不至,而且是基于點對點的通信;無線通信需要忍受各類惡劣環境,并實現1對多的通信。

  無線通信的實現比光纖通信復雜得多。無線通信包含的領域眾多,從Bluetooth、Wi-Fi到近期火熱的5G。在這些子領域中,5G通信的實現難度最大。5G通信的最關鍵之處依然在物理層,最困難之處依然是半導體芯片,特別是一些高頻高功率的模擬半導體芯片,包括各類A/D轉換器、射頻與濾波這些分立器件。中國在此處需要提高的環節非常多。

  通信使用的這些模擬半導體芯片,屬于分立器件,內部沒有幾個晶體管,只要做好這幾個簡單的晶體管,中國在通信物理層的問題將迎刃而解。華為近期設計的麒麟990,內部已經集成了80多億個晶體管,我們總不至于連幾個晶體管也做不出吧?在許多情況下,最難的恰是這個至簡。半導體最本質的工作,就是先做好一個晶體管。

  在集成電路領域,離我們較近的兩個半導體制程節點,45nm與22nm工藝,最關鍵之處是先做好第一個HKMG晶體管和FinFET晶體管,之后將一個晶體管再復制為十、百、千、萬、億個,搭建各類集成電路,從晶圓制作的角度出發,沒有想象中不可逾越。

  在通信領域,模擬相關的半導體芯片,在許多年前上升到玄學的高度,歐美企業將其稱為黑魔法。只是這個魔法有足夠的試錯機會與持之以恒,是可以揭秘的。中國的模擬產業落后并不完全因為起步較晚,更因為缺少試錯與迭代機會,與歐美相比,價格與性能都存在差距。

  國內在這個領域,出現了一些曙光,一些企業逐漸具備了做好這一個晶體管的能力。美國的這次貿易戰,使中國不得不使用自己的芯片,這將給國內模擬廠商,提供大量的試錯與產品迭代機會。堅持下去,中國人可以做好這些芯片。

  05

  東歸

  中美在朝鮮一共打了5次戰役。第一次是遭遇戰,中國勝利,美國沒有受到太大的損失。第二次是伏擊戰,38軍在西線打出來一個萬歲軍,美軍連平壤都不保了,一路逃回38線以南;在東線,第9集團軍與美國第10軍血戰長津湖,這是人類有史以來最冷酷的一次戰斗,第9集團軍慘勝如敗。從全局看,第二次戰役將美國趕回三八線,中國大獲全勝。

  第二次戰役后,美國想談了,更為準確地講是爭取喘息,以卷土重來。戰場上,勝敗未分時,無人談判。宜將剩勇追窮寇,第三次戰役迅速爆發。這次是進攻戰,志愿軍推進到37線,拿下漢城。這個時候,美國人知道沒有資格談判,通過聯合國發布的?;鸱桨?,只是為反攻做準備。第四次戰役是防御戰,志愿軍采用運動防御策略,讓出漢城,退回38線。

  第五次戰役前夕,李奇微替換了麥克阿瑟,提出了磁性戰術。從參戰人數上看,這是規模最大的一次戰役,志愿軍由進攻轉防御至相持,第63軍阻擊鐵原,漢江被鮮血多次染紅。在1981年出版的《彭德懷自述》中,率真的彭老總將第五次戰役稱為自己戎馬生涯的四大敗仗之一。李奇微在這場戰役的后期,晉升為五星上將。

  中美打了五次戰役后,沒有決出勝負,雙方卻開始了正式談判,因為大家明白,再打下去也不易分出成敗,再打下去贏家將是蘇聯與日本。剩余的戰斗,包括家喻戶曉的上甘嶺之戰,只是談判桌上的小籌碼。大的條款在前5次戰役中,已經用刀兵談完了。

  歷史上,沒有什么利益能夠從談判桌上直接獲得。中美貿易戰并不例外。從這場貿易戰開始之際,美國始終在進攻,我們沒有主動權;時至今日,談判桌上還剩下無條件投降這個條款,等待我們簽署。當投降也是一死時,只能放手一搏?,F階段,向誰妥協也不能向美國妥協,向誰低頭也不能向美國低頭?,F階段,美帝也沒有給中國妥協與低頭的選項。

  二戰之后,所有的戰爭本質只有一場,中美貿易戰只是蘇美冷戰與日美貿易戰的延續。二戰之后,所有的戰火都是由同一個國家挑起。這個國家維護霸權的主旋律,就是打擊老二,這個國家先是打英國、后是德國、蘇聯、日本與歐盟,這些戰爭與種族、宗教與意識形態沒有絲毫關系。以史鑒之,美帝從來沒有把任何國家的崛起當成過合作機會。

  只要有老二存在,強大的美國就會讓整個世界永無寧日。秦家筑城避胡處,漢家還有烽火燃,只要美國還在堅持著打老二,這場戰爭永不會結束,假如中國敗了,還會有其他的國家延續著無休止的戰斗。這個帝國所希望的是,不稼不穡,取禾三百廛兮,當真豈有此理。

  本次中美貿易戰與美蘇爭霸,日美之戰有較大的差別,中美間很難找到一決勝負的主戰場。

  二戰之后,美國與蘇聯發起全方位的冷戰,雙方主動出擊,從戰略、地緣、直到意識形態,幾乎在每一個領域,雙方都有爭執的要點。日美貿易戰,美國從紡織、鋼鐵、家電、汽車、電信到半導體產業,追著日本打,日本跑著步撤退。諸侯之地有限,暴秦之欲無厭,奉之彌繁,侵之愈急。故不戰而強弱勝負已判矣。那場戰爭,日本失去了二十年,美國也沒有大獲全勝。

  日美貿易戰,中國與韓國是最大的受益者。家電、鋼鐵與紡織在中國崛起,韓國的三星半導體從那時起步,成為世界上首屈一指的半導體公司。日美貿易戰,日本的失利起碼算不上全部是美國政客的勝利。日本的汽車依然在美國一枝獨秀。在貿易戰過程中,重新崛起的美國半導體產業,所依靠的是硅谷引導的PC時代,并不是美國政府。

  打敗日本的不是房地產泡沫破裂引發的一系列連鎖反應,也不是事后經濟學家所總結的所有原因。他們總結的不是原因,只是結果。在貿易戰中打敗日本的,是今天還駐扎在他們本土的美國大兵。一個沒有軍隊的國家,在戰場上,怎么會有取勝的可能。

  不同于美蘇爭霸,中國在近期并無志向做世界警察;也不同于日美貿易戰,我們有足以自保的軍隊,不必忍受任何屈辱。也許我們沒有在世界范圍內,打贏哪場仗的能力,但具備把整個世界打得亂七八糟的本事。在亂世中吃苦的能力,美國人怕是不及中國人的一半。

  我們沒有美國的高科技,沒有散布在全球的軍隊,也沒有可以充當世界貨幣的美元。我們只有能忍得住貧窮,吃得起苦的幾代人。這幾代人共同支撐著中國制造業的強大。

  中國強大的低端制造產業,在美國幾乎不存在了。美國不準備修高鐵,不準備也沒有條件大規模擴建基礎設施;非農失業率接近50年低點,本就懶散的美國佬,有機會打著領帶上班,為何要去工廠里扭螺絲,制造業如何回歸?2018年,中國制造業增加值為53189億美元,超過美日德之和,十年之后,中國的制造業增加值很有可能占到世界的一半。

  現代文明構建在制造業基礎之上,把握住制造,也就扼住了命運的咽喉。這是我們在中美貿易戰中能夠對抗美國的重要基石。中美貿易戰的談判,已進行多輪,并不出意外,在雙方尚可一戰時,談不出結果。

  這個沒有結果的結果,將使美國無法速戰速決,也使貿易戰長期化。這對于中國也許是最好的結果。中國最拖得起的就是時間。我們這個民族有種種缺點,唯獨不乏耐心;這個國家有著上千年的打持久戰的經驗,從無敗績。

  美國選擇半導體產業,發動第一次戰役,瞄準的是中國嚴重缺乏上游支撐的制造業。這個產業大小適中,適合作為雙方第一波交鋒的戰場。第一次戰斗是與中興通信遭遇戰,中興沒有熬過三天。第二次是防御戰,美國給了華為一年的準備時間,加上這個公司十幾年前的未雨綢繆,華為守住了這波攻擊。即將到來的第三波戰斗,我們大概率仍以防御為主。

  中國的半導體產業很弱,不堪一擊,沒有派正規軍的資格,只能打游擊,找準機會啃下一塊是一塊。美國用最強的武器,打中國最弱的一環,主動進行田忌賽馬,對于中國不算壞事。至今半導體已過巔峰,基于硅的半導體幾乎被開發到極致。半導體的下一次質變,需要等待材料的突破,在此之前,半導體產業的進展將非常緩慢。

  這給了中國半導體產業喘息之機。如果我們能用小代價,給中國企業換來3到5年的和平時間,在半導體設計領域我們將無需再憂。在半導體設計這個領域,中國逐步出現了一些不錯的企業,在某些細分行業,已經度過了黎明前的那段黑暗。今天,當我們從上方俯視中國半導體產業時,不樂觀,也沒有十幾年前悲觀。

  美國本土的半導體從業人員從2001年1月的71.45萬人,滑落到今天的30萬人左右。在中國,各類基金風起云涌,新的從業者層出不窮,持續投入到這個產業,后備力量源源不絕。美國可以封鎖中國的跨國并購,卻無法阻擋人員的流動。從歐洲至美國,形成了一支龐大的東歸部隊,進一步抽空了西方世界的半導體從業人員數量。

  這支部隊與中國的新生一代結合,在資本的助力下,覆蓋著半導體產業設備、材料、制造與設計的全部領域。這使得國產替代幾乎出現在了半導體的所有領域。半導體設備,我們有ABC;半導體材料,我們有DEF;半導體制造我們有GHI;半導體設計我們有剩下的J到Z所有的英文字母。只是這26個英文字母加在一起依然處于起步階段。

  在我們弱小時,是否需要作出一副要突破半導體所有領域的架勢?我們是否有能力這樣做?懷抱著突破每一個領域的夢想,美國沒有必要繼續封鎖我們。這種追求全方位突破的做法,不過是另一個層面的閉關鎖國。

  今日的半導體產業已是全球共此明月,牽一發而動全身。強大的美國,宣布國家進入緊急狀態,對華為采取的單獨行動,亦無法全勝,如果美國多幾個盟友,哪怕只拉上日本一家,華為也必敗。國雖大,好戰必亡,美國如此,中國如此。

  中國與西方文明的接觸始于鴉片戰爭,西方帶著槍炮打開了我們的國門,也帶來了現代科技。真正的交往是改革開放至今,在這段時間我們遵守著各類西方規則,加入WTO后我們選擇了中國式的融合,抽空了歐美的下游產業,這也是這次中美貿易戰的導火索之一。

  改革開放歷經40余年的今天,國力日趨增強,中國需要與西方世界融合,也做好了充足的準備。當融入到這個世界之后,這場以中美貿易戰為標志的,東方智慧與西方哲學的碰撞也會逐漸平息。只是東西方文化的巨大差異,決定了這場戰爭依然曠日持久。

  我們習慣了對人不對事,習慣了爭吵出是你對還是我對。只要我戰勝了你,歷史由我書寫,我一定就是對的。中國之大,對人類文明沒有重大的幫助,源自這個最頂層的思維邏輯。我們沒有發明量子力學,在近代沒有拿得出手的原創。我們反復上演的歷史,是先被異族入侵,而后同化,最終讓大家一般齊整后,其樂融融。我們習慣生活在一個沒有創新的美好時光。

  西方人喜歡辯論,喜歡問為什么,即便是簡單的聊天,也充滿著質疑與挑戰。這個習慣源于希臘,其興起或許來自幾個世紀前的大航海時代。在驚濤駭浪前,爭吵你對還是我對,不如辯論如何開船才能避免大家一起去喂魚。對事不對人的辯論求真,才能使他們存活。這個求真的精神,使歐洲人發明了槍炮,推進了以數學物理為基礎的科技進步,征服了大海,征服了全世界。

  西方的辯論與東方的爭吵,有機會在這次貿易戰中逐步統一,海權文明與陸基文明也有機會進一步融合。只是沒有人會主動請弱者進門融入,需要你自己打進去,是勝利的融入,不是簽訂城下之盟,去遵守他人的行為準則。

  在全球一體化的今天,美國全面封鎖中國是極難的,進攻的代價遠高于防守。在這次貿易戰中,貌似強大的中國制造,只要有一個核心的小部件完全受制于美國,我們再無可講理之處。另一方面,我們只要完全掌控一個核心的小零件,也沒有人敢與我們全面開戰。

  我們不需要全面突圍,只需要有一個或幾個絕對高地,只是這個高地并不是稀土。戰略性上讓出一些下游,多一些上游,在產業鏈中依次與日本、韓國與歐洲融合。近交遠攻,以大陸為核心包圍海洋。地球已經成為村落,遠近概念已經模糊,包圍與突破的概念也在不斷的置換中。在半導體領域,還有更多的領域,我們存在逐步蠶食并融合的可能。

  把朋友搞得多多的,把敵人搞得少少的。在上游領域,我們需要朋友,需要旁邊這個強大的近鄰。我不太相信這些可以將企業開成千年老店的日本人,能夠輕易忘卻他們丟失的二十年。少看些抗日神劇,文明的復興從寬恕自己開始,仇恨不必繼承,鮮血無法洗清鮮血。中日之間,經濟的互補性極強,他們擁有我們最需要的上游資源。即便他們不幫我們,也需要爭取他們的中立。

  上游問題一日不解決,中國的所有下游產業如鯁在喉。一天不解決上游問題,我們就是弱者。做為弱者,我們承認并堅守著弱者的地位,不與強者決戰,積小勝為大勝,戰必勝之戰,逐步蠶食,從守住半導體之戰開始,逐步擴大到其他領域,用足夠的耐心等待著戰爭天平的傾斜。

  半導體領域,中國可做的事情很多,近期能做的事情卻寥寥無幾。在產業興起時,最容易成功的道路,是擁抱庸俗。哪個領域更容易做,更好突破,就先做哪個領域。從會做、能做的半導體設計入手,從最低端開始,先剪羽翼,后搗腹心。在貿易戰的背景下,半導體產業務實的做法是獲得一個低端領域之后,占領一個低端領域,從低到高,依次發展。

  半導體設計產業是典型的2B業務,能夠成長起來的企業,會自我循環滾動向前,不需要大量的資金。半導體的制造行業,是大資金密集的重資產行業,在中國半導體產業上游不穩的情況下,請慎行之,臺灣還是一個非常好的緩沖地帶。最需要急迫解決的上游,是一個慢功夫,日本人為此整整花了20多年時間。

  貿易戰后,國內各類資本在半導體領域一擁而上;許多創業者,因為半導體近期的熱度,蜂擁而至。使人不易分辨這些資本與創業者是準備實業救國,還只是抱著擊鼓傳花的心態進入了這個行業。在許多公司的商業計劃書上,創始人的簡歷赫然寫著多次成功創業的經歷。也許多次創業成功的人更易受到青睞,我只相信真正的創業成功,不體現在數量之上。

  在世界范圍內,半導體產業是一個幾乎連平均的GDP增長都跑不贏的行業,是工程師中規中矩地書寫著每一行程序,是銷售人員盡心盡力地硬磕著每一個客戶,從獲得微不足道的訂單開始,積少成多的行業。這是一個將士相車馬炮兵拼死力,依然無必勝之理,僅有可勝之道的行業。資本或者創業者,請了解這個行業,熱愛這個行業,敬畏這個行業,再為這個行業做些事情。

  中國半導體企業的突圍之路,也許比任何時候都要艱難許多。弱小的他們面臨著來自歐美日韓這些TOP20的半導體企業的競爭,需要經歷因為對半導體的重視而引發的資本泡沫的洗禮之后,才能浴血重生。這是這一代半導體人的宿命。

  東歸之路,成也產業政策,敗也產業政策。中國的產業政策,總是輕易地陷入“舉國之力,村村點火,戶戶冒煙,一地雞毛”的境地。我們承認每一個大型政策的出臺都是兩難的,任何困難的選擇都是兩難的。只是對于這些政策的制定者,你們的任務本就是在兩難中做出正確的取舍,謀一域,謀全局,謀一時,謀萬事。

  中國是一個大國,具備了所有大國應該有的亂。在大國,許多事情復雜很多,也深刻很多。半導體之外,中國還有更多的戰役要準備,在金融,在能源,在更多的領域。我們將迎來更多的政策。

  我們無心挑戰這些政策,只是期待這些政策的書寫者,即將在用無數人的血與淚所凝成的墨汁,去書寫的這些文字,能經得住子孫后代的推敲。長津湖畔的那些人,沒有死去,他們在看著我們,他們還在說著,中國人不能輸…

  吾妻與我攜手完成于二零一九年八月十日


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