半導體是人類發明的最複雜的工具之一,也是製造成本最高的產品之一。
最新的晶片——驅動超級計算機和高端智慧型手機的那種——裝滿了密密麻麻的晶體管,這些晶體管小到以納米為單位。也許唯一比晶片本身更巧妙的是製造它們的機器。這些設備可以處理小得難以想像的東西,只有大部分病毒大小的幾分之一。一些晶片製造機器的製造需要耗時數年,每台造價數億美元;荷蘭公司阿斯麥製造了世界上唯一能夠刻印最快晶片設計的光刻機,這樣的設備在過去十年中只生產了140台。
這就講到了關於微晶片的另一個驚人細節:它們不僅是技術的勝利,也是全球貿易與合作的勝利。塔夫茨大學歷史學教授克里斯·米勒在最近發表的《晶片戰爭:世界上最關鍵技術的爭奪戰》(Chip War: The Fight for the World’s Most Critical Technology)中描述了半導體供應鏈的地域分布:
一個典型晶片的藍圖可能來自英國的日資公司Arm,由加利福尼亞和以色列的工程師團隊設計,用的是來自美國的設計軟體。當設計完成後,它會被送到台灣的一家工廠,該工廠從日本購買超純硅晶片和專用的氣體。世界上一些最精確的機器將這些設計刻在硅上,這些機器可以蝕刻、沉積和測量原子級別厚度的材料層。工具主要由五家公司生產,一家荷蘭公司、一家日本公司和三家加利福尼亞公司,沒有它們,先進的晶片基本上是不可能製造出來的。然後,通常晶片的封裝和測試在東南亞進行,然後再送往中國組裝成手機或電腦。
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去年,新冠疫情引發了晶片短缺,這一複雜流程的脆弱性變得顯而易見,白宮估計這使美國損失了整整一個百分點的經濟產出,即數千億美元。但晶片業務具有全球多樣性是一件精妙甚至令人欣慰的事情。與石油、航空母艦或核武器一樣,誰控制半導體產業的問題具有地緣政治意義。不僅在智慧型手機和筆記型電腦中,而且在現代世界的幾乎所有物品中,晶片都是至關重要的成分——這些物品中最重要的有武器、監控技術和人工智慧系統。行業的主導地位落入壞人之手會產生災難性後果。
這就是為什麼我十分欣賞拜登政府在限制中國上所採用的激進而有創造性的行動,過去數十年裡,中國一直在努力創建一個獨立於世界之外的本土半導體產業,其行為令人警惕。本月,商務部宣布了一系列限制措施,阻止中國獲得建立晶片主導地位所需的大部分資源。政府表示,這些規定旨在阻止中國的軍事和安全部門購買「具有軍事用途的敏感技術」。除了少數例外,制裁禁止中國購買最好的美國晶片和製造它們的機器,甚至禁止僱用美國人來製造它們。與我交談過的分析師表示,這些規定將摧毀中國國內的晶片產業,可能會使其倒退幾十年。
IBM在其位於紐約州波基普西的工廠接待了拜登總統,慶祝該州宣布在半導體、量子計算和其他尖端技術方面投資200億美元。
IBM在其位於紐約州波基普西的工廠接待了拜登總統,慶祝該州宣布在半導體、量子計算和其他尖端技術方面投資200億美元。 Mandel Ngan/Agence France-Presse, via Getty Images
戰略與國際研究中心研究員、前國防部人工智慧戰略主任格雷戈裡·艾倫說,這些規定「絕對是一個歷史裡程碑」。艾倫在最近的一份報告中寫道,拜登的限制「開啟了美國積極扼制中國大部分科技產業的新政策——扼制的目的是扼殺」。考慮到中國可能使用先進晶片的方式——包括擴大其反烏托邦式的、使用人工智慧的監視鎮壓制度——這種扼制是合理的。
半導體是中國仍然依賴世界其他地區的少數行業之一;該國每年進口微晶片的費用超過了進口石油的費用。中國政府已經投入了數十億美元來實現該行業的「本土化」,但進展緩慢。在一些最先進的領域,中國半導體製造商遠遠落後於國際競爭對手。
艾倫說,到目前為止,美國對中國獲得最佳半導體的限制主要針對中國軍方。但中國的企業與中國軍方關係密切,這使得軍方能夠輕鬆規避限制。新政策應該會大大增加這方面的難度,因為它的限制適用於中國的任何實體,無論是軍事部門還是理論上的「民用」企業。
這些規定不僅禁止中國購買美國半導體技術。通過《外國直接產品規則》,部分規定適用於世界上任何使用美國半導體技術的公司。因此,如果一家非美國晶片製造商同意生產中國設計的晶片,它可能會失去在其他地方無法獲得的美國晶片製造機器。
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最後,還有對美國人員的限制。中國極度缺乏具備半導體業務專業知識的工程師和管理人員,許多該行業的公司都聘用美國人擔任高級職位。新的限制禁止所有「美國人」——包括美國公民和綠卡持有者——繼續在中國半導體行業工作(這些規定允許人們申請對該政策的豁免。)
中方將如何應對?一種方法是逃避規則。長期以來,中國一直擅長繞過制裁,而且微晶片體積小,很容易走私。目前也不清楚美國商務部負責出口管制的機構工業和安全局能在多大程度上執行這些規定。「工業和安全局的待辦事項清單大幅增加,而他們的預算卻根本沒有增加,」艾倫告訴我。
艾倫還警告說,我們不知道中國會把這些規定視為有多嚴重的挑釁。他指出,在偷襲珍珠港之前,正是因為美國拒絕向日本帝國出售石油,導致後者得出結論,認為自己與美國「實際上處於戰爭狀態」。半導體方面的規定範圍比我們對日本的石油限制要小。「但中國會這麼看嗎?」艾倫問。「我有點懷疑。」
另一方面,美國是否別無選擇?
「這些技術將成為未來幾十年經濟實力的基礎,人們非常擔心,如果中國佔據上風,世界會變成什麼樣子,」新美國安全中心高級研究員馬丁·拉瑟告訴我。「這不是我想要生活的世界,我認為大多數美國人或我們的大多數朋友和盟友也不會想要生活在這樣的世界裡。」