華為繞開美國生產晶片的成功機率有多大?

隨著美國制裁的不斷升級，「求生存」成了華為當下的關鍵詞。KGSednc

在「2018華為核心供應商大會」上，華為官方披露了2018年華為核心供應商，值得注意的是，在92家核心供應商名單中，美國有33家供應商排名第一。KGSednc

從供應商名單發現，華為在集成電路、光電器件和傳感器上均採購了美國元器件，射頻晶片、基帶晶片、通信晶片等也有從美企採購。除此之外，晶片設計中離不開的EDA軟體也需要美國企業供應。KGSednc

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按照晶片產業發展模式劃分，華為屬於Fabless（無晶圓製造設計）類別，屬於晶片供應鏈中遊，對產業上下遊需求較大。華為不具備在晶片設計軟體、關鍵晶片設計製造等能力。KGSednc

縱觀整個半導體產業，終究脫離不了三個步驟：設計、製造、封測。KGSednc

在電子設計軟體EDA工具仍被美國限制的當下，華為如何才能活下去？KGSednc

華為能繞開美國生產晶片嗎？

不能KGSednc

「求生存是華為現在的主題詞。」5月18日，華為輪值董事長郭平面向全球媒體和分析師回應稱。KGSednc

換言之，華為將受到多大影響，這取決於其在生產過程中對美國技術的依賴。KGSednc

一方面，華為海思正在提高華為手機的國產化比例：據拆解報告，華為Mate 30 5G中國產零部件佔比達41.8%，提高了16.5個百分點，美國元件佔比從11.2%降低、到1.5%。KGSednc

另一方面，海思晶片的生產還需要依賴於美國的設計軟體和半導體設備，美國在這兩個領域高度壟斷。KGSednc

在半導體設備領域，高壁壘使市場份額高度集中，而國內自足率低、需求缺口極大，當前在中端設備實現突破，初步產業鏈成套布局，但高端產品仍是攻克難題。KGSednc

從分布看，全球前十大集成電路裝備公司基本上被美國、日本、歐洲企業佔據。在全球前五大設備廠商當中，美國應用材料公司以17.72%市場份額排名第一，美國泛林半導體以13.4%的市場份額排名第四，兩家合計佔了全球31.12%的市場份額。KGSednc

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從自給率來看，2018年，中國半導體設備市場規模達到131.1億美元，但據中國電子專用設備工業協會統計，2018 年國產半導體設備銷售額預計為109 億元，自給率僅約為12%。除去LED、面板、光伏等設備，實際上國內集成電路設備的國內自給率僅有5%左右。KGSednc

信達電子分析師方競解讀稱，對軟體影響相對有限，由於美國EDA公司在去年已和華為停止了合作，並切斷了升級，現在海思在採用老版本EDA做產品設計，不受限制。同時華為前期和意法半導體的晶片設計合作，也一定程度上可以通過外包方式，解決EDA難題。KGSednc

電子設計軟體EDA工具的重要性

EDA軟體工具涵蓋了IC設計、布線、驗證和仿真等所有方面。EDA是集成電路設計必需、也是最重要的軟體工具，EDA產業是IC設計最上遊、最高端的產業。KGSednc

EDA是集成電路產業鏈相對產值較小但又極其重要的關鍵環節，具有「體量小、集中度高」的特點。KGSednc

東興證券研究所數據顯示，全球EDA70%的市場份額都由EDA三巨頭Synopsys、Cadence和西門子旗下的Mentor Graphics佔據。其中，Synopsys是全球最大的EDA企業，2018年的市場份額已達到32.1%；Cadence僅次於Synopsys，2018年市場佔有率為22.0%；Mentor Graphics在被收購之前也能保持超過10%的市場佔有率。KGSednc

在中國市場，集中度更高，EDA銷售額的95%由以上三家瓜分。KGSednc

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華為所用EDA軟體三大廠商均有涉及，分別應用在前端、驗證、PCB環節當中。KGSednc

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探究三巨頭成功存在三要素：一、持續併購重組，二、高研發投入，三、美國政府的支持。KGSednc

目前，本土EDA企業有華大九天、芯禾科技、廣立微電子、博達微科技、概倫電子、藍海微科技、奧卡思微電等七家。KGSednc

對於國內企業來說，在工具的完整性方面與三強相比，有明顯的差距。KGSednc

總結國內EDA軟體廠商目前存在的差距主要有三個方面；KGSednc

1. 產品不齊全（很難離開三大巨頭公司的平臺 ）
2. 研發投入不足（本土EDA公司和研究單位工作的工程師只有300人左右對比，Synopsys有5000工程師多從事EDA的研發，本土EDA企業龍頭華大九天過去十年間所投入研發資金也只有幾個億，而Synopsys 2018近一年的研發投入約為10.8億美元）
3. 缺乏與先進工藝的結合

三大EDA公司在新工藝開發階段與全球領先的晶圓製造廠進行全方位合作，國內EDA廠商只能在工藝開發完以後拿到部分數據，難以針對先進工藝設計、改良EDA軟體。KGSednc

華為的強項在於IC設計，其中以海思為首的手機處理器已經達到國內最高水平，以巴龍5000基帶晶片已經完成SA／NSA認證，在安防領域和伺服器領域，華為都有產品涉及，國內市場份額不斷增高。KGSednc

但是，華為在FPGA晶片設計上能力較弱，為了滿足5G基站的需求，華為在2019年開始用ASIC專用晶片替代FPGA，但是，受制於功耗和靈活調試，這其實也是一種無奈之舉。目前，具體ASCI晶片製程工藝暫不明確。KGSednc

當前，FPGA晶片市場還是由美國的Xilinx和Altera所佔據，兩者的市場份額在全球超過百分之九十。KGSednc

華為自己做不了FPGA晶片研究，只能把希望寄託於國內的專業廠商，其中以紫光國微為首的企業在通信FPGA領域有所布局。KGSednc

在紫光國微公布的2019年財報裡，關於FPGA晶片有這樣一段描述，FPGA晶片產品已經實現系列化和規模化，主要應用於5G基站等場景，下遊客戶為通信設備製造商，其中華為為目標企業。 目前公司基於28nm工藝的新一代FPGA產品的研發進展順利。KGSednc

可以看出，華為目前正在尋求國內FPGA廠商的幫助，雖然短期內國內FPGA廠商很難追趕上像美國賽靈思這樣的行業巨頭，但替代方案已經在路上。KGSednc

射頻晶片

射頻晶片是直接影響手機信號好壞的關鍵元器件，此前，華為P40在外媒拆機中僅存的幾顆美國晶片就是射頻前端晶片。KGSednc

除了應用在手機終端，射頻元件也大幅應用在5G通信設備。KGSednc

目前美國在該領域處於壟斷地位，美國的博通、思佳訊、科沃，再加上日本的村田幾乎承包了全球整個市場份額。KGSednc

在整個射頻前端晶片/模組的產業鏈中，中國在其中的參與程度目前仍然很低。華為還是只能通過使用美國企業存貨，或者外購日本村田的射頻產品完成出貨。KGSednc

值得欣慰的是，目前以卓勝微、唯捷創芯為代表的國內企業開始發力，已經在一些功能模塊上完成突破，但總體還是差之甚遠。KGSednc

存儲

存儲領域分為內存晶片（DRAM）和 快閃記憶體晶片 （NAND），目前國內產品的市場佔有率都幾乎為0，還是高度依賴包括三星、海力士、美光在內的國外企業。KGSednc

目前，國內幾家廠商正在存儲領域尋求突破，2018年7月，合肥長鑫正式投片，產品規格為8Gb LPDDR4。KGSednc

2019年9月，長鑫存儲DRAM項目正式首次投片，正式量產10nm內存KGSednc

紫光國微旗下的西安紫光國芯目前最新DDR4晶片已經小批量產。KGSednc

晶片代工

不可否認，代工這一環節短期內實現「去美化」目標難度極大。華為一直受制於美國技術標準限制，經過臺積電內部評估，14nm工藝已經不能為華為代工，這也促成華為將14nm產品代工向國內轉移，中芯國際也於近日實現華為麒麟710A晶片量產，採用14nm工藝。KGSednc

目前，中芯國際並不具備7nm等更為先進的製造工藝，而且14nm客戶訂單單一，與國外先進代工廠差距明顯。KGSednc

晶片封測

晶片封測環節全球排名前三的企業分別是日月光、美國安靠、江蘇長電。KGSednc

國內封測廠商三強為長電科技、通富微電、華天科技，全球市佔率達 23%，技術實力上能夠承接國產轉單。KGSednc

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目前，華為已經將一部分封測訂單轉給國內長電科技、華天科技在內的企業。KGSednc

國產EDA公司的機遇

我國當前僅有清華大學、復旦大學、浙江大學、北京航空航天大學、電子科技大學、西安電子科技大學、福州大學等少數學校從事EDA方向的研究和人才培養。尤其是清華大學計算機系在1970年代就開始相關研究，為我國國產熊貓EDA工具（華大前身）、華大九天EDA工具的研發做出了很大的貢獻，而且培養了大量的EDA算法人才。KGSednc

值得欣喜的是，國內EDA的研發力量近幾年也有長足的進步。2017年6月在集成電路計算機輔助設計領域的旗艦會議--第54屆設計自動會議（ACM/IEEE Design Automation Conference 2017）上，福州大學陳建利老師的論文Toward Optimal Legalization for Mixed-Cell-Height Circuit Designs獲得最佳論文獎（作者：Jianli Chen, Ziran Zhu, Wenxing Zhu, Yao-wen Chang）。這是54年來中國大陸作者第一次以第一單位/第一作者獲得該會議最佳論文獎。KGSednc

國產EDA工具目前還主要以點工具為主，只有華大九天有模擬IC設計的全流程工具。但是，也不乏亮點。在過去的幾年，華大九天的Xtime物理設計時序優化與Sign-off工具和解決方案，得到了業界一線工程師的一致好評，已經成功打入全球一流晶片設計公司中，成為數字全流程中的重要一環。而且，華大九天是全球是全球唯一可提供液晶平板顯示全流程EDA設計解決方案的提供商，國內市場佔有率超過90%。KGSednc

此困境之下，國產EDA工具將進入國內Fabless的視野，取得擴大市場份額的契機，進而獲得與擁有先進位程的晶圓廠合作機會，國產EDA元年或將就此開啟。KGSednc

責編：Demi XiaKGSednc

（綜合整理自： 投中網、TechWeb、東興證券《中美科技戰系列報告之四：電子設計軟體EDA是美國限制華為封喉之劍》、前瞻產業研究院資料、知乎用戶Forever snow）KGSednc