朱頭山

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中美芯片戰的對策分析

(2024-02-28 11:15:56) 下一個

中美互為最大對手的格局,恐怕在近十年內不會改變。但雙方都沒有展開軍事衝突的意願,冷戰時代的理論迄今還是被各方接受的,那就是在核戰爭中沒有勝家。中國雖然核武器比美俄少了一個數量級,但也相當可怕。中國想取代美國成為老大,美國要避免這個結局,這場“修昔底德陷阱”的爭鬥最有可能以冷戰的方式展開, 而其中製勝的關鍵是技術。

中國自2010年取代日本,成為世界第二經濟體以後,就引起了美國的關注。但當時,美國認為中國隻是做低科技的代工,美國吃肉,中國喝湯,而且中國攢的錢又存到美國,這是個合算的買賣。直到中國發布了《中國製造2025 》, 美國才意識到中國是要取代自己,也來吃肉,這就揪心了!

《中國製造2025》 是中國政府於2015年5月發布的一份國家戰略計劃,旨在到2025年將中國製造業提升到世界製造強國行列。該計劃涵蓋了10個重點領域,包括:

新一代信息技術
高端裝備
生物醫藥
新材料 *

新能源汽車
航空航天
海洋工程
農產品加工
先進軌道交通
智能電網

以後兩國就糾紛不斷,2018年川普政府發動了貿易戰,並對華為等企業實行製裁。但中國的科技發展似乎並沒有得到抑製,十個領域中的大多數都得到了長足的進步,尤其在新能源方麵,不但科技發展得很好,生產和市場也做得很好,已經形成壟斷優勢,正在蓄勢待發,傾銷到全球。英美成為世界首強,有理論認為它們分別依靠煤和石油兩種能源及其相關技術,那麽,中國可能依靠在新能源及其相關技術的壟斷能力,成為第三個世界首強?

但在新一代信息技術中的皇冠,半導體芯片方麵,中國麵臨短板。而最近AI的迅猛發展,讓全世界都意識到這是一種真正的Game changer! AI可能極大地提高生產力,特別是可以提高軍事能力。美國的王牌飛行員和AI模擬格鬥時,沒有贏過一場,他說從來沒想到過AI會在迎麵時攻擊,因為人類會避免這種危險的位置,而AI是從數據練習中發現迎麵攻擊勝率最高。未來熟記百億種戰場信息的AI參謀,會設計出對手匪夷所思的作戰方案,並根據戰場形勢迅速隨機應變,做出最有利的決策。如果戰場上敗了,經濟上再強大也沒用,南宋富裕的江南不成了落後的蒙古人的奴隸場嗎?

因此,美國認為,隻要在芯片上卡中國的脖子,一兩撥千斤,就能對中國形成優勢,至少是軍事上的優勢。美國的政策是:

加大對芯片產業的投入: 美國政府通過《芯片法案》等措施,加大對芯片產業的研發和生產的投入,以提升美國芯片產業的競爭力。限製對中國芯片產業的技術出口: 美國政府通過出口管製等措施,限製美國企業向中國芯片企業出口技術和產品,以阻礙中國芯片產業的發展。構建芯片產業聯盟: 美國積極與盟友合作,構建芯片產業聯盟,以共同應對中國芯片產業的崛起。

以前美國和蘇聯之間也發生過科技戰。蘇聯失敗的根本原因,是其科技發展是政府導向的,而非市場導向的,生產出來的高科技產品無法盈利,因此也無法進一步發展。中國在其它高科技產業上,吸取了這個教訓,國家的投資多投向私營企業,也不是把雞蛋放在一個籃子裏,而是任由它們互相競爭。這樣會發生騙錢,失敗的事,但隻要是成功的,都是貨真價實的,因為它們是經曆了市場競爭的考驗的東西。在新能源汽車,光伏板,電子商務上都是這樣,華為,BYD,阿裏,拚多多都是私營企業,它們的成功,都是市場競爭的結果。

在芯片方麵,中國的對策是:堅持自主研發: 中國政府大力支持芯片產業的自主研發,加大對研發投入,突破關鍵技術,提升國產芯片的替代率。完善產業鏈布局: 中國積極完善芯片產業鏈布局,加強基礎材料、設備、製造等環節的建設,提升產業鏈的完整性和自主可控能力。培育人才隊伍: 中國大力培育芯片產業人才隊伍,加強高校教育和人才引進,提升人才支撐能力。

對於美國來說,中國這個對手有點特殊,它既是自己要抑製的對手,但自己的芯片企業也離不開中國巨大的市場。因此,政府既要阻止中國獲得設計,生產高級芯片的能力,以及得到AI相關的高級芯片,又要讓中國購買自己生產的芯片和相關產品,否則自己的廠家要破產。這個度很難掌握,使得問題更麻煩的是,雖然美國擁有很多技術專利,但本身並非芯片生產的大家,更不是生產設備,材料的大家。要讓別的國家損失利益跟著它幹,大約好處是不能少的,而且還不一定死心塌地。

中國也看到了這一點,其中的一個對策,就是大力投資於成熟芯片的生產能力。這些成熟產品不屬於美國禁運的產品,其市場份額最大,也是那些參加禁運的各國廠家的盈利主力。一旦中國在成熟芯片上擁有壟斷性生產能力,將之在全球傾銷,將嚴重打擊那些參加禁運的各國企業,將它們打得破產,皮之不存毛將焉附,那些高級技術,也像死了實體的腦袋那樣,沒什麽用了。

技術角度,去年中國華為發布了在沒有荷蘭的EVU的條件下,采用7納米工藝製造的麒麟9000S芯片。這是個驚人的成就,經過美國的分析,認為中國是使用DUV光刻機多次曝光製造了7納米芯片。DUV光刻機是使用深紫外光進行曝光的,波長為193納米。EUV光刻機是使用極紫外光進行曝光的,波長為13.5納米。EUV光刻機的精度更高,可以製造更先進的芯片。由於EVU已對中國禁運,中國利用較落後的DUV成功實現7納米芯片量產,現在又在建設5納米生產線,這是個巨大的技術突破,因為以前美國公司也試過,沒有實現有經濟意義的成功,而中國這次芯片的設計上也有突破,如通過芯片設計優化,華為麒麟9000S芯片的麵積縮小了約15%,從而提高了芯片的良率。通過芯片設計優化,華為麒麟9000S芯片的功耗降低了約10%,從而提高了芯片的續航能力。也就是不光光是依靠DUV多次曝光,還有很多技術突破為此做出了貢獻。

美國又迫使荷蘭禁運DUV,但中國搶購了很多,而自己的DUV也在研製過程中。除了這個工藝,中國目前正以石墨烯和量子芯片、軟件定義晶上係統以及芯粒(Chiplet)等幾條線路齊頭並進,其中兩年前還鮮有人問津的芯粒技術被認為可能代表了中國最為現實的希望。

在芯片廠商製造能力已經逐漸逼近攻克1納米製程之際,芯粒技術被普遍認為具有在後摩爾定律時代支持持續增長的潛力。《麻省理工科技評論》將其選為2024年十大突破性技術之一。中國雖無法購買、無力製造最強大的芯片,但可以利用這一技術將有能力製造的低級芯片像搭積木一樣地粘合在一起,造出接近、甚至超過遭禁芯片算力水平的芯片。從商業角度來看,使用芯粒架構有很大的優勢,如果中國公司能夠設計出芯粒係統 ,那麽就可能提供了一種繞過(美國)政府出口管製的途徑。

如果說芯粒造芯在理論上可以在一定程度上繞過最先進的光刻機的話,這一技術也在製造流程的封裝領域提出了更大的挑戰,該架構的核心涉及大幅提高封裝密度。然而對中國來說,在芯片設計、製造和封裝測試三大環節中,製造一環壁壘重重,而封裝是一個相對較為有望迎頭趕上的環節,中國公司已經占有全球38%的封裝市場。因此,如果中國在設計和製造方麵取得突破,在封裝方麵可能更加容易點。

美國對中國大張旗鼓的封鎖政策,把中國公司和政府,人民推到了一起。以前像華為這類企業是不會想到去采購國內的芯片的,但現在不但華為,就像小米這些未被禁運的廠家,也開始采購國內產品,這就為國內芯片廠家提供了盈利的契機。人民的愛國熱情雖然不可高估,但在買手機上,寧可花錢買價高質次的中國芯片手機,這幾百塊錢的小意思還是可以做到的,積少成多,就為國產芯片提供了盈利空間,這些盈利會轉化成企業成長,技術進步的動力。

而像華為這些大企業,更加注重國內生產鏈的建設,它現在不但有手機,也有了操作軟件,上遊和下遊一切俱全,形成了獨立的體係。這使得美國要施加影響的難度更大了,以前所有Android係統都不兼容華為手機,別人就是喜歡也無法買,因為沒法用App, 但現在已經有了鴻蒙係統及其係列兼容軟件,為華為以及未來受到美國製裁的中國電器提供一個擺脫美國軟件控製的工具。

總之,這場芯片戰目前看還是勝負難料,最有可能的結局是兩敗俱傷。在經濟上,合作總是比死掐好,特別是意識到無法取得壓倒性勝利的情況下!

 

 

 

 

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閱讀 ()評論 (16)
評論
華府采菊人 回複 悄悄話
以前可以用鐵腳板跑過美國十輪大卡車, 如今難道用榔頭銼刀就做不出芯片嗎!!!
dong140 回複 悄悄話 謝謝分享。很專業。
工人 回複 悄悄話 博主,啥都懂?芯片技術限製出口早就有之。隻是執行的不嚴格。美國人真的是too young too simple and sometimes naive.美國人從來沒有把中國當作敵人,但是當美國人清楚了中國一直把美國當作敵人,就不得不對技術出口的嚴格限製。從這個角度上來說,華為就是一個需要特別注意的對手,因為華為就是因偷竊技術起家的。半導體技術發展的太快了。現在是已經在做1納米的器件,當年在做1微米的器件的時候,已經有實驗室做10納米的實驗室了。但是芯片並不是都要做到1納米的工藝,很多高性能的模擬芯片反而需要比較更加成熟的工藝。而且做高性能的模擬芯片,不單是技術,而且簡
直是一種藝術。美國政府原來是想全球化,把自己國內汙染環境,利潤率低的企業搬到國外,現在才夢醒。為了自己國家的戰略安全,不得不這樣做。前麵有人說,美國做不好半導體,其實過去IBM原來是做的技術最好的。隻不過現在IBM 已經不做這個行業了。當年日本做半導體也是做做存儲器,而美國公司做CPU。做高性能的模擬芯片,mixed signals Semiconductor chip還是最好的。美國人在麵臨生死存亡的時候還是會玩命的。
朱頭山 回複 悄悄話 回複 'somers' 的評論 : 我的理解,芯粒的優勢是運算功能,而不是更小。其實手機芯片,除了華為,美國對中國並不禁運,隻是不讓你會造。禁的是運算能力超群的AI芯片,在那兒體積大小倒不是主要問題了。如果中國能用芯粒技術把14,甚至28nm的芯片集合起來實現強大算力,那也很了不起了!
朱頭山 回複 悄悄話 回複 'FollowNature' 的評論 : 謝謝欣賞
FollowNature 回複 悄悄話 老朱真的是用心收集科技資訊,好像記得是醫學背景。跨學科寫岀來,比很多隻是嘲諷的人強太多。
矽穀工匠 回複 悄悄話 中國當年引進彩電生產線,把彩電搞成了垃圾。現在就是把芯片搞成垃圾。嚴格來說你也管不了。
西方也有自己的苦惱。芯粒是英特爾的押寶,1nm製成是台積電的押寶。我認為台積電是對的。芯粒我不認為有前途,就像一家飯店決定不做飯菜,而是把周圍幾家飯店的東西采購來做盒飯。這是一個很“下賤”的無可奈何之舉。你會做,別人也會。沒有壁壘的嘩眾取寵。英特爾在美國加州,人懶,有可能在家工作,和台積電的台灣人中國人吃睡在廠裏沒法比。給他們一樣的設備英特爾也不行。現在AI時代,拚的是1nm的成品率。隻有這樣才有利潤。
遲早,芯片就和手紙一樣是垃圾。現在大家都在續命,直到三戰開始。
世事輪回 回複 悄悄話 作者提到十年,俺願意等12年。2036年,一個特殊的年份。回頭再看博主的博文
somers 回複 悄悄話 五毛的邏輯很搞笑。采用多重曝光,必然導致光刻機的損耗成倍增加。用不了幾年,現在屯積的機器都用廢了。采用小芯粒技術你就趕是西方了?人家是3納米+小芯粒,你是14納米+小芯粒。你趕上了嗎?
lostman 回複 悄悄話 掉毛,沒有西方技術,就玩蘇聯的電子管
pujing 回複 悄悄話 這一年,美國生產的芯片占有率,下降了,中國上升了。好像是這樣。
泥川 回複 悄悄話 中美技術差距沒有縮小。

一方麵,對中國扼製。如中芯南方,在生產7nm麒麟9000S芯片之後,遭到美國禁運先進技術,設備,材料。中國自己最好的設備,是上海微電子裝備集團最近研發的28nm光刻機。

另一方麵,美國自己也很猛。

Intel勢頭強勁,將於2026年生產14A(1.4納米)節點,2028年10A(1納米)節點。將用18A 技術為微軟造一款未公開的芯片,目前預計代工訂單金額將達到150億美元。計劃2030取代三星成為全球第二大代工廠,下一步成為老大。

中國趕超在於芯片製造設備的突破,需要用好一筆大錢。大概不是10年8年做得到的。
John_Spade4 回複 悄悄話 樓下幾位的愚蠢程度已經到了可笑的地步
Firefox01 回複 悄悄話 動態平衡,正如動態清零,一切都在動態中,尤其是處於“百年未有之變局,我們一起推動一下”的大好時機之時。
誠信 回複 悄悄話
Do you know any relation between ignorance and omniscience?

“無知” 與 “無所不知” 的關係是什麽?

無知之極 = 無所不知

modems 回複 悄悄話 豬頭山怕也是AI扮演的,什麽都懂,入魂入腦
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