芯片行业能不能“闭门造车”？

2020年5月15号，美国商务部网站发布了迄今为止，用于限制华为最严厉的政策。这条政策的大意是，如果你是跟华为的芯片有关的服务商，而且在某种程度上使用了美国管制清单中的技术，那么不管你是不是美国企业，你想跟华为做生意，就得先向美国商务部申请许可。
很多人看到这条消息之后都感到义愤填膺。我看到有的人说，美国卡我们的脖子，我们就咬咬牙，自主研发。大不了我们落后几年，付出一些代价，以后总会迎头赶上。
我就这个问题，请教了得到上的彭天放老师，他在清华大学的研究方向正好跟芯片有关。彭老师分享了一个观点，我觉得很有价值，他说，芯片恰恰是最不能闭门造车的行业。相比起其他行业，芯片的全球化分工程度格外高。面对美国的打压，中国的芯片行业只有更加开放地推动全球技术合作，才能破局。
如果用一个字概括当今芯片行业的特点，就是“难”。毫不夸张地说，芯片的制造工艺是目前人类最精密、最复杂的工业技术，没有之一。
它能精密到什么程度呢？今天台积电最先进的芯片技术，5nm工艺，每个晶体管尺寸只有20个硅原子的大小。每一块芯片上呢，又有100亿到200亿个这种晶体管，它们之间还要通过几十层纳米级金属线，连接成逻辑电路，长度加起来按公里计算。
我知道这些细节你可能不太懂，没关系，你只需要知道，为了实现这种精密的结构，芯片的制造流程同样非常复杂。一块7nm芯片大概需要4000道工艺流程。而一个7nm工艺的芯片制造工厂，它的建设成本大概是100亿到200亿美元，这几乎相当于一个航空母舰战斗群的制造价格。
我们再举一个例子来说明制造芯片的复杂性。我们都熟悉元素周期表，在1980年代，一款芯片的制造过程所用到的材料，大概只涉及所有118种元素中的12种。而今天，一款芯片加工出来至少要使用到60种以上的元素所组成的上万种材料。可以说芯片的加工技术，就是我们人类利用物质世界能力的巅峰水平。
这样一个空前复杂的制造技术，就需要大量的技术、人才、资本的相互合作。事实上，芯片发展到今天，全世界已经没有任何一个国家能掌握关于高端芯片的全部环节了。在芯片行业背后，是一个庞大的全球化产业网络。这个网络需要美国、日本、韩国，欧洲、东南亚地区，当然还有中国，相互密切合作才能够平稳运行。因此，芯片是一个你中有我，我中有你的产业。
我知道，这样说有点抽象，我让彭天放老师帮我们捋了一下这个产业上的一些关键环节：
芯片产业简单可以理解成一个“3+2”的结构。其中的“3”指的是芯片按照产品生产流程，可以分为三个步骤：上游的芯片设计、中游的芯片制造，还有下游的芯片封测。
而其中的“2”，分别是两个生产中不可或缺的配套领域，分别是半导体设备和半导体材料。在这个“3+2”的结构里，每一个环节几乎都有垄断性的玩家。
我们先说前面的“3”。上游的芯片设计领域，其中的EDA设计软件，被三家美国公司（Synopsys、Cadence 和 Mentor Graphics）控制着绝大部分市场。而其中的芯片的架构和IP研发以及授权服务，主要是美国和英国的两家企业把持（美国Intel、英国Acorn）。中游的芯片制造呢，目前世界上水平在7nm以上的高端制造被两家企业垄断着，分别是韩国的三星和中国台湾的台积电。
接下来我们再看“3+2”里面的“2”。半导体设备和材料这个领域。其中最核心的设备光刻机，被荷兰的阿斯麦和日本的尼康佳能占据了93%的市场。而另外一种重要的设备，叫做刻蚀机，被美国的泛林集团、应用材料和日本的东京电子所垄断，三家市场占有率达到了90%。其他很多必不可少的设备或者材料，也都处于超过90%的寡头垄断状态，有的环节甚至全世界仅此一家绝无分店。
我知道，前面说的这些都是一些技术细节，听起来有点吃力。但是没关系，你不用记这些技术细节，你只需要知道一件事，那就是虽然说芯片诞生在硅谷，但是整个芯片产业经过了60多年的发展，已经成为全世界目前最全球化、分工最精细的产业之一。
而正因为芯片行业高度分工，所以它还有另外一个特点，就是产业网络非常脆弱。
你想，这么复杂的制造网络，外加上各个环节都处在只有少数几个节点的垄断状态。任何一个产业节点出现问题，都会给整个产业造成不小的麻烦。
比如，在2019年7月，日本和韩国由于国家关系紧张，日本主动发难，要对韩国限制出口“氟聚酰亚胺”、“光刻胶”和“高纯度氟化氢”三种材料。这三种材料在硅片加工中属于不可或缺的关键材料，而日本企业分别垄断了全世界七成到九成的市场。这就让韩国的命根子三星和LG等等半导体企业非常紧张。连美国也罕见地出面调停，可见这种冲突后果的严重程度。
说到这你就知道，美国的商务部这次推出的政策，正是利用了芯片全球网络脆弱性的特点，来制约华为甚至中国芯片产业的发展。
而美国自己在芯片的产业网络里，的确还占据着一些关键位置，包括最上游的软件和IP，以及一些关键的半导体设备等等。
我知道，说了这么多，肯定我们最关心的还是，面对美国卡脖子的行为，我们应该怎么办呢？
其实，我们还是得回到芯片行业的特点上。前面我们说了，芯片是一个特别复杂的全球产业网络。而在这个网络里，其实我们应对美国打压最好的方式，不是把自己摘出去单干， 而是加强跟其他小伙伴的关系，把自己牢牢地嵌入到芯片产业的全球网络之中。
其实，在现在这个时间点，前面说的小伙伴按理说应该和中国有非常强的合作意愿。原因是，受到行业周期的影响，2019全年世界的芯片市场已经比2018年下降了大概10%。而2020上半年的疫情又对芯片行业产生了巨大的下行压力。可以说，在目前这样的情况下，只有更大范围的国际合作，和更健康的市场竞争，才能让整个行业快速复苏。
而我们中国的芯片市场，目前大概占到了全世界的1/3。这是世界上任何一个芯片玩家都无法忽略的合作伙伴。可以说，在当前的情况下，只有更大范围的国际合作和健康的市场竞争，才能让整个行业快速复苏。
彭天放老师说，在5月18号的全球分析师大会上，华为轮值董事长郭平分享了一个观点，他特别欣赏。郭平说：尽管华为不断遭受打压，也不会走向封闭和孤立，会坚持全球化脚步发展。这是美国这一轮打压之后，他看到最振奋人心，也最理性的回应。
别人虽然想把我们踢出局，我们反而需要更坚定地把中国的芯片技术跟世界的产业网络牢牢地绑定起来。
平时我们总觉得，全球化之所以重要，是因为它是一张利益网络，大家互相勾连，你中有我我中有你。但别忘了，全球化也是一种解决问题的方式。有些事情的突破口，恰恰就在于“开放”这两个字。