标签: 半导体供应链

随着中美贸易战的打响，供应链安全越来越多的成为了企业关注的焦点，很多人对供应链安全的直觉就是“独立自主”“去美化”“国产化”“内循环”，显然是十分不成熟也非常不科学的，因为安全包含的因素有很多：合适的成本、合适的数量、合适的时间甚至合适的地点，关键要素是合适的成本和合适的数量。首先我们先回顾最近比较热门的中美贸易的冲突事件。 1.据CNBC报道，北京时间8月9日晚，美国总统拜登正式签署《2022年芯片与科学法案》（以下称“芯片法案”），芯片法案正式成法生效。 1.1该法案对美本土芯片产业提供巨额补贴，并要求任何接受美方补贴的公司必须在美国本土制造芯片。 1.2据彭博社此前报道称，美国正在收紧对中国出口芯片制造设备的限制，已经禁止未经许可向中国大陆芯片制造商出售大多数可以制造14nm或更先进制程的芯片的设备。该消息也得到了美国两大半导体设备供应商泛林集团和科磊的证实。 2.8月13日消息，美国商务部周五发布最终规定，对设计GAAFET结构集成电路所必须的EDA软件；金刚石和氧化镓为代表的超宽禁带半导体材料；燃气涡轮发动机使用的压力增益燃烧(PGC)等四项技术实施新的出口管制。 3.8月31日消息，据国外媒体报道，芯片厂商AMD和英伟达已经相继收到总部通知，要求对中国区客户断供高端GPU芯片。9月1日晚间，英伟达表示，公司获得了美国的出口新批准：针对H100芯片，英伟达获得了出口、再出口和国内转让的相关授权，用于保障继续研发H100芯片；针对A100，新授权允许英伟达在2023年3月1日之前出口美国用户所需要的A100芯片。 三大半导体技术（半导体设备、EDA和高端AI芯片）封锁措施依照时间顺序有条不紊先后展开，同时也附加了先进半导体制造工艺投资的限制措施，可以相对清晰的去解读美国政府战略意图：遏制中国半导体产业取得竞争优势的途径，遏制中国人工智能产业获取竞争优势的路径。从更宏观的角度来思考，美国政府的目标不是绝对的消灭中国的科技产业，也不是采取全面的竞争对抗措施来打击中国高科技产业，毕竟美国为此会付出更严重的损失，是得不偿失的举措。我记得在一个很大的开放论坛上，有一位专家提出这样一个观点：以前美国经济总量是100，我们是10，美国打压你可以损失5-10，中国损失5-10就是灾难性的；现在美国经济总量是100，我们是70，美国不敢损失50-70来对中国来进行贸易制裁。很显然，美国政府承担不了跟中国撕破脸对抗的结局，即使我国对台海用兵，美国也不太可能全面对抗，参考俄乌战争的制裁措施就可以分析出相关条例，当然中美开战那就是极少概率的极端事件，普通的供应链安全措施无法保障企业的运作。 在对中美竞争有一定认识的基础上，再回头去看供应链安全的几个要素。 1. 合适的成本 以NV A100，H100为例，当前已经是价格昂贵，如果美国采取license制度以后，价格会更加的昂贵，阿里腾讯百度京东字节中科院家里再有矿，也经不起大规模和长时间的成本消耗。我们可以看到黑市上禁运的高端FPGA都是几万，几十万的价格，完全背离了市场和商业逻辑。既然采购成本面临着巨大的安全风险，只有打破成本的风险。 第一，国产替代，虽然当下中国GPU厂商很多，技术水平确实存在局限性，生态和可用性存在诸多的问题，只有生态系统打通后，才能实现大范围的替代。当然加速卡如果可以替代，中国的GPU厂商肯定会面临另外一个问题：EDA设计和GPU制造工艺限制，美国政府给出的组合制裁措施。无论是景嘉微、GPU新势力都在国内无法制造GPU芯片的，先进制程都在台积电和三星手里。 第二，技术攻关，政府需要集中优势的科研资源，在现有的EDA，芯片制造，半导体材料，半导体设备集中突破，为长远的供应安全提供底层的技术支撑。当然，美国企业正常销售给中国的中低端芯片，成本可控，中国企业也可以正常采购，我们可以选择美国，也可以选择中国，也可以选择日本产品。 2.合适的数量 美国商务部采取license的制度的限制措施，其中隐含了另外一层含义，就是销售的数量限制。包括之前的高端数控机床，FPGA等等，中国企业可以申请，美国政府相关机构会依据企业的情况进行审批，如果涉军或者之前列入美国制裁的企业就别想了，而常规的商业企业如果需要大规模的获得采购，估计需要付出美国政府游说的费用，而使用数量肯定是不是正常商业交易和供应链策略那样简单便捷。从某种程度上来讲，不能真正意义上的获取到足够数量的供应资源，供应链也是不安全可控的，只是面临的问题不是有无问题，而是数量多少的问题。针对类似风险，政府和企业所需要采取的措施肯定是不一样的。企业可以中国替代产品优先，美国产品其次；政府还是需要组织科研力量去攻关技术，当然优先级可能靠后。 3.合适的时间 购买过大容量的FPGA的人都知道，如果需要购买，企业需要通过代理商或者原厂去申请授权证书，而申请证书的难度和时间是不受企业和供应商控制，特别是高端的产品，时间更加难评估。 从这个意义上来看，如果你获取供应的时间无法有效的掌控和规避供应风险，供应链安全也是无从谈起。这里应对和解决措施需要企业根据自身的产品 特点，市场特点，开发周期等等来去应对风险。 当然，供应链安全远远不止上面说的那样简单，也没有绝对的安全和不安全，有特殊目的获取，包括黑市、走私，海外注册中间人公司，跨国海外购买合作购买等等，当然这些都不是常规商业化的供应链解决方案，无法进行深度论述。 综上所述，供应链安全不是毫无原则喊口号的“全面国产替代”，也是不是民粹主义式的“去美化”，更不是“闭关锁国”式的“独立自主”，中国没有办法完全脱钩美国，美国更没有办法脱钩中国，一刀切式的嘴炮英雄无法解决中国供应链的安全，更加无法确保中国继续稳定的“和平崛起”。

作者草木本芯 引言 在数万年的历史长河中，近两百多年的人类世界发生了最显著的变化，而这主要是源于工业和科技的力量。从信息时代开始人类开始形成一个完整的世界和紧密的协作关系。 1946 年诞生了计算机， 1947 年诞生了晶体管（ Transistor ）， 1956 年提出 AI （人工智能， Artificial Intelligence ）， 1958 年诞生了 IC （集成电路， Integrated Circuit ）， 1973 年诞生了手机， 1991 年万维网向公众开放…… 半导体（ Semiconductor ）是这一切技术和产业的基石。 在整个电子制造业体系中，处于上游的半导体产业是核心，资本和技术含量最密集，壁垒也最高，掌握这一环节关键技术的经济体，就会在供应链的全球体系中处于支配地位。 WSTS ( 世界半导体贸易统计， World Semiconductor Trade Statistics) 将半导体分为分立器件、光电子器件、传感器和 IC 四大类。半导体产业在电子业产值中占比约 1/3 左右，其中 IC 的产值占整个半导体产业约 84% 的比重。 2018 年全球半导体市场规模为 4780 亿美元，其中 IC 的市场规模为 4016 亿美元。在没有特别说明的情况下，业内常以半导体指代 IC 。 IC 产业本身又可分为设计、制造、封装测试等环节，以及为其提供支撑的 EDA 、 IP 核、原材料和设备。 时至今日， IC 产业已发展成为一个异常庞大而复杂的系统性工程，供应链在全球各地进行细化分工，各环节互相协作和支持，缺一不可。参与国际分工的企业，一旦某一环节出现问题，或得不到支持，技术发展就会受阻，产品将不再有经济性可言。 发展 IC 产业需要长期不间断的投入、庞大的资金、专业的人才队伍和大量的经验积累，尤其在制造环节更是涉及一整套极其复杂而精密的工艺与设备、高精度原材料和顶级专家。 二战后，信息产业革命由美国发端，并在之后扩展至欧洲日韩和中国台湾，而内地因长期受制于技术封锁和发展不均衡等因素，半导体的高精尖技术及基础科研同发达经济体相比存在较大差距。 真空管的贡献 1946 年，美国造出了人类第一台计算机，据说占地约 170 平米，重约 30 吨，而运算能力只有 5000 次 / 秒，构成却有约 18000 多个真空管……这个大笨象有一点 IC 雏形的意思， 以后人们做的工作就是让它不断缩小并提升它的性能，当然首先还要解决材料问题。 不过很快，第 2 年就诞生了晶体管，第 12 年诞生了真正的 IC ，即将电路所有元件嵌入单片半导体中。 1947 年，美国贝尔实验室的肖克利、巴丁和布拉顿三人合作发明了锗晶体管，这是 20 世纪的一项重大发明，是微电子革命的先声，晶体管在出现后以其尺寸、能耗、可靠性、寿命等优势逐步取代了电子管（真空管， Vacuum Tube ）。 这里需要穿插说明一下电子管， 1904 年发明第一只真空二极管， 1906 年发明第一只真空三极管后，之后大约半个世纪的时间里，电子管被广泛应用于电视机、收音机、电话放大器、海上和空中通讯等领域， 到 1960 年前后，西方国家的无线电工业年产 10 亿只电子管。 同理，在飞机、雷达、火箭的发明与进一步发展上，电子管也功不可没。但是，电子管由于在尺寸、能耗、寿命等方面存在缺陷而基本被淘汰。现在，在高级音响设备等个别领域还有应用。二战后的那个时代，美国科技界真的是英雄辈出。一个重要因素是当时除了北美大陆完好无损外，全世界大部分区域都被第二次世界大战毁的一塌糊涂。 ...... 一个“黄埔” （“西点”） 羽化为蒲公英 上世纪 60 年代的 FSC 进入黄金时期，到 1967 年营业额已接近 2 亿美元，在当时算得上天文数字，据业内人士回忆那时“进入 FSC 就等于跨进了硅谷半导体工业的大门”。但由于决策和定位的因素，几个灵魂人物相继离开， FSC 开始分崩离析，尽管来自摩托罗拉的霍根奋力维持了几年但终究无力回天， FSC 在 1979 年被被卖给一家法国的石油公司， 1987 年又被转卖给 FSC 原总经理斯波克管理的国民半导体公司（ National Semiconductor Corporation, 简称 NSC ）， 此后 FSC 品牌一度被雪藏，直到 1997 年，又被 NSC 再次转卖给一家风险资本公司。 然而，此时 FSC 迎来了第二春，时任 CEO 庞德开始对公司实施战略重组，先后买下 Raytheon 半导体分部、三星半导体功率部门， 1999 年重回纽交所， 2001 年买下 Intersil 的分立功率器件业务、 Impala Linear ，这次的好日子持续了近 20 年。直到 2016 年 9 月， ON （ ON Semiconductor ，安森美半导体 ) 和 FSC 联合宣布， ON 以 24 亿美元现金完成对 FSC 的收购，至此，曾经叱咤硅谷的 FSC 走完了 60 年辉煌而曲折的历程。 FSC 尽管自身命运多舛，但却成为支撑硅谷崛起的“神话”，是半导体行业的人才摇篮和“黄埔军校”，据说全美有超过 200 家公司都与之有或多或少的关系。 由八位叛徒所树立的“叛逆”精神，虽早已根植于硅谷中不少极客与“坏小子”们的精神中。但同样不能忽视的是，硅谷的宽容开放的环境同样至关重要，时至今日，硅谷的“叛逆”精神仍在延续着。新世纪初，硅谷也出现了一家如同 FSC 一样树大根深的人才摇篮公司： PayPal ，“钢铁侠”埃隆 . 马斯克（ Elon Musk ）就是 PayPal 的创始人之一...... 对我国发展半导体产业的启示与借鉴 以上对美国半导体企业的介绍可以说是挂一漏万，其它未提及的知名企业还有模拟 IC 巨头亚德诺 ADI （曾收购凌特）， 2020 年 7 月宣布收购美信 Maxim ；此外，还有模拟 IC 企业 Ciirus Logic ；射频领域巨头科沃 Qorvo （ RFMD 威讯联合和 Triquint 超群合并而来），思佳讯 Skyworks ；以及 Microchip 、 Atmel 、 Xilinx( 赛灵思 )，等 等。至于 应用材料等半导体设备、空气化工等材料领域、 EDA 、 IP 核等方面的企业以后再专门分享。本次分享的重点在于小结和启示，透过美国企业、行业与产业简史，我们能有哪些启发和借鉴，这是需要我们反复盘点和重点思考的部分。在当今全球半导体供应链体系中，美国的优势地位非常明显，其原因和对我们的启示大致有以下几方面（从纯粹的技术发展角度来看）： 1 、美国是信息技术革命的发源地，半导体的设计与制造、电脑、手机和软件等相关产业与技术互相激荡，相辅相成，久而久之会产生惯性势能 , 也是不折不扣的先发优势，客观讲， 技术的后发者和追赶者主要做的就是学习和模仿，在全方位或起码在本质上超越别人之前，再多的谦虚谨慎都不过分，卧薪尝胆的时候需要固本和示弱，只有这样才能有机会多学一点啊，当然在学习和追赶中要消化和吃透别人的技术，在此基础上进行创新； 2 、相对有利的开放、包容、自由和鼓励创新的各项制度配套，移民文化，地大物博，开拓进取的精神，以及前两次工业革命的洗礼和成果； 3 、半导体行业协会的资助、帮扶和协调引领，以及 DARPA （ Defense Advanced Research Projects Agency ，国防高级研究计划局）对研发和市场的支持，该机构资助半导体材料、光电子、 RF 、 MEMS 、 CAD 、 FinFET 、 3DSoC 、 CHIPS 等技术领域，有着放眼未来的远大目标； 4 、在两次世界大战中，美国本土几乎毫发无损，工业、经济和科技各方面反而大大受益，期间全球顶尖人才纷纷涌入美国，科研产生了连续性和积聚性，海量订单换回了海量财富，在二战刚结束的时候，亚欧等地区饱受战火之苦，变得满目疮痍，而信息革命却从美国爆发了； 5 、美国一流的大学制度、科研水平、以及与政商界、新闻界、研究机构等的衔接配合非常好，从而有利于人才的培养，有利于科研资源的有效配置，也吸引到全球各地的人才； 6 、适宜的气候，一般来说，过热或过冷均不利于包括科研和工业在内的各种人类活动，相反，适宜的气温则会促进这些活动，美国的纬度和气候是比较有利的； 7 、源于欧洲的科学精神和文化素养的普及，保障了半导体供应链的均衡协调发展，高科技发展所需的全部要素，要么在本土得到完善的配套和布局，要么延申到其盟友或其控制范围内的国家或地区，从 IC 设计、工艺制程、设备与零配件、材料、以及相关软件、知识产权等各环节实现了供应链的闭环； 8 、半导体产业链的完善大致需要数十年连续的发展，请留意，这种连续和不间断至关重要，在全球化的市场竞争和资源配置体系中，对于知识和资本密集型产业，只有连续长时间的积累才能在世界范围内脱颖而出，才有参与国际分工的资格，才能牢牢地攥紧供应链的比较优势； 从美国半导体业的发展不难看出，半导体科技最初的发展同国防军工机构密不可分，其中重要技术的诞生和发展带有军民融合的色彩，如今的半导体行业竞争激烈而充分，供应链广泛分布在全球各地，形成的产业链异常庞大，是个艰巨的系统性工程， 涉及到精细而复杂的国际分工，其环节包括许多种高精度的原材料、机器设备、软件开发平台和工具、以及半导体器件本身的设计、制造工艺、封装测试等等， 这涉及到数学、物理、化学、计算机、通信、微电子、材料、机械等等多学科知识。半导体产业的发展离不开国际分工协作，更离不开大量的顶尖人才。要最终实现发展，持续不间断的资金、人才、技术、市场等缺一不可， 怎样吸引和汇集巨量的资本和大量全球顶级人才，持续消化和发展技术，并持续在市场中验证，避免被经济周期和技术迭代周期洗出局，至为关键，至关重要。 喜马拉雅听书 中录播了 “半导体供应链的秋月春风”同名 专辑，方便一起交流学习， ⭐ 谢谢 ⭐ 参考资料： 1 、晶体管发明与诞生及发展过程，中科院长春光机所， 2018-01-18 ， http://www.elecfans.com/d/618293.html 2 、万字长文读懂半导体的鼻祖，坚持最后 5 分钟， 360 个人图书馆， 2019-02-24 3 、硅谷之父诺伊斯：乔布斯再这么晚给我打电话……首席创业官搜狐号， 2017-12-19 4 、半导体百年恩怨情仇：一家仙童，半个硅谷，数踪百家号， 2020-5-9 5 、半导体界的隐世老人：德州仪器的得与失，钛媒体 APP ，五矩研究社， 2019-7-16 6 、仙童 (Fairchild) 让你感慨 IC 业的历史， rookie 360 个人图书馆， 2013-09-27 7 、浅谈 CDMA 技术的起源和消亡，电子发烧友，无线深海，蜉蝣采采， 2020 年 01 月 01 日 8 、一文看懂博通的前世今生，中关村在线， 2017-11-17 9 、博通——半导体大佬“前浪”史， TechSugar ，网易， 2020-05-13 10 、 无线通讯专家 -- 李建业， CCTV.COM ， 2008-3-28 11 、历史转折中的英伟达 : 百亿豪赌奇迹 实习生项目救主，新浪科技， 2017 年 9 月 11 日 12 、《硅谷热》作者 : 埃弗雷特 .M. 罗杰斯，范国鹰等译，经济科学出版社， 1985 另外还参考了百度百科等相关资讯