芯片制造能不能做到完全“去美國化”？

距離美國將華為加入實體清單已經(jīng)一年有余，從表面上看，華為至今活的好好的，而且依靠國內(nèi)市場的強勁增長，其 5G 通信設備、5G 手機業(yè)務幾乎沒有受到太大影響，導致很多媒體紛紛拋出“華為海思可以完全脫離美國搞自研”的論調。

2020 年一季度華為手機占據(jù)過半市場份額

但其實事情始終在向不好的方向發(fā)展。6 月 9 日，芯片代工廠臺積電舉辦年度股東大會，會上臺積電董事長劉德音毫不避諱的說到，“我們希望這種情況（斷供華為）不會發(fā)生。但是如果發(fā)生了，我們將在很短的時間內(nèi)（通過其他芯片公司的訂單）替代補足，現(xiàn)在還很難預測替代需要多久。”

臺積電董事長劉德音

要知道華為海思在臺積電訂單占到臺積電 2019 年全年收入的 14%，僅次于蘋果，而臺積電掌門人卻能開誠布公的說出這樣的話語，這充分說明，臺積電已經(jīng)做好了未來美國政府徹底禁止臺積電為華為代工的最壞打算。

既然事已至此，今天的文章我想簡單的談一談，假如最壞的情況真發(fā)生了，即美國商務部拒絕一切使用美國技術或設備的公司供貨華為的申請，那么華為海思能不能做到完全去美國化制造芯片呢？

01 芯片設計能不能國產(chǎn)化

根據(jù)市場調研機構 IC Insights 公布的最新數(shù)據(jù)顯示，華為海思目前是國內(nèi)最大、全球排名第 10 的半導體公司，要知道這個榜單內(nèi)囊括的是芯片全產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)，也就是說在與英特爾、三星、臺積電、英偉達等大佬們放在一起排名的情況下，海思依然在 2020 年一季度收入排到第 10。毫無疑問，海思目前是全球頂尖的半導體企業(yè)。

2020 年一季度全球前十強半導體企業(yè)

但是，海思屬于 Fabless 企業(yè)，也就是無工廠芯片供應商或者說芯片設計企業(yè)，簡單來說海思只能設計芯片，不能生產(chǎn)制造芯片，因此才需要臺積電或者中芯國際這樣的 Foundry 芯片代工廠為其將設計好的芯片生產(chǎn)出來。

打個比方，海思相當于設計師，臺積電相當于印刷廠，沒了臺積電，海思就是只能在電腦上完成設計方案，但不能將設計方案真正化為成品宣傳海報的空想家。

先不提芯片代工的問題，海思可以脫離美國技術獨立完成芯片設計嗎？

答案是不能。當前芯片設計一定需要使用 EDA 軟件，學工科的胖友們應該很多都上過 EDA 軟件使用的課程（當時上課從始至終都有種這 TM 是給人學的嗎的趕腳），EDA，Electronic design automation，翻譯過來就是電子設計自動化，EDA 軟件就是幫助工程師使用軟件進行復雜芯片設計的計算機軟件。

目前 EDA 軟件存在三大巨頭，即 Cadence、Mentor Graphics（總部美國，后被西門子收購）和 Synopsys，它們?nèi)渴敲绹ɑ蛘Q生美國）公司。

EDA 三巨頭簡介，來源“智東西”

全球任何芯片設計大廠都需要使用這三家公司的軟件來進行芯片設計，當然如果是低端芯片那可能小公司的軟件對付對付也行，但要知道華為海思目前設計的芯片都是 7nm 制程的最頂級手機或服務器、基站芯片，因此必須使用美國公司的 EDA 軟件，是必須，沒得選。

2018 年，美國三大 EDA 巨頭占據(jù)中國市場份額的 95%，剩 5%基本就是低端芯片設計市場。

EDA 三巨頭 2018 年在中國市場份額，來源“前瞻經(jīng)濟學人”

這三家公司已經(jīng)履行對華為斷供的政策。那么華為怎么辦？華為海思雖然前期已獲得了美國 EDA 公司的軟件使用授權，可以正常使用，但由于斷供原因，EDA 軟件不會再獲得更新以及技術支持，也就說，未來海思的新一代芯片產(chǎn)品，將無法使用新版本的 EDA 軟件。畢竟隨著芯片制程與工藝的提升，如果設計軟件跟不上，對于海思來說會很艱難。

當然國內(nèi)也有一些 EDA 軟件公司（比如華大九天），但是就像我前面說的，在高端芯片設計方面美國公司無可替代。

中國 EDA 龍頭華大九天

另外，就算解決了 EDA 方面的問題，也僅僅是部分解決了 CPU 和 GPU 的問題。華為目前在基站上使用的 FPGA（Field－Programmable Gate Array，屬于專用集成電路中的一種半定制電路，是可編程的邏輯列陣）芯片可以說 100%來自于美國公司，因為這個領域被美國公司完全壟斷。

FPGA 全球市場份額

據(jù)稱，華為已儲備最多能使用兩年的的賽靈思公司的 FPGA 芯片。目前這個領域國內(nèi)無可替代公司。

除了 FPGA 外，美國公司英特爾與 AMD 在個人電腦與服務器芯片方面也處于壟斷地位，但個人覺得華為在這方面可以實現(xiàn)替代，今早剛看到新聞蘋果已經(jīng)準備自研處理器替代蘋果電腦上的英特爾芯片了，另外華為本身就有服務器 CPU 產(chǎn)品“鯤鵬”。

海思目前的全系列芯片

02?芯片制造設備能不能國產(chǎn)化

雖然大家都知道芯片制造中主要的一種設備叫做光刻機，全球高端光刻機市場被荷蘭公司 ASML 壟斷。

ASML 光刻機

但其實芯片制造涉及復雜的流程工藝，包含各類的制造生產(chǎn)設備，光刻機只是其中的一環(huán)。

芯片制造流程

根據(jù)美國半導體產(chǎn)業(yè)調查公司 VLSI Research 發(fā)布的 2018 年全球半導體生產(chǎn)設備廠商的排名結果來看，幾乎家喻戶曉的 ASML 僅排名第二名，全球排名第一的半導體設備廠商其實是來自美國的“應用材料公司”。

2018 年全球半導體設備廠商排名

應用材料公司幾乎可以生產(chǎn)用于制造半導體芯片的各種設備，包括沉積（CVD、PVD 等）、離子注入、刻蝕、快速熱處理、化學機械平整、計量檢驗等。簡單來說除了光刻機它不造，剩下它都行。

美國應用材料公司

而且除了應用材料公司外，榜單前 10 名中依然還有 3 家美國公司，也就是說，全球 10 強半導體設備公司美國公司占據(jù)四席。

有沒有一種可能，在芯片制造環(huán)節(jié)完全使用國產(chǎn)設備呢？

這么說吧，在芯片制造的每個環(huán)節(jié)涉及到的每種設備，中國都有相關企業(yè)能生產(chǎn)設備，只不過有的達到世界領先水平，有的還只能處于入門水準。

比如蝕刻環(huán)節(jié)的蝕刻設備，中國的中微半導體已經(jīng)可以生產(chǎn) 5nm 制程設備。在中微半導體 2019 年年報中，其表示公司開發(fā)的高端刻蝕設備已在各大國際知名廠商的 65nm 到 7nm 的芯片生產(chǎn)線上。另外,財報還顯示,中微半導體根據(jù)客戶（大概率是臺積電）的需求已經(jīng)開發(fā)出了 5nm 刻蝕設備，并且獲得了行業(yè)領先客戶的批量訂單。

中微半導體

而在關鍵的光刻環(huán)節(jié)，目前國內(nèi)最頂尖的光刻機制造商上海微電子，預計將于 2021-2022 年交付第一臺 28nm 工藝的國產(chǎn)沉浸式光刻機。雖然與目前 ASML 的 7nm 甚至 5nm 光刻機相比，28nm 光刻機簡直是上個時代的產(chǎn)品，但要知道上海微電子的 90nm 光刻機一直用了 13 年至今，才終于研發(fā)出新一代產(chǎn)品。

上海微電子的光刻機

而且，目前全球絕大多數(shù)芯片其實并不需要 10nm、7nm 這樣的高端制程，搞定 28nm 制程已經(jīng)可以解決大部分芯片需求了。

全球芯片制程需求

但對于手機、電腦、服務器、基站等高端芯片來說確實是遠遠不夠的。

其他環(huán)節(jié)生產(chǎn)設備就不一一舉例了，總的來說，用全國產(chǎn)設備組成一條能湊合用的芯片生產(chǎn)線問題不大，但是對于海思來說依然遠遠不夠。所以想脫離美國或者其盟友國家的生產(chǎn)設備實現(xiàn)高端芯片的生產(chǎn)制造，基本不可行。

03?芯片制造能不能國產(chǎn)化

臺積電在 6 月 9 日的股東大會里，對于能否建立一條沒有美國技術、設備的生產(chǎn)線，劉德音表示，臺積電需要使用很多美國設備。

就算是中國大陸芯片代工廠中芯國際，由于使用美國設備，也是要受到美國政策影響的。由于中芯國際近期要回國內(nèi)科創(chuàng)板上市，因此 6 月份剛剛公布了招股說明書，在其招股說明書中明確注明：

“若干自美國進口的半導體設備與技術，在獲得美國商務部行政許可之前，可能無法用于為若干客戶的產(chǎn)品進行生產(chǎn)制造。上述修訂的規(guī)則中，仍然有許多不確定的法律概念，其具體影響的程度，目前尚未能準確評估?！?/p>

若干客戶中其中最重要的一個就是華為。由于華為目前完全不具備芯片制造能力，如果沒有臺積電和中芯國際的代工，是不能制造芯片的。

而且就算是中芯國際能為海思代工，其僅具備最高 14nm 制程芯片代工能力，無法制造華為目前全系高端芯片，而中芯國際已經(jīng)是國內(nèi)領先其他代工廠幾個時代的最頂級代工廠了。

全球主要芯片代工廠當前制程能力

因此就算海思能把芯片設計出來，目前來看想把芯片生產(chǎn)出來，也困難重重。

04?總結

如果想完全去美國化的生產(chǎn)低端芯片，那么這事兒目前來看可行。

但如果是華為海思這種級別的公司，想不使用任何美國技術與設備生產(chǎn)高端芯片，那么需要頂尖的芯片設計工程師團隊+國產(chǎn)高端 EDA 軟件+每個環(huán)節(jié)完全國產(chǎn)的高端半導體制造設備+一家熟練掌握所有工藝流程的高端芯片代工廠，目前除了頂尖的芯片設計工程師團隊外，其他條件需要國內(nèi)相關企業(yè)跨越人家領先幾年到幾十年的代差，難于登天。