【產(chǎn)通社，7月31日訊】雖然驅(qū)動(dòng)芯片發(fā)展是普通消費(fèi)者，半導(dǎo)體固有的軍備屬性讓行業(yè)走向撲朔迷離。第一批芯片出現(xiàn)在冷戰(zhàn)時(shí)期的軍備競(jìng)賽和太空競(jìng)賽中。當(dāng)時(shí)半導(dǎo)體不僅被視為有趣或重要的技術(shù)，還被視為世界舞臺(tái)上力量平衡的關(guān)鍵。

今天，半導(dǎo)體研究已經(jīng)高度敏感和政治化，芯片生產(chǎn)和供應(yīng)鏈可能會(huì)變得更加分散。雖然不可思議，但也是對(duì)歷史常態(tài)的回歸，市場(chǎng)和研究人員必須使自己適應(yīng)一個(gè)新時(shí)代。

“芯片戰(zhàn)爭(zhēng)”的起源

“芯片戰(zhàn)爭(zhēng)”的起源和本質(zhì)，是國(guó)家之間爭(zhēng)奪市場(chǎng)份額和技術(shù)領(lǐng)先地位的斗爭(zhēng)。在某些方面，政府將半導(dǎo)體視為戰(zhàn)略技術(shù)并不奇怪。第一批集成電路是由兩家公司——飛兆半導(dǎo)體（Fairchild Semiconductor）和德州儀器（Texas Instruments）——在20世紀(jì)50年代末發(fā)明的，這兩家公司在冷戰(zhàn)軍備競(jìng)賽期間向美國(guó)軍方提供了技術(shù)。在20世紀(jì)60年代，芯片的第一個(gè)主要用途包括LGM-30民兵核導(dǎo)彈和阿波羅飛船上的制導(dǎo)計(jì)算機(jī)。芯片是冷戰(zhàn)間諜工藝的一個(gè)主題，因?yàn)槲鞣絿?guó)家禁止向蘇聯(lián)轉(zhuǎn)讓先進(jìn)的芯片和芯片制造機(jī)器，蘇聯(lián)間諜在世界范圍內(nèi)努力通過(guò)奧地利和南非的幌子公司獲取被禁技術(shù)。

在集成電路發(fā)明后的第一個(gè)十年，政府是太空和防御系統(tǒng)的主要買家。政府仍然是半導(dǎo)體研究的重要支持者，通過(guò)資助基于大學(xué)的計(jì)劃和項(xiàng)目，如美國(guó)國(guó)防高級(jí)項(xiàng)目研究局（DARPA），該機(jī)構(gòu)資助了電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化工具和FinFET晶體管開發(fā)等領(lǐng)域的關(guān)鍵研究。

然而，今天98%的半導(dǎo)體不是為國(guó)防采購(gòu)的，而是為民用應(yīng)用采購(gòu)的，如智能手機(jī)、汽車、計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)中心。為什么政府對(duì)半導(dǎo)體感興趣？首先，隨著越來(lái)越多的設(shè)備集成了越來(lái)越多的芯片，半導(dǎo)體的經(jīng)濟(jì)重要性每年都在增長(zhǎng)。幾十年前設(shè)計(jì)的汽車內(nèi)部可能只有幾個(gè)半導(dǎo)體。今天，一輛新車可以有一千個(gè)芯片。正如疫情時(shí)代的短缺所表明的，當(dāng)芯片供應(yīng)中斷時(shí)，經(jīng)濟(jì)對(duì)芯片的依賴會(huì)產(chǎn)生脆弱性。在新冠肺炎大流行期間，僅汽車行業(yè)就因芯片短缺而面臨數(shù)千億美元的銷售損失。

各種設(shè)備對(duì)芯片的依賴日益增加，這與芯片制造的集中相一致。由于半導(dǎo)體制造中巨大的規(guī)模經(jīng)濟(jì)，該行業(yè)今天被相對(duì)少數(shù)的生產(chǎn)大多數(shù)關(guān)鍵類型芯片的公司所限定。例如，只有三家公司生產(chǎn)尖端的DRAM芯片。據(jù)估計(jì)，臺(tái)灣臺(tái)積電生產(chǎn)了大約90%的最先進(jìn)的處理器芯片（定義為7納米或以下）。政府試圖重塑半導(dǎo)體供應(yīng)鏈的一個(gè)原因是降低集中度，或者至少確保這發(fā)生在友好國(guó)家。

半導(dǎo)體對(duì)于未來(lái)軍事力量的平衡至關(guān)重要

政府關(guān)注半導(dǎo)體的第二個(gè)原因是，他們認(rèn)為半導(dǎo)體對(duì)于未來(lái)軍事力量的平衡至關(guān)重要。行業(yè)官員經(jīng)常辯稱，某家公司生產(chǎn)的芯片僅用于民用目的。的確，大多數(shù)生產(chǎn)的芯片最終都進(jìn)入了民用領(lǐng)域。軍用系統(tǒng)中使用的許多芯片都不太先進(jìn)，這也是事實(shí)（盡管軍方使用的高端邏輯和存儲(chǔ)芯片以及專用傳感器數(shù)量較少）。

政府的回應(yīng)是提出幾個(gè)論點(diǎn)。首先，國(guó)防和情報(bào)界普遍認(rèn)為，現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的一個(gè)關(guān)鍵趨勢(shì)是AI的應(yīng)用。例如，軍方已經(jīng)使用計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)來(lái)識(shí)別威脅或跟蹤目標(biāo)。大型語(yǔ)言模型的最新進(jìn)展也將迅速應(yīng)用于國(guó)防和情報(bào)領(lǐng)域。對(duì)政府采購(gòu)的開源分析發(fā)現(xiàn)，中國(guó)和美國(guó)軍方都在大力投資人工智能（AI）系統(tǒng)。情報(bào)機(jī)構(gòu)幾乎肯定也在這么做。

與此同時(shí)，之所以成為可能，是因?yàn)榘雽?dǎo)體的巨大進(jìn)步。最近的實(shí)證研究發(fā)現(xiàn)，前沿的AI模型已經(jīng)在大量呈指數(shù)增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)上得到訓(xùn)練，每6-9個(gè)月翻一番。因此，對(duì)處理訓(xùn)練數(shù)據(jù)的處理能力的需求增長(zhǎng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了摩爾定律。最近幾個(gè)月，Nvidia GPUs（最常用于訓(xùn)練大型語(yǔ)言模型的芯片）嚴(yán)重短缺，這一事實(shí)被一些官員稱為處理能力將成為公司和國(guó)家開發(fā)先進(jìn)AI系統(tǒng)能力的關(guān)鍵限制因素。

認(rèn)為半導(dǎo)體與國(guó)防和情報(bào)用途相關(guān)的第二個(gè)理由不僅集中在AI訓(xùn)練所需的GPU上，還集中在半導(dǎo)體對(duì)國(guó)防系統(tǒng)的廣泛適用性上。從冷戰(zhàn)結(jié)束到最近，幾乎所有先進(jìn)的半導(dǎo)體設(shè)計(jì)和制造能力都在美國(guó)、歐洲、日本、韓國(guó)或臺(tái)灣地區(qū)。只有這些國(guó)家擁有將復(fù)雜芯片部署到軍事系統(tǒng)所需的勞動(dòng)力和專業(yè)知識(shí)。此外，每個(gè)國(guó)家半導(dǎo)體行業(yè)的巨大差異也造成了可以利用的勞動(dòng)力的差異。例如，韓國(guó)擁有特別強(qiáng)大的內(nèi)存勞動(dòng)力，而美國(guó)和歐洲公司在模擬和混合信號(hào)芯片方面保持著強(qiáng)大的市場(chǎng)地位。然而，在過(guò)去十年中，中國(guó)積極嘗試發(fā)展更先進(jìn)的芯片制造能力，就像中國(guó)大陸與臺(tái)灣地區(qū)、日本、韓國(guó)和美國(guó)等其他主要芯片生產(chǎn)國(guó)之間的地緣政治緊張局勢(shì)升級(jí)一樣。這引發(fā)了一種前景，即美國(guó)及其伙伴和盟友在尖端芯片制造能力方面可能不再擁有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，而他們的對(duì)手可能會(huì)利用芯片技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)自己的防御系統(tǒng)（美國(guó)與日本和韓國(guó)有正式的軍事同盟，與臺(tái)灣有非正式但實(shí)質(zhì)性的伙伴關(guān)系）。

現(xiàn)在，相互競(jìng)爭(zhēng)的軍事集團(tuán)正試圖建立先進(jìn)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。與此同時(shí)，亞太地區(qū)的政府正在進(jìn)行軍備競(jìng)賽。這種競(jìng)爭(zhēng)使得政府將資金投入到他們的芯片產(chǎn)業(yè)中。中國(guó)在2014年啟動(dòng)了本輪芯片補(bǔ)貼，將芯片確定為“中國(guó)制造2025”產(chǎn)業(yè)政策的關(guān)鍵技術(shù)，并啟動(dòng)了國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金，為半導(dǎo)體投資提供資金。作為回應(yīng)，日本為臺(tái)積電和美光等外國(guó)芯片公司提供資金，用于建設(shè)新設(shè)施或升級(jí)現(xiàn)有設(shè)施，并建立一家名為Rapidus的新芯片制造商，該公司將尋求尖端的芯片制造能力。美國(guó)和歐盟分別推出了“芯片法案”，提供數(shù)百億美元的資金，以吸引更多的芯片投資。

此外，政府還實(shí)施了新的限制。最引人注目的例子是美國(guó)決定禁止向中國(guó)轉(zhuǎn)讓尖端GPU，以及“日本-荷蘭-美國(guó)”三方協(xié)議限制中國(guó)獲得先進(jìn)的芯片制造工具，如蝕刻、沉積和光刻設(shè)備。臺(tái)灣和韓國(guó)已經(jīng)采取措施阻止半導(dǎo)體專業(yè)技術(shù)向中國(guó)大陸的流失，阻止某些員工離開去中國(guó)公司工作。美國(guó)已經(jīng)宣布公民和綠卡持有者為某些中國(guó)公司工作是非法的。一些政府鼓勵(lì)大學(xué)更仔細(xì)地評(píng)估與中國(guó)大學(xué)合作的影響。

“芯片戰(zhàn)爭(zhēng)”正在重塑行業(yè)

通過(guò)將政治和安全問題帶到芯片供應(yīng)鏈和半導(dǎo)體研究的前沿,“芯片戰(zhàn)爭(zhēng)”正在重塑工業(yè)和貿(mào)易版圖。對(duì)于研究人員和公司來(lái)說(shuō)，這需要復(fù)雜的平衡行為。一方面，全人類都受益于芯片的進(jìn)一步發(fā)展及其帶來(lái)的許多技術(shù)。另一方面，在這些政治爭(zhēng)端的壓力下，芯片的研究和生產(chǎn)可能會(huì)變得更加分散。這是許多研究者意想不到的發(fā)展，但也是對(duì)歷史常態(tài)的回歸，其深遠(yuǎn)意義和長(zhǎng)期影響如同流水一樣，讓全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)變得不可思議但一定合情合理、自然。（剪報(bào)來(lái)源：https://www.nature.com/articles/s44287-023-00005-6）