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《经济学人·商论》2023-12-31
Future of chipmaking
芯片制造的未来
黄仁勋说摩尔定律已死。其实还没有
3D元件和奇异新型材料可给它续会儿命
摩尔定律还差两年就要满60岁了，如今它已经变得有点像薛定谔的猫——既死又活。1965年，英特尔公司的联合创始人之一戈登·摩尔（Gordon Moore）提出，一块微芯片上可容纳的晶体管（一种电子元件）的数量每一年就会翻一番，后来他又将翻番的时间从一年改为两年。
摩尔的言论成了一种追求，为整个计算机行业设定了前进步调。1971年生产的芯片可以在一平方毫米中塞入200个晶体管。如今最先进的芯片可以在同样的面积上塞入1.3亿个晶体管，而且每个晶体管的运行速度也比当初快几万倍。如果汽车也以同样的速度进步，那么现如今汽车的最高时速可达到数千万英里。
摩尔很清楚这一进程不可能永远持续下去。每一次翻番都比上一次更困难、成本也更高。2022年9月，芯片制造商英伟达的老板黄仁勋成为最新一个唱衰摩尔定律的人，他宣称摩尔定律“已死”。但并非所有人都赞同他的观点。几天后，英特尔的CEO帕特·基辛格（Pat Gelsinger）表示，摩尔定律其实还“活得好好的”。……【欢迎订阅《经济学人·商论》继续读完本文双语版】
任芯片高飞
美国芯片制造复兴的实质如何？
《芯片法案》实施已有一年，半导体公司五味杂陈
How real is America’s chipmaking renaissance?美国芯片制造商占据了全球半导体销售的三分之一。它们设计了世界上最复杂的微处理器，驱动着智能手机、数据中心以及越来越多的人工智能（AI）模型。然而，无论是美国的芯片制造商还是它们的亚洲代工厂，都没有在美国本土生产一片这样的尖端芯片。鉴于芯片在现代经济中的核心地位，以及在AI时代对战争的重要作用，华盛顿的政策制定者对这种情况感到担忧。为此他们制定了《芯片法案》（CHIPS Act），试图通过提供500亿美元的一揽子补贴、税收减免和其他优惠措施，将先进的芯片制造带回美国。该法案于2022年8月9日由总统拜登签署成为法律。表面上看，该法案似乎产生了效果。自2020年该法案首次提出以来，芯片制造商宣布在美国的投资已超过2000亿美元。如果一切按计划进行，到2025年，全球18%的尖端芯片（见图表1）将出自美国本土的芯片工厂（行话叫晶圆厂）。代工巨头台积电正斥资400亿美元在亚利桑那州兴建两家晶圆厂。韩国三星将在得克萨斯州投资170亿美元。美国的芯片制造领军者英特尔将斥资400亿美元，在亚利桑那州和俄亥俄州兴建四座晶圆厂。在《芯片法案》迎来诞生一周年、同时也是美国政府准备开始发放补贴之际，如今鲜有共识的民主党人和共和党人认为这是两党的共同胜利。然而，任何必胜的论调恐怕都为时过早。相比于亚洲的晶圆厂，美国的尖端晶圆厂不仅建设速度慢、运营成本高，规模也相对较小。让情况更复杂的是，正当芯片制造商在美国大举投资之际，市场对芯片的需求似乎正在降温，至少短期内是这样。这可能会影响芯片行业的长期盈利能力。... ... 【欢迎订阅《经济学人·商论》继续读完本文双语版】Samsung should be wary of Intel-like complacency三星进军芯片业的背后有一个精彩故事。那是在1983年，当时该行业还被日本和美国的制造商主导。这家韩国财阀的创始人李秉喆宣布了新战略，浮夸地命名为《东京宣言》。他说，韩国虽缺乏石油等原材料，却拥有受过良好教育和工作勤奋的劳动力，有充分条件转向芯片制造。杰弗里·凯恩（Geoffrey Cain）在《三星崛起》（Samsung Rising）一书中描述道，不久之后，一些三星高管被要求连夜从首尔出发翻山越岭，以坚定其意志迎接挑战。他们到达了三星只用了创纪录的六个月时间就建成的第一家半导体工厂，并在早餐前立下军令状，保证取得成功。然后，他们顾不上睡觉，连续工作了16小时。可以称之为真正的毅力，也可以称之为三星的军事化工作理念。无论如何，这家公司在竞争中异军突起，主导了全球存储芯片市场。30多年来，在用于计算机和服务器内存的DRAM领域，它一直是全球领导者，在用于手机的NAND闪存领域也保持了20多年的领先。然而，自2021年以来，存储芯片一直处于半导体行业一次繁荣-萧条周期的最前沿，这个周期始于供应短缺，继而引发资本支出激增，而现在已进入至少自2007至2009年全球金融危机以来最严重的萧条。三星电子（包括三星集团旗下的半导体、显示器和消费电子部门）眼下正承受冲击。4月7日，该公司预报一季度利润微薄，表示将削减内存芯片产量。此举是为了缓解市场的过度饱和。长期以来，三星在内存芯片上的领先地位稳如泰山。行业预测机构Future Horizons的马尔科姆·佩恩（Malcolm Penn）表示，在每次市场低迷期它都能“坚持到最后”。三星去年的营收达到2400亿美元，这样的体量带来的规模经济让它能够比竞争对手承受更长时间的价格下行。它的智能手机业务虽然增速不如从前，但仍带来可靠的现金流，帮助它在芯片周期的低谷继续投资。当其他公司挣扎之时，三星顺势夺走它们的市场份额。因此，其大型竞争对手已经从2000年代的十来家减少到如今的仅有两家——韩国的SK海力士（SK Hynix）和美国的美光（Micron）。三星占全球销量超过40%，遥遥领先。在最近一轮周期中，三星一直拒绝减产。在陷入困境的SK海力士和美光表示将削减产量几个月后，三星才放弃抵抗。然而，宣布减产带来的影响令人意外。... ...【欢迎订阅《经济学人·商论》继续读完本文双语版】
Canon tries to break ASML’s grip on chipmaking tools芯片制造设备的供应商很少引起人们的注意。不过当10月13日佳能推出一款新设备时，许多投资者都转头看向了它。原因很容易理解。这家制造光学设备的日本公司称，其“纳米压印”光刻机可以蚀刻在最先进的微芯片中使用的那种最小的晶体管。迄今为止，这样的创举一直是荷兰光刻机制造商阿斯麦（ASML）的专利。佳能希望最终能制造两纳米芯片，进一步抢占阿斯麦的业务。
阿斯麦在尖端芯片供应链上的垄断地位可能被打破，这件事非常有趣。在高度集中的半导体行业，阿斯麦长期享有最大的垄断地位。全球最大的三家芯片制造商——英特尔、三星和台积电——完全依靠它的极紫外（简称EUV）光刻技术来生产尖端的微处理器。智能手机以及计算云所在的强大的数据中心服务器使用这些微处理器。
阿斯麦的EUV设备是用高功率激光器将电子线路图蚀刻到硅晶片上。相比之下，佳能的替代方案是使用图案模具直接把芯片设计印制到这些硅晶片上。理论上，这让它可以制作更精细的图案。而且因为涉及的步骤更少，不需要昂贵的激光器和超光滑的镜片，价格可能比EUV光刻便宜得多。受纳米压印消息的影响，阿斯麦的股价下跌了超过2%，佳能的股价则上涨了近2%。... ...【欢迎订阅《经济学人·商论》继续读完本文双语版。
理解芯片行业就像理解芯片本身一样复杂，但今年畅销书《芯片战争》的作者克里斯·米勒，通过大量史料研究和采访，从历史、技术、金融和政治等方面对芯片行业进行了完整梳理，对于我们理解芯片和现代世界非常重要。芯片行业作为全球协作分工和供应链整合的缩影，其未来走势是理解当下全球经济的钥匙。
芯片这行业一叶知秋，一方面是全球化互联互通，相互深度依赖；另一方面，理解芯片行业的变化，对于理解各国政府的政策改变，还有企业的行为都有重要的意义。
复杂的芯片战争是史无前例的。多方博弈，企业一方面要重视各国政府的政策变化，另一方面也需要预判竞争对手的变化。
从中国视角应对芯片战争，我们需要理解坚持开放式创新，不脱钩的重要性。因为芯片行业的每个参与者与产业链上的同行和竞争对手都是竞合的关系，需要协作学习，了解别人的进步，才能同步进步。
