國務卿布林肯訪問北京後再次與大陸外交一哥王毅於7月13日在印尼巴厘島會晤,財政部長耶倫也在7月上旬的訪華行時“明確表示美國並不尋求與中國脫鉤。”(下圖 Forbes)她更指出,“世界足夠大,可以容納我們兩個國家共同繁榮。”而美國氣候特使克裏(John Kerry)也正訪問中國,之後商務部長雷蒙多也計劃訪華,美中關係一下似乎熱絡起來。其實,這些訪問隻是美國和中國大陸之間就相互間存在的重大分歧進行明確、直接的溝通。由於兩國在許多重大問題上的分歧,尤其是中國大陸在經濟、軍事和高科技領域表現出來的野心,美國視大陸為迫近(pacing)的最大競爭對手。既然是競爭對手,那就需要使出渾身解數,窮盡所有可及的方法手段,來贏得勝利。但是,美國可資使用的手段已經不多 – 中國大陸的工業化進程使其成為全球最大製造業國和120多個國家的最大貿易夥伴。不過,美國手中尚握有一殺手鐧 – 半導體芯片。在華為身上小試牛刀後,美國政府認定,通過限製大陸生產或/和購買先進半導體芯片的能力,美國將贏得與中國大陸的競爭,保證未來幾十年裏美國設計並主導的全球秩序繼續下去。
為何是半導體芯片
半導體芯片可說是現代經濟的命脈,從量子計算和人工智能等創新技術,到高新武器和監控設備,再到超級計算機、數據中心、銀行信用卡、iPhone、冰箱空調和吐司機等,全都要用到半導體芯片(下圖 SIA)。對了,一輛新車可能有一千多塊芯片。據認為半導體是有望在下個世紀徹底改變生活的創新技術背後的驅動力。正是基於半導體芯片的重要性和美國擁有的半導體技術絕對優勢,美國工業與安全局(Bureau of Industry and Security,簡稱BIS)於去年(2022年)10月7日,發布了新修訂版《美國出口管製條例》(Export Administrative Regulation),旨在限製中國獲得先進計算芯片、開發和維護超級計算機以及製造先進半導體的能力。根據《紐約時報》特約撰稿人帕默(Alex W. Palmer)的分析,該新版《美國出口管製條例》的實質,就是“為了根除中國整個先進技術生態係統。”即不但阻止中國大陸在先進半導體技術上取得任何進展,還要降低其目前的技術水平。現在中國大陸需要向主要是美國科技公司購買14納米、7納米乃至更先進的半導體芯片,因為大陸芯片代工大廠最高隻能生產7納米的芯片(但良率較低)。美國希望通過與盟友的協調合作,最終使中國大陸隻能代工生產28納米,乃至40納米或更落後的“成熟”工藝芯片。這樣,美國就能大大延緩阻滯中國大陸的發展,拉大其與美國的差距。
半導體製造 – 現代文明結晶
人們曾經相信,在擁有市場的條件下,隻要投入充沛的資金和招聘足夠的技術人員,即可發展出任一產業的生產製造供應鏈。可尖端半導體的生產製造極度複雜,它涉及的科學問題和遍布全球的供應鏈極難移植。前白宮科學和技術政策辦公室副主任馬西尼(Jason Matheny)在談及半導體製造供應鏈時表示:“某種程度上,那是要複製整個人類文明。”因為半導體芯片製造廠 – 又稱晶圓廠 -- 是人類有史以來製造出來的最複雜產品。半導體芯片的生產製造建立在一個遍布全球的高度專業化網絡之上,由一條極長和複雜的供應鏈保證其順利運轉(下圖 SemiWiki)。這條供應鏈包括由荷蘭製造集團阿斯麥(ASML)製造的極紫外光刻機(EUV),日本主要提供蝕刻、沉積、勻膠顯影和檢測設備/材料,而美國供應蝕刻、沉積、離子注入、清洗和檢測設備。此外,德國、瑞士等國家也提供一些關鍵零配件,如德國蔡司的光學鏡片和激光器。最先進的極紫外光刻機(EUV)隻有荷蘭的阿斯麥(ASML)能夠製造,有超過10萬個複雜的零件。目前EUV光刻機可製作小至3納米的半導體芯片,而人類紅細胞的直徑約為7000納米!
大陸的勝算
一家生產尖端半導體芯片的晶圓廠可能需要500多台由美國、日本和荷蘭等國家製造的設備和材料。而日本、荷蘭以及其它製造半導體生產設備/材料的國家,均是美國的盟友。更具決定意義的是,日本和荷蘭製造的半導體生產設備多半由美國提供關鍵技術或專利。於是,在拜登政府的要求下,今(2023)年一月,日本和荷蘭政府同意將美國去年10月針對中國采取的先進芯片製造設備出口管製係列措施擴大到本國企業。與此同時,用美國、日本和荷蘭的生產設備製造出最尖端半導體芯片(5納米和3納米)的台積電和三星,其主要股東也是美國人/法人。自然,美國人控股的公司必須服從美國政府的政策規定,不為列入實體清單的中國大陸公司代工半導體芯片。正是基於這樣的實力,新美國安全中心高級研究員、前美國貿易官員基爾克雷斯(Emily Kilcrease下圖 YouTube)可以傲嬌的表示:“中國不應該在一些關鍵技術領域取得進展,”因為“這些領域恰好是未來經濟增長和發展的動力所在。”
新版《美國出口管製條例》對於中國大陸半導體供應鏈的深刻影響堪稱前所未有。大陸不僅無法進口最先進的芯片,甚至也還無法獲得自主研發先進半導體和超級計算機所需的投入,甚至不能獲取可用於生產半導體製造設備的美國原產零部件、技術和軟件,這些設備本可讓中國大陸最終建成自己的晶圓廠,造出自己的芯片。任何“美國人”-- 包括企業、個人以及綠卡持有者和永久居民 -- 的行為都將受到限製。現在,美國人不再被允許從事任何支持在中國生產先進半導體的活動,無論是維修中國晶圓廠設備、提供建議、甚至連授權向中國半導體製造交付產品也不行。中國大陸“曲線救國”的途徑也被封鎖 -- 日本、荷蘭、韓國和台灣全都同意遵守《美國出口管製條例》。麵對前方的重重關山,中國大陸希望自主生產高端半導體芯片似乎此路不通(下圖 The New York Times)。
的確,美國的盟友日本曾經嚐試過,但失敗了。一家法國企業也曾經挑戰過美國人,同樣死得有點慘。如前所述,半導體芯片是現代經濟的命脈。在墨西哥、越南、東南亞和印度大量生產中國大陸曾經主導的低、中端消費品的時候(下圖 RWS),處於轉型期的大陸企業必須要獲得高端半導體芯片,否則它們將墜入萬丈深淵 – 在丟掉中、低端產業鏈的同時,被排擠在高端產業供應鏈之外。美國正逼迫中國大陸去“鋌而走險,”踏上獨立自主研發半導體製造的“不歸路”。華為高端手機多舛的命運殷鑒不遠。由於無法購買到所需芯片,大陸企業不團結起來實現創新,下場就是一起覆滅。既然對手不給活路,何不以命相搏,或許能殺出一條血路。於是,大陸上至政府,下到企業乃至百姓,全都明白中國大陸必須要發展出自己的半導體芯片生產鏈。那麽,中國大陸行嗎?
若要說有哪個國家能夠克服這樣的挑戰,那很可能非中國大陸莫屬 -- 堅強的政治意誌、巨大的市場、源源不斷的資金和(STEM)人才,以及圍繞關鍵目標的全社會動員。如果大陸每年用於芯片進口的4000多億美元中的一部分轉而用於國內,其國內芯片企業完全可能最終趕上的美國及其盟友掌控的先進半導體製造技術。
以華為為例,華為在被禁止使用安卓係統後開發的鴻蒙操作係統已有超過3.3億裝機量,沒有了美國的芯片和技術,華為被迫重新設計和製造了所有旗艦產品,以確保這些產品不包含美國零部件。該公司正以一己之力帶動整個大陸國內供應鏈的發展,派遣自家工程師幫助培訓和提升中國供應商的水平。華為還與大陸本土企業合作開發出了EDA設計軟件,和芯片製造專利,而中國大陸在航天、飛機發動機,以及高鐵、盾構機等領域取得的成就表明,中國大陸能夠在西方封禁的條件下,研發出獨立供應鏈的高科技產品。有市場、有資金和世界上最多的STEM人才,對中國大陸來說,芯片的未來是關乎國運的大事,她必須且願意為此投入天量的資金,無論需要多少。實踐證明,大陸正在研發高端光刻機和別的半導體芯片製造設備/材料方麵取得突破(下圖 雪球)。相應的,大陸距獨立自主地生產製造高端半導體芯片的日子越來越近。真乃禍兮福所倚,福兮禍所伏。
對於中國大陸終將獨立之主的生產國產半導體芯片,美國不乏清醒之士。如《紐約時報》特約撰稿人帕默指出,“這些管製措施不能一勞永逸地遏製中國。即便在最理想的情況下,它們也隻是一種拖延戰術,旨在為美國及其盟友提供擴大關鍵技術領先地位的空間。”包括英偉達和英特爾在內的業界也在公開呼籲和私下遊說政府,別逼中國人太甚,最後斷了美國公司的財路。即便如此,美國無論如何都將把這場半導體芯片戰打下去。一則美國看見了限製令的成果 -- 封殺不但讓華為使其失去了5G手機市場,而且還迫使其將本可用於創新以超越美國同行的資源,轉用於補齊短板,以追上蘋果等公司的現有技術。而為了保證二戰後美國主導的國際秩序延續下去,美國別無選擇。用商務部負責出口管理的肯德勒(Rozman Kendler)的話說,高端半導體芯片“可能也關乎我們的存亡”。因此,無論是對美國還是對中國大陸,高端半導體芯片的製造能力都攸關各自國家未來的命運。
* 本文主要內容源於《紐約時報》特約撰稿人帕默(Alex W. Palmer)7月13日發表、刊登在《紐約時報中文網》的文章 -- “這是一種戰爭行為”:解碼美國對華芯片封鎖行動。
參考資料
美國財政部公共事務辦公室. (2023). 美國財政部長珍妮特·耶倫在中華人民共和國北京舉行的新聞發布會上的講話. U.S. Department of States. 鏈接 https://www.state.gov/translations/chinese/jy1603-zh/
Gill, B. & Lee, K. (2023). Can US High-tech Restrictions on China Succeed? THE DIPLOMAT. 鏈接 https://thediplomat.com/2023/07/can-us-high-tech-restrictions-on-china-succeed/
Leonhardt, D. (2023). The Semiconductor struggle. New York Times. 鏈接 https://www.nytimes.com/2023/07/14/briefing/semiconductors.html
Palmer, A. W. (2023). “這是一種戰爭行為”:解碼美國對華芯片封鎖行動. 紐約時報中文網. 鏈接 https://cn.nytimes.com/usa/20230713/semiconductor-chips-us-china/
哪怕缺乏這方麵的知識,沒有獎金和沒有加班費,可徐端頤團隊仍十分努力地投入研發之中,從光刻機幹涉儀可穩頻的氦-氖氣體激光器的研製開始,實現一步步的突破。
最後徐端頤團隊在極其困難的條件下,耗時一年多,於1971年研製出我國第一台光刻機和分步重複照相機,並投入生產,供應全國半導體行業使用。
這時的徐端頤有了一開始的經驗後,在1975年便投身於“自動對準分步投影光刻機”的研製,在1980年獲得成功,填補了當時我國技術上的空白。這一設備有多厲害,簡單來說,如今隻有美國、日本等少數掌握高技術的國家能夠製造!
之後憑借著國內半導體行業發展良好,以及長期研發的基礎,徐端頤又一次的帶領團隊展開更為先進的“分布投影光刻機”的研製,而這種新型光刻機的設計指標,處於當時國際最高水平。
該光刻機研製成功後,不僅通過了國家級的正式鑒定,更是獲得中科院王守武院士的稱讚,而清華大學也憑此成為當時我國唯一能自主研發生產國際一流水平的高端光刻機單位,反觀ASML在這時都還沒“出生”。
由此可見我國光刻機研發起步有多早,可按理說,起步比ASML還早的我們,在光刻機研發上應該有著不小的成就,為什麽如今卻落後於人?
事實上,這一切與西方的有著不小的關係。
【西方大國的“陽謀”】
在我國新型光刻機研發取得成功後,1991年3月,我國在北京展開了“首屆全國工業展覽會”,並邀請諸多外國專家前來參展,而在這批外國專家中,大多都是日本與美國的光刻機專家。
他們在驚歎我國能夠獨立自主研發出光刻機的同時,更是“問東問西”,看到什麽不懂就問什麽,而當時我國科研人員並沒有“知識產權”的概念,不懂得保密,對外國專家也較為友好,於是便全盤拖出。
然而農夫與蛇的故事又一次的上演,在展會結束,日美兩國專家回國後,國際“巴黎統籌委員會”就宣布取消對我國出口投影光刻機的禁運令。
看到這你或許會想,取消禁令不是好事嗎,但一向利己的西方怎麽會無緣無故地取消禁令?還不是因為我們已經掌握了技術,禁令對我們而言無異於一張白紙。
但光是取消禁令對我國光刻機研發並沒有多大影響,低價販賣光刻機,打價格戰才是他們真正的後手!
當時日美兩國對外宣稱可以向我國出口這類光刻機,價格更為實惠不說,且購買後還會歡迎買方前去廠家旅遊觀光,來回機票、住宿、旅遊費用都由他們承擔。
這招一出堪稱“絕sha”,畢竟那時出國開眼界對於大多數企業家來說有著極大的吸引力,於是清華大學的光刻機訂單接連被取消,使得清華大學研製的光刻機一舉丟失國內市場,而在沒有市場前景的情況下,徐端頤團隊的付出可以說是全部白費,我國光刻機研發也就此止步不前。
之後徐端頤團隊不再致力於光刻機研發,國內企業家更是秉持著“造不如買”的理念,在此消彼長的情況下,我們光刻機與國外光刻機間的差距也越來越大,而這也是如今國產光刻機研發落後的真正原因。鄧小平真是害慘了國產光刻機的研發。
=======================================================================
六七十年代,中國電子工業領先於韓、台、日,德。看來文革並沒有耽誤中國10年,反而是說鄧小平耽誤了中國電子工業40年。
===============================================================================
1956年,中國與美國在半導體晶體三極管的差距隻有9年。 毛時代中國與美國在半導體的差距並不算太大。
原來去旅行了,期待你的英倫人文篇。