
2025年2月17日,在民营企业座谈会上,华为创始人任正非表示,对于中国缺乏自主研发的芯片和操作系统的担忧已经缓解。
美国智库的最新研究,也印证了这一陈述。
2月25日,美国智库战略与国际问题研究中心(CSIS)发布了一份报告——《半导体设计行业面临的日益增长的挑战:美国不能把领导地位视为理所当然》。报告表示,在全球高科技产业竞争中,中国对半导体产业投入的资源规模无与伦比的,美国技术领先地位的很可能将被中国快速增长的创新能力所颠覆——美国最有优势的芯片设计行业,正在面临着来自中国公司越来越大的挑战。
由于DeepSeek的巨大成功,美国决策圈大部分逐渐开始承认对华出口管制的“失败”(或“意外后果”)以及《芯片法案》的缺陷。在检讨过去政策的同时,特朗普政府也必然改弦更张,“芯片法案2.0”即将出台,彻底地贯彻所谓“美国优先”。“互联网法律评论”将这份报告做简要编译,以供读者了解芯片行业现状并研判未来趋势。
一、美国的芯片设计与国家安全
对美国来说,半导体设计产业是一项极其重要的战略资产。它使美国国防系统具有技术领先地位,并在计算、电信、自动驾驶汽车和医疗设备等制造业中培养竞争优势。在半导体生产过程中,芯片设计占总价值的50%以上,超过供应链的任何一环。
然而,芯片制造能力的外迁,意味着美国最先进的芯片设计被交付给海外——这构成了美国重要的战略脆弱性,而这一弱点至少已经开始受到重视。若创造尖端专用芯片的设计能力被战略对手超越,将对美国产生更大的安全隐患。
中国最近发布的人工智能应用DeepSeek震惊了硅谷和金融市场,这在一定程度上反映了美国出口管制的“影响”,即出口管制促成了中国在芯片产业“自给自足”付出的前所未有的努力。美国决策层及芯片行业对此都表达了巨大的担忧,主要体现在两个方面:
(1)目前美国也缺乏在全国各地的各种尖端芯片项目大批量生产的能力;
(2)设计行业的生态系统远不只有所谓的“前沿产品”。在许多不是由其组件密度定义的半导体类别中,中国公司拥有设计人才、制造能力、规模和资源,可以与西方公司形成有效的竞争。
二、《芯片法案》的缺陷:主要针对制造业,对设计领域关注较少
美国现有的《芯片法案》主要关注的是阻止美国国内芯片制造基地受到侵蚀,但并没有解决芯片设计领域的需求。为此,它为在美国的外国和国内制造企业提供直接资助。
但在芯片设计领域,只被分配了相对较少的间接资金。对此,一个合理的解释是,设计领域不是美国芯片供应链的“缺口”或“漏洞”——相反,美国在这一关键领域的创新能力、市场份额和国际竞争力方面遥遥领先世界。
然而,从全球竞争的背景来看,政府支持的问题显得尤为突出。
三、美国在芯片设计细分领域的落后
美国的半导体设计行业在整体上全球最强。不过需要认识到,芯片设计由五种主要类型的公司组成,包括:集成器件制造商(IDMs)、无晶圆厂公司、原始设备制造商(OEM)、电子设计自动化(EDA)公司、知识产权(IP)提供商。
然而,仅描述全球总市场份额的数据掩盖了子市场趋势的不同。大多数研究没有反映出以下事实:美国芯片设计公司并不是每个半导体设计产品细分市场的领导者,美国设计领域实际面临着来自中国的巨大挑战:
光电子:2021年,美国设计公司仅占光电子市场的13%,而日本为35%,中国为15%,韩国为15%。2023年,中国工程院将光电半导体列为14个“要攻克的难题”之一。
存储器:2021年,美国企业在存储器市场的占有率为28%,韩国为57%。在2023年底,中国领先的DRAM开发商长信内存科技公布了一款具有栅极全能晶体管架构的概念设计,相当于全球最先进的内存设计。这表明中国在设计上取得了重大进展,尽管CXMT制造这种芯片的时间表和能力尚不清楚。
非光学传感器:2021年,美国公司在非光学传感器市场的份额为18%,欧洲为31%,日本为22%。中国2021年物联网三年行动计划要求对温度、气体、运动、光电、速度和生化传感器(如非光学传感器)提供有针对性的支持。
分立器件:2021年,美国公司在分立设备市场的份额为27%,欧洲为36%,日本为26%。据一位消息人士透露,中国在2013年实现了离散芯片的自给自足。
下一代设计工程师:美国的EDA工程师平均年龄现在已经接近50岁。2022年SIA/BCG对美国设计行业的研究称,美国设计行业的“设计人才正在减少”,并预测到2030年将有2.3万名设计师缺口,和美国STEM毕业生数量不足。目前的移民限制限制了渴望在美国工作的高素质工程师的进入,这使得这种情况更加复杂。因此,这是中国投资人才和其他资源支持EDA研发的一个机会。
四、中国芯片设计的进步及内在优势
中国在全球芯片设计市场的份额从2003年几乎为零增长到2023年的7%。根据欧洲研究联盟“数字力量中国”(Digital Power China)在2023年的一项研究:中国芯片设计公司极有可能在未来十年中获得一系列细分行业的全球市场份额。CSIS的报告引用并认同这一观点。
虽然西方的制裁对中国的半导体设计生态系统造成了严重打击,但它们也对中国寻求本土发展、自给自足起到了重大刺激作用。重要的是,从长远来看,中国的设计行业享有内在的优势,这将确保其在未来十年乃至更长时间内的全球市场份额不断增长。中国芯片行业的优势包括:
1. 巨大的国内需求:中国消费了世界上一半以上的半导体,国内原始设备制造商的需求对中国芯片设计师来说是一个巨大的潜在优势。中国原始设备制造商占全球芯片需求的27%。
2. 新的国内替代方案:如上所述,传统上中国的原始设备制造商严重依赖进口芯片,但“作为美国出口限制的直接结果,非美国原始设备制造商越来越多地转向本地设计的半导体”。中国设计师与国内原始设备制造商的地理位置接近是一个额外的优势。例如,对销售英伟达先进AI芯片的限制,促使中国本土OEM厂商转而使用华为设计的Ascend芯片组作为替代方案;中国一家大型互联网公司的高管表示,华为芯片组的性能“不如英伟达的芯片,但我们绝对可以使用它们。”从长远来看,中国在5G、物联网、电动汽车和其他终端用户市场的优势将增加对中国芯片设计的需求
3. 人力资本:2020年,中国将有200万人获得科学和工程学士学位,是美国90万人的两倍多。虽然这些毕业生的质量可能有所不同,但半导体设计非常依赖于有创造力的个人,从长远来看,中国教育大量学生具备必要技能的能力构成了一项巨大的竞争资产。
值得注意的是,一项欧洲研究在2023年首次发现,在2023年国际固态电路会议(一个非常有声望的半导体学术会议)上,大多数被接受的论文都是由中国机构提交。
五、“芯片法案2.0”应如何改进?
2024年2月,美国前任商务部部长雷蒙多呼吁通过与芯片相关的后续立法“芯片法案2.0”——如果我们想要领导世界,就需要持续的投资。
美国的政策制定者需要认识到芯片设计部门的战略重要性以及它所面临的前所未有的挑战。
特朗普政府已经认识到美国半导体产业面临的战略挑战,该行业目前的成功并不能保证它的未来。鉴于此,美国对可能的“芯片法案2.0”的政策审议需要认识到该行业的关键贡献,并需要实施一系列政策措施,以支持美国在设计和制造业方面继续保持领导地位:
1.增加投资:需要增加公共投资和税收优惠来支持芯片设计研发,特别是在《芯片法案》授权的从2023年到2027年将具有竞争力的芯片研发增加一倍的情况下。鉴于中国政府对研究和人才的关注、补贴和投资,这些资金需要提供给美国的实验室和大学。
2.扩大人才库:美国需要财政激励来增加进入STEM领域的学生数量,并鼓励本科生和研究生进入芯片设计领域。此外,应对移民政策进行以国家安全为基础的改革,使训练有素的外国芯片设计师能够进入美国并留在美国。
3.贸易稳定:美国应当通过采取贸易和出口控制政策来确保美国芯片设计领导地位的稳固。但全球经济仍然紧密相连,如果对该行业采取破坏性的政策可能代价高昂,更可能适得其反。
4.扩大税收激励:25%的芯片设计投资税收抵免应当纳入下一轮立法至关重要。