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科技战进入白热化,拜登联手盟友“对抗”中国AI与芯片|硅基世界

2023-02-06 14:41:49 398

摘要:美国总统拜登(来源:Bart Maat/ANP)随着美国对华科技战进入第五年,脱钩明显升级。如今,通过拉拢日本、荷兰等欧洲国家加入中美之间的芯片、人工智能(AI)行业战略竞争,成为美国围堵、打压中国的重点。2月1日消息,针对美国和荷兰、日本...

美国总统拜登(来源:Bart Maat/ANP)

随着美国对华科技战进入第五年,脱钩明显升级。如今,通过拉拢日本、荷兰等欧洲国家加入中美之间的芯片、人工智能(AI)行业战略竞争,成为美国围堵、打压中国的重点。

2月1日消息,针对美国和荷兰、日本联合对华限售芯片制造设备消息,荷兰光刻机巨头ASML阿斯麦(NASDAQ:ASML)日前发给钛媒体App的一份声明中证实,已知悉几国政府间就达成一项侧重于先进制程芯片制造技术的协议有了最新进展,其中将包括但不限于先进制程的光刻系统。但在其正式生效前,还需进一步细化相关具体内容并付诸立法,这仍需要一定时间。

声明强调,ASML在中国的业务以成熟制程为主。基于政府官员的声明、立法进程时间表、不同条款的生效日期,加之目前的市场形势,ASML预计这些措施不会对其发布的2023年预期产生实质性影响。

与此同时,中国 AI 技术还面临着美国的围堵。美国国家安全顾问沙利文(Jake Sullivan)1月27日在白宫发布声明称,美国和欧盟签署了一项行政安排,进一步研究人工智能 (AI)、计算和相关隐私保护技术,以优化农业、医疗、应急反应、天气预报和电网运营等关键领域。这是美国和欧洲达成的首个全面的 AI 技术合作协议。

鉴于目前中国是深度学习和 AI 技术专利最多、产业链最全的国家(清华大学数据)。美欧合作意味着,美国政府试图联合欧洲来削弱中国 AI 技术领先地位。中国半导体、AI 产业面临全球化停滞。

此外,据环球时报引述媒体报道称,美国政府已暂停对美国部分企业核发向华为供货的许可证,考虑切断华为与其所有美国供应商的联系。

当下,人类面临百年未有之大变局。在脱钩、疫情、加息、通胀、战争等多个因素叠加影响下,半导体、人工智能产业链遭遇到前所未有的冲击。这场中、美两个重要经济体的先进计算技术竞争正进入白热化。

“蜜月期”结束,科技竞争白热化

“几十年前,美国将其国内生产总值(GDP)的2%用于研发。而我们今天呢,不到0.7%。我们曾经在研发方面排名世界第一、我们拥有世界上最好的大学、最好的智慧能力。但如今,我们停止了对自己的投资。(研发)世界排名从第一现在跌落到第九。而十年前,中国在世界排名第八,现在则是世界第二。各国正在迅速接近我们。”

这是1月26日美国总统拜登(Joe Biden)发表年内首场经济演讲的一段话。他在演讲中表达中国科研投入、研发能力迅猛发展对于美国经济发展的威胁与担忧。

拜登的焦虑,是近几年美国白宫对华科技外交关系转变的一个缩影。

实际上,中、美关系曾有过一段蜜月期。

1972年2月,美国总统尼克松访华,重新开启了美中交往。从那时起两国关系起起伏伏,曾在1999年美国轰炸中国驻南斯拉夫大使馆时陷入低潮,双边关系随后好转,中国在2001年加入了世界贸易组织(WTO)。21世纪的首个10年内,中国经济腾飞,制造业繁荣。

在过去10年,美中关系争端与合作并存,并肩抗击气候变化,两国之间的人员交往加深,但也就知识产权、区域竞争针锋相对。有媒体戏称,两国就像是一对吵架的情侣。

时任朱镕基总理与克林顿总统于1999年在华盛顿会晤(来源:英国广播公司)

从科研能力上来说,美国此前一直都处于领先。第二次世界大战之后《科学:无尽的前沿》报告发布,加之冷战期间苏联发射“斯普特尼克”号人造卫星对美国的震惊,使得美国多年来对科学研究领域持续高额投资,研发投入占美国GDP的比重从20世纪50年代中期起始终维持在2%~3%之间。很长一段时间内,美国的研发投入总额,超过全球经济合作与发展组织(OECD)中其他国家的研发投入总额,成为全球科技领域当之无愧的超级大国。

但最近十多年来,随着欧洲和东亚地区在科技创新领域迅速发展,美国的科技领先地位开始受到威胁。与此同时,美国政府对研发的投入占全社会研发投入的比重也接近六十年来的最低水平。

2017年,特朗普上台,美国次年开启了对华半导体产业“脱钩”策略。自2017年8月特朗普政府对华发动“301 调查”以来,美国实施了打造反华包围圈的地缘战略竞争、关税极限施压的经贸战、精准打击中国高科技企业的“新冷战”,以此延缓美国科技能力衰弱局面。

  • 2018年8月,美国商务部以维护国家安全和外交利益为由,将44家中国企业列 入出口管制“实体清单”,正式开始对中国的技术封锁;

  • 2019年5月,美国将华为及其114家海外关联公司列入“实体清单”,向华为出口美国产品的公司必须获得许可证;

  • 2020年9月,美国对华为的新制裁禁令正式生效,这使华为无法再通过代工或采购的方式获得高端芯片。随后,美国商务部还将中芯国际列入“实体清单”,限制其获取美国关键技术的能力。

2021年,疫情使全球半导体供应链和产业链遭受重大冲击,在生产和运输方面不断受创、全球“缺芯”加剧下,拜登政府上台后,不但延续了特朗普的对华政策遗产,而且更明确地制定了通过大国竞争、加大国内投资和强化联盟从而在实力基础上竞胜对手的对华战略方针。

美国前总统特朗普和现任总统拜登(来源:Jeremy Enecio/Politico)

如今,美国政府继续升级对中国半导体产业打压的范围和力度,而且从企业管制变成结构性技术打压。

  • 2021年3月,美国政府将华为、中兴、海能达、海康威视、大华科技列入“不可信供应商名单”,从而拆除美国境内这些公司生产产品;同年7月和12月, 美国商务部又分别将23家和34家中国实体列入“实体清单”,均涉及半导体企业;

  • 2022年8月拜登签署《芯片与科学法》,其中有针对性地提出“禁止接受资金补助的企业在‘对美国构成国家安全威胁的国家’建造/扩大先进制程晶圆产能或升级设备”,中国成为该法重点提及的限制对象,此次立法被认为是美国遏制中国半导体产业的法律支持;

  • 此外,去年10月7日美国商务部工业和安全局(BIS)发布新规限制中国获得先进计算芯片、开发和维护超级计算机以及制造先进半导体的能力等。目前,美国已经将制裁范围从之前的10纳米以下提高到14纳米以下,整个先进工艺都将受到影响。

但问题在于,这些所谓“制裁”措施并没有影响到中国、美国科研能力局面,“东升西降”已然成为大趋势,而且这些制裁损害了很多美国、荷兰、日本半导体企业的核心利益。

首先是科研能力。2021年末,哈佛大学肯尼迪政府学院艾利森(Allison Graham)教授团队撰写的《伟大的科技竞争:21世纪的中国与美国》报告中选择人工智能、5G、量子信息科学、半导体、生物技术和新能源领域,对中美两国在这些领域的发展态势进行了分析和预测。

报告认为,中国在这些领域快速发展对美国在科技领域的优势地位形成了挑战,“在一些领域,中国已经超过美国,而在其他领域,根据目前的态势,中国将在未来10年超越美国”。

其次是损害很多美国企业利益,反噬自身。在去年10月美国商务部BIS宣布一系列半导体出口管制新规之后,美国半导体设备巨头泛林(Lam Research)随即称,BIS禁令让公司2022年营收减少30%,即20亿-25亿美元,其在中国大陆市场销售额大减50%,随后宣布裁员高达1300人;芯片设备巨头科磊(KLA)2023年收入因此会减少6亿-9亿美元;美国芯片巨头英伟达则在去年10月宣布,由于禁令2022年三季度英伟达在中国的潜在销售中损失4亿美元。另外几家美国半导体企业情况也不容乐观。

同时,荷兰光刻机企业ASML也感受到了影响,面临两难局面。

财报显示,尽管2022全年,ASML净销售额达到212亿欧元,比上一年增长13.8%,并预计2023年净销售额将同比增长25%以上。但ASML中国区销售占比却出现年年下降状态,从2020年占比18%降到2022年14%,接下来可能还会更低。

而且从财报看,制造先进芯片的ASML极紫外(EUV)光刻机销售份额却没有增长。相比2020年,美国企业购买ASML光刻机的份额并没有出现“火爆”局面,美国企业并没有得到更多益处。

实际上,早在特朗普政府时期,荷兰政府便迫于美国压力,自2019年起拒绝向ASML发放向中国出口最先进的EUV光刻机的许可证。去年10月,美国进一步扩大并升级对中国芯片行业的打压,拜登政府向荷兰施压将对中国的贸易禁运范围进一步扩大到上一代的(深紫外线)DUV光刻机。如今,ASML只能在中国销售较旧(成熟)的芯片制造设备。

目前,中国在半导体设备环节的话语权不大、国产化率极低。光刻环节,7nm及以下先进芯片制造工艺荷兰ASML是唯一的供应商;芯片制造前道工序中的刻蚀、涂胶显影、离子注入等设备基本被美、日企业垄断,以订单金额来计算,中国晶圆代工行业的前道设备国产化率普遍不足10%,部分设备更是低至2%左右;Gartner数据显示,2020年全球刻蚀机市场上,美国泛林、应用材料公司和东京电子三家就占到了91%的市场份额。

有半导体行业人士表示,美国与日本、荷兰的协议落实,对于国内半导体行业发展无疑是一大重挫。

“毕竟先前EUV机的限制已影响到先进制程的发展,DUV设备的禁止将再限制中国成熟制程的产出。这是外界可以料到的脚本,因为目前全球最大的半导体设备供应国前三名即是美国、日本、荷兰。白宫要阻击中国半导体业发展,势必早晚都会在半导体设备上下手。”上述人士表示。

随着出口管制的扩大,ASML态度更为着急。

ASML CEO温宁克(Peter Wennink)1月25日接受彭博社采访时表示,美国的出口管制措施反而可能会推动中国成功开发先进芯片需要技术,将最终导致中国发展起自己的半导体设备。“如果他们得不到这些设备,他们就会自主研发,这可能需要时间但他们最后一定能做到。增加压力只会迫使他们加大投入。”温彼得还警告,出口管制将会阻挠效率和创新,“将会影响我们每一个人。”

此外,美、日、荷之间的新合作还影响到日本半导体企业。

新加坡《联合早报》引述研究机构Omdia的分析称,根据新规,日本企业仍可向中国销售非尖端晶片产品。但对中国出口的下降,日本可能在中长期内需要增加对美、德和印度等地的出口来弥补。而且,新限制若给日企业务带来过大的影响,日本政府及商业可能会跳出来反对;日本自民党议员青山繁晴便强调,日企将会因此受影响,需物色新市场。

上海社会科学院国际问题研究所团队在《和平与发展》期刊上发表的一篇论文中提到,美国打击半导体制造领域的原因在于,半导体是美国第五大出口产品,产业发展对美国经济非常重要。尽管美国在半导体设计、设备和材料方面拥有很大优势,但在晶圆制造、尖端制造和先进封装等环节较为薄弱,这些都使美国感受到极大的危机感和紧迫性,迫使其关注潜在风险,防止可能出现的风险点造成供应链的中断。

论文中指出,对追求“绝对安全”的美国来说,很难容忍在制造环节“受制于人”,也极力避免某一风险点对整条供应链带来的较大影响。虽然中国与美国在半导体全产业链诸多环节上存在很大差距,但基于拜登政府已明确把中国视为首要挑战者,中国无疑就成为美国眼中芯片产业链的最大风险点。

2022年7月, 美国商务部长雷蒙多(Gina Raimondo)和国防部长奥斯汀(Lloyd Austin) 联名致信国会指出:“中国决心成为未来产业的全球领导者,美国首次面对这样一个战略竞争对手,如果不参与竞争,中国将有能力和资源做到这一点。”

可见,科技霸权对于维持美国国际领导地位至关重要,是美国进行国际政治斗争的有力手段和维持国际威望、世界影响的重要保证。一直以来,美国通过技术、市场和金融控制等方式获得在供应链中的话语权,使诸多半导体企业不得不顺应美国的要求。

以ASML为例。钛媒体App根据彭博终端梳理的最新数据显示,截止2023年1月22日,ASML公司股权结构中,95%以上的股权资本控制来自美国。而且,据中国人民大学国际关系学院教授李巍、李玙译刊登于《外交评论》的论文显示,阿斯麦EUV光刻机中有55%使用了美国的零部件。

但美国政府如今的这些贸易冲突、遏制全球化的行为,却促使企业利益受损,包括上游芯片设计、设备厂、制造厂和封装厂,并没有获得非中国的新收入。

美国半导体产业协会(SIA)近日罕见警告称,虽然国家安全相当重要,但美国遏止其他国家芯片发展的行为,可能伤害美国整个半导体产业。“过度控制有可能损害美国的工业基础,特别是在美国之外,仍有其它竞争性技术、软件、部件和设备的情况下,有可能导致外国企业在供应链中将美国成分排除在外。”SIA在声明中表示。

ASML方面在对钛媒体App的一份声明中表示,在这些规则最终被确认的同时,ASML将继续与当局沟通,告知任何拟议规则的潜在影响,以评估对全球半导体供应链的影响。与此同时,ASML的全球业务也将继续进行。我们的行业需要稳定性和可靠性,以避免全球半导体行业的进一步动荡。

“限芯”冲击下,成熟制程是中国芯片发展的新路径

“现在全球芯片大厂,拥有一二十年积累的优势,而我们这些初创公司想要通过几年的时间追赶上,坦白讲还是有差距的。”华登国际管理合伙人张聿去年在一场活动中表示,中国半导体行业接下来需要“优胜劣汰”。

实际上,如今,“美日荷达成芯片出口管制新协议,中国怎么办”这个问题,已经不再有猜测性答案了。

一个肯定的事实是:美国朝野仍然不能看清全球科技发展的大势,接下来,美国政府会持续将中国作为科技领域的主要竞争对手,长期、针对性地采取各种打压和限制措施与中国在前沿科技领域展开竞争,有意识地在美国科技界与中国科技界之间设置层层藩篱。这对于全球科技企业、产业链的发展是极为不利的。

因此,目前已经有专家建议,中国半导体需要考虑深耕成熟制造工艺,以减少先进芯片国产替代不足的影响。

中国半导体行业协会集成电路设计分会理事长、清华大学教授魏少军在2022世界5G大会上表示,从技术角度看,中国企业通过系统能力的提升,可以把芯片的制造要求降低2到3代甚至更高,大大延缓对先进工艺的需求。

“我从芯片设计角度来看,任何的技术都有它自身的发展特点,并非一定要走最先进的工艺。我们为什么要采取最先进的工艺,是源于它最简单、最容易,因为把单片集成是最容易的事情,在一个地方做设计就直接做进去的,但它不是最优的解决方案。芯片当中绝大部分的东西并不需要最先进的技术去做。”魏少军指出。

魏少军在12月29日深圳中国集成电路峰会中表示,中国产业原来发展的重点比较多地放在聚焦很先进的科技工艺。但到了后面,可能需要转向那些对工艺和EDA工具不强敏感的芯片研发技术,同时更聚焦目标导向和问题导向,提升成熟工艺的性能、功耗和尺寸,这是在别人限制中国的前提下,所做的无奈之举。而新器件、新材料、新工艺和芯片架构创新将是主要的发力方向。

“之前人们把能做7nm设计作为高水平的标志,事实上,能够用14nm、28nm做出7nm的性能,才是真正的高手。”魏少军在演讲上说。

当前,中国是全球最大的芯片进口和消费国。根据公开数据,2021年,全球半导体产业销售额是5560亿美元,其中,中国进口了4300多亿美元集成电路,占78%;芯片消费市场规模达到1950亿美元,占35%。这意味着,中国的芯片国产化率并不高,大量依赖进口。

“我们是否能够对自身存在的问题有清醒的了解和认识。处在这样一个大变革情况下,如果我们对创新过程的紧迫性认识不足,可能会放慢创新步伐,实际上就给了我们的竞争对手一些可乘之机。”魏少军此前表示,在外忧内患下,中国半导体的发展当前正面临非常关键的时刻。

事实上,集成电路是信息技术产业的核心,具有基础性、战略性和先导性,事关国家安全和实体经济国际竞争力,因而也是各国在高科技领域的战略必争之地,应该予以重视。

国务院发展研究中心产业经济研究部研究员、副部长李燕,去年刊登在《国际经济评论》“美国《芯片与科学法》及其影响分析”文章中表示,美国《芯片与科学法》反映出政府强力干预,来促进研发和制造回流美国以及强化芯片产业领导力的战略意图,同时法案中的补贴排他条款对全球芯片企业形成了选边站队的压力,干扰了全球芯片产业链的正常秩序,将对中国企业公平参与全球芯片产业链的竞争与合作产生不利影响。

李燕强调,面对新的形势,中国应始终坚持高水平科技自立和开放发展的方向不动摇,加快推动芯片产业创新发展,完善自主开放的信息技术产业生态。

在上述同一文中,魏少军提出三个应对措施与建议:一是在国家层面加大组织力度,调整主攻方向,既要补短板,更要锻长板。在继续做好“卡脖子”领域技术攻关的同时,重点支持中国具有优势的关键技术的研发;二是强化人才培养和引进力度,全力解决半导体产业人才缺口;三是充分发挥国内超大规模市场优势,强化前沿新技术领域的“内源式”创新能力。

“大力开展新技术、新材料和新工艺的研发,在新型计算架构、芯粒 (Chiplet)、异质集成等方面积极布局,围绕东数西算、双碳战略和新基建等改善民生和促进可持续发展的国家战略,采取‘赛马’和‘揭榜挂帅’机制,给予新技术‘上场竞技’的机会,争取在新赛道上构建基础引领优势,降低对现有技术领域的供应链依赖。”魏少军在文中表示。

不过2023年,半导体周期下行、全球经济衰退以及三年防疫造成资金缺口困难等多重因素叠加下,中国半导体产业是否会焕发生机,能否继续在正常轨道中推进发展,依然需要时间给出答案。(本文首发钛媒体App,作者|林志佳)

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