导读：年4月，美国商务部宣布，未来7年将禁止美国公司向中兴通讯销售零部件、商品、软件和技术。对于高度依赖美国进口芯片等元器件的中兴通讯来说，若美国实行全面封杀将导致其无法正常经营。尽管禁令已宣布解除，但中兴也付出了支付巨额罚款的代价。此次事件也为我国芯片行业敲响了警钟。芯片行业技术复杂，行业壁垒高，我国目前自主化程度低，高度依赖进口，在中美 升级，行业政治风险加剧的背景下，芯片产业结构如何？各个子领域的技术特点及行业壁垒如何？我国在各个领域的发展前景如何？本文将针对上述话题展开探讨。

芯片产业链结构：

三大核心环节，四大类型芯片

芯片产业链结构高度复杂，涉及上百个环节，纵向抓其主干脉络，可归结为设计、代工、封测三大核心环节。而在横向上，芯片可分为计算芯片、存储芯片、感知芯片及通讯芯片4大类，每大类下又可再细分为多小类芯片，如计算芯片又包括CPU芯片、DSP芯片、GPU芯片和AI芯片。不同类型的芯片差异主要体现在设计环节,其在技术特点及市场竞争格局等方面均有所不同。

在三大核心环节中，封测是我国唯一可达到全球领先水平的环节，这也是技术复杂度最低，劳动密集型的环节。而在技术复杂度更高的设计与代工环节，我国企业面临着诸多困境。

芯片设计之困境：技术壁垒与生态壁垒

我们首先来看本次中兴被制裁的核心领域之一，基站通讯芯片。通信基站在发射并收回的信号的过程中，需要大量芯片负责实现稳定信号、放大信号、解析处理、传输分发等不同功能，这些芯片统称为基站芯片。

基站芯片对可靠性、稳定性的要求远高于消费级芯片，因此技术壁垒极高，国产化率极低。目前能够实现国产替代并大规模商用的，仅有主处理器部分：海思ASIC方案可替代以FPGA+DSP的主处理器。另有部分芯片的国产方案处在验证阶段：如南京美辰微电子在正交调制器，DPD接收机，ADC等芯片产品上已有可量产方案，目前在中兴小批量验证中。在国产方案艰难研发的同时，国外基站芯片巨头TI、ADI还在推动单芯片解决方案，以实现微基站对于体积大小的要求，该方案将进一步提升基站芯片的门槛。

除了高技术壁垒，美国在基站芯片领域也长期存在对中国的技术封锁，这一领域的政治风险显著高于消费领域芯片。以ADC为例，受《瓦森纳协议》约束，华人无法进入ADI/TI等公司核心的ADC产品研发部门。

因为基站芯片的重要用途及技术封锁的存在，可以说在这一领域实现自主可控是国家战略所需，其紧迫性极高。但遗憾的是，由于技术所限，短期内很难实现国产替代。

那么在技术壁垒相对较低的消费级芯片领域，是否就可以快速实现国产替代了呢？答案同样是否定的。以CPU为例，在这一领域，生态壁垒是阻碍国产化进程的最主要因素。

在PC端CPU市场，X86架构专利掌握在Intel手中，通过与Windows操作系统的合作，形成了牢固的生态壁垒，构建了PC的WinTel时代。Intel与拥有IntelCPU生产授权的AMD一起，垄断了整个PC端CPU设计市场。

国内PC端CPU设计厂商面临着两难的困境：若基于X86架构开发CPU芯片，则缺乏知识产权，需支付大量专利费用；而若采用MIPS架构，虽拥有自主知识产权，但却缺乏由开发者共同建立维护的架构生态。

与X86架构在PC端的地位类似，ARM架构在智能手机端CPU市场同样建立了牢固的生态壁垒，不同的是，ARM为开源架构，SoC设计厂商以获取技术授权的形式使用该架构。

在SoC领域，我国芯片设计技术已实现与国际主流水平同步，华为海思、紫光展锐等国内企业均已累积多年的ARM芯片研发经验，但依旧难以突破ARM架构的生态壁垒。

在芯片设计领域，另一个可能会被国外掣肘的环节是EDA软件的供应。芯片设计必须依靠EDA软件完成，而EDA软件市场由Synopsys、Cadence、Mentor三家企业垄断。国内厂商作为EDA软件市场的后进入者，很难实现对三大巨头的赶超，其原因在于：首先，芯片流片成本极高，用户难以承担使用新进入者工具的风险；此外，三大厂商均以package的形式销售EDA工具，使得新进入者难以凭借单项技术优势获得市场，同时三巨头通过并购创业公司持续的构建技术壁垒。

EDA软件同样在此次中兴被禁售的范围之内，由于我国难以在短期内实现国产替代，EDA软件被禁售将可能导致芯片设计停摆。

芯片代工之困境：

生产工艺落后，需要长期积累实现赶超

年5月，中芯国际向ASML订购了最新型EUV光刻机，预计于年初交付。EUV光刻机为生产10nm以下制程芯片必备的设备，是生产先进制程芯片的敲门砖。

然而，拥有EUV光刻机却不足以使国内代工厂达到国际先进水平。掌握出色的生产工艺及管控能力，是芯片代工厂的另一关键成功要素，而这正式国内代工厂目前所缺乏的。

国内芯片代工厂在制程上明显落后于台积电、格罗方德、联电、三星等世界领先代工厂，它们目前均已实现14nm制程芯片的量产，整体上将在-年主打7nm制程，在-升级到5nm制程。而国内代工厂则尚未掌握成熟的28nm制程工艺，均主要生产大制程低端芯片。

根据《中国制造》的规划目标，我国将在年实现16/14nm制程的量产，在年掌握与国际同步的小制程制造技术。长期的工艺积累是通向世界先进水平的必经之路。

作者：关安頔张振宁张晨万扬

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