去年10月,美國工業(yè)與安全局發(fā)布了一份文件,在其139頁的繁瑣官僚術(shù)語和詳細(xì)的技術(shù)細(xì)節(jié)之下,美國給中國芯片產(chǎn)業(yè)套上了新的枷鎖。由于其來源相對(duì)模糊,這一行為的規(guī)模變得更加引人注目。美國商務(wù)部是資金規(guī)模最小的聯(lián)邦部門,商務(wù)部有 13 個(gè)局之一,其中的BIS 的規(guī)模很?。浩?2022 年的預(yù)算剛剛超過 1.4 億美元,約為單個(gè)愛國者防空導(dǎo)彈電池成本的八分之一。該局雇用了大約 350 名員工,他們共同監(jiān)控世界各地發(fā)生的價(jià)值數(shù)萬億美元的交易。
在冷戰(zhàn)最激烈的時(shí)期,對(duì)蘇聯(lián)集團(tuán)的出口管制最為嚴(yán)格,BIS 是西方防御的重要樞紐,每年處理多達(dá) 100,000 個(gè)出口許可證。在 20 世紀(jì) 90 年代相對(duì)和平與穩(wěn)定的時(shí)期,該局失去了一些存在的理由——以及人員和資金——并且許可證數(shù)量減少到每年大約 10,000 個(gè)。如今,這一數(shù)字已達(dá)到 40,000,并且還在不斷增加。憑借龐大的貿(mào)易黑名單(即實(shí)體名單)(目前有 662 頁并且還在增加)、眾多先前存在的多邊出口管制協(xié)議以及針對(duì)俄羅斯和中國的持續(xù)行動(dòng),讓BIS 比以往任何時(shí)候都更加忙碌。“我們將 100% 的時(shí)間花在制裁俄羅斯上,另外 100% 的時(shí)間花在中國上,另外 100% 的時(shí)間花在其他所有事情上,”馬特·博爾曼 (Matt Borman) 說,
近年來,半導(dǎo)體芯片已成為該局工作的核心。芯片是現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的命脈,也是從 iPhone 到烤面包機(jī)、從數(shù)據(jù)中心到信用卡等所有電子設(shè)備和系統(tǒng)的大腦。一輛新車可能有一千多個(gè)芯片,每個(gè)芯片管理車輛操作的不同方面。半導(dǎo)體也是量子計(jì)算和人工智能等有望在下個(gè)世紀(jì)徹底改變生活的創(chuàng)新背后的驅(qū)動(dòng)力。例如,據(jù)報(bào)道,OpenAI 的 ChatGPT在 10,000 個(gè)目前可用的最先進(jìn)芯片上進(jìn)行了訓(xùn)練。
通過10月7日的出口管制,美國政府宣布其意圖削弱中國生產(chǎn)甚至購買最高端芯片的能力。該措施的邏輯很簡單:先進(jìn)芯片及其驅(qū)動(dòng)的超級(jí)計(jì)算機(jī)和人工智能系統(tǒng)可以生產(chǎn)新的設(shè)備。然而,就其影響范圍和意義而言,這些措施的范圍極其廣泛,其目標(biāo)遠(yuǎn)比中國的安全國家更廣泛。。“這里的關(guān)鍵是要了解美國想要影響中國的人工智能產(chǎn)業(yè),”華盛頓戰(zhàn)略與國際研究中心人工智能和先進(jìn)技術(shù)瓦德瓦尼中心主任格雷戈里·C·艾倫說。“半導(dǎo)體材料是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的手段。”
盡管以更新出口規(guī)則的低調(diào)形式實(shí)施,10 月 7 日的管制措施本質(zhì)上是為了拖延中國整個(gè)先進(jìn)技術(shù)生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展。“10 月 7 日體現(xiàn)的新政策是:我們不僅不會(huì)允許中國在技術(shù)上取得任何進(jìn)一步進(jìn)步,我們還將積極扭轉(zhuǎn)他們目前的技術(shù)水平,”Evercore ISI 的高級(jí)半導(dǎo)體分析師 CJ Muse Allen這樣說的。
如果控制成功,可能會(huì)影響中國一代人的時(shí)間;如果失敗,可能會(huì)產(chǎn)生驚人的適得其反的結(jié)果,加速美國極力避免的未來的發(fā)生。這一結(jié)果可能會(huì)影響未來幾十年的中美競(jìng)爭(zhēng)以及全球秩序的未來。“
盡管其設(shè)計(jì)非常復(fù)雜,但從某種意義上說,半導(dǎo)體非常簡單:刻有電路陣列的微小硅片。電路根據(jù)稱為晶體管的開關(guān)的活動(dòng)來打開和關(guān)閉。當(dāng)電路導(dǎo)通時(shí),它產(chǎn)生一個(gè)1,關(guān)上則為0。第一批芯片于 20 世紀(jì) 50 年代末發(fā)明,只包含少量晶體管。如今,新型智能手機(jī)中的主要半導(dǎo)體擁有 100至 200 億個(gè)晶體管,每個(gè)晶體管大小與病毒相當(dāng),像層蛋糕一樣雕刻在硅結(jié)構(gòu)中。
摩爾定律描述了過去六十年的進(jìn)步速度,該定律指出,芯片上可安裝的晶體管數(shù)量大約每兩年增加一倍?!缎酒瑧?zhàn)爭(zhēng)》一書的作者、塔夫茨大學(xué)弗萊徹學(xué)院國際歷史副教授克里斯·米勒喜歡指出,如果飛機(jī)的改進(jìn)速度與芯片相同,那么它們現(xiàn)在的飛行速度會(huì)是芯片的好幾倍光的速度。人類文明史上沒有任何技術(shù)能夠與計(jì)算能力的驚人提升相媲美。
半導(dǎo)體制造工廠,即晶圓廠,是世界上最昂貴的工廠,進(jìn)行著有史以來最復(fù)雜的制造,其生產(chǎn)規(guī)模是任何其他設(shè)備都無法達(dá)到的。與此同時(shí),更廣泛的芯片行業(yè)是一個(gè)相互依存的網(wǎng)絡(luò),遍布全球高度專業(yè)化的地區(qū)和公司,其壯舉是通過極其長度和復(fù)雜的供應(yīng)鏈實(shí)現(xiàn)的——換句話說,是全球化的典型代表。“很難想象如果沒有世界上最聰明的人共同努力,他們?nèi)绾文軌蜻_(dá)到這樣的能力,”米勒說。然而,正是這種相互關(guān)聯(lián)性使得該行業(yè)容易受到拜登政府正在推行的法規(guī)的影響。
只有少數(shù)公司能夠在前沿競(jìng)爭(zhēng),而突破需要花費(fèi)數(shù)十億美元和數(shù)十年的研究。結(jié)果是一個(gè)由一系列瓶頸構(gòu)成的行業(yè)。最著名的例子是荷蘭制造集團(tuán) ASML 制造的極紫外 (EUV) 光刻機(jī),用于打印芯片的各層。1997 年,ASML 聘請(qǐng)了擁有博士學(xué)位的年輕工程師、物理學(xué)博士 Jos Benschop。,帶頭創(chuàng)建一種新系統(tǒng),該系統(tǒng)將幫助半導(dǎo)體行業(yè)的 ASML 客戶打印比以往更小、更快和更密集的芯片。他們花了四年時(shí)間才實(shí)現(xiàn)了必要的概念驗(yàn)證,甚至證明分配一個(gè)小團(tuán)隊(duì)來完成這項(xiàng)任務(wù)是合理的,然后該團(tuán)隊(duì)又花了五年時(shí)間來建造一臺(tái)原型機(jī)。2010年12月,在韓國的一家研究機(jī)構(gòu),更新后的原型機(jī) TWINSCAN NXE:3100 終于首次成功試運(yùn)行。但此時(shí)距離第一批支持 EUV 的產(chǎn)品上市還需要近十年的時(shí)間。
最新版本的機(jī)器可以加工小至 10 納米的結(jié)構(gòu);相比之下,人類紅細(xì)胞的直徑約為 7,000 納米。它使用激光產(chǎn)生比太陽表面熱 40 倍的等離子體,發(fā)出人眼看不見的極紫外光,并通過一系列鏡子將其折射到硅芯片上。激光器采購自德國公司,擁有457,329顆;整個(gè) EUV 有超過 100,000 個(gè)類似復(fù)雜的組件。
EUV 只是該流程的一部分:一家尖端晶圓廠可能包括 500 多臺(tái)機(jī)器和 1,000 個(gè)步驟。然而,僅 EUV 本身就是一項(xiàng)近乎奇跡的人類成就,能夠以難以理解的規(guī)模和精度進(jìn)行工作。“我堅(jiān)信我們的機(jī)器是人類生產(chǎn)過的最復(fù)雜的東西,”現(xiàn)任 ASML 公司技術(shù)副總裁的 Benschop 說道。如今,自 TWINSCAN 首次試運(yùn)行以來已經(jīng)十多年了,沒有其他公司能夠重現(xiàn) ASML 的成就。
拜登政府旨在通過擠壓該行業(yè)的天然瓶頸,阻止中國進(jìn)入芯片技術(shù)的未來。其影響將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出削弱中國進(jìn)步的范圍,還會(huì)威脅到中國的經(jīng)濟(jì)增長和科學(xué)領(lǐng)導(dǎo)地位。新美國安全中心高級(jí)研究員、前美國貿(mào)易官員艾米麗·基爾克里斯表示:“我們說過,中國不應(yīng)該在某些關(guān)鍵科技領(lǐng)域取得進(jìn)展。” “而這些恰好是推動(dòng)未來經(jīng)濟(jì)增長和發(fā)展的領(lǐng)域。” 如今,科學(xué)進(jìn)步通常是通過運(yùn)行模擬和分析大量數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)的,而不是通過試錯(cuò)實(shí)驗(yàn)。模擬用于發(fā)現(xiàn)新的救生藥物,
“擁有最好的超級(jí)計(jì)算機(jī)的人可以做出最好的科學(xué)研究,”田納西大學(xué)創(chuàng)新計(jì)算實(shí)驗(yàn)室的創(chuàng)始主任杰克·唐加拉(Jack Dongarra)表示。Dongarra 開展了一個(gè)名為TOP500的計(jì)劃,每兩年提供一次世界上最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)排名。截至 6 月,中國獲得了 134 個(gè)名額,而美國則獲得了 150 個(gè)名額。但這幅圖景并不完整:2020 年左右,中國的參賽作品數(shù)量直線下降,這表明 Dongarra 希望避免引起不必要的關(guān)注。關(guān)于新型超級(jí)計(jì)算機(jī)的傳言在科學(xué)論文和研究公告中泄露,讓觀察者猜測(cè)競(jìng)爭(zhēng)的真實(shí)狀況——以及中國假定的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)有多大。“這令人震驚,因?yàn)?2001 年中國沒有計(jì)算機(jī)上榜,”Dongarra 說。“現(xiàn)在他們已經(jīng)發(fā)展到了主導(dǎo)地位。”
然而,在中國的實(shí)力之下卻存在一個(gè)嚴(yán)重的弱點(diǎn):幾乎所有為該國最先進(jìn)的項(xiàng)目和機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力的芯片都與美國技術(shù)緊密相連。“整個(gè)行業(yè)只能依靠美國的投入才能運(yùn)轉(zhuǎn),”米勒說。“在每一個(gè)遠(yuǎn)離尖端的設(shè)施中,整個(gè)過程都有美國的工具、美國的設(shè)計(jì)軟件和美國的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。” 盡管中國政府?dāng)?shù)十年的努力,并在“自主創(chuàng)新”上花費(fèi)了數(shù)百億美元,但問題仍然很嚴(yán)重。2020年,中國國內(nèi)芯片生產(chǎn)商僅供應(yīng)了該國總體需求的15.9%。就在今年四月,中國進(jìn)口半導(dǎo)體的金額還超過了石油進(jìn)口的金額。
2019年,特朗普政府將華為納入黑名單,由于無法獲得美國半導(dǎo)體、軟件和其他必需品,全球最大的電信設(shè)備生產(chǎn)商華為陷入生存困境??▋?nèi)基國際和平基金會(huì)研究中國科技生態(tài)系統(tǒng)的研究員馬特·希恩表示:“對(duì)華為的制裁立即拉開了帷幕。” “中國科技巨頭正在使用美國制造的芯片或擁有大量美國零部件的芯片。”
出口管制法長期以來一直被視為塵土飛揚(yáng)、神秘莫測(cè)的死水,與美國權(quán)力的實(shí)際行使相距甚遠(yuǎn)。但在華為之后,美國發(fā)現(xiàn)其在半導(dǎo)體供應(yīng)鏈中的主導(dǎo)地位是一個(gè)尚未開發(fā)的豐富杠桿來源。三個(gè)公司都位于美國,主導(dǎo)著芯片設(shè)計(jì)軟件市場(chǎng),該軟件用于安排新芯片上數(shù)十億個(gè)晶體管。先進(jìn)芯片制造工具的市場(chǎng)同樣集中,少數(shù)公司能夠聲稱對(duì)基本機(jī)器或工藝擁有有效的壟斷權(quán),而且?guī)缀跛羞@些公司都是美國公司或依賴美國零部件。供應(yīng)鏈的每一步都經(jīng)過美國、美國的條約盟友或臺(tái)灣,所有這些都在美國主導(dǎo)的生態(tài)系統(tǒng)中運(yùn)作。“我們偶然發(fā)現(xiàn)了它,”希恩說。
接下來就是如何使用它們。
2020 年 5 月,特朗普政府進(jìn)一步收緊壓力,這一次讓華為受到一項(xiàng)名為“外國直接產(chǎn)品規(guī)則”的出口管制法中以前模糊的條款的約束。根據(jù)《FDPR》,如果外國制造的產(chǎn)品是使用美國技術(shù)或軟件生產(chǎn)的,則它們將受到美國的控制。這是對(duì)治外法權(quán)的全面主張:即使一件物品是在美國境外制造和運(yùn)輸?shù)模瑥奈纯缭竭^該國邊境,并且最終產(chǎn)品中不包含美國原產(chǎn)的組件或技術(shù),它仍然可以被視為美國產(chǎn)品。
對(duì)于華為來說,F(xiàn)DPR的實(shí)施意味著該公司實(shí)際上被切斷了與半導(dǎo)體的聯(lián)系。國際清算銀行負(fù)責(zé)出口管理的前助理商務(wù)部長凱文·沃爾夫表示:“該規(guī)則使全球所有半導(dǎo)體都受到美國法律的約束,因?yàn)槿蛎考掖S都至少部分使用美國工具。” “如果你的晶圓廠里有一臺(tái)美國工具和 100 臺(tái)非美國工具,那么就會(huì)污染生產(chǎn)線上移動(dòng)的任何晶圓。”
根據(jù)市場(chǎng)分析公司Canalys 的數(shù)據(jù),2020 年,華為是全球最大的智能手機(jī)銷售商,占據(jù) 18% 的市場(chǎng)份額,甚至超過了蘋果和三星。華為的收入在 2021 年下降了近三分之一,該公司為了維持生存而出售了其一個(gè)智能手機(jī)品牌。到 2022 年,其份額已降至 2%。
10 月 7 日的規(guī)則代表了美國政策制定者所了解的有關(guān)半導(dǎo)體、供應(yīng)鏈和美國實(shí)力的所有知識(shí)的總和。這些措施被宣布為“臨時(shí)最終規(guī)則”,這意味著它們立即生效——這是對(duì)華為控制措施明顯弱點(diǎn)的直接反應(yīng)。參與制定 10 月 7 日規(guī)則的前國家安全委員會(huì)國際經(jīng)濟(jì)高級(jí)主任彼得·哈雷爾 (Peter Harrell) 表示:“在華為規(guī)則生效之前,已經(jīng)有很多通知,他們會(huì)花時(shí)間提前囤貨。” 。“這是一個(gè)戰(zhàn)術(shù)教訓(xùn)——你需要出其不意的元素。” 更重要的是,美國已經(jīng)認(rèn)識(shí)到,阻礙一家公司(無論規(guī)模有多大)只會(huì)為新競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的介入創(chuàng)造空間。需要采取更全面的方法。“特朗普政府針對(duì)的是企業(yè),”戰(zhàn)略與國際研究中心 (CSIS) 專家艾倫表示。“拜登政府正在打擊工業(yè)。”
這些規(guī)則比之前的任何措施都更深入地影響到半導(dǎo)體供應(yīng)鏈。中國不僅無法進(jìn)口最先進(jìn)的芯片,還無法獲得開發(fā)自己的先進(jìn)半導(dǎo)體和超級(jí)計(jì)算機(jī)的投入,甚至無法獲得可用于生產(chǎn)半導(dǎo)體制造設(shè)備的原產(chǎn)于美國的組件、技術(shù)和軟件最終建立自己的晶圓廠來生產(chǎn)自己的芯片。“這是一個(gè)‘以上全部’的策略,”前國際清算銀行官員沃爾夫表示。有些內(nèi)容是完全新穎的,比如對(duì)任何“美國人”——公司和公民,以及綠卡持有者和永久居民——的活動(dòng)的限制。10月7日之后,美國人不再被允許從事任何支持中國先進(jìn)半導(dǎo)體生產(chǎn)的活動(dòng),
單方面行動(dòng)的決定是一場(chǎng)外交賭博。盡管美國控制著全球供應(yīng)鏈中的一些關(guān)鍵瓶頸,但其他地區(qū)——尤其是臺(tái)灣、日本和荷蘭——在制造過程中類似的關(guān)鍵領(lǐng)域占據(jù)著主導(dǎo)地位。如果這些地區(qū)繼續(xù)像以前一樣出售產(chǎn)品,那么 10 月 7 日的管制措施就幾乎毫無用處。但一月下旬,拜登政府與日本和荷蘭達(dá)成協(xié)議,將對(duì)半導(dǎo)體或半導(dǎo)體制造設(shè)備實(shí)施類似的控制。
幾個(gè)月前,管制措施一宣布,臺(tái)灣就已經(jīng)簽署了協(xié)議。該島是一個(gè)芯片制造巨頭:它每年生產(chǎn)世界上近三分之二的半導(dǎo)體,其中超過 90% 是最先進(jìn)的半導(dǎo)體。其中大部分產(chǎn)出都?xì)w功于一家公司——臺(tái)積電,它是全亞洲最有價(jià)值的上市公司,也是世界上最先進(jìn)的半導(dǎo)體制造商。臺(tái)積電本身約占全球代工芯片制造市場(chǎng)總量的三分之一。(相比之下,歐佩克控制著全球石油市場(chǎng)約 40% 的份額。)
臺(tái)灣在全球芯片生產(chǎn)中的核心地位使其對(duì)美國來說不可或缺。
但美國和臺(tái)灣之間的伙伴關(guān)系是一種不平等的伙伴關(guān)系。盡管臺(tái)灣在芯片制造方面無可比擬,但按收入計(jì)算,其在全球市場(chǎng)的份額還不到 10%。大部分銷售額(到 2022 年將占 40%)流向?qū)⑿酒圃斐隹诘脚_(tái)灣的美國公司,這與美國服裝設(shè)計(jì)師通過銷售實(shí)際上在海外縫制的產(chǎn)品獲利的方式非常相似。從戰(zhàn)略上講,美國決策者認(rèn)為美國對(duì)臺(tái)灣的依賴是一種不可接受的風(fēng)險(xiǎn)。他們敦促臺(tái)積電在美國建造更多晶圓廠,作為將更多半導(dǎo)體制造業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)移到更靠近美國海岸的更廣泛戰(zhàn)略的一部分。
臺(tái)灣別無選擇,只能服從,因?yàn)閾?dān)心觸怒其最強(qiáng)大的盟友。
對(duì)于中國來說,技術(shù)自給自足的競(jìng)爭(zhēng)可能比任何國家面臨的挑戰(zhàn)都要大。然而,如果有哪個(gè)國家能夠克服這一挑戰(zhàn),那很可能就是中國。
10 月 7 日的出口管制雖然在可預(yù)見的未來削弱了中國先進(jìn)的芯片制造能力,但最終可能會(huì)刺激長期增長。當(dāng)中國企業(yè)能夠獲得優(yōu)質(zhì)的西方芯片和供應(yīng)商時(shí),國內(nèi)制造商卻很難找到業(yè)務(wù)?,F(xiàn)在中國企業(yè)必須共同創(chuàng)新,否則就會(huì)消亡。“我們已經(jīng)取消了選擇,”基爾克里斯說。“以前他們可以在國家彈性和商業(yè)動(dòng)機(jī)之間做出選擇,但現(xiàn)在他們沒有這個(gè)選擇。” 如果中國每年4000億美元的芯片進(jìn)口額中的很大一部分轉(zhuǎn)向國內(nèi),國內(nèi)芯片公司可能最終有手段和動(dòng)力迎頭趕上。
這些管制不會(huì)永久阻止中國。即使在最好的情況下,它們也是一種拖延策略,旨在為美國及其盟友提供擴(kuò)大關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)先地位的空間。問題是國際清算銀行能為西方爭(zhēng)取多少時(shí)間。負(fù)責(zé)出口執(zhí)法的助理部長馬特·阿克塞爾羅德(Matt Axelrod)表示:“這不是那種靠打擊一千就能成功的行業(yè)。” “我們的目標(biāo)是盡可能阻止。”
我正在商務(wù)部大樓與出口管理局局長阿克塞爾羅德和羅茲曼·肯德勒會(huì)面,辦公室里可以俯瞰華盛頓特區(qū)市中心的橢圓形大樓。步行僅需幾分鐘,幾乎可以走遍整個(gè)國際清算銀行總部。即使允許執(zhí)行不一定是完美的,我想知道這是否是一場(chǎng)公平的斗爭(zhēng)——工業(yè)和安全局與中國政府的全力對(duì)抗。BIS 如何獲勝?它怎么可能希望行動(dòng)得那么快呢?BIS 怎么可能像中國一樣投入這么多資金、如此關(guān)心芯片?芯片的未來對(duì)中國來說是生死攸關(guān)的。
沉默了幾秒鐘,羅茲曼·肯德勒輕聲回答。“這對(duì)我們來說可能也是生死攸關(guān)的,”她說。
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