半導(dǎo)體領(lǐng)域的事兒,越來越“矛盾”。
晶體管的通道、軟硬件之間的“次元壁”越來越小。而國家之間的“墻”越來越大。
在越來越小的領(lǐng)域,英偉達(dá)、AMD和臺積電賺得盆滿缽滿。在越來越大的領(lǐng)域,金錢像籌碼一樣押在蹺蹺板的兩頭—一頭是美國,身后坐著拉美“后院”伙伴,非洲國家跟隨其后;一頭是中國,東南亞和南亞正等著溢出的供應(yīng)鏈;中國臺灣、日本和韓國首鼠兩端。
更頑固的是消費(fèi)者,今年大伙兒牢牢捂緊錢包,什么也不想買。隨著特朗普第二任期的到來,更多的出口禁令、更高的關(guān)稅、供應(yīng)過剩和更富創(chuàng)造性的制裁規(guī)避方法,將在2025年出現(xiàn)。
按價(jià)值計(jì)算,半導(dǎo)體現(xiàn)在是世界上交易額第三大的商品,僅次于石油和汽車。
處理能力每兩年翻一番的摩爾定律,成功運(yùn)行了半個(gè)多世紀(jì)。2017年,英偉達(dá)創(chuàng)始人黃仁勛宣布摩爾定律已死。2024年,戈登·摩爾創(chuàng)立的英特爾的首席執(zhí)行官帕特·基辛格堅(jiān)稱,摩爾定律還活著,年底,基辛格被大失所望的股東“炒了魷魚”。
在2024年,芯片的技術(shù)進(jìn)步依然是縮小體積,但努力得很艱難。
在大部分歷史時(shí)期,晶體管的原則都是不斷擴(kuò)展—邏輯門縮小,功率減少,速度更快。
這樣的時(shí)代已經(jīng)結(jié)束。最新的AI處理器把一大堆晶體管塞進(jìn)芯片,或把多個(gè)迷你芯片塞進(jìn)封裝,而性能提升的代價(jià)高昂:消耗能量激增。像英偉達(dá)的Blackwell芯片,運(yùn)行速度是上一代的5倍,但消耗功率增加了70%。
數(shù)據(jù)中心捆綁成百上千的芯片,運(yùn)行人工智能大模型。ChatGPT制造商OpenAI消耗了50吉瓦時(shí)(一千兆瓦的電力在一小時(shí)產(chǎn)生的能量)來訓(xùn)練GPT-4。
國際能源署估算,2022年數(shù)據(jù)中心一共消耗了460太瓦時(shí)(一萬億瓦特的電力在一小時(shí)產(chǎn)生的能量),占全球電力需求的2%,到2026年,這一數(shù)字翻一番。
在摩爾定律衰落的時(shí)代,提升計(jì)算機(jī)的性能愈發(fā)艱難。新的趨勢可能是“看菜下飯”:計(jì)算機(jī)里的尖端應(yīng)用程序使用強(qiáng)大的定制芯片;普通應(yīng)用程序使用普通芯片。
另一個(gè)技術(shù)變化則是軟硬件的次元壁被打破。
“Wintel”時(shí)代一去不復(fù)返—那時(shí)微軟賣操作系統(tǒng),英特爾做芯片。
蘋果、亞馬遜、谷歌、微軟和Meta都在使用自己的軟件來優(yōu)化定制芯片。谷歌的芯片要運(yùn)行自身的機(jī)器學(xué)習(xí)軟件TensorFlow。蘋果的自制芯片經(jīng)過調(diào)整,可以在“小工具”上運(yùn)行自己的軟件。
它們普遍靠美國公司博通設(shè)計(jì)芯片,再找臺積電來制造。英偉達(dá)是唯一一家給別人制造AI芯片而大獲成功的公司,它成功的原因是自家的GPU和自家軟件Cuda緊密捆綁,Cuda已成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
根據(jù)咨詢公司BCG的數(shù)據(jù),2018年至2023年期間,以上“六大”公司的市值約占整個(gè)科技行業(yè)的60%。不過,這也并不代表就會減緩創(chuàng)新。
芯片戰(zhàn)爭將在2025年加劇。畢竟這場戰(zhàn)爭最初由特朗普發(fā)起,在他的第二個(gè)任期,國家間的鴻溝可能越來越大。
自2022年《芯片法案》開始,美國禁止向中國出口最尖端的芯片和芯片制造設(shè)備。雖然表面說“重振制造業(yè)”,但晶圓廠的勞動也沒有多密集,以臺積電為首的晶圓廠不過是美國想摘的高科技“桃子”,它們到美國本土建廠,也算得到一份政治保障。
在拜登任期的最后日子里,針對高帶寬內(nèi)存(HBM)和成熟制程芯片的禁令層出不窮,給“友軍”臺積電、三星等發(fā)補(bǔ)貼也緊鑼密鼓。
作為回應(yīng),中國向本土企業(yè)大量投資,第三期大基金已于今年啟動。近年來,中國企業(yè)的“成熟節(jié)點(diǎn)”半導(dǎo)體產(chǎn)能不斷擴(kuò)大。這些毫不先進(jìn)的芯片成不了頭條新聞,卻能為從電視到冰箱的所有家用設(shè)備提供算能—中國占全球半導(dǎo)體制造能力的3/4以上。
2024年,中國進(jìn)口了價(jià)值400億美元的芯片制造設(shè)備,幾乎占全球銷售額的2/5。2025年投資額將繼續(xù)擴(kuò)大,大部分進(jìn)口設(shè)備將進(jìn)入使用舊技術(shù)的成熟節(jié)點(diǎn)晶圓廠,制造28納米制程及以上芯片。
美國阻止中國獲得先進(jìn)芯片技術(shù)的努力并未得到期待的效果。2023年,中國科技巨頭華為推出了基于7納米技術(shù)的智能手機(jī)芯片,并將沖擊5納米芯片。2025年,中國公司將繼續(xù)發(fā)掘“舊工具”的極限能力來制造尖端芯片。
在人工智能領(lǐng)域,部分財(cái)力雄厚的中國公司囤積了不少先進(jìn)GPU。但最先進(jìn)的GPU極難獲取,倒逼中國企業(yè)專注于軟件改進(jìn),設(shè)計(jì)更小、更高效的模型,以便利用性能一般的芯片來獲得計(jì)算結(jié)果。
東南亞是大國競爭下顯著的受益者。馬來西亞、越南、新加坡、印度尼西亞拼命吸收中國外溢出的有關(guān)企業(yè),大力吸引巨頭建廠,給出的補(bǔ)貼也都相當(dāng)誘人。沿著供應(yīng)鏈慢慢向上爬升,是小國產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略的一部分。
除了繼續(xù)培植兩大巨頭三星和海力士,韓國也頒布了K-CHIPS法案,為半導(dǎo)體公司提供稅收減免。韓國還從“中國制造”學(xué)來了靈感,也在搞“韓國制造”—甚至播出了同名電視劇。
日本在苦苦扶持“全村的希望”—代工廠Rapidus。其由日本“舉全國之力”打造,計(jì)劃于2027年量產(chǎn)2納米芯片。據(jù)MoneyDJ的一份報(bào)告,索尼和鎧俠等現(xiàn)有股東正在考慮增加投資。Rapidus太燒錢了,三天兩頭向各位股東、投資人伸手要錢。
野心最大的當(dāng)屬印度。2024年,印度有4家新半導(dǎo)體制造廠,還造出了3臺超級計(jì)算機(jī)。除此之外,印度還頒布了“生產(chǎn)掛鉤激勵(lì)”計(jì)劃,其中包含光伏組件和鋰電池制造。
歐盟也有自己版本的“芯片法案”,歐盟的計(jì)劃是綠色轉(zhuǎn)型關(guān)鍵技術(shù)的4成、全球半導(dǎo)體的2成都在歐盟制造。法國啟動了一項(xiàng)關(guān)于生產(chǎn)關(guān)鍵礦物的基金。
拉丁美洲對芯片的興趣日益濃厚,但沒有抓住關(guān)鍵窗口。本來世界上75%的芯片都在東亞—日本、韓國、中國和中國臺灣制造,美國大搞保護(hù)主義,不斷拉攏哥斯達(dá)黎加、巴拿馬、墨西哥和巴西。
但這些合作體量很小,英特爾在哥斯達(dá)黎加的投資工廠僅4000名員工。巴拿馬與亞利桑那州大學(xué)合作,提升員工技能。二者基本沒有半導(dǎo)體生態(tài)系統(tǒng),只能算“零敲碎打”。
墨西哥苦于缺水,很難為晶圓廠提供豐富水源。巴西官員大談芯片“自力更生”,花了一年和中國探討合作,但也沒有什么進(jìn)展。
非洲的加入則是新現(xiàn)象。2024年7月,美國貿(mào)易發(fā)展署和肯尼亞建立合作伙伴關(guān)系,宣布促進(jìn)這個(gè)東非國家的半導(dǎo)體制造??夏醽啞⒛崛绽麃?、盧旺達(dá)和加納擁有豐富的礦物,也擁有相當(dāng)年輕的技術(shù)人口,非洲的半導(dǎo)體行業(yè)有望在西方國家的投資下加入“戰(zhàn)場”。
在微觀的尺度上,芯片必須越來越小。在宏觀的尺度上,國家間的芯片制造業(yè)的鴻溝越來越大。芯片業(yè)的矛盾和困境,算是這個(gè)世界的矛盾和困境的一個(gè)典型縮影—一個(gè)倍感艱難的2024年,就這么過去了。