是谁动了美国5G半导体的奶酪?

昨天,轰轰烈烈的中国5G终于正式拉开了商用帷幕,工信部和三大运营商在北京共同宣布启动5G商用网络,首批将有50个城市“尝鲜”,随后三大运营商给用户开出的各档5G套餐成为了人们热议的焦点,刷屏状态持续了一天。

虽然中国的5G网络开始商用了,但这也仅仅是个开端,整个系统,特别是基站和网络覆盖还需要不断成熟,从已经先于中国商用的韩国5G网络使用情况来看,问题还是不少。不过,有问题是正常的,而且,这些也正是设备商,以及上游的半导体和芯片元器件厂商的商机所在,未来又可以大干一场了。

其实,相对于5G设备而言,上游的芯片和元器件相对来说要更成熟一些,现在的关键是相关芯片厂商如何帮助系统和设备,以及运营商,在网络技术和部署上逐步成熟,在提升网络覆盖能力和性能的同时,降低功耗,以使5G系统尽快长大。

而在这方面,美国的半导体设备和芯片厂商无疑占有优势地位。特别是基站用到的芯片元器件,相对于手机用的,性能要高出很多,如FPGA、ADC、DAC、光电器件、高性能的功率器件、电源管理、DSP、网络处理器等,大多来自于美国的芯片厂商,其次是欧洲和日韩厂商。也正是因为如此,华为在过去的半年里,面对美国的禁运政策,受到了不小的影响。虽然目前形势已经缓解,但问题并没有完全解决。

而川普针对华为贸易政策产生的一个重要原因,就是后者的5G整体水平已经达到世界先进,甚至是领先程度。而昨天,中国轰轰烈烈的5G正式商用启动仪式,肯定会在大洋彼岸的美国泛起波澜,但恐怕商界和政界的反应和想法会有很大不同。

5G生意本该兴隆

因为川普的贸易政策使得美国广大半导体厂商苦不堪言,在本来就不好的产业大环境下,政策的干预使得它们的先进芯片不能卖给客户,损失惨重。当然,最近形势好转了很多,部分美国厂商的芯片恢复了以往的供应,但过去半年的经历,使得中美两大市场的产业界都蒙上了一层焦虑的阴影,之后会怎样,没有人能够完全预测清楚。

在一次媒体活动中,一位国际顶尖逻辑器件厂商的中国区高管很不情愿地谈起了对华为的禁运,他的表情很是无奈且复杂,对川普的政策有点儿无话可说,这可以说代表了绝大多数先进半导体企业高层的想法和态度。

华为是中国5G的重要推动力量,特别是基站设备,相对于5G手机所用的芯片元器件,目前来看,基站需要的多数芯片很难实现自给,因为系统对这些芯片的性能、功耗、稳定性等指标的要求,比手机高多了,也正是因为如此,目前,华为一年要从美国进口约200亿美元的芯片元器件,这其中,用到5G系统的比例越来越高,随着中国巨大5G市场的铺开,美国半导体厂商的钱景本来是很值得期待的。

5G基站系统中,无论是BBU(基带处理单元)、RRU(射频单元),还是电源管理,或是存储,以及系统之间的通信,都需要大量的高性能芯片和元器件,如FPGA、ADC、DAC、光电转换、DSP、网络处理器、网络存储、射频收发器、PA、开关等等。在这些方面,德州仪器(主要提供高性能的模拟芯片)、ADI(高性能的ADC等)、Lumentum Holdings(光学元件)、博通(光电器件、网络处理器和射频器件)、美光(存储器),以及  Skyworks和Qorvo(这两家是射频芯片的主要提供商)等,都是华为的重要合作伙伴。

而从德州仪器最近公布的第三季度财报来看,营收和利润出现了多年未见的同比下降,而且下降幅度明显,一方面是因为全球产业不景气,还有一个大家都比较关注的就是来自华为采购数量的大幅下滑,对其营收也产生了不小的负面影响,特别是在中国大力发展5G的当下,在相关设备方面的投资数额巨大,对高性能的模拟芯片需求迫切,而这正是德州仪器最擅长的,没有抓住这块蛋糕,哪家高管不心疼!

而从射频芯片采购金额来看,2018年,华为自博通、Skyworks和Qorvo的采购金额合计高达25.5亿美元,其中,自博通采购的手机和基站射频芯片金额最高,达22.5亿美元。在光电器件方面,美国的Finisar、Lumentum在高速光模块领域优势显著,华为基站建设所需要的光模块对它们的依赖度还是不小的。贸易限制对买卖双方都产生了不小的负面影响,这种局面商家们都不希望看到。

台湾元素

中国台湾在全球半导体产业链当中占据着举足轻重的位置,角色不可或缺,原因当然是晶圆代工,特别是行业老大台积电,以及全球化合物半导体代工大厂稳懋,在行业内起着关键作用。

在美国对华为采取限制措施的时候,台积电则站到了客户一边,保持着对华为海思正常的芯片供应,这使美国感到了不适。特别是占全球Fabless市场60%左右的美国IC设计厂商,如AMD、高通赛灵思、英伟达等,大量芯片,特别是先进制程芯片,都是交由台积电代工生产的,而这些厂商的先进芯片对于美国本土的5G建设至关重要。这里要说明一下,5G已经不止局限在手机通信应用领域,由于其网速相对于4G有跨越式的提升,在未来逐步成熟以后,5G在物联网,包括工业物联网、无人驾驶汽车、车联网、智慧城市、智能家居等应用领域都会发挥作用,所以,非常多的芯片企业,在不久的将来,都会与5G或多或少地联系在一起。

在这种情况下,川普政府开始担心其本土Fabless企业的芯片制造安全问题了。希望加强美国本土的芯片制造能力,并呼吁在本土建造更多的芯片制造厂,在这方面,台积电也很受重视,川普希望其能在美国建厂。

关于这一话题,先前传出,台积电正与美国政府,特别是其国防部讨论在美建立新厂的可能性,且台积电近期与美方的讨论越来越紧迫。对此说法,台积电董事长刘德音昨天出席2019中国台湾半导体产业协会 (TSIA) 年会受访时表示,并没有直接受到美国国防部的压力,但确实有客户在美国的公司收到美国防部的关心,盼客户与国防有关的产品,都能在美国本土生产。

刘德音指出,由于国防与商业用途产品,许多部分是重叠的,且客户国防生意占比非常小、仅千分之一,若在美国生产,服务与成本都是挑战,客户也担忧将因此丧失竞争力,台积电也在思考,如何替客户解决这些问题,在保持其竞争力的同时,兼顾国防安全的考虑。

刘德音强调,台积电以前评估过在美设厂,并与美国政府保持着沟通,但并没有很积极的进行,短期内也不会考虑在美设厂,也没有相关的收购计划。

实际上,美国希望在其本土建设更多的先进晶圆代工厂,说是出于军事安全考虑,这只是很小的一部分理由,更主要的原因是商业利益,以及整体科技领先水平方面的考虑,特别是在其意识到本国在5G方面已经不领先,甚至稍显落后的情况下,更希望全方位地提升科技实力,而晶圆代工和芯片制造就是这其中的重要一环,技术含量很高,而且这与川普希望提振美国本土制造业的愿望严丝合缝,自然会大力扶持。况且,全球晶圆代工业霸主台积电位于台湾地区,处在大中国的范围内,又是华为的重要合作伙伴,这些都使其不适的感觉倍增。

但是,现在的问题是,像晶圆代工这种技术含量很高的制造业务,需要非常多的高水平蓝领技工,而制造业大量外迁了几十年,使得美本土比较稀缺高水平蓝领技工(相信这在德国应该不是问题,在那里建厂肯定容易得多),在高水平的IC设计工作室,以及金融圈如鱼得水的精英们,短时期内还难以填补这样的空白。

除了台积电,稳懋也是代工大厂,与台积电不同的是,它主要生产化合物半导体芯片,主要是基于GaAs的射频前端芯片,如PA、滤波器、混频器等。目前,稳懋的主要客户为博通(Avago)、Murata、Skyworks、紫光展锐等,特别是Avago,其射频前端芯片大多都是交由稳懋生产的,而如前文所述,华为所需要的射频前端芯片,多数都是来自于博通,因此,不光是台积电,稳懋在过去很长的一段时间内,对于华为来说也是至关重要的。

华为海思自研芯片很久了,而且所涉猎的产品线越来越多,PA就是其中之一,特别是5G的上马,对高性能的PA需求量巨大,但受限于贸易限制,从美企那里获得高端PA的难度大了很多,因此,不得不自研5G PA,包括手机用和基站用的,这也间接地冲击了稳懋的业务,不过,这也怪不得华为,毕竟生意受到非市场因素的限制,是买卖双方都不愿意看到的。而为了提升供应链安全,分散供应渠道,近几天,有消息称,华为海思自研的PA,很可能交由中国大陆的一家知名厂商代工生产。如果此消息不虚的话,无疑使得美国本土以外的5G半导体供应链又向更广阔的空间扩展了一步。

美国的5G组网

美国运营商要建设5G网络,更多倚仗的是半导体芯片企业,而不是设备商,因为美国本土的电信设备供给能力已经很弱了,全球排名靠前的,无论是中国的华为、中兴,还是欧洲的爱立信、诺基亚,或是韩国的三星,都不是美国企业。因此,在不考虑华为和中兴的前提下,美国5G网络设备主要靠爱立信、诺基亚和三星提供,而这几家设备商的上游芯片元器件供应商更多的来自美国,

这样做,“安全性”似乎是提高了,但对于美国本土的半导体企业来说,并不是个好消息,因为中国的5G已经走在世界前列,且市场巨大,更糟糕的是,华为手机在中国市场的占有率已经达到42%,在过去一个季度内的市场占有率提升速度达到了66%,而苹果手机在中国市场的占有率在逐渐下滑,目前市占率已经不足6%,且苹果手机今年没有提供5G配置,要等到明年才有。在今年半导体行业不景气,明年逐渐回温的情势下,如果失去这样一个广大且发展潜力巨大的5G市场,对于众多的美国芯片企业来说,真的是太可惜了。当然,大门并没有关上,贸易紧张形势有松动的趋向,一切还得看谈判的结果。

结语

任正非说,5G只是小儿科,人工智能才是未来的革命性技术和应用。而美国看到其在5G领域没有领先的情况下,对半导体供应链采取的措施,买卖双方都是不愿意看到的,且对芯片主要供应方的美国企业来说,损失会很大。

综上,到底是谁动了美国5G半导体的奶酪?目前来看,答案是:焦虑。

AMiner学术头条
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产业半导体5G美国
相关数据
高通机构

高通公司(英语:Qualcomm,NASDAQ:QCOM)是一个位于美国加州圣地亚哥的无线电通信技术研发公司,由加州大学圣地亚哥分校教授厄文·马克·雅克布和安德鲁·维特比创建,于1985年成立。两人此前曾共同创建Linkabit。 高通公司是全球3G、4G与5G技术研发的领先企业,目前已经向全球多家制造商提供技术使用授权,涉及了世界上所有电信设备和消费电子设备的品牌。根据iSuppli的统计数据,高通在2007年度一季度首次一举成为全球最大的无线半导体供应商,并在此后继续保持这一领导地位。其骁龙移动智能处理器是业界领先的全合一、全系列移动处理器,具有高性能、低功耗、逼真的多媒体和全面的连接性。目前公司的产品和业务正在变革医疗、汽车、物联网、智能家居、智慧城市等多个领域。

华为机构

华为成立于1987年,是全球领先的ICT(信息与通信)基础设施和智能终端提供商。华为的主要业务分布在无线、网络、软件、服务器、云计算、人工智能与大数据、安全、智能终端等领域,发布了5G端到端解决方案、智简网络、软件平台、面向行业的云解决方案、EI企业智能平台、新一代FusionServer V5服务器、HUAWEI Mate等系列智能手机、麒麟系列AI芯片等产品。目前华为拥有18万员工,36所联合创新中心,14所研究院/所/室,业务遍及170多个国家和地区。

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在学术研究领域,人工智能通常指能够感知周围环境并采取行动以实现最优的可能结果的智能体(intelligent agent)

逻辑技术

人工智能领域用逻辑来理解智能推理问题;它可以提供用于分析编程语言的技术,也可用作分析、表征知识或编程的工具。目前人们常用的逻辑分支有命题逻辑(Propositional Logic )以及一阶逻辑(FOL)等谓词逻辑。

三星机构

三星集团是韩国最大的跨国企业集团,同时也是上市企业全球500强,三星集团包括众多的国际下属企业,旗下子公司有:三星电子、三星物产、三星航空、三星人寿保险、雷诺三星汽车等,业务涉及电子、金融、机械、化学等众多领域。 三星集团成立于1938年,由李秉喆创办。三星集团是家族企业,李氏家族世袭,旗下各个三星产业均为家族产业,并由家族中的其他成员管理,集团领导人已传至 李氏第三代,李健熙为现任集团会长,其子李在镕任三星电子副会长。

赛灵思机构

赛灵思成立于1984年,是 FPGA、可编程 SoC 及 ACAP 的发明者,持续秉承创新为理念,在前三任CEO的带领下,推出了第一个FPGA、第一家Fabless公司、第一个可编程的SoC、第一个3D架构的FPGA;5年前,推出第一个面向未来10年可编程技术的HLS 高层次综合开发工具Vivado;随后又推出全球首款16nm UltraScale+ MPSoC多核异构处理器平台;2018年3月,新CEO Victor Peng又宣布超越FPGA,推出革命性技术颠覆产品类型ACAP – 自适应计算加速平台,作为赛灵思更广泛市场战略的一部分,致力于为行业带来 CPU 与 GPU 所无法企及的性能与性能功耗比。ACAP 产品将突破传统上FPGA ‘仅支持硬件开发者’的局限, 通过在数据中心以及广泛的主流市场的应用,加速灵活应变计算技术的广泛普及。从FPGA到SoC,再到ACAP,赛灵思一次次引领行业变革,为智能、互连、灵活应变的世界更早成为现实做出了行业瞩目的贡献。ACAP理想适用于加速广泛的应用,其中包括视频转码、数据库、数据压缩、搜索、AI推断、基因组学、机器视觉、计算存储及网络加速等。软硬件开发人员将能够针对端点、边缘及云应用设计基于 ACAP 的产品。全球拥有超过4200名员工,全球范围内拥有超过20000家客户,有60余项行业第一记录,拥有4000多项专利。我们在以下关键创新方面处于核心地位:汽车、5G无线、数据中心、广播&A/V,消费类电子、工业、医疗与科学、测试测量与仿真、有线通信以及无线基础设施。赛灵思在全球范围可对外公开的部分客户包括亚马逊AWS、戴尔、IBM、微软、华为、SK电讯、中国移动、戴姆勒、比亚迪、联想、阿里巴巴、百度、腾讯、iFlytek、科大讯飞等。

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第五代移动通信系统(5th generation mobile networks),简称5G,是4G系统后的延伸。美国时间2018年6月13日,圣地牙哥3GPP会议订下第一个国际5G标准。由于物理波段的限制,5G 的网络也将会与其他通信技术并用,包含长距离的其他传统电信波段。

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