「殺死」華為，美國究竟有幾多高科技公司？

自美國商務部工業與安全局(BIS)將華為及其 70 個關聯企業列入美方「實體」黑名單以來，Micro-SD、WiFi、USB、JEDEC 等國際行業標準組織迫於壓力，相繼禁止或暫停華為的合法成員資質，全球一片嘩然。

美國針對華為的禁令，將對華為及其所在的信息科技行業造成多大的影響?這涉及到軟件產品、硬件產品、製造、供應鏈、知識產權、貿易、法律、政治等多個方面，除了當事雙方，其實很難準確評估。

在此，筆者想為廣大讀者系統梳理一下我們每一個人目前所依賴和使用的信息科技里面，有哪些具有影響力的美國科技公司，以及它們在技術版圖上的分布位置。

本文將從應用主線、研發主線兩個層面來展開，如下圖所示：

應用主線

應用主線，是以應用產品為顆粒度，主要包括硬件產品、軟件產品，以及知識產權類產品。

所謂應用產品，可以理解為其產品以直接或集成形式，服務客戶最終目標需求的產品。

它往往是以成品交付，比如，用戶買電視，那麼電視就是一個應用產品，因為它直接服務於用戶看電視的目標需求。

再比如，電視廠商買液晶螢幕，那麼液晶螢幕也是一個應用產品，因為電視廠商買了液晶螢幕，組裝到自己的產品里，然後再賣給終端用戶。

在應用主線下，我們以手機為終端產品，可以梳理出 2 條分支：

• 手機端
• 雲端

這是由於手機的工作原理所致：一個手機用戶 A 與另一個手機用戶 B 做到通信與交互，其本質是一連串 0 和 1 組成的數據流的交互，這個數據流的專業術語叫比特流。

比特流的傳輸，一般情況是雙向的，即從用戶與之交互的 App 或者網頁應用起始，通過手機發送到雲端，再從雲端發送到用戶 B 的手機上的過程。

在這個過程中，2 部手機之間傳輸的比特流需要分別經過手機端技術棧和雲端技術棧 2 個部分。下面，我們先看一看手機端有哪些在行業中有影響力的美國科技公司。

手機端

手機端技術可粗略歸納為 3 個不同層次，它們是應用層、操作系統層和硬件系統層，其中，應用層和操作系統層是軟件。

貫穿這 3 層的還有知識產權類產品，它以專利授權的形式體現，很多情況下都不涉及具體軟件和硬件實體。

下面，我們具體來看一下手機端有哪些有實力的美國科技公司，以及他們所在的技術層。

①應用層

應用層主要指的是辦公軟件、多媒體、AI 應用、VR 等面向用戶的應用程序，涉及應用層的公司和產品往往是用戶最有感知的。

在這之中，最具代表性的美國巨頭企業為微軟(Microsoft)、Google(Google)、蘋果(Apple), 這 3 家美國公司市值總和接近 2.6 萬億美元。

老牌美國科技企業 IBM 在應用層的知識產權領域也有布局，據映維網報導，2017 年 IBM 在虛擬現實領域(VR)的專利申請數排名全球第二。

②操作系統層

手機端的操作系統被安卓和 iOS 壟斷。大家知道，安卓是由Google研發推出的開源系統，iOS 則是蘋果的閉源自用系統。

其實，微軟和甲骨文(Oracle)也歸屬於該層：微軟擁有安卓核心系統的專利，而甲骨文則擁有 Java 語言以及數據庫系統方面的核心專利，這些專利多針對底層技術，都是安卓系統本身所依賴的。

③硬件系統層

手機功能的硬件做到屬於此層。手機作為集計算、存儲、傳輸和顯示的多媒體設備，擁有眾多硬件功能模塊，涉及眾多元器件供應商和技術知識產權，在此不一一贅述了。

在這些供應商中，有影響力的美國公司有高通(Qualcomm)、德州儀器(TI)、博通(Broadcom)、鎂光(Micron)、亞德諾半導體(Analog Devices)，還有一些體量相對較小但在手機產業鏈十分重要的企業，如思佳訊(Skyworks)、威訊聯合半導體(Qorvo)等。

需要指出的是，著名移動處理器知識產權企業安謀科技(ARM)，本身是英國公司(隸屬日本軟銀旗下)，但由於其研發中心很多在美國本土，所以受到美國政府的政策影響。

雲端

我們再來看一看雲端。與手機端類似，雲端技術也可大致分為 4 層結構：

• 硬件層
• 虛擬化層
• 平台層
• 應用層

①硬件層

硬件層主要涉及 2 大類硬件產品，一類是射頻基站方面的硬件，另一類是網路傳輸與數據處理方面的硬件。

基站方面，除了前文提到的企業之外，具有影響力的美國企業還有阿爾特拉(Altera，隸屬英特爾)、賽靈思(Xilinx)、賽普拉斯半導體(Cypress)，以及一些特定元器件供應商如 Acacia、Oclaro 等。

這些企業涉及射頻、數模轉換、光交換晶片、FPGA、MCU、存儲和電源管理等相關硬件領域。

網路和數據方面，具有影響力的美國企業有英特爾(Intel)、AMD、英偉達(Nvidia)、IBM、甲骨文(Oracle)、戴爾(Dell)、EMC(隸屬Dell)、思科(Cisco)、惠普(HP)，涉及網路交換機、路由器、中央處理器晶片(CPU)、顯示處理器(GPU)、IT 服務器、數據庫存儲等領域。

②虛擬化層

在 4G/5G 時代下的數據計算、交換和存儲離不開分布式集群式的服務器部署。

虛擬化技術解決了硬件設備集群化部署與管理，以及單一硬件設備故障依賴的問題，屬於雲端的核心技術層，已經開始大規模普及。

在虛擬化層，美國科技企業在全球具有壟斷性技術優勢，這些企業在技術版圖上呈現階梯型分布：

首先，Intel、AMD、Nvidia 和 IBM 作為晶片製造商，提供晶片架構與處理器指令集的虛擬化技術。

其次，威睿(VMware)、微軟、Linux 基金會(美國非盈利組織掌握 Linux 內核開發)提供操作系統內核虛擬化技術。

在被業內稱為輕量級虛擬化技術的容器技術領域，也有 Docker 這樣的美國企業占據市場主導地位。

最後，還有甲骨文、紅帽(Red Hat，隸屬 IBM 旗下)、Canonical、思傑(Citrix)、網威(Novell)提供企業級虛擬化產品。

③平台層

平台層企業提供通常意義上的雲服務。雲服務層根據其服務終端對象不同，可分為 2 類：

• 直接面向終端客戶。根據 Statista 統計的 2018 年公有雲平台使用情況來看，亞馬遜(Amazon)、微軟、Google、IBM、VMware、Oracle 分別占據第 1 到第 6 的位置，大陸企業阿里巴巴排名第 7。
• 面向雲服務技術提供方。雲服務的核心技術特點是分布式的服務。分布式服務技術有 2 種途徑獲得，一個是雲服務公司自研，另一個是基於開源軟件開發或集成。

這里，除了前文提到的美國公司，還有 2 家美國機構值得重點關注，他們是 Rackspace 和 Apache 軟件基金會(Apache Software Foundation，簡稱 ASF)。

Rackspace 是一家美國雲計算公司，他們與美國太空NASA(NASA)在 2010 年合作創辦了開源雲平台 OpenStack 框架，很多雲服務企業，例如華為，其雲平台正是基於此框架開發的。

另一個機構是 Apache 軟件基金會。它是專門支持和研發開源軟件項目的美國非盈利組織。

它所支持的很多開源項目，譬如 Kafka、Spark、ActiveMQ、CouchDB、Tomcat 等，在行業內已形成準行業標準(de facto)，這些軟件已經被雲服務廠商廣泛採用，作為基礎設施技術納入其產品中。

值得關注的是，因為 Apache 軟件基金會是美國所屬機構，所以該基金會的開源項目受到美國出口管理條例(EAR)約束。

④應用層

應用層是指面向用戶的應用服務，比如國內的微信、支付寶、蘇寧易購等，又比如國外的Google、微軟、Twitter、Facebook、Instagram 等。

由於在應用層的美國企業對於國內無論是市場占有率還是影響力都較為有限，而且又非不可替代，這里就不一一列舉了。

以上是根據應用主線梳理的美國科技企業在技術版圖上的分布。可以看到，美國科技企業分布的特點是全技術版圖的覆蓋，無死角，特別是在操作系統、虛擬化和雲平台這 3 個特定技術點上具有行業壟斷優勢。

如果僅僅只是分析美國科技企業在應用主線方面的分布而不涵蓋研發主線，那麼，對其實際分布的廣度和深度的認知，將會是不完整的。

下面，我們沿著研發主線，進一步梳理還有哪些美國科技企業，以及他們在科技版圖上的分布情況。

研發主線

研發主線主要分析的是產品在設計階段所需要的工具，這些工具往往是由一些專門從事工具類產品研發的科技公司和機構提供的。下面我們來梳理一下相應的研發工具所涉及的美國科技公司。

一款硬件產品的研發，例如手機，可分為硬件研發和軟件研發，具體如下圖所示：

硬件研發

硬件研發有 2 個層面：硬件設計和硬件測試。下面分別梳理一下：

①硬件設計

硬件設計離不開電子設計自動化(EDA)。EDA 技術就是以計算機為工具，硬件設計者在其 EDA 軟件上完成電路設計、仿真和生成交付給製造廠商的硬件電路圖。

從目前集成電路的複雜程度和晶體管數量來看，可以不誇張地說，沒有 EDA 軟件就無法設計硬件電路，自然也就無法製造硬件了。

需要指出的是，硬件產品的最小顆粒是晶片，下面來梳理一下晶片設計涉及到的美國 EDA 軟件巨頭。

在 EDA 領域，有 3 家公司幾乎把整個市場份額瓜分殆盡，僅 2017 年，全球 EDA 行業的總收入中有 70% 被這三家公司瓜分，他們分別是：

• 楷登電子科技(Cadence)
• 新思科技(Synopsys)
• 明導國際(Mentor Graphics)

這 3 家皆為美國公司(註：Mentor Graphic 雖然在 2016 年被德國西門子並購，但是公司仍作為獨立子公司經營，且總部在美國)。因此，美國企業在 EDA 領域可謂具有壟斷性的市場與技術優勢。

②硬件測試

硬件測試需要實驗室測試與驗證器材。在這個領域，現場可編程門陣列(Field Programmable Gate Array，簡稱 FPGA)，憑借著其特有的通用性和可編程性，已經被納入到設計流程中，成為硬件原型設計的重要測試和驗證手段。

FPGA 市場是一個相對小眾的市場，據 Gartner 預計，全球 FPGA 市場到 2020 年也就 84 億美元，但是，FPGA 技術在短短二十多年中從電子設計的外圍器件逐漸演變為數字系統的核心，其重要性不容忽視。

該市場目前被 4 家美國科技企業牢牢把持，他們是：

• 賽靈思(Xilinx)
• 阿爾特拉(Altera，隸屬Intel)
• 萊迪思(Lattice)
• 美高森美(Microsemi)

其中，僅賽靈思和阿爾特拉 2 家企業，已占據了全球 89% 的市場份額，技術專利達到 6000 多項，可見，美國企業在 FPGA 市場同樣具有壟斷性市場和技術優勢。

軟件研發

軟件研發有 2 個層面：工具鏈和計算機編程語言。下面分別梳理一下：

①工具鏈

現代軟件產品的研發是研發人員通過編寫特定計算機編程語言，然後利用該語言環境下的一系列工具，手動或自動對其編寫的代碼進行編譯、執行、調試、集成和測試的過程。

在這個過程中使用到的一系列工具，叫做工具鏈(tool chain)。

商業化軟件產品，因為有研發周期和市場窗口的限制，大多使用市面上成熟的工具鏈產品，從而快速完成軟件產品的研發。

在工具鏈領域，美國既有蘋果、Google、微軟、Facebook、亞馬遜這種廣為人知的企業，也有 Eclipse Foundation 和 Free Software Foundation 這樣大型的開源軟件社區。

他們都是美國非盈利機構，還有 Github(隸屬微軟)這樣的代碼托管服務公司。

這些機構提供的工具鏈基本覆蓋了從嵌入系統、手機，到 PC、服務器上的應用軟件研發場景。

②編程語言

計算機語言既是編程人員與計算機交互的入口，又是軟件生態的基石。根據 TIOBE 網站統計的計算機語言排名，Java、C、C++、Python、VB、C# 語言位列 2019 年前 6 位。

同時上榜的還有 Matlab、R 這樣被廣泛用於科學計算領域的語言。在這些編程語言當中，有很多已成為國際標準。

需要指出的是，雖然語言本身已成為國際標準，但其具體做到(專業術語叫編譯器)還是有版權的。

以下表格匯總了上述編程語言的主要應用場景、主流編譯器、以及版權歸屬情況。

從中可以看到，這些語言的主流編譯器的版權均為美國公司或美國非盈利機構所有。

結語

通過以上對美國科技企業在技術版圖上的分布及影響力分析，可以看到，美國作為互聯網的發源地，技術根基深厚，技術維度廣闊，實力不容小視。

我們需要認識到，美國科技企業之所以能夠形成這樣體系化的分布，除了有市場化的自由引導，更離不開美國國防部高級研究計劃局(DARPA)這樣的專業政府機構的頂層設計。

這次，美國政府不惜動用國家力量打擊中國一家民營科技企業，更佐證了這一點。

同時，我們還需認識到，大家熟知的開源軟件和自由軟件，其實都是受到美國出口管理條例約束的，所謂技術無國界，企業和機構有國界。如何打破技術封鎖之路，任重而道遠。

作者：王元

簡介：蘇寧金融研究院物聯網實驗室高級研究員

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