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從數字戰爭到數位戰爭:美中科技戰!Play Ball!

從數字戰爭到數位戰爭:美中科技戰!Play Ball!

美中衝突從貿易數字之戰現在來到了數位科技戰爭的階段了。彭博雜誌(Bloomberg)的標題則是:「科技冷戰已開打」。美國於 2019 年 5 月 16 日正式將中國的華為列入貿易黑名單中,這代表美國禁止美國公司向華為出售電子元件以及技術,其中高階晶片正好戳中中國的無芯之痛。這是一場「科技體質」優劣定勝負的比賽。而台灣正如她的地緣一樣,在高科技產業中也是處在美中科技戰的關鍵位置。以下跟讀者分享目前搜集到的資料整理與觀察。

華為的美國供應商們

路透社(Reuters)提供了一份相當完整的名單讓我們一窺華為與美國公司之間的鍵結有多深。營業額來自華為最高的是偉創力(Flex)24.3 億人民幣,偉創力是一家電子專業製造服務公司,除了電子代工服務外,也負責存貨管理、後勤運輸、產品維修服務,其服務與富士康類似。排名第二與第三的分別是博通(Broadcom)與高通(Qualcomm),這兩家公司都是有名的通訊IC設計公司。第四的希捷(Seagate)則是全球主要的硬碟廠商之一。排名第五的則是美光(Micron Technology)是記憶體供應商,2017 年 12 月美光曾向加州聯邦法院控告聯電以及福建晉華偷竊技術。另外,若以來自華為的營業額對美國公司總營業額占比來看,第一的是新飛通光電(NeoPhotonics)是全球第六的光積體電路及光通信模組製造商,占比高達47.0%,新飛通有近半的營業額來自華為,它極可能是此次受傷最嚴重的美國公司,但另一方面,華為也要能找到在品質與產量上可以取代新飛通的供應商以降低衝擊。排名第二和第三的魯門特姆(Lumentum)以及科沃(Qorvo)的 11%。魯門特姆是 3D 感測器等光學元件供應商,蘋果也其重要客戶。科沃則是提供射頻組件完整方案的服務,包含手機、基礎網路設備與軍事相關設備。

資料來源 Reuters Huawei’s American suppliers

硬體:中國的無芯之痛

晶片,在中國稱為芯片

5 月 20 日彭博則報導英特爾(Intel)、高通、賽靈思(Xilinx)和博通等晶片業者已告知員工,中止向華為供貨。博通與高通是目前通訊晶片的兩大龍頭,華為高階手機和網路基礎設施的關鍵晶片多是用高通和博通的晶片。英特爾則為目前最強高效能處理器(CPU)公司,同時也擁有晶圓製造廠,華為 MateBook 筆電是用英特爾第八代 i5、i7 處理器,也是華為的伺服器晶片主要供應商。賽靈思是可程式邏輯器件生產商,發明現場可程式邏輯閘陣列,高度靈活的可程式晶片是由一系列先進的軟體和工具組成的,可跨領域多種技術創新,賽靈思供貨給華為作為網路可編程晶片。5 月 22 日安謀(ARM)也宣布停止與華為合作。世界約有 95% 的手機晶片是用 ARM 架構來設計的,因為 ARM 處理器非常適用於行動通訊領域,符合其主要設計目標為低成本、高效能、低耗電的特性。因此華為很難繞過 ARM 架構來自主設計手機晶片,若要從頭開始打造一個晶片設計架構也是曠日費時。另外,固態技術協會(JEDEC)有 300 家會員公司,包括半導體產業前百大公司,對半導體產品標準制定具有極大影響力,例如技術語言、定義、產品特徵描述與操作、測試方法等等。而 SD 協會(SD Association)與 Wi-Fi 聯盟(Wi-Fi Alliance)將華為排除,這代表華為未來的新產品無法使用這些規格。即便華為可以自訂規格,但這等於讓華為被隔絕於國際主流市場,讓它只能在中國或中國盟友的市場中。

停止與華為往來之公司與組織

公司總部產品/服務對華為的影響
軟體系統Google美國作業系統與各種應用軟體。包含 Android、Gmail、Youtube等將導致華為需要自己開發作業系統。對於打入國際市場相當不利
微軟 Microsoft美國作業系統與各種應用軟體。包含 Windows、Office 等
運算與通訊晶片英特爾 Intel美國為目前最強高效能處理器公司,同時也擁有晶圓製造廠。這些公司幾乎都是提供華為高階產品的關鍵晶片。除非中國的 IC 設計公司可以補起這個洞,不然華為的高階產品將會失去競爭力。
高通 Qualcomm美國通訊晶片 2018 年市佔率約 45%。華為高階手機的關鍵晶片多用高通的晶片。
博通 Broadcom美國主要以通訊相關晶片為主。
賽靈思 Xilinx美國可程式邏輯器件生產商。供貨給華為作為網路可編程晶片。
安謀 ARM英國日本軟銀集團旗下的半導體設計與軟體公司。提供手機晶片設計架構。
新思科技SYNOPSYS美國全球排名第一的IC電子設計自動化公司,也是IC介面IP供應廠商
亞德諾Analog美國是數位訊號處理器供應商的龍頭
記憶體美光 Micron美國快閃記憶體大廠可能轉向南韓大廠,或中國公司。
光學元件魯門特姆 Lumentum美國3D感測器等光學元件供應商除非中國可以自行開發先進光學元件。不然華為的光學相關功能會失去競爭力
新飛通光電NeoPhotonics美國光積體電路及光通信模組製造商
射頻元件科沃 Qorvo美國射頻零組件完整方案服務,包含手機、網路基礎設備、國防相關設備不利於華為在5G與往後的通訊發展
電子零件松下電器Panasonic日本提供主動零件及被動零件。但其中國官網指出仍會繼續交易。需找其他替代公司
產業標準固態技術協會 JEDEC美國有300家會員公司,包括半導體產業前百大公司,對半導體產品標準制定具有極大影響力。華為會被排除參與新規格的制定。不利於打入國際市場。
SD協會SD Association美國制定SD記憶卡標準
Wi-Fi聯盟Wi-Fi Alliance美國無線網路認證組織

對於這樣的困境,華為所屬的 IC 設計公司海思半導體(Hisilicon)於 5 月 17 日就已表示,他們一直以來都為著可能會被美國禁止購買晶片與技術的極端情況做準備,以確保大部分產品可以到時可正常供貨。華為也確實有在 2019 年第一季積極拉貨,一部分就是為了美中衝突戰做準備,台積電 7 奈米產能利用率因此提升 20%。而針對高階手機晶片的部分,海思已推出新一代人工智慧手機晶片麒麟 980(Kirin 980 為 ARM 架構,用於筆電、數據機、穿戴式裝置),這款晶片所設定的手機競爭對手是是 Samsung 及 Apple。目前技術狀態則是麒麟 985 處理器開發,已經在台積電 7 奈米加強版製程開始進入試產的階段。而最新研發的麒麟 990 傳言也計畫於台積電量產。

而筆電處理器晶片,位於中國上海的兆芯集成電路最新發表的 x86 架構處理器,是採用 16 奈米製程,最多可至 8 核心,主頻最高為 3.0GHz,支援雙通道 DDR4 記憶體,最大容量為 64GB。但距離目前最前端的英特爾及 AMD 主流產品的主頻能達 5.0GHz,且是採用 10 奈米或 7 奈米製程,仍有不小的差距,再則,x86 架構仍得由國外廠商授權。此外,兆芯的其中一位大股東是威盛電子,而威盛的創辦人是王雪紅。

在基頻晶片方面,華為 2018 年 2 月在 MWC 發表首款 5G 基頻晶片巴龍 5G01後。又於2019 年 1 月在北京發表號稱全球最強的 5G 基頻晶片巴龍 5000,最快下載速率可達 3.2Gbps,號稱是世界首款單核心多模的 5G 基頻晶片,由 7 奈米製程所打造,能向下支援 4G、3G、2G 網路。其他競爭者為高通的驍龍 X50 5G 基頻晶片(2016 年 10 月,為全世界最早,10 奈米製程)、聯發科曦力 M70 基頻晶片(2018 年 6 月)、三星獵戶座 5100 基頻晶片(2018 年 8 月,也能向下支援 4G、3G、2G)、Intel XMM 8160 基頻晶片(2017 年 11 月),中國的紫光展銳預計在 2019 年底前推出自家的 5G 基頻晶片。但在支援的波段上,也有人質疑華為巴龍 5000 的效能可能比三星獵戶座 5100 還差。

報呱名詞解釋
基頻晶片(Baseband,BB) 用來進行數位訊號的壓縮/解壓縮、加密/解密等運算管理。著名公司為高通、博通、美滿電子(Marvell)、聯發科等。
射頻晶片(Radio Frequency,RF) 專門處理高頻電磁波。

整體而言,從已知的新聞消息來看,除了筆電處理器晶片外,華為所屬的 IC 設計公司海思似乎為華為準備好退路了。但是否真如此,可能還需要讓子彈飛一會。倒是路透社的分析報導認為,這些被美國斷貨的產品或技術,華為應該很難找到替代品。因為高科技產品許許多多不同供應商的零件所組成的,以上所介紹的僅是一小部分關鍵晶片供應商,任何一個零件或晶片斷貨或做不出來,那最終產品也生不出來。例如電源管理晶片或螢幕控制相關晶片,又或是高品質的電阻、電容、電感等被動元件,缺了就是不行。因此,短期來看,華為或許不會像中興通訊、福建晉華那樣,這麼快投降。但長期來看,半導體設計、製造與設備,乃至於各種輔助元件,則是一個相當龐大的生態系,自己重新玩一套不是不可能,只是要投入難以計量的時間與資源。

軟體:要關起門來自己玩嗎?

路透社在 5 月 20 日也報導,Google 在軟硬體與技術移轉相關業務上中止與華為合作,華為的新手機將無法使用 Gmail、Youtube、Google 地圖、Google Play 等相關服務,但已公開版本的 Android 則可使用。此外,微軟也不再接受華為的新訂單。也就是說,華為有相當大一部分會被隔絕於 Android 和 Windows 系統之外,而各項 Google 相關的服務都無法使用,這幾乎等於華為要生出一套自己的作業系統,還要繞開 Android、iOS、Windows 生成的生態系。同樣的,這也非完全不可能,但一樣要花相當多的資源。而軟體生態系的生成,需要有良好的社群文化。

而另一個角度,或許中國可以把目標轉向龐大的內需市場與中國隊的成員,關起來門來自己玩,這樣或許可以不用太在意作業系統有無授權的問題。但科技產業的鎖國長期來看是相當不利的,再加上目前整個產業的領先群是歐美國家,不與領先國互相競爭,對於技術上的發展也是不好的。

再則,從華為的發展歷史與未來戰略來看,與世界其他領先者爭一席之地才是主線,而非針對產業鎖國在做戰略規劃的。華為創立的前十年主要目標為中國市場。於 2000 年前後開始在國外佈局,這個時間點剛好是網路泡沫化後期,華為前十年累積的資金剛好可以在這個時候大舉購買歐美的 IT 資源,或者以資金挹注歐美的研究中心,逐漸取得先進技術。而其取得技術的手段有明有暗,明的方式則類似上面的賽門鐵克併購,暗的方式則類似華為被疑偷竊 Akhan 的手機螢幕技術。2013 年則開始於檯面上佈局 5G 事業,可以看出華為此時的目標是想成為全球通訊領導者,而非針對中國的內需市場。

中國高科技產業的問題可參考:端傳媒〈梁寧:有了國產晶片就能不受制於人?事情好像沒那麼簡單〉

台灣只是觀眾嗎?

台灣華為旗艦店

上面討論了軟體,也討論了晶片設計能力,但是還沒提到晶片製造。雖說晶片在檯面上的主要角力者是中國與歐美等大廠,台灣在 IC 設計的領域無法與之批敵,但是 IC 設計仍須仰賴台灣的 IC 製造,尤其是台積電、聯電、世界先進等,台灣在這個領域扮演很關鍵的角色。根據 TrendForce 旗下拓墣產業研究院最新報告統計,2019 年第一季台積電、聯電、力晶、世界先進全球市佔率加總為 58.5%,其中台積電為 48.1%。而中國目前半導體製造狀況最好的一家中芯市佔率僅 4.5%,仍落後聯電的 7.2%。

以製造工藝的角度來看,2019 年第一季中芯主要的營收是來自 0.15 微米製程,佔總營收的 46%,55 奈米到 65 奈米製程佔 21.3%,28 奈米製程僅佔總營收的 3%,而 14 奈米製程正要導入量產。而台積電已量產 7 奈米製程,且達總營收 22%,此外台積電已啟動全球首座 5 奈米晶圓廠,計畫 2020 年進入量產。因此可以粗略估計,中芯 28 奈米製程已量產,台積電 7 奈米製程已量產,兩家公司的製造工藝約差了 3~4 個世代,而先進製程的每個世代從計畫啟動到進入量產大約需要 2 年。因此,中國的中芯半導體在高階半導體製造,於中短期內仍無法具有競爭力。

由以上可知,台灣的晶圓製造產業是中國舒緩無芯之痛的解藥,尤其是台積電的戰略走向對華為也是至關重要的。然而,根據 5 月 17 日的新聞,台積電經初步評估後,決定不改變對華為的出貨計畫,即繼續出貨華為。目前科技戰的戰火在檯面上似乎還未延燒到晶圓製造,但主審都已經喊「Play Ball!」了,也就是說公開選邊站的時機點已經越來越近,除非兩造人馬說不打了,不然閃都閃不了。而且,美國已經拉起了一道科技鐵幕了,中國也深知自己的困境,對於自己的產業弱點也是極盡所能的補強,因此對於公司的控制(資金滲透)、技術的取得(竊取或購買)、人才的挖角必定會是更加積極。

所以,這不只是台積電、聯電的商業策略問題,這也是台灣的生存戰略問題

參考資料

2019-05-20 Bloomberg Top U.S. Tech Companies Begin to Cut Off Vital Huawei Supplies
2019-05-20 Bloomberg The Tech Cold War Has Begun
2019-05-20 Reuters Exclusive: Google suspends some business with Huawei after 2019-05-20 Reuters Infineon suspends shipments to Huawei: Nikkei
2019-05-23 BBC Huawei: ARM memo tells staff to stop working with China’s tech giant
2019-05-20 中央社 川普制裁華為 英特爾高通等多家半導體業者停止供貨
2019-04-03 中央社 台積電5奈米試產 推出完整設計架構
2019-03-25 科技新報 採台積電內含 EUV 技術 7 奈米加強版製程,華為麒麟 985 處理器試產
2019-01-24 科技新報 華為推出巴龍 5000 5G 基頻晶片,但多模功能恐三星已搶走首發
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