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《芯片战争》,读懂世界最关键技术的争夺战

作者:兴证全球基金
《芯片战争》,读懂世界最关键技术的争夺战
日前,小米汽车SU7发布,热度居高不下,小米与华为等公司的论战至今仍在引发关注。据悉,每台小米SU7配备了两颗含170亿颗晶体管的NVIDIA DRIVE Orin芯片,算力合计达508TOPS,也就是每秒508万亿次计算。就在短短的60年前,一个尖端芯片上的晶体管数量还不是170亿个,而是4个。

《芯片战争:世界最关键技术的争夺战》是美国塔夫茨大学弗莱彻学院国际史副教授、美国外交政策研究所欧亚区主任克里斯·米勒(Chris Miller)出版于2022年10月的最新力作,被评为《金融时报》2022年度最佳商业图书和《经济学人》2022年度最佳图书。

米勒博士在写作过程中对工业界、学术界和政府的半导体专家进行了一百多次采访,同时借鉴大量学术研究和新闻报道,以故事化的语言讲述了从20世纪40年代芯片被发明开始,百年间芯片产业的变化。读者不妨把此书看作一本精彩纷呈的历史小说,其中的科技冒险、商战故事、政经博弈,或许能带来启发。

《芯片战争》,读懂世界最关键技术的争夺战

引子

“ 谁掌握了精度,就先一步锁定了胜利 ”

从结绳记事到算盘、纸笔,再到机械计算器和电子计算器——从第一次学会计数开始,人们已经在意图借助工具来辅助计算。与此同时,对计算的需求也在不断增长,第二次世界大战时,各国空军使用的机械炸弹瞄准镜尚且依托机械计算机,机组人员通过输入风速和高度来调整炸弹投掷时间,精准率仅有可怜的20%。彼时,处于纷争核心的各国都明白,谁能掌握更高精度的计算,就先一步锁定了战争的胜利。

为达成更高的精度,工程师们开始用电荷取代早期计算机中的机械齿轮。这样的电子计算器利用真空管技术形成编码“1”和“0”,这两个数字可以使用二进制计数系统产生任意数字,因此理论上可以执行多种类型的计算——但它们实在是太繁琐、太慢、太不可靠,技术人员每天都忙碌地寻找并更换损坏的部件,科学家急需找到一种更小、更快、更便宜的开关。

芯片的诞生与摩尔定律

“ 20世纪最伟大的技术预测 ”

《芯片战争》,读懂世界最关键技术的争夺战

就在世界历史进程从热战走向冷战的1945年,出生于工程师家庭的威廉·肖克利首次提出“固态阀门”理论,他假设,如果在硅这样的半导体材料上施加电场,就可以吸引其内部的“自由电子”聚集在半导体边缘附近。如果电场吸引了足够多的电子,半导体的边缘就会变成导电材料,电流就可以从其中流过。

《芯片战争》,读懂世界最关键技术的争夺战

仅仅三年后,不仅假设得到了验证,依托这一理论发明的芯片也应运而生。即使是从不低估自己重要性的肖克利,也无法想象,未来很快就会有成千上万、数十亿这样的晶状体在微观尺度上取代人脑来完成计算任务。

仙童半导体靠这一技术拿下了以载人登月为目标的“阿波罗计划”的订单;TI公司也向美国空军证明,使用集成电路技术可以将“民兵Ⅱ号”导弹的重量降低到一半以下。到20世纪60年代中期,从卫星到声呐,从鱼雷到遥测系统,美国军方在各种武器中采用了芯片。

军事和航天应用为芯片的早期发展提供了大量资金,而广大的民用市场激励着企业进一步加大研究投入,芯片算力和数量都以恐怖的速度发展着。1965年,戈登·摩尔写了一篇关于集成电路未来的短文。他预测,至少在接下来的十年里,仙童每年都会将硅芯片上的器件数量增加一倍——这种指数级增长的预测后来被称为“20世纪最伟大的技术预测——摩尔定律”。

芯片,从硅谷到世界

“ 所有人都必须制造半导体?”

《芯片战争》,读懂世界最关键技术的争夺战

1968年见证了芯片产业的重要一刻。一位创始人离开仙童,成立自己的电子公司。这家公司便是日后美国最大、最先进的芯片制造商——英特尔。两年后,英特尔推出了第一款产品——一种名为DRAM的芯片,微型晶体管和电容器替代了磁芯,使计算机的存储能力发生了质的飞跃。不久,英特尔又推出了4004芯片,并声称其为世界上第一款微处理器——即 “芯片上的微型可编程计算机”。此后,芯片被广泛应用于家用计算机、电话、洗衣机、汽车等器件内部——人类处理和检索信息的速度在短短20年内增加了100万到1000万倍。

除了美国公司,日韩芯片公司也逐渐进入“战局”,并以不同的商业优势崭露头角。日立、东芝和NEC等日本企业在制造与服务方面展露优势,在政府的大力支持下,其日渐提升的良品率和优良的售后服务带来了越来越高的市场占有率。以三星公司为代表的韩国公司则积极与硅谷公司签约,其与英特尔签约成立了合资公司,出售由三星生产的英特尔自有品牌芯片,依靠低成本和低工资的优势,也逐渐在世界芯片市场上获取了一席之地。

《芯片战争》,读懂世界最关键技术的争夺战

1980-1990年全球DRAM市场份额变化

数据来源:Semiconductor History Museum of Japan,1980/01/01-1990/12/31

视线来到此时的中国,台积电敏锐地发现半导体设计与制造难以分离的问题,靠“永远不会设计芯片,只会制造芯片”的大胆承诺避免与巨头竞争,着眼于打造世界上最先进的芯片,并赢得了硅谷巨头客户。同时,20世纪80年代,随着政府“把电子工业摆到战略重点的地位”,中国逐渐步入芯片行业的历史舞台中央。

高速发展的中国芯片

“ 我们正在竞争的一切 ”

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受益于广阔的市场与政府的大力支持,中国的芯片行业取得了显著的进步。从1986年电子工业部出台集成电路七五行业规划并提出“531”战略开始,中国的芯片制造水平稳步提升,“普及5微米技术、研发3微米技术、攻关1微米技术”的目标也一步步成为现实。2014年6月,国务院印发《国家集成电路产业发展推进纲要》,将集成电路产业发展上升为国家战略,中国芯片行业向着世界先进水平坚定地迈进。

值得注意的是,中国芯片市场销售规模也在不断扩张,逐步成长为全球最大的单一芯片销售市场。根据WSTS世界半导体贸易统计组织的数据,中国半导体市场销售规模从2014年的913.75亿美元增长至2021年的1925亿美元,年复合增长率超过10%;据Statista的统计,2022年中国芯片市场已经以1936亿美元的总销售规模位列世界第一。

《芯片战争》,读懂世界最关键技术的争夺战

数据来源:Statista,2022/01/01-2022/12/31

《芯片战争》中提到,近年5G成为了中国芯片产业的新阵地。“当华为的任正非开始代理中国香港的电话交换机时,网络设备只能将一部电话连接到另一部……如今,这些信息则通过无线电网络来传输”。本书认为,一方面“中国的5G技术,将指明信息社会未来发展的方向”;另一方面,5G的发展也对中国的芯片产业提出了自主研发新要求——华为等中国企业已着力提升自主的芯片制造、设计能力,提升中国芯片的核心竞争力,“如果按2019年的趋势进行推测,那么到2030年,中国芯片产业的影响力可能会与硅谷匹敌”。

在如火如荼的人工智能领域,中国身影也在深度参与这场“战争”。本书认为,计算能力一直是“芯片战争”的核心,而计算能力的尽头是人才与工程师。本书援引智库麦克罗波洛(MacroPolo)的研究发现,“在世界领先的人工智能研究人员中,有29%来自中国,而美国和欧洲的比例分别为20%和18%”。随着ChatGPT、Kimi等现象级人工智能大模型涌现,这场以人才和技术为源动力的“战争”或许仍将继续上演。根据Next Move Strategy Consulting的预测,全球AI产业市场规模将在5年内扩大150%以上,新的投资机会或许正在诞生。

《芯片战争》,读懂世界最关键技术的争夺战

数据来源:Statista,Next Move Strategy Consulting,2022

在兴证全球基金2023年的年报当中,多位基金经理也对AI和半导体产业分享了观点,我们也摘录在此供各位读者参考:

2023年,以AI为代表的新技术展现出良好的发展前景和广阔的应用空间,其他新技术如人形机器人、VR、智能驾驶也均出现了阶段性突破。虽然这些新技术杀手级应用的前景和落地时间点还不明朗,但相关赛道长期具有高赔率,同时股价也呈现主题投资的高波动性。

AI和半导体、通信、计算机板块新技术随着大陆中高端制造业国际化能力逐步体现,电子、汽车、机械、新能源等领域产品近几年出口总量不断新高,龙头上市公司产品的全球份额提升。国内我们会在考虑风险的前提下对各领域进展做持续的跟踪,希望持续挖掘技术变革加速或子行业景气度好转的投资机会。

——谢治宇

兴证全球基金副总经理,兼基金管理部投资总监、研究部总监、国际业务部总监

兴全合润混合、兴全合宜混合(LOF)(共同管理)、兴全社会价值三年持有混合基金经理

2023年,AI、VR/AR、机器人等新兴科技领域备受瞩目,在提高生产效率等方面可积极展望,从长期维度看有望成为推动全球经济发展的重要驱动之一,而新兴科技领域的发展过程和路径预期往往较传统行业具有更多复杂性和不确定性,因此相关科技板块也呈现出剧烈的波动,整体全年表现亮眼。展望2024年,科技创新带来新市场和新需求,未来会有量变到质变的过程,相关产业链持续孕育着投资机会。

——乔迁

兴证全球基金管理部副总监

兴全商业模式混合(LOF)、兴全新视野混合、兴全合丰三年持有混合(共同管理)基金经理

关于这一年最大的话题AI,我们还是有一些研究后的想法供参考,我们仍将继续关注并提高认识水平:AI是大规模发现相关关系,特别是既定目标寻找最优解的利器,但是仍然属于提高效率的工具范畴,是创新的基础,而不是创新本身;AI可能有类似于印刷术、Internet的极大社会价值;AI的直接应用可能还需要安全、文化、社会层面的多重检查机制,不一定能迅速大规模落地。

——邹欣

兴全绿色投资混合(LOF)、兴证全球创新优势混合基金经理

AI技术的突破和迭代下,伴随着科技新基建的完善以及技术在应用端的落地,技术对效率的改善也开始逐渐渗透到终端的使用,对存量行业和增量需求的影响都会在不同方面渐次体现,我们在警惕对存量行业影响的同时,也时刻密切关注新技术带来增量需求的机会。

——童兰

兴证全球欣越混合基金经理

结语

“ 全球化的未来 ”

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事实上,芯片的发展历程已经说明,半导体产业全球化的趋势不可逆转。在全球经济日益紧密的今天,半导体产业作为科技发展的核心驱动力之一,其重要性不言而喻。从商业与投资的视角来看, “硅谷的故事不仅仅是一个关于科学或工程的故事,半导体的历史也是一个关于销售、营销、供应链管理和成本降低的故事——技术只有在找到市场时才会进步。”

此时正好读书

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《此时正好读书》是兴证全球基金推出的读书栏目,推荐当下值得阅读的好书。

参考资料:《芯片战争:世界最关键技术的争夺战》。风险提示:本文为投资者教育资料,仅用于为投资者提供丰富的、多角度的投资者教育素材,非营销材料,亦非对某只证券或证券市场所做的推荐、介绍或预测。本文内容不应被依赖视作预测、研究或投资建议,也不应该被视为购买、出售任何证券或采用任何投资策略的建议。基金经理观点均摘录自兴证全球基金各基金2023年度报告,具体观点详见报告原文。本公司承诺以诚实信用、勤勉尽责的原则管理和运用基金财产,但不保证基金一定盈利,也不保证最低收益,投资者投资于本公司基金时应认真阅读相关基金合同、招募说明书等文件,根据自身的风险评级选择相应风险等级的基金产品。大陆基金运作时间较短,不能反映股市发展的所有阶段。基金的过往业绩并不预示其未来表现,基金管理人管理的其他基金的业绩或基金经理曾管理的其他基金的业绩不构成基金业绩表现的保证。观点仅代表个人,不代表公司立场,仅供参考,不作为投资建议,观点具有时效性。基金投资须谨慎,请审慎选择。投稿者参与兴证全球基金的本次投稿活动,视为对兴证全球基金管理有限公司的授权,即兴证全球基金可以在公司自媒体平台、其他合作媒体平台、印刷物等媒介上使用投资者提供的相关素材(包括头像、照片、文字等)。本活动最终解释权归兴证全球基金所有。

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