復(fù)雜的芯片“權(quán)游”，無視規(guī)律者必輸

向治霖

“禍兮福之所倚，福兮禍之所伏。”這一句中國古訓(xùn)，講的是好事壞事并非一定，它們甚至可以互相轉(zhuǎn)化。

雖然道理玄之又玄，但今年66歲的日本投資人孫正義，想必是很能體會。

出于眾所周知的原因，曾經(jīng)在投資界號稱“冒險大王”的孫正義，近年來跌下神壇。由于連連投資失利，他欠下數(shù)十億美元的個人債務(wù)。曾被他視為“下一個阿里巴巴”的創(chuàng)業(yè)公司W(wǎng)eWork，更是在今年11月在美國申請破產(chǎn)，這意味著孫正義此前的100億美元“打了水漂”。

要填上這些虧空，孫正義不得不變賣他的優(yōu)質(zhì)資產(chǎn)。孫正義在阿里巴巴所持的30%的股份已經(jīng)被套現(xiàn)歸零，他還一直在籌謀將軟銀旗下的ARM公司打包出售。

ARM，一家在芯片設(shè)計領(lǐng)域以出售IP（知識產(chǎn)權(quán)）為盈利模式的公司，于2016年被孫正義以320億美元的天價購得。

ARM的“R”是RISC的縮寫，意思是“精簡指令集”。而指令集可以被看作一種“機器語言”，人們通過它，才能清楚地告訴機器該做什么。當(dāng)今我們使用的任何一款電子產(chǎn)品，其功能的實現(xiàn)都是基于指令集的。

而ARM的確是一個優(yōu)質(zhì)資產(chǎn)，因為在移動電子設(shè)備端，例如智能手機、平板等，有99%都是采用的ARM架構(gòu)的指令集。這是典型的“一家獨大”。

將這樣一張“王牌”的出手，毫不意外地，所有與芯片相關(guān)公司都表態(tài)了，幾乎沒有表示認(rèn)可的聲音。

交易的意愿一宣布，立刻有英國競爭和市場管理局、美國聯(lián)邦貿(mào)易委員會（FTC）等加入審查，2021年12月，美國FTC甚至提起訴訟阻止交易。在孫正義放棄之前，一眾巨頭高管持續(xù)地炮轟這場交易，積極地游說政府阻止它的發(fā)生。

結(jié)果是，期盼“斷指求生”的孫正義，只好鎩羽而歸。

但是今年，孫正義該慶幸他沒有賣出ARM了。

2023年9月，ARM在納斯達(dá)克上市，不僅成為今年以來全球最大規(guī)模IPO，也是美股市場近16個月最大規(guī)模的IPO。交易日當(dāng)天，ARM股價一路狂飆超過20%，軟銀所持的Arm股票價值增加了約120億美元。

有趣的是，認(rèn)購ARM最積極的，是當(dāng)初的“反對派”們：蘋果、谷歌、AMD、臺積電……

孫正義這場冰與火的經(jīng)歷，暴露出半導(dǎo)體或說芯片產(chǎn)業(yè)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。它關(guān)乎技術(shù)力量，也牽扯商業(yè)利益。自半導(dǎo)體元器件誕生的70多年來，產(chǎn)業(yè)鏈的遷徙，拉出了近乎整個地球的版圖，權(quán)力關(guān)系因此盤根錯節(jié)，根本沒有單一的可追溯的脈絡(luò)。

最近幾年，大國之間的戰(zhàn)略競爭，提高了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的復(fù)雜程度，但國家意志顯然不是唯一的、甚至不是最大的因素。孫正義的例子至少說明了，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中的權(quán)力游戲，并不只是在“科技戰(zhàn)”的敘事中才成立。

軟件也硬核

孫正義原計劃是將ARM以400億美元賣給英偉達(dá)，可是，各方為什么要禁止這場交易？

過程中，英國、歐盟、美國以及中國等有關(guān)政府部門，都表達(dá)了對交易的擔(dān)憂，這是其他產(chǎn)業(yè)政策中難以見到的一幕：各方的理念與利益關(guān)切均不相同，但就此一件事，意見相當(dāng)默契。

先拋開國家意志，其實企業(yè)中的“反對派”英特爾、蘋果、臺積電，分別代表了3種主流的半導(dǎo)體生產(chǎn)模式。因此，三家公司的反對，也可以看作是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)界主流的排斥。

三家公司，三種模式，區(qū)別在于對芯片生產(chǎn)流程中最關(guān)鍵的“設(shè)計”與“制造”的取舍。蘋果是無廠半導(dǎo)體公司（Fabless），只設(shè)計，不制造。臺積電反過來，是代工廠模式（Foundry），只制造，不設(shè)計。

半導(dǎo)體歷史最久遠(yuǎn)的英特爾，表示“我全都要”。它同時擁有設(shè)計、制造、封裝和測試的全部生產(chǎn)流程能力，這種模式叫IDM（Integrated Device Manufacturer）。

回到ARM公司，它既不設(shè)計芯片，也不制造芯片，業(yè)務(wù)上跟三家公司沒有直接的關(guān)系，又何來恩怨？

互聯(lián)網(wǎng)和半導(dǎo)體一直處于快節(jié)奏的技術(shù)迭代中，顛覆性或破壞性的新技術(shù)往往成為通吃的贏家，反過來，憑資歷取勝的情況卻很少見。

“打敗你的，從來不是同行。”這句話不僅適用于互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)，也適用于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。這大概是因為，互聯(lián)網(wǎng)和半導(dǎo)體一直處于快節(jié)奏的技術(shù)迭代中，顛覆性或破壞性的新技術(shù)往往成為通吃的贏家，反過來，憑資歷取勝的情況卻很少見。

英特爾尤其懂得這一點。

上世紀(jì)70年代，人們還沒有選好哪一門“機器語言”為主流，因此，幾大研發(fā)指令集的公司分庭抗禮，而英特爾最大的競爭對手是摩托羅拉。指令集的性能好壞，在于它的可編程性、算法、讀取速度、功耗等等表現(xiàn)，英特爾與摩托羅拉“卷”在其中，并沒有決出高下。

“轉(zhuǎn)折點”是非指令集的公司帶來的。1975年，IBM推出第一臺個人電腦（PC），選擇搭載了英特爾8080芯片，隨芯片“贈送”出英特爾的指令集—x86架構(gòu)。自此，隨著硬件升級與個人電腦的普及，x86成為個人電腦上默認(rèn)使用的架構(gòu)。時至今日，x86仍是個人電腦市場的絕對主流，是英特爾一道固若金湯的護(hù)城河。

如前文所述，ARM也是一家指令集公司，它的突圍過程，是數(shù)字科技領(lǐng)域“弱勝強”的一個經(jīng)典案例。隨著電子產(chǎn)品的大量普及，在一些電腦之外的小型電子設(shè)備上，x86這樣的“復(fù)雜指令集”顯露缺點，它往往成本高、體積大、功耗高（表現(xiàn)為續(xù)航短、容易發(fā)熱），與之對應(yīng)的精簡指令集出現(xiàn)了，ARM是其中之一。

大公司往往有“路徑依賴”的弊病，難以做出真正的創(chuàng)新，英特爾不是沒有看到精簡指令集的潛力，但在上世紀(jì)八九十年代，與每年數(shù)百億美元的PC業(yè)務(wù)相比，那是一個太小的市場。

更何況，x86是當(dāng)時一家獨大的架構(gòu)，英特爾怎么會革命自己？

ARM正是從中找到了突破方法。x86與Windows的深度綁定固然方便，但也封死了其他創(chuàng)業(yè)公司的發(fā)展，這部分需求被鎖起來了。于是，ARM架構(gòu)采取了免費且開源的方式，這吸引了眾多開發(fā)者來到ARM的生態(tài)。這就是為什么，x86架構(gòu)的個人電腦往往是windows系統(tǒng)，而ARM架構(gòu)上同時有iOS、Android等多樣的主流系統(tǒng)。

ARM公司的盈利模式，是出售不斷開發(fā)出來的ARM架構(gòu)上的功能模塊。這使得軟件開發(fā)在一定程度上像玩樂高，你需要某個功能，直接購買對應(yīng)的IP就好，開發(fā)的門檻進(jìn)一步降低，而ARM的生態(tài)也就越發(fā)豐富。

現(xiàn)在，所有人都知道了，ARM憑借與iPhone4的綁定，成為了在移動通信時代的最大架構(gòu)。同樣，通過蘋果公司M系列芯片，ARM闖入英特爾的主戰(zhàn)場，從2020年到2022年，基于ARM架構(gòu)的筆記本電腦市場份額增長了近9倍。

至此，ARM與英偉達(dá)的并購案，會讓三家不同模式的芯片公司“忌憚”的原因，也就不難理解了。英特爾x86架構(gòu)已經(jīng)被挑戰(zhàn)，在通用計算芯片領(lǐng)域，它的CPU也面對英偉達(dá)GPU的挑戰(zhàn)，兩大“死對頭”如果合并，怎能讓它安心？

至于蘋果與臺積電，更多地是對ARM架構(gòu)“丟失中立性”的擔(dān)憂。

從前的ARM只出售IP，手上拿著最豐富的代碼庫，但并不參與對各大芯片設(shè)計公司的競爭。假如，ARM與英偉達(dá)合并，蘋果多年的設(shè)計成果會不會成為“別家家底”？

至于臺積電，美國已經(jīng)對中國大陸限制供應(yīng)芯片，這使得臺積電損失了數(shù)百億美元訂單。如果ARM“搬家”美國，無疑使得美國對ARM架構(gòu)芯片的影響力加強，這是它不能不考慮的風(fēng)險。

計算產(chǎn)業(yè)的權(quán)力關(guān)系層層相扣、犬牙交錯，它是人類社會至今最復(fù)雜、也最精細(xì)的分工系統(tǒng)，從ARM的例子中可以看到，軟件如何強勢地“綁架”了硬件。

任何一本計算機基礎(chǔ)教材都會談到，計算產(chǎn)業(yè)至少有4層：底層基礎(chǔ)層、硬件層、操作系統(tǒng)層和應(yīng)用層。計算產(chǎn)業(yè)的權(quán)力關(guān)系層層相扣、犬牙交錯，它是人類社會至今最復(fù)雜、也最精細(xì)的分工系統(tǒng)，從ARM的例子中可以看到，軟件如何強勢地“綁架”了硬件。

正因如此，在國家科技戰(zhàn)層面，“封鎖”是如此容易。

2022年8月12日，美國商務(wù)部對中國大陸限制出口幾項技術(shù)，其中之一為“專門用于3nm及以下芯片設(shè)計的ECAD軟件”，這是“芯片法案”思路的延續(xù)，而手段限制的卻是軟件。沒有專用ECAD，誰也無法設(shè)計先進(jìn)制程的芯片線路圖。美國繼續(xù)拿捏著“七寸”，筑造它的“小院高墻”，這也只是其中一例。

別只看“明珠”

“小院高墻”是美國對中國進(jìn)行技術(shù)限制的思路的一個描述，意思是說，美國試圖在小范圍內(nèi)的先進(jìn)半導(dǎo)體技術(shù)上筑起“禁止通行”的高墻。這是美國打科技戰(zhàn)的策略。

若論戰(zhàn)爭，人們總是偏愛關(guān)注“主戰(zhàn)場”的。芯片領(lǐng)域，主戰(zhàn)場當(dāng)然是芯片的設(shè)計、制造、封裝與測試全流程，而主戰(zhàn)場的“制高點”，無疑是極紫外EUV光刻機。

EUV被稱為皇冠上的明珠，而它的確關(guān)鍵且難得。簡單地說，越先進(jìn)的芯片，其晶體管“特征尺寸”就越小。而要精準(zhǔn)地“刻畫”極小尺寸，就需要波長極短的“光”。

目前，先進(jìn)的深紫外DUV光刻機的光源為173nm，可以做出14nm的“特征尺寸”。再往下，就只能依靠EUV了（波長為13.5nm）。而EUV的制造，由荷蘭的阿斯麥（ASML）公司一家所壟斷。

對于芯片制造上的“七寸”處，美國早就下手?！皩嶓w清單”出現(xiàn)前的2018年，中國芯片制造公司中芯國際，向阿斯麥訂購了EUV卻一直沒能交付，就是因為美國的阻撓而荷蘭政府一直沒有發(fā)出許可。

到2020年，“實體清單”出現(xiàn)后，EUV出口中國必須要有美國商務(wù)部的許可證，這便是近年為人熟知的“卡脖子”了。

卡脖子的手還越來越緊，不僅是EUV，連能用于制造“成熟制程”的DUV也開始受到限制。據(jù)DIGITIMES，2023年10月，拜登政府更新了出口中國大陸芯片技術(shù)的限制，阿斯麥的1980Di深紫外光DUV也在其中。

美國的“長臂管轄”必然招致反感。在荷蘭，就有議員認(rèn)為政府應(yīng)該采取措施，更好地維護(hù)阿斯麥的利益。一名議員表示，即便（美國）是盟友，單方面改變規(guī)則也是令人難以容忍的。

問題在于，美國為什么能夠“長臂管轄”？

這又要回到光刻機制造的復(fù)雜供應(yīng)鏈來了解，雖然阿斯麥?zhǔn)呛商m的本土公司，但它依賴的主要仍是美國公司的技術(shù)。2017年，阿斯麥公布的供應(yīng)商名單中，前17大供應(yīng)商主要集中在歐盟、美國、日本及中國臺灣。其中，美國占據(jù)9家，日本占據(jù)3家。

美日這對 “盟友”不僅占到的數(shù)量多，而且技術(shù)很核心。光刻機的核心無疑是光源，而這由美國的Cymer和日本的Gigaphoton提供，Cymer采用的LPP（激光生產(chǎn)等離子體）技術(shù)在光刻機產(chǎn)生EUV射線的環(huán)節(jié)中也非常重要。

美國還將它的“長臂管轄”制度化。2022年8月，拜登政府簽署通過“芯片法案”，規(guī)定對向中國大陸出口的“美國技術(shù)”，如高性能計算的芯片、元器件、相關(guān)制作軟件等，均成為管制物項。

美國的“小院高墻”，墻高萬丈，但并不能封鎖一切。

前路依然是艱難的，但華為9000s芯片是一座里程碑，也是一顆定心丸。它表明“突圍”的希望艱難但存在。

今年8月，美國商務(wù)部長吉娜·雷蒙多訪問結(jié)束之時，華為低調(diào)（卻無法低調(diào)地）上線了華為Mate 60 Pro手機，其搭載的麒麟9000s芯片，抵達(dá)了7nm先進(jìn)制程，瞬間引爆輿論。主流觀點認(rèn)為，這是華為等企業(yè)在現(xiàn)有的設(shè)備上做了“優(yōu)化”，在缺少EUV的情況下，獨立自主地做出了先進(jìn)制程芯片。

前路依然是艱難的，但華為9000s芯片是一座里程碑，也是一顆定心丸。它表明“突圍”的希望艱難但存在。

就像ARM能夠震懾芯片廠商一樣，在復(fù)雜又精細(xì)的芯片“戰(zhàn)事”中，值得關(guān)注的不只是“明珠”EUV。在幾千上萬道芯片的制作工序中，任何一環(huán)節(jié)的強勢供應(yīng)方，都可能成為權(quán)力游戲中的一張王牌。

韓國應(yīng)對此深有體會。

2019年，韓國與日本因“二戰(zhàn)期間強征勞工一事的賠償問題”懸而未決，引發(fā)朝野的抵觸情緒，7月1日，日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省突然發(fā)難，宣布加強對韓國的半導(dǎo)體材料出口管制，包括半導(dǎo)體制造過程所不可或缺的光阻劑 （resist）和蝕刻氣體（氟化氫）等關(guān)鍵材料。

這兩項材料，均與光刻機的過程有關(guān)。光阻劑又叫光刻膠，用來保護(hù)晶圓上特定的區(qū)域不被腐蝕，因而形成復(fù)雜電路。蝕刻氣體則與光刻所需的環(huán)境有關(guān)。半導(dǎo)體材料領(lǐng)域，日本是全球最強國，上述關(guān)鍵材料的全球市占率在70%～90%。

當(dāng)然，日韓之間的摩擦沒有到“戰(zhàn)爭”的程度。韓國企業(yè)三星、海力士，一方面尋求材料來源的多元化、加大自產(chǎn)的研發(fā)力度，另一方面通過“第三地”中轉(zhuǎn)購入。結(jié)果顯示，一年后，韓國對日本光刻膠的進(jìn)口量比“制裁”前更高。

但是，加強研發(fā)也好，中轉(zhuǎn)購入也好，都增加了韓國企業(yè)的成本，芯片行業(yè)本就靠規(guī)模效應(yīng)降低成本，對效益非常敏感。另外，這更拖慢了三星對臺積電企圖超越的腳步。

韓國政府坐不住了。

今年3月6日，尹錫悅政府提出，成立一個接受私人來源捐款的基金會來對“二戰(zhàn)勞工”進(jìn)行賠償，相當(dāng)于韓國人自己賠償自己，這樣違背了基本常識的操作令世人錯愕。

但日本懂得，于是投桃報李。10天后，日本宣布，取消了對韓國半導(dǎo)體和顯示器制造材料的出口限制。

芯片不相信“小團(tuán)體”

ARM的例子，表現(xiàn)的是科技巨頭之間的博弈。中美、日韓的“摩擦”，便是政治權(quán)力上的圍追堵截?？萍肌⑸虡I(yè)和政治的交叉，令半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)這個復(fù)雜的綜合體“動態(tài)平衡”地運行著，并沒有唯一的強有力的“權(quán)力上位者”。

但總體而言，必須承認(rèn)，美國是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈上當(dāng)前的最大霸主。

這不意外，半導(dǎo)體畢竟是在美國出生的。如果把半導(dǎo)體比喻為一個人，那么，它在1947年出生于貝爾實驗室（威廉·肖克利、約翰·巴丁和沃爾特·布拉頓制造出第一個晶體管），一直長到15歲才離開家門—1962年，仙童半導(dǎo)體在中國香港建立了在美國以外的第一家芯片生產(chǎn)基地。

當(dāng)年15歲的半導(dǎo)體，雖然沒有今天的強大，但它的基本形態(tài)（設(shè)計、制造，軟件、操作系統(tǒng)等）都已經(jīng)確立。美國作為“創(chuàng)立人”，不僅擁有先發(fā)優(yōu)勢，也在半導(dǎo)體成長的過程中不離左右，繼續(xù)“高等教育”的培養(yǎng)。

但美國也不是唯一的“撫養(yǎng)人”。半導(dǎo)體的茁壯成長，就在于它“走出家門”，這是一個自然而然、順應(yīng)規(guī)律的過程。仙童半導(dǎo)體將制造廠搬到香港，看中的是當(dāng)年香港人的效率高而工資要求低。按當(dāng)年仙童創(chuàng)始人、后來創(chuàng)辦了英特爾的諾伊斯的話來說，香港人的生產(chǎn)速度相當(dāng)于兩個美國人，而前者的工資只有后者的十分之一。

總之，東亞以其充沛而“具性價比”的勞動市場，接住了來自美國的半導(dǎo)體制造業(yè)。

“孩子”走得遠(yuǎn)了，難免叛逆。1980年代，半導(dǎo)體最具商業(yè)價值的產(chǎn)品是內(nèi)存DRAM，日本公司以其高質(zhì)量低價格的優(yōu)勢，沖擊了美國本土的半導(dǎo)體制造業(yè)，標(biāo)志性的事件是，英特爾在日貨沖擊下，徹底放棄了對DRAM的制造。

1990年代初，當(dāng)美國從日本的沖擊中走出來后，有意打壓日本半導(dǎo)體，積極支持在韓國和中國臺灣的半導(dǎo)體制造業(yè)。30多年后的今天，三星與臺積電是全球唯二能夠制造10nm以下先進(jìn)工藝半導(dǎo)體的工程，韓國的三星與海力士SK兩家生產(chǎn)的存儲半導(dǎo)體，占到全球產(chǎn)量的70%以上。

這個過程中，日本雖然被削弱，但也保留了在半導(dǎo)體設(shè)備與材料環(huán)節(jié)的優(yōu)勢，另外，在半導(dǎo)體的第一步—晶圓制造上，日本企業(yè)信越化學(xué)和SUMCO（盛高）占有全球超過45%的份額。

與美國隔著大洋的英國與歐盟，同樣在爭取半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中的重要位置。英國、歐盟雖然沒有創(chuàng)造半導(dǎo)體，但擁有自萊布尼茨到圖靈的計算機的“底子”。如今，荷蘭的阿斯麥和NXP、英國的ARM、德國的英飛凌，都是版圖上的重磅玩家。

回過頭看，半導(dǎo)體這個“孩子”成長的過程順應(yīng)自然，那么現(xiàn)在，美國想要“收回”或說重塑它的權(quán)力，要對抗的便不是某個國家或地區(qū)，而是自然規(guī)律了。

半導(dǎo)體這個“孩子”成長的過程順應(yīng)自然，那么現(xiàn)在，美國想要“收回”或說重塑它的權(quán)力，要對抗的便不是某個國家或地區(qū)，而是自然規(guī)律了。

美國想要“制造業(yè)回流”，歐盟、日本也想要。

美國的“芯片法案”通過后，不到一年，歐盟版的“芯片法案”也經(jīng)審議通過，該法案旨在到2030年將歐盟在全球芯片生產(chǎn)中的份額從10%提高到20%。日本也出臺相關(guān)計劃，與臺積電協(xié)商在日本本土設(shè)廠。

如前文所述，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)對經(jīng)濟效益敏感，這意味著它不能不考慮當(dāng)今最大的半導(dǎo)體消費市場—中國大陸。數(shù)據(jù)顯示，2022年，中國大陸進(jìn)口了大約5384億個集成電路，金額超過對石油的進(jìn)口。

美國“芯片法案”要求，在中國大陸從事生產(chǎn)的“含美國技術(shù)”的半導(dǎo)體廠，不得擴大生產(chǎn)規(guī)模，也不得進(jìn)行技術(shù)升級。雖然“唬人”，但是難以落地。

據(jù)路透社報道，今年9月，美國決定無限期延長對韓國芯片制造商三星電子和SK海力士在華業(yè)務(wù)的豁免。這意味著，兩家企業(yè)可以獲取在中國生產(chǎn)芯片所需的美國設(shè)備，而無需尋求額外的許可。

美國為何“妥協(xié)”？要知道，三星和海力士控制著全球近70%的DRAM內(nèi)存市場和50%的NAND閃存市場，而它們超過一半的產(chǎn)能在中國大陸，主要市場也是中國大陸。原本的要求本就強人所難。

“紙老虎”一戳就破。

美國的封鎖步步緊逼，中國并不是只能被動接受。今年5月，環(huán)球時報援引消息稱，世界第三大存儲半導(dǎo)體公司、美國企業(yè)美光“過去5年來，至少170次游說美國政府提出有關(guān)與中國競爭的問題”。

5月21日，中國國家互聯(lián)網(wǎng)信息辦公室發(fā)布消息，公布了對美光科技安全審查的結(jié)果，曝光了“美光公司產(chǎn)品存在較嚴(yán)重網(wǎng)絡(luò)安全問題隱患”等問題。按照《網(wǎng)絡(luò)安全法》等法律法規(guī)，我國內(nèi)關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施的運營者應(yīng)停止采購美光公司產(chǎn)品。

“反饋”很快到來。不久后的6月16日，美光科技宣布，計劃在未來幾年中對其位于中國西安的封裝測試工廠投資逾43億元人民幣。

半導(dǎo)體誕生至今76年，順應(yīng)規(guī)律，走遍全球，已經(jīng)成為最能代表人類文明與智慧的杰出產(chǎn)物。與自然規(guī)律的對抗必然會輸，必將付出巨大代價。