《芯片戰爭：世界最關鍵技術的爭奪戰》第八部分：中國的人造衛星時刻？

《芯片戰爭：世界最關鍵技術的爭奪戰》是美國經濟史學家克里斯·米勒撰寫、蔡樹軍翻譯的科技類著作。該書以半導體產業全球分工為主線，追溯從冷戰至今的芯片技術發展歷程，闡釋芯片在現代軍事、經濟和地緣政治中的戰略地位。全書涵蓋美國通過技術博弈確立主導地位、臺灣半導體產業崛起、華為5G技術受限等案例，分析全球芯片短缺與供應鏈危機背后的國家競爭。書中提及美國《芯片法案》補貼政策、EUV光刻機研發困境等議題，揭示大國在人工智能與軍事技術領域的核心博弈。

中國的人造衛星時刻？

2020年初，在新冠病毒肆虐被封控期間，武漢高速公路空無一人，人行道荒涼，機場和火車站關閉。除了醫院和雜貨店，幾乎所有的營業場所都關閉了。

一家工廠除外，那就是位于武漢的長江存儲（YMTC）。它是中國領先的NAND存儲器生產商，這種芯片在智能手機和USB記憶棒等消費設備中隨處可見。目前，世界上有五家公司生產具有競爭力的NAND芯片，但是沒有一家公司的總部設在中國。許多行業專家認為，在所有類型的芯片中，中國實現世界級制造能力的最佳機會是NAND生產。紫光與中國國家“大基金”及省政府一道，為長江存儲提供了至少240億美元的資金支持。

據《日經亞洲》報道，中國政府對長江存儲的支持力度如此之大，以至即使在新冠疫情封控期間，長江存儲也在繼續運作。 《日經亞洲》對中國芯片行業進行了一系列報道。經過武漢的列車搭載了專為長江存儲員工設置的專用車廂，他們進入了武漢。長江存儲甚至在2020年2月底和3月初完成了武漢職位的招聘。中國在抗擊新冠疫情的斗爭中愿意做任何事情，但建設半導體產業是當務之急。

人們普遍認為，對于中國政府來說，與美國不斷升級的科技競爭就像是“人造衛星時刻”（Sputnik Moment）。這是指1957年蘇聯發射人造衛星后，美國擔心自己落后于對手，迫使華盛頓投入大量資金用于科學技術。在美國禁止向華為等公司銷售芯片后，中國無疑面臨著“人造衛星”般規模的沖擊。中國科技政策知名分析師王丹認為，美國的限制“推動了北京對科技主導地位的追求”，推動了政府支持芯片產業的新政策。

爭論的焦點是，美國是否應該試圖破壞中國不斷增長的芯片生態系統，從而引發不可避免的反作用，或者干脆在美國國內投資，同時希望中國的芯片驅動力消失。哪一種更明智？美國的限制無疑催生了中國政府對芯片制造商的新一波支持。毫無疑問，中國正在花費巨額資金補貼芯片公司。 這筆資金能否產生新技術還有待觀察。例如，武漢不僅是中國實現NAND芯片平等的最大希望的長江存儲公司所在地，也是中國最近最大的半導體詐騙案的發生地。

武漢弘芯（HSMC）的案例表明，在沒有充分論證的情況下，將資金投入半導體行業是有風險的。據中國互聯網媒體報道，武漢弘芯是由一群騙子創建的，他們拿著假名片，上面寫著“臺積電副總裁”，欺騙武漢地方政府投資他們的公司，然后用這筆資金聘請臺積電前研發總監為首席執行官。在此人的幫助下，他們從阿斯麥獲得了一臺深紫外光刻機，然后利用這一“壯舉”從投資者那里籌集了更多資金。當武漢弘芯破產時，該公司仍在努力生產第一款芯片。

失敗的不僅僅是省級實驗。紫光最近在全球收購熱潮后耗盡了現金，并拖欠了部分債券。一名中國政府規劃機構的官員公開感嘆，中國的芯片行業“沒有經驗，沒有技術，沒有人才” ，這是言過其實的。但很顯然，中國在半導體項目上浪費了大量資金，這些項目要么顯得不切實際，要么像武漢弘芯一樣，是公然的欺詐。即使中國的“人造衛星時刻”激發了更多由國家支持的半導體項目，中國也不會因此走上技術獨立的道路。

在這樣一個擁有跨國供應鏈的行業中，技術獨立一直是一個白日夢，美國也是如此。如今，美國仍然是世界上最大的半導體玩家。對于中國來說，從機械到軟件，在供應鏈的許多部分缺乏競爭性企業，技術獨立更為困難。為了實現技術完全獨立，中國需要獲得尖端的設計軟件、設計能力、先進材料和制造技術等。毫無疑問，中國將在其中一些領域取得進展，但有些領域的成本太高，難以復制。

設想一下復制一臺阿斯麥的EUV光刻機需要什么，這臺機器花了近30年的時間來開發和商業化。EUV光刻機具有多個部件，這些部件本身構成了極其復雜的工程挑戰。在EUV光刻機系統中，復制光源需要完美識別和組裝457329個零件。一個單一的缺陷可能會導致嚴重的延遲或可靠性問題。即使已經獲得了阿斯麥的設計規范，這種復雜的機器也不能像文件一樣簡單地復制和粘貼。即使有接觸專業信息的機會，也需要一位熟悉科學的光學或激光博士。即使有這樣的人才，可能仍然缺乏開發EUV光刻機的工程師們30年來積累的經驗。

也許在十年內，中國可以成功建造自己的EUV光刻機。如果成功的話，該項目將耗資數百億美元。但是，當該設備準備就緒時，它將不再是最先進的設備，這必然是令人沮喪的。到那時，阿斯麥將推出一種新一代工具——高孔徑EUV光刻機，計劃于21世紀20年代中期推出，每臺機器的成本為3億美元，是第一代EUV光刻機的兩倍。 即使未來中國的EUV光刻機與阿斯麥目前的設備一樣好，但考慮到美國將試圖限制中國從其他國家獲取部件的能力，中國芯片制造商將難以用該設備生產盈利。因為到2030年，臺積電、三星和英特爾已經使用自己的EUV光刻機十年了。在此期間，這些公司將完善自己的使用方式，并且支付了這些工具的成本。到那時，相比使用中國制造的EUV光刻機的公司，它們能夠以便宜得多的價格出售使用阿斯麥EUV光刻機生產的芯片。

EUV光刻機只是通過跨國供應鏈制造的眾多工具之一。將供應鏈的每一部分都國產化的代價將異常昂貴。全球芯片行業每年的資本支出超過1000億美元。除了補齊目前缺乏的專業知識和設施基礎之外，中國還必須考慮這些支出。建立一個尖端的、全國范圍內的供應鏈將需要至少十年的時間，這段時間內的成本將遠超過1萬億美元。這就是為什么中國實際上并沒有追求全部國產化的供應鏈。中國認識到這根本不可能。中國希望建立一個非美國的供應鏈，但由于美國在芯片行業的影響力及其出口法規的域外權力，非美國的供應鏈也不現實，但在遙遠的未來有可能實現。對于中國來說，在某些領域減少對美國的依賴，增加其在芯片行業中的整體影響力，盡可能多地擺脫瓶頸技術是可行的。

當今中國的核心挑戰之一是，許多芯片要么使用x86架構（用于個人電腦和服務器），要么使用Arm架構（用于移動設備）。x86由兩家美國公司（英特爾和AMD）主導。Arm位于英國，Arm授權其他公司使用其架構。但現在有一種新的指令集架構，叫作RISC-V，它是開源的，因此任何人都可以免費使用。開源架構的想法吸引了芯片行業的許多公司。目前，任何必須向Arm支付許可證費用的人都會更喜歡免費的替代品。此外，開源架構安全缺陷的風險可能更低，因為像RISC-V這樣的開源架構的開放性意味著更多的工程師將能夠驗證細節并識別錯誤。出于同樣的原因，創新的步伐也可能更快。這兩個因素解釋了為什么DARPA資助了開發RISC-V相關的各種項目。中國公司也接受了RISC-V，因為它們認為RISC-V在地緣政治上是中立的。2019年，管理該架構的RISC-V基金會從美國遷至瑞士。 像阿里巴巴這樣的公司正在設計基于RISC-V架構的處理器。

除了采用新興架構外，中國還專注于使用舊工藝技術來制造邏輯芯片。智能手機和數據中心需要最尖端的芯片，但汽車和其他消費設備通常使用舊的工藝技術，這種技術足夠強大，成本也低得多。包括中芯國際等公司在內的中國新晶圓廠的大部分投資集中在相對落后節點的生產能力上。中芯國際已經表明，中國擁有生產具有競爭力的相對落后節點的邏輯芯片的能力。即使美國的出口限制更加嚴格，美國也不太可能禁止出口幾十年前的制造設備。中國還對碳化硅和氮化鎵等新興半導體材料進行了大量投資，這些材料不太可能取代大多數芯片中的純硅，但可能在管理電動汽車的動力系統方面發揮更大的作用。在這里，中國也可能擁有必要的技術，因此政府補貼可能有助于中國在價格上贏得業務。

其他國家擔心的是，中國的大量補貼將使其在供應鏈的多個部分贏得市場份額，尤其是那些不需要最先進技術的部分。除非這些國家對外國軟件和機器的使用施加更嚴格限制，否則中國在生產非尖端邏輯芯片方面可能會發揮更大的作用。此外，中國還將大量資金投至開發電動汽車電源管理芯片所需的材料上。與此同時，長江存儲確實有機會贏得NAND存儲器市場的一大塊份額。在整個芯片行業，預計中國大陸制造業的份額將從21世紀初的15%增加到2030年的24%，在數量上超過中國臺灣和韓國。 幾乎可以肯定的是，中國在技術上是有差距的。但如果更多的芯片產業轉移到中國，那么中國將在要求技術轉讓方面擁有更大的影響力。美國和其他國家實施出口限制的成本將更高，而中國將有更廣泛的勞動力資源可供吸引。幾乎所有的中國芯片公司不僅面向商業目標，也面向國家目標。一位長江存儲高管告訴《日經亞洲》：“盈利和上市……不是長江存儲的首要任務。”相反，長江存儲專注于“打造中國自己的芯片，實現中國夢”。