踏入芯片角逐场，无问西东

2023-09-13施晶晶

南风窗 2023年18期

施晶晶

在全新的大国角逐场上，芯片是最诱人的战略猎物。半个多世纪以来，芯片供应链建立在全球化合作基础之上。而在当前围绕制造高端芯片的竞争中，原材料、生产设备、技术缺一不可。

自8月1日起，中国针对广泛用于高端芯片制造的金属原材料镓、锗及其相关物项，实施出口管制，出口经营者需要从商务部那里办理出口许可手续。这两类金属及其化合物并非难以获取，但多年来，中国凭借更低的价格成为这两类金属最大的供应商，美、日、德、荷等国多从中国进口它们。

说到荷兰，继去年10月美国就高端芯片及其制造设备对华管制出口后，荷兰也在不久前推出针对最新型号“光刻机”的出口管制计划。该计划9月1日生效后，中国将难以从荷兰公司阿斯麦处，获得全球最先进的芯片制造设备。

8月9日，拜登又签署一项行政命令，在半导体和微电子、量子信息技术、部分人工智能领域里，禁止私募股权和风险投资公司投资中国的高科技企业。一位高级官员解释，此举目的不在于钱，重在限制中国获得技术和知识专家。在45天讨论期结束前，这一行政令尚未生效。

《芯片战争》一书作者、美国学者克里斯·米勒说：“半导体定义了我们生活的世界，决定了国际政治的形态、世界经济的结构和军事力量的平衡。”踏入这片角逐场，每个国家拼的不是当下，而是未来，依赖的不是单个优势，而是综合实力。

芯片巨无霸

当你用手机发出一条微信，屏幕之下，上百颗芯片正同时运行。芯片，既简单又复杂。

在科学原理上，芯片的确很简单，它就是把真实世界的图像、文字、声音、无线电波等讯息，用最简单的两个数字“0和1”进行编码。当它俩组成密密麻麻的字符串，那就是计算机能读懂的语言，0表示“关”，1表示“开”，以此来控制电子的流动，传输和处理信息。

说它复杂，指的是制造。这些电子开关存储在一个个微小的、可以导电的晶体管里。每一个晶体管比人体细胞小，高端的甚至比冠状病毒还要小。而一颗手机芯片里，就由几百万个甚至几十亿个这样的晶体管组成。

2021年，苹果公司在7个月内卖出了1亿部iPhone12。为此，光是制造它最具卖点的A14处理器芯片，制造商台积电最先进的18号工厂，就稳定生产了超过100亿亿个晶体管（每个A14处理器芯片包含118亿个晶体管）。

完成这一笔订单，台积电最宝贝的生产设备是EUV光刻机，只有它才能大规模地制造出如此精细的晶体管，集合成一块指甲大小的高端芯片。这些EUV光刻机从荷兰阿斯麦公司采购，那是世界上最贵的设备，生产一台的成本就超过了1亿美元，目前全世界只有阿斯麦公司造得出来。

芯片制造这一工程远比我们想象的更伟大。60年前，一个尖端芯片上的晶体管数量只有4个，现在已经达到了118亿个，没人知道它的极限究竟在哪里。

持续更迭的技术和工艺，让晶体管越来越小、越来越稳定，它更省电，更轻便；巨大的规模效应下，单个晶体管的制造成本更低廉，得以面向大众。一个对比更直观突显这个规模的庞大：2021年，芯片行业生产的晶体管数量，超过了人类历史上所有其他行业的产品数量总和。

《芯片战争》一书作者、美国学者克里斯·米勒说：“半导体定义了我们生活的世界，决定了国际政治的形态、世界经济的结构和军事力量的平衡。”

正是因为拥有最强大脑的工程师们学会了在硅片上控制电子的微小运动，并在半个世纪里将它的单个成本控制到微不足道的程度，芯片行业才得以崛起，数字时代才真正到来。

如今，中国每年进口芯片的花费比进口石油还要多。据国家统计局，2022年，中国进口芯片5384亿颗，花了2.8万亿元人民币，而进口5亿吨原油，总花费是2.4万亿元，芯片继续成为我国第一大进口商品。

同样是需求迫切的资源，但芯片和原油却有很大的不同。中国可以从48个国家购买原油，很容易让它们彼此替代，但芯片生产却有很多卡脖子难题，从原料、元件到生产设备，有不少高度集中在少数几家公司，有时仅有一家公司生产，就像荷兰的阿斯麦是唯一的 EUV光刻机厂商一样。

掌控芯片制造的完整供应链是异想天开，也没有任何一个国家能主导全部关键领域，因为它已经高度全球化。从上世纪60年代开始，为降低生产成本，以美国为主的芯片制造企业就开始将诸多环节外包，半个多世纪以来，芯片产业链就沿着全球化的脉络扩散。

在先后两轮浪潮里，东亚国家和地区承接了源起于美国硅谷的芯片产业转移。日本电气和东芝、韩国三星，后来者居上，抓住了存储芯片，在这一细分元器件领域，把美国企业挤到二流位置；中国台湾的台积电，则成为芯片代工制造厂的领头羊，独占半壁江山，就连美国曾经的芯片老大英特尔，都不能与之比肩；荷兰阿斯麦最初只是行业边缘一家小公司，如今它已独步全球。

产业发展史波澜壮阔，但这不是芯片跨国竞争的全貌，供应链格局之下，即便不再有“一枝独秀”，仍有一条集中的脉络。

美国的产業权力从哪里来

就像一滴墨水融入浩瀚大海会被稀释一样，全球化合作也会削减任何一方对于全局的控制力，但毋庸讳言的是，中国芯片产业受到的冷峻打压表明，美国在这一产业上仍有极强的控制力，并将之转化为打击对手的武器。

“我们是偶然发现的，在我们真正知道如何使用这些武器之前，我们就开始使用它们了。”马特·希恩是卡内基国际和平基金会研究员，长期关注中国科技生态系统。他的这句分析点出了一个关键，这种产业格局并不是完全依靠政府力量搭建起来的，它也依赖于企业自发卷入市场，在竞争与合作中进行优胜劣汰。

那么，美国对芯片产业的控制力乃至产业霸权，具体从哪里来？中国人民大学国际关系学院教授李巍认为：“美国的产业权力源于其对半导体产业在技术链、金融链和消费链三个方面所拥有的强大控制能力，这种产业控制力并没有因为其产业竞争力的衰退而有所减弱。”

控制力首先建立在，美国占据了芯片产业链最为核心且不可或缺的技术，并且涵盖了设计软件和生产硬件。其中，三家位于美国的公司主导着芯片设计软件市场，新芯片上的几十亿个晶体管怎么配置，就通过这些软件来完成。

美国不是唯一重视核心技术的国家，上世纪70年代，它也遭遇过日本的挑战。在存储芯片上，日企产品杀出重围，美国企业被挤兑，十年间，市占率从75%降至25%。80年代末，光刻机领域里，日本尼康势如破竹，美国厂商GCA濒临破产。

随后美国发起了反击，引入第三方竞争力量，推动同样位于东亚的韩国、中国台湾发展芯片制造业，以此钳制日本。在光刻机领域，美国发力攻克EUV光刻技术，并通过共享技术，扶持荷兰的阿斯麦抗衡日本公司，后者也承诺在销往美国的EUV光刻机中，一半以上使用美国零部件。

为保持技术优势，即便现在，美国头部芯片企业也在研发投入上保持领先。2020年，从研发支出占营收比例来看，美国的三家企业高通、博通和英伟达占据前三甲。

“正是在这种强化自身技术控制、削弱对手技术控制的技术链治理思路下，整个半导体产业链的顺利运转始终无法脱离美国技术，美国也就从中获取了基于技术的半导体产业权力。”李巍总结。

芯片迭代速度无与伦比，研发技术也需要密集且庞大的资金。美国的投资机构实力最雄厚，金融市场体系也更完善，穿透全球芯片巨头的股权，仍以美国投资者的身影最活跃。

尽管三星没在美国上市，但其股份的28%掌握在美国投资者手里，总部位于纽约的贝莱德集团是拥有三星最多决议权股份的Top4之一。2020年，在华为向三星寻求芯片代工帮助遭拒时，美国投资者就参与其中。

光刻机老大阿斯麦也一样，它虽是家荷兰公司，但2020年，美国资本集团以及贝莱德集团二者共持有阿斯麦公司近1/4股份，大多有投票决议权。不只是这两家金融机构，美国投资者更占据阿斯麦股权的半壁江山，荷兰投资者的份额反而不到1%。

这不只是技术的事，也不只是钱和市场的事。美国在芯片产业的控制力本身，就是多要素彼此关联的系统，是政府和企业基于技术、金融与市场通力合作的结果。

再看台积电，2021年它托管在美国花旗银行的股份占比高达20.52%，更不用说还有大量芯片企业在美国上市了。这些芯片企业不仅受美国明面上的监管，融资、合并收购等交易活动也可能受干扰。2021年，中国的智路资本拟收购总部位于韩国的一家芯片公司，原本两边谈好了意向，但因为后者在美国上市，交易需要美国批准；7个月审查后，美国外国投资委员会最终否决了这一合并收购案。

芯片成品最终会面向市场，虽然中国买的芯片最多，但美国也不弱，排在全球第二位，而且，美国需要高端芯片的超级企业最多，苹果公司就是全球最大的芯片买主。苹果和台积电交情颇深，台积电最开始就是苹果不想依赖三星独家代工芯片而培养的一个备胎。2021年，光苹果公司就给台积电投喂了1/4的营收，更不用说台积电的主要客户基本是美企。

所以，这不只是技术的事，也不只是钱和市场的事。美国在芯片产业的控制力本身，就是多要素彼此关联的系统，是政府和企业基于技术、金融与市场通力合作的结果。

如今，美国以中国为对手持续打击，对于效果的评估，负责美国出口执法的助理部长马特受访时的表态，传递出短期实用的逻辑：“在这个行业，一击即中不等于成功，我们的目标是能阻止多少算多少。”各方都心里有数，管制措施做不到一劳永逸，最多只是一种拖延战术。

科学，无尽的前沿

國与国的较量，需要看清现实和对手，但当下美国政府的危机感，也表明中国崛起的优势客观存在。

复旦大学世界经济研究所教授罗长远撰文指出，与美韩、中国台湾相比，中国大陆最大的优势是应用市场；庞大的消费需求、差异化的消费层次，对回报周期长、追求薄利多销的芯片产业至关重要。尤其，高端芯片的应用若想尽快获得投资回报，中国仍是最具潜力的市场。同时，庞大的市场可以给出更多反馈，加快芯片迭代速度，有助于催生更先进的技术。

以美国《芯片与科学法案》为背景，中国社科院工业经济研究所研究员贺俊认为，相关措施对中国芯片产业的主要影响是：扼前路，而非断后路。该法案推动的中美芯片产业链脱钩，也只针对5纳米及以下高端制程产业链的脱钩，并不是全盘脱钩。

贺俊也指出，中国已经成为全球芯片产业链体系最完整的国家，特别是已经形成了28纳米及以上较为完备的研发体系和生产制造体系，全球约4/5以上的芯片是基于这一制程来生产。在相当长时期内，28纳米至7纳米工艺应用将保持主流地位。当然，中国也不会安于现状。

如今，当“卡脖子”成为一个热门词，人们开始透过芯片反思。追问美国何以强大，以及美国现在为什么如此焦虑时，不少研究者提到了一份名为《科学：无尽的前沿》的报告。它写于二战后的1945年，作者是罗斯福总统的科学顾问万尼瓦尔·布什博士。这份报告的分量很重，拜登也公开说，这篇报告为美国的科学探索奠定了基础。

当我们追溯美国对芯片产业的控制力时，人们很容易忽略科学的作用，而侧重于关注更实在的技术、资金、市场。但芯片的产业大厦，就建立在基础科学的研究成果之上。

产业奇迹是从硅谷开始的，创造硅谷传奇的八名叛逆者，最初受雇于一家名为“肖克利”的公司。他们的老板肖克利用年末的两周时间，成功发明了第一个晶体管。肖克利可不只是个发明家，他还是个物理学家。在这之前，也是他提出的理论，正确解释了半导体独特的导电性，成为整个产业的开端。肖克利也因此获得了1956年的诺贝尔物理学奖。