打破游戏-危险与机遇
回顾过去美国对华为的一系列禁令:中国缺核心,美国通过芯片限制勒脖子;中国拿到芯片,美国会通过芯片制造来阻止;中国将制造芯片,而美国将通过制造设备、材料和软件来控制芯片。因此,中国需要勇气和理性走出芯片困境。
那么在半导体行业,中国的脖子在哪里?为此,我们需要对芯片产业链进行梳理。
(1)产业链上游——芯片设计自主可控
回顾中国芯片的发展,会发现我们在芯片设计领域比芯片技术领域更擅长追赶。比如20年前,中国的无线调制解调器芯片还是空白,但今天华为已经可以发布性能领先全球的5G调制解调器芯片。从经济和社会的角度分析这个问题,这是因为芯片设计可以采用无晶圆厂的商业模式,让芯片设计公司不用承担建晶圆厂的风险和巨额费用,所以芯片设计公司需要的资金量比较低,资产主要是设计ip等虚拟资产,换句话说,少量的资金就可以撬动芯片设计公司获得大量的收入,带来回报。所以芯片设计公司不需要国家资本的大量资助也可以做得很好,芯片设计的事业也可以单靠社会力量做得很好。在R&D和手机芯片设计领域,中国大致形成了“1+N”的格局。简单来说,其构成就是华为海思是老大哥,围绕华为产业链有威尔、盛邦、卓胜伟、赵一创新等一批小弟作为替补。
专注于手机核心SoC和基带芯片的华为海思,已经站在了世界无晶圆厂设计领域的制高点。华为今年在中国SoC芯片的市场份额已经达到43.9%,甚至超过了小米、OV和多家二线厂商支撑的高通骁龙,稳居中国第一。去年发布的麒麟990 5G跑分和高通骁龙855plus一样,和年底发布的骁龙865差不多。
基带芯片可以说是手机中的核心部件之一。比苹果好,面对高通的基带专利,不得不乖乖交保护费。而唯一能和高通抗衡的就是海思的巴龙系列基带芯片。去年年初,华为发布了巴龙5000,成为全球首款单芯片多模5G基带芯片,并首次支持SA独立组网和NSA非独立组网。
在此之上,华为还将巴龙5000集成到麒麟990 5G处理器中。在芯片上,更强的集成度意味着更小的面积和更低的功耗。然而,骁龙865发布麒麟990 5G后,为了尽快上市,选择插上5G基带。难怪在5G手机出货量已经达到40%的中国,高通的市场份额将被华为超越。
(2)产业链的中游——芯片代工在国内仍需培育。
对于华为来说,无论是外包还是自研芯片,大部分都是由晶圆代工厂生产,然后由OSAT工厂封装测试。没有代工的支持,即使华为设计出让高通颤抖、让英特尔哭泣的高科技芯片,也可能成为废纸。这一块集中在中国台湾省,尤其是台积电和日月光,负责大部分华为芯片的制造和封测。代工厂主要从事半导体制造,其核心工艺是晶圆制造和晶圆加工,比后期的封测环节要难很多,而且这里的设备投入非常巨大。在工厂的总投资中,半导体设备的投资占67%,而在这67%的投资中,晶圆制造设备占70%以上。所以代工模式投资规模大,资产重,维持生产线正常运转的成本高;需要持续的投入来维持技术水平,一旦落后就很难赶上。所以总的来说,芯片制造的投入可以用海量级来形容。有人把它比作建造两座最新的12英寸晶圆厂相当于一座三峡大坝。由此,芯片代工也进入了淘汰赛阶段,形成了“一超多强”的格局:中国台湾地区的台积电,市场份额为51%,是当之无愧的头号玩家;韩国三星份额19%,正在奋力追赶;第三和第四UMC和格罗方德已经投降,表示他们将不再开发14纳米以下的工艺。排名第五的SMIC是中国大陆最大和最先进的代工厂,但其市场份额不到6%。过去由于台积电工艺领先,配合华为主动扩大生产,华为海思芯片一直由台积电代工,订单金额占台积电营收的14%,仅次于苹果的23%。华为和台积电之间相互依赖的重要性显而易见。但这次美国对华为的“精确打击”意味着台积电对华为的供货会受到阻碍,所以我们会问大陆有没有公司可以抢先一步。答案是SMIC,但在提高技术和投资R&D资本方面还有很长的路要走。SMIC一方面落后于台积电的二代工艺,另一方面需要大量的资本支出来保证产能。然而,从2015年到2019年,SMIC的资本支出总额约为10亿美元,少于台积电一年的支出。在这一点上,SMIC虽然还不是台积电的对手,但至少已经完成了优秀备胎的自我修炼。然而,同样,由于美国的新规定,SMIC担心如果它想为华为代工芯片,它也需要从美国获得许可证。有人认为,SMIC是中国的本土企业,因此可以无视美国的政策。然而,一旦美国认为SMIC违规,可能会迫使美国远程锁定SMIC的设备,如应用材料公司和林凡半导体公司,将其变成无法工作的“废铁”。
(3)产业链下游——底部需要突破。
前面提到了半导体设备的重要性。美国设备企业2019年销售收入占全球半导体设备行业的49%,其中应用材料居行业第一(应用材料,泛林),而中国在光刻机、离子注入机、测量设备、SOC测试仪、PECVD等设备领域的国产化程度较低,对美国设备品牌的依赖度为47%。美国对华为的最新政策很大程度上是基于半导体设备。就算华为的大部分芯片可以自研,也要交给代工厂。无论是台积电还是SMIC,他们使用的半导体设备有相当一部分来自美国。因此,如果要用这些设备为华为生产芯片,按照美国的说法,必须先获得批准。这样的“长臂管辖”杀伤力很大。
同样在上游环节,半导体软件(主要包括EDA设计软件和OPC、SMO等光刻计算软件)被美国绝对垄断,本土品牌还处于培育期。在半导体材料领域,日本处于领先地位,美国公司在很多细分领域都处于领先地位。由于半导体材料国产化处于起步阶段,美国和瓦森纳升级了技术管制(2020年2月24日,日本媒体Japantime报道,包括美国和日本在内的瓦森纳安排四十二个成员于2019年2月同意扩大出口管制范围,包括用于军事目的的半导体衬底制造技术和用于网络攻击的军用软件,仍将制约中国半导体产业的整体发展。
对于半导体软件,EDA软件还是有解决方案的。一方面可以采取一些技术措施继续使用原有软件;另外,即使国外的先进软件完全供不应求,也可以使用本土产品,但其整体水平肯定更低。如果使用的话,几年后芯片的整体性能很可能会打折扣。然而,这是不可避免的。
(4)破局和未来扣分
症结是半导体设备,直接影响代工厂能否给华为供货。短期内半导体设备自己控制不了,所以中国可能会推出反制措施,但可能会有所克制,视美方反应而定,会逐渐增加。把能打的牌都一次打完是不理智的。预计双方将有几次往返。短期内可能不会有结果。
危机中也有机遇。美国此次即将推出的断供政策,将进一步推动华为供应链的国内替代,这对于国内半导体产业链来说是十年一遇的机会,将加速国内在制造、设备、材料等方面的替代机会。这新一轮的控制权协议对于国内的半导体制造和半导体设备也是一个很大的机会。据了解,华为对于国产化的目标是业绩符合要求的国内供应商采用100%。
基于此,从美国企业的角度来看,美国之前的禁令已经使得部分美国芯片厂商和含有25%美国技术的芯片厂商不得向华为供货。现在新的规定迫使华为使用自己的研究芯片。那么这不就意味着美国已经忙了半天,为日本、韩国、欧洲、中国的其他芯片厂商招揽生意了吗?因此,辛志勋认为,美国可能会放开很多国产芯片可以替代的美国芯片厂商,给他们发放许可证,让这些厂商和华为做生意,促使华为增加美国芯片的使用。这样,华为可以继续经营,但相当于废了华为的武功(无法使用自研芯片),然后使其依赖美国芯片(指那些可以替代,但与国产芯片相比仍有一定优势的芯片),从而使其产品失去技术领先和市场领先地位。
引用文献:
1,谁来帮助华为:三大赛道的崛起与困境,2020
2、2020年华为芯片产业链的变数
3.华为事件在美国升级管控措施后的终极演绎,2020年。
4.评《中银证券-半导体设备、材料和软件》,杨·,2020