如果不是突如其来的新冠,我想中美两国大部分的焦点依然会聚集在“芯片战争”上。制裁中兴、华为等中国高科技公司、限制光刻机等先进设备,对中国芯片的打压一刻也不会停。

芯片如此重要,毫不夸张地说,关乎国运。

如果说第二次世界大战,战争打的是钢铁和铝,冷战打的是原子弹威慑力,那么现代战争打的就是各自算力,最后落脚点还是芯片。

目前为止,中国是世界上第一大芯片的应用国,2021年中国进口芯片金额超过4000亿美元,相当于石油花费的2倍。当然进口的芯片也不全是自己用,其中有超过60%的芯片用于出口,比如说苹果手机,我们从三星进口芯片,最后通过富士康组装出口全世界。

在过去,我们对于石油像今天芯片一样焦虑。中国不是产油国,石油要从中东进口,这些石油就要途经马六甲海峡等关塞要口,而如果美国扼守仅数十公里的马六甲,就可以困死中国。

这就是卡脖子,仅在某一点上动用很小的力量就可以把你给困住。

过去美国想过各种办法遏制中国,比如第三岛链,不但成本高,而且效果也不咋样。随后美国发现了另一个卡脖子的方法:芯片。

别看美国是全球第一大经济体,然而它也不能生产最先进的芯片,世界上最先进的芯片是台积电生产的。目前台积电正在生产5纳米芯片,试产3纳米芯片,这些芯片是目前为止最为先进的芯片。

台积电几乎垄断了全世界最高端的芯片,如果台海局势紧张,或者台省发生了地震(台省坐落在地震带上,随时都有可能地震),哪怕是停产一周,对整个世界的损失都是非常大的。

对苹果手机、矿卡的影响或许还是其次,对军事工业的影响,或许要影响到国防安全。

没错!芯片会影响到国防安全。

二战后,美国逐渐发现,战争已经不是谁能生产多少钢铁了,战争已经来到导弹时代。

过去利用轰炸机人工投弹,能不能击中目标,基本靠瞎蒙。那能不能给导弹上装上大脑呢?早期的计算机用的是真空管,不但耗电高,运算也差,并且体积还非常大,所以即使导弹上装了真空管,打击效果也跟不上。

贝尔实验室在1945年发现了晶体管,这种晶体管不仅能够放大电流做收音机,而且还能做成开关,能做开关也就意味着能用在计算机上。

后来人们把这些晶体管连接在同一块材料上,不但节省了空间,而且还提高了晶体管的稳定性,人们管这种集成电路为——芯片。

阿波罗11号

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在芯片应用的早期,肯尼迪与苏联搞了一场太空竞赛,需要把宇航员运送到月亮上。如果利用传统真空管,不但体积庞大,整个真空管的耗电也会拖垮整个飞船。于是仙童公司就利用芯片技术,成功让阿波罗11号升入太空。

有了美国军方的支持,仙童公司一跃成为年销售额2000多万美元的大公司,同时在军方的支助下,还发现了光刻技术,这样能够把晶体管做到更小。

在中国进行大炼钢的1958年,一位出生大陆的年轻人加入德州仪器,此人不但很懂固体物理学,而且还懂各种实验方法,更重要的是他还懂管理,德州仪器在他的管理下,井然有序,短短几个月的时间产量就猛增25%,这位年轻人就是张忠谋。

台省如今能够生产世界上最先进的芯片,张忠谋居功至伟。张忠谋出生在浙江省,青年时期颠沛流离,之后从香港辗转美国,先是在哈佛上学,后来又转入麻省理工。加入德州仪器之后,赶上了利用光刻技术生产芯片,由于他管理有方,很快成为德州仪器主导人物。

过去芯片都是自家工厂设计,自家生产,张忠谋觉得这种方式不对,如果你是一位作者,你会自己印刷书籍吗?显然是不可能的。而且随着光刻机技术越来越高级,光刻机也越来越贵,小公司根本负担不起,即使大厂,也需要足够的订单,才能满负荷生产,摊薄生产成本。

当张忠谋把这个想法与德州仪器董事会商讨的时候,并没有得到他们的支持。当时的张忠谋,凭借在德州仪器的资历,完全能够当选ECO,然而也没有得到董事会的支持。心灰意冷的张忠谋从德州仪器辞职,在混迹几年之后,担任台湾工业技术研究院院长。

当时台省很想发展芯片产业,但是一直找不到一位合适的带头人,因此在张忠谋加盟之后,台当局要钱给钱,要人给人,全力支持发展芯片产业。

张忠谋借助于自己多年人脉,从美国芯片公司挖来多名高级雇员,随着硅谷不断出现芯片创业公司,台积电不断获得这些小公司订单,这种代工模式逐渐发展壮大。

如果说台省依靠张忠谋一人之力,提高了台省芯片在国际上的竞争力,那么苏联则依靠自己的“举国体制”,一败涂地。

俄乌冲突,俄罗斯如此拉跨,让我们很难想象当年苏联的军事实力,苏联当年拥有一流的物理学家,在美国做出芯片之后,苏联第一时间也研发出了芯片。

苏联之所以能够第一时间拥有芯片技术,依靠的是其卓越的间谍能力,哪怕冷战时期,苏联与美国也会彼此派遣留学生,这些留学生能够第一时间拿到最前沿的芯片技术。

苏联领导人明白芯片的重要性,但是却用错了方向,采用举国体制发展芯片。当年赫鲁晓夫为了支持芯片,甚至建造了一座半导体城,在这座城里,不但有学校、幼儿园、图书馆,甚至还有电影院,总之让这些工程师们心无旁骛造芯片。

可是芯片需要市场不断验证,不断迭代,这种闭门造车的方式研发芯片,注定要停留在实验室里。芯片的生产还需要各国先进科学家的支持,比如德国的镜头,日本的材料,不可能凭一己之力,把整个产业链做完。

苏联缺少配套公司,导致生产的芯片无论是质量还是纯度上,都没有达到应用级别。而且芯片遵循摩尔定律,每过2年的时间,整个芯片容纳的晶体管就会增加一倍,如果再缺少市场迭代,芯片技术将停滞不前。

芯片落后几代不行吗?过去苏联专家做了一个演算,如果美苏爆发全面的核战争,美国第一轮打击就会让苏联98%的洲际导弹失效,相比于数量,美国在打击精度上要远超苏联。

1991年海湾战争,美国的精准打击,让苏联彻底丧失了希望。

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停泊在海湾地区的美国军舰,利用“战斧”式巡航导弹,精准打击伊拉克防空阵地和雷达基地,导致伊拉克防空系统瞬间瘫痪,随后数百架飞机从航空母舰起飞,对伊拉克重要军事目标轮番轰炸,在火力持续2小时之后,美国基本控制了伊拉克领空。

经受过8年两伊战争的伊拉克,几十万大军严阵以待,没有看到任何一个敌人,就失去了自己的领空。之后在38天不间断、高强度空中火力打击下,伊拉克军事能力被摧毁殆尽。

当时的美国导弹有多精准呢?比如对伊拉克参谋部的空袭,导弹甚至能够钻进烟囱,直至房内。面对飞机库,一枚导弹炸开大门,随后两枚直接进入机库。

由于计算机芯片大量应用到导弹、电子干扰机、电子战飞机等武器上,再结合军用卫星,还有强大的信息管理系统,这场战争被喻为“硅片对钢铁的胜利”。

现代战争不再是钢铁洪流,而是比谁比谁打得更准,因此现在美军的指导思想就是要掌握最先进的芯片技术。2010年,美国防部长查克·哈格尔提出了“新抵消战略”,除了精确制导,还要利用人工智能控制无人机和无人船,这些新型战争武器利用搜集到的信息,智能匹配战争模式。

Saildrone无人船

比如美军开发了一款Saildrone无人船,这种无人帆船能够在海上行驶数月,不但能够跟踪水面战舰,甚至能够拦截对手的通讯信息。

Saildrone无人船可以利用算法,识别对方通讯频段,然后快速释放干扰信号,屏蔽对手信息。如果对方切换频段,还要利用人工智能判断,迅速切换。

所有的这些技术背后都需要芯片做支撑,如果想要在技术上领先对手,需要在芯片制程上领先对手。

人工智能拼的是数据、算法与算力。

在作战经验上,我们肯定是落后于美国的,人才储备上两国势均力敌,全世界最优秀的人工智能人才,有29%是中国人,20%是美国人。而在算力上,美国芯片拥有绝对优势,如果再控制中国芯片技术,完全有能力压制中国。

中国芯片自主能力很差,芯片软件设计工具占1%,设计能力5%,材料4%,制造业务7%,供应链6%。如果要在人工智能上与美国对抗,异常艰难。现代数据中心的所有逻辑芯片几乎都是英特尔和AMD所主导的,所有GPU几乎是英伟达和AMD主导,虽然我们有一些芯片设计能力,但是依然缺乏高端制造能力。

为了改变这种不利局面,我们曾使出了三个大招:

一、补贴。2014年中国成立了“大基金”,资金来自源包括财政部、国家开发银行、地方政府的投资机构、甚至还包括中国烟草总公司。时至今日,依然没有投资出来一家台积电,这些投资总是倾向于国企,同时每个地方都想搞出自己的芯片企业,最后成了“土法炼钢”,骗取国家补贴。

二、市场换技术。借鉴中国高铁市场换技术成功案例,中国想利用广大市场换取国外的技术。然而由于美国政府的监管,这条道路几乎都被封死。

三、收购国外芯片公司。过去清华紫光在国外频繁收购芯片相关的公司,可是随着国外警惕性越来越高,好公司根本不让中国公司触碰,甚至动用地缘政治都无法成功,最后紫光集团不得不在2021年宣告破产。

芯片发展还是需要走自主发展的道路。

在这条道路上,最为典型,也让美国最为忌惮的就是华为。

阿里、腾讯、百度虽然也是非常成功的高科技公司,但是这些企业基本依靠国内市场,依靠中国政策性红利,当然没有走向国际市场、与国际巨头一较高下的能力。

而华为不同,从一开始就参与国际竞争,虽然在税收、贷款、土地上获得国家优惠政策,相比于韩国三星,国家支持力度要小很多,基本上在国际市场上厮杀壮大。而且华为每年有超过150亿美元研发预算,这是中国绝大部分公司很难做到的,即使在美国也找不到几家,美国国防高级研究计划局,每年的投入不过几十亿美元。

在国际市场上,华为不但能够挑战三星,也能够与苹果正面硬刚。2019年,华为手机出货量超越苹果,位居全球第二。2010年,华为的海思能够设计出全世界最先进的手机逻辑芯片,到了2020年,海思已经成为台积电第二大用户,仅次于苹果,并且华为主导了中国的5G通讯市场。

如果剧本照此发展下去,华为很有可能挑战美国芯片领域霸主地位。

2015年中国还搞出了“中国制造2025”,再加上“大基金”2500亿美元的补贴,美国商务部直接公开谴责中国在芯片领域的非市场干预行为。同时美国惊醒地发现,很多美国芯片公司正在主动把知识产权、员工、技术转移到中国。

就在此时,美国还抓住了华为向伊朗出售高科技产品的“小辫子”。

在美国人眼里,华为是目前为止唯一能够攀登芯片高峰的企业。如果中国的芯片产业越来越发达,中国购买高端芯片越来越多,世界半导体生态就会越来越依赖中国。

起始美国禁止向华为出售美国制造的芯片,很快海思部门独立设计的芯片取代国外芯片,于是美国又禁止台积电向华为代工,并且禁止荷兰的阿斯麦尔向中国出售最新的光刻机。

看上去我们已经美国遏制住了脖子无法动弹,可是我们不能再重复苏联的老路,采用举国体制去攻克芯片技术。

如果在原有的赛道上,我们确实找不到很好的办法,可是在精简指令集阵营出现了一个开放的RISC-V架构。

2010年以来,加州大学伯克利分校的计算机科学系开发的RISC-V逐步流行,在全球范围内已有多所大学和众多企业参与合作。因为由非盈利性基金予以保证,开发者可以基于同一种语言设计不同的处理器。

这种结构不会受到政治干扰,更不可能被卡脖子,这就导致其他系统迅速向RISC-V架构迁移。中国公司刚起步,正好可以用RISC-V,阿里巴巴已经在使用于这个架构设计芯片。

同时我们也可以看到,新技术虽然受制于人,但旧技术并非没有用武之地。像汽车芯片,不需要那么小的制程,够用就行;冰箱、洗衣机更不需要最先进的制程。

中国最大的优势是芯片最大的使用国,哪怕这些芯片不够先进,中低端芯片应用也能够养活很多芯片企业,只要跟在美国后面不犯错,早晚能够发展出自己的芯片产业。

2022年,苹果打算在苹果手机上使用长江存储的闪存,这是苹果第一次使用中国产的芯片。虽然这一行为遭到部分美国议员的反对,但是面对强大的苹果,尤其日本供应商的不靠谱,美国政客们似乎也无能为力。

中国不是偏科的苏联,除了上述华为、长江存储等企业,中国诞生了一大批芯片独角兽,其中一部分已经步入全球先进行列。寒武纪在2016年发布了世界上第一款终端人工智能处理器——寒武纪1A;2018年,百度推出基于FPGA打造的昆仑系列人工智能芯片;2019年,阿里巴巴的平头哥公司推出基于RISC-V的处理器架构玄铁910...

未来,只要我们稳住不浪,相信我们的韧性,相信我们后发制人的能力,我们必将登顶高端芯片产业。