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晨楓:美國在芯片領(lǐng)域“卡脖子”,中國有哪些應(yīng)對?
最后更新: 2023-02-14 12:08:45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,因為印度不滿足于掙辛苦錢,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、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,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?;裟犴f爾只是因為芯片來源枯竭,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)因為某一進(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”。
與手機(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)展也不會因為芯片瓶頸而受阻。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)能還因為適合需要而獲益更多。
全電和插電汽車就是另一回事了,電池和電機(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。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。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。
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本文僅代表作者個人觀點(diǎn)。
- 責(zé)任編輯: 郭涵 
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