中国正在输掉对芯片的赌注


薄荷糖

2020 年 11 月 16 日

苹果公司自 2005 年以来首次在生产 Mac 电脑时不使用英特尔微处理器。该公司上周宣布,Mac 电脑将使用苹果公司自己的 M1 处理器,由台湾半导体制造股份有限公司(TSMC)制造。 嘿,这不是针对你个人,英特尔公司--现在整个行业都知道你向 10 纳米以下芯片的过渡失败了,仍然落后。但这一事件的影响远远超出了计算机领域。

如果说英特尔落后了几年,那么中国的落后可能接近十年。在制定第十四个五年计划的同时,中国政府发布了一份官方公报(我喜欢这个词!),预告了与美国的 "持久战",并表示 "科技自立是国家发展的战略支撑"。可怕的是,中国可能不得不通过台湾来划定这条战线,而苹果公司的处理器就产自台湾。我们现在可以在《亚洲时报》上看到这样的标题"如果中国拿下台湾,美国科技巨头将暴露无遗"。你觉得呢?让我们来分析一下。

首先要指出的是,去年中国生产的半导体仅占其国内消费量的 16%。2014 年,中国宣布了一项 "国家集成电路计划",承诺斥资 1 500 亿美元扩大本地半导体生产。但这一计划并没有奏效,因为你不可能一掷千金解决问题。世界上有许多公司(美国电话电报公司、通用汽车公司)和国家(法国、意大利、俄罗斯)在半导体生产方面失败了。这需要最先进的设备和本土的专业技术。

其次,要为智能手机、5G,当然还有最新的精密武器生产速度极快的芯片,就需要能生产 7 纳米甚至 5 纳米芯片的制造设施或晶圆厂,而这并不容易做到。据五角大楼国防创新部门主任迈克-布朗(Mike Brown)称,"50% 的先进半导体生产都在台湾"。其余的在美国、韩国和以色列。

第三,特朗普政府切断了中国华为购买台积电生产的先进芯片的渠道。除英特尔和三星外,大多数人都使用台积电,包括美国公司 Nvidia 和 Advanced Micro Devices。

第四,大约五年来,英特尔一直停留在 14 纳米芯片上。这一点令人困惑:我早期职业生涯的大部分时间都在跟踪芯片业务,现在我仍然会为研究芯片的内部结构而头疼。英特尔所说的 14 纳米,台积电称之为 10 纳米。要达到 10 纳米以下,需要使用极紫外线光刻技术(或称 EUV)在芯片上蚀刻出微小的线条。英特尔表示,要到 2021 年底才会开始生产 10 纳米芯片(相当于台积电的 7 纳米)。英特尔甚至可能向台积电购买芯片!

第五,中国有许多部分国有的半导体公司,如中芯国际集成电路制造有限公司(SMIC),但没有一家能赶上台积电,因为还有另外四个字母--ASML。这是一家荷兰设备公司,生产唯一的 EUV 光刻机。ASML 这样说:"EUV 光刻使用的光波长仅为 13.5 纳米(接近 X 射线水平),比先进芯片制造领域的另一种光刻解决方案 DUV(深紫外线)光刻减少了近 14 倍,后者使用的光波长为 193 纳米。哦,由于国防原因,ASML 不允许向中国出售产品。因此,目前中国还无法获得 10 纳米以下的技术。当然,中国可以发明自己的超紫外光刻技术,但这可能需要十年时间。

最后,地缘政治的介入带来了许多假设。如果中国的自力更生计划失败,拜登政府继续对中国实施先进芯片禁运--这也是应该的--中国将陷入困境,就像 1941 年日本的石油禁运可能迫使中国束手无策一样。中国军方正与美国进行军备竞赛,如果被10纳米以下芯片拒之门外,军方肯定会感到紧张。中国政府可能正在权衡将台湾的产能置于其控制之下的成本和收益,而美国也在权衡如何保护台湾:台积电在新竹科学园区的一个园区内拥有五座晶圆厂。

但即使是这样大胆的尝试,也很可能几乎立即失败。与流水线或炼油厂不同,芯片的制造是善变的。公式可能是写下来的,但实际上是在台积电工程师的脑子里,几乎每天都在调整。有一次,硅谷的一位工程师不小心把墨水洒进了晶圆厂的供水系统,结果产量上升了!即使中国大陆引进了大陆工程师,台湾强行接管也会使产量下降。这与其说是科学,不如说是艺术。

在强行接管之后,下一个可能的担忧是中国发射几枚精心布置的导弹,摧毁全球一半的先进芯片生产,当然也会摧毁全球经济的一大块。但这一举动带来的冲击波对中国经济的损害甚至会超过大流行病。不过,我还是希望台积电的工厂能有成群的 "爱国者 "导弹守卫。我还希望在 ASML 的荷兰工厂周围也部署一些这样的导弹。

可能需要几年时间,但英特尔会迎头赶上。中国也可能赶上。与此同时,将先进芯片的制造地多样化也是明智之举。特朗普政府让台积电同意在亚利桑那州建造一座晶圆厂,到 2029 年斥资 120 亿美元。这是一个开始。