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华为绕开美国生产芯片的成功几率有多大?

2020-06-03 网络整理 阅读:
随着美国制裁的不断升级,“求生存”成了华为当下的关键词。纵观整个半导体产业,终究脱离不了三个步骤:设计、制造、封测。在电子设计软件EDA工具仍被美国限制的当下,华为如何才能活下去?

随着美国制裁的不断升级,“求生存”成了华为当下的关键词DWSednc

在“2018华为核心供应商大会”上,华为官方披露了2018年华为核心供应商,值得注意的是,在92家核心供应商名单中,美国有33家供应商排名第一。DWSednc

从供应商名单发现,华为在集成电路、光电器件和传感器上均采购了美国元器件,射频芯片、基带芯片、通信芯片等也有从美企采购。除此之外,芯片设计中离不开的EDA软件也需要美国企业供应。DWSednc

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按照芯片产业发展模式划分,华为属于Fabless(无晶圆制造设计)类别,属于芯片供应链中游,对产业上下游需求较大。华为不具备在芯片设计软件、关键芯片设计制造等能力。DWSednc

纵观整个半导体产业,终究脱离不了三个步骤:设计、制造、封测。DWSednc

在电子设计软件EDA工具仍被美国限制的当下,华为如何才能活下去?DWSednc

华为能绕开美国生产芯片吗?

不能DWSednc

“求生存是华为现在的主题词。”5月18日,华为轮值董事长郭平面向全球媒体和分析师回应称。DWSednc

换言之,华为将受到多大影响,这取决于其在生产过程中对美国技术的依赖。DWSednc

一方面,华为海思正在提高华为手机的国产化比例:据拆解报告,华为Mate 30 5G中国产零部件占比达41.8%,提高了16.5个百分点,美国元件占比从11.2%降低、到1.5%。DWSednc

另一方面,海思芯片的生产还需要依赖于美国的设计软件和半导体设备,美国在这两个领域高度垄断。DWSednc

在半导体设备领域,高壁垒使市场份额高度集中,而国内自足率低、需求缺口极大,当前在中端设备实现突破,初步产业链成套布局,但高端产品仍是攻克难题。DWSednc

从分布看,全球前十大集成电路装备公司基本上被美国、日本、欧洲企业占据。在全球前五大设备厂商当中,美国应用材料公司以17.72%市场份额排名第一,美国泛林半导体以13.4%的市场份额排名第四,两家合计占了全球31.12%的市场份额。DWSednc

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从自给率来看,2018年,中国半导体设备市场规模达到131.1亿美元,但据中国电子专用设备工业协会统计,2018 年国产半导体设备销售额预计为109 亿元,自给率仅约为12%。除去LED、面板、光伏等设备,实际上国内集成电路设备的国内自给率仅有5%左右。DWSednc

信达电子分析师方竞解读称,对软件影响相对有限,由于美国EDA公司在去年已和华为停止了合作,并切断了升级,现在海思在采用老版本EDA做产品设计,不受限制。同时华为前期和意法半导体的芯片设计合作,也一定程度上可以通过外包方式,解决EDA难题。DWSednc

电子设计软件EDA工具的重要性

EDA软件工具涵盖了IC设计、布线、验证和仿真等所有方面。EDA是集成电路设计必需、也是最重要的软件工具,EDA产业是IC设计最上游、最高端的产业。DWSednc

EDA是集成电路产业链相对产值较小但又极其重要的关键环节,具有“体量小、集中度高”的特点。DWSednc

东兴证券研究所数据显示,全球EDA70%的市场份额都由EDA三巨头Synopsys、Cadence和西门子旗下的Mentor Graphics占据。其中,Synopsys是全球最大的EDA企业,2018年的市场份额已达到32.1%;Cadence仅次于Synopsys,2018年市场占有率为22.0%;Mentor Graphics在被收购之前也能保持超过10%的市场占有率。DWSednc

在中国市场,集中度更高,EDA销售额的95%由以上三家瓜分。DWSednc

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华为所用EDA软件三大厂商均有涉及,分别应用在前端、验证、PCB环节当中。DWSednc

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探究三巨头成功存在三要素:一、持续并购重组,二、高研发投入,三、美国政府的支持。DWSednc

目前,本土EDA企业有华大九天、芯禾科技、广立微电子、博达微科技、概伦电子、蓝海微科技、奥卡思微电等七家。DWSednc

对于国内企业来说,在工具的完整性方面与三强相比,有明显的差距。DWSednc

总结国内EDA软件厂商目前存在的差距主要有三个方面;DWSednc

  1. 产品不齐全(很难离开三大巨头公司的平台 )
  2. 研发投入不足(本土EDA公司和研究单位工作的工程师只有300人左右对比,Synopsys有5000工程师多从事EDA的研发,本土EDA企业龙头华大九天过去十年间所投入研发资金也只有几个亿,而Synopsys 2018近一年的研发投入约为10.8亿美元)
  3. 缺乏与先进工艺的结合

三大EDA公司在新工艺开发阶段与全球领先的晶圆制造厂进行全方位合作,国内EDA厂商只能在工艺开发完以后拿到部分数据,难以针对先进工艺设计、改良EDA软件。DWSednc

FPGA

华为的强项在于IC设计,其中以海思为首的手机处理器已经达到国内最高水平,以巴龙5000基带芯片已经完成SA/NSA认证,在安防领域和服务器领域,华为都有产品涉及,国内市场份额不断增高。DWSednc

但是,华为在FPGA芯片设计上能力较弱,为了满足5G基站的需求,华为在2019年开始用ASIC专用芯片替代FPGA,但是,受制于功耗和灵活调试,这其实也是一种无奈之举。目前,具体ASCI芯片制程工艺暂不明确。DWSednc

当前,FPGA芯片市场还是由美国的Xilinx和Altera所占据,两者的市场份额在全球超过百分之九十。DWSednc

华为自己做不了FPGA芯片研究,只能把希望寄托于国内的专业厂商,其中以紫光国微为首的企业在通信FPGA领域有所布局。DWSednc

在紫光国微公布的2019年财报里,关于FPGA芯片有这样一段描述,FPGA芯片产品已经实现系列化和规模化,主要应用于5G基站等场景,下游客户为通信设备制造商,其中华为为目标企业。 目前公司基于28nm工艺的新一代FPGA产品的研发进展顺利。DWSednc

可以看出,华为目前正在寻求国内FPGA厂商的帮助,虽然短期内国内FPGA厂商很难追赶上像美国赛灵思这样的行业巨头,但替代方案已经在路上。DWSednc

射频芯片

射频芯片是直接影响手机信号好坏的关键元器件,此前,华为P40在外媒拆机中仅存的几颗美国芯片就是射频前端芯片。DWSednc

除了应用在手机终端,射频元件也大幅应用在5G通信设备。DWSednc

目前美国在该领域处于垄断地位,美国的博通、思佳讯、科沃,再加上日本的村田几乎承包了全球整个市场份额。DWSednc

在整个射频前端芯片/模组的产业链中,中国在其中的参与程度目前仍然很低。华为还是只能通过使用美国企业存货,或者外购日本村田的射频产品完成出货。DWSednc

值得欣慰的是,目前以卓胜微、唯捷创芯为代表的国内企业开始发力,已经在一些功能模块上完成突破,但总体还是差之甚远。DWSednc

存储

存储领域分为内存芯片(DRAM)和 闪存芯片 (NAND),目前国内产品的市场占有率都几乎为0,还是高度依赖包括三星、海力士、美光在内的国外企业。DWSednc

目前,国内几家厂商正在存储领域寻求突破,2018年7月,合肥长鑫正式投片,产品规格为8Gb LPDDR4。DWSednc

2019年9月,长鑫存储DRAM项目正式首次投片,正式量产10nm内存DWSednc

紫光国微旗下的西安紫光国芯目前最新DDR4芯片已经小批量产。DWSednc

芯片代工

不可否认,代工这一环节短期内实现“去美化”目标难度极大。华为一直受制于美国技术标准限制,经过台积电内部评估,14nm工艺已经不能为华为代工,这也促成华为将14nm产品代工向国内转移,中芯国际也于近日实现华为麒麟710A芯片量产,采用14nm工艺。DWSednc

目前,中芯国际并不具备7nm等更为先进的制造工艺,而且14nm客户订单单一,与国外先进代工厂差距明显。DWSednc

芯片封测

芯片封测环节全球排名前三的企业分别是日月光、美国安靠、江苏长电。DWSednc

国内封测厂商三强为长电科技、通富微电、华天科技,全球市占率达 23%,技术实力上能够承接国产转单。DWSednc

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目前,华为已经将一部分封测订单转给国内长电科技、华天科技在内的企业。DWSednc

国产EDA公司的机遇

我国当前仅有清华大学、复旦大学、浙江大学、北京航空航天大学、电子科技大学、西安电子科技大学、福州大学等少数学校从事EDA方向的研究和人才培养。尤其是清华大学计算机系在1970年代就开始相关研究,为我国国产熊猫EDA工具(华大前身)、华大九天EDA工具的研发做出了很大的贡献,而且培养了大量的EDA算法人才。DWSednc

值得欣喜的是,国内EDA的研发力量近几年也有长足的进步。2017年6月在集成电路计算机辅助设计领域的旗舰会议--第54届设计自动会议(ACM/IEEE Design Automation Conference 2017)上,福州大学陈建利老师的论文Toward Optimal Legalization for Mixed-Cell-Height Circuit Designs获得最佳论文奖(作者:Jianli Chen, Ziran Zhu, Wenxing Zhu, Yao-wen Chang)。这是54年来中国大陆作者第一次以第一单位/第一作者获得该会议最佳论文奖。DWSednc

国产EDA工具目前还主要以点工具为主,只有华大九天有模拟IC设计的全流程工具。但是,也不乏亮点。在过去的几年,华大九天的Xtime物理设计时序优化与Sign-off工具和解决方案,得到了业界一线工程师的一致好评,已经成功打入全球一流芯片设计公司中,成为数字全流程中的重要一环。而且,华大九天是全球是全球唯一可提供液晶平板显示全流程EDA设计解决方案的提供商,国内市场占有率超过90%。DWSednc

此困境之下,国产EDA工具将进入国内Fabless的视野,取得扩大市场份额的契机,进而获得与拥有先进制程的晶圆厂合作机会,国产EDA元年或将就此开启。DWSednc

责编:Demi XiaDWSednc

(综合整理自: 投中网、TechWeb、东兴证券《中美科技战系列报告之四:电子设计软件EDA是美国限制华为封喉之剑》、前瞻产业研究院资料、知乎用户Forever snow)DWSednc

  • 还是大楼实在点
  • 中美脱钩是大概率事件,华为海思外,华为EDA一定会脱壳而出!
  • 作者的思路还是软弱了些。这事的关键不在于华为能否绕开当前制裁。这些制裁的核心在于"叫你丫不戴帽子"。华为就算绕开这个制裁,还可以有新的制裁花样。华为在过去十年里,一方面发展海思来开发芯片,另一方面在有海思的情况下也要分给较大的芯片采购份额给美国企业,以实现利益绑定。但这样一样有办法被卡脖子,有海思的设计但可以卡先进制造,美国企业的订单也可以损失,但就是要搞死华为。今天绕开一个制裁,明天再搞一个制裁,后天再搞个新花样。对等制裁就是了,华为又没做错什么。
  • 目前这个情况,必须政府出面了,不要情况下直接打击美国企业!
  • 好惨
  • 清华,清华池
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