芯片（图片来源：Annabelle Chih）
【看中国2023年10月11日讯】七纳米芯片激起了国际上的一连串强烈反应。首先是国际业界开始关注，中国是不是成功地突破了美国的芯片管制，开始在高端芯片的生产上“弯道超车”。随后，美国的国会议员开始关心此事；同时，美国行政当局正在研究，是否进一步收紧对中国进口最新光刻设备以及高端芯片相关技术的管制。
为什么芯片升级会引起这么强烈的反应？这样的反应是否意味着美中科技战在不断升级？本文从中国生产七纳米芯片说起，因为这块小小芯片激起了多重浪。生产这种芯片的，是中国芯片产业龙头老大中芯公司，它的发展充满了故事。
一、挖角台积电起家的中芯公司
华为公司的新款手机采用的是中芯公司的七纳米麒麟芯片。中芯公司是中国芯片产业（IC产业）的龙头老大，但这家公司的网站却不愿提到它起家的历史。而这段被该公司遮盖的历史，恰恰诠释了中芯公司试图“弯道超车”的路径。
中芯公司的创立者是台湾人张汝京，他曾在台湾著名的IC公司台积电任职。中芯公司2000年4月在开曼群岛注册，以外企的名义在上海开业。该公司创立后，张汝京曾遭到台积电控告，指控他涉及窃取商业机密。张汝京现年75岁，当已退休。曾任台积电共同首席运营官的蒋尚义，也被中芯公司请去担任过副董事长，后来从中芯公司挂冠而去。
中芯公司有中国政府支持，资金充裕，但技术上还是必须依靠台湾来的同业高管，其中的关键人物就是现任中芯公司联合首席执行官的梁孟松。今年71岁的梁孟松以前是台积电的资深研发处长，他离开台积电之后，先是去了韩国的三星，不久三星就在芯片制程方面取得了突破。但台积电在台湾起诉了梁孟松，指控他泄露专有技术，且台积电有离职两年内不得去同行业其他企业任职的限制期。2015年台湾最高法院判决台积电胜诉，禁止梁孟松为三星工作，于是梁孟松离开了三星公司。
中芯公司立刻抓住这个机会，把梁孟松请去担任要职。此后，台积电曾两次起诉中芯公司抄袭台积电的制程技术。中芯公司正是依靠这样的挖角手法，让台积电的高管“带枪投靠”，在芯片制作方面快速推进，开发出了14纳米芯片代工的技术和相关产品。去年《华尔街日报》曾专门报道梁孟松的故事，标题是，《七旬台湾芯片魔法师，助推中国半导体梦想》。此文从旁侧说明，梁孟松对中芯公司的发展具有十分重要的作用。
直到今天，中芯公司的技术总管，仍然还只能倚重离开台积电近十年的梁孟松。在技术日新月异的芯片产业，此现象绝非“弯道超车”有望之兆。而中共对台湾持续的军事威胁，也让台湾对高科技人才的流失越来越重视和防范，梁孟松后望无人，便是一个证明。
二、中芯公司芯片进程撞墙
尖端芯片的制造必须要用光刻技术，而高端光刻设备是荷兰的阿斯麦公司（ASML）之独家产品。它生产的设备过去十年来有两代，老一代的设备是“深紫外光刻机（DUV）”，已经过时；新一代的叫做“极紫外光刻机（EUV）”。新老设备的技术代差非常明显，使用老设备加工芯片时，只能对堆叠多层的芯片分层逐次曝光；而最新的极紫外光刻（EUV）设备只需要一次曝光，就可以在晶圆表面放上多层积体电路的图案。从2019年开始，国际上芯片行业都开始使用这种新设备，来生产7纳米工艺和更先进的2纳米芯片。
中芯公司加快推进高端芯片制程之初，中共还没点燃中美冷战，美国政府并没意识到中共威胁美国的战略意图，因此中芯公司可以方便地买到上述的DUV光刻机，得以升级其芯片制程。然而，正当中芯公司“高歌猛进”时，却突然被中南海点燃冷战的“回力镖”精准击中了。自从2020年初中国的舰队深入中途岛海域演习，喊出了“剑指珍珠港”的口号，美军开始觉醒了，随后美国的两任政府先后采取了一系列应对措施。而中共发起一波又一波的对台军事威胁之后，去年美国开始采取科技制裁措施，以免中共运用高端芯片来装备其攻台和威胁美国的武力。
因此，从去年十月起，荷兰阿斯麦公司的“极紫外光刻机（EUV）”被列入禁运，高端芯片的成品也相继名列禁运清单。从此，中芯公司无法再买到新一代的光刻机，它的芯片升级之路碰壁了，这家公司从此只能用老设备来继续生产次高端芯片。《金融时报》去年10月9日的报导曾引用中国一家投行华兴资本的董事总经理吴思浩的话，“往轻说点，（中国公司）基本上是回到了石器时代”。
从旁观看，中芯公司撞墙，其实并不意外。当代高科技的快速进步，已经把芯片变成了极其重要的战略物资，它成了冷战双方增强军力的关键手段。二十一世纪不再是航母舰队支配海洋的时代，无人机和自导飞弹等等先进武器正在构成对海军水面舰队的巨大威胁。在这样的背景下，高端芯片既然是无人机、自导飞弹等等先进军事装备的必要配备，美国就不能把这样的芯片再当作单纯的民用产品来对待，而中芯公司的准军工身份自然就成了靶标。
三、中国的七纳米芯片突破了什么？
现在，中芯公司的麒麟芯片被华为手机大量采用，这是否意味着中芯公司已经突破了光刻机禁运，取得了巨大的技术突破呢？如果不是，它又是怎样用老设备生产出7纳米芯片的？
中芯公司现在是使用比“极紫外光刻设备（EUV）”早一代的老设备“深紫外光刻设备（DUV）”来制作芯片。它受到这种落后设备和技术极限的约束，在芯片制造过程中，必须多次曝光才能完成芯片制作。由于多层曝光的影像效果比较差，制作出来的芯片合格率会比较低；也就是说，每制作一批芯片，其中必然包括大量的废品，而能够通过成品测试的只占几分之一。
其实，中芯公司的7纳米芯片已试制数年，一开始的产品合格率据称只有15%；有专家认为，这种芯片能够量产，表明其合格率可能有所提升。但是，与台积电用新设备生产芯片的90%合格率相比，中芯公司还差得太远。中芯公司的差距主要表现在两个方面。其一，老设备无法制作精度要求更高的5纳米以上的尖端芯片；其二，7纳米芯片的低合格率意味着成本非常昂贵。
加拿大的一个半导体产业资讯平台TechInsights-The Semiconductor Information Platform去年发现，中芯国际的7纳米芯片那时就已投入使用。这家平台从美国的一家比特币挖矿公司旗下的系统芯片中，发现了中芯的7纳米芯片，出货时间是2021年7月。TechInsight运用逆向工程，拆解了中芯的芯片，该机构的报告说，此芯片“是台积电7纳米制程技术的近似复制”；这些芯片严格来说，并不符合7纳米技术的标准。
虽然中芯公司会继续用高昂的成本来生产次一级的芯片，商业上亏损严重，但中共会出钱力挺下去。客观来看，它的7纳米芯片现在算是相对比较先进的芯片中技术落后的产品，只能满足高性能计算芯片的最低要求，这样的芯片可用于处理从服务器到智能手机的数据，但也仅此而已。中国半导体行业协会IC设计分会的理事长魏少军去年年底在一场演讲中提到，中国已到了芯片的“被动国产化替代”时代，“不要盲目乐观，认为自己什么都行”。这是句实话。
四、经济全球化的高度敏感点
笔者在本网站上月末发表的文章《二十一世纪美中关系的新特征》，提到了经济全球化造成了美中经济关系中高度的相互经济依存性（economic mutual dependence），这是一个许多人都认同的判断。所谓的相互依存性，是从经济全局的角度作出的简单描述；但具体到各个产业，就不尽然了。比如，外企在中国的加工出口工厂需要外企母公司提供的零部件，才能完成产品制造并出口发达国家市场，这是一种双向的相互依存；然而，并非所有的产业都是如此，有一些产业，比如芯片产业，中国对外企技术的单向依赖就相当严重，这就构成了经济全球化当中的高度敏感点。
这样的高度敏感点如果只是民用产品行业，未必具备战略重要性；若高度敏感点恰恰象芯片这样，具有极高的军事价值，这个敏感点就可能成为冷战中双方科技战的着力点。但是，如果不能从军事角度去理解这个着力点，而是把高端芯片的战略价值混同于手机、液晶大屏幕之类民用产品的普通商业价值，就可能产生认知盲区，会忽视战略型产品对国家安全的关键性制约作用。Henry Farrell的新书《Underground Empire:How America Weaponized the World Economy（地下帝国：美国如何将世界经济武器化）》的主要观点，就存在着这样的盲区。
美苏冷战时期，高精度的数控机床就属于这种战略型产品，它可以用于民用，但也可以用来加工潜艇传动部位的精密轴承，从而大大降低潜艇的机械噪音。美国当时把这种数控机床列为对苏联的禁运物资，但克格勃买通了日本的东芝公司，偷偷地进口了这种机床，降低了苏军潜艇的噪音，因此大大增加了美国海军侦防苏联潜艇的难度。
如今，中共之所以急于在高端芯片的制造方面取得突破，正是为了达到苏联当年偷偷进口数控机床的相似目的。但是，上述新书的作者Henry Farrell认为，经济上的相互依赖被武器化，可能导致相互依赖荡然无存的糟糕结果。他忽略了重要的一点，就是美国如果对芯片这样的战略型产品放开技术管制，将危害到美国的国家安全；而中共迅速缩小芯片技术方面的差距，则必然迫使美国政府为了稳固国防安全而投入大量资金去开发防范中国军事威胁的装备和技术。其实，切断中国对美国尖端芯片的单向技术依赖，并不妨碍中美之间民用产品的双向依赖，同时又可以减轻美国的防务负担。
五、红色大国为何败于科技战？
美国禁运尖端芯片制造设备的做法，是冷战双方科技战的典型表现。而冷战大国之间的科技战之胜负，很大程度上是双方政治经济制度的长时期较量。中美科技战方才开始，欲判断其未来演进，可以回顾美苏冷战期间双方科技战的成与败。当年苏联发动冷战后，在科技战方面始终处于下风。这不是因为苏联舍不得先进科技的投资，也不是因为苏联的科技教育落后；相反，苏联的基础科学教育不输西方国家，苏联政府推动的军工科技研发也从未停步。苏联之所以输掉科技战，其主要原因是制度失败。
苏联的专制制度集重要决策权于官僚体系；同时，苏联那种培养社会顺从的制度，也扼杀了科技人员的独立思维和创造性，这就使得苏联的科技人员只能在官僚体系划下的路径上摸索。由不懂科技、缺乏科技眼光的职业官僚来决定科技投入和结果评估，自然不会达成科技上全面赶超的成果。
本文从手机入题，这方面也举一个手机的例子。其实，世界上最早发明移动通讯设备的是苏联科学家，手机的样机也造出来了，比美国的摩托罗拉手机早好几年。但是，这个发明上报苏联政府的主管部门后，官僚们关心的是，上面一心一意要在太空战方面赶超美国；因此，他们的决定是，这个手机不过是方便民用而已，不符合上面的科技发展方针，不值得大力投资。就这样，苏联的这个领先的发明被放置一旁，从此苏联再也没在微波和手机通讯方面取得明显进展。苏联解体已四十多年，直到今天，俄国依然只能依靠进口中国的便宜手机来满足国内需求。
这只是苏联科技研发走对路、却被当局扼杀的一个案例；至于战略判断失误、研发方向走偏、试图“弯道超车”而最后翻车之类的故事，则是层出不穷。红色大国确实可以集中国力于少数军用科技研发，但相关科技研发体制的集权特性始终是成功的“绞索”。苏联最成功的军用科技“皇冠”---空军的“米格”研发局与“苏霍依”研发局，都摆脱不了这种命运。
中共的政治和社会制度与苏联高度相似，当中南海点燃中美冷战以后，在科技战方面，中共其实面临与苏联相似的制度困境。不过，经济全球化在一定程度上弥补了中共的制度缺陷，因为外企为中国送去了大量的工业技术，中国留学生当中的科技精英又带给中国大量的最新科技知识和专利，再加上中共极其活跃的科技间谍大网，这让中共产生了一种错觉，似乎它已经克服了共产党制度在科技创新上的本质缺陷。但是，这样的错觉以及相应产生的盲目自信，并不是科技突破的真实保障。
六、美中芯片战的角力
最近，华为手机的7纳米麒麟芯片，把人们的关注点不期然地引领到了美苏科技战的轨迹上去。华为手机和中芯公司的麒麟芯片虽然并未取得重要突破，却引起了美国政府的高度警惕。尽管美国一年前已经对中国禁运最先进的光刻设备，但对相关服务的限制并不完备。美国商务部长雷蒙多10月4日参议院的一场听证会上说，她得知华为发布新手机的消息后，感到“非常不安”；她同时表示，美国需要不同的工具来限制中国获得先进的芯片。
据路透社报道，10月4日美国的管理和预算办公室(OMB)网站上发布了一项题为“半导体制造项目出口管制、实体清单修改”的法规。这项法规旨在限制向中国出口高端芯片制造工具。目前，这项法规似乎仍在内部研讨中。10月6日美国国会众议院的两名资深共和党议员提出，要对向中国出口先进芯片及其制造工具实施更严格的出口管制。
看来，美国为了保护国家安全，正在考虑升级芯片战的力度。这样的反应正是冷战状态下科技战的典型做法，美国不会对战略对手的潜在军用科技能力掉以轻心。而中共正在复制美苏冷战时期苏联开发高科技的老路，即因军事对抗而遭技术禁运，然后用落后一代或几代的高成本国产技术来装备军工产品，结果导致军用装备性能与美国的差距越来越大。
一芯激起多重浪，华为手机的小小芯片，或许将来会在美中关系史上留下重重的一笔。
