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美国的半导体霸主地位是如何达成的?

浅黑科技 | 81 7天前 0 0 0

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美国的半导体霸主地位是如何达成的?

文 | 木子Yanni


今年 9 月下旬,美国公然发出了一封“勒索信”。

美国以“缺芯”为名,要求台积电、三星在内的 20 多家芯片相关企业,“自愿提交”商业机密数据,涉及类型有库存量、订单、销售记录、客户等。

期限为 45 天,也就是 11 月 8 日。

当时的微博热搜


为保障这次“数据勒索”能完美收官,美国不惜动用国家机器,美国商务部长也公开表态:有的是办法让他们交。

没得商量那味儿简直溢出屏幕


面对美国的霸道要求,一开始企业纷纷摆手,可限期将至时,还是用妥协代替了抵抗。

11 月 7 日,已有 23 家企业交卷,包括台积电、联电、环球晶等,公开意见部分多数按照美方表格填答,并保留空白部分请美方参考机密文件,称已在机密文件中解释。

11 月 8 日,美国商务部长对外表示:所有半导体公司都已承诺向美国提交芯片数据,这样看来,我们无需动用《国防安全法》了。

从始至终,这些公司的卑微与无奈尽显无遗。

如今,美国在半导体行业肆意比手画脚,一如四十年前的自信,差点就让人忘记美国在上世纪 80 年代的芯片战争中,曾被日本反制的窘迫模样。

而各国半导体企业放弃抵抗的背后,也许真的不是缺钙骨头软,而是另有苦衷。



(一) 没那么善良的农夫


1945 年 9 月 2 日,密苏里号静静地停在日本东京湾。

主甲板上立着一张谈判桌,一侧坐着美国陆军上将道格拉斯·麦克阿瑟,等着接受日本无条件投降。另一侧站在前排的两位,分别是日本外相重光葵、陆军参谋长梅津美治郎。

投降书签署现场


一纸投降书,给二战划上了句点。

对日本来说,这是一次双重打击

对外,不仅扩张失败,还连带着失去了明治维新后的所有扩张果实;对内,国内工业基础被摧毁过半。民不聊生,百废待兴。

瞧着日本灰头土脸的样儿,苏联和美国打起了相同的算盘:借机拉拢日本,以便更好牵制对方。

面对两个大国同时抛来的绣球,日本最终选择了亲美。

看到日本摆出乖乖听话的姿势,美国心情甚好,大手一挥,把众多先进技术送进了日本。

其中一项,就是晶体管技术。

不同成色的晶体管


晶体管是一种半导体元器件,在电子电路中的用途极广,它分为两种:二极管和三极管。比如老式电视机和收音机中就应用广泛。

红星 402 晶体管收音机


半导体产业并非横空出世,它与计算机和互联网产业相伴相生,得益于美国在这两方面的提早布局,世界半导体工业才最先在美国萌芽,并逐步完成积累,成为美国的技术优势之一。

以美国引进的晶体管技术为基础,日本进一步研发了大规模生产技术,再加上美国着重在军事领域发展晶体管,忽视了民用市场,使得日本不费吹灰之力,就用黑白电视等家用电子产品占领了美国市场。

1959 年,日本生产的晶体管数量达到 8600 万个,取代美国成为世界第一的晶体管生产国。

可对此,美国丝毫不慌,因为美国相信,晶体管虽然强,但绝不会是半导体行业的天花板

现实确如美国所想。

1957 年,八位美国青年受够了老板的独裁作风,准备另起炉灶单干。苦于没有资金,几番周折,才等来两位有意向的投资人。

听完青年们描述的半导体未来,投资人心动了,可来时匆忙,合同什么的都没准备。

正当冷场之际,投资人之一的科伊尔做出了一个惊人举动。

科伊尔掏出 10 张一美元的纸钞,提议说:“虽然没有准备合同,但咱大伙儿在这上面都签上名,就算协议达成,各位看如何?”全员同意。

一圈轮下来,十张纸钞的留白部分签满了名字。

其一收藏于斯坦福大学图书馆


轻薄的纸钞,承载的却是一段厚重的科技史:“八叛徒”创办仙童半导体公司 (Fairchild),旧金山湾区因此演变为赫赫有名的硅谷。

“硅谷八叛徒”


三年后,仙童半导体公司发明了集成电路,也就是用一定的工艺,在更小的面积上,把一个电路所需要的晶体管等元件连在一起。

都说懒是人类进步的原动力,这话不假。作为集成电路技术发明人之一,Robert Noyce 说他当初之所以生出发明集成电路的念头,就是觉得单靠手工,要把几百个元器件一个个焊接到一起,实在是太辛苦了,等日后哪一天,需要焊接的数量从几百飙升到几千、甚至是上万,靠手工简直要命。

这里多说两句,集成电路并不是简单的把元器件焊连在一起,它的观感有点像纸雕灯,是用一把刻刀,在一个物体上一层层刻出电路,但它远比纸雕灯复杂,因为集成电路的底是晶圆,而刻刀则是光刻机

纸雕灯与集成电路
两者都需要一层层雕刻


上面那张图里,中间印着 intel 的那个扁平状黑色物体,就是芯片。

但更准确来说,它是罩了一层保护壳的芯片。

芯片本身非常脆弱,需要有一层保护,也就是所谓的“封装”。生产一枚芯片,要经过设计、生产、封测 (封装测试) 三个步骤,真正的芯片其实长下面这样。

芯片本片


集成电路发明之后,被誉为“产业之米”的芯片才得以问世,于是很多人认为集成电路就是芯片,甚至有些人认为半导体就是芯片。

这些说法其实都不准确。

清华大学副研究员李铁夫曾给出一个公式:芯片=半导体材料+集成电路

下面这张图,你一眼就能看明白半导体与日常所熟知的 CPU、GPU、人工智能芯片之间的关系。

半导体大家族


像 CPU 是通用芯片,而 GPU 则是典型的加速器,国内正热火朝天研发的各类人工智能芯片,也是加速器。

看完这张图,你也许就能明白为什么芯片被喻为“产业之米”:万物互联时代,支撑你在现实世界和数字世界之间无感穿梭的纽带,就是芯片

以前,想给一头象称重怎么办?曹冲说借助一艘船就可以完成,这是用一种物理实体去衡量另一种物理实体,属于纯现实世界的操作。

曹冲称象


有了芯片之后,感应地秤出现了,日常要给一辆巨型大货车称重,只需要把它开上地秤,内部的芯片通过压力感应,就能测出重量。类似的还有家用智能体脂秤,同样是内部的芯片在起作用。

不仅是称重,像手机、电脑、摄像头、控温水壶、智能音箱,乃至是武器系统,内部都跳跃着芯片,将你的需求从现实世界直接映射到数字世界,这就是芯片的价值。

再回到刚才的故事,我们就好理解美国捧着集成电路笑出抬头纹的原因了。

它不仅掀开了信息行业的新篇章,更验证了美国先前的判断:把晶体管技术送给日本,既显得我大方,还不会威胁到我,这不,更厉害的集成电路技术又被我掌握了。

虽然日本已经熟练掌握晶体管技术,且在民用市场中游刃有余,但手握集成电路技术的美国,在半导体行业至少领先日本一个时代

得意不已的美国,转头看向还算乖巧的日本,圣母心再次涌动:1962 年,美国仙童半导体公司把集成电路的平面光刻生产工艺,授权给了日本电气股份有限公司 (NEC)。

日本电气股份有限公司(NEC)


美国怎么都没有想到,这个举动竟坑了自己。



(二) 老谋深算的蛇



日本电气股份有限公司 (NEC) 拿到集成电路的技术授权后,非但没有独享,反而共享给了三菱等一众日本公司。

明明独享才能“钱途”无量,为何 NEC 愿意与友商共享?

这与日本当时的政策导向有关。

虽然美国后知后觉,但还是察觉到日本在民用市场正愈发强势,美日之间的矛盾也因此而渐渐凸显。为了继续保持竞争力,1976 年,日本政府牵头发起了一个项目,叫做“超大规模集成电路研究计划” (VLSI)。这是日本“官产学研”的一个典型代表。

在日本政府看来,任由半导体公司各自发展,力量太过分散,只有拧成一股绳,才能尽早突破美国的技术封锁,结束臣服于美国的颓势。

在“VLSI 计划”的引导下,日本政府出资 320 亿日元,企业筹集 400 亿日元,联合日立、NEC、富士通、三菱、东芝五大企业,由研究所和大学负责技术攻关,企业负责商业落地。

计划实施四年后,日本取得了瞩目进展:获得超过 1000 件技术专利,商业秘密申请数达 347 件。

更为关键的是,所有参与计划的日本企业都能共享“战果”,日本芯片行业由此正式起航,一座座晶圆厂如雨后青笋般破土而出。

除了技术层面,日本在商业思路上也颇费心思。

上世纪 70 年代左右,计算机存储器市场迎来了一场革新:半导体技术开始取代原有的磁芯技术。全新的内存市场可是一块大肥肉,各个公司都想从中分一杯羹。

1970 年,英特尔率先研发出 1KB 的 DRAM 存储器 C1103。

C1103 在业内被称为“磁芯存储器杀手”,同年,IBM 新发布的大型计算机,就采用了英特尔的 DRAM 存储器,英特尔因此成为年收入超过 2000 万美元的产业新贵。

C1103


英特尔的成功令人眼热不已,加之存储器的技术门槛并不高,同行们很快就通过逆向,掌握了 DRAM 的制造技术,市场竞争一下子激烈起来。

日本的入局,更加剧了激烈程度。

日本半导体企业采用“售价永远比对方低 10%”的定价策略,以及“大量生产 DRAM 芯片”的过饱和供应策略,导致 4K DRAM 的价格从 100 美元暴跌到 5 美元,跌幅达到 95%。

1977 年 4 月,英特尔联合其它几家企业,暂时搁置分歧,化敌为友,共同成立美国导体协会 SIA (semiconductor industry association),试图对抗来自日本半导体企业的竞争,可收效甚微。

SIA 五位创始人


1980 年,日本电报电话公司 (NTT) 宣布,研制出世界上第一个 256K 主存样品,在外界看来,这是日本将美国甩在身后的标志事件之一。

80 年代初,日本攻下了全球 30% 的 DRAM 存储芯片市场,巅峰时期,日本坐拥全球 80% 的 DRAM 市场。

在日本的狂轰滥炸之下,美国半导体企业的噩梦来了。

1981 年,美国 AMD 净利润下降超过 60%。

1982 年,英特尔被迫裁减 2000 名员工。

1985年,英特尔宣布退出 DRAM 存储业务。

1986年,英特尔净亏损 1.73 亿美元,裁员超过 7000 人,境况惨到靠 IBM 出手相助才挺过难关。与此同时,超过 7 成的硅谷科技公司砍掉了 DRAM 业务。

其中,1985 年是个转折点,日本第一次在市场占有率方面超越美国,成为全球最大的半导体生产国。

可以说,80 年代,日本半导体行业成功翻身并达到鼎盛,从上游的供应链,再到芯片设计、制造,以及面向消费市场的品牌建设,日企贯穿整个产业链并掌握话语权,在世界上取得了 TOP1 的绝对优势。

一点点丧失市场份额的硅谷半导体企业,心里像猫挠似的坐立不安,他们派人飞跃太平洋去探查敌情,但结果令人绝望。

据说时任英特尔生产主管的格鲁夫,就听到了这样的话:如果你去日本参观,也一定会被吓坏的。一家日本公司把一整幢楼拿来研发存储芯片,一层人员研发 16KB 容量,二层人员研发 64KB ,三层人员则研发 256KB

总之,日本的密集研发震惊了美国,习惯于单打独斗的美国企业,瞬间防御力尽失。美国半导体协会曾找来日本制造的存储芯片偷偷测试,试图找到对方弱点,一招制敌,结果却发现,日本质量最差的存储芯片,都胜过美国最优质的存储芯片

你说,这还怎么玩?

日本富士通甚至做好了准备,要收购有着“硅谷之母”美誉的美国仙童半导体公司。

要知道,对硅谷甚至整个美国来说,仙童半导体都是神一般的存在,而现在,日本人居然要对他们的神动手动脚,美国自然不能忍。

美国半导体协会买通媒体,大肆宣扬日本科技威胁论,引导国内抵制日货情绪,其中令人印象深刻的一个事件,就是 5 名美国国会议员在国会山前,直播砸烂日本东芝收音机。

1987年6月,美国会议员直播砸东芝收音机


种种行为,日本并未在意。

1989 年,《日本可以说“不”》一书出版,由索尼公司创始人盛田昭夫和国会议员石原慎太郎合著,书中写道:

日本能够改变整个世界的权力平衡。

具体说来就是,倘若不使用日本的半导体,弹道导弹就不能精确瞄准;倘若把半导体卖给苏联而非美国,日本就有可能改变世界的权力平衡

《日本可以说「不」》


日本在半导体行业的迅猛反制,令美国大惊失色,如梦方醒。



(三) 农夫的反击战



半导体被称为电子时代的大米和 21 世纪的原油,由硅元素构成的小黑方块“芯片”,虽只有指甲大小,却布满了密密麻麻的微型电路,从玩具、家电,数码产品,再到先进的武器系统,都是至关重要的存在。

富士通提出收购仙童半导体后不久,美国国防科学委员会半导体专责小组主席向国防部长做汇报,直言美国面临的主要困境:面对来自日本的残酷压力,美国半导体产业步履蹒跚,眼下,在商业市场上已无法与日本竞争

从国家安全角度看,这是一个潜藏的巨大危机:美国数个核心军事系统中使用的芯片,绝大多数都购自日本。

而从产业角度看,25 项核心半导体技术中,日本有 12 项领先,8 项与美国相当,剩余 5 项已有赶超迹象。

日本当下的成就,让美国人暴跳如雷:倘若当年不是我把技术送过来,你能有今天?现在倒好,你居然反过来跟我抢肉吃,简直荒唐。

忍无可忍,美国政府怒而反击。

第一招,“钓鱼执法”制裁日立和三菱,亦被称为“20 世纪最大产业间谍事件”

1981 年 11 月,日立公司派遣高级工程师林贤治到美国,搜集美国科技公司的最新技术动向。

在 FBI 的“无意”安排下,林贤治结识了假扮成“IBM 高级经理”的 FBI 探员。两人频频接触后,很快就成了无话不谈的“好朋友”,简直是相见恨晚。

感觉时机成熟后,林贤治向“好朋友”摊牌,提出想要购买 IBM 公司最新产品的资料和技术信息,并许以重金。

林贤治无论如何也不会想到,这是一场专为他而设的局。在此之前,为了得到确凿的证据,林贤治和“好朋友”之间的每次接头和谈话,FBI 都进行了录音监控。

就在林贤治拿到技术资料,以为计划得逞时,被预谋已久的 FBI 当场抓了个现行。

当时的新闻报道


而在同一天,日本三菱公司的工程师木村也经历了类似的一幕:当他带着窃取的 IBM 公司一份“高级技术资料”准备回国时,在旧金山国际机场被美方擒获。

间谍事件曝光后,很快就登上了全球各大媒体的头条,被称为“20 世纪最大的产业间谍事件”。

针对日本公司的窃密行为,美国舆论惊呼“日本工业间谍想要窃取美国最先进的计算机技术”,这对美国硅谷的冲击不亚于 40 年前对珍珠港的偷袭,并将其称之为“新珍珠港事件”。

这次事件后,日本计算机行业元气大伤,日立、三菱接受美国派人入驻企业,进行商业督查,美国还进一步动用法律手段,在日本逮捕了东芝半导体两位高管。

第二招,贸易战

1985 年 6 月,美国半导体公司借助舆论造势,状告日本半导体企业的不正当竞争,将威胁美国国家安全。

你瞧,哪怕是几十年前,美国国家安全也很容易就被威胁。

次年年初,美国裁定日本 DRAM 储存芯片存在倾销行为,需对日本征收 100% 反倾销税。年末,双方签订《日美半导体协定》,内容主要包括三方面:

1、要求日本增加从美国进口半导体产品。
2、要求日本减少对美国的半导体产品出口。
3、要求日本强化知识产权保护。(美国认为日本的知识产权制度存在问题,比如审查速度慢、对知识产权权利解释范围狭窄等,使美国公司的专利无法得到有效保护)

这一波行云流水的操作,给美国开了个好头:借国家安全为由,先将贸易争端升级到国家政治,再依托自身强大的国际影响力取得胜利。压制华为用的也是这一招,正所谓“招不在新,奏效就行”。

经历了美国一系列的强硬制裁后,日本的半导体行业在 90 年代初放缓了增长速度,排名逐渐落后,而美国国防部决定效仿日本,在未来 6 年内投资 6 亿美元,支持美国半导体产业的集体复兴。

依托因特尔、摩托罗拉等公司的复苏,美国半导体行业日渐崛起,直至今日之雄势。



(四) 铁打的营盘流水的兵



芯片,大概是贯彻全球化最彻底的一个行业。

可既然如此,为什么美国能在全球范围内指手划脚?

最主要的原因,自然是技术优势。

前面提到,芯片制造分为设计、生产、封测三个环节,这正是美国指手划脚最主要的勇气来源:美国在每个环节都有专利技术,根本无法绕开

与之极度类似的一个例子,就是高通。

之前,高通自己的宣传语中,经常出现这么一句话:每一部 3G/4G 手机中,都有我们的发明。前几年,深圳宝安机场的高通广告牌上,就印着这句话。

高通霸气侧漏的广告语


这句话意味着什么呢?凡是生产 3G/4G 手机的厂商,都得给高通交钱。

不想交钱?那就别用。

不交钱偷着用?告你。

你以为换联发科芯片就高枕无忧了?天真,那也得给高通交钱。联发科跟高通签过协议,叫做“未授权协议”,协议中写的很清楚,联发科不直接向高通支付授权费,联发科生产的芯片所产生的专利费,由手机厂商直接向高通支付。

这就是被人诟病已久的“高通税”。

要知道,3G 和 4G 的世界标准,关键技术几乎都被高通控制,只要你生产的手机支持 3G/4G 网络,就绝对会用到高通的专利。

想绕过高通?除非砍掉手机的通信能力。可没有通信能力的手机还能叫手机吗?

所以,没有一个手机厂商能绕过高通安静做生意,这就是为什么中国早早开始布局 5G,竭力争夺相关技术专利的一大原因。

当规则被别人掌握,你就只有乖乖听话的份儿,否则,各种制裁、断供的手段在等着你。

一个高通尚且如此,更何况是作为傲娇天花板的美国政府。

众所周知,生产芯片有两道关键关卡:EDA,光刻机

EDA (Electronic Design Automation) 是一种专用软件,用来辅助芯片设计,在这个市场中,美国可以说是独霸。

在 EDA 诞生之前,芯片远没有现在这么精细复杂,设计芯片靠手绘或一些基础设备就可以完成。

操作员在胶片上手工刻画设计图样


80 年代,随着集成电路的发展,聚焦于设计层面的 EDA 公司,在全球遍地开花,在数十年“大鱼吃小鱼”的市场优化下,最终有三家公司主导 EDA 命门:Cadence (铿腾电子)、Synopsys (新思科技) 和 Mentor Graphics (明导国际)。

表面看,只有 Cadence 和 Synopsys 是美国公司,但别忘了,Mentor 早先也是一家美国公司,2016 年才被德国西门子以 45 亿美元价格收购,要想彻底断开美国背景,不是一件容易的事。

2018 年,全球 EDA 行业产值为 90 亿美元,其中 70% 被三巨头揽入怀中,而缩小到中国 EDA 市场,三巨头占据的份额高达 95%。

国产 EDA 公司只能在被巨头挤压所剩无几的缝隙中艰难生存,想要有所突破,属实不易。

芯片,是人类文明进程中最宏大、同时也最精密的工程之一。在盗版屡禁不止的今天,芯片行业显得那么正义:没有哪个厂商愿意使用一款盗版 EDA 软件来研发芯片,动辄千万的投入,岂能大意?而对于 EDA 公司来说,想研发一款能挤进整个产业生态的软件,绝非易事。

首先是技术。刚才提到主导 EDA 命门的公司有三家,这句话的隐藏含义是,在芯片内部封存的晶体管数量动辄几十亿、甚至上百亿的今天,只有这三家公司能够承载芯片生产的复杂性,这背后历经 30 多年的技术积累和优化,才能在理论层面的模型设计和实践层面的工艺结果之间找到平衡点,国内 EDA 研发起步晚,攀登技术巨峰尚需时日。

其次是市场。在过去的几十年时间里,EDA 三巨头早已和芯片上下游企业一同构筑起密实的生态网,彼此合作其乐融融,后来者极难融入,这是挡在国产 EDA 企业面前的另一座巨峰。 

再来看光刻机。提到光刻机,各位大概率会想到荷兰 ASML,放眼全球,就数 ASML 的技术最牛皮,且拥有目前最先进的极紫外光刻机。

光刻机一哥 ASML


那么,ASML 和美国有没有关系呢?

有,而且很深。

首先,在资本层面上,ASML 的第一、二大股东,都是美国公司,分别是资本国际集团、贝莱德集团。

其次,在技术层面上,ASML 使用的大功率极紫外光源,是美国 Cymer 公司的研发成果,2013 年,ASML 才收购了 Cymer。

密不可分的 ASML 和 Cymer


ASML 之所以能得到美国的技术支持,是因为它加入了“光刻机联盟” EUV  LLC。

这个联盟押注极紫外光技术,成员包括 Intel、Motorola、AMD,以及美国能源部旗下的劳伦斯利弗莫尔、桑迪亚和劳伦斯伯克利三大实验室,毫不夸张地说,联盟里汇集了多个领域的顶尖技术,包含物理、化学、核武器、半导体产业、超算等。

光刻机的光源系统有了突破后,需要企业把它应用于产品。美国在尼康和 ASML 中,也不知怎么就预判出尼康吸取精良技术后,未来很可能压过美国,最终决定只让 ASML 加入联盟。

当然,这并不是免费的。

ASML 加入 EUV 联盟的代价是:必须在美国建立工厂和研发中心,承诺未来 55% 的零部件都从美国采购,以及接受定期审查。看似是荷兰骄傲,实际却是一场美国胜利。

你瞧,全球最厉害的光刻机公司也得看美国脸色。

这下你应该清楚了,芯片生产的两道关键关卡 EDA 和光刻机,都无法绕过美国自由生长,这就是美国在芯片行业的技术优势。

除了技术优势,美国能在芯片行业比手画脚的另一个重要因素,是影响力。

美国为了遏制华为,对中国代工厂启动无限追溯机制,就是一个很好的例子。

当时的微博热搜


所谓的无限追溯,就是不管中芯国际、华虹半导体等企业是否知情,只要采用美国半导体设备和材料生产的芯片最终被军方采用,就要被追责,并且还要对所有中间环节追责。

要知道,对于芯片来说,它的流向是不可控的,最终被用在哪里,很难说得清。所以说,这一机制针对华为的意味十足,甚至可以看作是针对华为断供芯片的升级版:任何一个国家或公司,只要用了一点美国技术,就不能再与华为合作

有些人不明白,中国也有芯片公司,可为什么还是处处受制于人呢?

与之灵魂相通的问题还有:苹果能制造出自己设计的芯片吗?英伟达为什么不垄断芯片而要交给别人生产呢?

知乎好奇儿们的提问


这些问题的答案,与一个复杂的年份有关:1987 年

这一年,41 岁的特朗普,第一次以商人身份在白宫见到了自己的政治偶像:时任美国总统的里根。

川普追星现场


也许是因为隔着人群多看了里根一眼,从这之后,特朗普多次对外表示:我要竞选美国总统。

这一年,43 岁的任正非,以 2.4 万元资本注册了深圳华为公司,开启了漫长且艰难的创业之旅。

华为最早的办公地点


还是在这一年,台湾 56 岁的张仲谋,创建了一家公司,叫做台湾积体电路制造公司,开创了一个全新的芯片生产组织形式:代工

张仲谋老先生与台积电


前面提到过,芯片制造有三个步骤:设计、生产、封装测试。在台积电出现之前,芯片公司需要具备全链路的生产能力,也就是从头到尾自己来,这叫做整合设备生产模式 IDM (Integrated Device Manufacture),典型代表有 Intel 和三星。

台积电的出现,让行业有了分工,出现了两种新模式:

1、负责芯片设计的无工厂芯片供应商模式 Fabless,比如英伟达、AMD;
2、负责生产和封装测试的代工厂模式 Foundry,比如台积电、中芯国际。

三大芯片生产模式


代工的意思是,我负责建生产线、购买设备、不断升级加工技术,你只需要把芯片按照我的标准设计好,我就能够给你生产出优质的芯片。

新分工模式的出现,瞬间降低了芯片产业的参与性:你可以专注于设计,也可以聚焦于生产,各自在自己的模式里精益求精就好,不必劳心劳力的全盘抓

放眼国内,中国近些年能在芯片行业取得不错进展,就得益于分工模式的出现。

所以说,专注生产的台积电和专注设计的三星没有可比性,全盘抓的英特尔和只负责设计的英伟达也没有可比性。

于是,前面的问题就迎刃而解了:

1、台积电不涉及芯片的设计环节,所以中国在很多方面难免受制于人;
2、苹果只设计而不生产芯片;
3、英伟达之所以只负责设计而不贯通芯片生产全流程,是因为不论设计还是生产,都有着相当高的技术门槛,需要巨额投入和漫长积累,绝非易事。

1987 年,特朗普、任正非和张仲谋三人还各自走在自己的轨道上,谁都没有想到,三十年后,三人有了交集:特朗普真的成了美国总统,动用国家力量对华为围追堵截,面对被逼入墙角的华为,台积电往前一步,称将持续对华为出货

华为的遭遇,让人们感受到芯片被卡脖子的后果,从此,芯片成为继操作系统之后,又一个极易触动国人神经的词。

2020 年,中国进口的“单一类商品类型”中,进口额超过 1000 亿美元的有三类,排名第一的就是芯片,进口总金额约 3500 亿美元,比其余两类石油和铁矿石加起来还多。

这个数据,无疑加剧了大家对芯片卡脖子问题的紧迫感,那么,这里有个问题:是不是所有芯片都会被卡脖子

不是,只有高端芯片才会。

高端芯片,是指那些对运算速度、功耗、性能、良率、量产都有严格要求的芯片,比如手机处理器芯片。

至于中低端芯片,比如摄像头、智能体重秤、控温水壶里的芯片,它们只对易用性、稳定性和价格有要求,这些芯片我们完全能够自给自足,不必担心没得用。

或许你已经注意到,刚才提到的那些用途,都是在经济领域,那军事领域会不会受影响呢?几乎不会。

要理解为什么军事领域不会受影响,需要知道一个词:“芯片制程”。我们在新闻里经常会看到“10nm 工艺制程”、“7nm 工艺制程”之类的字眼,先记住一句话:制程工艺数字越小,同等面积芯片中能塞进的晶体管就越多,技术难度也就越高

制程指的是晶体管尺寸,我们都知道,芯片是由密密麻麻的晶体管组成的,比如华为的麒麟 980 芯片,不到 1 平方厘米封装了 69 亿个晶体管,而它采用的是 7nm 工艺,代表内部晶体管的长度是 7nm。再比如骁龙 845,它采用的是 10nm 工艺制程,封装的晶体管数量为 53 亿,而苹果 M1 芯片,工艺制程是 5 nm,封装的晶体管数量高达 160 亿。

芯片厂商之所以要提高制程,说到底,这是讨好消费者的一种选择:谁让用户同时追求“极致轻薄”和“卓越性能”呢?

但是,高制程的芯片也有缺点。你想,一个广场上人太多容易发生踩踏事件,一个芯片中挤的晶体管太多,自然也会出现一些问题,比如抗干扰能力差等,这些问题出现在手机中不一定出大错,可若是出现在军事设备中,极有可能造成无法挽回的损失。

制程可以提高生产力,但并不一定能提高战斗力

和手机不同,军事设备对轻薄没有要求,发挥稳定、在极端情况下不掉链子才更重要,所以制程略低、性能过硬的芯片都是各国首选。对我们来说,这样的芯片靠自产完全可以满足,不会受到“卡脖子”的风险影响。

客观的说,眼下,半导体领域被美国牢牢掌握,全球化徒有其表,想突破美国的关键技术封锁,比三十年前日本被困的时候难了远不止一倍。但是,创新是通向希望的金钥匙,科技永远向前,谁也不会被永远困住。

面对最近沸沸扬扬的“美国向全球勒索芯片数据”事件,不妨用《孙子兵法》中一个观点来对待:“实而备之,强而避之”。意思是,敌人实力雄厚就要谨慎防备,敌人强大就暂时避开其锋芒。

这里,我突然想到曾看过的一个段子。

战国时代,日本有三个英雄:织田信长、丰臣秀吉和德川家康。某天,三人一起遛鸟,可不管怎么引诱,那只鸟死活就是不叫。

织田信长说:“不叫就把它杀了,看它叫不叫。”丰臣秀吉说:“不用杀,它叫就给吃的,不叫就惩罚。”德川家康则站在一旁沉默不语。

在两人的不停追问下,德川家康慢悠悠地说:“什么也不用做,咱们等就行了,它毕竟是一只鸟,迟早会叫的。”

有时候,等待就是最好的选择。



参考资料:
1、http://semiconductormuseum.com/Museum_Index.htm
2、《美日博弈:美国如何将未来给予日本,又该如何索回》
3、https://www.chiphistory.org/semiconductor-industry-association
4、https://www.nytimes.com/1983/05/16/business/hitachi-fbi-tapes-are-released.html
5、http://ijs.cass.cn/xsyj/xslw/rbjj/202002/W020200205536083811564.pdf
6、https://www.ft.com/content/3e2c7500-906e-11e8-b639-7680cedcc421




待乌云散去,自会有满天繁星


最后自我介绍一下:我是木子Yanni,如果想和我做朋友,搜索微信:Muzi_Yanni 就可以找到我了。


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Love  between fingers.

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