全球芯片产业错综复杂的格局由来已久

Chris Miller, the author of ‘Chip War,’ spoke with the World Economic Forum’s Radio Davos podcast about the industry’s past and possible future.
'Chip War' author Chris Miller (L) spoke with the World Economic Forum’s Radio Davos about the industry’s past and possible future.Image: REUTERS/Ann Wang
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  • 半导体是经济增长的命脉,也是人工智能等领域创新的基础。

  • 然而,全球半导体产业的形成方式使其面临地缘政治风险。

  • 《芯片战争》(Chip War)一书的作者克里斯·米勒接受了世界经济论坛“Radio Davos”播客的采访,讨论了该产业的过去与可能的未来。

  • 请在任意播客应用中订阅“Radio Davos”:https://pod.link/1504682164;或访问wef.ch/podcasts。

荷兰数百年来一直是创新的引擎,为世界带来了第一家跨国公司、望远镜以及盒式磁带。如今,它成为了不可或缺的环节,是支撑全球经济稳健运行的创新硅产业骨干的一部分。

这个欧洲小国之所以能够成为全球半导体市场的关键,是偶然性与地缘战略共同作用的结果。克里斯·米勒在《芯片战争》一书中对此作了生动细致的描述。该书于去年秋季出版,出版时机再好不过。

米勒是弗莱彻学院国际历史副教授,他以丰富多彩的人物群像讲述了这一真正关键产业的形成历程,并解释了为何即便面对日益加剧的地缘政治压力,要以有意义的方式改变该产业的格局,短期内似乎不太可能。

芯片备受追捧,原因之一便是它们在人工智能工具中所扮演的角色,似乎即将为几乎所有人带来变革。然而,我们对芯片的需求越大,制造它们就越昂贵、越困难。这一切已变得非常复杂。

以供应链中荷兰的专业领域为例——它依赖于一家公司的 设备。米勒写道,这台设备“耗资数百亿美元、历时数十年才研发成功”,它利用光在硅片上印刷图案,所使用的激光每秒可击中5000万个锡滴。

这是一个充斥着此类令人难以置信的极端情况的行业。

米勒在接受世界经济论坛“Radio Davos”播客采访时,惊叹于自己近期参观了一座位于美国的设施。该设施正在建设中,配备了“世界上第七大的起重机”,未来将组装上面装有“大约相当于一个冠状病毒大小”晶体管的芯片。

历年来我们获取芯片的地点。Image: 世界经济论坛

英伟达(Nvidia)公司,如今最紧密地与为人工智能提供算力的芯片联系在一起,在米勒的书中占有突出地位。该公司的起源可追溯到硅谷边缘一家24小时营业的餐厅的一次会面,他写道。公司在某个时候意识到,其用于电子游戏图形处理的半导体同样能够很好地训练人工智能系统。今年早些时候,该公司市值在单日内增加了1840亿美元。

不过,英伟达的芯片并非在硅谷附近生产。与大多数先进半导体一样,它们由另一家公司台积电(TSMC)生产,其工厂位于中国台湾。米勒将该工厂描述为“世界上最昂贵的工厂”。

事实上,近几十年来美国的芯片生产总体上大幅下降。

相反,美国专注于研究与设计,同时在其他环节依赖与东亚和荷兰的产业联系。但正如米勒所描述的,如果这些联系因冲突或自然灾害而中断,它们就可能变成“瓶颈”(choke points)。(这不仅是1980年代一部詹姆斯·邦德电影的情节;米勒在接受“Radio Davos”采访时指出,该行业有相当大一部分产能位于相对容易发生地震的地区)。

这些风险,以及近来全球竞争所形成的更加尖锐的态势,推动各方努力通过增强独立性来打造芯片产业的韧性。

芯片领域持续进行的优势争夺战

米勒提到的那台大型起重机正被投入亚利桑那州的使用,这可能是美国当前政府行动的关键组成部分,旨在通过半导体制造,以“赢得21世纪的竞争”为目标。

欧盟也推出了自己的举措,旨在增强芯片的竞争力和韧性。

此外,一项拟议中、投资额达200亿美元的项目,旨在建设印度的首座半导体工厂(业内术语称“晶圆厂”,英文为fab),近期因一家关键合作伙伴退出而告吹。

米勒在“Radio Davos”采访中表示,此前规划的印度投资规模虽然令人望而生畏,但对于任何全新的、功能完备的制造设施而言,这一规模已属常规。批评美国军费开支的人士或许想知道,“半导体制造成本如此高昂,即便五角大楼也无力自行承担。”他写道。

分担芯片制造的巨额财务负担,早在很久以前就被视为必要之举。一个国家负责研究,另一个国家建造精密的光刻设备,再由第三个国家负责制造,最后在又一个国家完成组装。这一体系在形势平稳时运转良好;而在形势欠佳的时期,它似乎就会出现问题。

不过,这一产业的格局并非偶然形成。

推动芯片产业发展的创新步伐永不停歇。Image: 世界经济论坛

据米勒书中记载,在冷战最激烈之时,苏联领导人尼基塔·赫鲁晓夫曾宣称:“微电子是一颗机械大脑,它就是我们的未来。”赫鲁晓夫的判断有其道理,但或许并非完全如他所愿的方式实现。

当时,美国在芯片技术上仅领先苏联约四年,彼时该行业最早的一批公司,如仙童半导体(Fairchild Semiconductor)和德州仪器等,主要专注于太空探索与核武器。

米勒写道,一旦这些公司借助电子产品打入美国庞大的消费市场,此后的发展便成为历史。核弹头的军备竞赛是一回事,而在单枚芯片上塞入数百万个晶体管的竞赛则是另一回事。苏联逐渐落后,亚洲则脱颖而出。

仙童于20世纪60年代初开始将芯片运往中国香港特别行政区进行组装。此后约二十年,一位曾学习英国文学的张忠谋在中国台湾创立了台积电。如今,该公司生产了全球约90%的先进芯片,并且近来申请了全球半导体专利申请中相当大的一部分。

拥有合适的芯片与否,可能在技术市场上,或在战场上产生巨大差异。

但正如米勒所指出的,在如此昂贵且复杂的产业中单打独斗从来行不通。形成相互独立的、相互竞争的供应链是否会更好,尚不清楚。

米勒提出的最具说服力的观点之一是:在我们习以为常的诸多芯片特性中,最重要的或许是它们每年带来的、令人惊叹的计算能力提升。

但这一趋势不一定会持续下去。摩尔定律,该定律早在很久以前便提出,单个芯片上集成的算力大约每两年翻一番,至今仍被证明具有韧性。但它实际上并非真正的定律,只不过是一种有根据的推测。

关于芯片与全球竞争的延伸阅读

如需更多背景信息,以下为来自世界经济论坛战略情报平台的延伸阅读链接:

  • 据这篇文章称,制造芯片是“一项精确、艰难且昂贵到几乎令人难以想象的业务”。这意味着更紧密的合作至关重要。(《科学美国人》)

  • “我们有一些具有挑战性的差距未能顺利克服。”这篇文章报道了印度原本可以拥有的首个大型半导体晶圆厂。(《The Diplomat》)

  • 据这篇分析文章称,各国政府加大投入补贴本国芯片产业,将带来难以预料的全球性后果。(洛伊研究所)

  • 张忠谋与“硅盾”——这篇文章深入剖析了贯穿世界上“最不可或缺”经济体的地缘政治断层线(自然,文中借鉴了克里斯·米勒的著作)。(The Conversation)

  • “美国在推进其半导体战略时,并未利用其最大的优势:它的盟友。”本文认为,美国应任命一名芯片事务特使。(The Diplomat)

  • 硅之外,是否有替代材料可为未来的7G网络供电?晶体管终将无法继续缩小,因此这项研究探讨了利用新型材料使其更加智能的方法。(Science Daily)

  • 半导体出口管制可能预示着量子计算领域即将出现的局面。据本文所述,量子计算是下一项引发武器化担忧的新兴技术。(Harvard Kennedy School)

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