(圖片來源:視覺中國)
經濟觀察報 沈怡然/文 越來越多的學界和商界人士意識到,《芯片法案》的生效與層出不窮的出口管制措施,大幅加速了半導體供應鏈的分裂,這個曾輝煌十年的全球合作的產物,正站在全球化的十字路口。
全球半導體身處一個極為特殊的背景中,《芯片戰爭》(CHIP WAR)的出版恰逢其時。它提醒讀者,當全球化的蜜月期已過,接下來的半導體會進入一個碎片化時期,尤其在尖端芯片方面,越來越多的供應鏈分成兩條獨立的供應鏈,一條專注于中國大陸,另一條則專注于美國、日本、中國臺灣、韓國和荷蘭。
這本暢銷全球的芯片歷史書,被《金融時報》和《經濟學人》評為年度最佳圖書,其版權銷售至全球近20個國家和地區,簡體中文版于2023年5月由浙江人民出版社出版。這本書出自一位無半導體背景的、研究俄羅斯的歷史學家之手——克里斯·米勒(Chris Miller),他是美國塔夫茨大學弗萊徹學院的國際史副教授、美國外交政策研究所歐亞區的主任。
《芯片戰爭》完整地描述了各國為發展半導體技術而進行長達數十年斗爭的歷程,時至今日,以半導體為代表的前沿技術,仍然是事關國運的一件大事。
《芯片戰爭: 世界最關鍵技術的爭奪戰》
[美]克里斯·米勒 /著
之江文化| 浙江人民出版社
蔡樹軍/譯
2023年5月
芯片事關國運
算力正在改變軍事力量,而芯片作為人工智能、5G、量子計算等技術的算力支撐,可以說,現代世界中一切重要的主題都需要參考芯片的情況來理解。
20世紀初期的政府和商業大型機構就已經在發展計算機,第二次世界大戰加速了對計算能力的追求,比如當時幾個國家的空軍開發了機械炸彈瞄準鏡,以幫助飛行員擊中目標,轟炸機機組人員為了在飛機瞄準時聚焦視野,需要轉動旋鈕來輸入風速和高度,這些旋鈕和杠桿要能精確“計算”高度和角度。
當前軍事智能化的時代,曾經帶有旋鈕和杠桿轟炸機演變成了能自動控制、自主決策的新型武器裝備,這背后依賴于超級計算機的運算、互聯網的帶寬、人工智能的水平等。
上世紀也有國際政治形式帶來的技術競賽,比如美蘇冷戰中兩個大國各自發展半導體技術,美國以自由市場的模式發展半導體,相比之下,蘇聯領導人赫魯曉夫聚攏一批人才成立了蘇聯“硅谷”,但是由于摩爾定律的存在、體制和系統的封閉、對軍事系統的過度依賴等因素,蘇聯的晶體管技術始終沒能趕上美國。
同時,日本、韓國、中國臺灣參與全球半導體分工的歷程,相比美國的自由市場模式,這三大國家地區對本地市場的干預較大,并認為政府補貼、規劃和調控是必不可少的。
中國發展半導體的時間相對晚,早在中美貿易戰之前,中國正在進行新一輪產業升級,在價值鏈上由低到高發展,在互聯網、移動通信、人工智能等諸多電子信息產業中,中美兩國各有優勢,但是在電子信息工業的基石——半導體方面,中國的基礎是薄弱的,這關乎科技實力和制造業的長遠發展。
如今的半導體分裂時期恰逢周期低谷,全球各地半導體市場增長情況均不樂觀,中國也不例外。與此同時,中國半導體貿易額仍然領跑全球,根據WSTS的2022年數據,中國半導體進口貿易額月4165億美元,出口1545億美元。
如今,中國企業難以生產最先進的芯片,也很難向世界市場出售尖端芯片。在中國,中芯國際等一系列本土代工廠沒有美國政府許可無法采購含美技術的先進設備,臺積電、SK海力士等海外廠商,若想將先進設備搬到自家的中國工廠,也需要獲得美國政府的許可,或是避開《芯片法案》設下的“圍欄”。而有更多國家正在討論限制芯片的對外投資。
全球化為何如此重要
很多人會問,為何全球化如此重要,為何中國自主發展半導體如此之難?
數十年來,半導體以利潤和價值為中心形成了一條全球化的供應鏈:美國的芯片設計、中國臺灣的芯片代工、日本的芯片材料、歐洲的光刻機設備、韓國的存儲芯片等,構成了一個循環體。
這條供應鏈是以追求利潤和價值為核心目標的。因為半導體生產工序高度復雜,大體來看要經歷設計、生產、封裝幾大步驟??v深來看,在芯片的生產過程中需要多個工序,涉及近百種設備和耗材,在芯片的設計過程中也需要多種軟件工具。
不僅如此,產業鏈的各部分涉及到的技術層次和技能水平也是不同的,例如芯片的設計環節更注重創新能力、技術轉移、標準統一,到了晶圓廠,則需要極高的加工精度和潔凈度,工廠的設備需要極高的精密度和可靠性。
在強大摩爾定律的支配下,芯片的工藝不斷進步,成本不斷降低,從28nm、14nm到7nm、5nm演進,每一代都需要從設計、生產環節的技術更新,任何一個環節不進步,都無法促成新一代的技術。對于企業,某一代技術的投資跟不上,就會步步落后。
這根本無法由一國或者少數幾個國家來完成,即便可以,也無法實現成本、交貨周期、技術的最優化,所以分工是必然的,也是靠無數企業家追求利潤的一種內在動力而形成的。更多商界人士將此稱之為一種政府支持(或者說默許)、市場驅動下的產業分工行為。
正如米勒在《芯片戰爭》中所言,全球化是符合產業發展規律的。此前,沒有任何一個國家建立起自給自足的尖端供應鏈。自給自足并不是一個偉大的策略,因為它在某種程度上違反了半導體發展的規律,會增加成本、降低效率,這也違反了人類社會遵循經濟發展、生產力提升的規律。
對中國半導體的思考
從產業政策的演進來看,各國對發展半導體的態度都顯示出了明確的排他性,嘗試發展并強化本土的半導體產業,局勢也并非兩個陣營那么簡單,而是進一步地走向四分五裂。很多企業家痛心的是:他們花費數十年建立起來的最優模式正在被打破,如果技術和產品的合作只能在本國循環,是難以實現最優資源配置的。
《芯片戰爭》也寫到了中國面臨的芯片挑戰,米勒認為,基于現狀,中國唯一的選擇將是接受技術水平相對成熟的芯片或嘗試自行開發先進的芯片供應鏈,盡管這將是一場非常困難和成本高昂的斗爭,需要獨特的技術并且涉及大量的資本投資。
對于發展中國半導體,米勒提出一個有建設性的意見:在嘗試自行開發先進的芯片供應鏈之外,中國也應該發展技術水平相對成熟的芯片。
以半導體工藝節點劃分,業界普遍認為28nm是成熟芯片與先進芯片的分野,也有14nm之說。此前各國產業政策設立的“圍欄”也是圍繞先進半導體工藝的,從28nm、40nm到90nm這些成熟工藝不在此列。
7nm、5nm的先進芯片的成本造價比28nm、40nm要昂貴,給企業帶來的利潤也更豐厚,所以產業的更多目光停留在這些前沿技術上,這部分產能主要滿足智能手機,但是,隨著摩爾定律的發展趨緩,通過微縮技術、先進封裝來實現微型化多功能化的行為在繼續,但經濟價值在減少,先進芯片的研究也進入了不確定的時代。
與此同時,更多企業家發覺了芯片中長尾市場的價值,如汽車電子、工業控制,這些新興市場需要大量的成熟芯片,走薄利多銷模式,價值空間也很大。中國芯片工廠的產能以中低端芯片為主。如果全部自產自用,仍有很大缺口。
先進芯片的一個巨大市場是手機,但全球手機近年增長乏力,與之相對的是全球電動汽車、人工智能、物聯網市場的迅速增長?;谥袊薮蟮氖袌鲂枨蠛彤a能,特別是在成熟芯片方面巨大的需求,企業家依然可以找到合作的空間。
以下訪談根據《經濟觀察報》記者與克里斯·米勒持續數月的文字問答整理:
經濟觀察報:談談您寫作《芯片戰爭》的動機,是什么激發了您對這個話題的興趣?
米勒:過去,我在研究軍事技術演變的時候,越來越清楚一點,真正的變化并非發生在特定的軍事系統中,如戰斗機或坦克,真正的變化在于算力,算力正在改變軍隊的戰斗方式。這令我認識到整個世界都已經被算力改變,不僅僅是軍隊。
這理所當然地讓我對半導體產生了興趣,半導體是理解現代世界的關鍵,所以我決定寫《芯片戰爭》?,F代世界中一切重要的主題都需要參考芯片的情況來理解,世界經濟的全球化、大型科技公司的崛起以及軍事力量的平衡——所有這些趨勢都是由芯片技術的進步推動的。
經濟觀察報:寫作中有哪些令人興奮的發現,或者給您留下深刻印象的事?
米勒:最令人興奮的是有機會與許多工程師、商界領袖和學者交談,他們構建了芯片行業,并促成了非凡的技術進步。我特別高興有機會采訪臺積電創始人張忠謀,了解他非凡的職業生涯,他在德州儀器開啟職業生涯,當時這家公司正專注為美軍制造微電子產品。
1960年代張忠謀開始主導在中國臺灣等地建立代工廠,“晶圓代工”模式正是他的創意,這種模式把芯片設計從制造中分離出來,建立了全球最大的芯片制造商。在芯片業,沒有人比張忠謀更了解正在發生的變化,他比任何人更貼近帶有地緣政治的、超復雜的供應鏈樞紐,也更貼近哪些扯斷供應鏈的芯片競爭。
經濟觀察報:《芯片戰爭》從地緣政治的角度呈現全球半導體歷史,尤其是國家和地區之間的拉鋸戰,頗具價值。如今供應鏈正從合作轉向分裂,“全球化已死”,這種情況將如何塑造半導體經濟?
米勒:我同意我們正在進入一個碎片化時期。在尖端芯片方面,越來越多的供應鏈分成兩個獨立的鏈條,一條專注于中國大陸,另一條則專注于美國、日本、韓國、荷蘭和中國臺灣地區。這種分歧是由政府政策推動的,各地政府希望通過更多的分裂來實現其安全目標,而大多數公司一直對分裂持懷疑態度,因為他們不希望在全球采購零部件和銷售產品受到限制。
經濟觀察報:上世紀也有國際政治形式帶來的技術競賽,目前的情況有什么不同?
米勒:我認為這兩次芯片競賽有兩個關鍵的相似之處。首先,美國起步有些領先,但其領先地位還遠未得到保證。其次,美國的行動大多與歐洲和日本等其他發達經濟體保持一致。這在冷戰時期起到很大作用,因為蘇聯主要向其國內市場和少數東歐衛星國家銷售產品,而西方公司可以進入更大的市場。如今,中國企業難以生產最先進的芯片,也很難向世界市場出售尖端芯片。冷戰時期和現在的主要區別在于,今天的中國是一個較為發達的國家,擁有充滿活力的科技公司,但需要政府更少的干預以降低對行業的損害。
各國政府現在越來越多地從戰略和軍事競爭的角度來看待芯片行業。所有這些國家都在尋求將先進計算和人工智能應用到其防御系統中,從而使芯片對其戰略地位至關重要。
經濟觀察報:在芯片技術競爭中,中國和美國的路徑會有什么不同?
米勒:美國更容易接受供應鏈整合,因為它涉及美國親密的盟友和合作伙伴。兩國政府用于支持其芯片制造業的技術有一些相似之處,特別是通過提供補貼。
經濟觀察報:就目前的狀況,您認為中國應該做什么?您對政府和企業有什么建議?
米勒:目前中國唯一的選擇將是接受技術水平相對成熟的芯片或嘗試自行開發先進的芯片供應鏈。這將是一場非常困難和成本高昂的斗爭,需要獨特的技術并且涉及大量的資本投資。此前,沒有任何一個國家能夠像中國那樣以類似的立場建立起自給自足的尖端供應鏈。
自給自足并不是一個偉大的策略,因為它會增加成本和效率低下,但在當前緊張的地緣政治環境下,深度的高科技融合是一個不太現實的策略。
經濟觀察報:對于半導體,您最認同哪種發展道路,開放還是封閉,行政主導還是市場主導?
米勒:現在的中國經濟體量和國內市場規模更大,整體科技水平更先進。然而,芯片產業在很大程度上是通過國際專業化和合作取得進步的。在如此快速發展的行業中,僅憑一己之力達到最前沿非常困難。在發展模式上,政府一直在芯片行業的投資中發揮著作用,但在設計產品、學習擴大制造規?;騼灮史矫?,公司一直是更好的決策者。這些都是芯片行業面臨的主要挑戰,芯片行業的進步較少依賴于新的科學進步(盡管這些進步很重要),而更多地依賴于尖端的高效大規模制造。只有在競爭激烈的國際市場中運營的私營企業才能實現尖端能力。
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