朱头山

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中美芯片战的对策分析

(2024-02-28 11:15:56) 下一个

中美互为最大对手的格局,恐怕在近十年内不会改变。但双方都没有展开军事冲突的意愿,冷战时代的理论迄今还是被各方接受的,那就是在核战争中没有胜家。中国虽然核武器比美俄少了一个数量级,但也相当可怕。中国想取代美国成为老大,美国要避免这个结局,这场“修昔底德陷阱”的争斗最有可能以冷战的方式展开, 而其中制胜的关键是技术。

中国自2010年取代日本,成为世界第二经济体以后,就引起了美国的关注。但当时,美国认为中国只是做低科技的代工,美国吃肉,中国喝汤,而且中国攒的钱又存到美国,这是个合算的买卖。直到中国发布了《中国制造2025 》, 美国才意识到中国是要取代自己,也来吃肉,这就揪心了!

《中国制造2025》 是中国政府于2015年5月发布的一份国家战略计划,旨在到2025年将中国制造业提升到世界制造强国行列。该计划涵盖了10个重点领域,包括:

新一代信息技术
高端装备
生物医药
新材料 *

新能源汽车
航空航天
海洋工程
农产品加工
先进轨道交通
智能电网

以后两国就纠纷不断,2018年川普政府发动了贸易战,并对华为等企业实行制裁。但中国的科技发展似乎并没有得到抑制,十个领域中的大多数都得到了长足的进步,尤其在新能源方面,不但科技发展得很好,生产和市场也做得很好,已经形成垄断优势,正在蓄势待发,倾销到全球。英美成为世界首强,有理论认为它们分别依靠煤和石油两种能源及其相关技术,那么,中国可能依靠在新能源及其相关技术的垄断能力,成为第三个世界首强?

但在新一代信息技术中的皇冠,半导体芯片方面,中国面临短板。而最近AI的迅猛发展,让全世界都意识到这是一种真正的Game changer! AI可能极大地提高生产力,特别是可以提高军事能力。美国的王牌飞行员和AI模拟格斗时,没有赢过一场,他说从来没想到过AI会在迎面时攻击,因为人类会避免这种危险的位置,而AI是从数据练习中发现迎面攻击胜率最高。未来熟记百亿种战场信息的AI参谋,会设计出对手匪夷所思的作战方案,并根据战场形势迅速随机应变,做出最有利的决策。如果战场上败了,经济上再强大也没用,南宋富裕的江南不成了落后的蒙古人的奴隶场吗?

因此,美国认为,只要在芯片上卡中国的脖子,一两拨千斤,就能对中国形成优势,至少是军事上的优势。美国的政策是:

加大对芯片产业的投入: 美国政府通过《芯片法案》等措施,加大对芯片产业的研发和生产的投入,以提升美国芯片产业的竞争力。限制对中国芯片产业的技术出口: 美国政府通过出口管制等措施,限制美国企业向中国芯片企业出口技术和产品,以阻碍中国芯片产业的发展。构建芯片产业联盟: 美国积极与盟友合作,构建芯片产业联盟,以共同应对中国芯片产业的崛起。

以前美国和苏联之间也发生过科技战。苏联失败的根本原因,是其科技发展是政府导向的,而非市场导向的,生产出来的高科技产品无法盈利,因此也无法进一步发展。中国在其它高科技产业上,吸取了这个教训,国家的投资多投向私营企业,也不是把鸡蛋放在一个篮子里,而是任由它们互相竞争。这样会发生骗钱,失败的事,但只要是成功的,都是货真价实的,因为它们是经历了市场竞争的考验的东西。在新能源汽车,光伏板,电子商务上都是这样,华为,BYD,阿里,拼多多都是私营企业,它们的成功,都是市场竞争的结果。

在芯片方面,中国的对策是:坚持自主研发: 中国政府大力支持芯片产业的自主研发,加大对研发投入,突破关键技术,提升国产芯片的替代率。完善产业链布局: 中国积极完善芯片产业链布局,加强基础材料、设备、制造等环节的建设,提升产业链的完整性和自主可控能力。培育人才队伍: 中国大力培育芯片产业人才队伍,加强高校教育和人才引进,提升人才支撑能力。

对于美国来说,中国这个对手有点特殊,它既是自己要抑制的对手,但自己的芯片企业也离不开中国巨大的市场。因此,政府既要阻止中国获得设计,生产高级芯片的能力,以及得到AI相关的高级芯片,又要让中国购买自己生产的芯片和相关产品,否则自己的厂家要破产。这个度很难掌握,使得问题更麻烦的是,虽然美国拥有很多技术专利,但本身并非芯片生产的大家,更不是生产设备,材料的大家。要让别的国家损失利益跟着它干,大约好处是不能少的,而且还不一定死心塌地。

中国也看到了这一点,其中的一个对策,就是大力投资于成熟芯片的生产能力。这些成熟产品不属于美国禁运的产品,其市场份额最大,也是那些参加禁运的各国厂家的盈利主力。一旦中国在成熟芯片上拥有垄断性生产能力,将之在全球倾销,将严重打击那些参加禁运的各国企业,将它们打得破产,皮之不存毛将焉附,那些高级技术,也像死了实体的脑袋那样,没什么用了。

技术角度,去年中国华为发布了在没有荷兰的EVU的条件下,采用7纳米工艺制造的麒麟9000S芯片。这是个惊人的成就,经过美国的分析,认为中国是使用DUV光刻机多次曝光制造了7纳米芯片。DUV光刻机是使用深紫外光进行曝光的,波长为193纳米。EUV光刻机是使用极紫外光进行曝光的,波长为13.5纳米。EUV光刻机的精度更高,可以制造更先进的芯片。由于EVU已对中国禁运,中国利用较落后的DUV成功实现7纳米芯片量产,现在又在建设5纳米生产线,这是个巨大的技术突破,因为以前美国公司也试过,没有实现有经济意义的成功,而中国这次芯片的设计上也有突破,如通过芯片设计优化,华为麒麟9000S芯片的面积缩小了约15%,从而提高了芯片的良率。通过芯片设计优化,华为麒麟9000S芯片的功耗降低了约10%,从而提高了芯片的续航能力。也就是不光光是依靠DUV多次曝光,还有很多技术突破为此做出了贡献。

美国又迫使荷兰禁运DUV,但中国抢购了很多,而自己的DUV也在研制过程中。除了这个工艺,中国目前正以石墨烯和量子芯片、软件定义晶上系统以及芯粒(Chiplet)等几条线路齐头并进,其中两年前还鲜有人问津的芯粒技术被认为可能代表了中国最为现实的希望。

在芯片厂商制造能力已经逐渐逼近攻克1纳米制程之际,芯粒技术被普遍认为具有在后摩尔定律时代支持持续增长的潜力。《麻省理工科技评论》将其选为2024年十大突破性技术之一。中国虽无法购买、无力制造最强大的芯片,但可以利用这一技术将有能力制造的低级芯片像搭积木一样地粘合在一起,造出接近、甚至超过遭禁芯片算力水平的芯片。从商业角度来看,使用芯粒架构有很大的优势,如果中国公司能够设计出芯粒系统 ,那么就可能提供了一种绕过(美国)政府出口管制的途径。

如果说芯粒造芯在理论上可以在一定程度上绕过最先进的光刻机的话,这一技术也在制造流程的封装领域提出了更大的挑战,该架构的核心涉及大幅提高封装密度。然而对中国来说,在芯片设计、制造和封装测试三大环节中,制造一环壁垒重重,而封装是一个相对较为有望迎头赶上的环节,中国公司已经占有全球38%的封装市场。因此,如果中国在设计和制造方面取得突破,在封装方面可能更加容易点。

美国对中国大张旗鼓的封锁政策,把中国公司和政府,人民推到了一起。以前像华为这类企业是不会想到去采购国内的芯片的,但现在不但华为,就像小米这些未被禁运的厂家,也开始采购国内产品,这就为国内芯片厂家提供了盈利的契机。人民的爱国热情虽然不可高估,但在买手机上,宁可花钱买价高质次的中国芯片手机,这几百块钱的小意思还是可以做到的,积少成多,就为国产芯片提供了盈利空间,这些盈利会转化成企业成长,技术进步的动力。

而像华为这些大企业,更加注重国内生产链的建设,它现在不但有手机,也有了操作软件,上游和下游一切俱全,形成了独立的体系。这使得美国要施加影响的难度更大了,以前所有Android系统都不兼容华为手机,别人就是喜欢也无法买,因为没法用App, 但现在已经有了鸿蒙系统及其系列兼容软件,为华为以及未来受到美国制裁的中国电器提供一个摆脱美国软件控制的工具。

总之,这场芯片战目前看还是胜负难料,最有可能的结局是两败俱伤。在经济上,合作总是比死掐好,特别是意识到无法取得压倒性胜利的情况下!

 

 

 

 

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评论
华府采菊人 回复 悄悄话
以前可以用铁脚板跑过美国十轮大卡车, 如今难道用榔头锉刀就做不出芯片吗!!!
dong140 回复 悄悄话 谢谢分享。很专业。
工人 回复 悄悄话 博主,啥都懂?芯片技术限制出口早就有之。只是执行的不严格。美国人真的是too young too simple and sometimes naive.美国人从来没有把中国当作敌人,但是当美国人清楚了中国一直把美国当作敌人,就不得不对技术出口的严格限制。从这个角度上来说,华为就是一个需要特别注意的对手,因为华为就是因偷窃技术起家的。半导体技术发展的太快了。现在是已经在做1纳米的器件,当年在做1微米的器件的时候,已经有实验室做10纳米的实验室了。但是芯片并不是都要做到1纳米的工艺,很多高性能的模拟芯片反而需要比较更加成熟的工艺。而且做高性能的模拟芯片,不单是技术,而且简
直是一种艺术。美国政府原来是想全球化,把自己国内污染环境,利润率低的企业搬到国外,现在才梦醒。为了自己国家的战略安全,不得不这样做。前面有人说,美国做不好半导体,其实过去IBM原来是做的技术最好的。只不过现在IBM 已经不做这个行业了。当年日本做半导体也是做做存储器,而美国公司做CPU。做高性能的模拟芯片,mixed signals Semiconductor chip还是最好的。美国人在面临生死存亡的时候还是会玩命的。
朱头山 回复 悄悄话 回复 'somers' 的评论 : 我的理解,芯粒的优势是运算功能,而不是更小。其实手机芯片,除了华为,美国对中国并不禁运,只是不让你会造。禁的是运算能力超群的AI芯片,在那儿体积大小倒不是主要问题了。如果中国能用芯粒技术把14,甚至28nm的芯片集合起来实现强大算力,那也很了不起了!
朱头山 回复 悄悄话 回复 'FollowNature' 的评论 : 谢谢欣赏
FollowNature 回复 悄悄话 老朱真的是用心收集科技资讯,好像记得是医学背景。跨学科写岀来,比很多只是嘲讽的人强太多。
硅谷工匠 回复 悄悄话 中国当年引进彩电生产线,把彩电搞成了垃圾。现在就是把芯片搞成垃圾。严格来说你也管不了。
西方也有自己的苦恼。芯粒是英特尔的押宝,1nm制成是台积电的押宝。我认为台积电是对的。芯粒我不认为有前途,就像一家饭店决定不做饭菜,而是把周围几家饭店的东西采购来做盒饭。这是一个很“下贱”的无可奈何之举。你会做,别人也会。没有壁垒的哗众取宠。英特尔在美国加州,人懒,有可能在家工作,和台积电的台湾人中国人吃睡在厂里没法比。给他们一样的设备英特尔也不行。现在AI时代,拼的是1nm的成品率。只有这样才有利润。
迟早,芯片就和手纸一样是垃圾。现在大家都在续命,直到三战开始。
世事轮回 回复 悄悄话 作者提到十年,俺愿意等12年。2036年,一个特殊的年份。回头再看博主的博文
somers 回复 悄悄话 五毛的逻辑很搞笑。采用多重曝光,必然导致光刻机的损耗成倍增加。用不了几年,现在屯积的机器都用废了。采用小芯粒技术你就赶是西方了?人家是3纳米+小芯粒,你是14纳米+小芯粒。你赶上了吗?
lostman 回复 悄悄话 掉毛,没有西方技术,就玩苏联的电子管
pujing 回复 悄悄话 这一年,美国生产的芯片占有率,下降了,中国上升了。好像是这样。
泥川 回复 悄悄话 中美技术差距没有缩小。

一方面,对中国扼制。如中芯南方,在生产7nm麒麟9000S芯片之后,遭到美国禁运先进技术,设备,材料。中国自己最好的设备,是上海微电子装备集团最近研发的28nm光刻机。

另一方面,美国自己也很猛。

Intel势头强劲,将于2026年生产14A(1.4纳米)节点,2028年10A(1纳米)节点。将用18A 技术为微软造一款未公开的芯片,目前预计代工订单金额将达到150亿美元。计划2030取代三星成为全球第二大代工厂,下一步成为老大。

中国赶超在于芯片制造设备的突破,需要用好一笔大钱。大概不是10年8年做得到的。
John_Spade4 回复 悄悄话 楼下几位的愚蠢程度已经到了可笑的地步
Firefox01 回复 悄悄话 动态平衡,正如动态清零,一切都在动态中,尤其是处于“百年未有之变局,我们一起推动一下”的大好时机之时。
诚信 回复 悄悄话
Do you know any relation between ignorance and omniscience?

“无知” 与 “无所不知” 的关系是什么?

无知之极 = 无所不知

modems 回复 悄悄话 猪头山怕也是AI扮演的,什么都懂,入魂入脑
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