【产通社，7月31日讯】虽然驱动芯片发展是普通消费者，半导体固有的军备属性让行业走向扑朔迷离。第一批芯片出现在冷战时期的军备竞赛和太空竞赛中。当时半导体不仅被视为有趣或重要的技术，还被视为世界舞台上力量平衡的关键。

今天，半导体研究已经高度敏感和政治化，芯片生产和供应链可能会变得更加分散。虽然不可思议，但也是对历史常态的回归，市场和研究人员必须使自己适应一个新时代。

“芯片战争”的起源

“芯片战争”的起源和本质，是国家之间争夺市场份额和技术领先地位的斗争。在某些方面，政府将半导体视为战略技术并不奇怪。第一批集成电路是由两家公司——飞兆半导体（Fairchild Semiconductor）和德州仪器（Texas Instruments）——在20世纪50年代末发明的，这两家公司在冷战军备竞赛期间向美国军方提供了技术。在20世纪60年代，芯片的第一个主要用途包括LGM-30民兵核导弹和阿波罗飞船上的制导计算机。芯片是冷战间谍工艺的一个主题，因为西方国家禁止向苏联转让先进的芯片和芯片制造机器，苏联间谍在世界范围内努力通过奥地利和南非的幌子公司获取被禁技术。

在集成电路发明后的第一个十年，政府是太空和防御系统的主要买家。政府仍然是半导体研究的重要支持者，通过资助基于大学的计划和项目，如美国国防高级项目研究局（DARPA），该机构资助了电子设计自动化工具和FinFET晶体管开发等领域的关键研究。

然而，今天98%的半导体不是为国防采购的，而是为民用应用采购的，如智能手机、汽车、计算机和数据中心。为什么政府对半导体感兴趣？首先，随着越来越多的设备集成了越来越多的芯片，半导体的经济重要性每年都在增长。几十年前设计的汽车内部可能只有几个半导体。今天，一辆新车可以有一千个芯片。正如疫情时代的短缺所表明的，当芯片供应中断时，经济对芯片的依赖会产生脆弱性。在新冠肺炎大流行期间，仅汽车行业就因芯片短缺而面临数千亿美元的销售损失。

各种设备对芯片的依赖日益增加，这与芯片制造的集中相一致。由于半导体制造中巨大的规模经济，该行业今天被相对少数的生产大多数关键类型芯片的公司所限定。例如，只有三家公司生产尖端的DRAM芯片。据估计，台湾台积电生产了大约90%的最先进的处理器芯片（定义为7纳米或以下）。政府试图重塑半导体供应链的一个原因是降低集中度，或者至少确保这发生在友好国家。

半导体对于未来军事力量的平衡至关重要

政府关注半导体的第二个原因是，他们认为半导体对于未来军事力量的平衡至关重要。行业官员经常辩称，某家公司生产的芯片仅用于民用目的。的确，大多数生产的芯片最终都进入了民用领域。军用系统中使用的许多芯片都不太先进，这也是事实（尽管军方使用的高端逻辑和存储芯片以及专用传感器数量较少）。

政府的回应是提出几个论点。首先，国防和情报界普遍认为，现代战争的一个关键趋势是AI的应用。例如，军方已经使用计算机视觉系统来识别威胁或跟踪目标。大型语言模型的最新进展也将迅速应用于国防和情报领域。对政府采购的开源分析发现，中国和美国军方都在大力投资人工智能（AI）系统。情报机构几乎肯定也在这么做。

与此同时，之所以成为可能，是因为半导体的巨大进步。最近的实证研究发现，前沿的AI模型已经在大量呈指数增长的数据上得到训练，每6-9个月翻一番。因此，对处理训练数据的处理能力的需求增长速度远远超过了摩尔定律。最近几个月，Nvidia GPUs（最常用于训练大型语言模型的芯片）严重短缺，这一事实被一些官员称为处理能力将成为公司和国家开发先进AI系统能力的关键限制因素。

认为半导体与国防和情报用途相关的第二个理由不仅集中在AI训练所需的GPU上，还集中在半导体对国防系统的广泛适用性上。从冷战结束到最近，几乎所有先进的半导体设计和制造能力都在美国、欧洲、日本、韩国或台湾地区。只有这些国家拥有将复杂芯片部署到军事系统所需的劳动力和专业知识。此外，每个国家半导体行业的巨大差异也造成了可以利用的劳动力的差异。例如，韩国拥有特别强大的内存劳动力，而美国和欧洲公司在模拟和混合信号芯片方面保持着强大的市场地位。然而，在过去十年中，中国积极尝试发展更先进的芯片制造能力，就像中国大陆与台湾地区、日本、韩国和美国等其他主要芯片生产国之间的地缘政治紧张局势升级一样。这引发了一种前景，即美国及其伙伴和盟友在尖端芯片制造能力方面可能不再拥有独特优势，而他们的对手可能会利用芯片技术来实现自己的防御系统（美国与日本和韩国有正式的军事同盟，与台湾有非正式但实质性的伙伴关系）。

现在，相互竞争的军事集团正试图建立先进的半导体产业。与此同时，亚太地区的政府正在进行军备竞赛。这种竞争使得政府将资金投入到他们的芯片产业中。中国在2014年启动了本轮芯片补贴，将芯片确定为“中国制造2025”产业政策的关键技术，并启动了国家集成电路产业投资基金，为半导体投资提供资金。作为回应，日本为台积电和美光等外国芯片公司提供资金，用于建设新设施或升级现有设施，并建立一家名为Rapidus的新芯片制造商，该公司将寻求尖端的芯片制造能力。美国和欧盟分别推出了“芯片法案”，提供数百亿美元的资金，以吸引更多的芯片投资。

此外，政府还实施了新的限制。最引人注目的例子是美国决定禁止向中国转让尖端GPU，以及“日本-荷兰-美国”三方协议限制中国获得先进的芯片制造工具，如蚀刻、沉积和光刻设备。台湾和韩国已经采取措施阻止半导体专业技术向中国大陆的流失，阻止某些员工离开去中国公司工作。美国已经宣布公民和绿卡持有者为某些中国公司工作是非法的。一些政府鼓励大学更仔细地评估与中国大学合作的影响。

“芯片战争”正在重塑行业

通过将政治和安全问题带到芯片供应链和半导体研究的前沿,“芯片战争”正在重塑工业和贸易版图。对于研究人员和公司来说，这需要复杂的平衡行为。一方面，全人类都受益于芯片的进一步发展及其带来的许多技术。另一方面，在这些政治争端的压力下，芯片的研究和生产可能会变得更加分散。这是许多研究者意想不到的发展，但也是对历史常态的回归，其深远意义和长期影响如同流水一样，让全球半导体产业变得不可思议但一定合情合理、自然。（剪报来源：https://www.nature.com/articles/s44287-023-00005-6）