泉果探照灯 | 为什么说芯片是世界上最关键的技术争夺战?

2023-09-25 12:08

《芯片战争》一书,出版于2022年10月,甫一登场就一口气拿下了多个世界级奖项。数月前,中文版问世后,也引发了技术、产业、国际战略等多个领域专业人士的热议。万维钢还为该书的中文版写了极其精要的推荐序。


中文版封面上,一行副标题非常显眼:


世界上最关键的技术争夺战。

图1. 《芯片战争》克里斯·米勒


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来源:网络

9月25日下午,华为在万众瞩目中召开全场景新品发布会。就在几天前,华为中国发布的一款深海主题视频再次引发关注。这段视频的主题是:


“最大的阻力,给我们最大的动力”。


其含义自然不言而喻。

图2. 华为发布会预热视频

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来源:华为中国官方微博

《芯片战争》中提到,美国对华为的制裁,“主要是因为华为提高了中国芯片设计和微电子技术的整体水平。中国生产的电子产品越先进,中国购买的尖端芯片就越多,世界半导体生态系统对中国的依赖也就越大,这会伤害到美国。如果按2019年的趋势进行推测,那么到2030年,中国芯片产业的影响力可能会与硅谷匹敌。这不会只是简单地打乱科技公司和贸易的流动,也将重新平衡地区政治力量。”


《芯片战争》出版于2022年10月,作者是美国塔夫茨大学弗莱彻学院国际史副教授克里斯·米勒(Chris Miller),也是美国智库的研究员。他查阅了大量史料,并对工业界、学术界和政府的芯片专家进行了超过100次深度采访。这是一部跌宕的计算机芯片的地缘政治史。一经出版就引起广泛关注,被《经济学人》、《金融时报》和麦肯锡评为年度商业图书。

图3. 《芯片战争》作者克里斯·米勒

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来源:网络

因为中美在芯片竞争态势复杂多变的特殊背景,知名科学作家万维钢在《芯片战争》推荐序中写道:“在阅读过程中,相信中国读者会有更复杂的情绪,但理应也有更重要的收获……因为现在芯片已经是一件事关中国国运的大事。”


《芯片战争》尽管写的是最近半个多世纪以来直到今天尚未完结的事情,但在某种程度上该书是可以作为历史书来读的。读史更大的作用在于总结经验,汲取教训,明辨是非,预测未来。因此,本期【泉果探照灯】提炼了书中对芯片行业的重要特点梳理,列举了日本与美国在芯片竞争中的部分案例,以激发更多的思考。

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芯片产业的“相互依赖”

与“关键节点”

所谓芯片战争,其实是把国家之间的“互相依赖”当做武器:为了打击你,我不让你依赖我……


芯片根本不是一个全球化的产业。并不是世界各国都有自己的芯片、大家百花齐放——芯片的关键节点只有那么几个公司,控制那几个公司就控制全世界。

现实是就芯片技术而言,存在着你中有我,我中有你的“依赖关系”。连美国都不能独立自主,美国必须依赖荷兰的光刻机、日本的硅片和中国台湾的制造。

*芯片(chip)就是半导体元件产品的统称,是集成电路(integrated circuit)的载体。


比如,从上游的芯片设计软件说起,世界上几乎每一块芯片都使用至少一家美国公司的软件,这三家公司分别是楷登(Cadence)、新思(Synopsys)和明导(Mentor Graphics)。其中,明导为德国西门子所有,但其总部位于美国俄勒冈州。


除英特尔内部制造的芯片外,所有最先进的逻辑芯片都是由三星和台积电两家公司制造的。此外,制造高级处理器需要荷兰阿斯麦公司生产的EUV光刻机,而阿斯麦依靠其位于圣地亚哥的子公司西盟(2013年收购)为其EUV光刻机提供不可替代的光源,芯片的主要原料硅来自日本。

图4. 荷兰光刻机巨头阿斯麦(ASML)

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可以看到,芯片的产业链是很脆弱的,因为关键环节受制于少数公司生产的工具、材料或软件,因此,目前的很多技术瓶颈仍在美国或在美国的亲密盟友手中。


2019年,两位学者亨利·法雷尔(Henry Farrell)和亚伯拉罕·纽曼(Abraham Newman)提出了“武器化的相互依赖”(Weaponized Interdependence)这一国际关系趋势。他们指出,各国比以往任何时候都更加紧密地联系在一起,但相互依赖并没有化解冲突和鼓励合作,而是创造了新的竞争场所。将国家联系在一起的网络已成为冲突的领域。


美国共和党参议员本·萨瑟(Ben Sasse)在2020年宣布:“美国需要扼杀华为。现代战争是用半导体打的,而我们还在让华为使用我们的设计。”


作者米勒非常直白地指出:美国打压华为,既不是因为政客声称的伊朗和“后门”等明面上的原因,也不是因为华为可能会支持中国的军用芯片等纯军事安全的原因。主要是因为华为提高了中国芯片设计和微电子技术的整体水平。中国生产的电子产品越先进,中国购买的尖端芯片就越多,世界半导体生态系统对中国的依赖也就越大,这会伤害到美国。此外,瞄准中国知名度最高的科技公司将向全球发出一个信息,警告其他国家选边站队。因此,崛起的华为成了美国政府一个固定的打击对象。




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中国的最大优势:市场

一位美国半导体高管讽刺地向一位白宫官员总结道:“我们的根本问题是,我们的头号客户是我们的头牌竞争对手。”

技术只有在找到市场时才能进步。


市场有需求,才能成规模地进行芯片生产,才能进一步提高效率,降低成本,让更多的领域愿意使用新一代的芯片产品,刺激进一步的需求,这样芯片行业才能进入良性发展。


而中国最大的优势就是,中国是世界上最大的芯片使用国。


《芯片战争》中提到,整个芯片行业都依赖对中国的销售,无论是像英特尔这样的芯片制造商、高通这样的无晶圆厂设计公司,还是像应用材料这样的设备制造商。


“千金之子,不死于市。中国有自身的战略优势,美国政府也不能为所欲为。最大的优势就是中国是当今世界第一大芯片使用国。全世界的芯片公司——包括美国公司——都想跟中国合作,美国政府搞脱钩,其实是不可持续的。相互依赖是一种生存条件,被孤立是一种打压手段。不被卡脖子的正确做法不是独立自主,而是让自己变得值得依赖,让包括美国在内的全世界不得不依赖我们,以此跟美国讨价还价,若你要再敢卡我脖子,我就卡你脖子。”(万维钢《芯片战争》中文版推荐序)

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  他山之石:

日本在芯片战中突围的

经验与教训

惠普是美国最大的半导体采购商之一,它的高管说:“对整个美国半导体行业来说,20世纪80年代是地狱般的十年。硅谷原本以为自己是世界科技行业的佼佼者,但它面临着一场生存危机:来自日本的残酷竞争。”

日本的半导体产业始终处于与美国的“共生”关系之中。作为美国战略和经济上的盟友,美国一开始对日本并不设防。美国生产最先进的芯片,日本生产落后一些的芯片。美国有军用市场,日本专注民用市场。


日本的做法也被称为“亚洲模式”,主要是从下往上的推动,通过给贷款、给政策等措施,帮助企业做大做强。

1. 给贷款

日本的芯片公司可以拿到低息贷款支持扩张与发展,因为日本人很爱储蓄,银行有很多资金可以放贷。当时日本的公司贷款利率是6-7%,而同期美国的公司贷款利率高达18%,甚至超过20%。这也让很多的日本半导体公司能够不计利润地抢占市场份额,根据当时的记载,这些公司“可以边承担损失,边等待对手破产”。

2. 给政策

日本政府大力补贴芯片制造商,并推动它们彼此的合作。


比如,在1976年日本政府联合富士通、日立、三菱、NEC、东芝五家公司成立了一个名为“VLSI”(超大规模集成电路)的研究团体,共同参与开发下一代芯片技术,其中政府的资金约占预算资金的一半。


另外日本政府一直对美国在日本国内销售的芯片数量实行配额限制。日本的芯片企业也在从这样的国内保护中获得了更多的收益和优势。


在这些合力的推动下,日本的半导体产业迎来了迅猛发展。


1979年,索尼革命性地推出了世界上第一台随身听(Walkman),在全球卖出了3.85亿台,是历史上最受欢迎的消费电子产品,用的是日本芯片、日本设计、日本制造。

图5. 索尼第一代随身听(这也是电影《银河护卫队3》里男主星爵使用的那一款)

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几乎同期,在1980年,惠普的芯片采购进行全球招标,参加最终竞标的是三家日本公司和三家美国公司。当时负责惠普芯片标准的管理者是理查德·安德森(Richard Anderson),他对芯片的判断可能会影响任何一家半导体公司的命运。


惠普一开始并没有拿日本的东芝和NEC当回事。在他的印象中,日本还是一个“咔嚓、咔嚓”的国家。“咔嚓”是个玩笑说法,指日本工程师在会议上拿相机拍照的声音,方便“记录”美国的新想法。那时美国主要芯片制造商都卷入过与日本竞争对手的知识产权诉讼。这也被认为是美国硅谷技术仍然领先的证据。

但最终,惠普在测试中发现,日本公司的芯片质量比美国的竞争对手好很多。

理查德·安德森报告说,“三家日本公司的芯片在前1000小时的故障率都没有超过0.02%,而三家美国公司的芯片最低故障率为0.09%。这意味着,美国芯片故障率是日本芯片的四倍半。最差的美国芯片故障率为0.26%,是日本芯片的十倍多。美国的DRAM(动态随机存取存储器)芯片性能指标相同,价格一样,但故障率更高,为什么有人要买美国芯片呢?”


在1986年,日本的芯片产量超过了美国。到20世纪80年代末,日本提供了全世界70%的光刻设备,美国所占的份额已经下降到21%,而这个产业原本是基于美国军事实验室发明的技术发展起来。


1989年,索尼创始人盛田昭夫与日本右翼政客石原慎太郎联名出版了畅销书《日本可以说不》,书中指出:“日本不需要服从美国,因为美国依赖日本的半导体。”这本书引起了华盛顿的恐惧与愤怒。


一位美国国防部官员告诉《纽约时报》,光刻机技术“简单地说,就是我们不能失去的东西,否则我们会发现自己完全依赖海外制造商来制造我们最敏感的东西”。突然间,美国发现,“自己对外国芯片和半导体制造设备的依赖程度,可能甚至会超过在阿拉伯石油禁运最严重的时候对石油的依赖程度”。


此后美国政策开始转向,开始了对日本的芯片制裁,通过宣传日本威胁论、惩罚性关税等打压日本半导体企业。

图6. 美国议员砸日本东芝生产的收音机

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1993年,全球十大半导体公司的清单中,出现了一家韩国企业——三星,它此后成为了美国制衡日本的利器。


美国对三星采取了全力支持,包括提供技术、供应商和市场分析等等。之后三星与日本企业打起了价格战。美国对三星和日本企业同时发起了反倾销诉讼。但是,美国对日本企业征收100%反倾销税,对三星只征收0.74%。


但最核心的还是靠创新。


这时在美国,芯片的新一轮发展是由“颠覆式创新”驱动的。一个原来做土豆的公司成立了美光科技(Micron),打响了芯片制造的反击战,因特尔做出艰难决定转型CPU,一个20多岁的大学生比尔盖茨撑起了个人电脑的半壁江山。而日本芯片公司犯下的最大错误就是错过了个人电脑的崛起。


1990年,日本陷入经济危机,据分析,它的经济泡沫很大程度上也是因为过度投资导致的产能过剩造成的。


1993年美国重返半导体发货量全球第一的宝座。1998年,韩国取代日本成为世界上最大的DRAM生产国,而日本的市场份额从20世纪80年代末的90%下降到了20%。

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芯片已经塑造了历史,它还将塑造未来……


克里斯·米勒在近期《经济学人》的采访中提到:“作为一个历史学家,我是一个不喜欢使用史无前例的人,因为历史上总有某种先例。但我确实认为今天供应链的复杂程度以及如此广泛的国家之间的一体化水平,这种情况是前所未见的。也正是因为这种程度的复杂,让供应链相关的商业决策变得非常有挑战。如果你不了解半导体的发展趋势,你就很难理解世界经济的未来态势。”



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泉果博物馆

《雅鲁藏布江马蹄湾》

摄影作品

 

“从最高处出发,融合无数支流,全力以赴,只为一次转变。川行万里,山河同心。”

 

雅鲁藏布江马蹄湾是华为新机发布的主题图,此处河谷呈现180度掉头,水流湍急。

 

雅鲁藏布江是长江的源头。雅鲁藏布江大峡谷是世界上最大最深的峡谷,全长504.6千米,最深处6009米,整个峡谷由冰川、绝壁、陡坡和巨浪滔天的河道交错而成,很多区域至今仍无人涉足,堪称“地球上最后的秘境”。



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