半导体国产替代：一场持久战︱重阳来信2024年10月

作为信息时代的基础设施，集成电路自1958年被发明以来一直在快速发展，但可能从未像今天一样受到全球各界的广泛关注。如今的半导体产业不仅关乎经济利益，还被推上了国家安全的战略高度。西方高墙合围后生存空间逐渐逼仄，究竟是全力出击绝处逢生，还是困难重重难以突围？本期来信希望就此话题来谈一谈。 

（一）技术扩散，历史的螺旋

技术封锁并非仅仅发生于中西方之间，而是先发国家保护自身产业优势的常用手段。然而纵观现代产业发展史，迫使对手发展完全停滞的意图似乎从未真正实现。在持续的技术进步中保持领先代差已属上乘结果，发展到一定阶段后迭代速度放缓、差距逐渐收窄才是普遍情形，而技术路线变革导致先发者翻车后来者居上的故事更是屡见不鲜。

十八世纪中期，英国率先爆发工业革命，纺织业引入机器后生产力快速发展，和其他国家迅速拉开差距。1783年，英国人本杰明将三台纺纱机拆成零件，混入装满瓷器的箱子中运到美国，然而在美国没有找到能将其组装成设备的人，经过多次转手后，另一位英国人买回这些零件并向政府报告。英国于是出台法律严禁熟练工人移民国外，对出境轮船进行严格搜查，被查出机器零件的走私者将被送进监狱。1791年，美国财政部长汉密尔顿向国会提交《制造业报告》，提出要鼓励人才和技术引进，奖励带来“非凡价值秘密”的人，以期打破工业先进国的垄断。在这种背景下，1810年，哈佛毕业生弗朗西斯·洛厄尔与家人前往英国，对纺织工厂进行了长达两年的访问，他将机器图纸和技术细节牢记在脑海里。回到美国后弗朗西斯找人将机器复刻出来，由他创办的波士顿制造公司后来成为最先进的美国纺织工厂。在四五十年持续的人才和技术转移背景下，十九世纪美国纺织业实现了对英国赶超，工业水平得到快速发展。

英国政府可以严格管制机器出口，但没能限制住人才和知识的扩散。科技产业的核心壁垒在于人才，只要人的流动和沟通不被完全隔绝，技术的扩散就不存在绝对的封锁，最多只能保持一定的领先代差。

（二）老牌巨头的两次危机

保持代差的前提是技术持续迭代进步，但变化是双刃剑，既可能是机会也可能是风险。看似稳坐垄断地位的科技巨头们其实很难高枕无忧，它们必须始终奔跑、接受变化才能避免霸主易位的历史教训在自己身上上演。在这一点上，英特尔创始人、前CEO安迪格鲁夫相当有发言权，他在《Only the Paranoid Survive》中表示，管理者只有始终如履薄冰，对变化高度敏感，才能在危机时刻及时推动变革，带领企业涅槃重生。上世纪80年代前，英特尔主要产品为内存芯片，但日本厂商在内存领域以低价获取市场份额，导致行业利润快速下滑。格鲁夫判断英特尔的成本不可能低得过日本厂商，决定放弃存储市场。经过十年的痛苦转型，英特尔最终成为微处理器龙头。此后近二十年，英特尔无论在规模还是技术上均是半导体行业毫无争议的龙头，也始终坚守着“设计-制造一体化”的阵地。

然而在自有工厂成本高昂、制程更新屡次推迟的拖累下，2020年后英特尔开始在多个领域出现颓势。老对手AMD以台积电代工和更亲民的定价，在个人电脑和数据中心领域同时蚕食英特尔份额，重要客户苹果在笔记本中以自研M系列芯片替代英特尔后，续航明显提升。在2023年生成式AI浪潮催生的GPU历史机遇中，英特尔产品更是远远落后于英伟达和AMD。危机的警钟再次敲响，英特尔开始裁员降本，将制造部门分拆，开放产能对外代工。同时向对手学习，新一代Lunar Lake全部采用台积电代工，模仿苹果M系列架构专为轻薄本长续航设计。

这一次，英特尔的转型仍然并非易事。2022年，美国政府推出500亿美元芯片法案力求半导体产业回流，英特尔承担重任获得了200亿补贴。前线面临激烈的市场竞争，后方还有成本高企但嗷嗷待哺的本土制造，英特尔这艘半导体巨轮的前景仍然充满巨大的不确定性。

（三）国产替代：一场持久战

“不管处境多么艰难，我们都将信守承诺，持续开展创新。”——2020年10月22日，在华为Mate40发布会的结尾，消费者业务CEO余承东用略带口音但语气坚定的英语向全球郑重承诺。与旗舰手机Mate40 Pro一起亮相的是基于台积电5nm生产的麒麟9000芯片。苹果一个月前发布的A14芯片首发5nm工艺，华为紧随其后。然而这颗性能全面对标A14，甚至集成了A14需要外挂的5G基带芯片，却成为台积电生产的“绝唱”。5个月前的2020年5月22日，美国商务部宣布，基于华为设计制造的产品，无论在哪里生产，只要使用受美国管制的半导体设备或者软件都受美国出口许可证限制。按照规则，大量使用美国技术的台积电无法再为华为代工芯片，2020年9月制裁正式生效，麒麟9000成为最后一批台积电生产的海思芯片。

自此，美国制裁开始深入半导体产业链。2020年12月，美国将中国大陆唯一的先进制程芯片制造工厂列入实体清单，并在2022年、2023年两次修订出口管制条例，限制半导体先进制程相关的技术、设备甚至零部件向中国出口。此后三年间，P50、Mate50和P60手机均采购高通4G处理器，先进制程芯片的研发杳无音讯。

艰难的蛰伏之后，2023年8月29日，一款名为Mate60的“卫星通信终端”毫无征兆地在华为商城上线，尽管处理器信息被隐藏，但各方面测试均表明，自主设计的芯片已经回归，华为和产业链伙伴迎难而上，兑现了三年前的承诺。

自主芯片的回归标志着国产先进制造工艺的量产突破。但必须指出，向上追溯后，产业链中还是在使用大量海外技术和设备，上游进一步的国产化仍然任重道远。当然，国产替代通常是渐进的过程，从最下游的终端消费市场开始，逐渐培育根基，打开上游的市场空间，再逐个环节向上游替代，这一路径符合产业发展规律。与核武器“从零到一”的突破不同，半导体作为大量民用产业的上游，不仅要实现可用性，还要具备成本竞争力。由于规模效应的存在，后发者在市场竞争中落于下风，起步阶段往往依靠产业政策，依靠政府等价格不敏感大客户的支持。Mate60发布后反响热烈，先进制程产业链从研发阶段走向民用大规模出货，在市场竞争中反馈优化性能，有望启动能力与规模交替提升的正向循环。

全球技术封锁与迭代的历史带给我们的另一项重要启示是，照搬照抄旧一代产品通常将在领先者迭代后迅速落后，并不能实现超越。特别值得一提的是，如今中国台湾在半导体制造领域保持绝对领先地位，即使在美欧企业主导的半导体设计和设备领域，华人高管和工程师也占据半壁江山。过去十年大量具备丰富经验的半导体人才回流中国大陆创业和任职，他们本身就是产品技术的创造者和一线负责人，具备正向研发和创新能力，完全可以在尊重知识产权的基础上实现持续进步。

进步固然令人欢欣，但产业发展仍需一步一个脚印，放弃幻想，认清现实。2022年10月，美国出口管制从制裁个别企业转向全面限制中国大陆先进制程半导体制造和AI算力获取，2023年10月的更新继续加码，在未来几个月，美国大概率会再次更新出口管制，目前实际操作过程中的模糊地带早晚也会收紧。先进制程的发展仍然存在大量不确定性因素，所以即使向前的方向和决心十分坚定，但过程仍然可能曲折反复。

这注定将是一场持久战。