美國商務部在4月16日宣布，將禁止美國公司向中興通訊銷售零部件、商品、軟件和技術7年，直到2025年3月13日。中興通訊從美國進口的關鍵零配件將就是半導體芯片。中美貿易戰(zhàn)正酣，而美國政府在這個時候以極其荒謬的借口，對中興通訊發(fā)出出口限制禁止令，很難不讓人懷疑這是美國政府在向中方施壓。下面就隨嵌入式小編一起來了解一下相關內容吧。

　　一、半導體——對華貿易戰(zhàn)中的下一張牌

　　長期以來，美國一直對中國半導體產業(yè)的發(fā)展十分警惕。美國商務部對中國有嚴格的芯片及相關技術的出口禁令。2017年1月6日，時任美國總統(tǒng)奧巴馬的“科技顧問委員會”在白宮網站上發(fā)布了題為《確保美國半導體長期領導地位》的報告(以下簡稱《報告》)：“本報告的核心在于，只有通過在尖端科技的持續(xù)創(chuàng)新，才能減緩中國半導體帶來的威脅并能促進美國經濟的發(fā)展。報告中的《影響中國行為》的部分，明確提出要聯合其盟友，加強全球出口控制和內部投資安全。

　　此次“301調查”中主要指控中國的四項問題：強制性的技術轉移、歧視性的許可要求、國家資金扶持海外并購和非法商業(yè)黑客行為，第一、二、三項中美方所舉的案例也主要涉及中國半導體行業(yè)。而且特朗普要求美國有關部門加強對中國在美國投資高科技企業(yè)的限制，親自阻止了與中國相關的基金公司收購美國FPGA公司萊迪思(Lattice)，基本上關閉了中國收購任何美國半導體企業(yè)的大門。最近歐、美、日聯手組成的“新貿易聯盟”所提出的中國“不公平貿易”的兩大借口：一是國家補貼和政府資助，二是要求外國公司轉讓關鍵技術，其所針對的目標也主要是中國的半導體行業(yè)。

　　2017年全球集成電路市場規(guī)模達3400億美元，其中54%的芯片都出口到中國。商務部2017年5月發(fā)布的《關于中美經貿關系的研究報告》顯示，美國出口的芯片有15%銷往中國。根據Statista的統(tǒng)計數據，2017年美國向中國出口了價值60億美金的芯片，排在飛機、大豆和汽車之后，位列第四。但是，美國還有相當一部分的半導體芯片是通過美國公司的海外分支機構(在新加坡、香港等地注冊的公司、甚至是其在中國的合資或者生子公司)向中國銷售的。根據芯謀研究統(tǒng)計，基于美國十三家半導體領軍企業(yè)公開的年報，其在中國的銷售額之和達709.7億美元。由此可見，芯片是美國對華貿易的隱形冠軍。即使這樣，特朗普仍在施壓要求中國購買美國更多的芯片。同時通過各種政策紅利加強美國的半導體產業(yè)的優(yōu)勢，并取得了不錯的成效，例如最近促使博通回流美國、臺積電在美國設立全球最先進的半導體代工廠。

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

　　在北京時間3月23日，美國總統(tǒng)特朗普宣布，擬對中國價值高達500億美元的商品征收懲罰性關稅的同日，日本政府在內閣會議上也決定，對中國的部分鋼鐵產品征收反傾銷關稅。緊接著，日本和歐盟在4月3日、4日分別向世界貿易組織(WTO)遞交文件，要求與美國一道，向WTO投訴中國“涉嫌歧視性的專利技術許可規(guī)定”。因此，中國應該清醒的認識到，美國、歐盟和日本之間盡管并非鐵板一塊，但很可能聯手針對中國;此次對華貿易戰(zhàn)完全有可能由“中美沖突”演變?yōu)橹袊c“八國聯軍”之戰(zhàn)。因此，中國需要做好美、歐、日聯手向中國集成電路施壓的準備。之前德國政府就曾在奧巴馬的要求下，撤回了已經頒發(fā)給中國公司的收購德國半導體設備企業(yè)愛思強的許可。被日本軟銀收購的英國企業(yè)Arm在2016年3月也按照美國商務部的要求，第一時間切斷了對中興通訊的支持。

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

　　中國半導體行業(yè)協會(CSIA)的統(tǒng)計數據顯示，2017年我國半導體芯片的市場規(guī)模達到1.40萬億元，保持常年在兩位數以上的規(guī)模增速。中國半導體芯片市場在全球份額中的占比從2000年的7%到2020年預計將達到的46%(2017年約為43%)。

　　作為全球最大的半導體芯片消費國家，我國半導體芯片市場嚴重依賴進口。過去幾年中國的芯片進口額維持在2000億美金左右，自給率不足20%。

　　雖然中國半導體產業(yè)近年來取得了長足進步，但在全球芯片產業(yè)格局中仍處于中低端領域。以CPU為代表的高端處理器芯片的自給率均為個位數，存儲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用處理器器芯片取得了不錯的成績，但是其中的核心處理器IP仍然是來自于Arm、Cadence等公司。

　　2013年以來，伴隨著國家上千億規(guī)模的集成電路產業(yè)基金的設立和地方政府對集成電路產業(yè)的大力支持，中國半導體芯片銷售額一直保持15%以上的較高的增速水平，與之對應的是全球半導體芯片銷售額增速在2013-2016年期間平均年化不到5%。面對高速成長的中國半導體產業(yè)，美、歐、日很可能希望通過此次貿易戰(zhàn)，迫使中國放棄對半導體行業(yè)的國家投入、政府補貼等扶持政策。同時為其本國半導體企業(yè)爭取更多、更為有利的中國市場準入條件，比方說在政府采購、中外合資比例中清除對國外芯片廠商的限制性條款，從而抑制或者減緩中國芯片產業(yè)的崛起勢頭。而中國挾其市場優(yōu)勢，一定希望進一步優(yōu)化半導體產業(yè)政策，改善中國本土的半導體芯片企業(yè)的商業(yè)環(huán)境，最重要的是在芯片設計領域催生革命性的創(chuàng)新，從根本上縮短中國在半導體產業(yè)領域與世界先進水平之間的差距。鑒于芯片對于下游5G通訊、人工智能、大數據、云計算、機器人、無人駕駛等所謂“新經濟”所起的先導性、引領性作用，可謂得芯片者得天下，國家崛起中首先要保障芯片行業(yè)的崛起。因此，中、美之間的半導體芯片的攻防戰(zhàn)將是此次貿易沖突中的“天王山之戰(zhàn)”，中國寧可對其他的局部利益之爭做出“犧牲”，也要確保在半導體芯片領域的戰(zhàn)略定力。

　　三、CPU——芯片之爭的勝負手

　　全球芯片基本上可以分為：通訊芯片、計算和控制芯片、存儲器芯片、音視頻處理芯片、電源管理芯片、傳感器芯片、驅動芯片、以及上述芯片組合的系統(tǒng)芯片(SoC：SystemonChip)。其中計算和存儲芯片兩大類約為1000億美金的銷售額。存儲芯片本身不涉及信息安全，分別被美國、日本、韓國的三星、海力士、東芝、美光、英特爾等幾家巨頭企業(yè)控制。而中國最近在存儲領域投入了大量的資金，有多條生產線即將投入生產。計算芯片主要包括：被英特爾和Arm壟斷的CPU(CentralProcessorUnit，即中央處理器);被英偉達、AMD壟斷的GPU(GraphicProcessorUnit，即圖像處理器)，被德州儀器壟斷的DSP(DigitalSignalProcessor，即數字信號處理器)。其中CPU計算芯片的核心，不僅操作系統(tǒng)運行在上面，而且還肩負著整個計算體系的安全使命。過去30年，人類經歷了由數字化、互聯網、移動互聯網所引發(fā)的三波顛覆性產業(yè)浪潮。依靠半導體工藝的進步和架構的創(chuàng)新，CPU處理器性能不斷飛躍并作為用戶最友好、最通用的計算平臺，承擔了以上應用領域中的主要計算負載，由此成為每一波產業(yè)浪潮背后的關鍵推手。

　　目前國產CPU的研發(fā)方式大致可劃分為三大類：購買授權、合資、自主研發(fā)。

　　第一類采用購買授權：技術引進路線，購買國外CPU的IP授權，并借助現有的生態(tài)系統(tǒng)開拓市場。比如華為、展訊從Arm公司授權IP設計芯片。

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

　　第二類采用合資/合作：10多年前中國就開始通過與國外公司成立合資公司方式實現技術轉移，發(fā)展本國科技產業(yè)。通過合資/合作讓中國相繼獲得設計高端處理器的技術能力，同時培養(yǎng)了一批技術人才。上海兆芯、貴州華芯通、天津海光都是屬于這一模式。在當時的歷史環(huán)境下，合資的確是有益的嘗試。不失為一個研發(fā)風險小、市場推廣難度低的一時之選。但是，合資本身決定了中方難以無法外方技術的整體框架，難以形成自主創(chuàng)新的能力。

　　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)完全自主知識產權的指令集、工具鏈和微架構。

　　中國作為全球第二大的經濟體，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構建中國計算芯片產業(yè)生態(tài)，逐步構建安全可控的信息技術體系。2018年初暴露出來的Meltdown、Spectre等CPU設計缺陷影響之廣、程度之深給中國敲響了警鐘，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技術的中國芯片公司同樣受到影響。因此，包括倪光南、魏少軍在內的專家紛紛反思，指出中國需要實現CPU底層硬件安全的指令集和微架構這兩大關鍵技術的自主可控，依靠底層硬件和體系架構設計的自主改進和自我完善，才能實現未來針對類似事件的主動防御體系。

　　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、電腦及服務器等設備。但是，PC、手機行業(yè)已經出現飽和，不再是集成電路行業(yè)的最大成長動能。而人工智能、智慧駕駛、物聯網、AR/VR、區(qū)塊鏈等領域目前尚未出現壟斷巨頭，也完全沒有形成生態(tài)系統(tǒng)，在這些領域國產CPU大有可為。

　　隨著人工智能的興起，針對深度學習等神經網絡算法的新型計算單元，即AI專用處理器，得到快速發(fā)展。我國在這些領域完全與國外芯片廠商在同一起跑線上，多家國內芯片開發(fā)商競相發(fā)布了自己的AI處理器芯片：

　　但是，需要指出的是，這些深度學習的專用處理器，僅相當于CPU的協處理器，就像現在的音視頻處理芯片一樣，作為某一個特定的功能單元，最終大部分會被集成進CPU主導的SoC芯片中去。最近，英偉達公司免費開源了其深度學習處理器的設計，并與Arm公司聯手建立CPU+AI的生態(tài)系統(tǒng)，對國內的AI專用處理器公司造成了巨大的沖擊。因此，指望通過AI來打破中國計算芯片的整體落后局面并不可行。事實上，整個計算芯片進入了CPU與GPU、專用處理器等其他計算單元進行異構融合的“CPU+”時代，谷歌新任董事長、計算機架構大師Hennessy就曾表示CPU與多種計算單元融合的異構計算架構是AI芯片的設計趨勢。因此，谷歌、蘋果、三星等都在研究新一代的CPU架構，以期更好的支持異構計算。

　　相比之下，我國在新一代異構計算領域卻沒有得到足夠的重視?？v觀集成電路發(fā)展史，后來者能夠居上，都是抓住技術創(chuàng)新和應用創(chuàng)新的機遇，才能最終成為偉大的公司。比方說Arm抓住移動終端爆發(fā)的新應用，推出符合市場需求的低功耗處理器，擊敗了英特爾等競爭者，牢牢占據了移動處理器市場，在人工智能領域，英偉達利用其GPU的優(yōu)勢，在服務器側占據了大量的市場。在新一代CPU領域，RISCV的興起，在一定程度上已經構成了對Arm的威脅。因此，中國如果超前部署，完全有機會深度影響異構計算相關產業(yè)的發(fā)展方向，在處理器產業(yè)的下一輪的國際競爭中，參與制定新的游戲規(guī)則，在新的跑道上成為領跑者。反之，如果待國際巨頭們布局完畢，我們將只能被動接受新的游戲規(guī)則，不但有可能使得現有國產CPU處理器廠商的生存環(huán)境更加艱難，而且在技術和產業(yè)方面與國際先進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，不少有識之士呼吁中國應該發(fā)展自主知識產權的CPU芯片。時至今日，從公開報道來看，無論是規(guī)模達1400億的國家集成電路投資基金、或者那些熱衷引進國際巨頭的地方集成電路基金，沒有投資過任何一家自主知識產權的CPU芯片公司。相反，本來面臨新技術、新市場嚴峻挑戰(zhàn)的ARM、AMD、IBM、高通等國際芯片巨頭，不斷通過合資、授權、提成、甚至組建合資基金等多種方式獲得高額天價的“補血”。不僅進一步加強了在中國的市場拓展能力，而且使得那些立志自主創(chuàng)新研發(fā)的國產CPU廠商長期處于不公平的競爭環(huán)境。今天，狼已經來了，中國如何應對?至少國產CPU芯片企業(yè)當繼續(xù)努力自強!

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