華為颶風過境,台積電何以成為中心眼?

「實體清單」一周年之際,美方再次以「國家安全」為由,不斷為限制華為和中國晶片發展施壓加碼,熟悉的配方,牽強的言辭,相比一年前有過之而無不及。

消息迅速發酵,頃刻引爆國內科技圈,中方強硬表態,輿論嘩然,自保與反擊的旋律響徹每一個半導體人心底,看似平靜穩固的供應鏈早已暗流湧動。

美方興風作浪,風頭直指華為晶片,而風眼則聚焦於上遊咽喉——台積電。

其意不僅在於華為是台積電僅次於蘋果的第二大客戶,還包括台積電手握美國公司所缺少的核心技術能力。

「就『美國的國家安全』而言,台積電可能是世界上最重要的公司之一。」美國國務院負責經濟增長,能源和環境事務的國務卿基思•克拉希(Keith Krach)說道。

本文來源:機器之能

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作者:四月

上周五,台積電宣布了一條意味深長的計劃——在美建廠。

在美國聯邦政府支持下,台積電將在亞利桑納州投資 120 億美元設置「5nm 制程技術」晶圓廠,2021 年動工,2024 年量產。該廠將成為台積電在美國的第二個生產基地。

業界人士將此舉評價為「投名狀」、「向美方示好」,以期在中美之間的「華為難題」裏尋求更多空間,降低大客戶受禁令影響。

幾小時之後,美國商務部一聲令下,以華為「破壞」實體清單為由,宣布通過新修的國外直接產品規則,進一步切斷了台積電在內的全球半導體產業鏈同華為的供應關係。

而事實上,台積電正是這場風暴的中心眼。

美國施壓如何升級?

「已經傳了一陣子了,但是大多數的人都以為只是嘴巴說說,不會真的動手」。

次日,當美國商務部正式升級對華為晶片的管制時,華為內部人士這樣說道。

當天,一篇題為《沒有傷痕累累,哪來皮糙肉厚,英雄自古多磨難》的文章在華為內部論壇上線。

內容除了配以文字「回頭看,崎嶇坎坷,向前看,永不言棄」外,還有一張傷痕累累的「戰機」。被外界視作是華為對美國商務部最新動作的態度。

自「實體清單」實施一年以來,華為在 IC 設計端已基本實現自研替代或非美供應商切換,而至於製造端,華為仍高度依賴台積電,且上遊半導體設備、EDA 軟件仍被美國廠商壟斷,因而成為美方本次重點施壓方向。

美國商務部認為,華為雖然被納入實體清單受到《出口管制條例》(EAR)的管控,但是華為和國外晶圓廠還在繼續使用美國商務控制清單(CCL)中的軟件、設備、技術,為華為提供半導體產品,因此需要升級出口管理的限制。

具體如何限制?(參考信達電子分析)

美國商務部旗下商務部產業與安全局 BIS 主要通過擴大管制範圍,使得以下物料受 EAR 約束:

1)華為或其實體名單上的關聯公司(如海思半導體)利用採用了管控名錄(CCL)內的軟件和技術設計的產品,如半導體。(主要是針對 EDA晶片設計軟件做限制)

2)華為或其實體名單上的關聯公司(如海思半導體)設計的晶片等產品,如在美國境外生產,同時採用了管控名錄(CCL)內的設備。(主要是針對晶圓廠做限制)

以上類別的外國產品,在再出口(轉口貿易,例如從中國台灣出口到香港,再出口到中國大陸),從國外(美國以外)出口或轉移(在國內)到實體列表中的華為或其任何關聯公司時都需要許可證。

同時,為了避免對半導體設備公司及晶圓廠的衝擊,美商務部稱,2020 年 5 月 15 日已經根據華為設計規範啟動生產的產品,在本條例生效後的 120 天內,給華為出貨不受影響。(意味著臨時下單是不行的,已經投片的不受影響)

研讀一番,可以發現,從晶片製造、到晶片設計 EDA 軟件、再到半導設備,但凡涉及到為華為生產晶片的公司,美國都試圖采取「最極端」的管控方式,以求阻斷全球半導體供應商向華為的供貨。

2019 年 5 月,美國將華為納入「實體清單」,要求一項技術或產品只要其中來自美國的技術含量超過 25%,出售給華為時必須向美國相關部門申請許可證。不過,在 25% 的比例下,台積電仍可以正常向華為銷售晶片。

而這次的「突襲升級」並沒有針對採用美國技術的比例做限制,連之前曝光的 10% 低門限都沒了,直接是一刀切。

劍指華為的兩道命門

「新規則直接影響到華為,並且專門針對華為使用其晶片設計和製造工具的能力」,Alliance Bernstein(聯博基金)的電信分析師 Stacy Rasgon 分析認為,「總體而言,針鋒相對的擔憂會繼續增長」。

整體來看,為掣肘華為,新規劍指七寸,將進一步衝擊華為除中國大陸外的晶片供應鏈。

1)一打壓代工廠台積電;

2)二打壓 EDA 設計資源。

其二和一年前規定有所不同,現在更加嚴厲,打擊範圍更廣。

在 2019 年的實體清單裡面,華為還可以繼續使用美國的 EDA 軟件和技術來設計晶片,只是美國廠家不會繼續提供升級服務了。

而現在,但凡是華為使用,或者是華為的合作公司使用美國現有的軟件和技術設計出來的產品(例如晶片)就需要受到美國的管制,也需要得到美國的允許。這一招有夠狠!

其一則更為關鍵。美方政策旨在以一擊十成片打壓,為何卻將力道全落在一家公司身上?

因為台積電代表了整個半導體供應鏈的代工環。將其稱為叱咤世界半導體領域的龍頭公司也絲毫不為過。

台積電不僅開創了晶圓代工產業,而且憑一己之力占據了全球 50% 以上的市場佔有率。

截至 2019 年,哪怕是銷售額與英特爾始終接力登頂的韓國巨無霸三星,在晶圓代工領域也與台積電有著巨大的差距,只能遙居第二。

首先,讓我們將視野聚焦在台積電近期的迷惑動作——在美建廠。

台積電董事長劉德音在今年第一季度法說會上曾表示,赴美投資必須符合規模經濟,成本劃算,以及人員組織和供應鏈完備三大要件。

然而,赴美建廠除了成本遠高於台灣,生產是否符合規模經濟,以及缺乏完整半導體供應鏈,都是必須克服的困難,同時也是台積電遲遲不松口的原因。

從商業與經濟的角度來看,台積電赴美設廠毫無道理,不僅各種成本升高,供應鏈缺乏更是一大考驗,儘管美國亞利桑那州是美國半導體產業發展完善的地方,距離加州及矽谷也近,但仍遠不及台灣以及亞洲地區具有更完整與彈性的半導體產業供應鏈,包括後段封測、材料、設備等。

另外,從台積電的收入結構來看,來自美國廠家的收入在 2019 年為 59.3%,這個比例顯得過高,不利於分散投資策略。進一步在美國建廠,實際上是加大和美國捆綁,這對於台積電自身來說,並不符合其減少對單一地區依賴的意願。

那麽台積電為何還要執意做出這個決定呢?

「美國對晶圓廠的限制更多是要求申請許可證,而台積電宣布在美國設廠,這一舉動亦被認為在向美方示好,以期其大客戶不受禁令影響。」信達電子首席分析師方競分析道。

▲台積電主要客戶營收貢獻比重

華為已經成為台積電的全球第二大客戶,僅次於蘋果之後,約占台積電收入的 10%-15%。失去華為將給台積電業績帶來巨大衝擊。

此外,值得注意的是,受美國之「邀」,台積電在美國亞利桑那州設廠的是目前最先進的 5nm 制程。很大程度就在於,5nm 是目前美國自己都沒有掌握的先進位程。

「就『美國的國家安全』而言,台積公司可能是世界上最重要的公司之一」,美國國務院負責經濟增長,能源和環境事務的副部長基思•克拉希(Keith Krach)曾說道。

而據業內消息,台積電將在今年第二季開始進入 5nm 量產,第三季晶圓開始放量出貨,其主要服務的兩大客戶就是,蘋果的 A14 與華為海思的麒麟 1020。

特別是 5nm 的麒麟晶片,那是下半年 10 月華為 Mate 40 新機的心臟。

接著,讓我們再來看看美國新規對於台積電的限制。

根據美國商務部的新管制要求,自美國時間本周五開始,已經流片的晶圓要在 120 天發貨給華為。封測好的晶片成品要在美國時間周五之前完成生產,否則將劃入管制範圍。

此舉重點在於限制台積電7nm供貨,以卡住華為海思目前最為核心的四大產品線,包括麒麟系列、巴龍系列、昇騰系列和鯤鵬系列,無不受其制約。

從華為目前在售的中高端產品線來看:

1)手機端,海思在產的麒麟晶片中 995,985,820 三款高端線都採用 7nm 制程;

2)5G 領域,而 5G 晶片中 5G 基站核心晶片天罡、5G 數據基帶晶片巴龍 5000 均採用 7nm 制程;

3)數據中心領域,基於 ARM 核的數據中心處理器鯤鵬 920、華為雲端 AI 晶片昇騰 910 均採用 7nm 制程。

至於此時殺出的程咬金殺傷力有多大,從華為的近期下單之猛可見一二。

據供應鏈內部最新消息,華為內部於上周事先拿到消息,已經緊急向台積電投下 7 億美金(近 50 億人民幣)的晶圓訂單。

至於華為該筆訂單的救火效果,業內主要有兩種判斷。

其一,如果短期內完全禁止,華為至少可維持 3-6 個月的基站供應,多供應華為手機一個季度以上。

其二,稍顯保守,雖然已經提前下單,但時間上並沒有占太大優勢,目前這些訂單還來不及 wafer start,而 5nm、7nm 的晶圓從投片都交付至少需要 120 天,美國政府所提供的緩沖期恰好是 120 天,「卡脖子」都是精心盤算過的。

截至發稿時,《日本經濟新聞》消息,台積電方面目前已停止從華為接收新訂單。

在這個敏感時期,台積電很快進行了回應,稱「是市場傳言」,但並未正面回應是否再接收華為新訂單。

華為逆勢增長偏離「預計方向」

「實體清單」落地一年,非但沒有被摧垮華為,反而讓「備胎」計劃中各項指標欣欣向榮。

這在某種程度上,意味著實體清單的實質制裁意義「失效」,顯然背離了美國最初實施限制打壓的預計方向,成為特朗普政府在第二季度施壓加力的直接「導火索」。

4 月 21 日,華為對外發布 2020 年一季度經營業績。2020 年一季度,華為實現銷售收入 1822 億人民幣,同比增長 1.4%,凈利潤率 7.3%。

被視為備胎計劃核心的華為海思半導體反倒是快馬加鞭刷新紀錄:首次登頂中國智能手機處理器市場,首次躋身全球前十大半導體廠之列,一季度銷售額接近 27 億美元。

逆勢增長突圍的主要原因在於華為正在加大自有晶片的設計研發力度以及國產化替代。

此前,華為手機根據產品線的不同,會分別搭載海思麒麟和高通處理器,比例一度接近五五開,而如今,超過 90% 的華為手機採用了自家的海思麒麟處理器。

▲華為Mate 30 主要零部件的采購來源

據日經報導,以華為最高端機型 Mate30 5G 版為例,中國產零部件從 25% 上升至 42%,而美國產零部件則從 11% 滑落至約 1%。

至於美國政府最為覬覦和擔憂的 5G 市場,華為也予以了漂亮的回擊。華為常務董事、運營商 BG 總裁丁耘將其稱之為「打的最狠的地方增長越快」。

此前,美國一直在遊說世界各地的盟友不要將華為的電信設備納入其網絡,但收效甚微。2018 年華為占全球基站市場佔有率達 30.9%,且在歐洲市場有諸多布局,技術地位不斷擴大。

5 月 5 日,德國電信公開力挺華為稱,德國想要在今年年底實現新建 2000 座 LTE 基站的目標,就需要華為的參與,若是拒絕華為,那麽德國電信也無法快速解決 5G 信號覆蓋問題。

在今年 2 月份,華為已獲得 91 個 5G 商用合同,5G Massive MIMO AAU(Active Antenna Unit)模塊發貨超過 60 萬個。

在該背景下,美國商務部認為,華為仍然繼續通過使用美國設備在海外代工廠委托生產來繼續使用美國軟件和技術來設計半導體。

為了繼續加強技術出口管制,美國在兩周前擴大了出口前必須由國家安全部門審查的產品範圍,要求任何可用於支持或促進軍事行動的產品申請許可證。

而周五修訂外國直接產品規則和「實體清單」,以專門防止華為繞過美國的限制。

華為將走向何方?

自美國加大限制與管控後,華為就已經著手替代采購與研發兩手抓。一方面尋覓可代替美國的新供貨商,另一方面自主研發技術。

「(即便)在這種情況下,華為還能從韓國的三星、中國台灣 MTK、中國展訊購買晶片來生產手機,就算華為因為長期不能生產晶片做出了犧牲,相信在中國會有很多晶片企業成長起來。」

「華為還可以和韓國、日本、歐洲、中國台灣晶片製造商提供的晶片來研發生產產品。」徐直軍曾在接受採訪時表示。

然而,此次升級之後,聯發科或成為泡影。

據悉,此前聯發科就在和華為積極接觸,不排除有更多 5G 晶片進入華為產品中。

不過,聯發科的 IC 用的美國 Cadance 的設計軟件,作業系統是安卓,依照美國商務部的要求,理論上也必須得到美國政府的批準才能出貨給華為,以幾年前的 ZTE 事件為例,當時聯發科一樣不能出貨給中興。

至於 EDA 晶片設計層面的資源與合作,華為正試圖尋求美系廠商之外的意法半導體,目前主要局限於汽車晶片領域。

事實上,2019 年 5 月實體清單之後,華為已經確認與世界三大 EDA 廠商(Synopsys、Cadence、Mentor)終止合作。

但是,當前國產 EDA 軟件還不足以支撐晶片設計全流程,華為目前主要依靠 ARM V8 架構永久授權。

包括指令集架構、微處理器、圖形核心、互連架構等功能模塊,可以對 ARM 架構進行大幅度改造,甚至可以對 ARM 指令集進行擴展和縮減,具有完全自主的設計處理器能力。

注意,ARM 公司並不是美國公司,而是在軟銀旗下,其本身也是願意和華為配合和合作,通過合法手段規避其美國技術成分。

不過,由於 ARM 公司有美國德州和加州有研發中心,其技術有美國來源,實體清單及之後仍無法為華為提供技術服務和合作。

這同時也意味著華為要擺脫許可證的限制,必須要完全地「去美國化」。

而在代工這一環,中芯國際已經成為華為重點扶持的「備胎」計劃之二。

中芯國際是大陸最先進的晶片代工廠,14nm 產線已經投產,並於 2019 年四季度開始貢獻營收,12nm 產線目前尚未建成。

就在上個月,在華為榮耀發布的 4G 千元機 Play 4T 產品中,已開始搭載華為自研晶片麒麟 710A 處理器,這款低端處理器採用了國產晶圓代工廠中芯國際的 14nm 工藝代工,可以說從晶片設計、代工到封裝測試環節首次實現了國產化。

值得注意的是,麒麟 710A 前代產品麒麟 710,是麒麟首款 7 系列晶片,為台積電代工,而且工藝是 12nm。

換句話說,華為寧願工藝倒退,也要把訂單給到中芯國際,不想被台積電卡脖子以防萬一的意味十分明確。據說,目前中芯國際上海公司幾乎人手一台榮耀 Play4T。

▲基於中芯國際14nm的紀念版榮耀4T

當然,710 是 2018 年推出的處理器,生命周期有限。目前麒麟 820 的 Low Cost 版本已經處於測試階段,有望成為接下來接下來 1-2 年間華為主打的中低端處理器,進而放量帶動國產半導體產業鏈業績表現。

不過,應該正視的是,中芯國際的 14nm 出貨仍處於起步階段,營收占比超過 10% 還要到 2021 年。

此外,12nm 已經在路上。中芯國際聯席首席執行官梁孟松博士說在一季度財報會上曾表示,「12nm 工藝開發進入客戶導入階段」。換句話說,已經具備「對外接單」的水平,不出意外,2020 年就能量產出品了。

整體而言,相較台積電,中芯國際工藝水平約落後兩代。但進展速度可期,12nm 已經準備接單,10nm 正在研發。

「潘多拉盒子一旦打開,對於全球化的產業生態可能是毀滅性的連鎖破壞,毀掉的可能將不止是華為一家企業。全球產業鏈的任何一個玩家都很難獨善其身。」面對美國技術管制的升級,徐直軍在接受採訪時曾說道。

就這個意義而言,中芯國際不僅對於華為至關重要,對於任何一家國產晶片公司而言,都是極為重要的戰略伙伴。

5 月 15 日晚間,也就是美國宣布限制代工廠給華為供貨的同一天,中芯國際簽署新的增資擴股協議。

國家集成電路基金二期和上海集成電路基金二期將分別向中芯控股旗下的中芯南方註資 15 億美元和 7.5 億美元,總計 22.5 億美元。

更早時候,中芯國際已經宣布科創板上市計劃,發行 16.86 億股份,募資超過人民幣 200 億元,其中 40% 用以擴大產能;20% 用於儲備研發資金。

作為目前大陸最為核心的半導體製造平台,中芯國際將承擔起不容辜負的歷史使命。

而晶圓製造的更下一環封測環節,技術門檻相對較低,目前華為已將 5G 基站晶片的封裝測試環節轉移到大陸,也算是美國制裁加壓下的順水推舟。

眼下還不至於受危機所困,至於 120 天及更長遠的日子,華為將如何應對?

信達電子方競在解讀美國對華為限制升級的電話會議中表示,短期內肯定會有衝擊,等庫存消耗完,前後銜接的過渡期會略難,但之後肯定會對國產替代有推動。

還有一類悲觀觀點認為——「或將海思從華為拆分以階段緩和矛盾」。

「如果美國動真格,可以起到拖延和延緩作用,最終還是回到談判桌上。最悲觀的情況下,就是華為海思最終變成 IP 公司,保留核心的 IP 授權業務,而研發人員就化整為零,去支持其他國產晶片公司。」

當然,這隻是猜想,整個海思剝離的可能性非常小。但對於華為的下一步,加大自研和團隊國產廠家必然成為重中之重——在 EDA 上選擇自研 聯合國產廠家開發,以及在終端和伺服器晶片的 ARM 架構基礎上持續自行升級改造和發展。

而這條「自主可控」的路子,至少應當以十年起步。

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