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2024-03-03 18:01
时政 科技

为什么制造电脑芯片成为全球新军备竞赛?

半导体制造这项极其复杂的高风险业务一直是企业巨头之间的较量,现在成为了各国政府之间的竞赛。
地缘政治阴影笼罩下的芯片热潮
Ian King、Debby Wu


半导体制造这项极其复杂的高风险业务一直是企业巨头之间的较量,现在成为了各国政府之间的竞赛。这些关键的技术元件(也称为集成电路,或更通俗地称为晶片)可能是有史以来制造的最微小、最精密的产品。由于晶片生产难度高、成本高,在全球范围内只能依赖少数几间公司,这种依赖在疫情期间因供应短缺而变得越发明显。随着美国加大对中国出口晶片的限制来遏制经济竞争对手的崛起,取得晶片也已成为一种地缘政治武器。

1. 为什么会引发晶片大战?

每次人工智能的突破、电动车续航距离的提升,或高超音速飞弹防御系统的核心都是晶片。全球领先的晶片技术大多源自美国。作为最大的电子部件市场,中国越来越渴望制造更多自己使用的晶片。这使得晶片产业成为华盛顿关注的焦点,因为华盛顿试图限制其亚洲竞争对手崛起,解决所谓的国家安全问题。中国已经投入了数十亿美元,努力打造本土晶片产业,减少对日益受到美国限制的进口晶片的依赖。同时,欧洲和美国也正在拨出巨额政府资金,以恢复晶片的实体生产,从而减少他们所说对东亚少数几间工厂的危险依赖。

2. 为什么晶片如此重要?

晶片对于处理和理解大量数据至关重要,这些数据已成为与石油相媲美的经济命脉。晶片由沉积在矽片上的材料制成,可以执行各种功能。储存数据的记忆体晶片相对简单,可以像大宗商品一样进行交易。运行程式并充当设备大脑的逻辑晶片则更为复杂和昂贵。使用英伟达公司(Nvidia)的H100 AI加速卡等组件,已经与国家安全和Alphabet旗下谷歌和微软等大公司的命运联系在一起,这些公司正在竞相建设大型数据中心,旨在抢占被视为未来计算领域的领先地位。但即使是日常设备也越来越依赖晶片。在一辆装满电子设备的汽车里,每按一下按钮,都需要简单的晶片将触控转换为电子讯号。所有电池供电的设备都需要晶片来转换和调节电流。

3. 谁控制晶片供应?

晶片制造已成为一项越来越不稳定、门槛越来越高的业务。新工厂的造价超过200亿美元,建设周期长达数年,而且需要每天24小时无间断运作才能获利。所需的规模使拥有尖端技术的公司数量减少到只有三间:台积电(TSMC)、韩国的三星电子(Samsung Electronics)和美国的英特尔(Intel)。台积电和三星充当所谓的代工厂,为世界各地的公司提供出口制造服务。从英伟达到微软和亚马逊的内部工作,所有项目都有赖于获得最好的制造资源,而这些资源大多位于台湾。英特尔过去一直专注于制造自用晶片,但现在也在努力与台积电和三星争夺代工业务。在晶片制造链的下游,有一个生产所谓类似晶片的庞大产业。德州仪器(Texas Instruments)和意法半导体(STMicroelectronics NV)等公司是控制按键和设备功率转换部件的主要制造商。中国无法获得制造尖端零件所需的许多设备,因此瞄准了这一领域,大举投资以提高产量、夺取市场份额。

4. 地缘政治格局发生了什么变化?

尽管中国掀起了巨大的投资热潮,但中国的晶片制造商仍然依赖美国的技术,他们获得海外晶片生产技术的渠道正在缩小。

• 2023年,美国对部分晶片和晶片制造设备实施了更严格的出口管制,以阻止中国发展超级电脑和人工智能等被华盛顿视为潜在军事威胁的能力。同年10月,美国进一步收紧了相关规定,与日本和荷兰达成限制对华出口的协议也将于2024年生效。

• 包括华为技术有限公司(Huawei Technologies)在内的一些中国科技领军企业已被列入所谓的实体名单。美国晶片技术供应商必须获得美国政府批准才能向这些被列入黑名单的公司出售产品,这项举措旨在限制中国开发高阶晶片和建构尖端人工智能应用的能力。但华为今年发表了搭载新型麒麟9000晶片的Mate 60 Pro手机。该处理器由总部位于上海的中芯国际制造有限公司生产,采用所谓的7奈米技术,比美国出口管制的晶片更为先进。

• 美国政界人士已经决定,他们需要做的不仅仅是遏制中国。2022年《晶片与科学法》(Chips and Science Act)将提供约500亿美元的联邦资金,以支持美国半导体生产,培养该产业所需的熟练劳动力。台积电、三星和英特尔这三大晶片制造商都已宣布了在美国新建工厂的计画。

• 欧洲也加入了减少东亚晶片生产集中度的竞争。2023年11月,欧盟国家达成了一项投资430亿欧元(约460亿美元)的计划,以启动其半导体生产。目标是到2030年,将欧盟的半导体产能翻倍,达到全球市占率的20%。

• 在其他国家,日本已拨出约4兆日圆(约267亿美元)的政府资金,用于振兴其半导体产业,希望该领域的支出(包括私营部门支持在内)能达到10万亿日圆。该计划的目标包括在2030年前使日本国产晶片的销售额增长两倍。

5. 台湾如何适应这格局?

台湾能在出口晶片制造领域占据主导地位,部分原因在于20世纪70年代当局做出了促进电子产业发展的决定。台积电几乎凭一己之力创造了「代工」业务模式——制造由其他公司设计的晶片。随着新建工厂成本的飙升,这种做法受到了晶片用户的欢迎。苹果等大客户为台积电提供了大量资金,来打造业界领先的专业技术。现在全世界都在依赖台积电。2022年,台积电的收入超过了英特尔。要赶上台积电的规模和技术工艺水平,需要耗费数年时间,投入巨额成本。不过,政治因素让这场竞争不仅关乎金钱范畴,美国表示将继续努力,限制中国大陆获得台湾代工厂生产的美国设计晶片。长期以来,台湾是中国领土不可分割的一部分,中国要用武力打击台独势力。

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地缘政治阴影笼罩下的芯片热潮
2024-03-03 18:01
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为什么制造电脑芯片成为全球新军备竞赛?

半导体制造这项极其复杂的高风险业务一直是企业巨头之间的较量,现在成为了各国政府之间的竞赛。
Ian King、Debby Wu


半导体制造这项极其复杂的高风险业务一直是企业巨头之间的较量,现在成为了各国政府之间的竞赛。这些关键的技术元件(也称为集成电路,或更通俗地称为晶片)可能是有史以来制造的最微小、最精密的产品。由于晶片生产难度高、成本高,在全球范围内只能依赖少数几间公司,这种依赖在疫情期间因供应短缺而变得越发明显。随着美国加大对中国出口晶片的限制来遏制经济竞争对手的崛起,取得晶片也已成为一种地缘政治武器。

1. 为什么会引发晶片大战?

每次人工智能的突破、电动车续航距离的提升,或高超音速飞弹防御系统的核心都是晶片。全球领先的晶片技术大多源自美国。作为最大的电子部件市场,中国越来越渴望制造更多自己使用的晶片。这使得晶片产业成为华盛顿关注的焦点,因为华盛顿试图限制其亚洲竞争对手崛起,解决所谓的国家安全问题。中国已经投入了数十亿美元,努力打造本土晶片产业,减少对日益受到美国限制的进口晶片的依赖。同时,欧洲和美国也正在拨出巨额政府资金,以恢复晶片的实体生产,从而减少他们所说对东亚少数几间工厂的危险依赖。

2. 为什么晶片如此重要?

晶片对于处理和理解大量数据至关重要,这些数据已成为与石油相媲美的经济命脉。晶片由沉积在矽片上的材料制成,可以执行各种功能。储存数据的记忆体晶片相对简单,可以像大宗商品一样进行交易。运行程式并充当设备大脑的逻辑晶片则更为复杂和昂贵。使用英伟达公司(Nvidia)的H100 AI加速卡等组件,已经与国家安全和Alphabet旗下谷歌和微软等大公司的命运联系在一起,这些公司正在竞相建设大型数据中心,旨在抢占被视为未来计算领域的领先地位。但即使是日常设备也越来越依赖晶片。在一辆装满电子设备的汽车里,每按一下按钮,都需要简单的晶片将触控转换为电子讯号。所有电池供电的设备都需要晶片来转换和调节电流。

3. 谁控制晶片供应?

晶片制造已成为一项越来越不稳定、门槛越来越高的业务。新工厂的造价超过200亿美元,建设周期长达数年,而且需要每天24小时无间断运作才能获利。所需的规模使拥有尖端技术的公司数量减少到只有三间:台积电(TSMC)、韩国的三星电子(Samsung Electronics)和美国的英特尔(Intel)。台积电和三星充当所谓的代工厂,为世界各地的公司提供出口制造服务。从英伟达到微软和亚马逊的内部工作,所有项目都有赖于获得最好的制造资源,而这些资源大多位于台湾。英特尔过去一直专注于制造自用晶片,但现在也在努力与台积电和三星争夺代工业务。在晶片制造链的下游,有一个生产所谓类似晶片的庞大产业。德州仪器(Texas Instruments)和意法半导体(STMicroelectronics NV)等公司是控制按键和设备功率转换部件的主要制造商。中国无法获得制造尖端零件所需的许多设备,因此瞄准了这一领域,大举投资以提高产量、夺取市场份额。

4. 地缘政治格局发生了什么变化?

尽管中国掀起了巨大的投资热潮,但中国的晶片制造商仍然依赖美国的技术,他们获得海外晶片生产技术的渠道正在缩小。

• 2023年,美国对部分晶片和晶片制造设备实施了更严格的出口管制,以阻止中国发展超级电脑和人工智能等被华盛顿视为潜在军事威胁的能力。同年10月,美国进一步收紧了相关规定,与日本和荷兰达成限制对华出口的协议也将于2024年生效。

• 包括华为技术有限公司(Huawei Technologies)在内的一些中国科技领军企业已被列入所谓的实体名单。美国晶片技术供应商必须获得美国政府批准才能向这些被列入黑名单的公司出售产品,这项举措旨在限制中国开发高阶晶片和建构尖端人工智能应用的能力。但华为今年发表了搭载新型麒麟9000晶片的Mate 60 Pro手机。该处理器由总部位于上海的中芯国际制造有限公司生产,采用所谓的7奈米技术,比美国出口管制的晶片更为先进。

• 美国政界人士已经决定,他们需要做的不仅仅是遏制中国。2022年《晶片与科学法》(Chips and Science Act)将提供约500亿美元的联邦资金,以支持美国半导体生产,培养该产业所需的熟练劳动力。台积电、三星和英特尔这三大晶片制造商都已宣布了在美国新建工厂的计画。

• 欧洲也加入了减少东亚晶片生产集中度的竞争。2023年11月,欧盟国家达成了一项投资430亿欧元(约460亿美元)的计划,以启动其半导体生产。目标是到2030年,将欧盟的半导体产能翻倍,达到全球市占率的20%。

• 在其他国家,日本已拨出约4兆日圆(约267亿美元)的政府资金,用于振兴其半导体产业,希望该领域的支出(包括私营部门支持在内)能达到10万亿日圆。该计划的目标包括在2030年前使日本国产晶片的销售额增长两倍。

5. 台湾如何适应这格局?

台湾能在出口晶片制造领域占据主导地位,部分原因在于20世纪70年代当局做出了促进电子产业发展的决定。台积电几乎凭一己之力创造了「代工」业务模式——制造由其他公司设计的晶片。随着新建工厂成本的飙升,这种做法受到了晶片用户的欢迎。苹果等大客户为台积电提供了大量资金,来打造业界领先的专业技术。现在全世界都在依赖台积电。2022年,台积电的收入超过了英特尔。要赶上台积电的规模和技术工艺水平,需要耗费数年时间,投入巨额成本。不过,政治因素让这场竞争不仅关乎金钱范畴,美国表示将继续努力,限制中国大陆获得台湾代工厂生产的美国设计晶片。长期以来,台湾是中国领土不可分割的一部分,中国要用武力打击台独势力。

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回望,回望,一马平川红酒飘散断归途。
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