首页 2024年度读书榜单 2023年度读书榜单 2022年度读书榜单 更多历年榜单 放肆狂人 2025-03-17 08:10:01

从芯片战争看清 全球化逻辑 和 关乎国运的启示

引言

上世纪50年代,当诺伊斯和基尔比最初发明了集成电路时,他们绝对无法想象它在七十年后的今天会占据多么重要的地位。历史上从来没有哪个产品、哪个产业能与芯片相比拟,它是整个现代社会的基石,是人类科技与工业当之无愧的巅峰之作。它的发展史是一部汇聚了科学、工程、商业、政治的史诗,从中,我们惊叹于人类的智慧与果敢,也慨叹于这个魅力十足、充满机会,却也凶险残酷的市场;我们能窥见企业、国家间的竞争和博弈,能看到国际形势和全球化趋势的涨落变化,也或许能得到一些关乎国运的启示。

独一无二的芯片

芯片产业有三个特质,是别人往往不具备的。它在各环节都高度垄断,它汇集了无数最前沿的工程技术,同时它还有着极端的战略重要性。时至今日,没有任何其它产业像芯片这样能同时具备这三个特征,这使得芯片成了无数企业发家致富的法宝、以及大国之间争夺的核心。

在不足几个平方厘米的芯片上,汇集了成百亿上千亿个电子元件,每一个元件都在纳米尺度上进行操作,严格按照芯片设计来排布和摆放,单个元件甚至比新冠病毒还要小,这简直是难以想象的。而这样一个复杂到夸张的小物件却在每部手机、每台电脑,小到家里的洗衣机,大到最先进的制导导弹上都必不可缺;芯片无处不在,每年世界上生产的芯片数量甚至比人身上的细胞还要多;离开它,现代社会就根本无法运转。然而,如此庞大且关键的产业,却在各个环节都高度垄断,因为它的工业难度太高,集成的技术又太多,单单一台EUV光刻机上就包含了数十万的部件,成本超过1亿美元,阿斯麦花了30年、累积了数百亿美元的投资、构建了世界上最复杂的供应链,才让它能用于规模化生产。其他企业想要分一杯羹,需要投入无法估量的金钱和时间成本,而这几乎是不可能的;于是许多这样的关键节点,被世界上的一家或几家企业所完全控制——先进EUV光刻机只有阿斯麦能生产,最尖端的逻辑芯片(处理器)只有台积电和三星能制造……任何一个芯片的生产,都绕不开这些节点,整个供应链,其实都处在一种脆弱的平衡当中。

芯片行业如此特殊,根本上是因为它的发展过于迅猛。仙童和英特尔的联合创始人之一摩尔在上世纪60年代就做出预言,说芯片的计算能力每两年就会翻一番,这就是大名鼎鼎的摩尔定律,这个“定律”的生命力远超所有人的想象——芯片已经以指数级别发展了超过七十年。在这样的高速发展下,它变得越来越强大、越来越不可或缺,工程难度却也越来越高。即便后发者以追赶之姿、不计成本地投入,也不可能在短期内迎头赶上。这是一个技术高速积累了太久的产业,大浪淘沙所留下来的这些龙头企业,往往都已经有了几十年的市场、技术和经验的积淀,这让他们变得几乎无法复制。

芯片的形势会一直如此吗,它的未来如何呢。很多人说,摩尔定律已死,芯片已经发展到了一个瓶颈,的确,摩尔定律从来不是什么“定律”,它只是一个正确了太久的“预言”。如果芯片的发展停滞下来,那局势可能会有不同,因为旧有的技术和工程不可能永远挂着神秘的面纱,后发者只要“复制”就可以了,突破瓶颈不过是时间问题;但只要它的高速发展一日不停,这种高度分工却又高度垄断的局势就难以打破,在这种情况下,任何一个国家想要追求生产链完全的自主化都是不现实的。

况且,这不是摩尔定律第一次被质疑,芯片制造进入纳米尺度后的每一次进步都是那么的不可思议;今天,仍有业内人士宣称已经看到了清晰的道路、至少能将晶体管密度再提升50倍。在平面制程上,接近原子直径的工程尺度的确是接近理论极限了,但目前最前沿的芯片制程还能垂直堆叠寻求新的发展;此外,芯片设计已经在从通用化的路线逐渐向专业化、定制化路线过渡,由此再通过更先进的集成技术或许还能延续计算能力的升级。也许的确有一个极限存在,但说不好会是理论极限先到来,还是工程极限、甚至是商业极限先到来,不过在此之前,或是说在可预见的很长一段时间内,它的重要性都将只增不减。

从芯片看全球化的过去和未来

芯片是乘着全球化的快车发展起来的,它的体内流淌着全球化的血液,也为我们提供了一个很特别、很重要的观察全球化的切口。

芯片的全球化发展不是靠某个个人、企业或者国家推动的,全球化是整个产业市场自发的趋势。从它诞生之初,就有一种不受束缚的秉性:最初帮助芯片发展起来的是美国的军工订单,但它显然不满足于此,逐渐开始寻求民用市场的开拓;在国内民用市场还未完全站稳脚跟,就又开始寻求国际供应链的建立和国际市场的开拓,于是早在上世纪60年代,仙童、TI在亚洲大量开设制造工厂时,芯片的全球化进程就已经开始了。

全球化的供应链对半导体行业有这样几个好处。

其一是关于劳动力禀赋。亚洲的劳动力成本要远远低于美国本土,在这里开设工厂不仅能享受到低成本,还不会受到工会问题的困扰,甚至还有更高的良品率,这是早期全球化的重要推动力,也为当前以亚洲为中心的供应链奠定了基础。

其二是关于专业性互补。因为半导体产业所集成的技术和工程环节过于繁杂,在每个环节上的每个制造设备上的每个部件都需要极高的专业性,因此很多时候从国际市场上进行采购是必然的选择,全球化生产链上的各个节点凭借互补的专业性生产出了更便宜、却更高质量、有时甚至是不可替代的产品部件,这才造就了最后的芯片。

其三是关于环节分拆。按最粗略的方式来分的话,芯片包含设计和制造两个环节,早期这两个环节是集成在一起的,仙童、TI、英特尔等公司既设计自己的芯片,又有自己的晶圆厂。随着制程的复杂化,芯片制造的成本越来越高,建造一个晶圆厂所需的动辄数十亿美元的投资对于绝大多数初创公司来说是一个天文数字。但是如果芯片制造能外包出去,单单进行芯片设计的话,几百万美元的投资就完全足够,于是众多的无晶圆厂公司便能专注于芯片设计——英伟达、高通等无数初创公司,以及他们带来的移动通信、高级图形、并行设计等新型计算正是以这种方式发展起来的。环节分拆是催化芯片设计遍地开花的关键,也是加速芯片制造规模化的关键。分拆出去的制造环节,正是由台湾承接了绝大部分。到了后期,随着制造难度的进一步加大,尖端芯片只有台积电能够代工生产,环节分拆成了一个必选项,美国主要的芯片制造商们逐渐放弃了一体化模式,即便是英特尔也难以违背这一趋势。

最后是关于可靠性考量。对于早期半导体公司来说,不设晶圆厂虽然大大降低了初创成本,但也面临一个现实的隐患,那就是他们可能要依赖那些有一体化能力的竞争对手来制造芯片,这显然是很不利的,于是当远在大洋彼岸的台积电推出了芯片外包代工服务,并承诺绝不会涉足芯片设计时,它成了这些公司最自然可靠的选择。到中期,随着全球化的加深,地缘政治因素不得不被纳入考虑,美国没有能堪大任的光刻机制造公司,却也不愿意与竞争对手日本共享前沿技术,于是相似地,阿斯麦和荷兰政府成了自然的选择,因为他们被认为是可靠的合作伙伴。当然,可靠性不是一个一成不变的指标,曾经的地缘优势,也可能在一段时间后变为地缘劣势,对于当下的美国来说,中国台湾垄断了太多的芯片制造环节,在中美博弈的大背景下,这是很严重的问题;退一步说,即便是看起来无比可靠的阿斯麦,单就它是全球唯一能生产EUV光刻机的公司这一事实来说,其实也是十分令人担忧的。

除了供应链以外,半导体市场也是高度全球化的。芯片能发展到今天的水平,国际市场扮演了很重要的角色,让摩尔定律迸发出强大生命力的,不光是科学家、工程师们的智慧,更是它在市场上凭借其无可比拟的魅力所带来的巨量的经济效益。芯片是现代社会的基石,它在生产生活中无处不在,全球每年生产百万亿块芯片,每块芯片却比同等质量的黄金还要昂贵许多,可想而知这里面蕴藏的市场有多么广阔。说到底,利润才是芯片科技发展的首要驱动力。

回看芯片的全球化,它不像其他一些较为单纯的产业链,各个国家依托其生产要素的独特禀赋,通过国际间的分工合作,追求效率和效益的最大化。一方面,它对技术工程水平的需求过于苛刻,以至于全球化供应链是其迫不得已的选择。另一方面,它又拥有过于重要的战略地位:经济上,它在国际市场上有极强的金融杀戮能力,能带动整个电子产业生态,乃至整个先进制造业和高新技术产业的繁荣;军事上,芯片直接决定了导弹武器的精确度和杀伤力,是现代军事从机械化战争过渡到信息化、智能化战争的基石,在芯片上落后就等于是在军事上落后;政治上,芯片实力极大地决定了一个国家在数字空间的话语权,而在当今的世界,这无疑是衡量国家实力最重要的参考指标之一。

由此可见,全球化早已不是芯片发展的一个附属品,如今,它已经深深刻在了芯片产业的骨子里——芯片无法离开全球市场,更无法离开全球供应链。全球化对芯片如此重要,但芯片的全球化同时又是极端脆弱的,因为太多环节实质上被一家或几家企业、被一个或寥寥几个国家和地区垄断。

实际上,当我们重新审视全球化时会发现,国与国在全球化进程中共同获利的同时,也产生了越来越深的依赖关系;当地缘政治问题产生时,这些依赖都可以被用作武器。全球化程度越深,这种依赖就越深,作为武器时的杀伤力就越大;而全球化产业的国际分工程度越高、技术难度越高、战略价值越大,这种效应就越明显。因此,在集三个特点于一身的芯片产业,这种效应体现的淋漓尽致。

于是,我们有了一个新的视角来理解这轮逆全球化浪潮:在全球化高速运转、全球经济飞速发展了三十年之后,各国以前所未有的程度紧密地联系在一起;然而随着中国国力飞速提升,美国的霸权地位受到了威胁,美方为了遏制中国发展、维护本国利益而频出制裁措施,中美关系由此不断恶化,成为助长逆全球化趋势的主要推动力;如先前所说,之前构建的依赖此时都变成了武器,在芯片产业尤其如此,由于中国芯片从设计到制造都严重依赖国外供应链,美方便能通过对相关产品进行出口限制,切断中国芯片的供应,打击相关企业;而我国因为芯片行业起步晚、发展水平有限,并不能形成有效的反制措施。在这个行业,谁掌握了更多节点,谁就有更大的话语权、有更多的制裁火力。

那么,全球化的未来会走向何方呢,是从此一蹶不振、再也回不到从前的黄金时代,还是在暂时的波折过后继续向前发展呢?纵观历史,我们一共经历过三轮全球化周期,第一次从两次工业革命开始,到两次世界大战结束;第二次从战后经济复苏开始,过程中伴随着日德制造业的崛起和美日贸易摩擦的层层加码,最终在多种因素下催生的全球大滞胀中结束;第三次从世纪之交的计算机、互联网科技大发展和中国对国际贸易的深度参与开始,时至今日,中美关系恶化、疫情冲击、俄乌冲突,都促使逆全球化趋势重新占据上风。毫无疑问,我们已经进入了全球化的新一轮下行周期中,问题是,它会持续多久?

可以看到,每一轮全球化周期都是在技术变革中起势,又在逐渐升级的争端和随之而来的不同表现形式的萧条中结束。芯片行业在第二轮全球化周期的伊始出现,贯穿了后两轮全球化周期,并在其中始终扮演着很重要的角色,甚至可以说牵动了全球化的起落。日本在第二轮全球化周期中凭借DRAM和光刻制造的优势,在国际芯片市场上占据了重要地位、大有赶超美国之势,随同汽车、钢铁等制造业的同步崛起,打造了许多影响力十足的企业品牌,美日争端也在这一时期达到顶峰;后期或由于房市崩盘带来的资产负债表衰退等种种原因,日本进入了失落的三十年,而在芯片领域的直接体现是,他们错过了个人电脑的崛起,让以英特尔为代表的美国企业重新夺回了对芯片的掌控权,并建立了坚固的电子生态“护城河”,使美国至今仍在半导体领域处在领先地位。也正是在个人电脑、移动设备,以及互联网的繁荣下,世界迎来了第三轮全球化周期的起势。

于是我们可以理出这样的逻辑:全球化周期本质上是由核心技术的变革来牵动的,在这个核心技术的高速发展期,需要在全球寻求广阔的供应链和市场,于是直接或间接地带动了全球贸易的繁荣;在这其中,谁是核心技术的主导者,谁就能在国际市场上占据话语权,成为这辆高速行进的全球化列车的“车头”;当然,如前所述,这个过程中,随着经济的快速发展,各国的相互依赖也在加深,同时有关核心技术的竞争由企业逐渐上升到国家,地缘政治因素越来越不能被忽略,大国间对于这个核心技术的竞争逐渐进入白热化。作为领头者,要么选择以贸易保护的方式对竞争对手实施制裁,要么就只能努力比竞争对手“跑得更快”,然而在全球化飞速发展的繁荣时期,前一种“跳车”的方式所要付出的代价是极高的,“跑得更快”往往是一个更明智、也更优雅的选择。到了后期,随着这个核心技术所带来的经济效益进步趋缓,同时各国间的相互依赖进一步加深,领头者背靠自己在核心技术上的绝对优势,将这种依赖当作武器,以更低的成本和更好的效果对竞争对手施以制裁,维护自己的霸权地位,全球化随之进入下行周期。而能再次拉起一个新的上行周期的,往往是一个新的重大的技术变革,它所带来的发展潜力最终会让全球经济重新繁荣起来。

从芯片读懂国运

问题是,谁能成为新的领头者?我认为,这便是关乎国运的关键之问。

但在此之前,让我们先放慢脚步,看一看中国在这场芯片战争中到底处于怎样一个位置,然后再讨论未来我国的芯片产业将如何发展,我们到底又能从这场芯片战争中学到些什么。

其实早在上世纪50年代,我国就将发展半导体作为重要科学事项,但后来因为种种原因搁置,直到70、80年代,我国才重新回到国际半导体市场上。我们深刻认识到半导体研究的重要性,然而早期完全以政府主导的模式并无太好的效果。八十年代开始,随着改革开放,我国在世界制造业中开始占据越来越重要的位置,逐渐成为世界工厂,上海、深圳也已经成了电子组装的中心,但是对于芯片,我们的制造水平依然非常落后。九十年代,国内开始出现一些半导体合资企业,它们收到了政府的大力补贴,也引入了一些境外投资,但是这些企业都将自己的核心技术保护地很好,技术转让往往难以实现,我们从中获得的专业知识并不多。经历了种种坎坷之后,终于,在世纪之交,张汝京和他的中芯国际等一批创业者和创业公司先后开始在国内出现,并在政策引导和市场需求的共同驱动下取得了一定的发展,至此,我们的芯片制造产业终于走上正轨,虽然此时已经远远地落后了。

中芯国际用的是一种不同的策略。它从国外雇佣大量员工,并让他们来培训国内的新员工,于是制造技术和制造经验能够快速地被引入国内;同时,它积极地开拓国际市场,凭借自身技术能力的飞快进步,逐渐吸引了一些国际订单。此外,在这个阶段,许多经营遇到困难的外国芯片厂商看到了中国消费市场的巨大潜力,为了赢得中国市场、渡过难关,他们不惜转让出部分技术;于是国内厂商趁此机会与其创办合资企业,获得了一些关键的技术授权,从而加速发展起来。这和当年日本、台湾的芯片发展模式比较相似,都是通过“政府投资+人才吸引+技术转让+国际市场的开拓”——事实证明,对于后发者,这可能是半导体行业最高效的发展逻辑。

现阶段,遍观整个数字芯片产业链,在上游的软件生态、生产设备方面,我们的自主性仍较差,较多环节都受制于人;在中游的芯片设计、芯片制造上已经有了一定的成果,但在高端芯片领域仍然处于落后地位、难以与海外头部厂商竞争;在下游的一些领域中,我们的确已经有了一批如华为、字节这样的全球品牌,但更多的企业还是主要在国内市场发展,尚未打出国际影响力。总的来说,我们在芯片行业已经有了一些成果,但仍有很长的路要走。

改革开放以来,历经40年的高速发展,我们已经跃居全球第二大经济体,也几乎已经触及了高收入国家的门槛。但是这几年来,在疫情冲击、中美贸易争端等因素共同作用下,全球化进入下行周期,我们的经济发展出现了一些波折,很大程度上打击了国民的信心;很多人看到了90年代日本的影子——房地产泡沫破裂、人口老龄化、美国制裁……于是在怀疑我们会不会像日本一样,从此陷入长期停滞。但实际上,我们现在和日本当年的境况并不完全相同,日本当年的房地产泡沫要严重的多得多,他们当时的产业水平也比当下的我们要强得多,有一系列掌握核心技术、国际影响力很大的企业。换言之,我们还远未达到日本当年的发展水平,也并不面临那么严重的问题;如果真要担忧的话,倒不如担忧我们能否发展起来自己的核心技术、打造出更多有国际影响力的品牌,让经济维持尽可能长时间的高质量发展,彻底地摆脱中等收入陷阱。这才是我们从高速增长的“8”世代过渡到平稳高质量增长的“5”世代真正面临的挑战。

回望美国、日本芯片行业的发展历程,不难看出,想要实现经济转型、打造全球品牌,最重要的是以创新作为核心驱动力。科技创新能力直接决定了一个国家的核心技术能力,进而决定了本国品牌的竞争力。由此可知,发展创新力,是我们现阶段的解决问题的关键所在。那么,应该怎样做呢?

其实归结下来就两件事,一是培养出一批创新型人才,二是提供一个更优质的利好创新的市场环境。

纵观芯片发展的历史,其中充满了个人英雄主义的叙事,很多时候都是那么几个关键人物决定了行业的未来:诺伊斯从一开始就有进军民用市场的野心,为此在行业早期他不惜用降价策略来开拓市场,而正是借助广阔的民用市场所提供的丰沛资金,芯片才得以快速发展起来;盛田昭夫了解到美国的半导体技术后,敏锐地感知到了其经济潜力,凭借产品创新、精准的需求捕捉,以及高超的营销手段,将索尼打造成了世界一流的半导体公司,极大地带动了日本半导体产业的发展;格鲁夫在英特尔遇到严重的经营危机时,以一种偏执的领导方式,果断地放弃了DRAM市场,转而进军个人电脑领域,后者帮助英特尔建立了长达数十年的垄断地位;张忠谋带着他在TI的工作经验和野心来到台湾,创立台积电,首创起外包代工的商业模式,颠覆了整个行业的运作逻辑,乃至芯片生产的国际格局,在他的领导下,台积电成为世界上最重要的芯片制造商……我们并不缺少优秀的工程师和科研工作者,但我们缺少有能力、有野心的创业家。

而这其中的原因,除了在于仍有待优化的教育体制,很大程度上也是在于我们尚未建立起来一个利于创新的市场环境——中小民营企业往往融资难、抗风险能力弱,发展非常不充分,这是非常现实的问题。实际上,在芯片产业,历史已经无数次验证了,政府直接主导的效用是非常有限的:半导体的第一桶金的确来自军用订单,但是随后是民用市场的开拓,才让整个行业开始腾飞;冷战时期,苏联掌握了全球最强大的情报机构,在政府主导下,将“复制”策略做到了极致,然而苏联从未真正拥有自己的半导体产业,也永远没能赶上美国的步伐,这个后果是灾难性的,芯片的失利让苏联在计算机工业、军事技术等各个方面都远远落后了;我国在上世纪末认识到了芯片的重要性,政府大力呼吁半导体研究,给予了半导体产业大量的补贴,但由于技术基础薄弱和技术转让的不成功,收效甚微;日本、韩国、台湾政府在芯片发展早期的确都给予了大力的支持,但企业更多是凭借自己的创新和营销,在国际市场上取得成绩从而发展起来的……从根本上来说,从来都是市场、而非政府造就了芯片行业。

芯片和核弹是不同的。核弹可以由政府主导,但芯片不行。核弹的基础原理和技术路线清晰明了,涉及的工程精密度和复杂度远远低于芯片,在关键技术人才的带领下,只要政府肯不计成本地投入,造核弹的问题是可以攻克的,而且最重要的是,核弹不需要规模化生产,哪怕一枚一枚地造,也能构建起核威慑,那么也就完成了它的使命。但是芯片大不相同,它从头到脚都和市场牢牢绑定在一起,商品属性和战略属性是它的一体两面,它需要来自市场的供应链,也需要来自市场的消费——它涉及的工程环节太多、技术要求太高,只有作为商品发展起来了,有全球化的供应链和足够的经济效应作为支持,才能进一步升级,从而实现它的战略价值。如果从一开始就把他当作一个战略品并由政府主导,那么真正有市场价值、有创新能力的企业反而得不到发展机会,国家又不可能凭一己之力构建起完整的高端芯片供应链,于是芯片作为一个商品和战略品都会是失败的。

那么政府难道就只能冷眼旁观了吗?显然也不是的,政府真正需要做的,其实是提供一个良好的市场环境和对行业利好的政策环境,最好再加上深厚的人才储备和基础科学底蕴,然后再放手由市场去主导,我想这可能是最理想化的、最有利于新兴科技产业发展的状态吧。

当然,现阶段,单就芯片行业而言,它其实已经比较成熟了,我们作为后发者,是有比较清晰的追赶路线的,因而我们仍有必要依靠消费市场优势吸引技术转让、以及依靠庞大经济体量下的政府补贴,来在芯片产业的更多节点争取自主权,加速突破芯片瓶颈;但真正重要的是,在这之后呢?短期来看,半导体产业仍有广阔的发展空间,我们能否在上中下游都建立起有竞争力的全球品牌,在芯片领域谋得一席之地?长期来看,高度分工、高度专业化、极具重要性的芯片确实是前无古人,但未必是后无来者,那么我们能否在新的能引领时代的科技革命出现之时把握住机会,引领潮头?

我们已经错过了两次工业革命,也在这场芯片战争中入局太晚,那么下一次,我们能否做好准备?这可能是关乎国运的终极问题。

年度图书 历史/文化 年度图书 社会/科学 年度图书 外文小说
©2024-2025 vimge.com