专栏名称: 金融晓生
主要提供最新的金融资讯,重大金融相关政策解读,各大金融机构发展动向跟踪研究和全球资本市场的持续跟踪
目录
相关文章推荐
科学家庭育儿  ·  除了运动,这是海淀妈妈最想保留的兴趣班!没有之一 ·  20 小时前  
科学家庭育儿  ·  69元2条!A类儿童天丝裤,轻薄透气+防蚊防 ... ·  2 天前  
科学家庭育儿  ·  给孩子换了3台自行车后,我终于知道哪里出问题了 ·  2 天前  
51好读  ›  专栏  ›  金融晓生

华为能突围吗?

金融晓生  · 公众号  ·  · 2021-05-06 19:21

正文

华为的芯片是在2020年9月15日这天正式断供的,距今已经快8个月的时间了,我们聊聊看目前华为怎么样了,以及华为在通过什么样的方式活下来。

2021年3月31日,华为发布了2020年年报,全年实现销售收入人民币8914亿,同比增长3.8%,净利润646亿人民币,同比增长3.2%。

其中值得注意的是一个数字,这个数字被媒体和自媒体广泛关注了,其经营活动现金流只有352亿人民币,出现了大幅的下降,其实这个事情并不难解释,华为为了应对芯片的断供,在2020年大规模的进行了储备,因此导致该数字出现下降,这是正常的。

值得注意的是,华为的三大业务依然保持了增长,这可以说很不容易了,

其中运营商业务保持稳定,实现了销售收入3026亿人民币,同比增长0.2%;企业业务实现销售收入1003亿人民币,同比增长23%。

华为在4月份的分析师大会上,再次确认了toB业务芯片储备是充足的,这意味着三大业务中的两个:运营商业务和企业业务在芯片供应上暂时是安全的,

我之前也发文分析过,相比面向消费者的华为手机一年两亿级别的发货量,华为的运营商业务,企业业务的发货量级别要小一个数量级。

根据我国工信部的数据,2019年底,中国一共有移动通信基站841万个。其中4G基站数,就达到了544万个,而工信部又说4G基站我国占了全球的一半以上,超过其他国家总和。

由此可见全球的基站数量也就是千万的级别,而且基站是有使用寿命年限的,不会每年都更换,这样算下来华为的运营商基站发货量每年就是百万级别,因此可以支撑很长的时间。

另外企业业务也是类似的,就以服务器发货为例子,下图是IDC发布的2020年第三季度全球服务器发货量,华为发货17.77万台。

因此对华为来说,百万级别ToB业务相对是比较安全的,可以支撑很长的时间,这也是华为的基本盘。

我们也可以这样说,toB业务都是提供的一整套解决方案,芯片的成本占比很低,可以用更少的芯片数量支撑起更高的营业收入,举个例子,在多年前,我就发现国内的软件业务收入排名里面,华为常年排第一,当时就觉得疑惑,华为卖啥软件了,没有见过华为开发的游戏或者电脑应用啊,后来查询原来是软件业务收入,像华为提供的电信网络,就是需要一整套管理和运维软件的,用户信息,业务订阅,计费等等。

工信部发布的2019年全国软件业务收入排名里面,华为依然是全国第一位。

华为还可以通过聚焦高价值客户的方式,进一步的延长库存芯片的使用年限。

因此ToB业务而言,由于发货量和消费者业务比有数量级的差异,在短时间内还不需要去担心芯片不够用的问题,从数量计算的话,至少可以用到2023年以后了。

在这个领域其实更大的风险是美国在到处挑唆其他国家不要使用华为的5G网络,如果一禁止的话那在该国整个业务就没有了,这个风险在当前其实比芯片不够用还要大。

实际上我们从华为运营商业务2020年仅仅增长0.2%就可以看出来,华为的运营商业务在海外是受到影响的,而这主要并不是因为芯片不够发不了货,而是一定有客户因为政治或者担心华为无法长期合作的原因选择其他供应商。

当然了,华为有本土市场支撑,而且中国政府也在积极的在海外为中国企业争取更为公平的市场环境,ToB业务这个基本盘短期内还是没有问题的。

我们再看下,

消费者业务方面,消费者业务总体实现4289亿人民币,同比增长3.3%。

华为明确表示其中手机收入下滑,显见手机业务是最快受到冲击的,毕竟一年 两亿台的发货量,平均一个季度就要发货五千万部手机,这么用芯片很快就会耗光,因此华为采取的是控制每一代机型的发货量,确保新发布的机型还有芯片可用,以保持自己在手机市场的存在,因此销量不可避免的会大幅下滑。

但2020年华为消费者业务中PC、平板、智能穿戴、智慧屏等手机以外的八大产品,收入增长65%,在手机下滑的情况下,未来这也是华为消费者业务重点去打造的业务。

华为在消费者业务有1+8+N的策略,其中这个8是指平板,PC(个人电脑),穿戴,智慧屏,AI音箱,耳机,VR,车机,那个N是指万物了。

可能有读者有疑问,难道华为的笔记本电脑,平板电脑,智慧屏,穿戴产品之类就不需要芯片吗?为什么会成为华为重点打造的业务呢?

其实是这样的,首先发货量就跟智能手机不是一个级别,像IDC的数据智能手机2020年全球发货12.92亿部,华为发了1.89亿部,

至于八大产品,就拿PC来说吧,2020年全球发货3.026亿台,只有智能手机不到四分之一,对华为来说发货量就更小了,连全球前五位都没有进去,全球第五位的宏碁出货2098.9万台。

再比如智能手表,根据Counterpoint的数据,2020年全球智能手表发货量最多的苹果是3390万部,华为第二也就是1110万部。

其次手机尤其是旗舰手机对芯片制程要求很高,

华为在去年储备芯片的时候,旗舰手机芯片麒麟9000用的是5nm制程,

这个全球只有台积电,三星能做,实际上只有台积电真正的做到了5nm高水平量产,就算是上一代的麒麟990也是7nm制程,而华为就是找台积电在代工,在120天的缓冲期内台积电虽然开足马力生产,但产能一定是非常有限的,即使买其他家像是联发科的芯片,也是要找台积电代工。

而八大产业使用的芯片总体上(注意是总体上)对制程的要求相对要低,

产能更为充足,市场上可以生产的芯片代工厂家相对也多,华为不管是生产自己的麒麟芯片,还是买别家品牌的芯片,在代工产能上都更充足。

像是华为的无线耳机,除了自家的麒麟A1芯片,也有用恒玄的主控芯片。

华为的智能手机业务,去年得知芯片要断供后也突击买了不少联发科芯片用在中低端手机上。

因此总体而言,这八大产品在芯片储备上面更为充足,可以支撑更长的时间,

同时我国一旦实现芯片制造去美化,这些产品也是最先得到供应恢复的业务,毕竟不可能一开始就在手机的高端制程上实现去美化。

另外就是,美国方面对于华为旗舰手机业务使用的麒麟芯片是严防死守的,

但是在其他产品上态度有可能不一样,像是华为笔记本业务,一直就是100%使用英特尔,AMD这些美系的处理器芯片,去年底供应链就传出英特尔,AMD恢复对华为供货的消息。不过未能得到官方证实。

还有一点就是单价问题,像是智慧屏这样的产品单价是可以很高的,

因此相信华为在考虑芯片备库存的时候也考虑到了这个因素,一定是会让高单价高利润产品的芯片优先备货。

当然了,实事求是的说,单靠八大产品是不足以弥补手机业务下滑带来的营收损失的,华为2020年4289亿人民币的消费者业务营收里面,手机占比多少呢?

根据IDC的数据,华为2020年销售了1.89亿部智能手机,我们可以简单算下,即使单价只有2000元人民币,就是3780亿元,占比88%,

按照单价1500元计算,也是2835亿元,占比66%。

而我现在上华为商城官网看了下,在售的30个机型中只有5个单价低于1500元,全部是畅享系列,其中还有两个是1499元,可见华为手机的销售均价一定是高于1500元不少。

因此可见华为消费者业务手机是占了绝对的比例,其他产品的增长可以在一定程度上弥补手机下滑的损失,但是并不能扭转整体下滑的局面,2020年华为消费者业务营收仅仅增长3.3%,可见第四季度一定是下滑的。

那么从以上看来,尽管华为的ToB业务,尤其是中国本土的ToB业务作为基本盘短期内是稳固的,但是消费者业务的下滑还是不可避免,那华为就势必需要开拓新的业务来弥补了。

2020年,华为为了求生存,解决制裁下的供应连续和面向未来的可持续发展,进一步加大了研发投入,全年研发支出人民币1418.9亿元,占销售收入的15.9%。

那么他们究竟是把这么多钱投向了哪里?在2021年4月的全球分析师大会上,华为的轮值CEO徐直军非常清楚的介绍了华为目前的举措。

第一个举措,优化产业组合,增强产业韧性。

这个听起来有点难以理解,不过用直白的话说,就是开拓新业务,

第一个方面是强化软件,更为具体的说就是云计算业务,目前国内阿里云是老大,而这个市场也在迅速扩大,显然华为要加大投入在这方面抢市场。

徐直军说“研究在软件产业方面还有哪些机会,一旦找到这些机会,我们就会加大投资,提升软件与服务的收入占比。我们最近对云与计算BG的组织和干部进行的调整,就是因为我们认为云的核心是软件,希望以此强化软件方面的组织,使得它和硬件解耦。同时加大投资,更好地面向未来,实现软件产业的增长。”

就以阿里云为例子,2020财年内(2019年4月至2020年3月底),阿里云营收为400.16亿元,同比上年增长62%,显然这是一个巨大的,而且在疯狂成长的产业。

华为的云业务目前在国内市场的占有率已经仅次于阿里,因此以后是有很大的发展空间的,下图来自Canalys,华为云2020年Q2的15.5%的国内市场占有率仅次于阿里,该季度大约6.7亿美元,这样算华为云业务2020年营收已经在百亿人民币以上。


第二个方面,开创和加大对于先进工艺依赖性相对较低的产业的投资。

徐直军说“例如一直以来,我们投资的光技术主要用于通讯,后来发现,我们的技术不仅仅可以用于光通信,也可以用于通信之外更多的领域,包括光桌面显示器,车载抬头显示,激光大灯,还有光纤传感器等。总体来讲,我们用这些技术拓展新的机会,开创新的产业, 但不做产业界已有的东西, 我们希望以创新的产品形态来满足消费者和企业的需求。”

这一点华为说的并不具体,究竟什么是对于先进工艺依赖相对较低的产业,当然华为说了要加大在这方面投资,举的例子是光技术。

这让人联想起了去年11月30日在武汉封顶的华为武汉光芯片工厂项目,位于武汉光谷中心,看下图中建八局的官网,一切尽在不言中,不过这个要形成收入预计要在今年下半年或者2022年了。

当然注意了,光芯片并不是我们日常熟悉的硅基芯片,工艺都不一样。

第三点是持续加大智能汽车部件产业的投资,尤其是自动驾驶软件。

华为认为:“不管是无人驾驶、自动驾驶、智能网联汽车,还是汽车的四化,核心是自动驾驶软件能不能真正让汽车实现自动驾驶,并在未来进一步实现无人驾驶。”

“我们致力于投资自动驾驶软件,目标是实现汽车的无人驾驶,一旦实现,就将颠覆跟汽车相关的几乎所有产业,这也是10年内可见的最具颠覆性的产业变革。”

前不久华为和北汽合作的极狐阿尔法S汽车的自动驾驶路测视频火爆全网,其表现水平超出了吃瓜群众的预期,带动北汽的股票连续三个涨停,该款车也在4月17日召开了发布会上市,从而官方的指导价来看,搭载华为HI方案(Huawei Inside)版本平均要贵了8-10万元,显见华为可从车上获取不小的收益,我们假设一台车华为能获得5万元的营收,那10万台就是50亿人民币,可见汽车产业带来的想象力空间实在是太大了。


而华为已经明确表示,搭载华为自动驾驶方案的车型将在明年(2022年)密集大规模的上市。

另外华为也已经在全国的手机旗舰店里面开始销售合作的赛力斯汽车,搭载华为的HUAWEI DriveONE电驱动系统和HUAWEI HiCar人机车互联系统,以及HUAWEI SOUND音频技术。开始搞起了汽车销售。

华为的车业务今年已经开始产生收入了,而在明年开始随着大量的新车上市,会有较大幅度的增长。

华为 第二个举措,推动 5G 价值全面发挥,定义 5.5G ,牵引 5G 持续演进。

这一点其实很好理解,就是在自己的运营商网络业务这个基本盘上面做文章,要以 5G 作为引领,保证运营商业务不下滑,甚至实现增长。

除了我们消费者熟知的To C业务之外,

华为提到了在5G To B业务,也就是为企业建立5G专用网络,

其中提到:“截止2020年,华为与运营商、合作伙伴一起在20多个行业签署了1000多个5G To B的项目合同。目前5G To B的进展主要在中国市场,华为参与了其中绝大部分项目,其中,在制造、钢铁、煤炭、港口等行业已经有较大的进展,实现了效率提升的同时也带来了社会价值,5G To B的价值正在慢慢体现。”

目前国内网络上,一直还有说5G没有什么用的争论,其实这个争论主要还是集中在面向消费者的领域,目前确实还没有出现什么非5G不可的应用,但是这个To B面向企业的领域,5G的作用已经在逐渐显现了,比较典型的就是矿山,港口,钢铁等地方的无人化和远程化操作,司机可以坐在控制中心通过5G远程操控车辆,而无需跑到遥远偏僻的矿山,那里缺乏生活的基础设施,枯燥乏味,而且现场危险又不利于健康。而远程操控需要低时延,这只有5G才能做得到。

但是注意,不管华为在这个市场如何耕耘,运营商业务始终已经是一个比较成熟的业务,并且在海外还遭遇到美国的阻击,因此虽然短期内芯片供应并不是问题,在这个领域想全球营收大幅增长还是很困难的,能够维持住这个基本盘就不错了。

第三个举措,以用户为中心,打造全场景无缝的智慧体验。

依然看起来不太好懂,但简单的说,这个策略是针对正在营收正在大幅下滑的消费者业务,说白了核心就是鸿蒙操作系统 +HMS (华为移动服务框架),

注意这个举措最主要是保证华为消费者业务能够持续发展,因为谷歌的服务已经被禁用了,另外 HMS 带来的收入可以降低消费者业务下滑的幅度,注意只是降低下滑的幅度,毕竟手机硬件收入占比实在是太高了。

华为在分析师大会上说, “(鸿蒙)操作系统已经在华为智慧屏、智能穿戴、车机设备开始应用。接下来,Harmony OS将会在手机上应用,目前已经有20家硬件厂商、280家应用厂商共同参与生态建设,预计2021年会有40+主流品牌、1亿台设备成为HarmonyOS体验的新入口。

HMS已经成为全球第三大移动应用生态。截至2020年底,全球注册开发者超过230万(海外开发者30万),基于HMS Core的应用数量超过12万个,上架华为应用市场的海外应用数较2019年增长超过10倍,服务全球170+国家/地区、超过7亿华为终端用户。”

尽管上面看起来进展不错,但是其实HMS最能 够发挥价值的地方就是手机,用户使用华为手机,在华为商城下载和充值游戏,手机相片视频太多想存在华为云端,因此购买华为的云空间等,都可以为华为带来收入,但是随着华为手机销量下滑,其增长空间势必会受到限制。

因此华为在这个领域,能够降低下降的幅度就是胜利。

第四个举措,通过技术创新,降低能源消耗、实现低碳社会。

华为这次把其能源业务单独作为一个举措,这个比较新鲜,

徐直军在大会上举了几个例子,分别涉及到基站电源,数据中心的空调,电动车的三电(电机,电池,电控),显然这些依然还都是ToB业务。

以下是分析师大会发言中的对能源业务的解读:

1、传统的无线基站的站点能源效率是60%,华为通过把机房换成室外机柜可以提升到90%,如果设备全部上杆,能源效率就可以提升到97%,这是一个巨大的进步。

2、我们也在不断地探索和创新数据中心怎么降低能耗,所以我们通过间接蒸发冷却和智能调优技术使PUE从传统方案的1.4降低到1.2,降低到1.2是什么概念?就意味着1500个机柜的数据中心每年可以省电1300万度。

3、我们一直在做电动车的三电系统,华为通过为电动汽车提供多合一电驱动,将电驱动系统的能效从86%提升到了89%,提高了3个点。这意味着电动车的续航可以增加4.5%。

4、电子产品都有电源模块,需要把380V或者220V转化成直流,直流再转化成直流,所以电源板块的转换效率也是设备耗能的关键。目前华为提供的高密高效的模块电源能效可以提升4%,功率密度提升50%。

我查询了下华为的能源业务收入,只查到一个2019年预计超过300亿人民币,可见该业务的体量也不算小了。华为既然单独把这个业务拿出来,也许是认为未来在该领域具有很大的空间增长,

第五个举措,努力解决供应连续。

这个应该是网上吃瓜群众最为关注的领域,说白了就是芯片的问题最终怎么解决。徐直军在大会上是这么说的:

“半导体产品的设计和制造流程非常复杂,需要非常高的研发投入与资本支出。在此背景下,形成了高度专业化的全球产业链,不同地区根据其自身优势在产业链中发挥不同作用”

“假设未来没有全球产业链合作,而是在每个地区建立完全自给自足的本地产业链,根据美国半导体产业协会SIA发布的报告《在不确定的时代加强全球半导体供应链》,全球将需要增加至少1万亿美元的前期投资,并将导致半导体价格总体上涨35%至65%,继而导致消费端电子设备成本上升。”

“过去两年,美国对华为的三次制裁,对华为的伤害是很大的。但是,对全球半导体产业伤害更大,破坏了全球半导体产业链信任体系,迫使更多国家和地区不得不考虑半导体供应链的安全问题。

去年12月,包括德国,法国,西班牙在内的17个国家发表了关于欧洲处理器和半导体科技计划的联合声明,决定投入巨资发展欧洲的半导体能力。”

“另外一个方面,由于美国对华为的制裁,造成全球企业恐慌性的备货,特别是中国企业,由原来的零库存,到3个月、半年,甚至越来越长的备货周期。这种恐慌性的备货,是造成今年全球半导体供应紧张和供应短缺的核心因素。本来大家原来都是零库存,正常运转,美国对华为公司及其他公司的制裁正在演变成全球、全行业供应短缺的问题,如果我们整个全球产业链能够重建信用,恢复合作,发挥全球产业链的优势,我们华为的问题也许也能够解决。”

看了华为的回答,虽然说了很多东西,但是始终没有回答吃瓜群众最关心的问题,既然都在分析师大会上把“努力解决供应连续”作为五大举措之一,说明华为一定在做一些事情,但是却没有正面回答华为究竟在做哪些努力,只是又把美国的制裁批判了一番。

但是我们可以很肯定的说,华为要解决供应连续问题,就必须攻克芯片制造这一关,这是无论如何也绕不过去的,因此华为的这个第五大举措,一定核心在于增强芯片制造的自主化,因此华为一定在这方面有很多动作,不需要怀疑这一点。

并且华为由于自身没有制造经验,因此一定是会和国内的设备厂家,以及芯片代工厂家合作联合搞。

而这个联合搞有几种模式,

第一种是三星 IDM 模式,就是华为自己投资建厂搞先进工艺开发和制造。

第二种是台积电模式,华为要求中芯国际等国产厂家为自己打造 28nm 的自主化产线,主要的技术和进度交由代工厂搞定,相信代工厂的能力。

第三种是华为的车业务模式,华为自己不造车,成熟技术和工厂由合作汽车厂家攻关和提供,华为自己搞自动驾驶,电驱,车联技术等核心价值部分,

最终华为要想成为类似博世,高通,英特尔这样的虽然自己不做终端产品,但是却具有强势控制力的厂家。

我认为华为在芯片制造领域,

第一种模式,华为没有制造经验,一开始并不具备三星那样自己搞 IDM 的能力,因此预计不会一开始就搞三星模式,而且投资也不小。

第二种模式,把芯片制造自主化攻关的任务完全交给国内代工厂,把自己的命运让代工厂家的能力和进度来掌握,我相信这也不是华为的风格。更何况国内代工厂目前的能力,说实话还真的无法让人觉得很稳,还需要靠出色的成绩来证明。

最有可能的还是第三种模式,

华为利用代工厂的产线,

成熟的低难度部分的技术直接交由代工厂和设备厂家搞定,

而识别出来难度较高的工艺技术,则由华为,代工厂,设备厂家联合攻关完成,华为和代工厂共享知识技术产权,最终的产品由代工厂完成生产。

华为在其中起到项目经理的角色,统一协调资源,当华为认为某项关键技术代工厂和设备厂家目前的技术资源不足,影响总体进度时, 华为可以从内部调集技术专家补强,毕竟海思多年和中芯国际,台积电合作的经验,尤其是 5nm 更是台积电的首批客户,海思内部一定也有比较懂半导体生产工艺的人才。


另外华为还可以从业界招聘高端人才投入,毕竟华为的薪资去挖人比国内代工厂和设备厂家去挖人更有吸引力。

去年传出的华为高薪挖上海微电子工程师的传闻,就可以参考,如果这个传闻是真的,那华为绝不会只挖上海微电子的人。


当然还有国家队的资源,中科院院长白春礼在去年 9 16 日的发布会上说过,将进一步加强部署,将“卡脖子”的问题和国外出口管制的清单转化为自己的任务清单。他表示中国科学院自己设立了先导专项,

分成三类,A类先导专项面向国家重大需求,B类先导专项主要面向世界科技前沿,C类先导专项是跟企业合作,解决卡脖子问题。

这第三种模式,也可以说是华为在搞虚拟 IDM ,毕竟是关系到自己的生存,华为一定会自己掌握项目进度的控制权。

最后做一个简单的总结,华为目前的生存情况:

1 :利用 5G 的机遇以及中国的巨大本土市场稳住运营商业务这个基本盘,这个业务每年有 3000 亿人民币的规模,而且由于发货量比手机小了数量级,芯片库存充足,等再过一两年再看会不会出现短缺。

2 :规模高达 4000 亿人民币的消费者业务一定会下滑,华为在去年底已经出售了荣耀,计划利用鸿蒙系统 +HMS ,以及八大非手机业务,减少消费者业务下滑的降幅。

3 :在增长方面,华为规划了华为云,车,能源三大业务来实现增长,以弥补消费者业务的下滑,

其中华为云是软件业务, 2020 年销售额已经在 100 亿人民币以上,

华为车业务 2021 年已经形成少量收入, 2022 年会开始快速增长。

华为能源业务 2019 年已经超过 300 亿人民币。

如果这样计算的话,以上三个业务华为 2020 年的收入应该在大约 500 亿人民币左右,这其中像车业务和能源业务也是需要芯片的,不过是 ToB 业务单价高发货量小,华为把其列为增长重点,应该也是认为在这些领域芯片库存是充足的,

实在不行还可以探索华为能否只提供软件,硬件华为提供设计和技术授权,由汽车工厂来采购生产集成。

另外华为还在“ 开创和加大对于先进工艺依赖性相对较低的产业的投资 例如本文提到的光芯片工厂,以培训新的增长点。

4 :华为把解决供应连续性(其实就是芯片制造)列为五大举措之一,

但是在各个场合始终不肯透露具体做了哪些举措,但我认为,华为不断强调芯片产业链的复杂性以及投资的巨大,再加上华为自己也缺乏芯片制造经验,

因此我个人推测华为主导搞虚拟 IDM ,充分利用设备,材料,代工厂家的现有技术,投资和管理资源投入,成熟和低难度技术由合作伙伴自己搞定,关键技术多方联合攻关是最可能的方案。更何况中科院等国家队也明确表态要重点攻关卡脖子技术,这些资源一定会利用起来的。

综合分析华为的布局,总体考虑还是比较全面的,给人的感觉也是比较稳的,你能想到的,不能想到的,华为都能考虑到。

另外今年第一季度的财报,华为在荣耀已经出售,并且华为品牌手机销量也大幅下滑的情况下,一季度实现销售收入 1,522 亿元人民币,同比下降 16.5%

但净利润率令人意外的 11.1% ,同比增长 3.8 个百分点,去年同期是 7.3%

主要原因是收到一笔 6 亿美元的专利许可费。

6 亿美元专利费就是意料之外的事情,相当于大约 39 亿人民币,把一季度的净利润率提高 2.56 个百分点,能够出得起这么大金额的客户,又是美元,应该是苹果公司。 为前不久已经宣布了5G专利的费率,可见也会加大专利费的征收力度,这其实也是一个点,只不过华为没有把它作为主要收入来源罢了。

有兴趣的可以看之前的文章:

聊聊华为能收到多少5G专利费

最后华为的 3000 亿人民币运营商业务保持稳定,

1000 亿人民币的企业业务(云,车,能源三个大增长点)保持增长,

4000 亿的消费者业务通过鸿蒙 +HMS 以及非手机产品,出售荣耀回笼资金和节省芯片等手段延缓下滑速度。

以及开拓类似专利费,光芯片这样的“小业务”增长,

华为整体策略是很清晰的,华为虽然从今年开始营收将会下降,但 2021-2023 年仍会保持数千亿人民币营收的大公司体量,

2020 5 月被美国宣布芯片制造断供到 2023 年,华为已经给国内的自主化留了三年多时间,而且还有望坚持的更久,

而华为坚持的越久,则中国产业链自主化获得的时间也就越多,也保证了自主化产业链从一出生就有华为这个大客户的支持。

从另一个角度看,美国的制裁带给华为至暗时刻,但同时也给华为带来了蜕变的强大动力,华为被美国人逼迫着去搞极高难度,不仅是业界认为困难重重,连华为也认为自己搞不定的事情,

一个典型的例子就是鸿蒙系统 +HMS ,华为本来就没有计划在手机上用,就是被美国人逼着开发了起来,并且 HMS 已经用了起来,而目前已经有部分华为手机客户收到了升级鸿蒙系统测试的通知。

另一个例子就是华为不得不去解决芯片制造问题,这从客观上推动和加快中国半导体产业链进步,类似的还有 EDA 芯片设计工具软件华为都要想办法搞。

还有个例子就是华为被迫开创和加大对于先进工艺依赖性相对较低的产业的投资。结果发现华为自己投资的光技术不仅仅可以用于光通信,也可以用于通信之外更多的领域,包括光桌面显示器,车载抬头显示,激光大灯,还有光纤传感器等。可以用这些技术拓展新的机会,开创新的产业。

而当这些问题解决之后,带来的收益绝不仅仅是去掉美国人给华为和中国企业戴上的技术枷锁,而且华为也将从这几年的持续投入中获得巨大收益,企业能力将会更上一个层次,相对其他企业形成巨大优势和壁垒。

我一直觉得美国人低估了中国企业的能力,

我认为美国人的最佳策略应该是承认华为在 5G 等部分领域的技术优势,想办法把华为和美国的安卓系统, GMS EDA 软件,半导体生产设备,材料技术这些绑定在一起,持续从华为和中国的发展中受益。

而不是不接受华为在部分领域的领先,因此对华为投芯片断供这个核弹,试图阉割掉华为在部分领域的领先优势,把华为打残废,

但是目前的情况是,华为反而加大了研发投入,而且被迫必须在所有领域投入,不仅如此,中国的其他公司也跟着大量的资本投入进来了,本来在自己领域和中国企业没啥竞争的美国公司现在多出了华为带头的中国竞争对手。

万一最后核弹没把华为搞死,反而搞出个哥斯拉,对美国并不是好事。

我们拭目以待。

对半导体的深度思考(完整版)

1. 缘起


始于近代,中华民族命运多舛。因为战争,在上世纪前半叶,除了尊严,这个民族几乎失去所有能够失去的东西。上世纪的后半叶,这个民族奔波于果腹与温饱之间。千禧年后,在我们有机会重回世界之巅时,爆发了中美贸易战。上世纪欠下的债,终要这个世纪来还。在这一次战争中,使用的武器不再是枪炮,而是不足一握的半导体芯片。

半导体是一种特殊的材料,这种材料有时表现为导体,有时表现为绝缘体。地球蕴含许多半导体材料,最常见的是石块。与传统的木匠活相似,将这些石块加工成半导体芯片,需要使用许多设备,经过多个步骤。木匠活三分看手艺,七分看家什儿,芯片的制作也是如此。

芯片制作的第一个环节是设计,等同于木匠活里的手艺。在设计环节结束后,工程师需要向半导体工厂提供刻在芯片上的图形文件。今天的半导体芯片集成了几十亿个晶体管,使用手工绘制这个图形并不现实。工程师需要书写程序,然后借助EDA (Electronics Design Automation) 工具,将程序转换为图形文件。

EDA工具的提供商经过多年的优胜劣汰后,Synopsys、Cadence与Mentor三家瓜分了绝大部分市场,这三家本质上都是美国公司。EDA厂商除了提供工具之外,还为工程师提供了许多组成模块。在今天的半导体芯片内,包含了几亿到几十亿个晶体管,工程师们不可能再从一颗颗晶体管开始搭建,会使用许多已经实现好的组成模块。


有些模块可以从EDA或者其他厂商处购买;有些模块需要自己实现;还有一些模块即便是自己实现,依然需要给他人支付专利费用。高通在通信领域中的一些算法,只要你使用了就要付费,高通不需要为此提供任何技术支持,仅需要派出几名律师。诸如此类的条款,在半导体设计领域随处可见,只是没有高通这样霸道,这样引入注意。

工程师完成设计工作后,将图形文件提交给半导体工厂,半导体工厂需要备齐各类原材料与制造设备,制作出一颗颗芯片。半导体芯片分为两类,一类是分立器件,一类是集成电路。由一个独立的二极管或者晶体管构成的芯片,被称为分立器件;集成电路是将多个晶体管、二极管、电阻和电容等元件互连在同一个晶片上,所构成的芯片。

1947年,John Bardeen,Walter Brattain和William Shockley所发明的第一个晶体管,可视为分立器件;随后Intel的Robert Noyce和TI的Jack Kilby,将多个晶体管组合在同一个半导体晶圆上,发明了集成电路。集成电路是半导体产业发展的重要里程碑,在其后诞生了摩尔定律。

摩尔定律的持续正确,推进了整个产业的发展,也逐步提高了半导体制造的门槛。Noyce时代的集成电路并不难做,使用木匠活的墨斗加斧刨锯凿加工即可。而后集成电路由摩尔定律指引,每两年在同样大小的半导体芯片上集成的晶体管数目增加一倍,使芯片的制作愈发艰难。

摩尔定律推动了集成电路的进步,也使得半导体设备所需提供的精度,从毫米开始,过渡到微米,最后步入到纳米世界。在纳米世界中,半导体材料的通行法则不是传统的经典物理,而是在上世纪初兴起的量子力学。没有量子力学的突破,半导体无法到达今日的高度。

现代智能手机中的处理器,已经集成了几十亿个晶体管,设计复杂度不亚于一座北京城。但是这个北京城需要在指甲见方处搭建,这对设备精度提出了近乎无限的追求。这使得激光,这个至今为止,人类所能控制的,最准的尺与最快的刀,参与半导体制造成为必然。


光刻相当于传统木匠活中的墨斗,主要用来打线测量;加工半导体晶圆的是蚀刻、研磨、切割、打孔这些设备,相当于木匠活中的斧刨锯凿。半导体制作的第一步,是使用激光将准备好的设计图案印在晶圆上,这个过程也被称为光刻,之后斧刨锯凿协力,制作出一颗颗芯片。

在现代半导体晶圆制作中,光刻占据了大约40~50%的时间,其他制作步骤紧密围绕着光刻进行。因此半导体产业的所有制造设备可以简约为两类,光刻与辅助光刻的设备;硅这个主材料之外,剩余的材料也可以简约为两类,光刻与辅助光刻的材料。

半导体设备与材料的进步是摩尔定律持续向前的源动力。摩尔定律的持续正确,使人类获得了更强的计算能力;计算能力的提高进一步促进了设备与材料的发展;设备与材料的持续进步,捍卫着摩尔定律的持续正确。这使得摩尔定律在相当长的一段时间成为真理。整个半导体产业,在这个自身能够驱动自身发展的良性循环中,奋而向前。


在半导体产业中,设计与制造紧密相关,材料与设备耦合在一起。设备与材料的前进步伐缓慢,研制周期漫长。这使得貌似可以通过良性循环,而无限上升的产业总会遭遇波折,使这个产业呈现出一定的周期。从半导体产业诞生之日起,形成这个周期已经成为必然。

源自于贝尔实验室的晶体管诞生后,引发了欧美日所有巨头的关注。IBM、HP、摩托罗拉、飞利浦、西门子、NEC、东芝、日立前后进入半导体产业。在当时,半导体工厂所需要的超重资产对多数小公司可望而不可及。


小公司没有钱,没有好工厂,但是可以加班拼命。上帝是公平的,赋予了小公司以创新。地处德克萨斯州的一个小公司TI,在1954年发明了基于硅的晶体管。晶体管的发明者Shockley,从贝尔实验室来到硅谷后,培养了IT史上著名的八个叛徒。后来这八个人成立了仙童半导体,为首的是Intel的创始人诺伊斯,他与TI的Jack Kilby同时发明了集成电路。

在当时,一个半导体公司或者大公司的半导体事业部中,不仅有半导体设计人员,半导体厂房的工人,还有研发半导体设备与材料的科学家。

那时的半导体公司一定很热闹。一边是歪在椅背上唱着歌,异想着天开的设计灵魂;一边是一根针掉在地上,非要分辨出是针头还是针尾先落地,Copy Exactly工厂哲学的捍卫者;还有一边是两耳不闻天下事的科学家。那时的半导体工厂在管理哲学上存在的一定不止是两难。到后期,这几伙人还能在一起上班的很大一部分原因,可能是在看究竟是谁先挺不住离开这里。


1987年成立的台积电,打破了这个僵局,此后出现了一批仅从事制造而不进行设计的半导体工厂。设计人员纷纷独立,在整个硅谷、美国与欧洲,出现了许多没有工厂,仅从事半导体设计的公司。设计与制造的分离促进了半导体产业的发展,这是一段属于半导体的黄金时代。

半导体产业的进步,推动了处理器的发展。上世纪90年代,Intel的处理器进入奔腾时代;Apple、IBM与摩托罗拉共同发布PowerPC微架构;SUN与TI联手搭建SPARC芯片;还有将计算机体系结构推向巅峰的Alpha处理器。那是一个属于半导体与处理器的辉煌岁月。

处理器很快席卷了整个世界。处理器的性能更加强大,与此相关的生产资料也更加完备,完备的生产资料提高了人的效率。当所有人的效率都得到显著提升后,量变的积累引发了质变,全人类的合力重构了整个世界。电子信息时代终告降临。


在处理器的推动下,出现了程控交换机、以太网与路由器。在这些网络设备的基础之上,互联网崭露头角并迅速泡沫化。互联网产业需要许多服务器与网络设备,这些设备需要大量的半导体芯片。半导体产业在这个需求的刺激下,欣欣向荣也孕育着泡沫。这个泡沫很快与互联网泡沫走到了一起,相互借力,相互配合,搭建了一个巨大的空中楼阁。

2000年3月10日,纳斯达克指数在达到5048这个高点后开始崩塌,半导体产业无法独善其身。至2003年,半导体产业进行大规模的合并重组已势在必行。我愿意相信,推倒合并重组的第一块多米诺骨牌,是发生在2003年10月的摩托罗拉分拆半导体事业部。我愿意选择这个时点作为半导体新周期的标志,也愿意以此作为对摩托罗拉的回忆。

资本的无知叠加着行业的恐惧,半导体产业一片废墟。


互联网泡沫的塌陷,刺穿了半导体产业的泡沫。在2001年,半导体产业出现了大约30%的降幅,直到2004年,半导体产业才逐渐复苏。此后半导体芯片的需求在缓慢地上升,但是摩尔定律也顽强地走了几步,使得半导体芯片的集成度更高,在一定程度对冲了这个需求。

今天的智能手机,复杂程度远超之前的功能机,所使用的芯片数目却没有增加。在iPhone Xs中,半导体芯片不过30个左右。智能手机产业没有使半导体行业受益。随身听、卡片相机、GPS导航仪,还有许多曾经辉煌的产品,最后被塞入了智能手机之中。

智能手机从功能机时代的5亿部提高到15亿部,依然无法弥补这些消失的电子设备对半导体的需求。智能手机一路高歌的时代,也是半导体产业逐步低迷的时代。这个产业在资本的撮合下,在西方进行了大规模的合并重组,以抱团取暖。

在智能手机时代,移动互联网风靡整个世界。智能手机打开了应用之窗,也关闭了硬件之门。应用为王的理念在智能手机时代逐步成立,夺去了硬件创新的接力棒。与应用场景相伴的是各类跨界的微创新,这些微创新会培育许多好公司,但不是伟大的公司。这使得在电子信息产业,我们将长期面临一个缺乏创新的时代。


在历史上曾经出现过的伟大公司,有几个是听从了现有应用场景的意见,然后在此基础之上精益求精,逐步发展起来的?我们之前经历的多数创新,是少数人对未知领域做出了准确预判,提前布局这个未来,是自己创造出新的需求,并指引着这个未来。

这些创新在初期,通常与当时的常理相悖,需要历经叛逆、前卫、流行与怀旧这个必经之路。机会如同小偷,来时悄无声息,走时方知损失惨重。无数公司因为错失一次创新的机会,远离了舞台中央。PC诞生之日,IBM持续质疑着Intel与Microsoft;乔布斯拿出第一部iPhone时,诺基亚的诋毁与否定,不是因为吃不到这颗葡萄。

PC之后不再有PC,iPhone之后不再有iPhone。这两个划时代的产品完成了各自的历史使命。这两个产业不是起始的百家争鸣,而是落幕的孤芳自赏。从2003年开始的,半导体产业的并购重组,伴随着PC与智能手机时代的结束而结束。此时西方已经没有剩下几个半导体公司,可以继续合并重组了。


更少的公司形成了更强的垄断。美国政府拿起这个垄断,作为武器。

在中美贸易战的前夜,美国在很多领域仅剩几个巨头在死撑门面。在中国加入WTO后,勤奋而聪慧的,能过得起苦日子的中国人抓住了一切机会,掏空了原本属于西方世界的下游产业。如今这些下游已经淹没在珠长三角的人海之中,很难再次回归欧美。

下游产业更加庞大的产值,更多的参与者,使应用场景集中于这片古老的东方大地。勤奋的中国人,在下游产业中,没有给欧美这些发达国家,也没有给亚非拉这些相对落后的国家任何机会。西方在PPT层面讨论IoT与AI时,华强北路已经把样品准备好了;西方考虑将产业链转移到东南亚时,中国人在越南与缅甸不知道度过了多少个日夜。

美国人希望拿回自己失去的下游,中国人也不愿意在上游产业被持续勒索。东方的智慧与西方的哲学将再次碰撞,首先在半导体这个战场上一决高下。半导体产业一个全新的周期,将从这次贸易战开始,从东西方的这次碰撞开始,我们这一代人在退休之前,看不到结束。


2. 近邻


日本人口众多,约为1.27亿人,排在世界第11位,因距离中俄太近,使其领土显得非常狭小。日本由本土四岛与周边七千多个小岛屿组成,面积略小于法国,大于德国与英国。日本岛屿大多在本土附近,还有几个向东、南方向辐射的岛屿,深入太平洋腹地。这些岛屿给日本带来了440万平方公里的海域面积,中国可控的海域面积仅为200万平方公里。

中日间在近代多有战事,在这几场战争中我们吃了大亏。日本人在中国人的心目中并不友好,我们却改变不了一个事实,中国和日本是一海相隔的邻邦,中国与日本有近两千年的文化交流。上世纪的前半叶是一个大战争时代,日本人并不幸运。生活在那个年代的人,不分地界、无论种族都是极其不幸的。战后的日本,与中国同样,在满目疮痍中重建家园。

二战后,盟军占领日本,麦克阿瑟要求东芝、日立这些电器公司,大量生产收音机,以保证每一个日本家庭,都能够收听到盟军的广播。在当时,日本这些公司制作的收音机,仅有10%的良品率。为此麦帅专门设置了一个为期八天的质量管理课程,让世界上最著名的戴明博士传授日本人,如何才能制作出合格的产品。至今“戴明奖”仍是日本科技界的最高荣誉之一。


战胜国的权威,使得所有日本企业家俯首帖耳,日本最顶级企业的总经理全部参加了这次培训。这些即将在未来重新塑造日本的企业家,在上课的时候一定不会想到,这位戴明去美国的汽车巨头福特解决质量问题,已是上世纪八十年代的故事了。麦帅的无心插柳,使质量优先于技术的哲学,在日本生根发芽。十年后,美国在多个产业受到了这个国家的直面挑战。

这个坚忍的民族,在很长的一段时间里,始终在模仿着美国,抄袭着美国,并开始逐步超越美国。日美贸易战前夕,物美廉价的日货几乎要全面占领美国。上世纪50年代末,日美贸易战爆发。从纺织品开始,历经了钢铁、家电、汽车、电信与半导体行业。战火还进一步延伸到了金融与汇率领域。

日美贸易战之间最惨烈的战场,发生在半导体领域,这也是日本希望能够负隅顽抗的最后一块阵地。当时日本生产的半导体芯片已经比美国好很多了,在质量与价格这两个层面同时超过了美国。在上世界八十年代,日本半导体产业已占据全球的半壁江山,并在半导体存储行业形成垄断,Intel生产的存储芯片堆积如山。Intel危矣,硅谷危矣,美国危矣。


美国人有力的拳头,将胳膊牵引得很长,强迫日本在1986年签署了一份为期5年的《日美半导体保证协定》。这个不平等的条约重创了日本半导体产业。日本强大的半导体存储行业,逐渐被韩国,甚至台湾超越。日本的一味退让没有换来太平,等待大和民族的是失去的二十年。

在那段时间,日本所接受的条件,除了屈辱,还是屈辱。这份屈辱,日本人忍受了三十余年,日本人没有理由不恨美国人。在中美贸易战爆发之前,这个国家一直在卧薪尝胆,厚积薄发。今天他们终于等来了机会。

2018年,中美贸易战爆发。贸易战打响时,有许多中国人包围了肯德基与麦当劳,准备抵制美国货,后来发现,准备抵制美国货的不是中国人,而是美国人自己,美国不准备卖芯片给中兴通信,这个公司快破产了。中国人是应该抵制美国货,还是抵制美国不卖给我们美国货。

中国购买的半导体芯片数量太多,与当年购买巴西与澳洲的铁矿石类似,多到了丢失了话语权。在半导体领域,我们无论是买,或者是卖,都面临着一个极难翻越的刀锋。不出意外,中国在半导体的设备、材料、制造与设计,这四个领域全面处于下风,面对来自美国发起的半导体之战,中国没有反制措施。这也是美国在贸易战中,选择半导体产业作为先锋的重要原因。


中国半导体产业之殇,始于上游。


半导体产业上游产业的落后,是中国所有产业在上游领域落后的缩影。半导体产业的上游是设备与材料,在这个上游之上,较量的是物理、化学等基础学科。我们的落后,不是因为不够聪明,恰是太过聪明。上游产业不需要聪明人,需要愿意破釜沉舟,十年磨一剑的傻瓜。

半导体的上游,包括与光刻直接相关的设备与材料,及辅助光刻的设备与材料。其中最重要的设备当属光刻机。荷兰的ASML在高端光刻机阵地独占鳌头,日本的Nikon与Canon在中低端有一些存在感。光刻机的上游是激光源与光学系统。高端的激光源仅剩下ASML旗下的美国公司Cymer,与日本的Gigaphoton。

最好的光学系统来自德国的卡尔蔡氏。在中国还在打鸦片战争时,这家公司就在专心致志地磨镜头,至今还在磨。源自于这家公司的阿贝成像原理,奠定了光学系统的理论基础。日本人的执着,使Nikon与Canon在光学系统中,也有一席之地。

光刻机的辅助设备很多,包括蚀刻、研磨、等离子注入、沉积等百余种设备,绝大多数份额被美国的应用材料、泛林科技与日本的东京电子瓜分。在半导体晶圆的生产过程中,还有一个重要的领域是晶圆的前道测试。晶圆的前道测试与制造紧耦合。这个领域的核心设备,是基于经典物理与量子力学的各类探针与显微镜,被美国的科天垄断。


半导体设备是物理的世界,材料是化学的天堂。日本的工匠精神,使其在精细化学领域打遍天下无敌手,也使得半导体材料大多数都在日本手中。高纯度单晶硅晶圆最重要的两个供应商,是日本的信越与胜高。与光刻直接相关的材料,光刻胶几乎被日本的JSR、信越与TOK垄断。剩余的其他辅助材料被日本与欧美企业瓜分。

中国在半导体设备与材料的全面落后,归根于上世纪对物理与化学这些基础科学的忽视。风花雪月的德布罗意的波粒二象性和薛定谔方程,解决不了当时中国老百姓的温饱问题。这个落后是冥冥之中,上帝对中国的安排。至今中国这个产业的落后已是悬崖百丈冰,只可徐徐图之。

在这个领域,日本是我们最好的老师。半导体的上游,曾几何时,由贝尔实验室、IBM等欧美公司掌控,后来逐渐在日本落地生根。今天的半导体上游产业,缺少欧美,大家最多是活得不够舒服;缺少日本,是没有办法活下去的。


日本在半导体产业上游的地位,是美国人逼出来的。最初日本紧跟着美国,弱者向强者取经,本无可厚非。只是在日美贸易战中,这个抄袭被刻意放大了,日本丧失了许多东西。他们只能做些美国也不会的东西,才不会被指责。他们没有失去20年,只是在很艰难地向产业的上游,向基础科学的方向上前行。这些在上世纪的努力,使日本在本世纪获得了许多诺贝尔奖。

这个国家能拿诺贝尔奖的不限于大学教授,还有一些是来自小公司的职员。在日亚工作的工程师中村修二重新发现了蓝光。在岛津制作工作的小职员田中耕一,为他在无意中的发现,生物大分子分析方法,写了一生中唯一的一篇论文,这篇文章使他获得了诺贝尔奖。如果没有这个发现,田中的一生,将与众多日本工程师一样,默默无闻,直到退休。

这些人是傻瓜,他们选择了一条不成功便成仁的不归之路。在日本有很多这样的傻瓜,日本的产业环境也在宽容着这些傻瓜,不断创造着能够培育这些傻瓜的土壤。这个国家,正是因为这些层出不穷的傻瓜,持续创造着奇迹。


在中美贸易战爆发的今天,日本具备了天时与地利。广场协议后,这个国家等待了三十余年,他们失去的,他们会拿回来。在半导体领域,韩国得到的也是日本失去的。中美贸易战之余,日本限制对韩国出口一些半导体材料,包括氢氟酸、光刻胶、与含氟聚酰亚胺。

电子级的氢氟酸较为普通,而半导体级的氢氟酸生产厂家很少。韩国需要的半导体级氢氟酸几乎全部来自日本。光刻胶是半导体制造中与光刻相关的最重要的材料,被日本的JSR、信越与TOK垄断。日本不提供光刻胶,三星电子的半导体事业部可以直接关门。

聚酰亚胺始于美国杜邦的发明,简称PI (Polyimide)材料,是一种工程塑料,因其热、电、力性能独特,广泛应用于机械、电子、航空与航天等多个传统工业领域。标准的聚酰亚胺,因为加工难度、颜色较深、亚胺化温度与介电常数偏高等原因,无法直接应用在半导体领域。

氟化的聚酰亚胺,可以有效克服这些问题,也使PI材料从传统工业进入到微电子、光纤与液晶显示领域。几乎任何高纯化学品,都会有日本人的身影,含氟聚酰亚胺并不例外。对于OLED,这个材料不可或缺。日本禁售含氟聚酰亚胺,三星电子的LCD事业部也可以重组了。


貌似伟大的三星电子,因为3个材料的禁售,面临着破产危机。这几个材料仅是日本上游产业的冰山一角。至今日本完全可以凭借在上游的强势,左右下游产业的布局。

日本对韩国有极强的制约能力,对中国也是同样。从另外一个角度上看,这个国家的上游产业与中国的下游产业的互补极强。如果可以与其合作,中国有机会化解在半导体领域存在的所有危机。中国在上游产业上存在的短板,决定了与这个国家只可结盟而不可用兵。

半导体上游的技术难度远高于下游。半导体设备与材料,在近60余年的发展历程中,已水乳交融,如光刻机与光刻胶,光刻胶与蚀刻液之间都存在关联关系。

材料与设备的研制,试错时间较长,试错机会匮乏。半导体工厂不会将宝贵的生产时间,过多用于新材料试错。新的设备与材料,通常在研发新的半导体制程时,在制造厂商的大力协助下,才有机会导入。对于一个没有老产品的新的材料与设备厂商,这种机会从何而来?

在半导体产业中,设备、材料与制造厂商,具有千丝万缕的联系。半导体设备与材料本质上是设备、材料与制造厂商共同开发出来的,这造成了半导体工厂选用设备与材料的评价标准并不客观,甚至包含了几十年并肩作战的友情与信任。这种先有鸡还是先有蛋的逻辑,在设备、材料与制造厂商间反复上演,也增加了中国进军半导体上游产业的难度。


上游的落后使我们在电子信息领域多个层面上的布局进退维谷。从产值上看,电子设备与其下的半导体产业呈倒金字塔布局。在2018年,最上方的电子设备厂商约为2万亿美金,下方的半导体芯片接近5000亿美金,更下方的设备与材料在1000亿美金左右。有些关键的材料,如半导体光刻胶,只有20亿美金左右。

中国是电子设备的制造大国,也许我们能做到全方位的中国能造,世界不必再造。只是这种头重脚轻的布局,随时会带给我们灭顶之灾。上游不稳,而片面发展下游,将会为对手提供以四两拨千斤的机会,给自己留下巨大的风险敞口。今日中国的下游产业如山巅之湖,一旦崩塌,必一泻千里。中国半导体产业在上游存在的问题,不是短期能够解决的。

我们有未来。我有个还算聪明的孩子。如果他将来愿意做上游相关的科学,我会坦诚地告诉他,请原谅你们的父辈,我们努力过但一事无成,能够传授你们的是哪些路我们没有走对。我不忍心让孩子走这条看不到终点的道路,从事这个行业的绝大多数人不会获得成功。

如果孩子还要坚持走这条路,我会继续告诉他,上帝眷恋的是傻瓜,不是我们这些自作聪明的真正的傻瓜。人类进步依靠的也是这些傻瓜,不是被江湖磨练得有如一碗开水白菜般的聪明人。人终将死去,如果在死去之前,你觉得为这个星球有所贡献,哪怕不过是一丝可以轻易忽略的尘埃,此生足矣。材料与设备的革新,我们留给那些甘为傻瓜的下一代。


在短期,我们半导体产业在上游存在的问题,不能再押宝于现有的国内半导体人。底层无法克服的单点故障,需要高阶的系统层面弥补。相比许多小国,我们的国家幅员辽阔,人口众多,有足够的战略纵深,有基础与能力在系统层面解决这个单点故障。

半导体上游之外的产业,形势对中国相对有利。

半导体芯片的制造可以分为三个步骤,晶圆制作、封装与测试。封装与测试是中国与全球差距最小之处。中国的几个封测厂有机会做得更好一些。只是在封测的上游设备与材料层面上,中国依然严重依赖西方,依赖日本。

在晶圆制作层面,“十万青年十万肝,翻班熬夜救台湾”的台积电已暂时取得先机。这个领域本是细节为王,加班为王。同为炎黄子孙,我们不嫉妒台湾在晶圆制作上的领先,我们本是一家人。国内的晶圆制作不够强大,因为自身,也因为上游厂商的并不公平。台湾与大陆人有着相同的基因,台湾能做成的事情,我们可以做成。

台湾与我们血脉相连,我们的祖辈同饮一江之水,万不得已也无需刀兵相见,多让台湾的年轻人来这里工作,只要两岸往来络绎不绝,民间婚嫁不断,用不了几代人的时间,没有力量能够阻止我们的统一。台积电之外,晶圆制作的全产业链,已经围绕着中国,形成了一个完整的布局。这片区域美国的军舰可以到,我们的也可以。


在半导体产业中,设计环节最容易突破。半导体设计与软件开发较为类似。

在PC与互联网时代,国内软件因为许多原因无所作为;在手机与移动互联时代,中国人开发了许多优秀的App。这些App无论是用户体验,或是与应用场景的适配,都不输于欧美同类产品,甚至在很多领域是领先的。

凭谁问,中国人没有软件开发的基因。

至今在电子设备领域,中国已经完成了全部的产业布局,中国全面掌控了应用场景,这使得半导体设计逐步东归成为可能。中国人的勤奋与西方世界在这个领域近期的无所作为,将使这个可能逐步加大,直到必然。


3. 计算


半导体设计,由计算、存储、通信与其他,共4大部分组成。在“其他”之中包含大多数分立器件、电源与传感器相关的组成模块。一个电子设备,无论是PC、手机或者是汽车电子,都是由这四类基础半导体产品搭建而成。

与计算领域相关的半导体产业几乎无所不包,x86相关的PC与服务器,基于RISC-V与ARM微架构的SoC (System on Chip),人工智能相关的GPU、TPU与FPGA等都可归为计算领域。半导体设计,本就以计算为核心。

整个电子信息世界也是围绕计算展开。多数科技公司,从Google、Apple、Intel、Microsoft,到你们能马上念出名字的科技公司,其主要的研发人员是软件工程师,他们书写的程序在处理器中运行。这些公司在电子信息世界中的归属也是计算。

即便是打电话,这个貌似是通信领域最典型的应用场景,首先是将输入的语音,传送给手机的主处理器或者基带处理器之后,先交由通信系统,经过网络设备中继之后,传送给其他手机。大多数网络设备,交换机、路由器和5G的基础架构,依然以处理器为核心搭建。华为这家通信公司,即便只看其运营商事业部,主要研发人员依然是软件工程师。


电子信息时代始于计算,精彩之处在于计算。第一台电子计算设备ABC (Atanasoff–Berry Computer)揭开了这个时代的序幕,当时这台计算机仅使用了三百多个电子管。晶体管的出现促进了计算的进步,在1954年1月,贝尔实验室为美国空军搭建了第一个基于晶体管的计算机TRADIC (TRAnsistorized DIgital Computer)。

计算体系的重要里程碑由冯诺伊曼提出,这个体系也被后人称为冯诺伊曼体系。在此之前出现的所有的计算机,在今天看来不过是一些功能各异的计算器。此后到今天,计算机依然由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备,这冯诺伊曼体系的五大部件组成。

在这个理论的支撑下,计算领域蓬勃发展。在上世纪六十年代,IBM研制的System/360大型机系列,进一步确立了处理器体系结构的基本组成,奠定了现代操作系统的基础,也揭开了大型机时代的帷幕。

System/360第一次提出并解决了兼容性问题,为System/360开发的程序可以在现代的IBM服务器上运行,解决这个兼容性的首要功臣是这个大型机使用的操作系统OS/360。与OS/360同时出现的是周边的应用软件。这些应用软件的数量多到了,使IBM这个硬件提供商,顺利转型为软件服务公司。

至此,以硬件与操作系统中心,周边应用软件为生态的模型在计算领域逐步确立。IBM因为兼容与开放,引领了处理器与操作系统行业长达30年之久,这个公司也被后人称为蓝色巨人。


在大型机时代,处理器的乱序执行、并行处理、存储缓冲架构等处理器体系架构已经逐步确立,大型机时代盛行的UNIX操作系统,奠定了今天还在使用的Linux、MacOS、Windows、iOS与Android等所有操作系统的基础。单纯从技术理论的角度上看,Intel与Microsoft在上世纪末取得的成就不是不如大型机,而是远不如大型机。

在大型机时代,开发并使用机器的都是从事各类计算的科学家,也许是这些科学家们并不情愿让这个智慧飞入寻常百姓家,也许是一个公司很难连续跨越两座刀锋。蓝色巨人轻视了Intel与微软,忽略了PC时代,然后被遗弃,更加年轻而有活力的公司胜出。

Intel的老安迪缔造了PC帝国,他也是IT史册中最大的机会分子。

Intel的三位创始人,诺伊斯生性洒脱,凭借发明了集成电路,肆意妄为,早在上世纪七十年代末期,他已游离于公司之外。摩尔与老安迪被迫着肩负重担。摩尔一生最大的成就是那个以他名字命名的定律。这个定律,与其说是一个定律,不如说更像是摩尔在酒馆里喝多了之后的豪言壮语。老安迪这个机会分子当然不会放过这种机会,将这句醉话写在纸上,并落到实地。

这个马屁拍出了艺术与哲学高度。摩尔陶醉于此,深以为然。自此老安迪执Intel牛耳,与微软一道开创了PC帝国,并在这个帝国最辉煌的时候急流勇退,在幕后选出了一代又一代的接班人。老安迪巩固了在大型机时代确立的,以硬件与操作系统中心,周边应用软件为生态环境的理念。凭借这个理念,PC逐步压缩着大型机在企业市场的应用场景,直到其名存实亡。


通信领域伴随着PC帝国一道成长,很快出现了第一部手机,第一部带有智能功能的手机,直到乔布斯拿出第一部iPhone。已经逝去的Intel第5代CEO保罗,在卸任时与全体员工坦率地说,他在任期间最大的失误是错过了iPhone,错过了智能手机。事实上,他必然错过这个机会,Intel也必须错过这个时代。

智能手机时代,重要的不是硬件。操作系统也不是之前Linux与Windows这类管理硬件的软件,而是逐步进化到管理应用。在这个时代,各类应用百花齐放。微信和Facebook比Android与iOS更像是操作系统;在这个时代,因为ARM的存在,处理器设计的门槛逐步下降,Apple与华为可以按照自己的需求设计出更好的手机处理器;在这个时代,处理器已不在浪潮之巅。

从直接提升生产力的角度看,智能手机的成就也许不如PC,连智能手机的App也是在PC机上开发出来的。在办公室里,若员工不是天天对着笔记本敲键盘,而是时时看着手机发微信,估计他的主管脸色会很难看。

智能手机的出现使信息交流更加便利,过多的交流也加大了获取真实信息的难度。对于多数人,因为智能手机的出现,思考的时间变得更少了。另一方面,智能手机的出现使衣食住行更加便利,客观上节约了所有人的时间,从另一个层面提升了所有人的效率。


究竟是PC,还是手机,谁才是生产力工具。Intel认为是PC,苹果坚持是手机。普通人离不开手机,也离不开PC;两个行业的从业者,却也无法否认,这两个行业已过巅峰。PC与智能手机不会很快消亡,将有彗星般的长尾,伴随着这个创新匮乏的时代。

PC与智能手机有很多不同,所创建的时代却有一个本质的共同点,都是先有硬件设备,由这个设备创造、引领并重新定义了新的应用场景,几个公司一道围绕着这两个硬件产品,团结着周边的软件生态,创建着各自的帝国。

从大型机到PC至手机,围绕计算领域的周边软件生态,其重要性甚至超过处理器与操作系统的组合。处理器体系架构在上世纪末已经达到顶峰,在此后的二十年,并没有本质的提高。处理器在历经了x86、ARM至今日的RISC-V后,已经彻底沦为一个组成模块。


在Intel的x86处理器中,技术难度最高的是存储器层次结构、高速的外部总线接口、虚拟化技术与指令流水线。将这些模块集成在一起,成为一颗处理器,并将功耗控制在一个合理的水平,仍然有非常大的工程难度,但并非不可克服。

在PC领域,为Intel和微软保驾护航的是周边的软件生态。首先是桌面操作系统Windows与MacOS;之后是操作系统周边众多的应用软件。操作系统与这些应用软件,从DOS与Windows开始,在几十年的时间里,组成了一个牢不可破的PC生态。即便有人能够做出x86和Windows的替代品,依然对这个生态束手无策。

Google在最强大的时候,推出了ChromeBook与ChromeOS的组合,试图进入这个市场挑战Wintel,依然无功而返。PC的软件生态太庞大也古老了,Google对此一筹莫展。没有人有能力,在商业上也没有必要,将其推倒重来了。


在服务器领域,x86处理器独领风骚的主要原因,还是在于软件生态。在这个领域,操作系统已非天堑。Linux操作系统可以很好地支持x86、ARM及其他处理器,但在Linux操作系统周边,仍然有牛毛般的服务器应用软件,与x86处理器共同组成了无懈可击的服务器生态。

基于x86架构的服务器,占据了绝大部分的市场份额,几乎所有服务器软件都是在x86处理器上开发出来的,对x86天然友好。目前国内厂商已经开发出一些非x86架构的服务器,这些厂商面临着由软件生态带来的死锁问题。因为市占率低;所有没有人为他们的服务器开发程序;没有这些程序也就无法建立生态;因为没有生态导致市占率更低。

即便是辅以重金,亦难化解这个死锁。与PC生态相比,服务器生态或许更难搭建。PC生态的多数搭建者是追求着商业利益的企业;服务器软件生态的搭建者,除了企业,还有许多开源组织,免费提供着大量的软件。由一个或者几个厂商完成这些开源软件适配的想法,从人力、财力与技术等多个层面上看,都不现实。


即便我们愿意不惜代价,让开源组织去适配国产服务器,他们也未必有能力做到。他们哪里能够搞清楚,免费提供代码的这些程序员到底身处何方。将这些国产服务器送到这些程序员手中,都是一个不小的挑战,更不用说让他们去做适配工作了。

在智能手机时代,中国在计算领域中的位置,无论从软件或者是操作系统层面,比大型机与Wintel时代好出许多。在我现在使用的PC中,虽然没有什么国产的软件,但在我的手机里,也没有什么国外的软件了。在智能手机时代,以华为海思与MTK为代表的中华血统,在手机处理器中已站稳一席之地。

如果物联网能够引导一个时代,适合物联网应用的,更为开放的RISC-V微架构能够胜出,中国人的话语权会更大。目前中国在RISC-V微架构与相关生态上的投入,比RISC-V基金会主席Krste Asanovic创办的SiFIVE公司大许多倍。

智能手机之后的故事,距离我们咫尺之遥。我们并不确定,在不远的将来,物联网、区块链、人工智能、自主物件、增强分析,谁将胜出。唯一确定的是这个世界依然由创新引导,成功仍然依赖着一次创新之上的持续创新。


万物将在新老交替中生生不息。IBM之后是Intel和Microsoft,之后是Apple和Google。计算世界属于年轻的一代,x86之后是ARM,ARM之后会不会是RISC-V?万生皆有一死,再辉煌的公司也会灯枯油尽。没有历史包袱的新生力量,将轻装向前,创建着新的帝国,与新的生态。

强大的文明决定着生态的成败,技术的领先支撑着文明的强大。决定生态系统的最终力量依然是技术。在生态层面,中国真正落后的是语言与文化的穿透力,这个穿透力最终仍然以科技为本。当我们的孔子书院开在世界的每一个角落,而不被排斥;当我们的文明如汉唐般重新璀璨于世间,这个生态我们迟早会有。


4. 制造


在半导体设计中,存储与通信是计算之外的两大分支。存储与通信在半导体领域中的区别极大。两者却有一个本质的相同点,制造的重要性大于设计。存储领域的核心是在一个集成电路中容纳更多的能够稳定运行的存储单位;通信领域关注的是分立器件,是将一个晶体管的性能做到极致。两者的核心在制造上,从事这两个领域的厂商,都拥有自己的半导体工厂。

存储是一个古老的行业,源于人类与生俱来的,对传承的渴望。文字出现之后,他们迅速地将过去发生的事情,记录在可以相对持久保存的媒介中,先是甲骨与石碑,之后是纸张、磁带、光盘、硬盘,直到今日的基于半导体的固态盘。

基于半导体材料的存储主要有两个分支,RAM和由NAND颗粒组成的固态盘。RAM在掉电后,数据将丢失,而固态盘不会。RAM常被称为内存,也可以归于计算领域的存储器层次结构中;固态盘真正属于存储领域。在iPhone Xs中,RAM的大小为4GB,存储容量指固态盘的大小,分别为64、256与512GB。iPhone手机里面的照片就是存放在固态盘中。


在存储领域,三星、东芝、美光与海力士等占据了绝大多数份额,中国的几个厂商处于起步时的全面劣势。存储领域的重点是制造,而非设计。也许存储不难设计也不难制造,但要求稳定。稳定与可靠是存储最重要的特性,稳定性是1,剩余的所有特性仅是在其后的0罢了。检验稳定与可靠,没有太好的方法,唯有历经时间的沧桑。

进军存储领域是在参加一场马拉松长跑,不是比谁跑得快,是在比谁更有耐力,谁更少犯错误。存储领域是一个典型的周期性行业,在行业景气时,建设工厂的预算将更充足一些,也更容易在内部获得通过;在存储厂房建设完毕后,产能瞬间释放出来时,这个行业进入低谷。

也有一些厂商反其道而行之,在行业低谷时建厂,高峰时控制价格,逆周期布局。采用这种方法的一家公司最后成功了,他的名字叫做三星。三星敢于逆周期建厂的底气,在于存储这个行业,能够长时间维持稳定的增长;在于韩国政府的鼎力相助。韩国政府的底气,在于当时有一个强大的国家,希望这个国家的半导体能够成功。

还有很多公司也做了同样的事情,但是他们因为各种原因没有越过寒冬。死人是没有机会表达自己意见的,他们被迅速遗忘。在存储领域,韩国的三星能做的事情,我们有条件做,也许也能做好,只是参与者是否在此时已经准备好了十年方得一剑。


在通信领域,我们必有足够的话语权。中国上方的蓝天足够大,人口足够多,在地球上,没有人能够忽略这个事实。这是中国在这个领域获得成功的必要条件,也使得华为与其他国内通信厂商的出现并不是偶然。华为的偶然,在于这家公司还有一个金刚而不可夺其志的领袖,使这支能征善战的部队终成铁军。

在通信领域,华为打得是一张让欧美不可防的明牌。通信领域,从有线到无线,从2G到5G,不同的组织在不同利益的驱使下,制定着各类不同的协议,这些协议早已汗牛充栋。在中后期,这个领域哪里还是在比技术,倒是与存储领域有几分相似,在比耐力而且比的不是一个人的耐力,是一大群人的耐力。多数厂商不堪重负,黯然离去。

如此多的协议,总要有人落实到程序层面;如此多的协议,总有冲突,需要有人去协商。华为的本事在于将这些多如牛毛的协议与琐事,最终以全系列的产品设备的形式展现出来。大中华提供了足够多的人力,不管多少协议与琐事,你能做我也能做,我能一直熬你未必。任老爷子熟读毛选,只要让欧美厂商陷入人民战争的汪洋大海中,他们无路可逃。


华为在手机领域,沿袭了通信领域的成功哲学,先做到你有的我都有,再牵引对手做到我有的你也必须要有,之后就可以比人力,比流血,比加班,直到比企业的综合实力,将这些竞争者引入到华为的步调中迷失消亡。让绝大多数欧美和中国企业先与华为比人数,比具备同等人数后的效率,再比企业的三十余年的底蕴,谈何容易。

十几年之前,我和许多朋友们开始与这家公司打着各类交道,我的许多朋友不喜欢这家公司。这家公司足够冷静,足够冷酷,足够拼命;这支铁军,除了杀敌,杀周边,连自己也杀。没有几个合作伙伴或竞争对手,喜欢这样的公司。华为在通信行业从零开始,杀出了一条血路,周边万骨皆枯。

相比合作伙伴,华为的竞争对手反是幸运的,在多数时候他们还能享受着温水煮青蛙的欢悦,直到最后一刻的灭顶之灾;与华为合作或者说是在伺候华为的合作伙伴们,远没有这般舒坦,他们几乎是日日在煎熬,服务过这支铁军的普通人心中别有一番滋味。


你喜欢他,他成功了;你不喜欢他,他也成功了。商业世界,有丛林法则,有成败之分,不受普通人的价值观束缚。华为遵循的是一个企业的文化与价值观,不是普通人眼中的道德。一个正向的价值观是企业能够常青的基石,但是这个企业价值观与普通人的道德,有较大的差别。抄袭也许不符合普通人的价值观,但几乎发生在每一个企业,只是换了一个说法,叫做跟随。

华为有很强的跟随基因,这使得华为时刻需要有挑战的对象。在通信领域的对手逐步式微,中美贸易战尚未爆发的这段时间,华为在不断扩张边界,进军PC/服务器、存储、光伏、安防、与汽车等领域,一时间无处不是华为,从中国到美国,几乎每一个领域都有华为的假想敌。

刚极必折,慧极必伤。在中美贸易战中,华为迅速成为美国毕其功于一役的目标。作为一个公司的华为,在自身并无优势的半导体战场上,受到了一个国家机器的饱和攻击。任老爷子年过古稀,几个儿女本质都不算在华为体系了,也许是民族大义在支撑着这位老者,他们顶过了第一关。中华之幸,在于美国选择了华为。


美国借助这次贸易战,肢解华为的企图,如司马昭之心。西方世界本就认为,公司大者必为恶,而况在中国为恶的代价的确低于美国。美国可以让不可一世的AT&T解体,这类事情能否发生在中国,这个解体在中国是否一定是件好事?这是一个哲学而不是半导体的思考。中美的这一差异,会使华为在这场贸易战中的前景扑朔迷离,历时旷日持久。

华为会因为成为这次贸易战的决战对象而永载史册。这却不能改变,这次贸易战永久改变了华为。杀敌一千,自损八百。这个公司的几个事业部面临着合并重组;这个公司需要在战略上收缩防御,进一步扶植而不是挤压周边的生态。这个公司不应该继续选择与天下为敌,进行大规模的应用边界扩张。这对华为,对中国,未必是一件坏事。

在这次贸易战中,华为在2004年成立的海思半导体,拯救的不止是华为,也不止是中国的通信产业。2018年,海思半导体的销售额进入世界半导体总排名的第21名,Fabless半导体设计公司的第5名,这个成就还是建立在海思销往华为母体的芯片价格仅为成本核算。海思的存在使得中国在通信相关的半导体行业,并不是全面落后。


通信领域主要由有线、光纤与无线通信系统组成。有过基础通信原理或者计算机网络的从业者,都应该知道网络的7层协议,在这7层协议中,最下面的叫物理层,剩余的6个层次简言之都可以归纳为高层。两点间进行通信时,无论缺少哪个高层协议,最多是数据传输得不利索而已,没有物理层压根没有办法传递数据。

在通信领域,最底层是物理层,最核心的是物理层,最有技术含量的也是物理层。通常来说,技术上越难的活,需要的人越少,爱因斯坦在发现相对论的时候,地球上大概有20亿人,能有效帮上他忙的人不会超过10个。

在贝尔发明世界上第一个电话时,通信协议仅有物理层。后来科学家们发现,很多事情别人也可以帮上一把时,向上推了一层。之后上下层使用协议制定好分工原则,从此不同层次的从业者可以各扫门前之雪。上层从业者可以按照这个原则,继续将自己不愿意做的事情向上再推一层,直到不可划分。最后所有人按照能力值大小排好队,各领一层就成了现在的通信协议。


沿着物理层向上走,技术难度在逐级递减,需要的人手却在依次增加,人员从科学家到架构师,从程序员到码农,依次排开,也就形成了今日的网络协议。物理层之外的高层协议,其实现方式通常以运行在通信处理器中的程序表现出来,其中的很大一部分可以归于计算领域。

通信领域建立在麦克斯韦方程组和香农三大定律的基础之上,相比做为半导体基础的量子力学,属于可以用人海搭建的应用学科。中国在通信领域,已经把需要人多势众的活做完了,而且比欧美企业高效许多,剩余的硬骨头集中在物理层。在通信领域,物理层属于半导体范畴。

与光纤与无线通信系统相比,有线通信系统的物理层最容易实现,最常见的以太网系统,网卡这边是看得见摸得着电线,网线那边本质也是电线,电到电之间的协议转换难不到哪里去,技术含量中低端的芯片中国都将做得出来。


光纤通信系统略微复杂一些,一边是光,另一边是电,需要进行光电转换。光纤通信系统,主要由光发送器、信道与光接收器组成。信道自然是光纤,中国已是光纤生产的大国。光的发送与接收依赖着半导体光电器件。发送端无论采用激光或者LED都是基于半导体材料,接收端原理也是基于半导体的光电导效应。在这些基于半导体材料的领域中,我们都有不足。







请到「今天看啥」查看全文