華為事件啟思：美國究竟有多少高科技公司？
華為事件啟思：美國究竟有多少高科技公司？
作者：王元
根據(jù)人民日報5月28日最新消息，自美國商務部工業(yè)與安全局（BIS）將華為及其70個關聯(lián)企業(yè)列入美方“實體”黑名單以來，Micro-SD、WiFi、USB、JEDEC等國際行業(yè)標準組織迫于壓力，相繼禁止或暫停華為的合法成員資質(zhì)，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(yè)造成多大的影響？這涉及到軟件產(chǎn)品、硬件產(chǎn)品、制造、供應鏈、知識產(chǎn)權(quán)、貿(mào)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(tǒng)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(shù)版圖上的分布位置。本文將從應用主線、研發(fā)主線兩個層面來展開。如下圖所示。
一、應用主線
應用主線，是以應用產(chǎn)品為顆粒度，主要包括硬件產(chǎn)品、軟件產(chǎn)品，以及知識產(chǎn)權(quán)類產(chǎn)品。
所謂應用產(chǎn)品，可以理解為其產(chǎn)品以直接或集成形式，服務客戶最終目標需求的產(chǎn)品。它往往是以成品交付，比如，用戶買電視，那么電視就是一個應用產(chǎn)品，因為它直接服務于用戶看電視的目標需求；再比如，電視廠商買液晶屏幕，那么液晶屏幕也是一個應用產(chǎn)品，因為電視廠商買了液晶屏幕，組裝到自己的產(chǎn)品里，然后再賣給終端用戶。
在應用主線下，我們以手機為終端產(chǎn)品，可以梳理出2條分支：手機端和云端。這是由于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實現(xiàn)通信與交互，其本質(zhì)是一連串0和1組成的數(shù)據(jù)流的交互，這個數(shù)據(jù)流的專業(yè)術(shù)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(wǎng)頁應用起始，通過手機發(fā)送到云端，再從云端發(fā)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?shù)谋忍亓餍枰謩e經(jīng)過手機端技術(shù)棧和云端技術(shù)棧2個部分。下面，我們先看一看手機端有哪些在行業(yè)中有影響力的美國科技公司。
1、手機端
手機端技術(shù)可粗略歸納為3個不同層次，它們是應用層、操作系統(tǒng)層和硬件系統(tǒng)層，其中，應用層和操作系統(tǒng)層是軟件。貫穿這3層的還有知識產(chǎn)權(quán)類產(chǎn)品，它以專利授權(quán)的形式體現(xiàn)，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(shù)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(chǎn)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(yè)為微軟（Microsoft）、谷歌（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(yè)IBM在應用層的知識產(chǎn)權(quán)領域也有布局，據(jù)映維網(wǎng)報道，2023年IBM在虛擬現(xiàn)實領域（VR）的專利申請數(shù)排名全球第二。
（2）操作系統(tǒng)層
手機端的操作系統(tǒng)被安卓和iOS壟斷。大家知道，安卓是由谷歌研發(fā)推出的開源系統(tǒng)，iOS則是蘋果的閉源自用系統(tǒng)。
其實，微軟和甲骨文（Oracle）也歸屬于該層：微軟擁有安卓核心系統(tǒng)的專利，而甲骨文則擁有Java語言以及數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)方面的核心專利，這些專利多針對底層技術(shù)，都是安卓系統(tǒng)本身所依賴的。
（3）硬件系統(tǒng)層
手機功能的硬件實現(xiàn)屬于此層。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(shù)知識產(chǎn)權(quán)，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(chǎn)業(yè)鏈十分重要的企業(yè)，如思佳訊（Skyworks）、威訊聯(lián)合半導體（Qorvo）等。
需要指出的是，著名移動處理器知識產(chǎn)權(quán)企業(yè)安謀科技（ARM），本身是英國公司（隸屬日本軟銀旗下），但由于其研發(fā)中心很多在美國本土，所以受到美國政府的政策影響。
2、云端
我們再來看一看云端。與手機端類似，云端技術(shù)也可大致分為4層結(jié)構(gòu)：硬件層、虛擬化層、平臺層和應用層。
（1）硬件層
硬件層主要涉及2大類硬件產(chǎn)品，一類是射頻基站方面的硬件，另一類是網(wǎng)絡傳輸與數(shù)據(jù)處理方面的硬件。
基站方面，除了前文提到的企業(yè)之外，具有影響力的美國企業(yè)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(yè)涉及射頻、數(shù)模轉(zhuǎn)換、光交換芯片、FPGA、MCU、存儲和電源管理等相關硬件領域。
網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)方面，具有影響力的美國企業(yè)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(wǎng)絡交換機、路由器、中央處理器芯片（CPU）、顯示處理器（GPU）、IT服務器、數(shù)據(jù)庫存儲等領域。
（2）虛擬化層
在4G/5G時代下的數(shù)據(jù)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(shù)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，屬于云端的核心技術(shù)層，已經(jīng)開始大規(guī)模普及。
在虛擬化層，美國科技企業(yè)在全球具有壟斷性技術(shù)優(yōu)勢，這些企業(yè)在技術(shù)版圖上呈現(xiàn)階梯型分布：首先，Intel、AMD、Nvidia和IBM作為芯片制造商，提供芯片架構(gòu)與處理器指令集的虛擬化技術(shù)；其次，威睿（VMware）、微軟、Linux基金會（美國非盈利組織掌握Linux內(nèi)核開發(fā)）提供操作系統(tǒng)內(nèi)核虛擬化技術(shù)；在被業(yè)內(nèi)稱為輕量級虛擬化技術(shù)的容器技術(shù)領域，也有Docker這樣的美國企業(yè)占據(jù)市場主導地位；最后，還有甲骨文、紅帽（Red Hat,隸屬IBM旗下）、Canonical、思杰（Citrix）、網(wǎng)威（Novell）提供企業(yè)級虛擬化產(chǎn)品。
（3）平臺層
平臺層企業(yè)提供通常意義上的云服務。云服務層根據(jù)其服務終端對象不同，可分為2類：
A.直接面向終端客戶。根據(jù)Statista統(tǒng)計的2021年公有云平臺使用情況來看，亞馬遜（Amazon）、微軟、谷歌、IBM、VMware、Oracle分別占據(jù)第1到第6的位置，我國企業(yè)阿里巴巴排名第7。
B.面向云服務技術(shù)提供方。云服務的核心技術(shù)特點是分布式的服務。分布式服務技術(shù)有2種途徑獲得，一個是云服務公司自研，另一個是基于開源軟件開發(fā)或集成。這里，除了前文提到的美國公司，還有2家美國機構(gòu)值得重點關注，他們是Rackspace和Apache軟件基金會（Apache SoftwareFoundation，簡稱ASF）。
Rackspace是一家美國云計算公司，他們與美國航天宇航局（NASA）在2010年合作創(chuàng)辦了開源云平臺OpenStack框架，很多云服務企業(yè)，例如華為，其云平臺正是基于此框架開發(fā)的。
另一個機構(gòu)是Apache軟件基金會。它是專門支持和研發(fā)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(yè)內(nèi)已形成準行業(yè)標準（de facto），這些軟件已經(jīng)被云服務廠商廣泛采用，作為基礎設施技術(shù)納入其產(chǎn)品中。值得關注的是，因為Apache軟件基金會是美國所屬機構(gòu)，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(nèi)的微信、支付寶、蘇寧易購等，又比如國外的谷歌、微軟、Twitter、Facebook、Instagram等。由于在應用層的美國企業(yè)對于國內(nèi)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(jù)應用主線梳理的美國科技企業(yè)在技術(shù)版圖上的分布。可以看到，美國科技企業(yè)分布的特點是全技術(shù)版圖的覆蓋，無死角，特別是在操作系統(tǒng)、虛擬化和云平臺這3個特定技術(shù)點上具有行業(yè)壟斷優(yōu)勢。
如果僅僅只是分析美國科技企業(yè)在應用主線方面的分布而不涵蓋研發(fā)主線，那么，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(fā)主線，進一步梳理還有哪些美國科技企業(yè)，以及他們在科技版圖上的分布情況。
二、研發(fā)主線
研發(fā)主線主要分析的是產(chǎn)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(chǎn)品研發(fā)的科技公司和機構(gòu)提供的。下面我們來梳理一下相應的研發(fā)工具所涉及的美國科技公司。
一款硬件產(chǎn)品的研發(fā)，例如手機，可分為硬件研發(fā)和軟件研發(fā)。具體如下圖所示。
1、硬件研發(fā)
硬件研發(fā)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(shù)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、仿真和生成交付給制造廠商的硬件電路圖。
從目前集成電路的復雜程度和晶體管數(shù)量來看，可以不夸張地說，沒有EDA軟件就無法設計硬件電路，自然也就無法制造硬件了。需要指出的是，硬件產(chǎn)品的最小顆粒是芯片，下面來梳理一下芯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2023年，全球EDA行業(yè)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（注：Mentor Graphic雖然在2016年被德國西門子并購，但是公司仍作為獨立子公司運營，且總部在美國）。因此，美國企業(yè)在EDA領域可謂具有壟斷性的市場與技術(shù)優(yōu)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(xiàn)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(jīng)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(jù)Gartner預計，全球FPGA市場到2023年也就84億美元，但是，F(xiàn)PGA技術(shù)在短短二十多年中從電子設計的外圍器件逐漸演變?yōu)閿?shù)字系統(tǒng)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(yè)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(yè)，已占據(jù)了全球89%的市場份額，技術(shù)專利達到6000多項，可見，美國企業(yè)在FPGA市場同樣具有壟斷性市場和技術(shù)優(yōu)勢。
2、軟件研發(fā)
軟件研發(fā)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(xiàn)代軟件產(chǎn)品的研發(fā)是研發(fā)人員通過編寫特定計算機編程語言，然后利用該語言環(huán)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(zhí)行、調(diào)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(yè)化軟件產(chǎn)品，因為有研發(fā)周期和市場窗口的限制，大多使用市面上成熟的工具鏈產(chǎn)品，從而快速完成軟件產(chǎn)品的研發(fā)。
在工具鏈領域，美國既有蘋果、谷歌、微軟、Facebook、亞馬遜這種廣為人知的企業(yè)，也有Eclipse Foundation和Free Software Foundation這樣大型的開源軟件社區(qū)，他們都是美國非盈利機構(gòu)，還有Github（隸屬微軟）這樣的代碼托管服務公司。這些機構(gòu)提供的工具鏈基本覆蓋了從嵌入系統(tǒng)、手機，到PC、服務器上的應用軟件研發(fā)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(tài)的基石。根據(jù)TIOBE網(wǎng)站統(tǒng)計的計算機語言排名，Java、C、C++、Python、VB、C#語言位列2024年前6位，同時上榜的還有Matlab、R這樣被廣泛用于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，但其具體實現(xiàn)（專業(yè)術(shù)語叫編譯器）還是有版權(quán)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(quán)歸屬情況。從中可以看到，這些語言的主流編譯器的版權(quán)均為美國公司或美國非盈利機構(gòu)所有。
三、結(jié)語
通過以上對美國科技企業(yè)在技術(shù)版圖上的分布及影響力分析，可以看到，美國作為互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)源地，技術(shù)根基深厚，技術(shù)維度廣闊，實力不容小視。我們需要認識到，美國科技企業(yè)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(yè)政府機構(gòu)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(yè)，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(shù)無國界，企業(yè)和機構(gòu)有國界。如何打破技術(shù)封鎖之路，任重而道遠。
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