芯片战:完美误算
美国对华为的最新一轮攻击意在阻碍中国发展芯片制造能力,却也可能把芯片产业推离美国 美国盯上了华为。这不仅仅是因为一些美国政客担心这家中国巨头的网络连接设备会帮助北京的间谍窃听客户的通讯。作为未来 5G 电信的全球领导者,华为也是中国在技术和 …
时隔一年,美国对华为的打击再度加码,剑指华为自研芯片核心——海思。各方博弈,华为能否再次闯关?
北京时间 5 月 28 日凌晨,耗时已一年半的孟晚舟案终于迎来首个判决结果。加拿大不列颠哥伦比亚省高等法院的法官 Heather Holmes 宣布,美国司法部指控孟晚舟的银行欺诈罪名,在程序上可适用双重犯罪引渡标准,据此驳回了华为首席财务官孟晚舟解除引渡程序的请求。这意味着,案件的审理进入第二阶段,孟晚舟律师团队需要援引其他理由反对引渡。
华为随即声明对判决结果失望,表示将继续支持孟晚舟寻求公正判决和自由。接下来双方将围绕引渡美国进行抗辩,整个案件可能持续数年时间。
与旷日持久的孟晚舟案相比,更紧迫的问题已经摆在华为面前:5 月 15 日,美国商务部启动了新一轮针对华为的制裁,直指华为自研芯片的能力。
美国商务部称,在过去一年,华为仍在使用美国的技术和软件来生产芯片,破坏了美国对其实施的出口管制。美国政府为华为量身打造一套新的「外国直接产品规则」:如果一款芯片由华为及其旗下的海思设计,并使用了美国政府管控的软件,或在制造过程中使用了美国管控的设备,即便整个生产过程都发生在美国之外,相关企业在向华为交付芯片前,也需要向美国商务部申请许可。
目前全球的芯片设计和制造均使用大量美国的软件和设备,华为也不例外。事实上,如果美国的禁令从严执行,短期内,华为在全球都难以找到为之生产芯片的代工厂,其与高通、三星齐名的芯片设计能力,将无用武之地。
「新规意在切断华为决定行业技术规范的能力。」曾在特朗普政府任职的美国国家经济委员会前副主任威廉姆斯 (Clete Willems) 向财新记者表示,新规之下,华为仍可以在市场上购买现成的芯片,只是难以根据自己想要推进的方向定制一款芯片。
华为去年的主题词是「补漏洞」,现在已然变为「求生存」。5 月 18 日,华为改变了一年一度分析师大会首日的议程,缩短了演讲和问答时间,华为轮值董事长郭平在会上称,由于新的出口规则还有很多不清楚的地方,华为目前正对事件进行全面评估,华为的业务将不可避免地受到巨大影响,但华为有信心尽快找到解决方案。
国内半导体研究机构芯谋研究首席分析师顾文军将美国新规比作是美国政府的「核武器」,「目前虽还未引爆,但已箭在弦上」。
出口新规尚有 120 天的缓冲期,可以让华为此前下的订单继续发货,给各方都留出了评估和博弈的时间。受新规影响较大的芯片代工巨头台积电面对目前已占自己收入约 20% 的大客户华为,势必会权衡得失。
2019 年 5 月 16 日,美国商务部开始对华为实施出口管制,所有产品如果有 25% 以上的技术来自美国,需获得美国商务部颁发的许可证,才能向华为供货。这在美国法规中被称为「最低限度原则」。
在此之前,美国于 2018 年采用了最低限度原则对中兴进行制裁,曾导致中兴「休克」了 88 天。不过华为通过提前备货和「备胎」,渡过了最初的艰难时刻。华为的大量供应商,包括不少美国芯片企业,也找到了在出口管制下继续合作的方法,从去年 6 月起,陆续恢复了供货。
今年 3 月,华为亮出 2019 年成绩单,外界看到的仍是一家高速增长的企业:销售收入同比增长 19.1%,净利润同比增长 5.6%。
此次美国制裁加码,留下的博弈空间到底有多大?至关重要的台积电将如何抉择?华为还能否凭借备货和「备胎」再次闯关?
几乎所有接受财新记者采访的人士都表示,美国针对华为的这一轮打击,范围比之前预想的要窄,但无论是打击的对象,还是打击的环节,都意在精准。美国商务部在新闻稿中也称,此次是「狭义和战略性地」 (narrowly and strategically) 针对华为获取芯片的能力。
在第一轮打击中,华为能扛下来,一方面靠的是提前储备了大量美国元器件,以熬过过渡阶段。之后,英特尔、美光等美国芯片企业认为,它们的部分产品只用于消费电子,不涉及国家安全,于是从爱尔兰、以色列等美国之外的芯片工厂继续向华为供货。欧洲和日韩的供应商也因为美国技术含量没有超过 25%,而持续供货。
另一方面就是海思全球领先的芯片设计能力。在去年 5 月的采访中,华为创始人任正非曾将海思比喻成「担架队」,随时为主战部队架桥和加油。在过去一年,由海思设计的一款款芯片完成了「备胎」的任务:手机和平板电脑中的麒麟芯片全面替代了高通,服务器芯片鲲鹏用来替代英特尔,人工智能芯片昇腾用来替代英伟达……
这种高效「补洞」的能力,让美国政府盯上了海思。作为一家芯片设计企业,海思在芯片设计上需要使用美国的 EDA (Electronic design automation,电子设计自动化) 软件,在制造上高度依赖台积电的代工。
「华为作为一个 ICT (信息通信技术) 设备和终端公司,我们能够 (做好) 产品的设计, (甚至是) 集成电路的设计,但是超出这之外的很多能力,我们并不具备。」在 5 月 18 日的分析师大会上,郭平的回答透着一丝无奈。
在芯片设计领域,全球的芯片企业都在使用美国 Synopsys、Cadence 和德国西门子旗下的 Mentor 三家 EDA 公司开发的工具,国内 EDA 企业尚在起步阶段,在先进制程上无法替代。一名 Synopsys 的中国员工告诉财新记者,去年 5 月之后,他们便与华为再无新的合作,但华为仍可以继续使用此前已经拿到授权的 Synopsys 软件,其中涵盖了最新的 5 纳米工艺。这也是华为在制裁之下可以不断推出芯片的原因。
台积电则拥有全球最先进的芯片制造技术,5 纳米制程于今年一季度小量投产,目前正在研制 3 纳米制程,预计于 2021 年下半年试产。华为是台积电的第二大客户,仅次于苹果。去年美国第一轮制裁之后,台积电以源自美国的技术不超过 25% 为由,继续为华为生产芯片。美国商务部为此还专门派人前去调查,但没有发现违规。2019 年,华为给台积电带去约 51 亿美元的收入,占其总收入的 14%。
过去半年,美国政府一直在研究如何阻断台积电与华为的关系,甚至曾考虑将最低限度原则的指标从 25% 降至 10%。但这会连带打击向华为出口产品的美国芯片企业,引发行业反弹。台积电也对外释放消息称,其最先进的 5 纳米和 7 纳米制程,源自美国的技术比重不到 10%,只有 14 纳米工艺会受影响。
另一条路线是从半导体制造设备着手,只要使用美国的半导体设备制造华为设计的芯片,都需要获得美国商务部的许可,才能出货给华为。半导体制造设备涵盖离子注入设备、刻蚀机、光刻机、测试设备、清洗设备等多个环节。中国台湾市场研究机构集邦咨询 (Trend Force) 向财新记者表示,全球半导体制造设备目前仍由少数大厂主导,应用材料 (Applied Materials)、泛林集团 (Lam Research) 和 KLA 三家美国企业囊括了整个市场超过 40% 的份额,甚至在一些制程上,出现了一家独大的局面。
「不仅台积电和中芯国际,包括其他晶圆代工厂和半导体制造商在短期内,对美国设备都会有一定程度的依赖。」集邦咨询认为。
美国商务部希望借此阻断华为生产先进芯片的能力、补上去年制裁的漏洞。尽管如此,此次出台的新规,仍有回旋空间。
美国科文顿·柏灵律师事务所 (Covington & Burling LLP) 指出,新规影响的是供应给华为的芯片,但如果这些芯片是直接提供给华为的客户,即便是按照华为的指示供应的,也不适用于新规。
在实际应用中,华为完全可以利用这个规则,与客户协商,将台积电代工的芯片直接运给电信运营商等客户,由客户找代工厂组装产品。去年,华为曾与一些欧洲的电信运营商达成共识,一些包含美国技术的产品和服务,华为无法继续提供,便由运营商自行采购。
不过,美国政府对此已经有所警觉,多位美国官员在 5 月 20 日表示,会关注华为如何绕开新规。
多位美国出口管制律师指出,新规中还有一些概念亟待澄清,比如由华为「制造或开发 (produced or developed by)」到底是什么意思,文件中并没有说明。
美国奥斯顿律师事务所 (Alston & Bird LLP) 表示,在出口管制中,广义下的「制造」包括产品的生产、组装、检测和质检等步骤,「开发」包括设计、调研、概念设计、原型测试、生产测试等,但对于华为与其他企业合作开发的芯片,到底华为参与到什么程度,可以算作「制造或开发」,恐怕还需要美国商务部进一步细化。
美国律所 Crowell & Moring LLP 专攻出口管制的合伙人 Maria Alejandra del-Cerro 则向财新记者指出,这个限定条件也意味着,其他企业在美国以外生产的现成 (off-the-shelf) 芯片,只要符合去年的规定,仍可以卖给华为。
新规于 5 月 15 日当天生效,但公众可以在 7 月 14 日前提交意见。市场亦担忧,一些新规中留下的口子,在这个过程中可能被关上。
对于台积电卷入中美纷争,台积电创始人张忠谋曾有预言。2019 年 11 月,他在参加台积电内部活动时表示,在和平年代,台积电只是信息技术 (IT) 供应链的一环,但当世界不安静了,台积电就会成为地缘战略家的必争之地。
就在美国宣布对华为实施新一轮制裁的当天,台积电宣布,拟在美国亚利桑那州投资 120 亿美元建设一座晶圆厂,采用 5 纳米制程技术,预计 2021 年动工,2024 年开始量产。
第三方研究机构 Isaiah Research CEO 曾盟斌认为,洛克希德·马丁等美国军工企业对台积电工艺的依赖,是美国要求台积电在美建厂的主要原因,因此该厂的产品组合中,会有 40% 国防相关芯片,以及 40% 的云端 AI 芯片。该厂每月仅有 2 万片产能,占台积电 5 纳米制程的 20%,总产能的 2%。
顾文军分析,考虑到富士康此前在美国建厂所遇到的种种问题,台积电赴美建厂未来能否实施,仍有很大的不确定性,且 2 万片的月产能偏少,不足以支撑一座先进晶圆代工厂。他认为,台积电更多是一种姿态,示好特朗普政府。
市场普遍认为,台积电建厂的承诺意在争取继续给华为代工,经济效益不会很好。5 月 15 日,在美国国务院的发布会上,负责经济增长、能源和环境的副国务卿 Keith Krach 表示,美国政府未向台积电作出发放许可的保证,未来也不会给这种保证。
专门研究中国科技行业的香港城市大学副教授傅道格 (Douglas Fuller) 向财新记者表示,台积电显然希望通过在美国建厂换取美国政府对其继续与华为合作的许可。如果美国政府不给其许可,台积电有可能以此为由,取消建厂的计划。
根据市场研究机构 Counterpoint Research 的报告,华为依赖台积电生产的芯片涵盖手机、基站、服务器等一系列产品:智能手机高端芯片包括 5 纳米制程的麒麟 1020、7 纳米制程的麒麟 980 和麒麟 990,其中麒麟 1020 计划用在今年下半年的旗舰手机 Mate 40 上,麒麟 990 已用于 P40 手机中;5G 基站芯片天罡,采用 7 纳米工艺;数据中心和云计算芯片包括采用 7 纳米制程的服务器芯片鲲鹏 920、人工智能芯片昇腾 910,以及采用 12 纳米制程的昇腾 310。
美国商务部表示,为防止新规对外国制造厂产生不利的经济影响,只要是华为在 5 月 15 日前下的订单,能在 120 天内——即 9 月 12 日之前——完成出货,则不需要美国审批。芯片生产一般需要两个月以上,华为 5 月下的订单应当可以在截止日期前完成出货。
据中国台湾媒体《经济日报》报道,美国升级制裁后,华为立即向台积电下了 7 亿美元的加急订单。台积电回应财新记者称,公司不披露特定客户订单细节,也无法回应市场传闻。多位中国台湾芯片业人士向财新记者表示,对于新订单,台积电在厘清美国新规之前,应当不会贸然生产。
据 Isaiah Research 研究,从台积电现有产能去评估,7 纳米没有多余产能,5 纳米有一些,再考虑生产时程的限制,如台积电愿意接受急单,可为台积电贡献 4 亿美元营收。
曾盟斌进一步测算,替华为代工的申请,四季度是否被美国商务部批准,仍有高度不确定性,因此在最坏的状况下,今年四季度,5 纳米制程的稼动率 (机器设备实际的生产数量与可能的生产数量比值) 可能减少 17% 至 22%。假使没有其他客户拿下闲置产能,7 纳米制程稼动率可能减少 13% 至 18%。
集邦咨询的调查也显示,目前海思在台积电投片占比约两成左右,而全球经济受疫情影响不确定性很高,如果台积电无法获得美国许可,其他厂商对 7 纳米等先进工艺的需求,将难以完全补足海思留下的缺口。
值得注意的是,华为被美国制裁期间,中国大陆芯片代工企业中芯国际 14 纳米工艺量产,正加紧研发 12 纳米工艺。近一个月来,中芯国际资本动作频繁:5 月 5 日公布拟在科创板上市,募资超过 200 亿元用于扩产、增强研发;5 月 15 日中芯国际上海晶圆厂获 22.5 亿美元增资,拟将月产能增加约 5 倍。
深圳半导体行业协会秘书长常军锋认为,中芯国际的技术水平还没达到美国定义的先进标准,美国现阶段或许不会对中芯国际作出过多限制。中芯国际当前最先进制程为 14 纳米,于 2019 年四季度进入小量生产,还处在提高良率的过程当中。
不过,傅道格认为,如此精细的供应链管理似乎并不符合特朗普政府的一贯作风,而且只给中芯国际许可,也会惹怒台积电,可能性较小。
他认为,考虑到海思每年在代工方面花费数十亿美元,如果美国政府长期实施许可证制度,会促使各地的代工厂逐渐转向其他国家的半导体制造设备。在全球排名靠前的半导体设备厂商里,还有东京电子等一批日本企业,在中国台湾和大陆,也有一些半导体设备厂可以扶持。
「这种转换所需的开支将不会小,但可以想象,会有很多政府愿意出面进行补贴。」傅道格表示,「美国政府对此可能会感到不开心,但这并没有违反他们的法律。」
今年 1 月 21 日,任正非在瑞士达沃斯出席世界经济论坛时就判断,美国今年会升级打击华为。彼时,面对接下来美国升级打击的措施,任正非表示,因为有了第一波的经验,比去年「更加胸有成竹」,华为不会出现问题。
根据华为计划,2020 年增长速度预计会较 2019 年调低。郭平表示,去年的打击已经让华为的收入比预期目标减少了 120 亿美元。
华为对一些业务也进行了调整,比如担心美国将最低限度原则从 25% 降至 10%,华为将部分 14 纳米芯片从台积电转单到中芯国际。今年 5 月初,由中芯国际代工的低端手机芯片麒麟 710A 已出现在荣耀 Play 4T 手机上。
备货则从未放松。5 月 18 日,郭平在分析师大会上对外分享了两组数据:华为的备货量比 2018 年的规模更大,去年的存货总价值达到 1674 亿元,同比增长 73.4%;2019 年,华为向美国企业采购了 187 亿美元的产品,比 2018 年的 110 亿美元多出 70%,考虑到华为去年的销售收入仅增长 19.1%,大量的采购应该是备货。
市场普遍认为,通过提前备货,华为的各项业务撑到今年年底,应该问题不大。顾文军认为,在存储器等标准化产品上,华为的存货应该较多,可能足以维持一年半,但在需要定制的非标准产品上,存货相对较少,主要满足的是今年的需求。
Gartner 半导体研究副总裁盛陵海认为,华为手机以外的产品,比如 5G 基站,出货量不大,提前多备库存,就可以解决短期问题,但华为手机对芯片需求量大,更新升级快,如果备太多库存,将无法满足新品上市周期的需要。
集邦咨询向财新记者表示,华为下半年的旗舰手机 Mate 40 预计将搭载用 5 纳米工艺制造的麒麟 1020,然而台积电的 5 纳米芯片今年一季度才开始少量投产,原先预计产出峰值是在今年四季度。现在,华为必须通过 120 天的宽限期,来储备 5 纳米芯片,如果后续台积电无法获得美国政府的许可,搭载海思 5 纳米芯片的手机的出货量势必会受到影响。
Canalys 分析师贾沫直言,如果华为的 5 纳米加急单不能实施,对 2020 年底 Mate 系列和 2021 年的 P 系列手机会有直接影响,这会给华为辛苦在国内攻下的高端市场带来冲击。
去年,美国的制裁已经使华为手机无法继续使用谷歌的安卓系统和手机应用。Strategy Analytics 预计,这将使华为手机今年的海外销量同比下滑超过 50%。若华为高端手机的自研芯片持续受限,对于华为消费者业务无异于雪上加霜。据华为消费者业务首席战略官邵洋介绍,在国内 5000 元以上的手机中,华为的市场份额已经从 2019 年一季度的 17% 增加至 2020 年一季度的 27%。
「短期来看,华为会多样化自己的芯片来源,从以自研麒麟芯片为主到采购第三方的芯片为主。但这种转变可能会对高端产品的差异化造成挑战。」Strategy Analytics 智能手机研究总监隋倩认为。
5 月 24 日,华为发布畅享 Z 系列手机,即搭载联发科 7 纳米 5G 芯片天玑 800。华为旗下荣耀总裁赵明在接受财新记者等采访时表示,未来会与联发科就 5G 芯片进行合作。联发科回应财新记者称,公司一向遵循相关全球贸易法令规定,针对相关情况不予评论。
不过,联发科在新工艺尝试上要比海思保守,产品主要聚焦中低端。业内人士普遍预计,联发科 2021 年才会推出 5 纳米级芯片,比海思晚一年左右。盛陵海认为,未来华为海思可能会通过 IP 授权或合作的方式,让其他芯片设计公司为其定制手机芯片。
长远来看,相较手机,华为 5G 基站业务困难更大。盛陵海介绍,5G 基站需要专用集成电路 (ASIC),爱立信主要使用的是美国可编程的 FPGA 芯片,诺基亚和三星是自己开发的芯片。在美国制裁前,华为使用的是美国的 FPGA 芯片和自研的芯片,制裁切断了 5G 相关的 FPGA 芯片供应。如果各家代工厂无法替华为生产这些专用芯片,华为又无法获得美国的 FPGA 芯片,在用完所有库存之后,则会面临断货危机。盛陵海认为,华为对此应该有所准备,储备了较多的库存。
过去几年,海思设计的芯片一直代表了华为产品的核心竞争力,水平超出国内绝大多数芯片设计公司。如果华为完全转向第三方采购芯片,即便生存下来,显然也要大大褪色。
因此,许多人呼吁,在芯片代工领域「去美国化」完成之前,中国政府应当采取反制措施,捍卫中国企业的利益。3 月 31 日,华为轮值董事长徐直军在年报发布会上表示,相信中国政府不会让华为任人宰割。
「为什么不能基于同样的网络安全原因,禁止美国公司的 5G 芯片及含有 5G 芯片的基站和智能手机、各种智能终端在中国使用呢?」徐直军表示,潘多拉盒子一旦打开,全球产业链的任何一个玩家都很难独善其身,最终毁掉的可能不止华为一家企业。
目前来看,中国政府尚未祭出任何反制措施。傅道格分析,未来几个月,台积电仍在替华为生产芯片,过渡期之后,美国商务部的管制会有多严,目前仍然未知,11 月的美国总统大选也会对此产生影响,因此难以给出恰当的回应。但他认为,如果到了 11 月或更晚的时候,台积电仍无法拿到为华为代工的许可,这一事件便有可能升温。
在华为内部,经过了去年美国出口管制的洗礼,许多华为员工面对这次制裁加码,已经平静很多。「相信公司和客户。」有华为基层员工向财新记者表示。在他们的微信朋友圈,那架在「二战」中被打得千疮百孔的战斗机的照片又回来了。去年 5 月,这张照片下面,配的文字是「英雄自古多磨难」,今年改成了「回头看,崎岖坎坷;向前看,永不言弃」。
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