這篇文章的英文標(biāo)題是 The chips are down,，chips 既有芯片的意思,，也指賭博時用的籌碼。When the chips are down 意指打牌的人把籌碼放到賭臺上,，可引申出關(guān)鍵時刻的意思,，這也是文章對當(dāng)前全球芯片產(chǎn)業(yè)所處狀態(tài)的一個描述：地緣政治和摩爾定律正迫使中美兩個大玩家在芯片賭局上押上重注，其敏感而又緊張的殘酷對抗關(guān)系（注意,，封面的頭盔上正在滴血）可能會對經(jīng)由數(shù)十年演化而來的全球復(fù)雜供應(yīng)鏈生態(tài)產(chǎn)生重大負面影響,。當(dāng)下之關(guān)鍵與殘酷，不禁讓譯者聯(lián)想到丘吉爾曾在二戰(zhàn)期間面臨的《至暗時刻》,。不過,，根據(jù)《人民日報》的消息，中美雙方已經(jīng)同意停止加征新的關(guān)稅,。
硅谷,，美國科技產(chǎn)業(yè)的心臟，其名字來源于一種化學(xué)元素,，該元素也是芯片最為重要的成分,。如今，芯片正吸引著 Facebook,、谷歌和蘋果等巨頭公司的注意力,，而讓這些公司聞名于世的并非芯片，而是軟件和那些漂亮的硬件設(shè)備,。然而,，正是得益于二十世紀(jì)五六十年代晶體管、集成電路等發(fā)明的精細化,，電腦才從房間大小的巨型機器,，逐漸縮小為口袋大小的便攜設(shè)備，巨頭們能有今天的輝煌正仰賴于此,。
如今,，現(xiàn)代化的芯片已被嵌入汽車、洗衣機,、戰(zhàn)斗機等各種設(shè)備中,。據(jù)數(shù)據(jù)提供商「全球半導(dǎo)體貿(mào)易統(tǒng)計組織」（WSTS）估計，2017 年,，芯片市場規(guī)模為 4120 億美元,，較去年增長 21.6%。不過,，這些原始數(shù)據(jù)容易讓人低估芯片制造的重要性,。比如，對比來看,，全球電子商務(wù)行業(yè)每年的收入約超 2 萬億美元,。如果說數(shù)據(jù)是新的石油,，那么，芯片就是把數(shù)據(jù)變得有用的內(nèi)燃機,。
芯片的無處不在催生了一個龐大的全球產(chǎn)業(yè)?，F(xiàn)代芯片約含數(shù)十億個元器件，需要在超先進的工廠中生產(chǎn),，其制造成本高達數(shù)百億美元,。事實上，能夠完全建造這些設(shè)備也是專業(yè)化和貿(mào)易實力的一個體現(xiàn),。
這些極其復(fù)雜的產(chǎn)品催生出同樣復(fù)雜的供應(yīng)鏈,，全球數(shù)千家專業(yè)公司都參與其中。美國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會（SIA）估算過,，其成員之一擁有超過 1.6 萬家供應(yīng)商,，其中 8500 多家在美國境外。原材料和元部件是芯片的重要組成部分,，在最終成為智能手機,、汽車防抱死制動系統(tǒng)或其他數(shù)以千計產(chǎn)品的大腦之前，它們會經(jīng)歷一番環(huán)球旅行,。
如今,，兩股力量正將半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)推到聚光燈下。首先是地緣政治,。芯片產(chǎn)業(yè)正深受中美日趨敏感的對抗關(guān)系影響,。其次是物理學(xué)。這場醞釀中的技術(shù)變革正處于歷史性時刻,。50 年來,，芯片行業(yè)一直受到摩爾定律的推動。根據(jù)摩爾定律,，芯片上可容納的元器件數(shù)量每兩年翻一番,，芯片性能也將提升一倍。但摩爾定律正在失效,，芯片行業(yè)的未來似乎也比以往任何時候都更加不確定。
電子產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的政治斗爭
讓我們從地緣政治談起,。
長久以來,，美國都是芯片制造業(yè)的領(lǐng)頭羊，芯片產(chǎn)業(yè)也是國家重要戰(zhàn)略資產(chǎn),。芯片的最早應(yīng)用之一出自硅谷,，主要被用于核彈的導(dǎo)航系統(tǒng)，硅谷將自己的存在歸功于五角大樓的贊助,，其重要性不亞于風(fēng)投在其崛起中起到的重要作用,。2017 年,，一份由白宮發(fā)布的報告也放棄咬文嚼字，直接指出「前沿半導(dǎo)體技術(shù)對于國防和軍方的強大,，至關(guān)重要,。」
如今,，中國也將芯片制造視為未來競爭的重要砝碼,。2014 年，國家集成電路產(chǎn)業(yè)基金成立,，資本滾滾流入半導(dǎo)體研發(fā)領(lǐng)域,。「中國制造 2025」戰(zhàn)略也將焦點放在提升中國生產(chǎn)力,，希望國內(nèi)芯片產(chǎn)業(yè)營收能從 2016 年的 650 億美元,，增至 2030 年的 3050 億美元，并基本實現(xiàn)自足（當(dāng)前僅能滿足國內(nèi)需求的三分之一）,。
美國當(dāng)然不歡迎中國入侵自己的利益范圍,，也正試著阻礙這位對手的前進。2015 年美國禁止向中國實驗室出售英特爾高端芯片,，并給中國公司收購美國芯片公司使絆子,。
今年中興事件中，特朗普政府利索地表示禁止美國公司向中興出售半導(dǎo)體部件,。這家公司的芯片設(shè)計來自好幾家美國公司的許可授權(quán),，此舉一出，無異于讓其瞬間癱瘓,。當(dāng)特朗普出乎意料地表示解除禁令時,，這家公司才免于破產(chǎn)險境。
政治風(fēng)向搖擺不定,，芯片產(chǎn)業(yè)也受牽連
美國還指控中國從事商業(yè)間諜活動,。11 月 1 日，福建晉華公司被指控與其臺灣合作方聯(lián)華電子從事商業(yè)間諜活動,，盜取一家大型美國公司鎂光的商業(yè)秘密,。官方不斷發(fā)出警告，使用中國制造的設(shè)備存在風(fēng)險,，因為它們可能將一些敏感信息盜取回國內(nèi),。
10 月 12 日，兩位議員公開警告加拿大不要讓華為參與該國 5G 移動網(wǎng)絡(luò)建設(shè),。本周,，新西蘭禁止本土移動網(wǎng)絡(luò)運營商 Spark 使用華為 5G 設(shè)備。在特朗普先生掀起的中美貿(mào)易戰(zhàn)中，芯片又被置于首當(dāng)其沖的位置,。8 月,，美國上調(diào)了一系列產(chǎn)品關(guān)稅，包括芯片,。
中國也加強了報復(fù)力度,。高通公司收購恩智浦，最終在中國這里流產(chǎn),。中國政府也正在調(diào)查美國與韓國內(nèi)存芯片制造商的價格壟斷行為,，其中包括鎂光公司。
美國挫敗中國的努力可能會越來越堅決,。最近,，中國大張旗鼓報道生產(chǎn)出世界最快的超級計算機（「神威太湖之光」），采用了 40,960 個自主研發(fā)的申威 26010,，田納西大學(xué)的超級計算機專家 Jack Dongarra 表示,，主要原因還是英特爾被禁止向中國出售高端芯片，「中國就將更多資金投入到高性能計算研究中,?！苟褂昧烁鼮橄冗M芯片的「太湖之光」的繼承者們也已投入使用。
貿(mào)易戰(zhàn)以及日趨緊張的中美敵對性競爭正對最復(fù)雜,、也最為全球化的產(chǎn)業(yè)之一產(chǎn)生負面影響,。
「這些（芯片）公司已經(jīng)明白，過去三十年,，全球化確實是機遇,。如今全球化突然變成一個國家安全問題，他們不得不針對新的環(huán)境,，做出調(diào)整,。」歐亞集團（Eurasia Group）的一位政治風(fēng)險咨詢顧問 Paul Triolo 表示,。
然而,，重塑一個關(guān)乎全球經(jīng)濟核心、正高速發(fā)展的產(chǎn)業(yè)鏈條,，并非易事,。
芯片產(chǎn)業(yè)早期，這些制造商們都是在國內(nèi)完成整個生產(chǎn)流程,。1961 年,，情況開始發(fā)生變化，當(dāng)時,，仙童半導(dǎo)體開始將組裝和測試工作移到香港，因為那里的勞動力更加便宜。隨著芯片變得更加復(fù)雜,，這一外包趨勢開始加速,，越來越多的工序被外包給專門公司。結(jié)果,，全球幾千家公司就這樣彼此關(guān)聯(lián),、錯綜復(fù)雜地聯(lián)系在一起，大致可以被分為三類：設(shè)計,、制造,、組裝和封測商。
從最初的硅到成品芯片,，通常需要經(jīng)過一系列非常復(fù)雜的加工流程,，從中也可窺見芯片供應(yīng)鏈有多么復(fù)雜。
供應(yīng)鏈的開端,，可能位于阿巴拉契亞山脈,，這里盛產(chǎn)世界最高品質(zhì)之一的二氧化硅。接著,，二氧化硅會被運至日本,，加工成純硅錠，切割成標(biāo)準(zhǔn)尺寸的晶圓后,，又被運至韓國或臺灣某個晶圓公司,，在這里，由荷蘭制造的光刻機器進行光刻顯影等工序,。
具體的管道設(shè)計取決于芯片的整體設(shè)計,，可能源自 ARM。不過,，設(shè)計者也能根據(jù)該公司多種授權(quán)方式之一,，針對具體應(yīng)用進行調(diào)整。完成后,，芯片會被封裝并進行測試,。此時，芯片之旅已抵達中國,、越南或者菲律賓,。
低端發(fā)力，力爭上游
芯片被集成到電路板上,，可能發(fā)生在另一個地方,。接著，產(chǎn)品會被運至從墨西哥到德國,、再到中國等不同廠家,，安裝到工業(yè)機器人、智能電表或者云端服務(wù)器中。
中國本土芯片產(chǎn)業(yè)從供應(yīng)鏈低端開始切入,，香港理工大學(xué)電子工程教授 Jiang Xu 說,，比較擅長組裝和封測。上海所在的長江三角洲,，坐落著十幾家封裝測試企業(yè),。公司名字雖不為人熟知，但是它們的收入?yún)s很可觀,，達數(shù)十億美元,。
如今，西方芯片公司離不開這些供應(yīng)鏈上的中國公司,，另一方面,，國內(nèi)需求也正在快速增長，因此,，中國開始朝設(shè)計與制造環(huán)節(jié)發(fā)力,，并已經(jīng)打入低端芯片市場，而三星,、蘋果,、英特爾、臺積電等公司則針對智能手機,、云計算等領(lǐng)域,，設(shè)計制造功能更為強勁和昂貴的芯片。
但是,，「75% 到 80% 的半導(dǎo)體產(chǎn)品用不到如此前沿的技術(shù),。」研究機構(gòu) ihsMarkit 的 Len Jelinek 說,。諸如物聯(lián)網(wǎng)所需的芯片,，其實就是在日常物件中植入傳感器和聯(lián)網(wǎng)功能，「（它們所用的芯片）絕對可以由中國芯片公司設(shè)計出來,?！?br/>
中國公司正在供應(yīng)鏈上力爭上游。華為海思和清華紫光（國有）已位居世界十大芯片設(shè)計公司行列（以收入論）,。海思的麒麟系列智能手機芯片已經(jīng)可以媲美西方公司的設(shè)計,。
告別摩爾定律
中國公司雖然力爭減少對海外的依賴，但也沒辦法完全杜絕這一需求,。Xu 教授指出,，中國公司非常依賴基于ARM公版設(shè)計的修改。ARM 的設(shè)計已經(jīng)占領(lǐng)移動計算領(lǐng)域,，并正以類似的姿態(tài)進軍物聯(lián)網(wǎng)智能設(shè)備,。這家公司也在努力進入高性能計算芯片領(lǐng)域,。不過，ARM 位于英國,，最近被軟銀收購,。英,、日本都是美國的盟友,。
中國已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在前沿制造業(yè)取得進展也越來越不容易,，芯片正是其中最難的一部分,。中國的新貴勢必與那些現(xiàn)有企業(yè)競爭，而這些企業(yè)不僅擁有令人生畏的技術(shù)領(lǐng)先地位,，也擁有大批經(jīng)驗老道的技術(shù)工程師,。Jelinek表示:「實際上，半導(dǎo)體(制造業(yè))其實是不斷重復(fù)學(xué)習(xí)周期,?！棍梓?80是第一個采納7納米制程的智能手機芯片，由于中國并無晶圓廠家,，像海思這樣的公司（其競爭對手是高通,、蘋果這樣的美國公司）不得不訴諸臺積電來制造芯片。
摩爾定律的日落西山,，也成為限制中國野心的一個手段,。芯片組件每縮小一次，制造就變得更加復(fù)雜和昂貴,。尖端晶圓廠的生產(chǎn)已經(jīng)變得極其昂貴,。三星(Samsung)將斥資140億美元在韓國平澤(Pyeongtaek)附近建造一座工廠。芯片制造商開玩笑地說,，這是摩爾第二定律,，即芯片工廠的成本每四年翻一番。
因此,，芯片制造的前沿陣地出現(xiàn)了行業(yè)整合,。根據(jù)麥肯錫咨詢公司的數(shù)據(jù)，2001 年,，能提供最先進晶圓設(shè)備的廠家有29家(見圖表),，如今只剩五家。這可能更易于西方的技術(shù)鷹派阻礙中國的步伐,，因為這些晶圓廠由美國,、臺灣和韓國的公司所有，他們都是盟友,。鷹派可資利用的另一個手段就是為這些晶圓廠提供設(shè)備的公司,，特別是一家荷蘭公司ASML,。經(jīng)過十多年的嘗試，這家公司成功實現(xiàn)「極紫外光刻技術(shù)」商業(yè)化,，制造最先進芯片離不開該技術(shù),。這也可以成為西方政策制定者們的抓點。
但摩爾定律的終結(jié)也給中國帶來了希望,。曾經(jīng),，隨著元件收縮，芯片能夠更快地運行,。如今,，所謂的縮放定律效應(yīng)已經(jīng)開始衰退，也就是說,，芯片組件縮減帶來的好處比過去要少,。芯片行業(yè)分析師 Linley Gwennap 表示，正是出于這個原因,，如今落后領(lǐng)先者一兩步,，不如過去那么重要了。硬件設(shè)計師 Andrew Huang 表示,，與此同時,，摩爾定律的放緩也敦促整個行業(yè)尋找其它方法來制造更好的芯片。換句話說,，人們的注意力正逐漸從改善制造工藝,，轉(zhuǎn)向?qū)で蟾斆鞯脑O(shè)計和新想法。如果這能改變芯片行業(yè)的運作方式,，那么,，中國企業(yè)就能試著挺進這個尚未被宣示主權(quán)的新領(lǐng)地。
華為海思的芯片就是一個例子,。他們的產(chǎn)品包括高度定制化,、主要用于加速人工智能算法的芯片，這也是「中國制造」和國家意欲重金投入的領(lǐng)域,。量子計算也是被寄予厚望的領(lǐng)域,。量子計算，利用量子力學(xué)效應(yīng)加速大規(guī)模計算,。中國已經(jīng)為此押上賭注,，據(jù)報道，已經(jīng)投入百億美元在合肥打造一家大型實驗室,。然而,，量子計算需要掌握非常規(guī)物理規(guī)律，比如超導(dǎo)線,、離子阱以及非常不同于芯片所要用到的技術(shù),。
隨著中國在芯片制造領(lǐng)域的猛進,，美國也開始推進前沿技術(shù)。包括谷歌,、微軟,、IBM在內(nèi)的美國公司正在開展自己的量子計算項目。2017 年,，總統(tǒng)科技顧問委員會的一份報告建議,，對中國崛起最好的回應(yīng)方式就是投資并維持美國的領(lǐng)頭羊地位。比如,，DARPA正在進行一個電子產(chǎn)業(yè)復(fù)興計劃（ERI）,，研發(fā)可以商業(yè)化的新技術(shù)。
加快步伐
其中的一些項目也旨在提升既有芯片工藝,。比如，據(jù) ERI 項目負責(zé)人 William Chappell 透露,，讓小型芯片設(shè)計公司更容易地將其特殊設(shè)計集成到大公司產(chǎn)品中的技術(shù),，能減低芯片成本。不過,，ERI也會投資一些更具探索性的領(lǐng)域,，比如利用光（而非電子）設(shè)計芯片的光子計算芯片；依靠量子效應(yīng)發(fā)揮作用的自旋電子晶體管,，以及犧牲精確性以換取節(jié)能的近似計算,。
探索更加前沿的芯片設(shè)計與制造，會讓美國繼續(xù)保持領(lǐng)導(dǎo)者的角色,。無論如何,，Triolo 說，較之調(diào)整全球產(chǎn)業(yè)鏈的做法,，這種策略更容易實現(xiàn),。實際上，抵制中國的舉措并未受到美國國內(nèi)歡迎,。高通三分之二的收入來自中國,；鎂光收入的 57% 來自中國。隨著微軟,、亞馬遜相繼在中國開設(shè)研究結(jié)構(gòu),，中美之間的合作也正成為趨勢，這也意味著大洋兩岸之間持續(xù)不斷的資金往來,。尋求貿(mào)易保護主義來遏制中國的做法,，將導(dǎo)致遠超國界的負面影響。