原标题:谁扼住了华为:美日半导体霸权的三张牌 来源:远川研究所

  作者:陈帅/刘芮 编辑:董指导 支持:方正证券(8.740-0.03,-0.34%)科技首席分析师 陈杭

  2020年8月7日,华为余承东公开表示海思麒麟高端芯片已经‘绝版’,中国最强的芯片设计公司,就在我们眼皮子底下被锁死了未来。

  华为海思推出第一款麒麟(Kirin)芯片是在2009年,虽然当时反响一般,但奏响了麒麟腾飞的乐章,随后每一年都有不小的进步:麒麟925带领Mate7打入高端阵营;麒麟955助力华为P9销量过千万……自己研发的芯片,成为华为手机甩开国内友商的最大武器。

  然而到了2020年8月7日,麒麟系列的高端芯片却被迫提前退休,余承东表示麒麟系列中最先进的Kirin 990和Kirin 1000系列,在9月15日之后将无法生产,华为Mate40将成为麒麟高端芯片的绝唱。绝版的原因很简单:受到美国禁令影响,台积电将不再为华为代工。

  台积电并非没有抗争。全球高制程工艺一线难求,台积电话语权其实很强,而且几周前刚刚超过英特尔成为世界第一大半导体公司。所以面对美国禁令,台积电也曾斡旋过,但只要美国提起一个公司的名字,就能让台积电高管们吓出冷汗。这个公司就是:福建晋华。

  福建晋华成立于2016年,目标是在存储芯片领域实现突破。福建晋华是IDM一体化工艺,即设计、制造、封装都要做,一旦产品落地,对大陆整个半导体工艺的都会有所带动和提升。晋华一期投资款高达370亿元,还和台湾第二大代工厂台联电进行了技术合作。

  研发人员日夜奋战,成立一年多后,晋华就打造出了一座12寸的生产线,并准备投产,不料却迎来了资本主义的铁拳。

  2017年12月,美国镁光科技即刻以窃取知识产权为由开始狙击晋华,晋华也不甘示弱,双方在中国福州和美国加州互相起诉。就当局势焦灼之时,早就虎视眈眈的特朗普政府在2018年10月29日发起了闪电战:将福建晋华列入实体名单,严禁美国企业进行合作。

  禁令发出后,和晋华合作的美国应用材料公司(Applied Materials)的研发支持人员当天就打包撤离,另外两家美商科磊和泛林也迅速召回了前来合作的工程师。更严重的是,由于设备中含有美国原件,欧洲的阿斯麦、日本东京电子也暂停了对晋华的设备供应。

  晋华员工回忆外资撤退场景时,总结说:‘这些人根本不给我们时间道别。’

  福建晋华官网上的生产进度,停留在了2018年试投片日,迟迟没有更新,而产品页则直接显示‘页面在建设’中。去年5月10日,英国《金融时报》称,晋华已经开始寻求出租或者出售自己的工厂。仅仅一个回合,担当中国存储突破的种子选手,就被打倒在了起跑线上。

  ‘实体名单’就像是一份死刑通知书,可以瞬间让企业坠入地狱。美国制裁的决心、打击的力度,令同样采用美国核心零部件和核心技术支撑的台积电不寒而栗。同样,本来兴致勃勃要来抢台积电蛋糕的三星没了下文;中芯也含蓄地表示,可能不能为‘某些客户’代工。 

  为什么这些公司不愿意去触碰美国‘逆鳞’?半导体领域,美国真的就独霸天下吗?其实并不然。

  虽然美国半导体行业产值大约占全世界的47%,体量上处于绝对优势;但韩国、欧洲、日本、中国台湾、中国大陆等其他‘豪强’也各有擅长,与美国的差距并不是无法越过的鸿沟。

  比如,韩国在产值1500亿美金的存储芯片领域,占据压倒性优势,双强(三星、海力士)占据65%市场;

  欧洲在模拟芯片领域有三驾马车(英飞凌、意法半导体、恩智浦),从80年代起就从未跌出全球二十强。

  日本不但有独步天下的图像识别芯片,以信越日立为首的几家公司,更是牢牢扼住了全世界半导体的上游材料。

  中国台湾在千亿美元级别的芯片代工领域,更胜美国一筹,台积电和联电占据60%的规模,以日月光为首的封测代工也能抢下50%的市场;

  中国大陆依托庞大的下游市场,近年芯片设计领域发展迅速,不但诞生了世界前十的芯片设计巨头华为海思,整体芯片设计规模也位居世界第二。

  这些企业从账面实力来看,甚至可以让芯片行业‘去美国化’,合力搞出一部没有美国芯片的手机。但美国515禁令一下,各路豪强却莫敢不从。

  一超多强的局面似乎就像‘纸老虎’,在美国霸权之下,众半导体商分封而治可能才是目前的‘真相’。大家忌惮的,其实是美国手握的两把利剑:芯片设备和设计工具。这两把剑又和日本的材料一起,组成了威力极强的美日半导体霸权三张牌:设备、工具和材料。

  那么,美日手中握的这三把剑究竟可怕在何处?是如何能挟制各路科技巨头豪强?了解这些答案,才能了解华为们的突围之路。

  一、设备:芯片制造的外置大脑

  设备商对于一般行业而言,就是个卖铲子的,交钱拿货基本就完事儿了;但半导体设备商却不同,不仅提供设备卖铲子,还要全程服务卖脑子,可谓是芯片制造商的外置大脑。

  芯片制造成本高昂,只有将良品率控制在90%上下,才不会亏本。但要知道,芯片制造,工序一千起步,这就导致,哪怕每一步合格率都有99%,最终良率都会在0.9*0.9的多次累积下,趋近于0。因此,要想不亏本,每个步骤的合格率就得控制在99.99%乃至99.999%以上。

  要达到这个状况,就对设备的复杂度提出了超高要求。就目前最先进的EUV光刻机来说,单台设备里超过十万个零件、4万个螺栓,以及3000多条线路。仅仅软管加起来,就有两公里长。这么一台庞大的设备,重量足足有180吨,单次发货需要动用40个货柜、20辆卡车以及3架货机才能运完。

  而更为重要的是,即使设备买回来,也远不是像电视冰箱一样,放好、插电就能开动这么简单。一般来说,一台高精度光刻机的调试组装,需要一年时间。而零件的组装、参数的设置、模块的调试,甚至螺丝的松紧、外部气温都会影响生产效果。哪怕一里外的一辆地铁经过,都能导致多数设备集体失灵。

  这也是所有精密仪器的‘通病’。比如,十年前,北京大学12个高精度实验室里价值4亿元的仪器突然失灵,而原因居然是位于地下13.5米深的北京4号线经过了北大东门产生了1Hz~10Hz的震动,为此北大高精度实验室不得不集体搬家。

  因此,半导体制造设备每开动一段时间,就必须联系专门原厂服务人员上门调校。荷兰光刻机巨头ASML阿斯麦曾有一个客户,要更换光器件;由于当时阿斯麦的工程师无法出国,便邀请客户优秀员工到公司学习,用了近2个月,才仅仅掌握了单个零部件更换的技能。

  因此,阿斯麦、应用材料等半导体巨头,不只是把设备卖掉就结束了,更是在中国建立了2000人左右的庞大支持团队。其中应用材料的第二大收入就是服务,营收占比超过25%,而且稳定增长,旱涝保收。