美国围堵下 华为艰难的换“芯”之路,相信春天不远

0
2020年03月10日 来源:互联网

自去年美国对华为制裁之后,虽然对华为构成了不小的打击,但是华为迅速采取了“备胎转正”、“国产替代”等措施,很快抗住了美国的打击,并且还保持了2019年的增长。在此前的制裁并未得到预期的效果的背景之下,美国似乎正准备进一步升级对华为的制裁,而打击重点或将是芯片制造供应链。

此前多次传闻美国施压台积电,希望台积电断供华为。同时也有传闻称,美国正计划进一步降低10%技术来源的限制比例。此外,去年中芯国际采购的ASML的EUV光刻机的交付在美国的阻挠下被搁置。

产业调研显示,过去一年华为在IC设计端已基本实现自研替代或非美供应商切换,美方继续依靠原有手段施压意义不大,甚至未来可能因为美国芯片厂商业绩下滑而放松监管,但是在制造端,华为高度依赖台积电,且上游半导体设备、EDA软件仍被美国厂商垄断,预计将成为美方重点施压方向。

一、美国近一年对华为的制裁路径?

1、已落实的:

将华为加入“实体清单”,并连续四次延长“临时许可证”,最近一次延期至2020年4月1日。

2019年5月16日,美国总统特朗普签署行政命令,要求美国进入紧急状态,美国企业不得使用对国家安全构成风险的企业所生产的电信设备,美商务部将在150天内制定具体规则。

同日,美国商务部表示处于国家安全考虑,计划将华为以及其70个分支机构列入“实体名单”。

随后,美国政府连续4次延长“华为临时许可证”,主要目的是让美国现有电信服务商,尤其是农村地区的运营商得以继续“安全地”运营现有电信网络。

2、媒体报道但尚未落实的:

2.1)拟将“美国最低含量标准”从25%调降至10%。

据路透社2019年12月23日报道,美国计划将“源自美国技术标准”从25%比重调降至10%,以全力阻断台积电等非美企业供货给华为。

路透社报道称台积电内部评估,台积电7纳米及以下制程源自美国技术含量不到10%,可继续供货,但14纳米美国技术含量在15%以上,或将受到限制。台积电法说会则回应将按照每项产品一事一议的原则去进行核定,该技术含量的认定由台积电计算并申报。

2.2)拟禁止外国厂商用美国半导体设备为华为制造芯片。

据路透社2020年2月18日报道,除美国最低含量标准规则之外,美国商务部正在起草对所谓的“外国直接产品规则”的修改,该规则限制了跨国公司将美国专有技术用于军队或国家安全产品。

美国将迫使所有使用美国芯片制造设备的外国公司必须在发货前寻求美国许可证。

特朗普于2月18日发布推特表态反对向海外出售美国产品施加更严格的限制,目前美国政府内部仍存在意见分歧。美国政府定于2月28日召开内阁会议研究对华为的政策制定。

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

二、美国对华为的制裁处于什么相对水平?

“实体清单”是美国出口管制的一个重要手段,EAR要求清单内实体需获得许可证才可购买美国物品或含美国技术物品。

美国针对华为的制裁主要基于美国商务部产业与安全局(BIS)制定的《出口管制条例》(EAR)。美国的出口管制,包括面向国家层面的,也包括面向特定企业或个人实体的。

“实体清单”(EntityList)则列示了被拒绝贸易的一系列实体,BIS可以通过修订EAR进而修改“实体清单”。

若美国政府认定相关企业从事违反美国国家安全或外交政策利益的活动,经由美国商务部、国务院、国防部、能源部和财政部所组成的最终用户审查委员会对最终用途和最终用户进行审议后,可将其列入“实体清单”。

对于所有受《出口管制条例》管辖的原产于美国的产品的相关业务,若涉及“实体清单”内企业,均需获得美国商务部产业与安全局的许可。

美国历史上曾多次将中国企业纳入出口限制实体清单。

1)2016年3月7日,美国曾将中兴通讯纳入出口限制实体清单。

2)2018年8月1日,美国为实现对国内44家涉及军用领域的企业及科研院所的技术封锁,便将其纳入出口限制实体清单中。

3)2018年10月29日美国宣布出于维护国家安全的考量,自10月30日起正式将国内存储企业福建晋华加入出口限制实体清单。

4)2019年6月21日,美国商务部将中科曙光、天津海光、成都海光集成电路、成都海光微电子技术、无锡江南计算技术研究所列入实体清单。

5)2019年10月7日,美国商务部将海康威视、大华科技、科大讯飞、旷视科技、商汤科技、美亚柏科、依图科技、颐信科技8家公司和19公安机关及1个警察学院列入实体清单。

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

EAR中针对外国产品的“美国最低含量标准”一般被设定为25%,特殊国家或特殊产品为10%或0%。

美国《出口管理条例》(EAR)的管制对象包括原产自美国的商品、也包括某些外国制造的商品(如果美国元件、技术等价值占比超过了规定最小含量,或者该外国产品是通过美国技术或软件直接制造的)。

EAR中“美国技术最低含量标准”的规定(deminimisrule)对不同出口管制产品或出口对象的情形设定了3种最低含量标准:1)0%最低含量;2)10%最低含量;3)25%最低含量。

通常情况下此标准定为25%;对于古巴、朝鲜、叙利亚等国家该标准定在10%;而对于特定产品如特定高性能计算机的芯片及高速内连接器、热点技术、特定加密物品、特定军用品等,该标准定为0%。

以上最低含量规则列示于《出口管理条例》中,因此可以由BIS修订从而修改3类标准的适用对象。这也意味着如果美国将华为的适用标准从25%下调至10%,实际置于与古巴、朝鲜、叙利亚等同一标准对待。

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

三、之前制裁措施下华为对策及美国供应商如何实现对华为供货?

华为的应对对策主要包括:

1)前期大量存货。

在2018年中兴通讯被美国列入拒绝清单之后,华为就已经开始做相应的准备;首先是做大量元器件的备货,华为的经营活动现金流净额长期领先于净利润,且走势保持一致,而在2018年,出现了较大的拐点向下。

同时从资产负债表里可以看到,华为的存货大幅增加,这里面主要增加的又是原材料,原材料占存货的比例达到了近年的峰值37.5%,因此,我们可以合理推断华为在2018年大量囤货了相关元器件,以备不时之需;

2)供应链切换。

华为自从十几年之前就开始储备BCM(Business Continuity Management)计划,BCM计划源自IBM,考虑在上游不能保证供货的极端情况下依然能够实现业务的持续性,是识别对组织的潜在威胁以及这些威胁一旦发生可能对业务运行带来的影响的一整套管理过程,就具体落实而言包括非美国厂商切换和自主研发,切换详情可见下述问题4/5。

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

美国科技企业的应对策略:通过证明产品无关国家安全、申请临时许可等方式,目前大部分已全部或部分恢复供货,未来即便从25%降低至10%料将不影响供货。

尽管“美国最低含量标准”被定为25%,理论上来讲所有美国企业被完全禁止向华为供货,但特朗普在2019年6月29日G20峰会期间表示,只要相关设备不涉及重大国家安全,同意继续售卖科技产品给华为。

随后美国商务部在2019年7月9日通过官方网站证实,只要不威胁国家安全的情况,会给美国企业批出向华为供货的许可证。

我们梳理了重要美国科技企业对华为的供货情况,尽管在2019年5月“实体清单”实施之初均经历了一定时间的断供期,但随后普遍已全部或部分恢复供货,已取得特别许可的包括微软、美光,尚未取得许可但被认定可以全部或部分供货的包括英特尔、高通、赛灵思、Skyworks、Qorvo、TI等。

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

非美国海外供应商:实际供货未受美国实体清单影响。根据我们产业链调研的情况,非美国的海外供应商如韩国厂商在美国将华为列入实体清单后,实际上并未中途暂停供货。因此在上一轮制裁中华为仍可以获得非美国海外供应商的原材料。

四、基站端当前华为对美国芯片的依赖程度分析?

我们将产品里不含美国元器件称之为去A,华为运营商BG除了个别老产品,已经实现了全系列产去A。基站最核心的芯片包括ADC/DAC芯片、FPGA、DSP、交换芯片、射频PA、LNA、PA驱动等。

全球大部分5G基站都高度依赖于美国供应商,通常情况下ADC/DAC的芯片全球主要是由ADI和TI供应,FPGA由赛灵思和Altera供应,PA驱动由TI供应。

而射频芯片的供应情况要相对不那么单一,射频的PA和LNA除了Skyworks和Qrovo以外,欧洲的恩智浦,LNA国内的射频公司也能提供。

除了核心芯片外,其余部分如环形器、高频板、功率半导体、高速背板连接器均能找到国产替代。

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

整个去A环节中难度最大的ADC/DAC已经实现了由海思完全替代。ADC/DAC是由模拟电磁波转换成0101比特流最关键的环节,ADC其作用是对模拟信号进行高频采样,将其转换成数字信号,DAC的作用是将数字信号调制成模拟信号。高速高精度的ADC/DAC是整个模拟芯片皇冠上的明珠。

核心难度有几点,抽样频率、采样精度、以及整个制造和研发环节的精密配合。

华为在最新的去A基站中采用了海思自行设计的芯片进行替代。华为从4G开始就规模采用自主设计的ADC/DAC,由台湾某晶圆厂进行代工,已达到仅落后ADI最新产品一代的水平,完全能满足5G产品高性能商用。

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

FPGA华为在初期使用过赛灵思和Altera,目前该部分已经完全被自有芯片所替代。FPGA芯片在基站端有着举足轻重的作用,但是在目前的全球市场来看,这一颗芯片的生产主要被美国的几家公司垄断,中国公司基本没有这一领域的产能布局。

从市场规模来看,Xilinx与Altera占据了市场规模的80%以上。而从客户分布来看,主要客户集中在亚洲与北美,美国本土市场不到30%,40%以上的产品输出到亚洲国家。在此领域占据几乎是垄断地位的美国公司具有着极高的利润。

而在不同厂商的基站里,FPGA的作用不一样,在部分厂商的5G基站里,FPGA的作用是做FFT(快速傅里叶变换,用于信号处理)、接口、告警等功能。而华为一分为二,自有FPGA负责接口和告警工作,由DSP来负责FFT。

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

FPGA、DSP和ADC/DAC并不是三个孤立的芯片,那么ADC/DAC和FPGA或者说DSP是个什么关系呢,请参考美国AnalogDevice的一张图。ADC/DAC主要完成模数数模转换,计算这部分的工作由DSP/FPGA来完成。

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

交换芯片通常存在于BBU内,用于板间的数据交换以及和SPN的数据交换,这一块的供应商主要是美国的博通和Marvell。华为的交换机、路由器起家很早,路由交换芯片早有完整系列,早已经能实现自主。

除了华为,国内第三方的芯片供应商盛科网络同样是一个重要的玩家。

盛科网络是全球领先的以太网交换核心芯片和白牌解决方案供应商,其产品致力于SDN和白牌交换机在运营商、企业网以及数据中心网络的部署和应用。所以在该环节中,国内并不缺少解决方案。

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

上述说的都是在核心环节国产化的一个进展,而另一个重要的环节是射频芯片,共分为三块,PA、LNA、射频开关。PA这一块除了美国以外,欧洲和日本也有很多供应商,比如欧洲的恩智浦,日本的住友;而在技术壁垒更低的LNA和开关环节,已经能够完全实现国产替代,比如说石家庄的某公司、南京的某公司。

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

正如手机上的射频开关和LNA一样,基站端的射频开关和LNA也完全实现了国产化。

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

除了核心芯片,在高速背板连接器、环形器、高频覆铜板等环节国产厂家也在迅速崛起。正如任正非2019年10月10日接受美国《财富》所言,“美国最担心的从5G到核心网产业,我们已经完全不需要美国零部件了。”

五、手机端当前华为对美国芯片的依赖程度如何?

华为手机通过芯片自研和国产替代,供应链国产化程度已明显高于其他厂商,同时部分芯片换用日韩欧同类供应商,去A化成效显著,射频前端仍有1~2颗芯片采用美商产品。

华为手机终端供应链情况如下表所示,其中,应用处理器和基带、WiFi及蓝牙、电源管理芯片、部分射频前端芯片通过自研+代工方式取得了国产化突破,但射频前端部分核心器件如PA仍对美国厂商存在些许依赖。

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

以华为的Mate30Pro5G手机为例分析。约一半芯片为华为海思自研,代工方主要为台积电、中芯国际等。部分采用日韩欧芯片,射频仍有少量美国芯片。

(1)应用处理器及基带采用麒麟系列自研芯片,由华为海思自行设计并由台积电代工制造,例如最新的麒麟9905G芯片由台积电7nm+EUV工艺制造,后续型号还将采用台积电5nm,由于中芯国际14nm已进入量产阶段,我们认为华为海思是中芯国际14nm当前的主要客户。

(2)射频前端是手机芯片国产化短板,华为已通过自研实现部分替代,但尚不完全。华为在被纳入实体清单后推出的Mate30Pro5G机型,对比先前机型主要变化在于射频前端部分,不再采用美国Skyworks/Qorvo芯片,改用3颗自研前端/PA模块(Hi6D03、Hi6D05、Hi6D22)、6颗自研LNA/RFswitch、2颗日本村田PA模块、2颗日本村田多路调制器、1颗美国高通QDM2305前端模块。尽管较Skyworks/Qorvo方案集成度有下降,但射频关键领域去A化成效明显。若出现断供情况,相信华为有相应存货支持,同时有望快速推动实现完全替代。

(3)存储芯片目前非美供应商主要有韩国三星、SK海力士、日本Kioxia(原东芝存储)等厂商,国内供应商如合肥长鑫、长江存储技术成熟尚需时日。

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

(4)WiFi及蓝牙、电源管理芯片等目前华为海思基本已实现自研。

(5)图像传感器可由日本索尼、韩国三星或国内的韦尔股份(北京豪威)供应,指纹识别传感器由国内的汇顶科技、思立微(兆易创新)等供应,各类精密传感器主要由欧洲厂商如意法半导体、博世等供应。

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

六、后续观测的重要时间点及我们的推演判断?

此前特朗普政府曾计划于美国当地时间2月28日举行会议,讨论进一步限制对华为的技术出口规则。参会者包括商务部长WilburRoss,国防部长MarkEsper和财政部长StevenMnuchin在内的内阁级官员,届时将讨论是否限制采用美国半导体设备的外国公司向华为供货,以及对部分包含美国技术内容的芯片出口的额外限制规则。

但是,随后该会议已经被推迟。而推迟的原因,可能是在召开的内阁会议前,美国内部看法严重分歧,部分官员倾向于对华为和中国采取强硬立场,而其他人则更关注贸易情况。

中信证券推演认为对华为的新一轮制裁或将以一定程度展开,这将是美方为中美第二阶段谈判预备的筹码之一。

中美贸易争端从2018年中开始,2020年1月15日达成第一阶段中美贸易谈判协议,后续还将开展第二阶段谈判,目前处于达成首次协议的缓冲期,属于贸易争端“周期”中紧张度尚低的时间点。

第二阶段谈判涉及到知识产权保护、强制技术转让等较为核心的议题,谈判难度预计较第一阶段更大。因此对美国而言,华为仍然是其谈判筹码的主要抓手之一,第二轮贸易摩擦很可能从关税领域转移至科技领域。因此我们认为美国对于华为的制裁或仍将以一定程度展开。

产业调研显示,过去一年华为在IC设计端已基本实现自研替代或非美供应商切换,美方继续施压意义不大,甚至可能因为美国芯片厂商业绩下滑而放松监管;而制造端华为高度依赖台积电,且上游半导体设备、EDA软件仍被美国厂商垄断,预计将成为美方重点施压方向。目前华为已实现大量芯片自研,但制造环节仍然依赖台积电、稳懋等中国台湾厂商,是其产业链中的主要瓶颈。

一旦制造环节无法在台积电、稳懋等代工厂下单,而中芯国际产能爬坡仍需一定时间,则其大量自研的芯片将无法实现量产和应用,因此预计或将成为本次美国制裁政策的切入点。

此外,在半导体设备方面,目前美国厂商占据半导体设备市场约40%份额,其中在沉积、刻蚀、离子注入、CMP、清洗、检测等关键工艺方面,应用材料、泛林、科天等美国厂商具有领先工艺技术优势和稳定性,经过了长期量产检验,因此短期内难以替代;在EDA软件方面,目前IC设计的EDA工具仍基本由Cadence、Synology、Mentor三家美国公司垄断,短期难以完全替代。

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

七、华为被制裁对国内芯片产业链的相关影响?

聚焦IC制造厂商,推荐中芯国际,关注华虹半导体。华为芯片产业链中制造环节是较为重要的一环,华为基站和终端中大量芯片采用了自研方式,而华为并不具备芯片制造能力,因此主要由台积电、中芯国际等芯片代工厂完成。台积电技术能力领先,主要承载华为的麒麟处理器、高性能计算芯片、射频芯片等较多。

中芯国际方面也承载了大量的电源管理芯片、射频芯片、低端主控芯片等。若华为因美国制裁政策而无法获得台积电供应,我们认为部分订单或将转交中芯国际用相似工艺生产。若美国制裁政策未完全切断台积电供应,预计华为出于供应链安全考量也会增加与中芯国际的合作。

IC制造中普通硅工艺的制程与产品应用对应关系类似于金字塔结构,大量成本敏感的芯片由成熟制程打造,高性能产品则由先进制程打造。金字塔下部的成熟制程目前国内已基本可以实现由中芯国际、华虹半导体等国内代工厂生产,而金字塔顶端的先进制程工艺目前尚需依靠台积电、三星等国际大厂完成。

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

尽管中芯国际的先进工艺技术能力落后台积电约2代节点,但工艺节点组合基本完备且技术能力国内第一,与华为长期合作,是国内唯一有能力承担转单的厂商。

台积电7nm于2018年量产,5nm于2020年导入量产。中芯国际在28nm以上的成熟工艺具备完整工艺能力,先进工艺方面14nm已开始产能爬坡,7nm预计2020年底至2021年初量产。

若“美国技术含量”下调政策影响到台积电对华为的供应,我们认为华为一方面可能将部分高端芯片尽快向台积电7nm、5nm等台积电自主技术含量更高的节点转移,另一方面可能将14nm以上或可能受到影响的项目向中芯国际转移。

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

聚焦IC设备厂商,关注北方华创、中微公司。设备厂商为晶圆厂提供底层支撑,采用国产设备有利于增加晶圆厂的技术自主能力,因此长期而言北方华创作为国内半导体设备销售规模最大、品种最全、技术一流的厂商,将持续受益于中芯国际等国内晶圆厂加大国产设备采购的趋势。北方华创设备已用于中芯国际14nm产线,同时联合研发后续7/5nm设备,值得重点关注。

中微公司是国内为数不多的将单类半导体设备做到国际顶尖级别的厂商,其专注于刻蚀设备尤其是硅刻蚀领域,已通过台积电5nm验证,技术能力一流,建议长期关注。

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

美国重压之下 华为艰难的换“芯”之路

国内IC设计厂商长期受益国产替代。从产业链角度,如若美国积极制裁确实可以激发和刺激国内半导体产业国产替代的进度和可能性。华为等国内终端厂商寻找国内供应商态度较此前更为积极。IC设计领域预计将有一批公司持续受益于国产替代的趋势,如存储芯片领域的兆易创新、图像传感器领域的韦尔股份、射频前端领域的卓胜微、模拟芯片领域的圣邦股份等。


【编辑:miti】
广告服务  | 关于我们  | 联系我们  | 免责声明