8月7日，立秋。
对于华为来讲，这个立秋，寒意逼人。
华为高端芯片即将成为绝唱，一向不服输、愈挫愈勇的华为，此次显得格外无助：手脚都被困住了，还怎么竞争？
有人会问，台积电作为全球最大芯片代工企业，全球高制程工艺一线难求，为何在美国的一纸禁令下，变得如此毫无还手之力。
抛开民族感情不说，台积电在美国人面前没有一点话语权吗？为何不能与美国人展开谈判呢？继续为华为代工芯片会有什么后果？
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福建晋华的前车之鉴
其实，台积电并非没有抗争，也并非没有话语权，但是想到另外一家中国企业的命运，台积电高管们都会噤若寒蝉，不敢越雷池半步。
这家企业就是福建晋华——还没来得及出生，就已胎死腹中。
2016年，福建晋华开始筹建，目标是做存储芯片的全产业链解决方案，即设计、制造、封装都要做，一旦投产，对大陆整个半导体工艺将带来利好。
晋华一期投资款高达370亿元，正是在美好愿景激励下，工作人员夜以继日，艰苦奋战，短短的一年多，第一座生产线就宣告建成，正当准备投产时，厄运降临：
2017年12月，美国镁光科技以窃取知识产权为由狙击晋华，晋华也不甘示弱，双方展开拉锯战，分别在中国福州和美国加州互相起诉。
就在局势焦灼之时，特朗普政府出手，直接判处晋华“死刑”：2018年10月，福建晋华被列入实体名单。晋华的生命戛然而止，停留在试投片日。
2019年5月，晋华开始寻求出租或者出售自己的工厂。
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美国实体名单杀伤力有多大？
当制裁来临，就连中芯国际也委婉表示，可能不能为“某些客户”代工。
美国在芯片领域真的那么强大吗？
我们先从世界半导体行业收入差别，来看美国实力。
半导体领域存在着“一超多强”格局：“一超”就是美国，“多强”指韩国、日本、欧洲、中国台湾和中国大陆。
韩国在存储芯片领域，具有绝对统治地位，产值1500亿美金，占据65%市场。
欧洲的三驾马车，英飞凌、意法半导体、恩智浦，在模拟芯片领域居于重要地位。
日本在半导体的上游材料居于主导地位，在图像识别芯片也是无可替代。
台湾在芯片代工领域具有压倒性优势，达到千亿美元量级，占据六成以上市场，封测代工也占据着半壁江山。
大陆主要以市场取胜，整体芯片设计规模位居世界第二。
从收益看，美国占据整个半导体收入的47%，韩国第二，占19%，日欧各占10%。欧美日韩共占半导体收入的86%，大陆半导体收入仅占5%。
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美国凭什么一纸禁令就能把别人打趴下？
其实，美国凭的是自己手中的两张王牌：芯片设备和设计工具。
我们知道，高端芯片设备，几乎把人类科技发挥到极致：芯片制造，工序一千起步，每一步哪怕合格率都有99%，最终良率都会在0.9*0.9的多次累积下，趋近于0。
因此，要想不亏本，每个步骤的合格率就得控制在99.99%乃至99.999%以上。
关于光刻机的复杂程度，相信大家都有所了解，那绝不是一朝一夕靠砸钱就能实现的，需要通过“一代设备，一代工艺，一代产品”的工艺制程和极为苛刻的售后服务循序渐进，日积月累，不断迭代而成。
随着工艺制程越来越高精尖，设备商的话语权进一步提升，头部效应越来越明显，即大钱都被少数企业赚去了，其他企业甚至连喝汤的机会都没有。
正是看到这一点，在过去的半个多世纪里，美国一直都在以各种手段，来保证自己在设备领域的绝对主导地位。
2019年全球顶级半导体设备厂商，前五名占据58%行业营收。其中，美国独占三席，其余两席，一席是日本的东京电子，另一席是荷兰的阿斯麦，而这两家又都是美国一手扶持起来的。
美国靠着多年的“时间积累”和超高精密度“工艺技术”，在设备领域形成了牢牢的主动权。而时间和技术，都不是后进者可以一蹴而就的。
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如果说芯片制造设备是无法逾越的鸿沟，那么芯片设计软件EDA(设计软件）则是难以攀登的高峰。
今年六月，哈工大MATLAB被禁，直接影响着学生的正常毕业，这就是设计软件的威力。
EDA是什么？它是芯片设计师的“PS软件+素材库”，让芯片设计从几十年前图纸上画线的体力活，变成了软件里“素材排列组合+敲敲代码”的脑力活。
随着高端芯片制程工艺的突飞猛进，一个指甲盖大小芯片，也有几十亿个晶体管，这种工程量，离开了EDA简直是天方夜谭。
其次，EDA的奥秘，在于其丰富的IP库。即将经常使用的功能，标准化为可以直接调用的模块，而无需设计公司再重新设计。当然，很多时候，IP需要开发者的授权才能使用。
EDA还有一项重要的功能是仿真，即帮设计好的芯片查漏补缺。毕竟一次流片（试产）的成本就高达数百万美金，顶得上一个小设计公司大半年的利润。
加州大学教授有一个统计测算，2011年一片SoC的设计费用大概为4000万美元，而如果没有EDA，设计费用则会飙升至77亿美元，增加了近200倍。
因此，EDA被誉为半导体里的最高杠杆，虽然全球产值不过一百多亿美元，但却可以影响全球五千多亿集成电路市场、几万亿电子产业的发展。
有人问，设计软件既然如此重要，我们不能开发吗？其实单纯写出一套软件，难度并不大。关键还是要有海量丰富的IP、PDK，以及产业上下游的全面突围。
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华为无奈地说出，没有芯片了，这是美国极限打压背后一种无限向上追溯的绝境：
当发现芯片被卡脖子后，有了华为海思；但随后发现，需要代工领域突破；当寻求代工制造时，又需要设备的突破；当逆袭设备时，却又发现核心零部件被人控制；当零部件也有所进展时，又发现材料被人卡脖子……
芯片材料有多难？芯片材料需要解决两个关键问题：纯度和配方。
目前，我们已经能够实现纯度是6-8个9，即99.999999%的光伏硅片。
但半导体的硅片纯度却是11个9，而且还在不断提高。小数点后多3到5位，就意味着杂质含量相差了1000到10万倍。
这个差距有多大呢？假设，光伏硅片里包含的杂质，相当于一桶沙子洒在了操场上；那么半导体硅片的要求则是在两个足球场大的面积里，只能容下一粒沙子。
那么，为什么必须将杂质含量降到这么低呢？
因为电子的大小只有1/10纳米，哪怕仅有几个原子大小的杂质出现在硅片上，也会彻底堵塞一条电路通道，导致芯片局部失灵。如果杂质含量更高的话，甚至会和硅原子混在一起，直接改变硅片的原子排列结构，让硅片的导电效率完全改变。
而高纯度只是第一步，复合材料的配置更是难以跨越的鸿沟。如果说“纯度”是个艺术科学的话，那么“配方”就是玄学科学。
其实，无论提纯、还是配置，基本的理论原理、工艺技术都不是难事儿。但如何选材、配比，从而实现极致的效果，却需要高度依赖经验法则。
这些影响材料效果的参数，无法通过精密计算获得，只能是实验室、车间里一次次调配、实验、观察、记录、改良。
因此，无论是提纯，还是配方，其实需要的都是超长的耐心待机、极致专注。事实上，材料领域做得最好的，正是日本企业。
不得不佩服任正非的战略眼光，他曾经说过，我们修桥、修路、修房子……只要砸钱就行。但是芯片砸钱不行，得砸数学家、物理学家、化学家……
面对打压和制裁，华为果断启动了“南泥湾”项目，这个项目就是要推动华为产品规避美国供应链，推动华为产品“去美化”。
什么是南泥湾精神？用两句话来概括，就是“自力更生，艰苦奋斗”，“自己动手，丰衣足食”。面对敌人的残酷封锁，我们唯有实现基础研究的创新和突破，才能取得根本性、决定性的胜利。
参考文献：
[1]. 美国的EDA产业是如何走向辉煌的-知识自动化
[2]. 美国一流大学黄金发展期的经验和启示-郭宝宇.
[3]. 台积电：将摩尔定律进行到底-冀勇庆
[4]. 日本半导体产业发展历程对我国电子化学品产业的启示-广发证券
[5]. 设计一台光刻机，究竟有多难？-ASML阿斯麦光刻
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