中国对美国集成电路出口管制的反制策略

　　对技术独立的担忧一直是推动中国决策的因素。

　　然而，在国防工业之外，这些担忧通常是由两个因素造成的。第一，中国的技术能力在许多领域与国际前沿技术差距明显，回避外国技术变得困难甚至不可能。其次，在全球范围内，许多商业用途的技术不断削弱中国替代品的吸引力，这些替代品在短期内会更差且成本更高。

　　中国经济的增长在许多领域缩小甚至消除了与国际技术前沿的差距。同时，中国雄心勃勃的外交和产业政策也引发了美国强烈的政策反应，最终表现在美国使用实体清单来对付华为。

　　在华为出口管制之前，中国在整个供应链上建设的重点只集中在设计和制造上。美国意图将华为赶出 5G 电信设备行业的事件，是中国更加重视在整个 IC 供应链中建立国内替代品的转折点。

　　然而中国的策略并不能保证成功。

　　首先，华为实体清单制裁强调的技术依赖领域——制造资本设备和电子设计自动化（EDA）软件，是中国非常薄弱的领域；其次，制裁的范围越广，中国本土和美国以外的公司就越有可能合作，为受控制的美国技术创造替代品。当前，拜登政府更有可能追求某种程度的放松当前的控制，以使得大量美国企业不会受到重大的影响；最后，中国硅的逐步扩张会促使外国推出产业政策来削弱中国政策的有效性。

　　为了将针对华为的行动置于上下文中，有必要对 IC 供应链进行简要说明。半导体价值链可以有效地被视为由三大活动组成（不包括营销和分销）（图 1）：

　　设计：将设计理念执行为代码（通常是 GDSII 文件），作为制造阶段集成电路 (IC) 的蓝图。

　　制造：在设计规范的指导下，使用光刻技术将电路刻在物理材料上（通常以一种硅为主要材料）并用化学物质处理物理材料。在五十次或更多次迭代中重复的三个主要过程是沉积（材料到晶片上）、光刻和蚀刻（从处理过的晶片上去除不需要的材料）。这种制造过程的结果是裸露的、未封装的、未受保护的 IC 裸片。制造的代数通过电路的光刻宽度来衡量，宽度越小，表示制造工艺越先进。目前量产最先进的工艺是5纳米光刻。一纳米大约是家用保鲜膜厚度的十分之一。

　　组装和测试 (A&T)：IC 芯片经过封装组装，以保护它并允许它连接到其他电子元件和设备，以及测试以确定其是否正常工作，从而产生最终的集成电路芯片。

　　IC 供应链的每个环节都有关键的技术投入。

　　设计的关键输入是用于编写设计代码的 EDA 软件工具；制造和 A&T 最关键的投入是各种资本设备。这些投入在美国针对华为的战略中将发挥重要作用。

　　美国针对华为出口管制的演变

　　尽管美国电信设备市场多年来对华为封闭，但是美国人对华为的全球影响力及其作为 5G 电信设备领导者的新兴地位的担忧仍在加剧。

　　美国试图劝阻第三国购买华为设备，但他国对这一政策的采用情况参差不齐，就连与美国的亲密盟友韩国也决定允许华为 5G 基础设施设备进入其市场。由于这些政策无法阻止华为 5G 基础设施设备在全球的传播，于是美国于 2019 年 5 月将华为列入实体名单。

　　美国政府最初设计实体清单是为了处理违反美国贸易制裁的公司。2016 年 3 月，美国将华为的竞争对手和中国第二大电信基础设施设备供应商中兴通讯列入实体名单。中兴通讯于 2017 年 3 月与美国政府达成和解，但在发现中兴通讯违反 2017 年协议后，美国政府又于 2018 年 4 月更新了出口管制。这些出口管制有效地切断了中兴通讯与美国芯片的联系，并威胁到中兴通讯的生存。鉴于中兴通讯即将在 2018 年春季倒闭的传言，美国政府内部的一些人认为他们可以轻松地利用实体清单以类似的方式对华为进行评级，目的只是像中兴通讯一样，切断华为与美国芯片的联系。

　　但是这种策略有两个问题。第一个问题是华为的技术能力远远超过中兴。第二个是实体清单的运作方式。

　　虽然华为和中兴通讯经常被视为同行竞争对手，但中兴通讯在 21 世纪头二十年几乎在技术和商业上都落后于华为。此外，华为发展了强大的芯片设计子公司海思，而中兴通讯的芯片设计能力仍然相当薄弱。面对美国的出口管制，中兴通讯作为一家极度依赖外国，尤其是美国芯片的公司，只能做出和解，不然，中兴通讯的海外业务很可能会急剧下滑。

　　推动制裁政策的主要是来自美国政府中的国家安全部门，而不是熟悉工业和安全局（BIS）法规的律师，因此美国误以为利用制裁来破坏其他中国公司很容易，而没有意识到实体清单监管框架内的漏洞。

　　最初的实体清单法规仅禁止在未获得 BIS 许可的情况下将具有特定美国内容水平的软件和硬件出售给实体清单上的任何实体。漏洞就在于，如果美国的硬件是在海外生产的，那么此类硬件可以在未经美国政府批准的情况下出售给实体清单上的实体，因为这些规定是在全球价值链碎片化时代之前制定的。它意味着美国公司，比如高通，可以完全在美国设计芯片，然后安排由海外的大型代工厂之一来制造，比如台积电，而使华为可以从台积电手中购买到高通的芯片。

　　因此，华为在 2019 年 5 月被列入实体名单后，受到的直接影响主要与软件有关。华为的智能手机面临着被谷歌应用商店禁用的严重问题。更具威胁的是，一旦当时的许可证到期，就无法合法使用美国 EDA 软件工具来设计芯片。没有美国的EDA工具，华为基本上不可能设计芯片。

　　由于华为仍然可以使用台积电的产品来制造禁令出台之前已经设计的先进芯片，美国阻止华为在全球范围内提供具有竞争力的 5G 设备至少需要两年时间。即使华为以后无法设计自己的芯片，国外制造的漏洞意味着华为可以恢复到其早期仍然非常成功的模式——依赖外部芯片供应商。

　　因此，特朗普政府决定修改实体清单规则，以堵住法律漏洞。2020年5月15日，美国政府提出修订法规，以限制华为获得用于芯片制造的美国设备，并收紧现有对 EDA 工具的限制，并禁止第三方在为华为制造芯片时使用美国资本设备。

　　全球产业背景下的实体清单制裁

　　美国政府巧妙地选择了领域、EDA 工具和设备，在这些领域，美国拥有强大的影响力，而中国的能力却微乎其微。

　　EDA 工具行业实际上是由 Cadence、Synopsys 和 Mentor Graphics 组成的美国三巨头，后者现在是 Siemens的一个部门。Mentor Graphics 的德国所有权不允许它声称自己不受美国出口管制的管辖，因为 Mentor Graphics 的绝大多数技术都源自美国。美国半导体设备在全球也处于强势地位，因为它在 2018 年占整个行业的 52%，在制造资本设备方面尤其强大。

　　用于芯片设计的现代 EDA 工具直到 1990 年代才出现。从那时起，同样的三家美国公司在 2018 年以 73% 的全球市场占据了该行业的主导地位。 EDA 工具必须在整个设计过程中执行各种不同的任务（通常称为设计流程），能够提供涵盖整个设计流程工具的公司更具竞争力。他们享有先发优势，并通过在研发上投入大量收入构建了巨大的进入壁垒。最大的两家公司 Cadence 和 Synopsys，各自将各自收入的 30% 或更多用于研发。

　　EDA 行业的另外两个方面也有助于巩固三大工具供应商的领导地位。鉴于技术变革的快速步伐，风险投资支持了新工具创造方面的创业。然而，这些初创企业通常只能专注于一个创新工具，而不是构建一套新的工具来覆盖整个设计流程。利用这些初创公司在整个设计流程中缺乏竞争定位的优势，三巨头还通过收购这些创新型初创公司来保持领先地位，以保持其整套工具处于最前沿（Henkel、Ronde 和瓦格纳 2015）。另一方面是先进代工和三巨头的历史共同演进，提升了三大工具供应商的地位。

　　截至 2018 年，美国公司垄断了四个制造设备领域的生产：光掩模制造光刻（不是 IC 光刻）、斜边去除（干）、栅极堆叠工具和超高剂量掺杂设备。在蚀刻、计量和检验等其他领域，美国公司在某些高端产品中保持垄断地位。这一地位几乎是无懈可击的，因此又是一个可以用来制裁中国公司的杠杆点，但美国的地位比最初看起来要弱，因为日本供应商在美国主导的几乎所有领域都是竞争威胁或潜在威胁。设备行业过去的历史表明，无论是 1990 年代的整个美国工业，还是应用材料在过去十年中重新获得导体蚀刻设备的竞争力。此外，在关键的光刻设备领域，只有两家日本公司佳能和尼康以及荷兰的 ASML 是唯一具有竞争规模的公司。ASML 垄断了在 7 纳米以下最先进节点制造所需的高端极紫外 (EUV) 光刻设备。因此，美国需要盟国的实质性合作才能有效实施出口管制。

　　谈到中国，中国的产业政策过去主要侧重于建立芯片设计和制造能力。今天，这两个领域加上通常技术不太先进的 A&T 领域是中国拥有最广泛工业存在的领域。中国的无晶圆设计部门占全球部门的15%；中国的制造能力占全球制造能力的12-13%。然而，在EDA 工具和设备方面，中国远远落后于全球领先者。

　　今天，中国生产商通常不为晶圆厂生产关键设备。在重要的晶圆制造设备类别中，它们从未被全球主要厂商评为主要生产商和竞争对手。中国生产的大部分设备没有进入晶圆厂，而是进入太阳能电池板、IC A&T 和平板显示器制造。2018年中国本土厂商仅占中国芯片设备支出的5%至10%。此外，由于芯片制造商依赖芯片设备制造商提供优质的设备和数十年的经验来帮助他们提高产量，因此价格竞争无效。事实上，由于知名国际芯片设备公司的良好记录，一些人估计中国设备的质量必须提供 10% 或更高的产量优势的承诺，以诱使客户从老牌公司转向。因此，与全球主要生产商相比，中国最大的生产商的市场份额微不足道，如下表 1 所示。

　　中国 EDA 供应商似乎也不构成任何竞争威胁。华大是唯一一家拥有一套工具，可以覆盖一些模拟芯片的整个设计流程的本地公司。华大还提供用于 LCD 驱动芯片的 EDA 工具。而其他中国 EDA 公司专注于狭窄的工具集，这是全球 EDA 初创企业的典型特征。2019 年本地工具供应商的总销售额仅为7700万美元，占中国市场的10%。

　　中国的应对策略

　　中国政府、华为和这个行业的其他公司如何应对美国政策带来的破坏？

　　虽然美国对华为的制裁促使中国采取更大的行动来促进国内设备和 EDA 工具的发展，但特朗普在美国大选中的失败又使中国的努力和潜在的战略复杂化，改变了许多参与者的利益。

　　要了解华为的实体清单对中国 IC 产业政策变化的作用，我们可以看看中美之间有没有更大的贸易争端。美国政府实际上在 2018年6月15日对中国半导体征收了25%的关税。尽管中兴通讯在同一时间面临实体清单的关税和短暂的严重威胁，但中国并没有进行有针对性的反击。

　　只有在华为被列入实体名单后，中国政府才通过2019年7月的第二批大基金（支持 2014年 IC 大型项目的资金池）为资本设备和 EDA 工具提供更多资源。对于设备，该计划的支出远远超过大基金第一期用于设备和半导体材料的 4.2%。此外，在 EDA 中，大基金在第一期对 EDA 工具供应商 Giga-da 的投资是其之前对 EDA 工具供应商华大投资的 20 倍。在 2020 年 4 月的中央经济金融工作组会议上，习近平主席呼吁建立安全的供应链，这被广泛理解为呼吁结束对外国特别是美国技术的依赖。

　　继2020年5月美国对华为的强硬立场之后，中国国家税务总局于 2020年8月发布了第8号文（2020 年），承诺为 IC 资本设备生产商提供新的税收减免；在“十四五”（2021-2025）中，中国在包括半导体供应链在内的高科技产业上将投入1.4万亿美元，重点是促进去美国化供应链方面，与“十三五”规划明显不同，当时的重点是芯片国内生产，而不是整个供应链的本土化。

　　华为的回应

　　当威胁仅限于 EDA 工具时，华为面临的选择是破解许可证密钥以获取主要 EDA 供应商的工具，尝试通过中间人获取 EDA 工具或在其内部库存耗尽后转向从他人那里购买芯片出去。随着 2020 年 5 月美国加强规则禁止代工厂使用美国设备为华为制造芯片后，华为面临无法获得先进制造节点的国际代工服务的选择。一个长期的替代方案是使用不受美国出口管制的非美国化代工生产。

　　对于 EDA，华为已经尝试了多种机制来开发替代方案，但它们都不太可能在短期内解决问题，即获得合法访问完整设计流程的优质 EDA 工具。华为首先探索与法意大公司意法半导体合作，以“联合开发”获得意法半导体的EDA许可。鉴于 EDA 许可证清楚地表明这种共享是非法的，因此这个策略是行不通的。此后，华为利用其投资部门投资了中国 EDA 初创企业，但假设它甚至可能成功，开发全套替代品的过程将花费太长时间。

　　在制造方面，华为在实体清单于 2020 年 9 月全面实施之前就向台积电预装了订单，因此储备了大量芯片。从 2020 年 9 月开始，某些芯片的此类库存可能会持续长达 18 个月。使用先进节点的晶圆厂去美国化并非不可能，但即使是最乐观的情景估计，这样的项目也需要三年多的时间才能启动和运行。至关重要的是，这种乐观情景的前提是中国以外的各种公司和政府愿意承担这项具有挑战性的任务的巨大前期费用。

　　在中国政府的支持下，华为现在已着手与中国设备供应商共同创建一个去美国化的晶圆厂。该晶圆厂将由国有的上海 IC 研发中心运营，并计划在 2021 年底前生产 28 纳米芯片，到 2022 年底生产 20 纳米芯片。一位分析师称，5G 电信基础设施设备的关键芯片通常在 14 纳米及以下工艺线上制造，可以在 28 纳米工艺节点上制造。这是一个大胆而乐观的主张，可能存在重大的质量权衡。此外，该计划对于新晶圆厂将有多少包括外国设备有些含糊。

　　对于较旧的工艺节点，来自日本和荷兰的光刻设备很容易获得。节点越新，美国就越有可能向日本和荷兰施压，要求他们不要向中国出售产品。EUV 设备是唯一适用于最新亚 7 纳米节点的光刻设备，受瓦森纳协议保护，美国政府已援引瓦森纳协议向盟国施压，要求其停止向中国出售光刻设备。然而，Wassenaar 不具有约束力，因此没有自动合规保证。本地光刻替代品，如 SMEE，是在实验室而不是晶圆厂阶段。换句话说，它们远未准备好进行大规模生产。

　　外国公司的回应

　　受出口管制影响的非中国公司，包括美国和其他外国公司，都认为对华为的出口管制日益严格，并相应增加了警报。从 2020 年 5 月开始，特朗普政府采取强硬路线的可能性变得更大。这一强硬路线在 2020 年 8 月最终确定控制措施后得到证实。受影响的公司从 2020 年 5 月开始考虑非常激进的应急计划，对于 EDA 公司而言，甚至更早。

　　特朗普的另一个术语可能是扩大控制范围，影响全球 IC 行业的大部分地区。例如，国会共和党人在 2020 年 9 月提出一项法案，提议切断中国对 45 纳米及以下技术的投入。相比之下，拜登的商务部长提名人吉娜·雷蒙多 (Gina Raimondo) 已经因为批评将华为列入实体名单的决定而在参议院与共和党人发生冲突。虽然雷蒙多收回了她的评论，但她的提名和报道的商务部下级官员的提名表明拜登政府不愿扩大出口管制以覆盖更多的中国集成电路产业，他们甚至暗示了放松实体的政策通过授予许多向华为销售的许可证来列出控制权。华为任正非也亲自呼吁美国政府放宽对其公司的各种限制。此外，华为还上法庭要求推翻美国联邦通信委员会宣布该公司存在安全威胁的裁决。

　　在拜登政府上台之前，有许多企业举措和情景计划应该被理解为逃避美国出口管制负担的方法。与此同时，这些企业举措如果得到全面实施，将使中国能够从根本上减少对美国的技术依赖。

　　在出口管制之后，美国EDA供应商开始在中国设立合资企业。例如，Synopsys 于 2019 年 9 月与一家中国公司 AMEDAC 成立了合资公司，并且一直有传言称另一家三巨头也在中国成立合资公司。这些合资企业可能会被用作一系列中间公司中的第一个，以允许实体清单指定的公司访问美国 EDA 工具提供商的 EDA 工具。

　　在制造方面，随着加强设备控制的前景甚至会影响到台积电等主要非美国代工厂，行业若隐若现，美国第三大设备生产商 KLA 的首席执行官于 2020年5月5日直言不讳地在投资者电话会议上表示，KLA 将考虑通过将更多生产转移到东南亚来使自己的设备去美国化。美国业内人士还称，美国工业进行了商业战争游戏，以确定在没有美国设备的情况下它可以多快地建立一个尖端的晶圆厂。除了 ASML 光刻设备外，该计划主要使用完全由美国设备生产商在海外生产的设备。这个去美国化的晶圆厂的预计时间表是四到六年。这样的晶圆厂，如果建成的话，将能够为华为和华为的直接供应商制造，而美国政府的长臂无法触及它。

　　随着特朗普的离开以及影响越来越多全球 IC 行业的控制措施扩大的前景消退，这种规避措施变得越来越没有吸引力。如果华为的业务下滑，很可能会被其他需要使用美国 EDA 工具设计并使用美国设备制造的芯片的公司所取代。

　　如果外国 IC 制造商坐视不理，作为 EUV 光刻设备的垄断生产商 ASML 将非常担心失去中国市场。台积电 2021 年的资本支出将在 250亿 美元至 280 亿美元之间；韩国公司计划在 2021 年在 IC 制造能力上花费 189 亿美元。然而，不仅台湾和韩国每年仍在向先进制造领域投入数百亿美元的投资，美国和欧盟开始推进更积极的支出计划。欧盟提议在先进制造上花费高达350亿欧元。

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