中兴被美制裁事件之痛:谁扒掉了中国电子整机产业的皇帝新衣

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3月7日早上,一个朋友给笔者打电话:“中兴停牌你知道不?美国政府禁止中兴采购了”。此时笔者的注意力还集中在今年女生节新出的条幅上,不以为然的答道:"看到报道了,估计美国政府也就做做样子吧"。然而两天过后,事件发酵,先有中兴网友爆出,除了不允许采购芯片之外,美国供应商已经全面停止对中兴的技术支持:不再回复邮件,打电话过去,对方说,“你的邮件我就当没看到,电话以后也别打了,否则我会有麻烦。”接着,看到中兴宣布正在配合美国政府申请出口许可,虽然这种申请通常会被驳回。再后来,听说ARM这家英国公司,因为公司大部分研发放在美国,也被迫停止对中兴的支持和商务合作。如此种种,让笔者深吸一口凉气,看来这次美国玩儿真的了。 

  对于这次事件的反应,有些人认为没什么大不了,努比亚没了 高通 ,不是还有中兴微电子么,用自己的呗。有些人认为,最好全部禁运,此刻正是国产芯片的好机会。但笔者却认为,若美国政府的断货制裁持续过久,会带来中兴乃至整机产业的灭顶之灾。所谓皮之不存毛将焉附,对于国产芯片而言,若失去国产整机厂作应用支撑,又谈何发展机会。所以,目前当务之急是让美国政府尽快解除禁运,度过眼下难关,再图将来。 

  虽然这些年,国内集成电路产业发展突飞猛进,自给率逐年提高。 华为 海思最新的麒麟芯片可以和 高通 骁龙820一比高下;龙芯积累了十多年,也终于可以和北斗卫星一起上天;随便拆开一个蓝牙音箱、机顶盒、冰箱洗衣机,里面的核心芯片已经大部分是国产品牌。但不可忽视的现状是,这些国产芯片的成功应用大多在消费类领域。在对稳定性和可靠性要求很高的通信、工业、医疗以及军事的大批量应用中,国产芯片距离国际一般水平差距较大。 尤其是一些技术含量很高的关键器件:高速光通信接口、大规模FPGA、高速高精度ADC/DAC等领域,还完全依赖美国供应商。 

  进入二十一世纪第二个十年,西方国家遏制中国,限制高技术产品出口中国的瓦森纳协议依然生效。上述几种芯片是限制出口的重灾区。如果想看看中国这几个方向的真实水平,每年查查瓦森纳协议的更新就可以了。而现代相控阵雷达里面,他们都是必需品,只能通过”你懂的”渠道获得。每生产一台国产示波器,里面的ADC都需要美国政府的同意才能进口,同时要承诺不被转做军事用途。打开中兴、 华为 出产的基站,电路板上除了几颗数字基带芯片是自产的,通信链路上RF,P LL ,ADC/DAC乃至外围测量电源电压的芯片都见不到国产供应商的身影。虽然整机厂通过自产基带芯片掌握核心算法,但是,却无法解决被国外芯片供应商“卡脖子”的问题。了解整机产业的人都知道,一台基站假如有100颗芯片,其中只要有1颗被禁运,整台基站就无法交付。就算找到团队重新设计,根据IC研发的固有规律,一颗芯片从设计、测试到量产至少要1年以上,高可靠性的工业级芯片需要时间更长。如果制裁持续1年,这期间中兴的所有产品全面断货,合同无法履行,完全没有收入,结果不言而喻。唇亡齿寒,就算国产ICer们一年后把芯片给中兴做出来,又有什么用呢?这一次,美国政府是捏住了中兴的脉门。 

  诚然,这些年来 中国电子 整机行业水平突飞猛进。 华为 超越 爱立信 成为世界第一大通信设备公司。逼的其他几家公司只能不断合并,最后中兴得以挤进世界前四。联影、 迈瑞 等国产大型医疗器械的产品水平直逼GE、 飞利浦 等巨头。国产雷达完成主动相控阵的跨越式超越,052C/052D、歼16等高性能武器服役,其雷达制式和性能已经直逼美国,超越欧洲和俄罗斯。就在军迷们弹冠相庆,裤衩红的不能再红的时候,不能掩盖的事实是缺”芯”的命门其实一直掌握在美国人手中。 

  纵览历史, 中国电子 整机产业的突破其实也是电子技术演进和世界分工变化的结果。电子设备的核心是算法、软件和硬件。算法和软件有其自身的特点,中国人依靠聪明和勤奋容易完成赶超。客户需要一个feature, 华为 可以连夜派工程师加班编写;都是4G基站,华为可以做到一键配置完成,而对手需要按照操作手册一步步完成。早年的华为靠这些逐步建立起市场优势。而硬件随着IC技术的发展,芯片集成的功能越来越多,实际上技术含量都集中到了芯片中。以前一块电路板上上百个元件,调试和良率都是门槛,而现在变成一两颗芯片。只要你能买到芯片,照着参考电路设计一下,八成能用。除了军用的高端芯片,华为中兴之流几乎可以买到世界上最先进的商用芯片。尽管有瓦森纳协议,但美国供应商们在巨大的利益诱惑面前,也在帮助我们想办法绕过限制。于是,买了一流的芯片,就有了一流的硬件,再加上勤奋铸就的软件和聪明凝聚的算法,打败懒惰的欧洲通信商们就是顺理成章的事情。于是中国成了世界工厂,有着世界上最大的半导体消费市场。但3月7日,美国政府的制裁来了,我们才发现,世界领先的整机产业实际上是建立在沙子一般的地基之上,皇帝的新衣被人扒的一干二净。 

  互联网我们有BAT可以和facebook/google过过招,电子整机有华为中兴可以对抗思科 爱立信 ,IT行业里面为什么独独集成电路,没有能跟美国抗衡的能力呢?这还要从IC设计产业的特点来说起。IC设计相对于互联网和整机设备,有两个重要特点,试错成本高和排错难度大。互联网做一个app,可以一天出一个版本,有些bug没关系,第2天就可以修复,试错和修改的成本几乎为零。整机硬件的电路板设计周期在1天到1个月之间,生产周期在3天到2周之间,出了错重新投板费用在几百到几千之间,最多数万块钱。而IC设计,不算架构设计,从电路设计开始,到投片,最少要半年时间。投片送到工厂加工生产,一般要2个月到3个月。最重要的是一次投片的费用最少也要数十万元,先进工艺高达一千万到几千万。如此高的试错和时间成本对一次成功率的要求极高,不得不把流程拖长,反复验证,需要多个工种密切配合,团队中一个人出错,3个月后回来的芯片可能就是一块儿石头。修改一轮,又三个月出去了。 

与试错成本高并存的是排错难度大。互联网编个软件,调试起来几乎可以在程序任意地方设断点,查看变量当时的状态或者打出log。硬件电路板上,几乎任何一根信号线可以拉到示波器上看波形。而一颗手指甲盖大小的芯片,里面有上亿个晶体管,而最终能在电路板上测量到的信号线却只有十几根到几百根。如何根据这少得可怜的信息,推理出哪个晶体管设计错误,难度不言而喻。 

两大特点导致对IC从业人员的素质要求极高,试错周期长需要逻辑严谨细致的工作态度,排错难度大需要一套科学的实验方法。而这两方面,恰恰是国内教育的软肋。过分重视知识的记忆,而忽略逻辑和方法。所以当软件工程师们靠自己的聪明和勤奋,不断快速迭代的时候,ICer们却经常遇到猪队友的困惑,导致原地打转。加班已经不能再多,却还是一次次的delay,上市时间依然落后。更有很多bug无法找到原因,反复投片实验也无结果,最后只能以项目失败收场。 

  高难度的产业背后蕴藏的是巨大的利益和 商业价值 。集成电路被誉为电子工业的粮食,除了对国家和行业安全有着巨大的意义,利润率也随着技术含量水涨船高。芯片本身的材料是二氧化硅,成本极低,上面凝聚的技术就决定了利润。消费类芯片产品一般毛利率在30%~40%,工业用产品一般能在50%~60%以上,更有甚者,以高性能模拟芯片为主的美国Linear公司,平均毛利率能达到90%!很多我们无法设计的芯片,例如高端交换芯片,毛利率都在99%以上。一旦中美开战,即便没有禁运,美国政府利用行政手段把自己电子武器的批量成本压到我们的1/10是分分钟的事情,细思极恐。 

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