英偉達、台積電、華為:為何美國、中國等國家爭奪電腦芯片——彭博社
Ian King, Debby Wu
半導體制造。攝影師:辛迪·舒爾茨/彭博社計算機芯片是數字經濟的引擎,其日益強大的性能正推動生成式人工智能等技術發展,這些技術有望徹底改變多個行業。
難怪這些設備如今成為全球經濟強國激烈競爭的焦點。美國總統喬·拜登出台了一系列限制措施以遏制中國的半導體發展。初步跡象表明,其繼任者唐納德·特朗普將擴大這些限制。
為何芯片如此關鍵?
它們是處理和解讀海量數據的必需品,這些數據已堪比經濟命脈的石油。
芯片(半導體或集成電路的簡稱)由沉積在硅晶圓上的材料製成,可執行多種功能。
存儲數據的存儲芯片相對簡單,像大宗商品一樣交易。運行程序、充當設備"大腦"的邏輯芯片則更復雜昂貴。英偉達公司的H100人工智能加速器等組件,既關乎國家安全,也牽動着谷歌母公司Alphabet和微軟等科技巨頭的命運——這些企業正競相建設AI數據中心,爭奪被視為計算技術未來的主導權。
即便是日常設備也越來越依賴芯片。在一輛裝滿電子裝置的汽車裏,每次按下按鈕都需要簡單的芯片將觸碰轉化為電子信號。所有依靠電池供電的設備都需要芯片來轉換和調節電流。
為何芯片製造成為爭奪焦點?
當新冠疫情打亂亞洲的芯片生產,導致全球科技供應鏈陷入混亂時,半導體的關鍵作用便凸顯出來。
全球領先的半導體技術大多源自美國,但如今主導芯片製造的卻是台灣和韓國。中國是電子元件的最大市場,並且越來越渴望自主生產更多芯片。
美國正通過出口管制和進口關税來遏制中國的芯片雄心。包括華為技術有限公司在內的中國領先科技企業被列入所謂美國實體清單,這意味着美國芯片技術供應商必須獲得政府批准才能向這些被列入黑名單的公司銷售產品。
美國常以國家安全擔憂為由為其限制措施辯護,並指責中國在貿易中不公平競爭。拜登政府撥出鉅額聯邦資金,旨在將這些元件的實體生產遷回國內,減少對東亞少數工廠的危險依賴。包括西班牙、印度和日本在內的其他國家也正試圖將芯片製造遷回本國或首次引入本土。
全球芯片投資
以美元計價的半導體領域已投入或計劃投入資金
資料來源:彭博社報道與研究、半導體產業協會
誰掌控供應鏈?
芯片製造已成為日益壟斷的行業。新建晶圓廠造價超200億美元,需數年建設且必須24小時滿負荷運轉才能盈利。這種規模要求使得擁有尖端技術的企業僅剩三家——台積電、韓國三星電子和美國英特爾。台積電與三星作為所謂代工廠,為全球企業提供外包製造服務。
全球頂尖科技公司都依賴台灣地區的最先進製造技術。
在產業鏈下游,模擬芯片製造構成龐大產業。德州儀器和意法半導體等公司是這類元件的主要生產商,其產品用於智能手機電源調節和温度控制等領域。中國正重點佈局這一領域——由於被限制獲取高端芯片製造設備,中國正大力投資提升該領域產能。
包括華為在內的中國領先科技公司被列入所謂的美國實體清單。攝影師:Stefan Wermuth/彭博社### 美國芯片限制措施見效了嗎?
儘管中國努力發展本土半導體產業,但國內芯片製造商仍主要依賴美國及其他外國技術,且其獲取海外設計和製造的芯片設備渠道正在萎縮。
在人工智能和超級計算機使用的最先進芯片方面,情況則更為複雜。
美國於2022年對這些領域實施了更嚴格的出口管制,以阻止中國發展被華盛頓視為潛在軍事威脅的能力。這些限制包括對可向中國出口的、對AI發展至關重要的英偉達芯片的精密程度設限。
這並未阻止中國企業在AI領域取得重大進展。今年1月,杭州初創企業深度求索發佈了一款AI模型,其性能與美國競爭對手OpenAI和Meta Platforms Inc.的最佳產品相媲美,並表示開發成本僅為後者一小部分。這一突破性進展重新激發了中國科技界的活力,國內媒體將其描述為在美國遏制下取得的重大成就。
中國芯片製造進展如何?
華為正在全國構建半導體制造設施的影子生產網絡,這將使這家被列入黑名單的企業能夠規避美國製裁。2023年,該公司推出了一款搭載所謂7納米技術處理器的智能手機——該技術比美國規定所允許的更為先進。
但美國的限制措施實際上阻礙了華為和其他中國芯片製造商開發最先進半導體的努力——至少目前如此。截至2024年底,華為似乎仍在其下一代產品中使用相同的7納米芯片,這表明其在向更高水平邁進時遇到了困難。
英偉達的人工智能GPU。攝影師:I-Hwa Cheng/彭博社### 特朗普在做什麼?
新一屆美國政府一直在制定比拜登政府更嚴格的芯片限制措施,並施壓盟友加強對中國半導體產業的限制。
據彭博新聞社報道,特朗普政府官員近期與日本和荷蘭同行會面,討論限制東京電子有限公司和ASML控股公司的工程師在中國維護半導體制造設備的問題。此外,華盛頓方面還就對中國特定公司實施制裁進行了初步討論。
據彭博新聞社2月報道,一些特朗普政府官員還旨在進一步限制可無需許可證出口到中國的英偉達芯片類型。他們還在就收緊對全球範圍內可無需許可證出口的人工智能芯片數量的限制進行初步討論。
其他國家和地區在做什麼?
- 歐盟已制定了一項460億美元的計劃,旨在擴大本土製造規模。歐盟委員會預計該領域的公私投資總額將超過1080億美元,目標是到2030年將該集團芯片產量佔比提升一倍至全球市場的20%。
- 日本和韓國正計劃投入數十億美元提振本國芯片產業。日本企業在芯片製造設備設計領域處於全球領先地位,而韓國巨頭三星和SK海力士則是存儲芯片(尤其是英偉達使用的芯片)領域的全球領導者。
- 印度於2024年2月批准了價值150億美元的半導體工廠投資計劃,其中包括塔塔集團建設該國首個大型芯片製造廠的提案。
- 沙特阿拉伯的公共投資基金正考慮進行一筆未公開具體數額的"重大投資",以啓動該國進軍芯片領域的計劃,旨在實現依賴化石燃料的經濟多元化。
- 日本經濟產業省已為2021年啓動的芯片戰略籌集約253億美元資金,項目包括台積電在熊本縣南部的兩座晶圓廠及北海道北部的另一座晶圓廠,日本本土企業Rapidus公司計劃於2027年在北海道實現2納米邏輯芯片量產。
- 德國成為半導體強國的計劃因政治動盪和英特爾暫停對馬格德堡300億歐元(309億美元)投資等因素而逐漸擱淺。
全球芯片生產的最大風險是什麼?
台海潛在衝突。
中國長期宣稱這座距其海岸約100英里(160公里)的島嶼為其領土,並威脅將武力阻止其正式獨立。美國一直是台灣當局的主要支持者。
戰爭可能切斷台灣芯片製造巨頭台積電與全球客户的聯繫。該公司幾乎以一己之力開創了"代工"商業模式——為他人代工生產芯片設計。蘋果公司等大客户帶來的海量訂單,使台積電積累了行業領先的專業技術,如今全球都依賴它。該公司2022年在營收上已超越英特爾。要達到其規模與技術實力需要多年時間,且耗資巨大。