英伟达、台积电、华为:为何美国、中国等国家争夺电脑芯片——彭博社
Ian King, Debby Wu
半导体制造。摄影师:辛迪·舒尔茨/彭博社计算机芯片是数字经济的引擎,其日益强大的性能正推动生成式人工智能等技术发展,这些技术有望彻底改变多个行业。
难怪这些设备如今成为全球经济强国激烈竞争的焦点。美国总统乔·拜登出台了一系列限制措施以遏制中国的半导体发展。初步迹象表明,其继任者唐纳德·特朗普将扩大这些限制。
为何芯片如此关键?
它们是处理和解读海量数据的必需品,这些数据已堪比经济命脉的石油。
芯片(半导体或集成电路的简称)由沉积在硅晶圆上的材料制成,可执行多种功能。
存储数据的存储芯片相对简单,像大宗商品一样交易。运行程序、充当设备"大脑"的逻辑芯片则更复杂昂贵。英伟达公司的H100人工智能加速器等组件,既关乎国家安全,也牵动着谷歌母公司Alphabet和微软等科技巨头的命运——这些企业正竞相建设AI数据中心,争夺被视为计算技术未来的主导权。
即便是日常设备也越来越依赖芯片。在一辆装满电子装置的汽车里,每次按下按钮都需要简单的芯片将触碰转化为电子信号。所有依靠电池供电的设备都需要芯片来转换和调节电流。
为何芯片制造成为争夺焦点?
当新冠疫情打乱亚洲的芯片生产,导致全球科技供应链陷入混乱时,半导体的关键作用便凸显出来。
全球领先的半导体技术大多源自美国,但如今主导芯片制造的却是台湾和韩国。中国是电子元件的最大市场,并且越来越渴望自主生产更多芯片。
美国正通过出口管制和进口关税来遏制中国的芯片雄心。包括华为技术有限公司在内的中国领先科技企业被列入所谓美国实体清单,这意味着美国芯片技术供应商必须获得政府批准才能向这些被列入黑名单的公司销售产品。
美国常以国家安全担忧为由为其限制措施辩护,并指责中国在贸易中不公平竞争。拜登政府拨出巨额联邦资金,旨在将这些元件的实体生产迁回国内,减少对东亚少数工厂的危险依赖。包括西班牙、印度和日本在内的其他国家也正试图将芯片制造迁回本国或首次引入本土。
全球芯片投资
以美元计价的半导体领域已投入或计划投入资金
资料来源:彭博社报道与研究、半导体产业协会
谁掌控供应链?
芯片制造已成为日益垄断的行业。新建晶圆厂造价超200亿美元,需数年建设且必须24小时满负荷运转才能盈利。这种规模要求使得拥有尖端技术的企业仅剩三家——台积电、韩国三星电子和美国英特尔。台积电与三星作为所谓代工厂,为全球企业提供外包制造服务。
全球顶尖科技公司都依赖台湾地区的最先进制造技术。
在产业链下游,模拟芯片制造构成庞大产业。德州仪器和意法半导体等公司是这类元件的主要生产商,其产品用于智能手机电源调节和温度控制等领域。中国正重点布局这一领域——由于被限制获取高端芯片制造设备,中国正大力投资提升该领域产能。
包括华为在内的中国领先科技公司被列入所谓的美国实体清单。摄影师:Stefan Wermuth/彭博社### 美国芯片限制措施见效了吗?
尽管中国努力发展本土半导体产业,但国内芯片制造商仍主要依赖美国及其他外国技术,且其获取海外设计和制造的芯片设备渠道正在萎缩。
在人工智能和超级计算机使用的最先进芯片方面,情况则更为复杂。
美国于2022年对这些领域实施了更严格的出口管制,以阻止中国发展被华盛顿视为潜在军事威胁的能力。这些限制包括对可向中国出口的、对AI发展至关重要的英伟达芯片的精密程度设限。
这并未阻止中国企业在AI领域取得重大进展。今年1月,杭州初创企业深度求索发布了一款AI模型,其性能与美国竞争对手OpenAI和Meta Platforms Inc.的最佳产品相媲美,并表示开发成本仅为后者一小部分。这一突破性进展重新激发了中国科技界的活力,国内媒体将其描述为在美国遏制下取得的重大成就。
中国芯片制造进展如何?
华为正在全国构建半导体制造设施的影子生产网络,这将使这家被列入黑名单的企业能够规避美国制裁。2023年,该公司推出了一款搭载所谓7纳米技术处理器的智能手机——该技术比美国规定所允许的更为先进。
但美国的限制措施实际上阻碍了华为和其他中国芯片制造商开发最先进半导体的努力——至少目前如此。截至2024年底,华为似乎仍在其下一代产品中使用相同的7纳米芯片,这表明其在向更高水平迈进时遇到了困难。
英伟达的人工智能GPU。摄影师:I-Hwa Cheng/彭博社### 特朗普在做什么?
新一届美国政府一直在制定比拜登政府更严格的芯片限制措施,并施压盟友加强对中国半导体产业的限制。
据彭博新闻社报道,特朗普政府官员近期与日本和荷兰同行会面,讨论限制东京电子有限公司和ASML控股公司的工程师在中国维护半导体制造设备的问题。此外,华盛顿方面还就对中国特定公司实施制裁进行了初步讨论。
据彭博新闻社2月报道,一些特朗普政府官员还旨在进一步限制可无需许可证出口到中国的英伟达芯片类型。他们还在就收紧对全球范围内可无需许可证出口的人工智能芯片数量的限制进行初步讨论。
其他国家和地区在做什么?
- 欧盟已制定了一项460亿美元的计划,旨在扩大本土制造规模。欧盟委员会预计该领域的公私投资总额将超过1080亿美元,目标是到2030年将该集团芯片产量占比提升一倍至全球市场的20%。
- 日本和韩国正计划投入数十亿美元提振本国芯片产业。日本企业在芯片制造设备设计领域处于全球领先地位,而韩国巨头三星和SK海力士则是存储芯片(尤其是英伟达使用的芯片)领域的全球领导者。
- 印度于2024年2月批准了价值150亿美元的半导体工厂投资计划,其中包括塔塔集团建设该国首个大型芯片制造厂的提案。
- 沙特阿拉伯的公共投资基金正考虑进行一笔未公开具体数额的"重大投资",以启动该国进军芯片领域的计划,旨在实现依赖化石燃料的经济多元化。
- 日本经济产业省已为2021年启动的芯片战略筹集约253亿美元资金,项目包括台积电在熊本县南部的两座晶圆厂及北海道北部的另一座晶圆厂,日本本土企业Rapidus公司计划于2027年在北海道实现2纳米逻辑芯片量产。
- 德国成为半导体强国的计划因政治动荡和英特尔暂停对马格德堡300亿欧元(309亿美元)投资等因素而逐渐搁浅。
全球芯片生产的最大风险是什么?
台海潜在冲突。
中国长期宣称这座距其海岸约100英里(160公里)的岛屿为其领土,并威胁将武力阻止其正式独立。美国一直是台湾当局的主要支持者。
战争可能切断台湾芯片制造巨头台积电与全球客户的联系。该公司几乎以一己之力开创了"代工"商业模式——为他人代工生产芯片设计。苹果公司等大客户带来的海量订单,使台积电积累了行业领先的专业技术,如今全球都依赖它。该公司2022年在营收上已超越英特尔。要达到其规模与技术实力需要多年时间,且耗资巨大。