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美国的半导体霸主地位是如何达成的?

2021-11-27718次阅读
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常有读者朋友错过文章更新
将“智谷趋势”设为星标
保持联系,一起前行

◎作者 | 木子Yanni

◎来源 | 浅黑科技(ID  qianheikeji)已获授权


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。


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。


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。


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。


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


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