美中芯片大战与美苏星球大战
(谢田是美国南卡罗莱纳大学艾肯商学院教授,早年曾获北京大学地球化学与宇宙化学硕士学位)
美国商务部工业与安全局(BIS)10月7日发出声明,限制对中国出口高端芯片及芯片制造设备。新规集中在两个方面,一个是对某些高端计算半导体芯片、超级计算机(电脑)最终用途的交易,以及涉及实体清单上某些实体的交易实施限制性出口管制;一个是对某些半导体制造项目和某些集成电路(IC)最终用途的交易实施新的管制。具体的规定包括,16纳米或14纳米或以下的非平面晶体管架构(即FinFET或GAAFET)的逻辑芯片,半间距为18纳米或更小的DRAM内存芯片,和具有128层以上的NAND闪存芯片。
按照美国官员的说法,新的限制措施对于阻止北京构成更大的经济和军事威胁是有必要的,因为某些依赖美国芯片、软件、工具和技术的高端计算能力,正在助力中共的军事现代化,包括发展大规模的毁灭性武器。
芯片示意图(123RF)
这个最新、对北京最全面、最严厉的芯片出口限制,还不只是有芯片和设备等物质上的限制,还含有对技术人才的限制。出口限制使得在中国芯片相关公司工作的华裔美国人,受到新规则的极大束缚。中国业界人士坦承,如果中国芯片企业无法雇用美国人才,所带来的冲击将远比被阻止购买芯片设备更大!美国商务部工业暨安全局的通告说,这项出口管制措施将限制中共取得先进运算芯片、超级电脑以及制造先进半导体的能力,相关能力与设备过去被中共用于提升其军事系统、开发大规模杀伤性武器,甚至被用来侵犯人权。
美国已经将“长江存储”等31个中国实体列入“未经核实名单”,而如果北京不提供协作,这些企业就可能被转入“实体名单”。放入“实体名单”的公司,就不能获得美国的技术或使用美国技术制造的产品,无论该产品是否在美国国内生产。随后,美国芯片工具制造商科磊(KLA Corp)就停止了向中国客户提供部分产品和服务,包括韩国SK海力士(SK Hynix)的在华工厂也将遵守美国最近出台的相关规定。
其实,即便是在美国10月份最新推出制裁之前,中国2022年自产芯片数量已经连续8个月下降,中国媒体称之为“创13年来最差纪录”。
截至今年8月底,中国芯片企业注销的数量也超过去年同期,刷新了该行业倒闭潮的纪录。今年前8个月,中国芯片企业倒闭的数量为3,470家,高于去年同期的3,420家和前年的1,397家。据彭博情报估计,美国对北京获得美国先进技术的最新限制,会使中国最大的芯片制造商“中芯国际”明年的增长减半。总部位于上海的中芯国际已被美国列入黑名单。
美国切断了北京芯片人才的来源,即便是中共大笔的资金投入,也没有在这个领域成功的可能,因为小小的芯片涉及的都是大而上的尖端产业,而且是西方国家一个跨国的多产业联盟。芯片蚀刻/光刻技术的龙头老大─荷兰的阿斯麦公司(ASML)的产品,其高端的蚀刻机根本就不出口给中国,下一步可能就完全断绝出口。北京想凭借一国之力,在几十个从激光光学、精密仪器、精密制造、数字机床、到先进材料等的尖端领域赶上十几个最先进的工业化国家,根本就没有可能。
美国最新的制裁,正如分析人士指出的那样,意味着美国将针对华为的制裁工具,扩展到了整个中国的半导体产业。中国的芯片业,现在将不得不承受与华为一样的痛苦。美国战略与国际研究中心(CSIS)的安全专家吉姆•刘易斯(Jim Lewis)认为,“制裁将使中国倒退数年”。而华兴资本的董事总经理吴思浩(SzeHo Ng)则说:“往轻点说,中国公司基本上是回到了石器时代。”
美国的这个策略很可能奏效,因为美国政府并没有展示出很担心中共会“弯道超车”或者“后来居上”,会让美国失去在半导体器件方面的领先地位。实际上,半导体产业从初始到现在,一直是美国一统天下。日本、韩国、台湾等在这个领域的地位,都是在应用和制造,在大规模、高质量、高良率、低成本、高利润的大规模生产上。大部分的生产都是在美国的基础研究的理论指导下,开展的应用研究和生产技术上的突破。
国际芯片行业高度复杂,相互关联。英特尔前中国公司总经理唐睿思(Christopher A. Thomas)说:“半导体代表了人类工程成就的最高形式。它们是我们作为一个物种创造的最困难的东西。一个国家怎么能靠自己来‘包揽一切’呢?”整个行业依赖于一体化的全球供应链,且已经形成了各国的专长和独特的竞争优势。大部分芯片的诞生过程,从上到下是这样的:美国设计芯片,使用荷兰设备,台湾来制造,或韩国来制造,最后由中国组装、包装和测试。中国处于产业链的最下游,是最简单也最容易被替代的。而上游的任何一环,从设计到设备到精密制造和高精度、高质量生产,都在美欧和美国的亚洲盟友之间进行。中共对这样的国际分工合作,只能望洋兴叹,无缘置喙。
2020年,中国芯片销售额增长了30.6%,达到398亿美元。但中国取得的大部分进展,都位于产业链的低端。在更先进的细分市场上,中国与外界的差距仍然很大,数年甚至数十年都难以赶上。一旦在芯片产业上与欧美脱钩,北京追赶的努力更是遥遥无期。习惯于计划经济的思考,迷信于“举国体制”和“集中力量办大事”,但芯片产业不同与中共六十年代和七十年代的“两弹一星”。能够帮助中国取得奥运金牌的做法,不适合制造半导体芯片。
美国在人才方面的卡脖子,更令中共寝食难安。美国的最新政策是不允许美籍华人和持有绿卡的华人科学家和工程师去给中国的半导体公司效力。中国国内绝大多数的半导体公司、厂家的技术骨干、公司创始人、研发专家、质量控制专家、制造专家都是来自美国和台湾的。据估计,有两百多位持有美国护照的台湾专家在中国的芯片厂工作。这些拿着美国护照或绿卡的专家们,现在正面临一个人生的巨大选择:留在中国还是回去美国。这种抉择的难度,比起当年钱学森、邓稼先等那批留美学人的归国决定,不可同日而语。
现在的这些学人没有共产主义的蛊惑,也没有报效祖国的壮志,更是目睹了钱学森等人在中共体制下饱经沧桑、备受迫害的历史,和台湾芯片专家最近这些年在中国的痛苦经历。中共唯一可能开出的引诱价码可能就是钱,而中共的钱能够持续多久还是一个巨大的问号。
相信大部分人会选择离开中国。
再者,这些在中国的科技人才之所以对中国具有巨大的使用价值,还是因为他们可以随时进出美国和中国,随时可以接触美国最先进的产业知识和技能,可以让他们现学现卖,从美国的实验室和工厂刻苦的学,然后回中国的实验室和工厂迅速的复制,来带动中国的技术水平与美国同步。美国政策转变之后,如果他们不回美国,他们会被切断与美国科技的联系,会出现快速的知识老化和退化,也会很快被中共弃若敝帚。这些精英人士当然理解自己的实力,更知道自己实力的来源,也知道他们对美国的体制和环境的依赖,所以很多人会明智的选择回美。而这批人才的回流美国,将是对中共最致命的一击。
《华尔街日报》的一篇报导说,美国芯片设备制造商有至少几十名员工被派驻在中国长江存储公司的工厂工作。据熟悉内情的人说,他们在工厂运营和发展制造能力方面发挥着关键的作用,带来了高技术含量芯片生产工具的专业知识。美国的制裁和技术合作的暂停时间延长,长江存储等客户将无法获得产业升级、维护专业的技能、和开发芯片所需的未来技术。美国的这次打击,据中国业内人士的爆料,会让中国芯片产业彻底的崩塌,因为美国现在居然不止打击中国的逻辑芯片,连记忆体芯片也一并打击。中国业界人士在哀号,这比坚壁清野还要惨烈,简直就是战争,是没有硝烟的战争,而中共根本没有还手之力。
《纽约时报》在8月底《习近平的芯片强国理想为何在现实中碰壁》的文章中指出,习近平对长江存储的高管说,半导体对制造业的重要性不亚于人类的心脏,“心脏不强,体量再大也不算强”。习近平敦促他们抓紧时间,取得技术突破。美国开始限制中国获得关键的半导体技术,使得习近平的心情也越来越迫切。
据悉世界上最先进的半导体生产设备的制造商阿斯麦(ASML)已经告诉其在美国的员工,根据拜登政府的新规定,不再为中国客户提供服务。阿斯麦的美国管理团队发给美国员工的电邮说:“无论是直接还是间接,阿斯麦美国员工必须避免为中国的任何客户提供服务、运输或支持,直至另行通知。同时,阿斯麦正在积极评估,哪些特定工厂将受到这一规定的影响。”这一禁令适用于所有美国员工,包括美国公民、绿卡持有人和居住在美国的外国公民。
阿斯麦一直在向中国客户提供其深紫外(DUV)光刻机,但一直没有提供其更先进的极紫外(EUV)光刻机。在阿斯麦切断中国的供应之际,美国供应商开始从一家领先的中国芯片公司撤回员工。应用材料公司、科磊公司和泛林集团已经开始或准备从中国领先的存储芯片制造商长江存储公司撤回员工。
美国刚刚出版的一本叫《芯片战:争夺全球最关键技术》(CHIP WAR: The Fight for the World’s Most Critical Technology)的书,是由克里斯•米勒(Chris Miller)写的,其中提到,人们熟悉的摩尔定律预测:工程师塞进硅芯片上的晶体管数量,大约每两年会翻一番。过去几十年来,预测得到令人称奇的验证。60年前,一个芯片只可容纳四个晶体管;今天,一个芯片上能装约118亿个。《芯片战》一书根据大量论据得出结论:“芯片行业现在既决定着全球经济结构,也决定着地缘政治力量的平衡!”
有趣的是,苏联人曾经想在芯片行业占据一席之地。美国的共产党员工程师阿尔弗雷德•萨伦特和乔尔•巴尔曾逃到苏联,帮助建立了苏联的计算机工业。但是共产党体制下的苏联科学家无法跟上美国芯片工程师的步伐。今天,亲北京的美国华裔科学家试图帮助中共赶上美国的芯片产业,有可能会成功吗?
高端芯片对于中共来说,就像是一块鸡肋,或者硅芯片做的鸡肋,因为中共对这个尖端而复杂的产业既攻克不下,也不愿意放下。中共购买芯片不成,又自行研发不成,其最后的结局就是花大钱从国际黑市和亲北京的国家转口贸易中偷偷的收购。但这样的迂回,随着美国制裁打击的深入,很可能没有任何收获,反而造成巨大的浪费。并且,中国第一波投资芯片产业的努力已经彻底破灭,习近平第二波的巨额投资刚刚启动,就面临美国的当头一棒,没有收益的芯片投资会拖垮中国的经济。这样的结局,美国对中共的打击,几乎就跟那个传奇性的美苏之间的“星球大战”计划对前苏联的打击一样,有异曲同工之妙。
所谓的“星球大战计划”(Star Wars),其大名是“战略防御倡议”(Strategic Defense Initiative)或者Star Wars Program(SDI)。计划源自美国前总统罗纳德•里根(雷根)1983年在冷战后期的一次演讲,当时引起巨大轰动。作为美国在1980年代研议的一个军事战略计划,其目标是建造太空中的激光(雷射)装置,来作为反弹道导弹的系统。这样,可以让敌人的核弹在进入大气层前就受到摧毁。
这个计划的核心,是以先进手段攻击敌方在外太空的洲际战略导弹和外太空的航天器,以防止对美国的核打击。计划的技术手段非常先进,如在外太空和地面部署高能定向武器(微波、激光、高能粒子束、电磁动能武器等)或常规打击武器,在敌方导弹来袭的各个阶段进行多层次拦截。计划针对的是前共产党国家苏联,预防苏联发动大规模的核武攻击。美国的盟国如英国、意大利、西德、以色列、日本等,也不同程度的参与了计划。
计划有两个部分,“洲际弹道导弹防御计划”和“反卫星计划”。当年的预算高达一万多亿美元。拦截系统由天基侦察卫星、天基反导弹卫星作为第一道防线,用常规弹头或定向武器攻击在发射和穿越大气层阶段的战略导弹。第二道防线由陆基或舰载激光武器摧毁穿出大气层的分离弹头。第三道防线由天基定向武器、电磁动能武器、陆基或舰载激光武器攻击在再入大气层前阶段飞行的核弹头。最后的第四道防线用反导导弹、动能武器、粒子束等武器摧毁重返大气层后的“漏网之鱼”。四道防线听起来非常的高大上,非常的振奋人心。
“星球大战计划”1985年1月4日由美国政府立项开发,定名为:反弹道导弹防御系统的战略防御计划,原订于1994年开始部署。但由于费用昂贵,技术难度太大,许多计划中的项目等最终无限期延长甚至终止。加上苏联于1991年解体,美国在花了近千亿美元之后,于20世纪90年代宣布中止“星球大战计划。”但也没有完全浪费,相关的资源缩编改组为“弹道飞弹防御组织”(Ballistic Missile Defense Organization),最近在2002年又再次改名为“导弹防御局”(Missile Defense Agency)。
后来,中央情报局的冷战密件曝光,这个计划被认为是一场彻底的骗局!有人认为,星战计划只是美国政府为了拖垮苏联而采取的一种宣传手段而已。当然,五角大楼不这样认为,而是说计划之所以没能实施,是因为存在技术缺陷,不是骗局。但不管如何,这个如科幻小说般的庞大计划,确实震撼了全世界各国,也把前苏联共产党政权吓了个半死。计划在1980年代产生了真正的外交效果,苏联高层为美国计划的庞大与先进性而感到恐慌。苏联人不知道美国人能不能办得到,但他们却很有自知之明,清楚他们自己肯定做不到,没有办法与美国抗衡。前苏联由于认识到自身国力有限、经济规模不足、技术储备不足,很难与美国进行新一轮的太空军备竞赛,随后不得不与美国进行限制核武器的谈判。再后来,耗尽国力的这个第一个共产主义政权,终于土崩瓦解。
今天的芯片,对于军事战略的影响,不亚于当年星球大战时的火箭、激光和动能武器。星球大战在地球外的宏观视野上展开,拖垮了前苏联政权;芯片大战从地球上的微观视野上进行,看来也很可能会拖垮中共的政权。
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