《纽约时报》揭秘美国发起芯片战争始末

编译|杨玉科

编辑|葛帮宁出品|帮宁工作室（gbngzs）

2023年7月3日，中国对镓和锗实施出口管制，这两种元素对全球芯片制造业至关重要。

镓是一种柔软的银色金属，很容易用刀切割，通常用于生产半导体和发光二极管的关键材料化合物。锗是一种坚硬、灰白色、易碎的类金属，用于制造传输光和电子数据的光纤。

根据美国地质调查局（US Geological Survey）数据，中国是镓和锗的主要生产国，占全球镓产量的98%，占锗精炼厂产量的68%。

大多数专家认为，此举是中国对西方半导体技术封锁的重要反击。

今年早些时候，美国大型国防合约商雷神公司（Raytheon）和航空航天制造商洛克希德·马丁公司（Lockheed Martin）已被中国列入不可靠实体名单，并禁止中国公司从美国美光科技公司（Micron）购买芯片。

但是显然，这些举措都无法与镓和锗出口管制的全球影响相提并论。对这两种原材料的限制表明，中国完全可以反过来给西方科技体系带来痛苦，促使其他国家重新考虑其对中国的限制。

知名咨询机构欧亚集团（Eurasia Group）分析师7月4日表示：“中国广泛且日益一体化的采矿和加工业务的规模经济，加之政策扶持，使其能够以其他运营商无法比拟的成本出口加工矿产，使中国在许多关键大宗商品市场一直保持主导地位。”

市场随即做出了反应。

7月4日当天，这两种原材料的中国生产商股价飙升10%。在中国之外，澳大利亚稀土生产商也随势走高，投资者预计，中国政府可能会将出口限制扩大到这类具有重要战略意义的矿产。

在镓和锗元素市场，美国其实也依赖中国。美国地质调查局数据显示，美国2021年使用的镓和锗中，超过50%从中国进口。

欧亚集团分析师认为，中国这次出口管制是一次“警告”。欧亚集团分析报告这样写道：“这旨在提醒包括美国、日本和荷兰在内的国家，中国有报复的选择，从而阻止他们进一步限制中国获得高端芯片和工具。”

去年10月，拜登政府公布了一系列出口管制措施，禁止中国公司在没有许可证的情况下购买先进芯片和芯片制造设备。美国官员称，此举是为了保护美国国家安全利益。

为使限制措施有效，美国还设法让荷兰和日本加入芯片出口限制阵营。

今年5月，日本宣布将限制23种用于各种芯片制造工艺设备的出口，这甚至比美国最初的规定走得更远。美国只是限制用于制造最尖端芯片工具的出口——14纳米及以下的芯片，而日本的限制延伸到较老的、不太先进的芯片（到45纳米级别）。

这让中国半导体行业担心，汽车等日常产品中使用的基本芯片的生产也将受到影响。

6月底，荷兰紧随其后，宣布将限制向中国出口用于芯片图案的深紫外线（DUV）光刻机。这也是先前限制的升级——自2019年以来，荷兰已经限制最先进的极紫外线（EUV）光刻机的出口。

中国宣布镓和锗出口限制3天后，即7月6日，美国财政部部长珍妮特·耶伦（Janet Yellen）访华。耶伦和中国领导人在会议上都表达了对对方出口管制的担忧，但都没有表示让步。这在一定程度上表明，中国和美国及其盟友们之间这种反反复复的管控措施不会很快结束。

耶伦中国行程结束后不久，7月12日，《纽约时报》发表深度文章《这是一种战争行为：揭秘美国对中国芯片封锁内幕》，还原拜登政府希望通过切断对中国先进芯片的供应，保持美国技术的领先地位。作者Alex W. Palmer综合相关访谈认为，这个计划或许会适得其反。

以下为《纽约时报》刊发的芯片战争原文，帮宁工作室略作编辑，有删节。

▍10月7日，一个影响历史的日子

去年10月，美国商务部工业与安全局（BIS）突然发布一份文件。该文件长达139页，罗列了一堆官僚术语和微小的技术细节，其幕后语其实是——美国开始向中国宣战。由于这场行动的起源相对模糊，致使其规模变得更加引人注目。

首先，商务部是经费最少的联邦部门，而BIS只是商务部下属13个局之一。可以说，BIS简直微不足道——其2022年的预算刚刚超过1.4亿美元，大约是一个爱国者防空导弹炮组成本的八分之一。BIS雇佣了大约350名特工和职员，他们共同监控着来自世界各地价值数万亿美元的交易。

在冷战最激烈的时期，当时对苏联及其盟友的出口管制最为严格，BIS是西方防御的关键枢纽，每年处理多达10万个出口许可证。在相对和平与稳定的1990年代，BIS连带员工和资金，都失去了一些存在的理由，其许可证业务萎缩到每年大约1万个。

如今，这个数字已经达到4万个，而且还在不断攀升。一份被称为实体清单（The Entity List）的庞大贸易黑名单（目前有662页，而且还在不断增加），加之许多既定多边出口管制协议，以及针对俄罗斯和中国的持续行动，让BIS比以往任何时候都要忙。

美国商务部出口管理局助理部长马特·博尔曼（Matt Borman）抱怨道：“我们把100%的时间花在制裁俄罗斯上，又把100%的时间花在制裁中国上，再把100%的时间花在其他所有事情上。”

近年来，半导体芯片已成为BIS工作的核心。芯片是现代经济的命脉，是所有电子设备和系统的大脑，从iPhone到烤面包机，从数据中心再到信用卡，一辆新车可能有1000多个芯片，每个芯片管理着汽车运行的不同方面。

此外，半导体也是量子计算和人工智能等创新背后的推动力，而这些创新有望在下个世纪彻底改变生活。就拿最近热门OpenAI的ChatGPT举例，据报道，这个聊天机器人程序在1万个目前最先进的芯片上进行训练。

通过10月7日（简称10.7）出口管制，美国政府宣布其意图削弱中国生产，乃至购买最高端芯片的能力。美国给出的逻辑很简单——先进的芯片，以及由它们驱动的超级计算机和人工智能系统，使中国有能力生产新型武器和监视设备。

然而，就其影响范围和意义而言，这些措施的范围简直不能再广泛，其瞄准的目标远远超出中国的安全因素。“重点是，美国想要影响中国的人工智能产业。”美国国际战略研究中心（CSIS）瓦德瓦尼人工智能与先进技术中心主任格雷戈里·C·艾伦（Gregory C. Allen）说，“半导体是实现这一目标的途径。”

“10.7”出口管制措施，表面看是以低调方式更新出口规定，但实质是要彻底根除中国整个先进技术生态系统。

“我们可以这样解读10.7新政策：我们不仅不允许中国在技术上取得任何一点进步，我们还将积极扭转他们当前的发展现状。”艾伦说。

投行Evercore ISI高级半导体分析师C.J.缪斯（C.J. Muse）评价道：“5年前，如果你告诉我这些规定，我会告诉你，这是一种战争行为——但现在，我们必须开战了。”

如果美国的管制措施取得成功，它们可能会阻碍中国这一代（技术）的发展。如果失败，可能会适得其反，加速中国驶向美国拼命避免的未来。其结果可能会影响未来几十年中美竞争格局，以及全球秩序的未来。

艾伦这样评价道：“2022年，有两个日子将会影响历史：第一个是2月24日，俄乌战争开始的日子。第二个就是10月7日。”

尽管半导体设计极其复杂，但从某种意义上讲，它们也很简单——它们只是刻着电路阵列的小硅片。电路根据晶体管的开关活动打开和关闭，当电路打开时，它产生一个1；当电路关闭时，它产生一个0。

第一批芯片发明于1950年代末，只有几个晶体管。如今，一款新型智能手机的主要半导体拥有100亿到200亿个晶体管，每个晶体管只有病毒那么大，它们像蛋糕一样被雕刻在硅的结构中。

芯片过去60年发展进度已经被著名的摩尔定律预言。摩尔定律指出，芯片上可以容纳的晶体管数量大约每两年翻一番。

《芯片战争》（Chip War）一书的作者、弗莱彻法律与外交学院（Fletcher School at Tufts University）国际历史副教授克里斯·米勒（Chris Miller）认为，如果飞机的发展速度和芯片一样快，它们现在的飞行速度应该是光速的几倍。在人类文明史上，没有一项技术能与计算机能力的惊人飞跃相媲美。

半导体制造工厂通常被称为晶圆厂，是世界上最昂贵的工厂，那里进行着有史以来最复杂的制造，其生产规模此前其他任何设备从未达到过。

与此同时，更广泛的芯片行业，是一个相互依存的网络，分布在全球高度专业化的地区和公司中。它的飞跃式提升由超长和复杂的供应链实现——换言之，它是全球化的典范。

米勒说：“很难想象，如果没有世界上最聪明的人的共同努力，计算机能力的飞跃无论如何都难以实现。”但也正是这种相互关联，使该行业容易受到拜登政府正在推行的监管的影响。

▍制裁华为，拉开芯片战争序幕

只有少数几家公司能够在尖端领域竞争，而跻身尖端领域需要花费数十亿美元和数十年的研究。结果是，芯片成为一个由一系列瓶颈构成的行业。

最著名的例子是，荷兰阿斯麦（ASML）制造的EUV光刻机，用于打印芯片层。1997年，阿斯麦聘请拥有物理学博士学位的年轻工程师乔斯·本肖普（Jos Benschop）带头开发一套新系统，该系统帮助其给半导体行业客户打印比以往更小、更快、更密集的芯片。

他们花了4年时间来实现必要的概念验证，甚至需要分配一个小团队来完成这项任务，然后这个团队又花了5年时间来构建原型机。直到2010年12月，在一家韩国研究机构，阿斯麦一台更新的原型机，即TWINSCAN NXE: 3100，终于进行首次成功试运行。

此后，又过了十年，第一批支持EUV的产品才进入市场。

现在，最新版本EUV可以制作小到10纳米的结构。相比之下，人类红细胞的直径约为7000纳米。EUV使用激光产生比太阳表面温度高40倍的等离子体，等离子体发出人眼看不见的极紫外光，通过一系列镜子反射到硅芯片上。

激光器来自德国一家公司。一个完整的EUV有超过10万个类似复杂的组件。

EUV只是整个过程的一部分。一个尖端的晶圆厂可能包括500多台机器和1000个步骤。然而，单是EUV就几乎是一项奇迹般的人类成就，它能够在难以想象的规模和精度上工作。

“我真的相信，我们的机器是人类制造过的最复杂的东西。”现任阿斯麦技术副总裁的本肖普说。即便是今天，在TWINSCAN首次试运行十多年后，依然没有其他公司能够重现阿斯麦的成就。

通过挤压该行业的天然瓶颈，拜登政府的目标是，阻止中国进入芯片技术的未来——其影响将远远超出削弱中国的军事进步，还将威胁到中国的经济增长和科学领导地位。新美国安全中心（CANS）高级研究员、前美国贸易官员艾米丽·基尔克雷斯（Emily Kilcrease）表示：“我们说过，中国不应该在一些关键技术领域取得进展，而且，这些恰好是推动未来经济增长和发展的领域。”今天，科学进步通常通过模拟和分析大量数据来实现，而不是通过反复试验。模拟被用于发现新的救命药物，模拟气候变化的未来，探索星系碰撞的行为，以及高超音速导弹和核爆炸的物理学。

田纳西大学（University of Tennessee）创新计算实验室创始主任杰克·唐加拉（Jack Dongarra）说：“拥有最好的超级计算机能力的人可以从事最好的科学研究。”

唐加拉运行着一个名为TOP500的项目，该项目每两年对世界上最快的超级计算机进行排名。截至今年6月，中国上榜了134台，而美国上榜了150台。

但情况并不完整。

2020年左右，中国提交的参赛作品大幅下降，这在唐加拉看来是希望避免引起不必要的关注。有关新型超级计算机的谣言在科学论文和研究公告中泄露出来，引起观察人士对于真实状态的猜测。

“这很惊人，因为2001年榜单上根本没有中国。”唐加拉说，“如今他们已经成长到主宰这个市场的地步。”

然而，中国强大外表的背后有一个关键弱点——为中国最先进的项目和机构提供动力的几乎所有芯片，都与美国技术密不可分。

“整个行业只有在美国输入的情况下才能运转。”米勒说，“在每个靠近尖端技术的设施中，整个过程都有美国的工具、美国的设计软件和美国的知识产权。”

尽管中国政府几十年来一直在努力，并在自主创新上投入数百亿美元，但这个问题仍然很严重。2020年，中国国内芯片生产商只提供了全国总需求的15.9%。就在今年4月，中国进口半导体的资金超过了进口石油。

2019年，当特朗普政府将中国主要电信制造商华为列入实体名单时，美国完全掌握了对全球半导体市场的影响力。虽然名单表面上是对华为的惩罚——但战略利益立即变得显而易见。由于无法获得美国的半导体、软件和其他必需供应，华为只能在艰难中生存。

卡内基国际和平基金会（Carnegie Endowment for International Peace）研究中国科技生态系统的研究员马特·希恩（Matt Sheehan）表示：“对华为的制裁立即揭开了帷幕，中国的科技巨头依赖美国制造的芯片，或者含有大量美国技术的芯片。”

▍“拜登政府的目标是工业”

长期以来，出口管制法律一直被视为一种尘土飞扬、晦涩难懂的死水，与美国实际行使权力相去甚远。但在华为事件之后，美国发现，它在半导体供应链中的主导地位是一个尚未开发的丰富筹码来源。

3家位于美国的公司主导着芯片设计软件市场，芯片设计软件用于为新芯片配置数十亿个晶体管。先进芯片制造工具的市场也同样集中，只有少数几家公司能够对基本机器或工艺拥有有效的垄断——而且几乎所有这些公司都是美国公司，或者依赖于美国的零部件。

供应链的每一步都贯穿美国、美国的条约盟国或中国台湾，他们都在美国主导的生态系统中运作。“我们是偶然发现的。”希恩说，“使用（这些武器）的时候，其实我们还没有真正了解如何使用它们。”

2020年5月，特朗普政府进一步加大管制力度。这一次是让华为受制于出口管制法中一项以前模糊不清的条款，即“外国直接产品规则”（FDPR）。根据这项规则，使用美国技术或软件生产的外国产品要受到美国的管制。

这是对域外权力的全面主张——即使一件商品是在美国境外制造和运输，即使它从未越过本国的边界，最终产品中也不包含原产美国的零部件或技术，它仍然可以被视为美国商品。

对华为来说，FDPR实施意味着该公司实际上被切断了与半导体的联系。

BIS负责出口管理的前助理商务部长凯文·沃尔夫（Kevin Wolf）说：“这项规定使地球上所有半导体产品都受到美国法律的约束，因为全球每家代工厂至少都部分使用美国的工具。如果你的晶圆厂有一个美国工具，有100个非美国工具，（这一个美国工具）就会影响到生产线上的任何晶圆。”

根据市场分析公司Canalys数据，2020年，华为是世界上最大智能手机销售商，拥有18%的市场份额，甚至超过了苹果和三星。华为的收入在2021年暴跌近三分之一，为维持公司运转，华为出售了旗下一个智能手机品牌。到2022年，华为市场份额降至2%。

时至“10.7”规定，代表美国政策制定者在半导体、供应链和美国权力方面挖掘到的一切。这些措施被宣称为“临时最终规则”，意味着它们立即生效——这是此前对华为控制明显薄弱的直接反应。

美国国家安全委员会前国际经济高级主管彼得·哈雷尔（Peter Harrell）参与了“10.7”规则的制定。他说：“在华为规则生效之前，我们发了很多通知，他们事先也花了很多时间储备。这是一个战术教训——你需要出其不意。”

更重要的是，“美国已经认识到，拖垮一家公司，不管它的规模有多大，只会为新的竞争对手的介入创造空间。因此，需要采取更广泛的办法。”

“特朗普政府针对的是企业。”CSIS专家艾伦表示，“拜登政府的目标是工业。”

“10.7”规定比以往任何措施都更深入半导体供应链。中国不仅无法进口最先进的芯片，而且无法获得开发自己的先进半导体和超级计算机所需的（信息）输入，甚至无法获得原产于美国的零部件、技术和软件用于生产半导体制造设备，最终建成自己的晶圆厂，生产自己的芯片。

“这是一种无一漏网的策略。”沃尔夫说。有些规则完全是新奇的，比如限制任何“美国人”——公司、公民、绿卡持有者和永久居民的活动。10月7日之后，美国人不再被允许从事任何支持在中国生产先进半导体的活动，无论是维护或修理中国晶圆厂的设备、提供建议，还是授权向中国半导体制造商交付产品。

美国这种单方面采取行动的决定是一场外交赌博。尽管美国控制着全球供应链上的一些关键瓶颈，但其他国家和地区——尤其是中国台湾、日本和荷兰——在制造过程中同样重要的领域占据着主导地位。

如果他们继续像以前一样向中国出售半导体，那么“10.7”管制措施就几乎毫无用处。但今年1月底，拜登政府与日本和荷兰达成一项协议，根据该协议，他们也将对半导体或半导体制造设施实施类似控制。

中国台湾是一个芯片制造巨头——它每年生产世界上近三分之二的半导体，其中90%以上是最先进的半导体。在中国台湾，大部分产出归功于台积电。

台积电是全亚洲最有价值的上市公司，也是世界上最先进的半导体制造商。仅台积电就占据全球芯片代工市场的三分之一左右（类比一下，石油输出国组织控制着全球石油市场约40%的份额）。

虽然中国台湾在芯片制造方面无可匹敌，但按收入计算，它只占全球半导体市场不到10%的份额。大部分销售额——2022年达到40%——流向了将芯片制造业出口到中国台湾的美国公司，就像美国服装设计师从实际上在海外缝制的产品销售中获利一样。

从战略上讲，美国决策者认为美国对中国台湾的依赖是一种不可接受的风险。作为更广泛战略的一部分，他们一直在推动台积电在美国建造更多的晶圆厂，这是台积电将更多半导体制造工厂设在离美国海岸更近地方的更广泛战略的一部分。

▍BIS能为西方争取多少时间

美国试图控制半导体全球流动面临的一个问题是，它们非常小，重量轻，价值高。“走私者喜欢这样的东西。”艾伦说，但中国需要大量的芯片为大型数据中心和尖端计算机设施供应动力，这使得他们的采购具有独特的挑战性。

“这些都是大型设施，它们不能移动。”米勒说，“美国情报部门很容易跟踪。”

市场结构也将给任何试图规避监管的人带来障碍——有能力生产尖端芯片的公司数量极其有限，有购买这些芯片历史的买家数量也很少。

今年3月，活跃在云计算和服务器制造领域的中国企业集团浪潮集团被列入实体名单。但据《华尔街日报》报道，该公司至少有一家附属公司没有被列入上市名单，这使得美国企业可以不受阻碍地向该子公司出售产品。

芯片也在通过更迂回的路线在中国流通。上个月，路透社报道了深圳高端芯片地下交易的蓬勃发展，多家零售商宣称其有能力供应美国英伟达生产的芯片A100。美国政府甄别和阻止此类直接交易的能力有限——BIS在中国只有3名执法人员。

但事实上，地下市场的存在是控制措施有效性的早期信号。据路透社采访的零售商称，这些芯片只能小批量供应，可能是在禁令生效前运往中国的库存。“这凸显出控制措施正在发挥作用，”一位要求匿名的行业高管告诉《纽约时报》，“如果芯片自由流动，他们就不需要这么做了。”

控制权之争可以作为一种文明考验。在西方，合规的责任主要落在私营公司身上。“行业是我们的主要防线。”BIS负责出口管理的助理部长西亚·罗兹曼·肯德勒（Thea Rozman Kendler）说，“我们可以尽政府所能颁布清晰、简明和有效的规定，但遵守和实施这些规定的责任在于行业。”

为使控制措施取得成功，美国芯片行业至少在短期内需要采取自我破坏的行动，切断利润丰厚的中国市场的一部分。

对中国来说，技术自给自足的追逐或许是这个国家面临的史无前例的挑战。过去几年，随着发展中国国内半导体产业的努力变得更加紧迫，数以万计的公司涌入半导体行业，其中一些公司在芯片方面几乎没有专业知识，只是为了寻求政府的宽松资金。

“高管们想当然认为，如果在这个问题上投入足够的资金和工程师，就能解决这个问题。”白宫科技政策办公室前副主任杰森·马西尼（Jason Matheny）说，但科学的巨大复杂性和遍布全球的供应链很难模仿。“在某种程度上，这是在复制所有的人类文明。”

但话说回来，如果世界上有哪个国家能够克服这样的挑战，那很可能是中国。

“10.7”出口管制虽然在可预见的未来削弱了中国先进的芯片制造能力，但最终可能会刺激其长期增长。当中国公司有机会获得优质的西方芯片和供应商时，西方国内制造商很难找到业务。

现在，中国企业必须共同创新，否则就会灭亡。

“我们已经（帮他们）去掉了选项。”CANS基尔克雷斯说，“以前他们可以在国家韧性和商业动机之间做出选择，现在他们没有这个选项。”如果中国每年4000亿美元芯片进口中很大一部分转向国内，国内芯片公司可能最终有办法和动力迎头赶上。

华为可能会再次证明这一点。

受美国制裁和疫情管控，华为2022年利润相比前一年惊人地下降70%。但也有生机迹象——尽管利润暴跌，收入却略有上升，而且该公司的操作系统鸿蒙OS——它在被禁止使用安卓系统后开发的——已经安装在超过3.3亿部设备上，其中大部分在中国。

华为仍然是世界上研发支出最大的公司之一。去年预算约为240亿美元，拥有超过10万名员工的研发团队。

强调创新是必要的。失去了美国的芯片和技术，华为被迫重新设计和重新制造所有传统产品，以确保它们不含美国零部件。该公司正在拽着整个国内供应链向前走，派遣自己的工程师帮助培训和提高中国供应商的水平。

最近，华为称其在用于生产先进半导体的电子设计软件方面取得重大突破，尽管规模仍落后于美国几代，但这将使其比任何其他中国公司都走得更远。如果华为成功，它可能会从美国的制裁中走出来，比以往任何时候都更强大、更有弹性。

这些管控措施不会永久阻止中国。

即使在最好的情况下，它们也是一种拖延战术，旨在为美国及其盟友提供空间，以扩大其在关键技术上的领先地位。

问题是，BIS能为西方争取多少时间？负责出口执法的助理部长马特·阿克塞尔罗德（Matt Axelrod）说：“这并不是那种完美才是成功的事情，我们的目标是尽可能长地阻止。”

写这篇文章之前，《纽约时报》记者Alex W. Palmer与BIS的阿克塞尔罗德和肯德勒，在华盛顿特区市中心一间办公室会面，这里可以俯瞰Ellipse公园。只花几分钟时间，他们就走完了几乎整个BIS总部的长度。

即使执行起来并不完美，但这是否是一场公平的战斗？BIS是否能赢？怎么能指望BIS这么快就行动起来？BIS怎么可能为这项工作投入这么多钱，又怎么能像中国那样关注芯片？毕竟芯片的未来对中国来说生死攸关。

几秒钟的沉默之后，肯德勒用平静的语调回答了这个问题：“其实，这对我们来说，可能也是生死攸关。”她说。

（本文部分内容综合CNN、MIT Technology Review、New York Times、BBC报道，部分图片来自网络）

原文标题:《纽约时报》揭秘美国发起芯片战争始末