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芯片战争及其应对(上)

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发表于 2023-3-25 18:05:37 | 显示全部楼层 |阅读模式
芯片战争及其应对(上)[color=rgba(0, 0, 0, 0.3)]原创 [color=var(--weui-FG-2)]慕峰 [url=]太阳照常升起[/url] [color=var(--weui-FG-2)]2022-11-20 14:04 [color=var(--weui-FG-2)]发表于北京
[color=rgba(0, 0, 0, 0.5)]收录于合集
#全球化系列[color=rgba(0, 0, 0, 0.3)]57个

#中概股[color=rgba(0, 0, 0, 0.3)]13个

#芯片[color=rgba(0, 0, 0, 0.3)]4个



Tufts University的年轻副教授Chirs Miller在今年10月出版了一本名为《芯片战争》的新书(书名全称是Chip War: The Fight For the World's Most Critical Technology)。该书在出版后20天内,就在Amazon图书榜的“国家与国际安全”、“经济史”和“国际经济学”三个类目中分别排到第1、第2和第4名。
Chip War较为完整的梳理了半导体产业在美国的兴起、美国国内竞争、早年外包亚洲、美苏半导体产业发展的不同路径、日本半导体产业崛起的冲击、美国半导体产业的复兴、韩国及台湾地区的产业转移、中国大陆带来的新挑战以及美国的新回应等各阶段的主要历史事件。Miller细致回溯了每个阶段不同国家的产业政策与企业家决策(甚至包括企业家性格)的相互影响,以及半导体技术路径与产业发展变革的相互影响,尤其是,对历次产业变革背后最关键的动因与限制性条件——即各阶段的成本收益问题,做了较为深入的分析。作为一名历史学者撰写的科技经济史著作,该书考据详实,语言简洁。但涉及中国大陆部分,作者有较为明显的偏向性。预计该书中文版短期内不会面世。
本文将结合Chip War(及其他历史资料)与作者近年来参与涉外制裁应对工作的个人思考,谈一谈自己对半导体产业目前面临问题的看法。本文将避开较为繁琐的细节和不宜公开讨论的部分,主要从产业发展史的视角去梳理分析当前美国芯片政策的来龙去脉。
本文有三项内容比较重要,恰好也是Chip War涉及不多的,包括:
1、美国半导体产业与美国政府系统(尤其是国防部、司法部、商务部)的历史关系;
2、1980年代美日半导体贸易战中,美日双方的应对及后期影响;
3、美国当前针对中国大陆的半导体产业政策的真实动因。
本文分为上、下两部分。
上篇将回顾半导体产业发展史的诸多细节,这些细节足以使读者能够切换不同视角来看待当前的问题。下篇将集中讨论分析美国本轮半导体政策的真实动因,包括策动的主要人物、观点及其利益背景。
对技术人员、市场人员和政策制定者而言,本文提供的视角尽量广阔,以期有助于跳出各自视野局限,令不同专业的读者有不同的收获。
以下为上篇正文:
在大陆半导体产业起步与发展的过程中,产业政策与自由市场、国产替代与全球合作的争论此起彼伏。支持自由市场者往往更加支持全球合作,认为半导体产业是全球化大分工的产物,是在满足全球信息化需求基础上,主要通过市场竞争发展起来的;支持产业政策者往往更加支持国产替代,认为从半导体产业发展史来看,无论美国、日本、韩国还是台湾地区的半导体产业崛起,都有着很深的政策支持烙印,半导体产业的国际竞争有着很强的周期性,不是单靠市场竞争就能获得一席之地的。这两种观点在现实中也不断影响着政策制定与投资偏好。
从半导体产业发展的历史来看,市场从来都不是单纯的民用市场,而产业政策却经常在追求民用市场的扩大。发端于冷战需求的美国半导体产业,有着非常明显的plural economic(混合经济)特征。这使得美国的半导体政策,在不同历史阶段,呈现出“时而政策主导、时而市场主导”的特征;但另一方面,主导政策与市场之间又有相互影响,甚至会出现对峙与博弈。
一、半导体产业的最初兴起受惠于美国的国防投入
美国的电子信息产业发端于二战需求,并在冷战中扩大。在半导体技术应用之前,被视为全球首台电子管通用计算机的ENIAC,就是1945年由宾夕法尼亚大学为美国军方设计制造的,主要用于弹道计算。
1950年代,半导体技术作为电子管的升级替代技术出现。半导体技术的早期关键专利掌握在AT&T的贝尔实验室手中,这是因为作为美国首屈一指的电信垄断企业,AT&T对旗下的贝尔实验室一直有充足的预算投入。由于AT&T一直受到来自美国司法部的反垄断压力,它开始把自己封闭的专利政策转向开放。1952年,贝尔实验室与25家美国公司和10家海外公司分享了当时它掌握的所有晶体管技术,每家公司只需要支付2.5万美元的未来专利权预付款。这是半导体技术在全球扩散的开端。
1952年贝尔实验室低价售出的专利中,非常重要的一项结式晶体管技术专利,是William Shockley于1948年获得的。1955年,不满现状的Shockley离开贝尔实验室,在旧金山创立了Shockley Semiconductor。1957年,该机构的八位年轻科学家因与Shockley不和,出走并成立了美国半导体产业的重要先驱企业——仙童半导体(Fairchild Semiconductor)。仙童半导体成立当年,全球首颗人造卫星Sputnik由前苏联发射成功,美国在空天领域被前苏联超越。美国国内受到震动,为应对前苏联在军事科技方面的巨大挑战,1957年美国国防部成立了“高等计划研究局”(ARPA),后改名为“国防部高级研究计划局”,也就是著名的DARPA
1961年,前苏联宇航员加加林成为首位进入太空的人类,美苏在空天领域的竞争进一步激烈。时任美国总统肯尼迪宣布要在科技上实现对前苏联的优势,在火箭和导弹计划方面予以赶超,并加大了对“阿波罗登月计划”的支持。登月计划给美国军方和NASA以充足的预算,仙童半导体的第一个大订单即来自NASA。登月计划使仙童半导体从一个年销售额只有50万美元的初创企业,在短短2年内就成长为一个销售额突破2,100万美元、拥有超过1,000名员工的美国军方重要供应商
与此同时,1958年德州仪器(TI)的Jack Kilby发明了集成电路(IC),麻省理工学院购买后,1959年将其应用于美国海军的导弹项目。同年,TI的联合创始人Patrick Haggerty向美国国防部力推Kilby的发明,由此获得了美国空军航空电子设备实验室(Air Force Avionics Lab)的研发经费支持。TI顺势拿到了美国“民兵二号(Minuteman II)”陆基导弹订单。截至1964年,TI向民兵导弹计划供给了10万块集成电路;截至1965年,TI售出的集成电路,有20%流向了民兵导弹计划。同样是在1965年,仙童半导体超过95%的产品应用于美国的军事和空天领域。
在整个1950-1960年代初,硅谷的半导体企业都受惠于美苏争霸初期的美国国防投入,如果没有当时的美国国防投入,半导体产业将难以起步。可以看到,美国半导体产业,自其诞生之初就与美国国防军工产生了紧密联系,这决定了美国半导体产业从一开始就不可能是一个单纯的市场化产业。
二、大规模民用化、技术扩散和离岸外包实现了半导体产业的起飞
二战结束后的美苏对抗及由此产生的美国大规模政府采购,决定了美国半导体产业仍处于一个相对封闭的市场,尚未走向以民用消费品为主。朝鲜战争的爆发加剧了这一市场趋势。朝鲜战争爆发当年(1950年)美国电子产业中的民用品产值为15亿美元,政府用品产值为6.5亿美元。到1957年,产值对比已经逆转为民用17亿美元,政府用41亿美元。在美国电子产业走向政府采购主导(军工、空天领域)的同时,日本利用这个契机,开始了半导体消费品大规模民用化的进程,成功打开了全球市场,甚至占领了美国民用消费品市场。
当时日本制造的民用半导体消费品主要包括:晶体管收音机、晶体管电视机、磁带录像机(VTR)、手持电子计算器等。Made in Japan席卷美国,仅在日本企业之间存在竞争。日本首相池田勇人在1962年会见法国总统戴高乐时,向后者推荐由SONY生产的晶体管收音机,池田也因此被外界称为“晶体管推销员”。
1960年代,尽管有来自美国国防领域的稳定订单,仙童半导体的创始人Bob Noyce也开始认为民用消费品市场的规模将远超国防市场。1965年,同为仙童半导体创始人的Gordon Moore在接受采访时,提出集成电路上可以容纳的晶体管数量在一定时间之内可以翻倍,这将使得计算能力稳定提升的同时,芯片价格可以持续下降。这个判断后来被称为“摩尔定律”(Moore's Law)。摩尔定律揭示了半导体产业的未来,也即集成电路的价格在持续走低的同时,还将不断实现小型化,这是半导体产业大规模民用化的基础和前提。1965年,美国国防需求仍能覆盖美国集成电路总销量的72%,但到1966年,仅一家名为Burroughs的计算机公司就向仙童半导体订购了2,000万枚芯片,超过了阿波罗登月计划需求的20倍以上。1968年,面向大型计算机(mainframe computer)产业的芯片销量已与美国直接的国防需求持平。仙童半导体的芯片占据了大型机市场份额的80%。
在这个阶段,美国与日本在半导体研发和生产领域并没有多少直接竞争。美国半导体企业逐渐从军工、空天市场走向大型机市场,而大规模民用消费品市场则由日本企业获得份额,二者呈现出垂直分工的共生关系。之所以形成这样的分工,主要原因包括:
一是美国半导体企业从军工空天领域切入大型机领域转型难度小、收益高,且能维持美国半导体企业持续尖端研发的需求。大型机本身有很多应用也是在军工空天方面。
二是日本企业最初都是从美国半导体企业购买知识产权授权,以此切入民用半导体消费品的生产制造。这种做法扩大了美国半导体企业的收入来源,同时对美国半导体技术的主导地位尚未产生直接威胁。1960年代,日本企业支付的知识产权授权费用,占到了仙童半导体收入的4.5%,TI的3.5%和西部电子(WE)的2%。
但即便半导体领域还没有开始直接竞争,民用消费品领域的竞争却已激烈。早在1959年,美国电子工业协会(EIA)就向美国政府寻求帮助,认为从日本进口的电子消费品损害了美国的national security。1968年,EIA展开了对产自日本的彩色电视机的反倾销诉讼。半导体消费品(尤其是彩色电视机)逐渐成为此后日美贸易争端的重心之一。
当美国半导体企业开始切入新领域后,压缩成本变得越来越重要。一方面它们在美国国内开始聘用薪资更低的女性员工,另一方面开始将工厂建设到人力成本和税收都更低的缅因州和新墨西哥州。仙童半导体是第一个将生产线放到亚洲的美国半导体企业,当时香港的时薪只有25美分,仅为美国时薪的十分之一。1963年,仙童半导体实现了将加州制造的晶圆运往香港工厂组装,当年即在香港组装了1.2亿个器件。由于香港人工低,仙童半导体可以雇佣更有经验的工程师去管理生产线,从而提升了产品质量。在此影响下,TI、Motorola和其他美国半导体企业都快速跟进,在亚洲开始布局。1960年代中期,台湾地区工人的时薪为19美分,马来西亚15美分,新加坡11美分,韩国只有10美分。这些地区重视基建和基础教育、人工成本低廉,当地政府也十分重视产业引入,使它们很快成为美国半导体企业的远端工厂所在地。这也是造成今天全球半导体供应链“美国-东亚”分工的最初原因。
可以看到,诞生于美国并在最初高度依赖美国国防需求的半导体产业,真正全面起飞是因为面向了民用消费品市场的开拓。尤其是日本的半导体消费品企业,成功研制并推广了半导体收音机、电视机、录像机、手持计算器、游戏机等产品,扩大了电子消费对半导体的需求,形成了日本与美国在“半导体消费品”和“半导体产品”之间的垂直分工,而连结这个垂直分工的,则是专利授权制度,以及大型机和其他民用半导体消费品市场短暂的同期快速发展。与此同时,美国半导体企业由于开始切入价格敏感的民用消费品领域,压低成本的需求也导致了对东亚和东南亚地区离岸外包的初步实现。
民用消费品带来的巨额现金流,又反过来支持了美国半导体企业在高端领域的研发,促进了美国国防工业的进一步发展。1970年代,在越南战争受挫和前苏联军备快速扩张的压力下,美国国防部的William Perry与Andrew Marshall推动美国军事进一步朝重视半导体科技的“未来战争”方向发展,促使五角大楼对新军事科技进行大规模投入,包括:发展新一代利用集成电路制导的导弹;发展卫星导航系统;开始采用最新一代芯片技术以维持美国军事科技领先。后来在克林顿政府担任国防部长的William Perry,在当时还通过DARPA实施了一项特别计划,用以验证新型传感器、制导武器和通信设备能否协同应用。这些举措使得美国从1970年代开始,在国防科技领域与前苏联逐渐拉开了差距。
三、日本的追赶与日美半导体贸易战
1、日本的追赶
1968年,IBM的Robert Dennard发明了单晶体管的动态随机存储器(DRAM);同年,Bob Noyce和Gordon Moore离开仙童半导体创立了Intel。1970年9月,IBM宣布在最新的大型机System/370 Model 145的主内存上使用半导体存储器,这标志着计算机存储器市场的诞生,其中最重要的产品就是DRAM。次月,Intel推出了首个容量为1KB的DRAM C1103,在市场上获得成功。
1971年,TI通过对C1103逆向工程推出了2KB的DRAM产品,后又推出了4KB DRAM。TI的工程师L.J. Sevin离职创办Mostek,并于1976年推出了16KB DRAM。1978年,三名工程师工离开Mostek,创办了Micron。TI和Mostek的DRAM产品分别都占据过超过70%的市场份额,超过了Intel。在整个1970年代,美国半导体企业研发的DRAM产品维持了超过80%的市场份额。
日本企业并不满足于在半导体消费品领域取得的领先优势,他们希望切入产业链的上游。尽管1971年NEC就推出了日本第一款1KB DRAM产品,仅比美国晚了1年,但日本企业在DRAM领域的优势并没有建立起来。1971年8月,IBM在S/370大型机基础上提出了Future System计划,对先进DRAM的需求预期大增。受此影响,在通产省和大藏省的协调下,1976年日本政府启动了“DRAM制法革新项目”,推动日本在半导体领域加快发展。具体而言,是由日本政府出资320亿日元,日立、NEC、富士通、三菱、东芝五家企业联合出资400亿日元,总计投入720亿日元,组成研发联盟,实施“超大规模集成电路(VLSI)技术研究计划”每家企业各自牵头部分研发领域。该计划在几年内实现了日本在电子束光刻机、干式蚀刻装置等半导体核心加工设备,以及领先制程工艺和半导体设计能力方面的突破。
由于上述联合研发计划在不同企业之间形成分工,降低了日本企业之间的内部竞争压力,加之日本企业财团化的运作方式,以及当时日本处于通产省主导产业政策的兴盛期,日本在1978年比美国领先推出了64KB DRAM。其后又早于美国企业2年,在1980年实现了256KB DRAM的突破。日本半导体产业政策塑造的政府与企业合力,实现了对市场需求的满足。1980年美国惠普(HP)公司高管坦陈,日本DRAM的良品率要显著高于美国竞品,这对于追求稳定性的大型机而言,是至关重要的。1985年,东芝半导体研发出全球首款1MB DRAM。同年,日本DRAM的市场占有率超过美国竞品。1986年,日本DRAM的市场占有率达到了巅峰的80%水平。在舛岡富士雄发明闪存3年后,东芝于1987年推出了全球首款闪存芯片。
DRAM是1970-1980年代最重要的半导体产品,日本企业能够超越美国实现全球领先,有多重因素,主要包括:
(1)美国将日本作为与前苏联抗衡的东亚基地,政治层面一直支持日本的工业发展,希望将日本变成美国的“亚洲工厂”,因此政策上容忍初期对日本企业的技术输出。美国半导体企业通过专利授权也获得不菲收益。
(2)日本企业以从美国企业获得专利授权方式跨过初期技术门槛,在与美国DRAM产品技术代差并不明显时,通过政企合作和企业间合作的产业政策完成一系列技术攻坚,VLSI研究计划囊括了日本五大企业,分工竞合,减少内耗。
(3)日本半导体企业具有财团化背景,财团内部融资极为便利。1980年代日本半导体企业在制造设备领域的投资要比美国竞争对手多60%。AMD的创始人Jerry Sanders当时报怨,日本半导体企业的资金成本在6%-7%,而AMD的资金成本在18%以上。资金成本反应的另一个现实是,日本半导体企业有来自所属财团的长期资本支持,即使在利润率不高的初期追赶阶段,也可以获得低利率的长期贷款,进行长期规划和投资。这种财团内部资金转移投入,还有利于让日本半导体企业在追赶期“隐形化”,避免为寻求外部融资而不断向第三方披露研发和投资规划,不至于过早引起海外竞争对手的警觉。在日本企业几乎拿下美国高端市场时,美国半导体企业还在强调日本DRAM是“质次价廉”的产品。
(4)日本企业实践了美国William Edwards Deming教授的质量管理理论,使日本DRAM质量超过美国竞品。日本针对美国大型机的DRAM产品,可以无故障使用长达25年。1946年起,Deming常规性赴日本指导不同企业提升质量管理,坚持长达四十余年,影响了几乎所有日本制造和科技企业,被认为是日本的“质量管理之父”。美国本土则是到了1980年NBC节目反思为何日本企业会崛起时,才让Deming被美国公众所知。
(5)里根经济学导致的强势美元使日元贬值,有利于日本产品出口。
日本在DRAM领域的成功,将Intel、Motorola和仙童几乎逐出当时这个最重要的半导体产品市场。1979年,Mostek被出售给美国联合技术公司,后又转售给意法半导体。从Mostek衍生出的Micron,成为后来美国在存储芯片领域再次反超日本的种子企业。
除了DRAM外,1980年代美国在半导体设备制造领域也开始被日本追赶上。德国的卡尔蔡司和日本的尼康是全球最为领先的两家光刻机镜片生产商,同时也是当时美国领先的步进式光刻机(stepper)制造商GCA的供应商。1970年代,光刻机市场的领头羊是美国的Perkin-Elmer公司(初期与美国空军合作,后随着半导体产业发展进入民用市场)。1980年代,GCA后来居上。但GCA傲慢的管理层在初获成功后,就决定只购买被其收购厂商的透镜设备,从而将尼康排除在外。尼康对GCA步进式光刻机进行逆向工程,在1981年推出SR-1步进式光刻机,并在日本VLSI技术研究计划的支持下进一步升级。适逢日本DRAM产业爆发,尼康光刻机在镜头、机械、系统架构、稳定性和客户服方面都比GCA更为出色。1984年底,日本光刻机市场规模超过美国,1985年尼康光刻机的市场份额超过GCA。到1986年,尼康成为全球最大的光刻机生产商,拥有75%的日本市场份额,在美国、韩国的市场份额均超过50%。此时佳能光刻机的也拿到20%左右的全球市场份额。
2、日美半导体贸易战——政策攻防
广义的日美贸易战涵盖纺织、钢铁、彩电、汽车、半导体和电信六大行业,时间跨度自1960年代至1990年代。日美半导体贸易战主要发生在1970年代末至1990年代初。1970年代末,在日本半导体企业的追赶下,美国半导体行业渐成颓势,尤其是日本领先美国推出64KB DRAM,令美国企业感受到巨大压力。
1977年,美国五家最重要半导体企业的负责人(仙童半导体的Wilfred Corrigan、Intel的Bob Noyce、AMD的Jerry Sanders、National Semiconductor Coporation(NSC)的Charles Sporck,以及Motorola的John Welty)发起成立了半导体产业协会(SIA),由Noyce担任主席,希望通过政策游说的方式影响美国政府,对日本实施半导体贸易管制。成立SIA是美国半导体企业抱团应对日本挑战的首个重要标志。截至1985年,SIA成员企业已达48家,收入合计超过1,000亿美元。SIA在1980年代的主要影响包括
(1)1981年,游说开启了美国的R&D税收抵免制度。
(2)1982年,组建半导体研究机构SRC,资助美国高校开展半导体研究,培养半导体产业人才。
(3)1984年,游说通过《半导体芯片保护法》,将集成电路布图设计作为新型权利客体加以保护。同年,游说通过《国家合作研究法》(National Cooperative Research Act),这是使美国半导体企业能够抱团应对外部挑战的非常重要一步。美国半导体企业之间之所以难以形成合力,一方面是因为激烈的相互竞争,另一方面是因为美国反垄断制度的约束。电信行业反垄断一直是美国反垄断实务的重点,由此也影响到了作为电信行业延伸的半导体行业。1984年《合作研究法》允许“竞争前的(precompetitive)”基础研究合作,以及为实现基础研究的应用而建立标准或为之制定流程,在这些领域豁免了相应的反垄断处罚,这就为美国半导体企业在上述领域开展合作成为可能。到1993年克林顿政府时,该法进一步修订为《国家合作研究与生产法》(National Cooperative Research and Production Act),除研发之外,联合生产制造非销售用的研究芯片也得以实现。
(4)1985年,SIA以“日本非法限制美国芯片制造商进入日本国内市场”为由,根据美国贸易法“301条款”提起了申诉。与此同时,在SIA协调下,Micron针对日本64KB DRAM产品提起了反倾销申诉,Intel、AMD和NSC针对日本EPROM产品提起了反倾销申诉。美国商务部就此发起了针对日本半导体企业的反倾销诉讼案。在上述压力下,日美于1986年7月达成“半导体贸易协定”。日本政府同意引入价格监督制度(Fare Market Value),对销往全球的半导体产品实施最低出口价格,同时鼓励日本企业购买外国半导体产品。在协定的一份秘密附函中,日本同意将其半导体市场的外国份额从8%提高到20%。但这一协定无法强迫企业的销售与自愿购买,因而事实上难以执行。美国在1987年4月宣布不再执行协定,转而采取报复性关税措施,即对进口自日本的价值3亿美元的电子产品征收100%的关税。此后日本半导体的生产开始转移到韩国和中国台湾地区避税,这两个地区后来也受到美国的反倾销指控。美国半导体企业其实已经意识到,如果要从根本上扭转局面,必须培育美国国内的半导体产业基础设施并使其更加健康,尤其是实现生产材料和设备的多元化,降低对日本的依赖但他们担心这些长期措施无法应对来自日本的短期挑战,因此选择通过贸易保护的方式来争取时间。
(5)1986年,SIA开始迎来关键盟友。在1980年代,并非所有的美国半导体需求方都认可对日本产品进行贸易制裁,例如HP就认为日本的DRAM产品良品率要高于美国竞品。如果制裁日本产品,这些美国需求方的成本也将会上升,所以潜在的反对贸易保护者不在少数。长期在硅谷自由发展,不与华盛顿往来的美国半导体企业,在政策游说方面的能力一直偏弱。直到1986年,IBM的副总裁Sandy Kane意识到,如果任由日本半导体产业迅猛发展,那么IBM所依赖的芯片也将被日本垄断,进而会危及IBM在全球计算机市场的地位,这才使得蓝色巨人与美国半导体企业开始站到同一阵线。IBM在当时已有七十余年历史,是全球最大的计算机生产商,自研自用芯片,同时也是商用半导体产品的采购大户,关涉诸多产业,在华盛顿拥有足够的影响力。与此同时,出身仙童半导体,个性十足的国家半导体公司(NSC)创始人Charlie Sporck,几乎放弃对自己公司的管理,在任命两位副总裁经营NSC后,全身心投入到美国半导体产业复兴的奔走游说中。在Sporck、Noyce等人的游说努力下,AT&T、DEC等重量级企业也开始与硅谷站到一起。这些企业本是芯片产业激烈竞争的受益者,他们的站队使美国国内质疑贸易制裁的人开始改变态度,意识到长期依赖日本的风险。美国国防部、商务部、司法部也逐渐就美国半导体产业的重要性达成一致。
(6)1987年,在美国国防部的支持下,SIA组织美国十余家最重要的半导体企业成立了具有“政府-产业”联合性质的半导体产业联盟机构Sematech,由Intel的Bob Noyce担当首任负责人。同年4月7日,时任美国国防部长Caspar Weinberger在美国电子协会(AEA)发表讲话,为Sematech公开做出背书,他明确指出:“将作为国防基础的科技创新,建立在依赖于其他国家的基础之上,无论该国有多么‘友好’,对美国而言都是不可承受的”。国防部的态度源自1986年由国防科学委员会(DSB)所做的一份分析报告,该报告认为:美国的军事力量建立在科技领先优势之上,而半导体是关键因素;半导体的大规模生产取决于商用市场,而美国在半导体商用市场的领先地位正在丧失;美国国防在半导体领域将很快对外国产生依赖,这是不可接受的。DSB报告对美国国家安全委员会产生影响,其成员包括美国商务部、司法部、美国贸易代表以及行政管理和预算局。DARPA最终成为美国国防部在Sematech中的代表(但无投票权)。Sematech初期5年获得每年2亿美元预算,一半来自于半导体产业界的自筹,一半来自于美国财政拨款。在Sematech主导下,1989年3月美国实现了0.8微米制程4M DRAM和64KB SRAM的芯片制造能力;1990年获得了0.5微米芯片制程能力,再次反超日本。除在研发制造上的联盟合作外,Sematech还按照DSB报告的建议,成功推动产学研一体化,在大学和研究机构建立合作性质的“卓越中心”(Sematech Centers of Exellence),实现企业需求的研发外包,同时也培养了大批后备骨干。
美国主动寻求对日本半导体的“去依赖”,因此在政策打压日本半导体产业的同时,还积极扶持韩国半导体企业对日本实现替代。从政策层面看,美国对日本采取价格监督,要求限制最低价格,但这一制度对韩国却不适用。此外,1985年《广场协议》签署后,日元对美元大幅升值,仅仅3年间即由1美元兑240日元,升值到1美元兑120日元,这也对日本半导体产品的出口造成负面影响。
1993年起,美国半导体企业的市场份额再次超过日本企业。
1994年开始的日美汽车贸易战中,美国要求日本设定从美国进口汽车零配件的最低配额,日本汲取半导体贸易战中的教训,予以强硬抵制,最终保全了日本的汽车产业。
1996年,日美半导体协定失效。
3、日美半导体贸易战——市场影响
日本半导体产业从反超美国,再到被美国反超,固然有美国半导体产业抱团应对、美国政策转向等外部因素,市场因素才是决定性的。这是因为,截至1980年代,尽管美国半导体产业仍与美国国防军工系统存在密切联系,但整个产业已经民用消费品化。来自美国政府侧的订单和补贴,与消费品市场的收入相比,已经显得十分微不足道。从市场侧来看,日本半导体企业错失PC时代,是导致其在1980年代由盛转衰的根本原因。
截至1960年代末,芯片针对不同用途和客户具有专用性。当时,日本台式计算机制造商Busicom的鳩正利,开始考虑采用通用的微处理器芯片,并开始寻访能够将之实现的半导体生产商。Busicom与Intel于1970年2月签署协议,由Intel为Busicom开发定制的通用微处理器芯片。1971年,Intel推出全球第一款商用中央微处理器(CPU)芯片4044,单片售价1,000美元。同年,TI设计完成其第一款CPU TMC1795,但未能获得市场认可,随即退出CPU领域。此后,Intel以6万美元价格从Busicom购买了微处理器的生产和销售权,这是使得Intel可以在1985年开始all in CPU的关键一步。
在Intel推出4044的1971年,Motorola开始CPU研发,并于1974年量产MC6800。同年,Intel推出了8080。Motorola的MC6800价格昂贵,客户难以接受,Motorola随后终止相关项目。MC6800的核心研发人员转投Mostek旗下,并在1975年成功推出Mostek 6502。Mostek 6502的价格仅为25美元,是Intel和Motorola CPU竞品的1/15,一面市即取得空前成功。1976年Steve Jobs离开雅达利游戏机公司,与Steve Wozniak一起创立Apple,推出其第一台个人电脑Apple I,即采用Mostek 6502;次年推出的Apple II(售价1,298美元)继续采用。除此之外,雅达利游戏机、任天堂红白机及所有兼容机当时都采用这款CPU。Mostek 6502引爆了家用计算机和游戏机市场。
1978年,Intel推出了i8086微处理器和i8087数学协处理器,这两种芯片采用相互兼容的指令集,这就是最初的x86指令集。1979年Intel推出8088,并于1981年成功用于IBM PC,个人电脑市场开始高速发展。
1970年代末的美国个人电脑市场,有三个主要竞争者——Apple、Commodore和Tandy。经营重心一直在大型机市场的IBM,在客户的劝说下开始进入个人电脑市场。IBM的CEO Frank T. Cary将该项任务指派给William Bill Lowe。Lowe的方案是IBM不采用自制芯片和操作系统,而是通过将外购“CPU+操作系统”打包的方式,来推出面向个人消费者的电脑产品。IBM选择由Intel提供CPU,由初创公司微软提供操作系统。Bill Gates无法在约定时间完成操作系统的编写,以7.5万美元向Seattle Computer Products购买了86-DOS的版权,并在此基础上改造成了MS-DOS。
1981年8月,IBM发布了第一款个人电脑产品——IBM PC。当年,IBM PC的销售收入就突破10亿美元。1970年代美国的反垄断风潮,对体量巨大的IBM的战略产生了多方面影响,IBM很快开放了PC的技术标准。这与Apple的软硬件封闭路线形成鲜明对比。IBM此举为自己创造了大量竞争对手,Compaq、DEC、Dell、AST等PC兼容机横空出世。在激烈的竞争下,IBM个人电脑的市场份额从1983年的80%,跌至1990年代初的20%。在开放式的PC时代,CPU和操作系统供应商自然最为受益。IBM作为最初的标准制定者,铺垫了Wintel联盟在未来的地位。
从半导体产品侧看,大型机DRAM市场的重要性逐渐让位于PC的CPU和DRAM市场。很显然,日本半导体企业错失了PC这个新兴市场
日本半导体企业一直的关注点在大型机DRAM市场。尽管最早的通用微处理器概念是日本企业Busicom提出,并由此使Intel研发出第一款商用CPU 4004,但日本半导体企业并未看到这个发展方向。在这段历史中,我们再次看到了半导体消费品企业主导了芯片产业的发展方向。由于日本DRAM是针对大型机的产品,而大型机强调DRAM的长期稳定性,这使得日本DRAM产品可以无故障运行长达25年。但PC并不需要价格昂贵、稳定性如此高的DRAM。PC的迭代最长不超过5年,因此,价格便宜、能够稳定运行5年的DRAM产品才是PC市场需要的。这为韩国半导体企业的崛起和美国DRAM生产商的复苏提供了契机。
在美国,脱胎于Mostek的Micron接受了靠种植马铃薯发家致富的Jack Simplot投资,使这家几乎仅存的美国DRAM企业开始拥有完全不同于硅谷的风格。Micron极致的压低成本,使其DRAM产品在PC时代相较日本竞品重获优势。在韩国,1983年左右三星和现代进入PC DRAM领域,SK进入材料和磁储存领域,类似日本的“产业政策+财阀”模式,使韩国半导体产业飞速发展,逐渐取代日本的优势地位。
日本在后来反思为何会错失PC时代时,找到了另一个市场侧的关键问题——日本个人电脑市场的封闭性。由于PC最初的软件体系是建立在英语应用之上,而日本在PC时代来临之前,已经普及了日文文字处理机(可以视为基于日文系统的个人电脑,本文作者在1980年代末还见过此类产品,已经能够处理中文)。在IBM PC面世后,NEC在次年就制造出PC兼容机PC-9800。由于NEC靠硬件解决了日文和中文的显示问题,因此PC-9800系列迅速以高价垄断了日本PC市场。到1990年,软件层面的DOS/V出现,此后微软推出Windows系统,文字处理不再成为问题,大量海外低价PC兼容机涌入,日本本土的PC制造随即开始衰退。这种封闭的市场环境下,让日本半导体企业在长达十年之内没有对PC产生足够的重视,从而将新兴市场拱手让予美国和韩国企业。
西村吉雄、铃木亨和小岛郁太郎在1988年分析日本半导体产业面临的转型期困境时,还专门提到日本泡沫经济对半导体产业的影响。由于泡沫经济时代日本不动产价格和股票价格高涨,使得理工科学生不愿去生产性企业就职,纷纷涌向银行和证券公司。这导致日本半导体产业在泡沫经济时代出现了人才断层。
4、日美半导体贸易战——小结
日本半导体产业在1970年代末开始的兴盛,源于美国半导体企业对新兴消费品市场的忽视,日式产业政策、政企-财团分工的有效推进(尤其是财团对旗下半导体企业的长期财务支持和经营管控),以及日本企业精益求精的质量管理。战后日本年轻人不服输的拼搏精神,也对包括半导体产业在内的日本制造业产生了十分积极的影响。
日本半导体产业在1990年代的衰落,虽有美国贸易制裁打压的外部因素,但根源还在于日本半导体企业对PC时代的到来缺乏足够的判断,这其中有日本封闭的国内PC市场产生的负面影响。
美国半导体产业在1970年代末针对日本挑战的抱团,比游说美国政府对日本进行贸易制裁更为重要的方面,是通过建立SIA、Sematech等组织,开始在有竞争关系的企业之间实现“竞争前合作”,同时将国防系统、科研系统与半导体产业更为紧密的捆绑到一起,进一步打通了基础研究与前端市场的联系。这其中不少是在学习日本的“先进经验”。
在韩国三星、现代的追赶压力下,日立、NEC和三菱电机拆分DRAM业务于1999年整合成尔必达。尔必达在2012年破产重组中,被Micron收购。自此,日本企业全部退出了DRAM领域。但东芝在闪存领域的坚守,为日本企业在储存芯片市场保留了一席之地。
除铠侠(KIOXIA,前身为东芝存储器)外,日系半导体企业退守至更底层的材料领域。目前,全球超过50%的半导体材料仍由日本企业提供,日本的半导体材料占据了韩国进口的80%以上。其中光罩(凸版印刷、大日本印刷)、光刻胶(JSR、住友化学、东京应化、富士胶片)、硅片(胜高、信越)、封装材料(住友电木)这四项半导体生产必备材料,日本企业的全球市场占比都超过80%。这也意味着,日本其实一直有足够实力卡住其他国家在半导体生产领域的脖子
正是基于在半导体材料领域的地位,日本经济产业省在2021年3月提出了半导体“三步走战略”,即:
(1)确保日本的半导体生产据点。具体举措包括引入台积电在日本建厂。
(2)研发2nm芯片。2022年11月10日,丰田、NTT、SONY、NEC、电装、铠侠、软银和三菱UFJ银行八家日本公司宣布,以2027年量产2nm或更小芯片为目标,合资成立Rapidus。
(3)到2030年研发出低功耗、可快速处理数据的新半导体技术。
四、纵向分工与水平分工——东亚的再转移
半导体产业发展史是一个典型的不断分工、提高效率、赢得市场的历史,迄今为止,经历了若干阶段:军用计算机产品的研发制造一体化,半导体芯片开始独立研发制造,消费品企业开始将芯片拓展应用于更多民品,个人电脑时代实现微处理器的通用化(CPU兴起),个人电脑时代“CPU+储存芯片+软件操作系统+软件”的分离与拼装化,个人电脑时代图形处理需求的满足(GPU兴起),低功耗手机芯片的兴起,芯片研发与制造的分离(代工模式兴起),芯片“架构和指令集”与芯片研发的分离(IP授权模式兴起)。
应当讲,上述每一个阶段,都是半导体产业的一次裂变,都具有“破坏式创造”的效果,都在每个阶段创造出了新的半导体产业巨擘。上述每次裂变都有深刻的市场需求变化动因,以及产业成本考虑因素。从产业变革进程来看,呈现出从纵向一体分工逐渐走向水平分工,再逐渐走向“颗粒化分工”的特点。
从纵向分工走向水平分工的阶段,正是半导体产业实现东亚再转移的阶段。这个阶段伴随了韩国产品对日本产品的替代,以中国台湾地区为代表的代工模式的兴起。
1、韩国的追赶
二战后,韩国作为后发国家,在经济发展策略上有明显的“东亚模式”特征。1960年代-1970年代,韩国以重化工业发展为起点,形成了朴正熙时代“威权政治+财阀经济”的政治经济模式。1969年,韩国商工部首次提出电子工业培养方案,标志韩国电子行业的起步。(见韩国财阀经济对中国的启示(二)
1970年代,三星集团收购美籍韩裔科学家姜基东创立的半导体公司50%股权,初涉半导体领域。1983年,三星利用Micron财务危机购得其64KB DRAM的技术许可,在京畿道器兴地区建设半导体工厂,宣布正式进军半导体产业。同年,现代集团成立现代电子;LG、大宇等财阀企业均也开始进入半导体领域。
1984年,三星电子量产64KB DRAM;1985年,现代电子量产256KB DRAM。1986年,全斗焕政府推行半导体产业政策,由韩国电子通信研究所牵头,联合三星、现代、LG和韩国六所大学,将4MB DRAM作为韩国重点项目进行研发。卢泰愚政府继续推行上述政策,在1990年前共投入1.1亿美元,其中57%的投资由韩国政府承担。
硅谷乐见韩国半导体企业对日本形成替代。1980年代,Intel与三星合资在韩国建厂,由三星为Intel代工生产芯片。这是韩国向产业链上游推进的关键一步。
现代电子于1988年完成1MB DRAM研发,1989年完成4MB DRAM研发。1992年三星电子推出全球首款64MB DRAM。同年,现代电子完成64MB DRAM研发,并于次年完成对美国硬盘生产商Maxtor的收购。1996年,三星电子推出全球首款1GB DRAM。1998年,韩国DRAM产品市场份额超过日本,位列全球第一并保持至今。1999年,现代电子收购LG半导体,改组为Hynix。2012年,韩国SK集团收购Hynix 21.05%股份。自此,韩国形成了三星与SK-Hynix并立的半导体产业格局。
目前,全球DRAM市场高度整合,三星、SK-Hynix和Micron三家公司的市场份额超过90%;闪存方面,三星与SK-Hynix的市场份额相加达到52.9%,日本铠侠占15.6%,美国西数、Micron分占13.2%和12.6%。
DRAM是典型的设计与制造一体化(Integrated Device Manufacturer,即IDM模式)。三星电子与现代电子(SK-Hynix的前身)都是从DRAM开始切入半导体产业的,因此从最初就具有研发设计制造一体化的特点。与SK-Hynix仅在储存芯片领域深耕相比,三星自身打造电子消费品牌,在手机通用芯片和液晶面板方面的投入十分巨大。
1990年代,三星进入手机生产领域,在2G时代采用了美国的CDMA标准。1997年,三星在CDMA手机市场份额达到55%。三星早在1994年就开始采用ARM芯片,用于DVD产品。2002年三星与ARM开始深度合作,在智能手机时代尝试了Windows、PalmOs、Tizen等多个操作系统。2007年,Apple推出第一代iPhone时,三星就开始为Apple代工。直接受益于代工的制造学习曲线,2010年,三星成功自研Exynos 3110芯片(对比Apple A4),并开始推出Galaxy S系列手机。基于ARM架构自研自制SoC芯片+Android系统,三星手机走上了与iPhone分庭抗礼的快车道。随着竞争的日益激烈,三星对Apple的代工合作到A9处理器(也就是iPhone 6S的SoC)后,分道扬镳。
受益于早年在彩色电视领域的研发,三星很早介入了液晶面板领域。1998年三星的TFT-LCD市场份额已经实现全球第一,后又在AMOLED领域一直保持领先。
可以看到,三星电子今天的地位是三星在SoC、闪存和液晶面板三方面的领先优势所奠定的。这种纵向一体化的成功,也是目前半导体企业中所仅有的。但另一方面,三星早年形成的代工优势仍然保持至今,尽管与Apple分道扬镳,但后来又代工高通芯片,从而使三星维持了代工大厂的地位,从而成为了台积电的最重要竞争对手。
韩国半导体产业的追赶,是伴随对日本半导体产品的替代,尤其是储存芯片领域,韩国企业抓住了日本企业错失的PC时代,同时又抓住了智能手机时代水平分工的代工模式兴起。众所周知,韩国半导体企业的崛起,伴随着若干次重大的逆周期投资。在产业周期底谷,继续加大投入,承受两三年大额亏损,直到把竞争对手挤出市场。这种逆周期投资模式已经成为半导体产业竞争的常态,这也意味着,每个国家的半导体产业背后,其实都有一只“有形之手”的深度参与。
2、台湾地区的水平分工革命
1968年,出生宁波、身为美国TI公司副总裁的张忠谋,第一次踏上台湾土地,代表TI赴台湾考察设立封装测试厂事宜。这次考察,张忠谋结识了被陈诚一手提拔的台湾地区“经济部”负责人李国鼎。
1973年,在时任台湾地区“经济部”负责人孙运璿的主导下,台湾成立了工业技术研究院(工研院)。工研院后来成为了台湾半导体产业的“黄埔军校”。此期间,因蒋经国与陈诚派系不睦,将李国鼎改任台湾地区“财政部”负责人。
1974年,在美国无线电公司(RCA)担任微波室主任的潘文渊,接受孙运璿的邀请,在美国召集组建了电子技术顾问委员会,开始帮助台湾布局半导体产业。1977年,在工研院主导下,台湾第一个半导体示范工厂落地。1980年,工研院成立联华电子(联电),将示范工厂和部分管理、技术人员转移给联电,并提供了技术授权。同年,孙运璿与李国鼎(此时已改任台湾地区“政务委员”)共促台湾新竹科学工业园区成立,半导体产业在台湾开始走上快车道。
1984年,工研院出资7,000万美元,开始台湾的大规模集成电路计划,建成台湾第一座半导体代工厂。1985年,张忠谋赴台湾出任工研院院长,兼任联电董事长。1986年,李国鼎多方奔走,策动台湾地区“行政院开发基金会”投资7,000万美元(占48.3%),民间投资3,500万美元(占24.1%),荷兰飞利浦公司投资4000万美元(占27.6%),成立了台积电,由张忠谋担任董事长。台积电成立时的核心班底,几乎清一色在美国一流高校和半导体企业担任重要职位的华人,包括胡正明、蔡力行、蒋尚义、梁孟松、余振华等。
在台积电之前,半导体代工已经兴起,例如三星电子、联电等,都是既做IDM,冗余产能也做代工。张忠谋将台积电定位为第一家只做半导体代工的企业,这个决定导致了全球半导体产业的又一次裂变。Fabless(无工厂半导体设计)与Foundry(代工厂)深度合作的分工模式逐渐成型。
代工模式在财务上的理由是,半导体制造设备投资的折旧逐渐成为半导体生产中最大的成本。随着摩尔定律下半导体制造工艺要求的不断提升,半导体制造工厂的投资越来越大。制造设备投资折旧逐渐成为半导体生产中最大的成本。这意味着,除非一家半导体研发制造企业(IDM模式)的体量足够大,能够长期购买新设备并承受折旧,否则要么它将退出更先进制程芯片的制造领域,要么在财务上将走向崩溃。
张忠谋在看到上述“终极问题”的时候,设备折旧带来的压力尚未在半导体领域全面展现,因此纯代工模式并不被看好。但数年之后,市场逐渐感知这将是大势所趋。专司芯片设计的Fabless企业应运而生,由于制造成本大幅降低,可以将更多资金用于研发。同时,Foundry(代工厂)由于自身不司研发设计,不拥有芯片品牌,因此与Fabless没有利益冲突。这也是后来台积电能够从三星电子争抢代工份额的关键。Foundry逐渐成为所有Fabless的“生产平台”,实现了代工厂的“基础设施化”。所有平台模式自带的外部效应最终都会走向“自然垄断”,Fabless对Foundry的依赖只会越来越强。Foundry的财务收益和市值逐渐超过IDM企业。2019年10月9日,台积电市值达到2,524亿美元,超过Intel,成为全球市值最高的半导体企业。AMD与Intel都表达过对代工模式的担忧,但最终在市场的压力下,都走向了认同代工。Intel从坚定的IDM企业,逐渐也转变成类似三星的模式。
Foundry的现金流越来越充沛,利润率越来越高,实际是以所有Fabless的投入来摊薄了其作为全行业基础设施的设备折旧。Foundry因此可以承受不断升级的设备投资。代工模式提升了全产业链的效率,不但促进了芯片研发设计的进步,还使得芯片制造设备改进的效率得以大幅提升。
1987年台积电成立时,荷兰飞利浦公司就成为其创始股东。这使得台积电创始团队在拥有美国技术积累之外,从创立之初就开始接受来自飞利浦的技术分享。ASML正是1984年从飞利浦分立出的光刻机子公司。1988年,ASML仍然在GCA和尼康的竞争夹缝中找不到存在感,但台积电工厂的一场大火,使ASML获得了额外的17台PAS 2500光刻机订单。台积电的保险公司支付的火灾赔偿费用,使台积电成为ASML当年最大的客户。也正是这笔订单,使ASML终于扭亏为盈,在1989年共售出74台光刻机,录得收入9,400万美元,利润700万美元。随着代工模式的影响日益扩大,IDM企业数量不断减少,为数不多仍然具备制造能力的企业成为光刻机市场不多的客户。半导体制造技术的提升,最终只在半导体制造企业(仅剩的IDM企业和Foundry企业)与半导体制造设备企业(典型的如光刻机企业)之间的合作中得以实现。ASML最终成为芯片制造企业必须依赖的设备供应商,而台积电最终成为ASML的最大客户。
除台积电外,台湾地区在芯片设计、制造和封测领域还拥有多家全球营收排名前列的企业。芯片设计领域包括联发科、联咏和瑞昱;制造领域除台积电外,还包括联电、力积电;封测领域包括日月光、矽品精密、力成、京元等。Chris Miller在Chip War中感叹,半导体市场并未因技术扩散而实现“全球化”,真正实现的是“台湾化”;美国企业已经失去了半导体制造和光刻技术的领先地位。
1990-2000年代,高通、联发科、华为等新兴Fabless企业高速成长,在电信市场和手机市场高速扩张。Nvidia与收购ATI的AMD,逐渐成为GPU双擎。2007年,iPhone把半导体产业带入智能手机时代。如同曾经的游戏机、计算器市场和PC市场,每一次电子消费品革命,对半导体产业都会产生根本性影响。“ARM架构+Android系统”替代了Wintel联盟,更加开放式的软硬件授权体系,让新平台承载着更多的新兴企业。移动互联网平台兴起,云计算业务的蓬勃发展进一步拓展了半导体产业的边界;随着电动车革命的到来,汽车芯片又成为半导体产业的另一个重要方向。
日益成熟的水平分工体系,正在挑战传统的纵向分工王者。正如今天人们所见,ARM架构的CPU和AI时代日益重要的GPU已经开始对Intel的CPU地位产生重大挑战。Chiplet进一步延伸了摩尔定律的应用。颗粒化的分工体系正在水平分工形成的平台外围进一步展开。
正是在这种背景下,中国大陆的半导体产业开始真正起步。但正是这很短时间的起步,中国大陆的半导体企业就被美国视为最严峻的战略竞争对手,进而采取了比日美贸易战时代更为彻底的技术控制措施。这究竟是因为中国大陆的半导体产业的技术能力和市场能力,已经达到或超过日本1980年代对美国的挑战水平?还是美国的产业界和政界打着应对中国大陆的旗号另有考虑?
在下篇,我们将梳理美国本轮半导体产业政策的推动过程,包括美国产业界和政界关键推动者的相关思路,以及美国内外产业界对其的质疑。这些分析将印证本上篇历史回顾的重要性。
以上。


 楼主| 发表于 2023-3-25 18:06:36 | 显示全部楼层
芯片战争及其应对(下)——美国半导体政策的不同视角2023-03-25 星期六 由 Bad.news 提供快照支持加入tg群    
芯片战争及其应对(上)中,我们通过回顾半导体产业发展史,尤其是1980年代日美半导体贸易战,初步阐述了美国半导体产业与美国政府系统(尤其是国防、商务等部门)的历史关系。在本篇中,我们将继续讨论美国当前对中国大陆半导体产业抑制政策的动因,包括美国方面政策主导者思路的形成过程、具体措施和主要目标。这些分析有助于厘清以下几个关键问题:
1、美国当前对中国的技术抑制是否存在边界,其目标是否包括承受与中国爆发更大规模的贸易战或其他更严重的冲突,还是存在其他诉求;
2、美国当前的对华技术抑制措施是否还有进一步加剧的可能,以及可能的深度;
3、当前的技术抑制措施是如何在美国产业界、政界达成共识进而形成制度和具体措施的,以及,美国是如何与其他国家/地区商议达成部分共识的。
通过本文,作者希望各位读者认识到,当前凸显于半导体、AI等高科技领域的中美对峙状态,并非简单的技术竞争、贸易冲突问题,而是与地缘政治格局的变化紧密相关的。但仅有“地缘冲突”、秩序格局演变的简单定性,难以提供更深层次的认知。在大多数时候,这些简单定性源自研究人员的自我感受,先有立场再找证据,缺乏对美国内部各方不同认知考虑的了解和分析,容易形成误判。尤其在竞争对方内部存在不同目标的前提下,容易将问题导向竞争者内部偏向极端的一方,从而造成关键问题极端化的自我预期实现
本文着重梳理美国当前政策形成过程的目的,在于真正深入了解哪些是美国的长期政策及其形成基础和背后的逻辑,哪些是美国因为当前民粹主义而出现的“噪音”。我们将在这个过程中尝试分析美国内部不同方诉求的差异,或者说,哪些问题是意图性的(故意找茬),哪些问题是结构性的(中美双方不得不理性面对的)
这些分析不可避免的要对自1970年代以来美国政策的思考者、分析者、建议者、参与者和决策者进行细致的分辨与梳理,本文所呈现的内容,即是在大量分辨基础上所作出的,引用的绝大多数资料尚未见于公开的中文研究领域。

一、美国半导体政策的不同视角
美国半导体政策的成型存在诸多方面的考虑,这些不同方面源自美国的不同视角,代表了美国内部不同的利益相关方。
(一)美国国防视角——美国国防系统对半导体产业的认识及其政策影响
美国国防系统的官方代表机构是美国国防部。此外,美国总统领导的国家安全委员会是美国最高层级的国家安全策略制定机构。狭义的国家安全主要是指国防安全,并非每个行业都涉及。在芯片战争及其应对(上)中我们已经说明,半导体行业自诞生之初就与美国国防系统紧密捆绑,其后国防部也成为了美国半导体政策的多次策动者,这是与其他诸多贸易争端行业存在显著不一致的方面,也是通常为外界所忽视的,也是本篇将要重点进行梳理分析的内容。
美国国防系统对半导体产业的整体判断集中体现于不同时期国防科学委员会(Department Science Board, DSB)特别小组的专项报告中。这些报告在发布时是保密的,部分报告在若干年后会脱密或部分脱密。从已脱密的历年DSB报告中,可以看到美国国防系统对半导体产业的基本认识及政策影响。
1、1970年DSB报告
1967年6月,美国国防部要求下设的“高等计划研究局”(ARPA)在国防科学委员会(DSB)的支持下组建特别小组,研究并推荐计算机硬件和软件保护系统,以满足在多路存取和信息共享的计算机系统中实现分类信息保护。该特别小组由Rand Corporation、System Develepment Corporation、Lockheed Missiles and Space Co., 、MITRE Coporation、IBM,美国国防部、CIA、ARPA,MIT以及Case Western Reserve University的相关人员组成。1970年Rand Corporation牵头完成并提交了研究报告《计算机系统安全控制》Security Controls for Computer Systems)。这是美国国防系统开展信息技术与国防安全关系研究的开端。
该报告从美国国防视角,首次提出了计算机网络存在的弱点(见下图),并在信息安全标级、共享接口管理和软硬件等方面提出了相关建议。
2、1986年DSB报告
芯片战争及其应对(上)中,我们提到了1986年DSB报告,该报告名为《国防半导体的依赖》Report of DSB Task Force on Denfense Semiconductor Dependency)。如上篇介绍,该报告撰写于1980年代日美半导体贸易战期间,当时代表硅谷半导体企业利益的Charlie Sporck、Bob Noyce等已经联合IBM、DEC、AT&T展开对美国国防系统的游说。1986年DSB报告是美国国防系统首次对半导体的重要性做出清晰的界定,其中一些关键判断影响至今。
1986年DSB报告特别小组负责人Norman R. Augustine(后担任Lockheed Martin的CEO)在致时任DSB主席Charles A. Fowler的信函中总结道:“对半导体产业而言,国防采购已是一个相当不重要的因素;但相反,美国半导体产业是否健康,对美国国防则至关重要……广为人知的是,美国半导体产业的生产能力正失于外国竞争对手,主要是日本;但不为人知的更大长期担忧,是美国的技术领先地位也在丧失。
该报告从市场份额、技术地位及趋势、对上下游产业链的影响、对人员技能和人力资源的影响等多方面对美日半导体产业进行了比较分析,对美日半导体在产业结构、资金成本、融资可及性、必要利润水平等方面的差异进行了阐述。基于此,1986年DSB报告得出了以下结论
“美国军事力量严重依赖于科技领先方可获得胜利;电子科技(Electronics)是最可利用的技术;电子科技领先的关键是半导体;有竞争力的大规模生产是半导体领先的关键;大规模生产由商用市场提供支持;美国半导体产业正在丧失其在商业大规模生产领域的领先地位;半导体技术的领先地位,连同在此领域与之密切相关的制造业领先地位,很快将向海外迁移;美国国防将很快将在半导体先进技术方面依赖于外国资源,特别小组视其为不可接受的状态。”
上述结论最为重要的一点是,DSB承认了美国国防对商用半导体市场的依赖,这扭转了当时公认的“国防驱动民用技术的观点”。报告提供了下图以作证明。
可以说,很难再找出一个产业,像半导体产业这样,军用领域的安全依赖于商用领域的领先与进步。这也是为什么在涉及半导体产业的问题上,美国国防系统要主动表达态度的原因。
时任DSB主席Charles A. Fowler在就1986年DSB报告致国防部的备忘录中总结道,美国应当:“保留国内的战略产业基地(production base);在设备技术、电路设计、装配、材料的精制与制备以及生产工具方面,维持强大的专业基础(base of expertise)。”
在1980年代担任美国商务部对日谈判特别顾问、著名的对日“鹰派”Clyde V. Prestowitz曾写道:“日本的通产省类似于美国国防部”,而时任日本通产省机械和信息产业局局长的小玉幸春也表示,“通产省特别理解美国国防部关于‘产业基地’的说法”。(Prestowitz, 1988)
Prestowitz在1988年指出,美国政府中缺乏一个像当时日本通产省那样能够通盘顾及经济与安全问题的部门。也正因为如此,美国国防部充当了研判半导体产业安全的主导部门。在与日本贸易战的较量中,美国内部也充满了反思,尽管并未因此对美国联邦行政系统进行明显的改革,但在之后的应对中,行政部门的部际协调性开始逐渐增强。
以1986年DSB报告为蓝本,在国防部的支持下,美国成立了半导体产业联盟机构Sematech,对推动美国半导体产业再度领先于日本起到了非常重要的作用(芯片战争及其应对(上))。
3、1993-1998年DSB报告
1993年、1994年和1998年的四份DSB报告对半导体和信息科技领域都有所涉及。
1993年DSB报告DSB Task Force Report on Engineering in The Manufacturing Process)强调了军-民两用(dual-use)的重要性,建议美国国防部和国防工业的思维模式应当从重视专用工艺转为大规模使用商用零件和商用工艺。以砷化镓集成电路(GaAs ICs)为例,报告认为建立两用大规模灵活生产线的益处包括:确保未来20年以美国本土为基础的GaAs ICs供给;降低IC成本3-5倍;来自国防部的技术推动将驱动商业产品发展等。从国防系统视角而言,建立大规模使用商用零件和工艺的两用生产线,有助于降低国防成本和维持技术领先优势,同时也对商业驱动有益。
1994年的两份DSB报告进一步在软件信息框架方面涉及到了国防体系与商用体系的关系
1994年6月的DSB报告(DSB Task Force Report on Acquiring Defense Software Commercially)对在何种情况下国防软件采购可利用最新的商业实践、使用并整合最新的商用软件等进行了深入分析。
1994年10月的DSB报告(Report of the DSB Summer Study Task Force on Information Architecture for the Battlefiled)是关于建立战场的信息架构问题,其中专门提及商用信息科技的快速革新必须注入国防系统该报告建议,部分在当时而言属于前沿的技术应当加速应用,包括:高带宽、高增益、轻量、可以同时访问多颗卫星的电子定向天线;个人电脑设备(尤其是wireless-Laptops to Newtons, Dick Tracy radios);G/T字节容量的网络;基于大型异构数据的数据库产品(例如混合数据、文字和图片等);无线通信设备;软件测试(及性能评估);分布式仿真系统;保持信息一致性的分布式计算;并行和分布式算法;数据压缩;人机界面/可视化;语言翻译;光存储设备等。
1998年DSB报告Report of the DSB Task Force on Defense Science and Technology Base for the 21st Century)对21世纪的国防科技进行了展望,并探讨了国防科技计划(Science & Technology Program)的资金来源、管理和执行,国防系统如何获得并保留能力符合要求的科学家与工程师,以及技术的高效应用等问题。报告认为,私营单位能以市场化薪资、有效的评价和补偿体系雇佣胜任的科学家和工程师,同时还能灵活终止与不合格雇员的关系,国防系统在这些方面都处于弱势。因此建议采用由政府领导、私营领域雇员参与的方式解决这一问题,甚至提出了在2002年前国防部应当将来自私营单位的关键科技短期职位(4-6年,不含DARPA)占比从当时的3.3%提高至50%以上的建议。在技术的高效应用方面,该报告提及了面向未来的三方面重点:一是信息优势;二是精确打击;三是占据主动性的机动能力。涉及到的未来技术包括:用于生化战防御的生化技术;用于计算和密码学的量子物理方法;用于机器人和传感器的微电子系统;用于远程传感的微、小及全尺寸机器人;用于计算和传感设备的纳米技术;用于目标识别的智能系统;高能量密度燃料、推进剂和炸药。
在海湾战争中,美军收获了科技领先带来的“果实”。此后,贯穿整个1990年代,美国国防系统对未来科技的重视程度不断增强,并且有针对性的认识到“两用”(dual-use)问题的复杂性,即商业市场系统具备的高效体系是传统国防系统所不具备的,因此要维持国防系统的领先优势,必须思考如何处理好与商业市场的关系。此时,美国军事及战略学界提出了“新军事变革”(Revolution in Military Affaris)理论,开始系统性的研究和部署革新的军事科技、体制、作战方法及军事思想。
4、1999年DSB报告
1990年代是战后全球化最为快速的时代,全球化带来的产业剧变令美国国防系统嗅到了危机。1999年DSB报告《全球化与安全》Final Report of the DSB Task Force on Globalization and Security),是DSB首次就全球化带来的美国国防安全问题出具的研究报告,具有历史研究价值
该报告认为,美国国防系统依赖的产业基地当时正在经历以下因全球化导致的转变
(1)供应商,尤其是低层级的供应商(包括美国企业和外国企业),越来越多的分布于美国本土之外,越来越多的部分或全部被外国实体(包括位于美国境内外的企业)和个人所拥有,对其地理位置的识别、所有权的识别,总是难以完成;(2)对低层级、包括组件和工具的商业现货材料(commercial-off-the-shelf)的采购增多;(3)供应商越来越多的使用并依赖开放网络架构和全球信息基础设施去运营企业,包括设计、发明、航运、采购等;(4)越来越多的技术人才在全球范围内获得训练和雇佣,存在大量地理上和工作上的流动性,越来越多的来自全球各地的“远程”雇佣开始出现;(5)采购的子系统和组件(例如软件、微电子产品)在追求高质低价过程中已经变得很复杂,以至于他们无法得到全面测试;(6)先前单纯的国防科技(例如夜视设备、通信卫星)目前已在商业层面、全球范围得以发展和销售,曾经由美国主导的两用技术/服务(例如航天发射),目前变得更加便宜并在美国之外可广泛获得。
该报告认为:美国国防工业基础已与冷战时代完全不同,美国国防依赖于一个已经变得更多国际化和更低国防密集型的工业基础环境,美国的国防工业正在重塑自身并进入一个全球化和更加由商业主导的产业环境。商业部门不太考虑国家分界,正将许多先进科技与现代信息密集型军事系统相整合,尤其是在软件和消费微电子产品领域。因此,未来美国的军事技术优势将会更少的源自美国国防工业部门开发的先进组件和子系统,并会更多的源自卓越的国防系统集成技能所产生的军事能力,尽管不一定以美国本土为产业基地。
该报告认为,全球化为美国国防工业基础带来的益处包括:商业尖端技术(尤其是信息技术)的快速应用;减少系统采购时间进而加速现代化步伐(按美国之前经验,国防产品开发周期长达18年);不仅大幅降低部署新系统的成本,还会降低系统升级和运营支持的成本;跨大西洋的国防工业整合可以分散美国与欧洲盟友的国防财政负担;有助于增强北约内部合作等。
全球化为美国国防系统带来的风险包括:国防系统转型适应以互联网为基础的商业运营环境,活动与信息的数字化带来全球互联,会为美国的潜在对手提供开放的情报环境和电子渗透的机会,从而对美国信息系统造成损害;离岸开发商业软件的广泛使用,尤其是隐藏的恶意代码,增加了国防信息系统的脆弱性;对美国国防领域的外国直接投资(FDI)会导致将美国本土的生产制造设施迁至海外,从而对本土特定的国防工业技能造成侵蚀等。
该报告还认为,全球化对国际军事科技环境造成了冲击:
国际常规武器市场从传统的政治驱动转变为经济驱动。不同国家国防企业的出口冲动、政府鼓励和跨境合作,将会逐渐侵蚀全球范围常规武器和国防科技出口管制的有效性。至少从技术可获得性的视角看,所谓的“新军事变革”确实已成为一个全球性问题,这意味着大多数军事用途科技正在或将能从商业途径和/或非美国国防企业获得。上述情况将导致削弱美国军事主导地位。理论上,美国可通过与盟友的多边机制对常规武器和两用技术进行多边管制,这种策略在冷战时,经由巴统机制(CoCom)行之有效。但由于两用技术日趋高度复杂,因此多边机制当前仅能及于常规武器管制方面。冷战的结束终结了对高科技领域针对美国潜在竞争对手进行多边管制的冲动,美国不再能够依赖并领导其盟友。该报告认为,巴统的温和后继者,1996年签署的瓦森纳协定(Wassenaar Arrangement)是多边技术管制衰落的例证。尽管针对国防/两用物项的出口管制措施仍将在达成美国外交政策目标时扮演重要作用,但这些措施在维持美国全球军事优势方面的效果正在减退,因为美国可控军事技术的数量在减少。
该报告再次重申了美国国防系统对商业部门的依赖性,尤其提及,在2,000亿美元的微处理器(microchip)市场,国防消费占比仅为1%。因此报告建议美国国防系统不再采取“技术保护”(technology protection)策略,而改用“基础能力维持”(essential capability preservation)策略,报告建议国防系统全面认识商业部门满足国防需求的潜力。
在冷战结束后,随着全球化的快速深入,长期维持类似巴统机制的、针对两个阵营之间的多边技术出口管制措施已非常困难。在和平与发展成为全球主题后,受惠于科技优势的美国军事力量也开始面临挑战。美国国防系统在此时已经承认科技发展与扩散的全球化、商业化是大势所趋,因此只能在这个前提下加以应对。1999年DSB报告提出的方向性判断,对后续美国的军事科技策略产生了重要影响。
5、2000年DSB报告
2000年DSB向美国国防部提交了题为《国防超算需求》的报告(Report of the Defense Science Board on Task Force on DoD Supercomputing Needs),系统性的阐述了美国国防系统对超级计算的需求及满足路径
超算源自商业上出现的高性能计算机(High Performance Computing,HPC)市场。2000年DSB报告认为,超算不仅对密码分析有重要帮助,还对包括武器效果评估、武器设计与分析、声学测试、计算流体动力学、雷达横截面建模,以及合成材料设计等有重要助益。
该报告建议由三个阶段策略实现美国国防系统对超算的需求:
第一阶段美国国防部应当继续对CRAY SV2超算的发展提供短期支持;第二阶段国防部应当在中期采用商用现货开发一个高带宽存储系统,以缓和CRAY SV2超算研发可能的失败;第三阶段国防部应当对解决特定的防御计算需求进行长期研发投资。
2000年DSB报告关于超算对美国国防系统重要性的判断,将在此后成为美国半导体本土制造自主重要性的一个佐证。
6、2005年DSB报告
2005年DSB向美国国防部提交了题为《高性能微处理器供应》DSB Task Force on High Performance Microchip Supply)的报告,这是在时隔近二十年后,DSB再次阐述美国国防系统对半导体产业的担忧,是美国内部开始对半导体产业认识发生转变的关键节点。
随着半导体行业从垂直分工快速走向水平分工,研发制造一体化的IDM模式快速切换到台积电主导的Foundry模式,整个半导体产业发生剧变(芯片战争及其应对(上))。在欧美,以高通、ARM为代表的Fabless企业异军突起;在东亚,三星、台积电等个别企业开始成规模的切走全球半导体制造业的蛋糕。美国半导体本土制造的“空心化”引发美国国内的担忧。
2003年10月,美国半导体产业协会(SIA)发布《中国的新兴半导体产业》China's Emerging Semiconductor Industry),该报告指出:“美国不存在像中国大陆/台湾地区那样针对半导体制造和设计企业的大规模免税环境。中国大陆复制了台湾地区针对半导体企业的、实际上免除企业所得税负的政策……不同国家/地区的税收政策正在成为半导体行业决策在何处设厂布局的重要因素……中国对美国和美国半导体产业带来的真正挑战,是中国日益增长的‘万有引力’将会把资本、人才,以及最终领先的R&D和设计能力从美国抽走……如果上述情况发生,美国用以维持电子科技领域世界领先地位的基本体制和人力基础设施将被削弱。”
2005年DSB报告认为,上述挑战并不只是来自中国大陆:台湾地区采取了鼓励台湾企业“扎根台湾”的政策。一部促进台湾产业升级的法律允许台湾当局支持特定产业;台湾的税法为半导体企业提供了5年的免税期;台湾地区有数量可观的政策补贴和官方控制的银行,对芯片工厂建设或对微电子相关的创业企业提供金融支持;台湾地区的个人所得税法允许高科技企业雇员免税获得股权激励。上述政策使得台湾地区可从全球市场吸纳工程师人才,包括吸引在美国顶级大学获得高学历的人才回到台湾工作。日本通过允许首年高达88%的生产设备折旧来鼓励半导体制造,而美国仅允许20%的折旧。韩国政府传统上就支持半导体产业。韩国通过官方控制的银行支持私营企业Hynix,因为韩国政府将半导体产业视为支柱产业,不接受在市场压力下落败,具体支持手段包括:债务豁免、展期,以及债转股。
该报告认为,由于半导体产业从垂直分工走向水平分工,一个意料之外的结果是关键微电子产品的制造能力从美国迁至资金和运营成本更低的国家或地区。而用于关键军事和基础设施的组件可靠性和供应保证则成为上述外迁的牺牲品。美国的技术领先地位可能会受到上述产业环境变化的更多挑战;这会造成国家经济安全的长期担忧。
该报告提及,除IBM、TI外,大多数先进晶圆制造工厂都由外国企业控制或位于美国本土之外。预计截至2005年底,全球将有59个300mm晶圆工厂,其中只有16个位于美国。从产能而言,这是美国本土先进产能首次低于25%。并且,这16个工厂中大多数是特定用途的内存和微处理器,其中至多有3个工厂(能够确定的仅有其中1个工厂)是能够保障美国国防部可信(trusted)微处理器生产的。
该报告认为,保持美军领先地位的科技应用前提,是维持半导体技术与制造的领导地位具有国家层面的优先性。而上述领导地位的形成,需要研发与生产制造的双领先,而要实现这一目标,最佳策略是研发与制造的“同地协作”(co-location)。美国必须维持一个可信的和有保障的IC供应链。
该报告详细讨论了出口管制问题,认为:先进半导体制造设备和技术具有敏感性,出口许可证由美国商务部、国防部和国务院审核,美国商务部签发。是否给予许可证通常都是一事一议。冷战结束后,在限制先进半导体制造设备和设计技术与设备流向中国方面,美国的出口管制已变得不太有效。1996年巴统机制(CoCom)被更温和的瓦森纳协定所替代,后者并非条约(treaty),而是关于敏感技术出口的自愿性协作及信息共享机制。瓦森纳体系与巴统机制的根本差异在于一是在瓦森纳体系下,每个成员国在敏感技术出口方面只承诺定义不明的自我限制;二是瓦森纳的出口管制并不针对任何特定的国家或国家集团,部分成员国不认为出口至中国将会有损地区或国际安全;三是瓦森纳成员国对任何其他成员国做出的,出口特定物项给指定国家的决定,并没有否决权;四是33个瓦森纳成员国中任何一方,都有权否决采取新的联合限制措施的提议。因此,该报告认为,在瓦森纳体系下,中国买家即便因为美国商务部不发放出口管制许可而无法获得相关物项,也可以在欧洲或亚洲从美国企业的竞争对手那里买到类似的产品。这导致美国企业报怨美国的出口管制政策对其国际竞争力造成了损害。美国政府好几次尝试劝说瓦森纳成员国限制将半导体制造设备出售给中国,但都被拒绝。
该报告建议,美国应当通过三项措施强化出口管制一是与瓦森纳成员国分别达成双边协定(bilateral agreements)或备忘录,以实现在先进半导体制造设备和设计工具的出口许可签发实践和标准方面的协调(harmonizing)二是与台湾地区达成类似的协定或备忘录;三是给予商务部一项授权及相应资源,使其能够列明指定外国最先进的半导体制造设备和设计工具的全球可获得情况(包括外国可获得情况)。
该报告认为,美国必须在微电子科技研究、设计、制造和测试方面保持足够的控制和影响力。该报告建议,美国国防部应当(通过美国贸易代表、CFIUS、国务院、国家安全委员会、交通部)在全球半导体产业实现贸易与经济公平方面,扮演倡导者角色(advocate role),以劝阻半导体产业外迁,激励未来在美国本土开展先进技术的IC制造与研发。
该报告担心,如果美国的对手国(adversary countries)获得半导体技术的领先地位,将可能出现针对美国的反向禁运情况(reverse-ITAR)。该报告提及,在1980年代末,曾出现日本拒绝将领先的半导体制造技术工具提供给美国制造商的情况。
该报告还对美国国防系统专用半导体需求的解决问题提出了分析和建议。
可以看到,最近几年美国针对中国大陆的半导体限制策略,早在2005年DSB报告中已有雏形,并且当时就已多次明确提及中国大陆。从2005年DSB报告中也可以看到,由于半导体产业水平分工导致的美国半导体制造业外迁,使美国国防系统判断美国军事科技依赖的、主要由商业市场驱动发展的半导体研发、制造已出现结构性问题,这个问题一直持续至今。应当讲,站在美国国防立场而言,DSB的上述判断比较准确的指出了问题的要害。但美国内部并未因此快速达成一致。2005年之后,美国官方的半导体策略并未出现重大改变,从市场侧言,水平分工继续倾向东亚,继日本、韩国、中国台湾地区之后,水平分工继续扩展进入中国大陆,使得DSB在2005年的“危机预期”逐渐“加剧”。
7、2006-2013年DSB报告
2006年DSB报告首次由美国和英国国防部合作出具,题为《国防关键技术》Joint U.S. DSB & UK Defense Scientific Advisory Council Task Force on Defense Critical Technologies)。该报告对五项关键国防技术领域进行了分析,包括:高级命令环境(advanced command environment),持续监视(Persistent Surveillance),能源/小型分布式网络传感器的管理(Power Sources/Management For Small, Distributed Networked Sensors),高性能计算机(HPC),以及国防关键电子组件(Denfense Critical Electronic Components)。该报告的主旨是建立美英国防系统关于国防关键技术的交流与闭门研究合作机制,包括推动美英大学之间的合作计划、共享实验室、建立面对面的会议制度等。
2007年DSB报告题为《外国对国防软件的影响》Report of DSB Task Force on Mission Impact of Foreign Influence on DoD Software),是2005年DSB报告(《高性能微处理器供应》)的补充,聚焦于国防软件方面美国日益对外国产生的依赖。同样是因为国防系统对商业市场的依赖,全球化除了导致半导体硬件方面出现的离岸制造挑战外,软件方面也存在类似问题。该报告就此提出了11项应对措施。
2009年1月DSB报告《商业购买:有效且高效的将商业系统整合进入国防系统》Report of the DSB Task Force on Integrating Commercial Systems into the DoD, Effectively and Efficiently)、2012年DSB报告《国防系统中自主性的作用》(The DSB Task Force Report: The Role of Autonomy in DoD Systems)、2013年DSB报告《弹性军事系统和先进网络威胁》The DSB Task Force Report: Resilient Military Systems and the Advanced Cyber Threat)分别从商业市场与国防系统安全、国防系统的自主性(减少对外依赖)和网络威胁方面涉及到了IT软硬件相关的内容。
8、2016年DSB报告
2016年是美国DSB成立60周年,2016年12月DSB报告题为《新政府的七项国防优先事宜》Report of the DSB: Seven Defense Priorites for the New Administration),是为DSB对即将上任的特朗普政府提出的首份建议,对过往数十年报告中仍具时效性的内容进行了回溯梳理。这七项优先事宜包括:保卫美国本土,通过核威慑阻止核战争,为灰色区域冲突做好准备,维持信息优势,预测智能系统和自主性,支持稳定、重建、维持和平及国家建设,为意外做好准备。其中,该报告第四部分“维持信息优势”直接涉及到半导体政策方面的问题。
该报告对情报收集与分析、大数据、云计算、信息与通信基础设施、互通性(interoperability)、地理定位,以及先进武器系统进行了评估。该报告认为:1、仅通过部分大国能够获得的国防先进电子科技系统,曾经保障了美国在电子战领域的优势。但由于目前先进的电子科技产品已经不再昂贵且在全球范围更易获得,因此美国曾经的主导地位已经受到侵蚀;2、空间和地理定位系统具有重要作用,当前GPS系统和未来系统中的不足,将导致美国在面对电子战和网络威胁时暴露弱点;3、在全球化背景下,供应链控制减弱,军事微电子和软件系统应当得到保护;4、由于信息时代的快速发展,国防信息技术的获得变得比以往更难;5、有效的网络保护需要系统策略等。
9、2017-2020年DSB报告
2017年DSB报告《网络威慑》The Report of DSB Task Force on Cyber Deterrence)和2020年DSB报告《反自主性》The Report of DSB on Counter Autonomy)是对网络战和针对美国潜在对手具有自主性国防系统的应对策略进行的分析,与信息科技领域具有一定相关性。
10、美国国防关键供应链报告
2020年后,供应链安全问题逐渐成为全球话题。美国总统拜登于2021年2月24日签署关于美国供应链的14017号行政令(Executive Order on America's Supply Chain)。根据该项行政令,美国国防部对国防关键供应链进行了评估,于2022年2月出具了题为《国防关键供应链保障》Securing Defense-Critical Supply Chains)的报告。该报告涉及多个方面,其中关于半导体方面的内容在第四部分。
该报告陈述了美国先进(State-of-the-Art)、在用(State-of-the-Practice)和过时在用(Legacy(Extant))半导体芯片的基本情况:
该报告认为,微电子供应链已经全球化,尽管生产制造集中于亚太地区,但用以支持生产制造的辅助产业是全球分散的。例如,截至2019年,74%的EDA企业位于美国。半导体制造设备的生产由位于美国、欧洲和日本的企业主导。化学及起始物料,诸如空白晶片,来自中国大陆、韩国、日本和法国。全球微电子供应链极其复杂,在全球不同地区有超过1万家大型微电子企业负责超过50万种微电子组件的分销。然而,88%的生产制造和98%的组装、封测主要在台湾地区、韩国和中国大陆(后者正在努力获取更大市场份额)实现。1990年时,美国的半导体制造产能占全球的37%,2020年已衰退到12%。
该报告认为,半导体制造业外迁至亚太地区及由此导致的美国本土半导体制造能力衰退,对美国及其盟国的安全与经济带来威胁。例如,美国半导体制造商无法在本土制造先进的5nm芯片,因为他们认为在美国建设领先的半导体制造工厂将面临极大的资本投入,这将削弱其在研发方面的竞争力。此外,高端芯片的辅助制造工具也高度集中化,最显著的例子是ASML,是7nm以下节点唯一的EUV设备供应商。这种集中化增加了全球微电子供应链的单一来源风险。
该报告认为,微电子产品的生产、封装、测试能力在岸化(onshoring)将是一个挑战并且昂贵,但它将帮助缓解美国国家安全威胁。由于中国大陆和台湾地区对微电子工厂都进行了补贴,使得美国的本土工厂建设在成本上难有竞争力和可持续性。美国国防系统需求所占市场份额很小(仅占1-2%的美国半导体市场份额),使得国防部难有影响半导体市场供给的能力。任何提升美国本土半导体制造能力的策略,都必须考虑商业驱动的影响。除非能够驱动美国制造商通过商业市场支持半导体的美国本土制造,国防系统的任何投资都不可能获得成功。因此,拟议的投资策略可以检视激励措施,以增强商业参与的可能性。该等激励措施也应当与对产业有益的联邦政策目标(如温室气体减排)相捆绑,以大幅提高能效。此外,全球市场将持续参与,因此任何策略都应当充分考虑其他国家的拟议或采纳的政策和激励措施。
基于上述,该报告从美国国内、跨部门、国际和产业四方面提出了14项建议。该报告与14017号行政令涉及的其他部门所出具的分析报告,共同构成了当前美国半导体政策的基础。
(二)美国贸易视角
官方的代表机构是美国商务部和美国贸易代表办公室。商务部和贸易代表办公室是美国商业利益的捍卫者,二者的主要权力包括通过商贸谈判争取美国商业利益,在谈判无果时,负责具体实施各类贸易制裁。
(三)美国财政视角
官方的代表机构是美国财政部。美国财政部是美国的关税制定机构,在捍卫美国商业利益时,财政部可以具体实施的措施包括增加关税、进行“特别指定国民清单”(SDN清单)制裁等。
上述商贸和财政领域是与美国发生贸易冲突时通常会涉及的三个部门,但商贸和财政领域的具体措施受美国特定历史时期的主流经济学观念影响很大。在任总统的经济顾问们(白宫经济顾问委员会),在二战后的大多数时期(特朗普时期之前),总体上都奉行非极端的偏向支持全球化的经济理念;在更多主张自由市场的时期,美国的商贸与财政政策会受到相关行业、企业的游说;财政部比商务部和贸易代表办公室,在大多数时候也更偏向开放,除非涉及美国的金融行业利益。因此,就商贸领域的冲突而言,美国商务部和贸易代表办公室是通常的政策策动者。历史上,这两个部门会经常性的批评美国经济学界、其他部门及利益相关方,认为后者通过游说和施压,损害了美国的商业利益。例如,在1980年代担任美国商务部对日谈判特别顾问、著名的商务部“鹰派”Clyde Prestowitz就曾严厉的批评美日《广场协议》没有美国商务部和贸易代表办公室的任何参与。相应的,美国国内的其他方则会尝试证明贸易制裁可能产生不利于美国具体产业的效果。在各方辩驳后,最终形成博弈结论。
二、基本判断与分析
本篇的主要分析切入点是美国国防视角,这是因为自1970年以来的过往五十年,美国国防部真正扮演了美国半导体对外产业政策驱动者的角色。尤其是自1980年代日美贸易战开始,美国国防部就对半导体与美国国防的深度捆绑关系、半导体发展对商业市场的依赖有了深刻认识。1999年后,美国国防系统对半导体生产制造全球化的担忧已经开始。2005年就开始关注半导体全球供应链安全问题,对冷战结束后瓦森纳体系下出口管制的有效性进行了深入分析。上述完全站在美国国防立场的视角,与商业市场普遍熟知的全球化、垂直分工走向水平分工等完全不同。部分细节更是体现出美国国防担忧的真实性,例如,1980年代日本曾经事实上对美国实现了“反向禁运”。
可以看到,从美国国防视角而言,危机感的与日俱增并非空穴来风,主要逻辑在于:美国国防高度依赖全球半导体市场->全球半导体市场的水平分工使得美国半导体本土制造空心化->水平分工的最大受益者是日本、韩国、中国台湾地区和中国大陆,而这些受益者恰好都处于中国大陆逐渐具有更大影响力的东亚地区。
如果说美国内部民粹主义的全球化反思将美国本土制造空心化的归罪于中国大陆属于逻辑上和事实上的误导与欺骗(深度全球化与中美之争(上)),美国国防系统的担忧却具有一定的现实性,更类似于一个结构性问题。也正因为如此,最近几年以来,美国的半导体政策突破了曾经商业主导的限制,逐渐由美国的国际战略学界和国防系统来重掌话语权。
本篇想特别提醒各位读者的是,与1980年代日美贸易战时,硅谷的半导体企业推动美国国防系统对日本进行贸易施压不同(芯片战争及其应对(上)),本轮中美半导体对峙,并非由美国半导体产业界发动。这个根本不同,决定了在思考的方向、维度和策略考虑方面的差异。
三、应对之策
正如各位读者所见,美国国防系统的半导体产业安全视角是“从一而终”的,为什么美国过去几年在半导体产业政策上会有快速转向,甚至不惜违逆美国本土产业界和美国盟友的意愿,其中具体的策动者是谁,存在何种思路,如何达至目前的局面,以及最重要的,可能的影响和应对之策是什么?或有人讲,美国的目的就是要完全置中国于死地,那为什么不干脆全面限制技术输出,难道仅有半导体才有能力制裁?或有人讲,美国是完全放弃“接触论”,视中国为前苏联那样的“敌人”,那美国的危机感到底在哪里?这些拍脑袋的言论除可用于饭桌闲谈外,有任何真实世界的价值吗?
从已收集整理的资料和已完成的思考来看,本应再通过单独一篇详细阐述作者的认识。但考虑到本公号多年输出的各种原创思考,经常被我国各位“高级专家”、“知名分析师”免费当作自己的原创曲解传播,以及上述话题的敏感性,本文决定不再一一展开。这些更为关键的内容仅供与合适的主体私下讨论。基本原则是:政策制定者、重要的产业参与者免费,投资机构收费(定价过高,建议不主动询问)。
接下来的时间,本公号会考虑写写很多人最近心里有所想,实际也在做,但基本不太说的问题。
以上。


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