与此同时,新的担忧也不容忽视:美国政府将会进一步加码限制, 从而使得用14nm制程的DUV光刻机在中国大陆大规模生产类7nm 芯片的供应链面临新的卡脖子环节。
在这个热点讨论之下,开始在微信读书听《芯片战争》。
美国对于中国半导体产业所发动的科技战, 是芯片战争历史上最极端的对抗。比上个世纪针对日本的芯片战争,更是加码了一个量级。《芯片战争》这本书的前言,以美国对华为的限制开篇,直接点出其背后的国防安全的策略。带着这样的起始视角,一路读下去。
从肖克利发明了半导体晶体管, 到仙童半导体和TI, 半导体行业的第一阶段就和美国的航天发展及武器改进的步伐紧密地绑定在一起了, 成为国防安全不可分割的一个环节。
等到日本人成功将半导体技术在消费电子领域大力发展,包括技术、制造和市场占有率,美国的头部半导体公司坐不住了。于是他们以危害国防安全为由说服国会,对日本的半导体产业进行限制。在深刻认识到半导体技术的重要性下, 韩国政府和三星趁机捡漏,奠定了韩国的半导体基业。
当TI没有将张忠谋期待的CTO职位给他后,他从TI离开创立了一家小型的半导体公司。正在公司惨淡经营之时, 台湾当局, 用一张没有上限的支票, 力邀他回到台湾创立第一家晶圆厂台积电。张忠谋从美国,特别是TI, 招聘了创业初期的第一批技术团队。同时,他也成功地得到飞利普的加盟:22%的股份投资和光刻设备。后来,飞利普将其光刻业务剥离成为ASML。台积电的光刻工艺从一开始就深度绑定ASML,可以说是ASML的内嵌客户。从台积电创始起, 张忠谋的晶圆代工理念,从此改变了半导体行业的生态链。
冷战时期的苏联,同样也是不惜重金发展半导体行业。但一方面由于西方的对于技术、设备和原材料的出口限制, 另一方面是发展路线选择的失误,也就是复刻模仿美国等国的技术而不是让本国杰出的理论物理学家和材料学家们埋头攻克难关,使得苏联的巨大投资(在莫斯科附近建设了一个类似硅谷的半导体小镇), 并没有取得理想的成果。而在苏联解体之后的俄罗斯, 在半导体方面的落后, 更是叫人唏嘘。这一点在俄乌冲突发生之后,暴露无余:很快俄罗斯的制导导弹就生产不出来了, 因为芯片的匮乏。
半导体的发展, 也使得不断衍进的移动通信技术成为商业可能。高通成为专注于通信芯片的翘楚,曾几何时, 其行业地位无人可比。然而,等时间来到5G时代, 华为在无线网络产品上的竞争力, 让北美的电信设备巨头们卖身离场,同时,华为海思芯片也成为美国芯片巨头心头难忍之刺。美国从此发动了对华为制裁:一方面是让一众盟友替换掉华为设备为主的5G网络, 另一方面是全面涉及华为芯片的技术和禁运。(对中兴通信的制裁也是发生在同一时期)
二战之后,至今为止, 美国科技界、商界和政客, 面对其他国家在科技领域的快速追赶的态度,基本上是两个招数:第一招:趁你弱小要你命;第二招:放弃在旧技术领域的缠斗,在最新的技术领域保持“跑得更快”的优势。当在成熟技术领域不再具备成本优势时,美国会更优先投资更尖端的技术领域,以保证本国的技术领先水平,乃至国安安全技术的领先。但在移动通信领域,美国发现自己的“跑得太慢了“, 被中国的通信公司领先了, 而中国公司甚至有将这种优势扩大的可能。于是,美国只好放出杀招对付中兴和华为。中兴在缴了近100亿美元巨额罚款后被放过;而华为,先是扣押孟晚舟,后是无所不用其极的限制出口, 直接就是要将华为的手机业务全数扼杀。
而第二个和美国身位差得不很远的领域就是人工智能领域。美国那就限制英伟达向中国出口最新超算力的芯片。
而在半导体的其他领域, 比如存储领域里,战争也同样是白热化的。2020年,对福建晋华公司来说是毁灭性的一年,本来和台湾美光的合作,能够让他们实力大增,企业更上一个新的台阶。但是在美国政府的干预下,美光给晋华挖了一个大坑,突然翻脸以窃取技术为由把晋华告上法庭。最终美光胜诉,之后美国政府就宣布禁止晋华继续使用美国芯片,限制晋华的出口,这让晋华几乎完全瘫痪,陷入停产的状况。在后来的贸易谈判中, 中美之间就晋华侵犯知识产权一案, 达成和解,晋华继续运营。晋华、长江存储和中国对美光的销售禁令,都可以在网上找到最新的动态。不多缀言, 只想说明细分领域的缠斗无处不在。
在这本书, 关于智能汽车芯片的篇幅不多, 大概彼时西方汽车巨头还没有感受到来自中国智能汽车制造的巨大挑战。
在传统车用半导体制备中,由于汽车本身空间较大,对集成度的需求没有手机等消费电子紧迫。加上半导体元器件主要集中在发电机、底盘、安全、车灯控制等领域,对算力没有太高的要求。以往,汽车芯片大多采用40nm及以上的成熟工艺制程,跟消费电子芯片在工艺上差了不止一个量级。
但在汽车智能化的革命浪潮之下,随着智能座舱、自动驾驶水平的提升,都依赖大算力、低功耗芯片的支持,24nm乃至48nm制程工艺的车规级芯片显然已经跟不上产业的快速转型。
汽车芯片正由过去工艺制程相对落后、量大价低的行业洼地,摇身一变成为芯片行业高精尖技术的应用先锋,芯片企业争相抢占的技术制高点。这意味着,汽车芯片将不再与成熟工艺制程绑定,先进工艺制程将成为芯片行业技术创新的制高点。
车规级芯片根据功能分为计算控制芯片、存储芯片、功率半导体、传感器芯片等几大类。从芯片工艺制程来看,不同汽车芯片对工艺要求存在较大差异。MCU主要是依靠成熟制程,全球约70%的MCU生产来自台积电;而智能座舱、自动驾驶及AI芯片等主控芯片出于性能和功耗考虑,持续追求先进制程,高级别自动驾驶正在推动汽车算力平台制程向7nm及以下延伸。
中国在新能源汽车制造上的领先, 在2023年让欧洲三大汽车巨头感受到了强烈寒意。就在上周, 欧盟宣布要对中国的新能源汽车进行反补贴调查。
我国新能源汽车产业迅速发展的同时,也存在着一个不容忽视的问题,那就是我国新能源汽车产业中,自主生产的芯片只有6%。对于西方会在这方面卡国产新能源制造脖子的风险, 不可谓不大啊。读此书之时,想到这一节, 不由得思考:如何化解风险, 如何破局?对于这个担忧, 华为大约是有答案的。在上周华为问界发布会上,余承东说了五次“遥遥领先”。
在芯片战争里,另一个非常重要的方面就是人才的争夺。台积电早期的技术团队,70%以上是从美国(TI)挖来的,而中芯国际早期的技术团队, 还有其他国内众多的半导体行业公司的主要技术人员, 相当多的人不是来自台湾, 就是来自美国。
中国在芯片技术的发展布局,前面走过不少弯路, 今后也面临巨大的挑战。透过这本书可以得出一个结论:这个领域, 战争是不可回避的。而在当下,从国家发展安全来看,更是强烈的紧迫感。
真心希望中国有更多像华为一样的公司和研究机构,能在更多方面消除卡脖子的环节,实现更多的国产替代, 真正科技强国。如果可以重来一次青年时代,那么一定要争当一名排头兵。