深入關鍵行業(yè)領域，具體對比中美科技實力

本文深入關鍵行業(yè)領域，具體對比中美科技實力。本文節(jié)選澤平宏觀最新報告信息技術部分，以饗讀者。

1 信息技術

信息技術（ICT，Information and Communication Technology）是第三次工業(yè)革命的核心技術與重要引擎。作為通用性技術，信息技術對其他產(chǎn)業(yè)與整體經(jīng)濟增長具有明顯的輻射作用，對于國家安全與軍事實力同樣至關重要，因此也被認為是綜合國力的重要標志。

2017年全球ICT產(chǎn)業(yè)總體規(guī)模預計突破52000億美元，其中ICT服務業(yè)達到34500億美元，ICT制造業(yè)突破18000億美元。站在細分領域的角度，集成電路、軟件和IT服務、通信分別承擔著信息的計算、加工處理和傳輸功能，這三類技術也成為各企業(yè)和各國競爭發(fā)展的重要高地。

1.1 半導體與集成電路

全球半導體產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模已經(jīng)從1996年1320億美元增長至2017年4122億美元。根據(jù)美國半導體行業(yè)協(xié)會（SIA）的統(tǒng)計，按照半導體企業(yè)總部所在地分類，目前美國公司占到全球半導體市場份額的一半左右，其次為韓國、日本，中國目前市場份額在5%左右。

半導體可以分為分立器件、光電子、傳感器、集成電路，其中集成電路占比最高，占到2016年全球半導體銷售金額的81.6%。中國目前已經(jīng)成為全球最大的半導體與集成電路消費市場，但是自給比例僅10%左右，每年的進口金額超過2000億美元。

在諸多核心集成電路如服務器MPU、個人電腦MPU、FPGA、DSP等領域，我國都尚無法實現(xiàn)芯片自給。此次中興事件，正是由于中興在高端光通信芯片、路由器芯片等方面依賴博通等供應商，以至于一旦被美國制裁就將面臨破產(chǎn)風險。對外依賴只是中國在核心芯片領域相當薄弱的外在表現(xiàn)，其實質是在集成電路的各核心產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)缺少足夠的、長期的資本投入、研發(fā)投入與積累。2017年美國芯片巨頭英特爾研發(fā)支出達到130億美元、資本支出預計達到120億美元，僅研發(fā)支出就已接近中國全部半導體企業(yè)全年的收入之和；高通、博通、英偉達等芯片設計廠商更是將20%左右的銷售收入投入用于研發(fā)。國內集成電路制造領軍企業(yè)中芯國際2016年資本開支26.3億美元、研發(fā)投入僅3.18億美元，如此懸殊的投入對比下，中美半導體領域的產(chǎn)出差距可想而知。

作為現(xiàn)代精密制造業(yè)的代表，一顆小小的微處理器上集成了數(shù)十億個晶體管、需要經(jīng)歷數(shù)百步工藝過程，這決定了芯片領域的“短板效應”——任何一個零件或環(huán)節(jié)出錯，都會導致無法達到量產(chǎn)的良率要求；任何一個步驟都需要經(jīng)過漫長的研發(fā)、嘗試與積累，絕非一朝一夕。這個過程不僅需要擁有大量專業(yè)人才，更需要在關鍵設備與原材料領域供應率先實現(xiàn)突破。

2016年全球前十名半導體設備供應商中，除了荷蘭的ASML、新加坡的ASM Pacific，其余四家位于美國、四家位于日本，其中美國的應用材料公司（AMAT）排名第一、2016年銷售額達100億美元。四家美國公司已經(jīng)占到全球市場份額的50%，即使第二名荷蘭光刻巨頭ASML股東中也有著英特爾的身影。而在此領域國內尚無企業(yè)上榜，2016年中國半導體設備銷售僅57.33億元，其中中電科電子裝備集團排名第一，但銷售金額也僅9.08億，中國前十強占全球半導體設備市場份額僅2%。長年占據(jù)全球半導體設備榜首的美國AMAT產(chǎn)品幾乎橫跨CVD、PVD、刻蝕、CMP等除了光刻機外的所有半導體設備，公司的30%員工為研發(fā)人員，擁有12000項專利，每年研發(fā)投入超過15億美元，而國內半導體設備龍頭北方華創(chuàng)研發(fā)支出不到1億美元。

站在產(chǎn)業(yè)鏈的角度，集成電路可以分為設計、制造與封裝測試三個環(huán)節(jié)，其中垂直一體化模式稱之為IDM（Integrated Device Manufacture），以英特爾、三星為代表；專業(yè)化分工則可以分為Fabless（IC設計）、Foundry（晶圓代工）、封測，F(xiàn)abless的核心是IP，以高通為代表；Foundry的核心是制程與工藝的先進性與穩(wěn)定性，以臺積電為代表；封測相對來說對技術的要求不如前兩者。

IC設計領域，2016年全球前十大Fabless廠商中，中國上榜兩家，華為海思排名第七、紫光集團排名第十，合計市場份額約7%?？紤]到博通（Broadcom）計劃將總部從新加坡遷回美國，實際上這份全球前十Fabless廠商中美國公司將占據(jù)7席，合計市場份額達到56%，是芯片設計領域的絕對王者。如果算上IDM的英特爾，美國在IC設計領域的份額將更高。

中國近年來在IC設計領域的進步不小。2010年全球前十大Fabless廠商中尚無一家大陸企業(yè)入圍，除了***地區(qū)的聯(lián)發(fā)科排名第五，其余九家均為美國企業(yè)。而2016年華為海思與紫光集團雙雙進入前十，大陸企業(yè)在IC設計領域的全球市場份額也由2010年5%左右提升一倍至約10%。同時美國企業(yè)份額則從69%下降至55%左右。盡管短期之內美國在IC設計領域的霸主地位難以撼動，但相對實力正在此消彼長。

晶圓代工領域，全球前十大晶圓代工廠中，中國占據(jù)兩席，中芯國際排名第四、華虹排名第八，總共市場份額達到7%；美國Global Foundries排名第二，市場份額11%。臺積電為純晶圓代工領域絕對龍頭，市場份額達到59%。除了銷售收入的差距，華虹最高水平制程只有90nm，主要產(chǎn)品都是為電源管理IC、射頻器件芯片代工。中芯國際量產(chǎn)的28nm制程良率尚未完全穩(wěn)定，而臺積電已經(jīng)導入10nm制程為蘋果iPhone8的A11處理器、華為mate10的麒麟970等手機芯片代工，并且計劃今年將量產(chǎn)7nm制程。從“28nm-20nm-14nm-10nm-7nm”的工藝升級路徑來看，中芯國際與臺積電的技術工藝水平差了三代。

小結：中國是全球最大的半導體與集成電路消費市場，但是90%依賴進口，自給比例僅10%左右，每年的進口金額超過2000億美元。中國在集成電路領域的資本與研發(fā)投入方面都與美國存在較大差距。細分領域來看，中國在半導體關鍵設備與材料方面最為欠缺；在IC設計領域華為海思、紫光展訊等近年來進步較大，但差距仍大；在制造領域，臺積電實力強大，中芯國際與國際最先進制程差了三代工藝水平。

1.2 軟件與互聯(lián)網(wǎng)服務

以功能分類，軟件可以分為系統(tǒng)軟件、支撐軟件和應用軟件，其中系統(tǒng)軟件負責管理和調度各種硬件資源和程序；應用軟件負責面向特定領域實現(xiàn)特定功能；支撐軟件位于兩者之間，負責支持其他軟件的編寫與維護，如編程軟件、數(shù)據(jù)庫管理軟件等。目前的多數(shù)互聯(lián)網(wǎng)服務，實際上也是應用軟件。

根據(jù)普華永道思略特發(fā)布的“2017全球創(chuàng)新企業(yè)1000強榜單”，其中軟件與互聯(lián)網(wǎng)服務公司按照研發(fā)投入排名的創(chuàng)新十強榜單中，中國憑借BAT占據(jù)第7、第8及第10名，前五名清一色為美國企業(yè)——亞馬遜、谷歌、微軟、甲骨文、Facebook。美國前三強軟件與互聯(lián)網(wǎng)服務公司亞馬遜、谷歌、微軟的研發(fā)支出均超過百億美元，相比BAT中最高的阿里巴巴也僅達到25億美元。

如果不包含互聯(lián)網(wǎng)服務公司，在軟件領域創(chuàng)新十強榜單中除了德國的SAP外其余均為美國公司，中國公司無一上榜。軟件領域中國創(chuàng)新排名最靠前的是金山軟件，2017年研發(fā)投入達2.6億美元，而第一名的微軟達到119.9億美元。

在系統(tǒng)軟件領域，當前PC操作系統(tǒng)基本上被Windows壟斷，Windows裝機量接近整體市場的88%，Windows與Mac OS合計超過97%；手機操作系統(tǒng)則被IOS與Android兩家瓜分，兩家合計超過98%。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)則是甲骨文獨占鰲頭。在這些基礎軟件與底層系統(tǒng)領域，中國目前仍是空白。

操作系統(tǒng)開發(fā)是一件系統(tǒng)工程，Windows 7開發(fā)大約有23個小組超千人團隊，需要代碼量5千萬行，缺乏頂層設計的研發(fā)注定缺乏效率。中國當前的操作系統(tǒng)研發(fā)大多是基于Linux開源內核進行二次開發(fā)，如果以兩彈一星模式、傾舉國之力進行攻關，相信技術難題可解，政用、軍用的自主可控需求也可以得到滿足，但短期商用的可能性微乎其微，根本原因在于操作系統(tǒng)開發(fā)并不符合商業(yè)的投入產(chǎn)出比邏輯。

Windows、IOS、Android等底層操作系統(tǒng)相當于大廈地基，在此之上已經(jīng)形成了應用程序庫與開發(fā)者社區(qū)相互影響、相互促進、相互依賴的成熟生態(tài)。如果沒有革命性的體驗變革，從頭開始研發(fā)相當于把大廈推倒重建，投入產(chǎn)出不成正比，因此商業(yè)公司鮮有涉足，而更適合大學與科研機構作為學術課題進行研發(fā)。

云計算實際上是對互聯(lián)網(wǎng)上的計算、存儲和網(wǎng)絡三類資源和應用進行系統(tǒng)管理與調配。按照服務形式，云計算主要可以分為三類——基礎設施即服務（IaaS，Infrastructure-as-a-Service），平臺即服務（PaaS，Platform-as-a-Service），軟件即服務（Software-as-a-Service）。其中IaaS和PaaS管理的是最底層的硬件資源和基礎應用（如數(shù)據(jù)庫），因此也被視作下一代信息社會的基礎設施。

根據(jù)美國市場研究機構Synergy Research統(tǒng)計，目前全球基礎設施云服務（IaaS+PaaS+托管私有云）市場中，亞馬遜AWS市場占有率接近35%，其余為微軟Azure、IBM、谷歌，阿里云排名第五，全球市場份額不到5%。

在SaaS領域，微軟收購LinkedIn后超越Salesforce成為第一，其余排名靠前的Adobe、Oracle、SAP均是傳統(tǒng)軟件領域的領先企業(yè)。由于中國在傳統(tǒng)軟件領域的薄弱，在SaaS領域沒有代表性的頭部企業(yè)出現(xiàn)。

小結：中國在軟件領域相當薄弱，尤其在系統(tǒng)軟件和支撐軟件領域，在互聯(lián)網(wǎng)服務領域BAT尚能與亞馬遜、谷歌、Facebook一較高下，但在研發(fā)投入方面遠不及美國同行。在云計算領域，阿里云發(fā)展很快，但目前的體量僅為亞馬遜AWS的1/10。

1.3 通信

通信是信息社會的“神經(jīng)網(wǎng)絡”。當前全球四大通信設備巨頭華為、愛立信、諾基亞、中興，中國占據(jù)其二。華為2017年銷售額925.5億美元，研發(fā)投入137.9億美元，大幅超越傳統(tǒng)通信設備巨頭愛立信與諾基亞。與美國無線通信巨頭高通相比，華為的收入與研發(fā)投入體量同樣領先。在過去十年內，華為在研發(fā)領域累計投入近4000億人民幣，目前擁有超過7萬份專利（超過90%是發(fā)明專利）。

從代理交換機起家、2004年建立海思半導體進行集成電路的自主研發(fā)，華為通過30年的積累成為全球通信設備第一，并在此基礎上進入企業(yè)級核心路由器與移動終端市場。根據(jù)市場研究機構IDC數(shù)據(jù)，目前2018第一季度華為的以太網(wǎng)交換機市場份額達到8.1%、企業(yè)級路由器市場份額達到25.1%，僅次于思科；在移動終端市場，2016年華為智能手機出貨超過1.3億部，僅次于蘋果與三星。

在下一代通信技術5G的標準制定上，以華為為代表的中國企業(yè)也開始嶄露頭角。3GPP定義了5G的三大應用場景——eMBB（3D/超高清視頻等大流量移動寬帶業(yè)務）、mMTC（大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務）、URLLC（無人駕駛和工業(yè)自動化等超高可靠超低時延通信業(yè)務）。在2017年11月美國Reno舉行的3GPP RAN1#87會議中，華為主導的Polar碼成為eMBB場景下控制信道編碼最終方案，而高通主導的LDPC碼成為數(shù)字信道編碼方案，中美平分秋色。這也是作為通信物理層技術的信道編碼標準制定以來第一次由中國公司推動，顯示出中國在全球通信領域話語權的提高。

5G芯片方面，今年2月華為在2018世界移動通信大會（MWC）上發(fā)布了全球首款3GPP標準的5G商用基帶芯片巴龍5G01，可以提供2.3Gbps的傳輸速度，支持高低頻、也支持獨立或非獨立方式組網(wǎng)。華為也成為首個具備“5G芯片-終端-網(wǎng)絡能力”的5G解決方案提供商。在國家5G測試項目中，華為在第二階段領先愛立信、諾基亞貝爾等廠商率先完成全部測試項目，并且在小區(qū)容量、網(wǎng)絡時延等性能指標上處于領先。

盡管已經(jīng)成為全球通信行業(yè)第一，華為對過去的發(fā)展卻有著比常人更清醒的認識。華為創(chuàng)始人任正非在2016年全國科技創(chuàng)新大會上談到，隨著通信行業(yè)逼近香農定理、摩爾定律的極限，華為正在本行業(yè)攻入無人區(qū)，過去跟著人跑的“機會主義”高速度將逐漸減緩。如何從工程數(shù)學、物理算法等工程科學層面的創(chuàng)新過渡到重大基礎理論創(chuàng)新，如何從跟隨者成為引領者，任正非之問的答案可能并不在華為公司層面。要保證科技領域的長期競爭力與領導力，教育體制、科技體制、創(chuàng)新環(huán)境等軟實力同樣重要。在第三章，我們將進一步探討中美科技體制差異。