华为芯片为什么受制于美国

2020 年 5 月 15 日，美国商务部发布公告，称美国商务部称华为 “破坏” 实体清单，所以要限制华为使用美国技术软件设计和生产半导体;这则消息引发了外界对于华为和中国半导体产业的担忧。今天的先进计算机芯片的设计和制造离不开美国技术。美国公司，比如楷登电子(Cadence Design Systems)和泛林集团(Lam Research)制造的产品，几乎不可替代。美国商务部可以通过切断这些产品及其生产的芯片让全球几乎所有技术企业停止运行。

因此，即使是美国以外的公司也必须遵守商务部的这些新规定。总部位于荷兰的阿斯麦公司(ASML)已停止向中国销售其最先进的设备。阿斯麦是全球唯一一家生产最先进光刻机的公司，它的机器使用光粒子将电路刻在硅晶片上。全球领先的半导体生产商之一、台湾的台积电已表示，在美国商务部的监管规定生效之后，将停止为华为生产产品。那么，面对美国的科技霸权，华为公司该如何面对，中国半导体行业该如何走向自主可控，这些问题也引起了广泛关注。

现在半导体领域是“一超多强”的格局，美国拥有世界上最大的半导体市场，其半导体行业产值占全世界总产值的47%，是当之无愧的老大。除了美国，韩国三星、海力士的存储芯片占了65%；从80年代起，欧洲的英飞凌、意法半导体、恩智浦，一直都是模拟芯片领域的佼佼者；信越、日立等日本公司，几乎垄断了半导体的上游材料，比如高端光刻胶等；中国台湾则在芯片代工领域独步天下，台积电和联电占据了越60%的市场，日月光等公司还抢下芯片封装测试一半的份额；中国则依托庞大的下游应用市场，近年在芯片设计领域快速发展，华为海思挤进芯片设计前十，设计规模跟上位居世界第二。

从表面上看，储存芯片有韩国，芯片生产代工有中国台湾，模拟芯片有欧洲，再加上华为拥有芯片设计能力，似乎抛开美国攒一台手机也并不是什么难事。现实情况却比这个要复杂得多，抛开政治因素，其他国家或地区能在半导体领域有所建树，背后多多少少都有美国人的影子，或者说是得到美国的认可。

以台积电为例，台积电最开始的专利技术来自IBM授权，英特尔不光给订单，还对芯片加工的几百道工序，进行手把手指导，美国则通过资本市场，掌握了台积电80%的股份。

谁的拳头大，谁就有话语权。这是亘古不变的真理，在半导体领域也一样，美国及其盟友日本，拥有三张王牌，分别是设备、材料和设计软件，管控任何一样，都可以让你停工歇菜。

一、设备：

目前，全球前五大半导体设备厂，其中三家是美国企业，日本的东京电子、荷兰的阿斯麦，好巧不巧，都是喝美国奶长大的，这五家公司加起来，占了全球半导体设备近60%的营收，2019年超过了500亿美元。

芯片加工的核心设备包括光刻机、刻蚀机、化学抛光机、离子注入机，以及检测设备等，几乎都被这五家公司垄断，或者说是被美国垄断。

而美国能实现垄断，除了时间积累上的优势外，还要归功于其高超的工艺技术。

就荷兰的光刻机来说，其技术核心是极紫外光源，EUV，全球最先进的EUV研发是由美国主导的，由英特尔和美国能源部牵头组件EUV LLC联盟，成员包括摩托罗拉、AMD、IBM，以及能源部下面的三大国家实验室，可以说为了研发EUV，美国把家底都掏出来了。

在深紫外光DUV时代，日本尼康也是光刻机巨头，但是由于美国视日本半导体为对手，尼康没有拿到EUV的入场券，从此没落。阿斯麦非常懂事，保证55%的零部件会从美国进口，同时接受美国的定期审查。于是阿斯麦成为天选之子，在高端EUV光刻机领域一家独大。

投桃报李，美国同意阿斯麦收购几家美国公司，包括掩膜技术龙头、紫外光源龙头等，进一步巩固其行业老大的地位，同时，阿斯麦也深深烙下美国的印记。

二、材料：

2019年，日本占领了全球半导体材料66%的份额，19种主要材料中，有14种份额超过50%，有好几种核心材料，甚至达到了70%以上。美国不是不想吃下这块肥肉，主要是材料这块，还真得日本人来做，因为半导体材料的“纯度”、“配方”，都需要专注和坚持，在一个捏饭团都能成传奇的国度，最不缺的恰恰是极致的专注和耐心的坚持。

以硅片为例，半导体硅片纯度要求是11个9，什么概念，相当于两个足球场的面积里，只有一粒沙大小的杂质。如果杂质过多，将直接影响良品率，半导体材料成本极高，上千道工序，每一步的废品率都要做到万分之一，甚至十万分之一，才能保证不亏本。

在材料生产过程中，为了保证高纯度，就必须使用大量精密测量仪器，能够检测十亿分之一的杂质含量，这就需要其他基础学科的协助，比如光学、化学、物理学等。除此之外，人员的经验，即业内常说的“know-how”，也是至关重要的。

做到99.99%，努努力是可以实现的，但是如果要做到十个九以上，所付出的努力可能是四个九的百倍千倍，而且可能要花费数年才有可能实现。

控制住设备和材料，代工厂连议价权都很弱，想要对抗美国的禁令，几乎不可能。美国可以轻易的断了你的粮，甚至砸了你的锅。

三、设计软件：

美国除了拿住了生产制造的上游，芯片设计的上游，也牢牢握在美国人手中。

芯片的设计是一件非常复杂的事情，一块芯片动不动就是数以亿计的晶体管，如果要靠人工来完成，根本不可能。所以，设计芯片就必须要用到电子设计自动化软件，也就是EDA来辅助。

EDA的核心是知识产权库，即IP库，IP库将经常使用的功能标准化、模块化，设计公司只需要调用即可，不需要重新设计，大大减少了设计难度。2019年，全球芯片IP市场前三强，EDA就占了两个，仅次于ARM。

除此之外，EDA的仿真功能也是必不可少的，芯片一次流片成本并不低，普通芯片1平方毫米都要十多万人民币，高端芯片一次流片费用更是可能高达数百万美元。

尴尬的是，我国最大的EDA厂商，华大九天在全球EDA市场仅占1%左右的份额，而美国控制的三大厂商，新思科技、楷登电子、明导科技，则占据了80%以上的市场。

从这个事件当中便可以看出国产自研芯片是有多么的至关重要。虽然麒麟芯片自面世以来，便被许多业界人士所看不起，受到了业界的嘲讽与贬低，但是经过多年来的技术研发与积累，华为已经能够在基带、AI人工智能等方面都已经做到了业内领先水平。为了能够使其在国际地位能够有更高的话语权，华为在世界移动通信大会上展示了自己的5G芯片，踏出了5G最重要的一步，真正意义上实现了不再受制于人的现象。

文章综合来源：bilibili

编辑：ymf