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中國半導體突圍之路!寫在貿易戰(zhàn)火正濃時

2019-10-28
來源:互聯(lián)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(zhàn)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(zhàn)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(zhàn)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(zhàn)爭的勝負此時已見分曉。

  那段以爭取和平為主題的大戰(zhàn)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(wèi)。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(zhàn)爭時有發(fā)生,世界級的大戰(zhàn)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(zhàn)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(zhàn)爭的路口。2018年,美國對中國賦予重稅后,貿易戰(zhàn)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(zhàn)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(fā)了中美貿易戰(zhàn)。上世紀欠下的債,終要這個世紀來還。在這一次戰(zhàn)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(tǒng)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(huán)節(jié)是設計,等同于木匠活里的手藝。在設計環(huán)節(jié)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(yōu)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(fā)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(fā)明了集成電路。集成電路是半導體產業(yè)發(fā)展的重要里程碑,在其后誕生了摩爾定律。

  摩爾定律的持續(xù)正確,推進了整個產業(yè)的發(fā)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(fā)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(tǒng)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(tǒng)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(xié)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(yè)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(xù)向前的源動力。摩爾定律的持續(xù)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(fā)展;設備與材料的持續(xù)進步,捍衛(wèi)著摩爾定律的持續(xù)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(yè),在這個自身能夠驅動自身發(fā)展的良性循環(huán)中,奮而向前。

  在半導體產業(yè)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(huán),而無限上升的產業(yè)總會遭遇波折,使這個產業(yè)呈現出一定的周期。從半導體產業(yè)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(fā)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(yè)。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(chuàng)新。地處德克薩斯州的一個小公司TI,在1954年發(fā)明了基于硅的晶體管。晶體管的發(fā)明者Shockley,從貝爾實驗室來到硅谷后,培養(yǎng)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(chuàng)始人諾伊斯,他與TI的Jack Kilby同時發(fā)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(yè)部中,不僅有半導體設計人員,半導體廠房的工人,還有研發(fā)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(wèi)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(yè)的發(fā)展,這是一段屬于半導體的黃金時代。

  半導體產業(yè)的進步,推動了處理器的發(fā)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(fā)布PowerPC微架構;SUN與TI聯(lián)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(fā)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(lián)網嶄露頭角并迅速泡沫化?;ヂ?lián)網產業(yè)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(yè)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(lián)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(yè)無法獨善其身。至2003年,半導體產業(yè)進行大規(guī)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(fā)生在2003年10月的摩托羅拉分拆半導體事業(yè)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(yè)的恐懼,半導體產業(yè)一片廢墟。

  互聯(lián)網泡沫的塌陷,刺穿了半導體產業(yè)的泡沫。在2001年,半導體產業(yè)出現了大約30%的降幅,直到2004年,半導體產業(yè)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(yè)沒有使半導體行業(yè)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(yè)逐步低迷的時代。這個產業(yè)在資本的撮合下,在西方進行了大規(guī)模的合并重組,以抱團取暖。

  在智能手機時代,移動互聯(lián)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(chuàng)新的接力棒。與應用場景相伴的是各類跨界的微創(chuàng)新,這些微創(chuàng)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(yè),我們將長期面臨一個缺乏創(chuàng)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(fā)展起來的?我們之前經歷的多數創(chuàng)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(chuàng)造出新的需求,并指引著這個未來。

  這些創(chuàng)新在初期,通常與當時的常理相悖,需要歷經叛逆、前衛(wèi)、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(chuàng)新的機會,遠離了舞臺中央。PC誕生之日,IBM持續(xù)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(yè)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(yè)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(xù)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(zhàn)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(yè)。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(yè)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(yè)中,沒有給歐美這些發(fā)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(yè)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(yè)被持續(xù)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(zhàn)場上一決高下。半導體產業(yè)一個全新的周期,將從這次貿易戰(zhàn)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(zhàn)事,在這幾場戰(zhàn)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(zhàn)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(zhàn)后的日本,與中國同樣,在滿目瘡痍中重建家園。

  二戰(zhàn)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(zhàn)勝國的權威,使得所有日本企業(yè)家俯首帖耳,日本最頂級企業(yè)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(yè)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(yōu)先于技術的哲學,在日本生根發(fā)芽。十年后,美國在多個產業(yè)受到了這個國家的直面挑戰(zhàn)。

  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(zhàn)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(zhàn)爆發(fā)。從紡織品開始,歷經了鋼鐵、家電、汽車、電信與半導體行業(yè)。戰(zhàn)火還進一步延伸到了金融與匯率領域。

  日美貿易戰(zhàn)之間最慘烈的戰(zhàn)場,發(fā)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(yè)已占據全球的半壁江山,并在半導體存儲行業(yè)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(xié)定》。這個不平等的條約重創(chuàng)了日本半導體產業(yè)。日本強大的半導體存儲行業(yè),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(zhàn)爆發(fā)之前,這個國家一直在臥薪嘗膽,厚積薄發(fā)。今天他們終于等來了機會。

  2018年,中美貿易戰(zhàn)爆發(fā)。貿易戰(zhàn)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(fā)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(fā)起的半導體之戰(zhàn),中國沒有反制措施。這也是美國在貿易戰(zhàn)中,選擇半導體產業(yè)作為先鋒的重要原因。

  中國半導體產業(yè)之殤,始于上游。

  半導體產業(yè)上游產業(yè)的落后,是中國所有產業(yè)在上游領域落后的縮影。半導體產業(yè)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(yè)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(tǒng)。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(tǒng)來自德國的卡爾蔡氏。在中國還在打鴉片戰(zhàn)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(tǒng)的理論基礎。日本人的執(zhí)著,使Nikon與Canon在光學系統(tǒng)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(yè)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(yè)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(yè),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(yè)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(zhàn)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(yè)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(fā)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(fā)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(fā)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(yè)環(huán)境也在寬容著這些傻瓜,不斷創(chuàng)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(xù)創(chuàng)造著奇跡。

  在中美貿易戰(zhàn)爆發(fā)的今天,日本具備了天時與地利。廣場協(xié)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(zhàn)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(yè)部可以直接關門。

  聚酰亞胺始于美國杜邦的發(fā)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(tǒng)工業(yè)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(tǒng)工業(yè)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(yè)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(yè)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(yè)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(yè)與中國的下游產業(yè)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(yè)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(fā)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(lián)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(fā)新的半導體制程時,在制造廠商的大力協(xié)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(yè)中,設備、材料與制造廠商,具有千絲萬縷的聯(lián)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(fā)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(zhàn)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(yè)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(yè)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(wěn),而片面發(fā)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(yè)如山巔之湖,一旦崩塌,必一瀉千里。中國半導體產業(yè)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(yè)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(xù)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(yè)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(tǒng)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(zhàn)略縱深,有基礎與能力在系統(tǒng)層面解決這個單點故障。

  半導體上游之外的產業(yè),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(jié)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(tǒng)一。臺積電之外,晶圓制作的全產業(yè)鏈,已經圍繞著中國,形成了一個完整的布局。這片區(qū)域美國的軍艦可以到,我們的也可以。

  在半導體產業(yè)中,設計環(huán)節(jié)最容易突破。半導體設計與軟件開發(fā)較為類似。

  在PC與互聯(lián)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(lián)時代,中國人開發(fā)了許多優(yōu)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(fā)的基因。

  至今在電子設備領域,中國已經完成了全部的產業(yè)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(yè)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(fā)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(tǒng),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(yè)部,主要研發(fā)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(fā)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(tǒng)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(fā)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(tǒng)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(tǒng)中心,周邊應用軟件為生態(tài)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(tǒng)行業(yè)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(zhí)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(tǒng),奠定了今天還在使用的Linux、MacOS、Windows、iOS與Android等所有操作系統(tǒng)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(fā)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(xù)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(chuàng)始人,諾伊斯生性灑脫,憑借發(fā)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(zhí)Intel牛耳,與微軟一道開創(chuàng)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(tǒng)中心,周邊應用軟件為生態(tài)環(huán)境的理念。憑借這個理念,PC逐步壓縮著大型機在企業(yè)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(tǒng)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(tǒng);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(fā)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(fā)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(jié)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(yè)的從業(yè)者,卻也無法否認,這兩個行業(yè)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(chuàng)新匱乏的時代。

  PC與智能手機有很多不同,所創(chuàng)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(chuàng)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(tài),創(chuàng)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(tài),其重要性甚至超過處理器與操作系統(tǒng)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(tài)。首先是桌面操作系統(tǒng)Windows與MacOS;之后是操作系統(tǒng)周邊眾多的應用軟件。操作系統(tǒng)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(tài)。即便有人能夠做出x86和Windows的替代品,依然對這個生態(tài)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(zhàn)Wintel,依然無功而返。PC的軟件生態(tài)太龐大也古老了,Google對此一籌莫展。沒有人有能力,在商業(yè)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(tài)。在這個領域,操作系統(tǒng)已非天塹。Linux操作系統(tǒng)可以很好地支持x86、ARM及其他處理器,但在Linux操作系統(tǒng)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(tài)。

  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(fā)出來的,對x86天然友好。目前國內廠商已經開發(fā)出一些非x86架構的服務器,這些廠商面臨著由軟件生態(tài)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(fā)程序;沒有這些程序也就無法建立生態(tài);因為沒有生態(tài)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(tài)相比,服務器生態(tài)或許更難搭建。PC生態(tài)的多數搭建者是追求著商業(yè)利益的企業(yè);服務器軟件生態(tài)的搭建者,除了企業(yè),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(zhàn),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(tǒng)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(tǒng),在手機處理器中已站穩(wěn)一席之地。

  如果物聯(lián)網能夠引導一個時代,適合物聯(lián)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(tài)上的投入,比RISC-V基金會主席Krste Asanovic創(chuàng)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(lián)網、區(qū)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(chuàng)新引導,成功仍然依賴著一次創(chuàng)新之上的持續(xù)創(chuàng)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(chuàng)建著新的帝國,與新的生態(tài)。

  強大的文明決定著生態(tài)的成敗,技術的領先支撐著文明的強大。決定生態(tài)系統(tǒng)的最終力量依然是技術。在生態(tài)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(tài)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(qū)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(wěn)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(yè),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(fā)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(tài)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(tài)盤。RAM在掉電后,數據將丟失,而固態(tài)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(tài)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(tài)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(tài)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(wěn)定。穩(wěn)定與可靠是存儲最重要的特性,穩(wěn)定性是1,剩余的所有特性僅是在其后的0罷了。檢驗穩(wěn)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(yè),在行業(yè)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(yè)進入低谷。

  也有一些廠商反其道而行之,在行業(yè)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(yè),能夠長時間維持穩(wěn)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(zhàn)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(xié)議,這些協(xié)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(xié)議,總要有人落實到程序層面;如此多的協(xié)議,總有沖突,需要有人去協(xié)商。華為的本事在于將這些多如牛毛的協(xié)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(xié)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(zhàn)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(yè)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(yè)先與華為比人數,比具備同等人數后的效率,再比企業(yè)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(yè)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(yè)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(yè)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(yè)能夠常青的基石,但是這個企業(yè)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(fā)生在每一個企業(yè),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(zhàn)的對象。在通信領域的對手逐步式微,中美貿易戰(zhàn)尚未爆發(fā)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(zhàn)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(yōu)勢的半導體戰(zhàn)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(zhàn),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(fā)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(zhàn)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(zhàn)的決戰(zhàn)對象而永載史冊。這卻不能改變,這次貿易戰(zhàn)永久改變了華為。殺敵一千,自損八百。這個公司的幾個事業(yè)部面臨著合并重組;這個公司需要在戰(zhàn)略上收縮防御,進一步扶植而不是擠壓周邊的生態(tài)。這個公司不應該繼續(xù)選擇與天下為敵,進行大規(guī)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(zhàn)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(yè)。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(yè),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(tǒng)組成。有過基礎通信原理或者計算機網絡的從業(yè)者,都應該知道網絡的7層協(xié)議,在這7層協(xié)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(xié)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(fā)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(fā)明世界上第一個電話時,通信協(xié)議僅有物理層。后來科學家們發(fā)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(xié)議制定好分工原則,從此不同層次的從業(yè)者可以各掃門前之雪。上層從業(yè)者可以按照這個原則,繼續(xù)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(xié)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(xié)議。物理層之外的高層協(xié)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(yè)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(tǒng)相比,有線通信系統(tǒng)的物理層最容易實現,最常見的以太網系統(tǒng),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(xié)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(tǒng)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(tǒng),主要由光發(fā)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(fā)送與接收依賴著半導體光電器件。發(fā)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(huán)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(huán)節(jié)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(jié)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(fā),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(yè)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(yè)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(yè)逐漸具備了做好這一個晶體管的能力。美國的這次貿易戰(zhàn),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(zhàn)役。第一次是遭遇戰(zhàn),中國勝利,美國沒有受到太大的損失。第二次是伏擊戰(zhàn),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(zhàn)長津湖,這是人類有史以來最冷酷的一次戰(zhàn)斗,第9集團軍慘勝如敗。從全局看,第二次戰(zhàn)役將美國趕回三八線,中國大獲全勝。

  第二次戰(zhàn)役后,美國想談了,更為準確地講是爭取喘息,以卷土重來。戰(zhàn)場上,勝敗未分時,無人談判。宜將剩勇追窮寇,第三次戰(zhàn)役迅速爆發(fā)。這次是進攻戰(zhàn),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(lián)合國發(fā)布的?;鸱桨?,只是為反攻做準備。第四次戰(zhàn)役是防御戰(zhàn),志愿軍采用運動防御策略,讓出漢城,退回38線。

  第五次戰(zhàn)役前夕,李奇微替換了麥克阿瑟,提出了磁性戰(zhàn)術。從參戰(zhàn)人數上看,這是規(guī)模最大的一次戰(zhàn)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(zhàn)役稱為自己戎馬生涯的四大敗仗之一。李奇微在這場戰(zhàn)役的后期,晉升為五星上將。

  中美打了五次戰(zhàn)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(lián)與日本。剩余的戰(zhàn)斗,包括家喻戶曉的上甘嶺之戰(zhàn),只是談判桌上的小籌碼。大的條款在前5次戰(zhàn)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(zhàn)并不例外。從這場貿易戰(zhàn)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(xié)也不能向美國妥協(xié),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(xié)與低頭的選項。

  二戰(zhàn)之后,所有的戰(zhàn)爭本質只有一場,中美貿易戰(zhàn)只是蘇美冷戰(zhàn)與日美貿易戰(zhàn)的延續(xù)。二戰(zhàn)之后,所有的戰(zhàn)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(lián)、日本與歐盟,這些戰(zhàn)爭與種族、宗教與意識形態(tài)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(zhàn)爭永不會結束,假如中國敗了,還會有其他的國家延續(xù)著無休止的戰(zhàn)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(zhàn)與美蘇爭霸,日美之戰(zhàn)有較大的差別,中美間很難找到一決勝負的主戰(zhàn)場。

  二戰(zhàn)之后,美國與蘇聯(lián)發(fā)起全方位的冷戰(zhàn),雙方主動出擊,從戰(zhàn)略、地緣、直到意識形態(tài),幾乎在每一個領域,雙方都有爭執(zhí)的要點。日美貿易戰(zhàn),美國從紡織、鋼鐵、家電、汽車、電信到半導體產業(yè),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(zhàn)而強弱勝負已判矣。那場戰(zhàn)爭,日本失去了二十年,美國也沒有大獲全勝。

  日美貿易戰(zhàn),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(zhàn),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(zhàn)過程中,重新崛起的美國半導體產業(yè),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(fā)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(zhàn)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(zhàn)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(zhàn),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(yè)的強大。

  中國強大的低端制造產業(yè),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(guī)模擴建基礎設施;非農失業(yè)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(yè)如何回歸?2018年,中國制造業(yè)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(yè)增加值很有可能占到世界的一半。

  現代文明構建在制造業(yè)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(zhàn)中能夠對抗美國的重要基石。中美貿易戰(zhàn)的談判,已進行多輪,并不出意外,在雙方尚可一戰(zhàn)時,談不出結果。

  這個沒有結果的結果,將使美國無法速戰(zhàn)速決,也使貿易戰(zhàn)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(zhàn)的經驗,從無敗績。

  美國選擇半導體產業(yè),發(fā)動第一次戰(zhàn)役,瞄準的是中國嚴重缺乏上游支撐的制造業(yè)。這個產業(yè)大小適中,適合作為雙方第一波交鋒的戰(zhàn)場。第一次戰(zhàn)斗是與中興通信遭遇戰(zhàn),中興沒有熬過三天。第二次是防御戰(zhàn),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(zhàn)斗,我們大概率仍以防御為主。

  中國的半導體產業(yè)很弱,不堪一擊,沒有派正規(guī)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(huán),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(fā)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(yè)的進展將非常緩慢。

  這給了中國半導體產業(yè)喘息之機。如果我們能用小代價,給中國企業(yè)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(yè),在某些細分行業(yè),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(yè)時,不樂觀,也沒有十幾年前悲觀。

  美國本土的半導體從業(yè)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(yè)者層出不窮,持續(xù)投入到這個產業(yè),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(yè)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(yè)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(xù)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(yè)已是全球共此明月,牽一發(fā)而動全身。強大的美國,宣布國家進入緊急狀態(tài),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(zhàn)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(zhàn)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(guī)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(yè),這也是這次中美貿易戰(zhàn)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(zhàn)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(zhàn)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(zhàn)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(fā)明量子力學,在近代沒有拿得出手的原創(chuàng)。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(chuàng)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(zhàn)。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(fā)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(zhàn)中逐步統(tǒng)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(zhàn)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(zhàn)。

  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(zhàn)略性上讓出一些下游,多一些上游,在產業(yè)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(yè)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(yè)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(zhàn),積小勝為大勝,戰(zhàn)必勝之戰(zhàn),逐步蠶食,從守住半導體之戰(zhàn)開始,逐步擴大到其他領域,用足夠的耐心等待著戰(zhàn)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(yè)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(zhàn)的背景下,半導體產業(yè)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(fā)展。

  半導體設計產業(yè)是典型的2B業(yè)務,能夠成長起來的企業(yè),會自我循環(huán)滾動向前,不需要大量的資金。半導體的制造行業(yè),是大資金密集的重資產行業(yè),在中國半導體產業(yè)上游不穩(wěn)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(zhàn)后,國內各類資本在半導體領域一擁而上;許多創(chuàng)業(yè)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(chuàng)業(yè)者是準備實業(yè)救國,還只是抱著擊鼓傳花的心態(tài)進入了這個行業(yè)。在許多公司的商業(yè)計劃書上,創(chuàng)始人的簡歷赫然寫著多次成功創(chuàng)業(yè)的經歷。也許多次創(chuàng)業(yè)成功的人更易受到青睞,我只相信真正的創(chuàng)業(yè)成功,不體現在數量之上。

  在世界范圍內,半導體產業(yè)是一個幾乎連平均的GDP增長都跑不贏的行業(yè),是工程師中規(guī)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(yè)。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(yè)。資本或者創(chuàng)業(yè)者,請了解這個行業(yè),熱愛這個行業(yè),敬畏這個行業(yè),再為這個行業(yè)做些事情。

  中國半導體企業(yè)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(yè)的競爭,需要經歷因為對半導體的重視而引發(fā)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(yè)政策,敗也產業(yè)政策。中國的產業(yè)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(zhàn)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(zhàn)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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