美國(guó)商務(wù)部在 4 月 16 日宣布，將禁止美國(guó)公司向中興通訊銷售零部件、商品、軟件和技術(shù) 7 年，直到 2025年3月13日。中興通訊從美國(guó)進(jìn)口的關(guān)鍵零配件將就是半導(dǎo)體芯片。中美貿(mào)易戰(zhàn)正酣，而美國(guó)政府在這個(gè)時(shí)候以極其荒謬的借口，對(duì)中興通訊發(fā)出出口限制禁止令，很難不讓人懷疑這是美國(guó)政府在向中方施壓。

一、半導(dǎo)體——對(duì)華貿(mào)易戰(zhàn)中的下一張牌

長(zhǎng)期以來(lái)，美國(guó)一直對(duì)中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展十分警惕。美國(guó)商務(wù)部對(duì)中國(guó)有嚴(yán)格的芯片及相關(guān)技術(shù)的出口禁令。2017年1月6日，時(shí)任美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬的“科技顧問(wèn)委員會(huì)”在白宮網(wǎng)站上發(fā)布了題為《確保美國(guó)半導(dǎo)體長(zhǎng)期領(lǐng)導(dǎo)地位》的報(bào)告(以下簡(jiǎn)稱《報(bào)告》)：“本報(bào)告的核心在于，只有通過(guò)在尖端科技的持續(xù)創(chuàng)新，才能減緩中國(guó)半導(dǎo)體帶來(lái)的威脅并能促進(jìn)美國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。報(bào)告中的《影響中國(guó)行為》的部分，明確提出要聯(lián)合其盟友，加強(qiáng)全球出口控制和內(nèi)部投資安全。

此次“301調(diào)查”中主要指控中國(guó)的四項(xiàng)問(wèn)題：強(qiáng)制性的技術(shù)轉(zhuǎn)移、歧視性的許可要求、國(guó)家資金扶持海外并購(gòu)和非法商業(yè)黑客行為，第一、二、三項(xiàng)中美方所舉的案例也主要涉及中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)。而且特朗普要求美國(guó)有關(guān)部門加強(qiáng)對(duì)中國(guó)在美國(guó)投資高科技企業(yè)的限制，親自阻止了與中國(guó)相關(guān)的基金公司收購(gòu)美國(guó)FPGA公司萊迪思(Lattice)，基本上關(guān)閉了中國(guó)收購(gòu)任何美國(guó)半導(dǎo)體企業(yè)的大門。最近歐、美、日聯(lián)手組成的“新貿(mào)易聯(lián)盟”所提出的中國(guó)“不公平貿(mào)易”的兩大借口：一是國(guó)家補(bǔ)貼和政府資助，二是要求外國(guó)公司轉(zhuǎn)讓關(guān)鍵技術(shù)，其所針對(duì)的目標(biāo)也主要是中國(guó)的半導(dǎo)體行業(yè)。

2017年全球集成電路市場(chǎng)規(guī)模達(dá)3400億美元，其中54%的芯片都出口到中國(guó)。商務(wù)部2017年5月發(fā)布的《關(guān)于中美經(jīng)貿(mào)關(guān)系的研究報(bào)告》顯示，美國(guó)出口的芯片有15%銷往中國(guó)。根據(jù)Statista的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2017年美國(guó)向中國(guó)出口了價(jià)值60億美金的芯片，排在飛機(jī)、大豆和汽車之后，位列第四。但是，美國(guó)還有相當(dāng)一部分的半導(dǎo)體芯片是通過(guò)美國(guó)公司的海外分支機(jī)構(gòu)(在新加坡、香港等地注冊(cè)的公司、甚至是其在中國(guó)的合資或者生子公司)向中國(guó)銷售的。根據(jù)芯謀研究統(tǒng)計(jì)，基于美國(guó)十三家半導(dǎo)體領(lǐng)軍企業(yè)公開(kāi)的年報(bào)，其在中國(guó)的銷售額之和達(dá)709.7 億美元。由此可見(jiàn)，芯片是美國(guó)對(duì)華貿(mào)易的隱形冠軍。即使這樣，特朗普仍在施壓要求中國(guó)購(gòu)買美國(guó)更多的芯片。同時(shí)通過(guò)各種政策紅利加強(qiáng)美國(guó)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢(shì)，并取得了不錯(cuò)的成效，例如最近促使博通回流美國(guó)、臺(tái)積電在美國(guó)設(shè)立全球最先進(jìn)的半導(dǎo)體代工廠。

由此可見(jiàn)，這場(chǎng)由美國(guó)挑起的對(duì)華貿(mào)易戰(zhàn)，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)必將是交戰(zhàn)雙方博弈的重頭戲。一方面，美、日、歐的半導(dǎo)體企業(yè)在中國(guó)擁有巨大的投資和市場(chǎng)利益，另一方面中國(guó)面臨沉重的芯片進(jìn)口壓力，一直想擺脫脖子上被套著的繩索。因此，半導(dǎo)體芯片既是雙方的博弈的重要籌碼，但也是一把雙刃劍。沖突各方何時(shí)打、如何打芯片這張牌值得關(guān)注。美國(guó)對(duì)中興通訊的禁令很可能打響了對(duì)華芯片攻防戰(zhàn)的第一槍。

在北京時(shí)間3月23日，美國(guó)總統(tǒng)特朗普宣布，擬對(duì)中國(guó)價(jià)值高達(dá)500億美元的商品征收懲罰性關(guān)稅的同日，日本政府在內(nèi)閣會(huì)議上也決定，對(duì)中國(guó)的部分鋼鐵產(chǎn)品征收反傾銷關(guān)稅。緊接著，日本和歐盟在4月3日、4日分別向世界貿(mào)易組織(WTO)遞交文件，要求與美國(guó)一道，向WTO投訴中國(guó)“涉嫌歧視性的專利技術(shù)許可規(guī)定”。因此，中國(guó)應(yīng)該清醒的認(rèn)識(shí)到，美國(guó)、歐盟和日本之間盡管并非鐵板一塊，但很可能聯(lián)手針對(duì)中國(guó); 此次對(duì)華貿(mào)易戰(zhàn)完全有可能由“中美沖突”演變?yōu)橹袊?guó)與“八國(guó)聯(lián)軍”之戰(zhàn)。因此，中國(guó)需要做好美、歐、日聯(lián)手向中國(guó)集成電路施壓的準(zhǔn)備。之前德國(guó)政府就曾在奧巴馬的要求下，撤回了已經(jīng)頒發(fā)給中國(guó)公司的收購(gòu)德國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備企業(yè)愛(ài)思強(qiáng)的許可。被日本軟銀收購(gòu)的英國(guó)企業(yè)Arm在2016年3月也按照美國(guó)商務(wù)部的要求，第一時(shí)間切斷了對(duì)中興通訊的支持。

二、得芯片者得天下——對(duì)華貿(mào)易戰(zhàn)的“天王山之戰(zhàn)“

中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)(CSIA)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2017年我國(guó)半導(dǎo)體芯片的市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到1.40萬(wàn)億元，保持常年在兩位數(shù)以上的規(guī)模增速。中國(guó)半導(dǎo)體芯片市場(chǎng)在全球份額中的占比從2000年的7%到2020年預(yù)計(jì)將達(dá)到的46%(2017年約為43%)。

圖1：中國(guó)歷年半導(dǎo)體進(jìn)出口額

作為全球最大的半導(dǎo)體芯片消費(fèi)國(guó)家，我國(guó)半導(dǎo)體芯片市場(chǎng)嚴(yán)重依賴進(jìn)口。過(guò)去幾年中國(guó)的芯片進(jìn)口額維持在2000億美金左右，自給率不足20%。。

圖2：我國(guó)集成電路自給率不足兩成

雖然中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)近年來(lái)取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，但在全球芯片產(chǎn)業(yè)格局中仍處于中低端領(lǐng)域。以CPU為代表的高端處理器芯片的自給率均為個(gè)位數(shù)，存儲(chǔ)等芯片的自給率接近零。即使華為海思在通訊基帶芯片和應(yīng)用處理器器芯片取得了不錯(cuò)的成績(jī)，但是其中的核心處理器IP仍然是來(lái)自于Arm、Cadence等公司。

圖3：國(guó)內(nèi)主流芯片的自給率

2013年以來(lái)，伴隨著國(guó)家上千億規(guī)模的集成電路產(chǎn)業(yè)基金的設(shè)立和地方政府對(duì)集成電路產(chǎn)業(yè)的大力支持，中國(guó)半導(dǎo)體芯片銷售額一直保持15%以上的較高的增速水平，與之對(duì)應(yīng)的是全球半導(dǎo)體芯片銷售額增速在2013-2016年期間平均年化不到5%。面對(duì)高速成長(zhǎng)的中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，美、歐、日很可能希望通過(guò)此次貿(mào)易戰(zhàn)，迫使中國(guó)放棄對(duì)半導(dǎo)體行業(yè)的國(guó)家投入、政府補(bǔ)貼等扶持政策。同時(shí)為其本國(guó)半導(dǎo)體企業(yè)爭(zhēng)取更多、更為有利的中國(guó)市場(chǎng)準(zhǔn)入條件，比方說(shuō)在政府采購(gòu)、中外合資比例中清除對(duì)國(guó)外芯片廠商的限制性條款，從而抑制或者減緩中國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)的崛起勢(shì)頭。而中國(guó)挾其市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，一定希望進(jìn)一步優(yōu)化半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)政策，改善中國(guó)本土的半導(dǎo)體芯片企業(yè)的商業(yè)環(huán)境，最重要的是在芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域催生革命性的創(chuàng)新，從根本上縮短中國(guó)在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域與世界先進(jìn)水平之間的差距。鑒于芯片對(duì)于下游5G通訊、人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、機(jī)器人、無(wú)人駕駛等所謂“新經(jīng)濟(jì)”所起的先導(dǎo)性、引領(lǐng)性作用，可謂得芯片者得天下，國(guó)家崛起中首先要保障芯片行業(yè)的崛起。因此，中、美之間的半導(dǎo)體芯片的攻防戰(zhàn)將是此次貿(mào)易沖突中的“天王山之戰(zhàn)”，中國(guó)寧可對(duì)其他的局部利益之爭(zhēng)做出“犧牲”，也要確保在半導(dǎo)體芯片領(lǐng)域的戰(zhàn)略定力。

三、CPU——芯片之爭(zhēng)的勝負(fù)手

全球芯片基本上可以分為：通訊芯片、計(jì)算和控制芯片、存儲(chǔ)器芯片、音視頻處理芯片、電源管理芯片、傳感器芯片、驅(qū)動(dòng)芯片、以及上述芯片組合的系統(tǒng)芯片(SoC：System on Chip)。其中計(jì)算和存儲(chǔ)芯片兩大類約為1000億美金的銷售額。存儲(chǔ)芯片本身不涉及信息安全，分別被美國(guó)、日本、韓國(guó)的三星、海力士、東芝、美光、英特爾等幾家巨頭企業(yè)控制。而中國(guó)最近在存儲(chǔ)領(lǐng)域投入了大量的資金，有多條生產(chǎn)線即將投入生產(chǎn)。計(jì)算芯片主要包括：被英特爾和Arm壟斷的CPU(Central Processor Unit，即中央處理器);被英偉達(dá)、AMD壟斷的GPU(Graphic Processor Unit，即圖像處理器)，被德州儀器壟斷的DSP(Digital Signal Processor，即數(shù)字信號(hào)處理器)。其中CPU計(jì)算芯片的核心，不僅操作系統(tǒng)運(yùn)行在上面，而且還肩負(fù)著整個(gè)計(jì)算體系的安全使命。過(guò)去30年，人類經(jīng)歷了由數(shù)字化、互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)所引發(fā)的三波顛覆性產(chǎn)業(yè)浪潮。依靠半導(dǎo)體工藝的進(jìn)步和架構(gòu)的創(chuàng)新，CPU處理器性能不斷飛躍并作為用戶最友好、最通用的計(jì)算平臺(tái)，承擔(dān)了以上應(yīng)用領(lǐng)域中的主要計(jì)算負(fù)載，由此成為每一波產(chǎn)業(yè)浪潮背后的關(guān)鍵推手。

圖4：過(guò)去30年CPU的發(fā)展趨勢(shì)

目前國(guó)產(chǎn)CPU的研發(fā)方式大致可劃分為三大類：購(gòu)買授權(quán)、合資、自主研發(fā)。

第一類采用購(gòu)買授權(quán)：技術(shù)引進(jìn)路線，購(gòu)買國(guó)外CPU的IP授權(quán)，并借助現(xiàn)有的生態(tài)系統(tǒng)開(kāi)拓市場(chǎng)。比如華為、展訊從Arm公司授權(quán)IP設(shè)計(jì)芯片。

華為海思基于Arm授權(quán)，從2009年的K3到2017年的麒麟970，取得了驕人業(yè)績(jī)。但是，華為獲得的Arm指令集授權(quán)模式，但并不具備自主創(chuàng)新的能力，不僅許可費(fèi)高昂，而且每次授權(quán)期限僅僅4-5年，還被限定使用范圍。最關(guān)鍵的是華為面臨中興通訊同樣的風(fēng)險(xiǎn)，一旦美國(guó)或者日本政府提出制裁，Arm將不得不停止技術(shù)支持，而被授權(quán)企業(yè)馬上面臨滅頂之災(zāi)。

第二類采用合資/合作：10多年前中國(guó)就開(kāi)始通過(guò)與國(guó)外公司成立合資公司方式實(shí)現(xiàn)技術(shù)轉(zhuǎn)移，發(fā)展本國(guó)科技產(chǎn)業(yè)。通過(guò)合資/合作讓中國(guó)相繼獲得設(shè)計(jì)高端處理器的技術(shù)能力，同時(shí)培養(yǎng)了一批技術(shù)人才。上海兆芯、貴州華芯通、天津海光都是屬于這一模式。在當(dāng)時(shí)的歷史環(huán)境下，合資的確是有益的嘗試。不失為一個(gè)研發(fā)風(fēng)險(xiǎn)小、市場(chǎng)推廣難度低的一時(shí)之選。但是，合資本身決定了中方難以無(wú)法外方技術(shù)的整體框架，難以形成自主創(chuàng)新的能力。

圖5：與境外公司合資/合作大致情況

第三類采用自主創(chuàng)新，即以龍芯、申威、華夏芯為代表，自主研發(fā)完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的指令集、工具鏈和微架構(gòu)。

圖6：國(guó)產(chǎn)芯片現(xiàn)狀

中國(guó)作為全球第二大的經(jīng)濟(jì)體，完全有必要立足自主可控的指令集和高可靠性的自主微架構(gòu)構(gòu)建中國(guó)計(jì)算芯片產(chǎn)業(yè)生態(tài)，逐步構(gòu)建安全可控的信息技術(shù)體系。2018年初暴露出來(lái)的Meltdown、Spectre等CPU設(shè)計(jì)缺陷影響之廣、程度之深給中國(guó)敲響了警鐘，不僅英特爾、AMD、Arm等巨頭全部中招，而且所有合資公司或者許可這些公司CPU技術(shù)的中國(guó)芯片公司同樣受到影響。因此，包括倪光南、魏少軍在內(nèi)的專家紛紛反思，指出中國(guó)需要實(shí)現(xiàn)CPU底層硬件安全的指令集和微架構(gòu)這兩大關(guān)鍵技術(shù)的自主可控，依靠底層硬件和體系架構(gòu)設(shè)計(jì)的自主改進(jìn)和自我完善，才能實(shí)現(xiàn)未來(lái)針對(duì)類似事件的主動(dòng)防御體系。

目前英特爾和Arm 兩家家公司的指令集體系，基本壟斷了全世界幾乎所有的智能手機(jī)、電腦及服務(wù)器等設(shè)備。但是，PC、手機(jī)行業(yè)已經(jīng)出現(xiàn)飽和，不再是集成電路行業(yè)的最大成長(zhǎng)動(dòng)能。而人工智能、智慧駕駛、物聯(lián)網(wǎng)、AR/VR、區(qū)塊鏈等領(lǐng)域目前尚未出現(xiàn)壟斷巨頭，也完全沒(méi)有形成生態(tài)系統(tǒng)，在這些領(lǐng)域國(guó)產(chǎn)CPU大有可為。

隨著人工智能的興起，針對(duì)深度學(xué)習(xí)等神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的新型計(jì)算單元，即AI專用處理器，得到快速發(fā)展。我國(guó)在這些領(lǐng)域完全與國(guó)外芯片廠商在同一起跑線上，多家國(guó)內(nèi)芯片開(kāi)發(fā)商競(jìng)相發(fā)布了自己的AI處理器芯片：

圖7：國(guó)內(nèi)已發(fā)布的AI專用處理器

但是，需要指出的是，這些深度學(xué)習(xí)的專用處理器，僅相當(dāng)于CPU的協(xié)處理器，就像現(xiàn)在的音視頻處理芯片一樣，作為某一個(gè)特定的功能單元，最終大部分會(huì)被集成進(jìn)CPU主導(dǎo)的SoC芯片中去。最近，英偉達(dá)公司免費(fèi)開(kāi)源了其深度學(xué)習(xí)處理器的設(shè)計(jì)，并與Arm公司聯(lián)手建立CPU+AI的生態(tài)系統(tǒng)，對(duì)國(guó)內(nèi)的AI專用處理器公司造成了巨大的沖擊。因此，指望通過(guò)AI來(lái)打破中國(guó)計(jì)算芯片的整體落后局面并不可行。事實(shí)上，整個(gè)計(jì)算芯片進(jìn)入了CPU與GPU、專用處理器等其他計(jì)算單元進(jìn)行異構(gòu)融合的“CPU+”時(shí)代，谷歌新任董事長(zhǎng)、計(jì)算機(jī)架構(gòu)大師Hennessy就曾表示CPU與多種計(jì)算單元融合的異構(gòu)計(jì)算架構(gòu)是AI芯片的設(shè)計(jì)趨勢(shì)。因此，谷歌、蘋果、三星等都在研究新一代的CPU架構(gòu)，以期更好的支持異構(gòu)計(jì)算。

相比之下，我國(guó)在新一代異構(gòu)計(jì)算領(lǐng)域卻沒(méi)有得到足夠的重視?？v觀集成電路發(fā)展史，后來(lái)者能夠居上，都是抓住技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用創(chuàng)新的機(jī)遇，才能最終成為偉大的公司。比方說(shuō)Arm抓住移動(dòng)終端爆發(fā)的新應(yīng)用，推出符合市場(chǎng)需求的低功耗處理器，擊敗了英特爾等競(jìng)爭(zhēng)者，牢牢占據(jù)了移動(dòng)處理器市場(chǎng)，在人工智能領(lǐng)域，英偉達(dá)利用其GPU的優(yōu)勢(shì)，在服務(wù)器側(cè)占據(jù)了大量的市場(chǎng)。在新一代CPU領(lǐng)域，RISC V的興起，在一定程度上已經(jīng)構(gòu)成了對(duì)Arm的威脅。因此，中國(guó)如果超前部署，完全有機(jī)會(huì)深度影響異構(gòu)計(jì)算相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向，在處理器產(chǎn)業(yè)的下一輪的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中，參與制定新的游戲規(guī)則，在新的跑道上成為領(lǐng)跑者。反之，如果待國(guó)際巨頭們布局完畢，我們將只能被動(dòng)接受新的游戲規(guī)則，不但有可能使得現(xiàn)有國(guó)產(chǎn)CPU處理器廠商的生存環(huán)境更加艱難，而且在技術(shù)和產(chǎn)業(yè)方面與國(guó)際先進(jìn)水平的差距也將越拉越大，重蹈上一代CPU處理器的覆轍。

之前很多次，不少有識(shí)之士呼吁中國(guó)應(yīng)該發(fā)展自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的CPU芯片。時(shí)至今日，從公開(kāi)報(bào)道來(lái)看，無(wú)論是規(guī)模達(dá)1400億的國(guó)家集成電路投資基金、或者那些熱衷引進(jìn)國(guó)際巨頭的地方集成電路基金，沒(méi)有投資過(guò)任何一家自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的CPU芯片公司。相反，本來(lái)面臨新技術(shù)、新市場(chǎng)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)的ARM、AMD、IBM、高通等國(guó)際芯片巨頭，不斷通過(guò)合資、授權(quán)、提成、甚至組建合資基金等多種方式獲得高額天價(jià)的“補(bǔ)血”。不僅進(jìn)一步加強(qiáng)了在中國(guó)的市場(chǎng)拓展能力，而且使得那些立志自主創(chuàng)新研發(fā)的國(guó)產(chǎn)CPU廠商長(zhǎng)期處于不公平的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境。今天，狼已經(jīng)來(lái)了，中國(guó)如何應(yīng)對(duì)?至少國(guó)產(chǎn)CPU芯片企業(yè)當(dāng)繼續(xù)努力自強(qiáng)!