芯片——武器背后的“武器”

导读：芯片和航空发动机哪个研发起来更难？芯片和军火哪个更致命？为什么说芯片是武器背后的“武器”？

今天聊点不涉密的。

1、芯片VS航发：新老网红之战

在芯片被炒得沸沸扬扬之前，上一个被念了十几年“紧箍咒”的工业明珠是航空发动机，简称航发。

作为全世界最大的军迷群体，尽管国产三代机、四代机已经不是新闻，但围绕军用航发的血统问题每次都能成为各种论坛上讨论的焦点。毕竟作为飞机心脏，能否自主研制航发在国人心中决定了这款飞机是不是“争气机”。

那么，新旧两代“网红”——芯片和航发，究竟谁搞研发起来更难呢？

Round.1 研发费用 

芯片和航发最大的共同点是，只有少数国家才玩得转，时间、人才、技术和资金，归根到底最大的门槛就是钱。

在芯片领域，每年研发费用最高的公司非常稳定，要么是制程升级、正面刚摩尔定律的Foundry，如TSMC（台积电），要么是投入海量电子工程师搞设计（没准还研究法律）的Fabless巨头如Qualcomm（高通），而两者合二为一就是芯片界钢铁侠——IDM了，如Intel、Samsung。

作为烧钱界的佼佼者，他们一年花多少钱在芯片研发上呢，请看我们收集各企业2017年的数据。

芯片大师：2017年半导体企业研发费用

换算成人民币，Intel一年在研发芯片要烧掉890亿元，这笔巨款保证了蓝星上最重要的芯片——CPU的更新换代，当然，还不能算上手机CPU。

前十大玩家2017年光研发芯片一共烧掉了360亿美元，接近韩国一年的国防开支，这些钱如果全部用来买武器，那么这支“芯片军队”能排进全球前十，理论上干得过蓝星上95%的国家。

芯片大师：2017年半导体企业开支

当然，“光研发”的意思是不包括设备采购、芯片制造等开支。如果算上全部开支，那么三星一家一年就花了260亿美元，能买90架顶配F-22（单价2.9亿美元），至于单价只有千万美元级别的航发就失去了参考性。

那么，花在航发上的研发费用一年有多少呢？看看航发三巨头的公开数据。

英国罗罗（空客A380供应商），不超过10亿美元；美国GE（波音供应商），11.7亿元；美国普惠（F-22和F-35供应商），不超过10亿美元。

单从研发费用上看，规模上航发和动辄百亿的芯片研发投入相比，基本差了一个级别。

保守估计，全球一年花在芯片研发上的费用至少在800亿美元，而航发费用有可能不超过100亿美元。

Round.2 技术复杂度

现代航空发动机虽然搭载在不同机型上型号众多，但往往源自于少数几款核心机。核心机定义一代发动机的主要技术指标，所以大部分研发经费都花在了这上面。一般航发制造企业会根据核心机发展出数款基础型号，再根据客户（飞机制造公司）的性能需求来改进、衍生，军民两开花之余也节省了大量成本。

世界上最成功的商用发动机：CFM56

（来源：RICHEN_C4D）

拿大名鼎鼎的CFM56系列为例，CFM公司和GE合作，1971年立项，一年后研制出核心机，在此核心机基础上发展出7个基础型号，总生产量超过1万台。民用型号装备在波音737、空客A319/320/340、麦道DC-8等多款机型上，扛起了国际民航的半壁江山，军用改型装备了美国和法国空军的空中加油机、侦察机和预警机。

芯片的特点是种类众多、技术来源复杂且很多互不相通，航发VS芯片只能说是一种产品和几十种产品的比较。

作为芯片中最重要的通用处理器、ASIC、MCU、FPGA、AD/DC、模拟芯片，几乎每一种芯片都有1-2家壁垒森严的巨头把守，经过数十年的竞争、兼并，芯片之间仍然泾渭分明，技术差异之大和整合难度之高可窥一斑。

我们绝对肯定航发研制的难度，但从这个角度看，全面解决芯片的自主化问题难度可能是航发的十几倍，我们至少要花费几十年和数代工程师的努力。

2、芯片VS军火：哪个更致命

芯片并不是武器，但却是比武器更致命的“武器”。

第一，芯片是不战而屈人之兵

古往今来的战争讲究“上兵伐谋”，进入21世纪以后，动用武器的“热”战争越来越少，而以关键领域制衡竞争对手的经济战越来越重要。正如我们在芯片的未来战争：产业链、石油与降维打击中谈到的观点，芯片正在取代钢铁、汽车和石油，成为大国博弈的主战场。

背后的原因是，芯片作为基础的工业原材料，同时具备高附加值和需求刚性的特点。

最近打响的两场芯片战争——中美和日韩之间的对决告诉我们两件事，一是主要大国之间常规武器、军事力量的较量既不管用，又不经济，毕竟没有人敢真打。二是高科技领域的制裁是更好的筹码，“断供”比“军演”更像是优势一方“兵不顿而利可全”的策略。

从原材料、设备、软件到制造，芯片代表了最核心的工业和科技水平。从消费电子、通信设施、工业制造到军工装备，芯片这个支点撬动的是整个国民经济。

第二，芯片是武器背后的武器

美苏争霸时代，尽管苏联集全国之力发展的军事装备完全不输美国，但苏式装备傻大粗的帽子扣了很多年，电子技术水平不及对手导致机械架构复杂、自动化程度低是主要原因，这个问题到现在也没有得到很好地解决。

而中国在苏式路线基础上点了另一条科技树，导弹、雷达和电子战装备的突破很多归功于电子设备背后的芯片。

在武器装备领域用得最多的高端芯片，除了常用的高速高精度ADC/DAC外，大致还有三方面。一是武器计算机本身的芯片，尤其是弹上、机上计算机，对芯片的要求极其严苛。二是通讯芯片，是很多武器通信控制中心的支柱，如美国萨德中的C2BMC，靠它实现全球联网。第三要算美国雷达中大量采用的、美商务部屡屡点名的DSP和FPGA芯片了。

这些芯片直接决定了装备的性能，比如美国媒体在评价F-35战机的战场态势感知能力时说道，这是一台满载芯片的发动机。

那么，依靠GPS、宙斯盾和隐形飞机打遍世界的美军何尝不是一支由芯片武装起来的军队？

第三，芯片即安全

尽管川普口口声声说的国家安全问题大部分是耍流氓的托辞，但芯片的确事关国家安全。

最核心的三个芯片安全问题：后门、Bug和禁运。

从2008年开始，美国媒体和军方开始指责中国芯片导致美军频繁坠机，声称这些芯片有中国假冒的劣质产品，也有性能不达标或不合格的产品，还有某些被植入后门和bug。

例如2008年，美国空军发现罗宾斯空军基地的一架F-15战斗机飞行控制电脑上使用假称是Xicor公司生产的芯片。随后在该基地一共发现4枚这样的假冒芯片。美军随后的调查发现，这些芯片全部来自中国。2011年，美国国会指责中国通过3公司将伪劣芯片渗入美军，相关零件经过四五次转手交易，最终卖给了雷神、洛克希德马丁和波音这三大美国军工巨头。

而2018年至今的连续两起波音737-8 Max坠毁导致的灾难背后公布的调查显示，波音737 MAX 8飞行数据传感器存在问题导致反馈错误数据，造成机长失去对飞机的控制。尽管是否与芯片有关没有定论，但芯片一旦出现问题或被不法利用后果不堪设想。

武器和飞机服务于使用者，但是设备越先进，安全问题也越严重。

对于国防而言，无力研发芯片则无先进装备可用，芯片断供则先进装备无法量产，芯片出现安全问题那么武器听谁使唤可就不一定了。

3、稀土VS硅：谁是王炸

每当外部环境不佳时，总有吃瓜群众就开始谈稀土禁运。没错，稀土及提炼技术都是重要的战略资源，也是我们手中迟迟没有打出的王牌，毕竟没有开局对三就出王炸的。

同时，很多人忘记了芯片最重要的原材料——硅，在这里两者略作对比很有意思。

图：全球各国硅产量数据

硅是非常常见且广泛存在的元素，在地球上仅次于碳元素，并且我国硅产量在全球前列，戏剧性的是，这张掐住芯片制造的王炸并不在我们手中。

根据海关的统计，2017年我国对日出口工业硅18.7万吨、对韩出口14.7万吨、对欧出口14.9万吨，均价为1832美元/吨。而我们进口用于制造芯片用的硅晶圆，12寸价格大约是120美元/片，制作成芯片以后代工企业的价格来到5000美元/片。

据我们所知，目前国内企业已经可以做出99.99...%的高纯硅（9个9，记为11N），但集成电路制造使用的晶圆不光要求纯度，对晶向、载流子寿命、尺寸和表面缺陷要求都很高，做高纯度单晶硅只是第一步。

全球硅晶圆厂商份额（中国产业信息）

国内能够供应的主流尺寸在6英寸，8寸和12寸产品在高温耐受、颗粒管控和硅化物生长速率等参数上还有差距，只能用作测试片等测试用途，大批量8/12寸晶圆基本来自日本和中国台湾。

这张绚丽夺目的硅晶圆，会成为头上高悬的“断供”利剑吗？

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