美国究竟有多少高科技公司 华为事件让我们启思

近日，自美国商务部工业与安全局（BIS）将华为及其70个关联企业列入美方“实体”黑名单以来，Micro-SD、WiFi、USB、JEDEC等国际行业标准组织迫于压力，相继禁止或暂停华为的合法成员资质，全球一片哗然。

美国针对华为的禁令，将对华为及其所在的信息科技行业造成多大的影响？这涉及到软件产品、硬件产品、制造、供应链、知识产权、贸易、法律、政治等多个方面，除了当事双方，其实很难准确评估。

在此，笔者想为广大读者系统梳理一下我们每一个人目前所依赖和使用的信息科技里面，有哪些具有影响力的美国科技公司，以及它们在技术版图上的分布位置。本文将从应用主线、研发主线两个层面来展开。如下图所示。

一、应用主线

应用主线，是以应用产品为颗粒度，主要包括硬件产品、软件产品，以及知识产权类产品。

所谓应用产品，可以理解为其产品以直接或集成形式，服务客户最终目标需求的产品。它往往是以成品交付，比如，用户买电视，那么电视就是一个应用产品，因为它直接服务于用户看电视的目标需求；再比如，电视厂商买液晶屏幕，那么液晶屏幕也是一个应用产品，因为电视厂商买了液晶屏幕，组装到自己的产品里，然后再卖给终端用户。

在应用主线下，我们以手机为终端产品，可以梳理出2条分支：手机端和云端。这是由于手机的工作原理所致：一个手机用户A与另一个手机用户B实现通信与交互，其本质是一连串0和1组成的数据流的交互，这个数据流的专业术语叫比特流。

比特流的传输，一般情况是双向的，即从用户与之交互的APP或者网页应用起始，通过手机发送到云端，再从云端发送到用户B的手机上的过程。

在这个过程中，2部手机之间传输的比特流需要分别经过手机端技术栈和云端技术栈2个部分。下面，我们先看一看手机端有哪些在行业中有影响力的美国科技公司。

1、手机端

手机端技术可粗略归纳为3个不同层次，它们是应用层、操作系统层和硬件系统层，其中，应用层和操作系统层是软件。贯穿这3层的还有知识产权类产品，它以专利授权的形式体现，很多情况下都不涉及具体软件和硬件实体。下面，我们具体来看一下手机端有哪些有实力的美国科技公司，以及他们所在的技术层。

（1）应用层

应用层主要指的是办公软件、多媒体、AI应用、VR等面向用户的应用程序，涉及应用层的公司和产品往往是用户最有感知的。在这之中，最具代表性的美国巨头企业为微软（Microsoft）、谷歌（Google）、苹果（Apple）, 这3家美国公司市值总和接近2.6万亿美元。老牌美国科技企业IBM在应用层的知识产权领域也有布局，据映维网报道，2017年IBM在虚拟现实领域（VR）的专利申请数排名全球第二。

（2）操作系统层

手机端的操作系统被安卓和iOS垄断。大家知道，安卓是由谷歌研发推出的开源系统，iOS则是苹果的闭源自用系统。

其实，微软和甲骨文（Oracle）也归属于该层：微软拥有安卓核心系统的专利，而甲骨文则拥有Java语言以及数据库系统方面的核心专利，这些专利多针对底层技术，都是安卓系统本身所依赖的。

（3）硬件系统层

手机功能的硬件实现属于此层。手机作为集计算、存储、传输和显示的多媒体设备，拥有众多硬件功能模块，涉及众多元器件供应商和技术知识产权，在此不一一赘述了。

在这些供应商中，有影响力的美国公司有高通（Qualcomm）、德州仪器（TI）、博通（Broadcom）、镁光（Micron）、亚德诺半导体（Analog Devices），还有一些体量相对较小但在手机产业链十分重要的企业，如思佳讯（Skyworks）、威讯联合半导体（Qorvo）等。

需要指出的是，著名移动处理器知识产权企业安谋科技（ARM），本身是英国公司（隶属日本软银旗下），但由于其研发中心很多在美国本土，所以受到美国政府的政策影响。

2、云端

我们再来看一看云端。与手机端类似，云端技术也可大致分为4层结构：硬件层、虚拟化层、平台层和应用层。

（1）硬件层

硬件层主要涉及2大类硬件产品，一类是射频基站方面的硬件，另一类是网络传输与数据处理方面的硬件。

基站方面，除了前文提到的企业之外，具有影响力的美国企业还有阿尔特拉（Altera，隶属英特尔）、赛灵思（Xilinx）、赛普拉斯半导体（Cypress），以及一些特定元器件供应商如Acacia、Oclaro等。这些企业涉及射频、数模转换、光交换芯片、FPGA、MCU、存储和电源管理等相关硬件领域。

网络和数据方面，具有影响力的美国企业有英特尔（Intel）、AMD、英伟达（Nvidia）、IBM、甲骨文（Oracle）、戴尔（Dell）、EMC（隶属Dell）、思科（Cisco）、惠普（HP），涉及网络交换机、路由器、中央处理器芯片（CPU）、显示处理器（GPU）、IT服务器、数据库存储等领域。

（2）虚拟化层

在4G/5G时代下的数据计算、交换和存储离不开分布式集群式的服务器部署。虚拟化技术解决了硬件设备集群化部署与管理，以及单一硬件设备故障依赖的问题，属于云端的核心技术层，已经开始大规模普及。

在虚拟化层，美国科技企业在全球具有垄断性技术优势，这些企业在技术版图上呈现阶梯型分布：首先，Intel、AMD、Nvidia和IBM作为芯片制造商，提供芯片架构与处理器指令集的虚拟化技术；其次，威睿（VMware）、微软、Linux基金会（美国非盈利组织掌握Linux内核开发）提供操作系统内核虚拟化技术；在被业内称为轻量级虚拟化技术的容器技术领域，也有Docker这样的美国企业占据市场主导地位；最后，还有甲骨文、红帽（Red Hat,隶属IBM旗下）、Canonical、思杰（Citrix）、网威（Novell）提供企业级虚拟化产品。

（3）平台层

平台层企业提供通常意义上的云服务。云服务层根据其服务终端对象不同，可分为2类：

A.直接面向终端客户。根据Statista统计的2018年公有云平台使用情况来看，亚马逊（Amazon）、微软、谷歌、IBM、VMware、Oracle分别占据第1到第6的位置，我国企业阿里巴巴排名第7。

B.面向云服务技术提供方。云服务的核心技术特点是分布式的服务。分布式服务技术有2种途径获得，一个是云服务公司自研，另一个是基于开源软件开发或集成。这里，除了前文提到的美国公司，还有2家美国机构值得重点关注，他们是Rackspace和Apache软件基金会（Apache SoftwareFoundation，简称ASF）。

Rackspace是一家美国云计算公司，他们与美国航天宇航局（NASA）在2010年合作创办了开源云平台OpenStack框架，很多云服务企业，例如华为，其云平台正是基于此框架开发的。

另一个机构是Apache软件基金会。它是专门支持和研发开源软件项目的美国非盈利组织，它所支持的很多开源项目，譬如Kafka、Spark、ActiveMQ、CouchDB、Tomcat等，在行业内已形成准行业标准（de facto），这些软件已经被云服务厂商广泛采用，作为基础设施技术纳入其产品中。值得关注的是，因为Apache软件基金会是美国所属机构，所以该基金会的开源项目受到美国出口管理条例（EAR）约束。

（4）应用层

应用层是指面向用户的应用服务，比如国内的微信、支付宝、苏宁易购等，又比如国外的谷歌、微软、Twitter、Facebook、Instagram等。由于在应用层的美国企业对于国内无论是市场占有率还是影响力都较为有限，而且又非不可替代，这里就不一一列举了。

以上是根据应用主线梳理的美国科技企业在技术版图上的分布。可以看到，美国科技企业分布的特点是全技术版图的覆盖，无死角，特别是在操作系统、虚拟化和云平台这3个特定技术点上具有行业垄断优势。

如果仅仅只是分析美国科技企业在应用主线方面的分布而不涵盖研发主线，那么，对其实际分布的广度和深度的认知，将会是不完整的。

下面，我们沿着研发主线，进一步梳理还有哪些美国科技企业，以及他们在科技版图上的分布情况。

二、研发主线

研发主线主要分析的是产品在设计阶段所需要的工具，这些工具往往是由一些专门从事工具类产品研发的科技公司和机构提供的。下面我们来梳理一下相应的研发工具所涉及的美国科技公司。

一款硬件产品的研发，例如手机，可分为硬件研发和软件研发。具体如下图所示。

1、硬件研发

硬件研发有2个层面：硬件设计和硬件测试。下面分别梳理一下：

（1）硬件设计

硬件设计离不开电子设计自动化（EDA）。EDA技术就是以计算机为工具，硬件设计者在其EDA软件上完成电路设计、仿真和生成交付给制造厂商的硬件电路图。

从目前集成电路的复杂程度和晶体管数量来看，可以不夸张地说，没有EDA软件就无法设计硬件电路，自然也就无法制造硬件了。需要指出的是，硬件产品的最小颗粒是芯片，下面来梳理一下芯片设计涉及到的美国EDA软件巨头。

在EDA领域，有3家公司几乎把整个市场份额瓜分殆尽，仅2017年，全球EDA行业的总收入中有70%被这三家公司瓜分，他们分别是：楷登电子科技（Cadence）、新思科技（Synopsys）、明导国际（Mentor Graphics），这3家皆为美国公司（注：Mentor Graphic虽然在2016年被德国西门子并购，但是公司仍作为独立子公司运营，且总部在美国）。因此，美国企业在EDA领域可谓具有垄断性的市场与技术优势。

（2）硬件测试

硬件测试,需要实验室测试与验证器材。在这个领域，现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array，简称FPGA），凭借着其特有的通用性和可编程性，已经被纳入到设计流程中，成为硬件原型设计的重要测试和验证手段。

FPGA市场是一个相对小众的市场，据Gartner预计，全球FPGA市场到2020年也就84亿美元，但是，FPGA技术在短短二十多年中从电子设计的外围器件逐渐演变为数字系统的核心，其重要性不容忽视。该市场目前被4家美国科技企业牢牢把持，他们是：赛灵思（Xilinx）、阿尔特拉（Altera，隶属Intel）、莱迪思（Lattice）、美高森美（Microsemi）。其中，仅赛灵思和阿尔特拉2家企业，已占据了全球89%的市场份额，技术专利达到6000多项，可见，美国企业在FPGA市场同样具有垄断性市场和技术优势。

2、软件研发

软件研发有2个层面：工具链和计算机编程语言。下面分别梳理一下：

（1）工具链

现代软件产品的研发是研发人员通过编写特定计算机编程语言，然后利用该语言环境下的一系列工具，手动或自动对其编写的代码进行编译、执行、调试、集成和测试的过程。在这个过程中使用到的一系列工具，叫做工具链（tool chain）。

商业化软件产品，因为有研发周期和市场窗口的限制，大多使用市面上成熟的工具链产品，从而快速完成软件产品的研发。

在工具链领域，美国既有苹果、谷歌、微软、Facebook、亚马逊这种广为人知的企业，也有Eclipse Foundation和Free Software Foundation这样大型的开源软件社区，他们都是美国非盈利机构，还有Github（隶属微软）这样的代码托管服务公司。这些机构提供的工具链基本覆盖了从嵌入系统、手机，到PC、服务器上的应用软件研发场景。

（2）编程语言

计算机语言既是编程人员与计算机交互的入口，又是软件生态的基石。根据TIOBE网站统计的计算机语言排名，Java、C、C++、Python、VB、C#语言位列2019年前6位，同时上榜的还有Matlab、R这样被广泛用于科学计算领域的语言。

在这些编程语言当中，有很多已成为国际标准。需要指出的是，虽然语言本身已成为国际标准，但其具体实现（专业术语叫编译器）还是有版权的。以下表格汇总了上述编程语言的主要应用场景、主流编译器、以及版权归属情况。从中可以看到，这些语言的主流编译器的版权均为美国公司或美国非盈利机构所有。

三、结语

通过以上对美国科技企业在技术版图上的分布及影响力分析，可以看到，美国作为互联网的发源地，技术根基深厚，技术维度广阔，实力不容小视。我们需要认识到，美国科技企业之所以能够形成这样体系化的分布，除了有市场化的自由引导，更离不开美国国防部高级研究计划局（DARPA）这样的专业政府机构的顶层设计。这次，美国政府不惜动用国家力量打击中国一家民营科技企业，更佐证了这一点。

同时，我们还需认识到，大家熟知的开源软件和自由软件，其实都是受到美国出口管理条例约束的，所谓技术无国界，企业和机构有国界。如何打破技术封锁之路，任重而道远。