电路板上的半导体芯片,昨天

采访:克里斯·米勒,《芯片战争》的作者

图片来源:Dreamstime

虽然大多数评论员认为微芯片是“新石油”,但对克里斯·米勒来说,它是决定全球军事力量平衡的决定性技术。这本2022年英国《金融时报》和麦肯锡年度商业图书奖得主解释了其中的原因。

如今,大众媒体喜欢把电脑芯片说成是“新石油”。事实上,克里斯·米勒新书的夹克衫宣传也是如此。然而,对于《芯片战争》的作者来说,这并不是一个特别有用的比较。不是因为它被夸大了,而是因为它没有解决21世纪不起眼的集成电路的核心弱点。尽管米勒表示,现代经济“离不开这两者”,但政府需要意识到该行业缺乏地缘政治分散所造成的潜在紧张局势:“台湾生产的芯片比例远远高于沙特阿拉伯生产的石油。”

米勒,他刚刚赢得了金融时报》《麦肯锡商业图书奖》(McKinsey Business Book of the Year)是如今评委们思考方式的新趋势的受益者。十年前,这一桂冠通常是由撰写经济学、银行业和企业巨头兴衰文章的作者们摘得的。但在2015年,马丁·福特凭借他的《机器人的崛起》获得了冠军,从那以后,竞争一直由对大数据、硅谷初创企业和网络犯罪的专家分析主导。然而,对于一本如此明确地谈论技术的书来说,它能够脱颖而出,这见证了集成电路在当今的现代全球经济中是多么地融合。这也证明了米勒擅长讲故事,英国《金融时报》将这个主题描述为“芯片业务在美国和亚洲国家的沧桑变迁,这些国家主导着一项比石油更不可或缺的技术供应链的许多环节”。

写《芯片之战》的部分原因很简单,“我们没有想到芯片,但它们创造了现代世界”。这位专门研究俄罗斯经济的历史学家说,我们把它们视为理所当然的原因很简单:“我们很少见到它们。”这不仅适用于消费者,他们只是模糊地意识到他们的智能手机可能正在发生微电子的事情。“这对工程领域的人来说是真的。如果你是一名软件工程师,你的生计将依赖于这些芯片的计算能力,但他们很少看到在这个级别上运行软件的硬件。”米勒也是如此,在写《芯片战争》时,他从几乎不知道微处理器是什么或它们是如何工作的,到对它们的复杂性感到惊讶。

在集成电路所有被认为是理所当然的方面中,“最引人注目的是摩尔定律”——根据米勒的说法,这个短语每个人都听说过,但计算机工程以外的人没有人真正理解。“说我们每个芯片的晶体管数量呈指数级增长,这低估了摩尔定律的变革性影响。”米勒解释说,“当我们想到其他没有指数增长的工业应用时,比如飞机的飞行速度,这个想法就变得更加突出。在大多数经济中,指数是不存在的。”

克里斯•米勒

图片来源:尼克·史密斯

再次强调,硅世界中指数的存在“是我们在脑海中某个地方知道的东西,但并没有真正去思考。在过去的四分之三世纪里,它不仅在技术方面,而且在社会和政治方面都是最具变革性的力量。”

为了说明这一点,我们将讨论摩尔定律背后的数学。其晶体管容量每两年翻一番的能力在1000年前的“小麦和棋盘问题”中得到了突出体现,在这个问题中,棋盘上的每一个方格都有一粒小麦。虽然这是一个简单的加法就能解决的数学问题,但这些数字是惊人的。当你走到最后一个方格时,有超过18亿亿粒小麦——是地球年产量的2000多倍。

回到半导体的世界,米勒提醒我,“就在不久以前”,我们有了带有两对晶体管的Micrologic芯片。70年后,A16芯片的容量达到了160亿。这种增长伴随着一个伟大的故事,米勒说,他回忆起他的初衷是写冷战早期军备竞赛的故事。米勒的研究背景是俄罗斯经济学,他要回答的问题是,为什么包括苏联在内的这么多国家最初能够掌握原子武器和远程投放系统等时代关键军事技术,“但在下一阶段的精确打击中却做得不那么好,比如20世纪90年代初的海湾战争。”我认为这是一个有趣的谜题,因为从科学角度来说,控制原子反应是一个巨大的挑战,而开发可以在太空中飞行的火箭同样具有挑战性。苏联在这两方面都做得很好,但在下一个阶段,即小型化计算能力方面,却遭遇了可怕的失败。”

这种缩小规模的失败在20世纪80年代引发了一个笑话:一位共产党高官对苏联领导人说:“同志,同志,我们已经制造出了世界上最大的微处理器。”米勒对这些历史差异和悖论探究得越多,他就越意识到“过去四分之三世纪军事平衡的决定性技术是计算能力。”随着我对电子微型化的了解越来越多,我开始意识到,被它改变的不只是军队,还有我们所有人的生活。”

在这一点上,米勒反映了俄罗斯在目前与乌克兰的军事接触中明显倾向于传统技术而不是先进的数字化。“我并不感到惊讶。这是他们多年来训练和投资的方式。对于某些目的来说,非常简单的弹药也可以发挥相当好的作用”,特别是如果“你有很多弹药,而且不太关心它们落在哪里”。虽然俄罗斯目前的军事战术“就趋势线的走向而言并不令人惊讶,但令人惊讶的是,他们没有更大幅度地升级他们的能力,或升级他们的战略以更多地利用技术优势。但俄罗斯人在计算能力生产方面远远落后的程度,有助于解释他们为什么没有实现这一飞跃。”

根据米勒的说法,在过去的一个世纪里,计算能力的提升依赖于“与我们如何生产计算能力相关的材料”。在20世纪初,“计算能力的主要来源是人类的大脑”。到20世纪中叶,第二次世界大战期间,“我们有了真空管,它开始产生相当大的计算能力,在输出质量方面可以与大脑相媲美”。然而,战后微电子学的发展“使半导体材料不可避免地”成为“20世纪下半叶直到今天人工计算能力的关键来源”。这让我们走上了路径依赖的道路,在这条道路上,今天几乎所有计算能力的提升都来自于我们制造硅的能力。”

米勒说,这意味着在过去的半个世纪里,我们与这种物质的共生关系越来越密切,以至于“今天我们无法想象没有它的生活。”这是因为我们有能力操纵的材料比其他所有材料都要多,”这导致了信息时代、互联互通和第四次工业革命。

“说到芯片,全球化并不是非常全球化”

克里斯•米勒

米勒说:“仔细想想就会发现,我们使用的芯片的制造依赖于非常复杂的供应链。此外,芯片越小,制造过程就越复杂。制造芯片所需的工具是如此复杂、昂贵和复杂,你不可能在一瞬间就生产出更多的芯片。开发它们需要数年时间,这意味着产能的增加进展缓慢。”当电脑、智能手机、数据中心等受到意外需求的压力时——新冠疫情时代就是一个明显的例子,说明供不应求会发生什么——“它会经历一段痛苦的追赶时期。因为只有少数公司有能力生产相关的机器或软件工具、超纯材料等,供应链并不像我们希望的那样灵活或有弹性。”

解决供应链问题不仅仅与经济预测有关。米勒表示,这对于理解政治影响至关重要,因为“某些公司在某些国家,这意味着其他国家对供应链中发生的事情几乎没有控制”。我们都有这样的印象:“全球化是全球性的,尤其是在芯片方面,因为世界上几乎每个人都在日常生活中或多或少地接触到半导体。”

“但芯片生产肯定不是全球性的,”他补充道。“这样做的原因是,如果你想从零开始制作它们,你就需要专业化。此外,该行业还有巨大的规模经济因素,这就是为什么目前只有少数几个超大型芯片生产中心。然后你需要像硅谷、台湾、日本和韩国这样的生态系统,在那里大学可以与制造商互动。只有当生产中心是本地化的,而不是分散的,你才能拥有生态系统。这就是为什么只有少数几个国家在石油生产中发挥重要作用。”

当谈到解释生态系统的稀缺性时,米勒把矛头指向了西方政府,他们“在最近几十年里肯定犯了错误。我认为这在过去几年里发生了很大变化,这就是为什么你今天看到政府重新以相当严肃的方式关注这个行业。”相比之下,“我不会说韩国、台湾或中国政府误解了该行业的重要性”。这种优先考虑的部分原因在于,全球芯片短缺的威胁让制造业夜不能寐。与此同时,在辩论的政治方面,有两个主要因素影响着前进的方向。

首先,人们越来越担心中国大陆可能会试图攻击或封锁台湾。“并不是说它马上就会发生。但风险是存在的,因为今天中国的军事力量强大得多,而美国的地位相对较弱。中国宣称的通过和平或中国政府所说的“非和平”方式取得台湾的目标仍然存在。如果这种情况发生,对芯片供应的影响将是巨大的,因为台湾在全球供应中扮演着如此关键的角色。”

其次,米勒表示,美国政府“正确地认为,历史上每个拥有先进计算能力的国家都将其部署在其情报和军事系统中”。历史上的例子包括,二战期间,英国人如何在布莱切利公园(Bletchley Park)学会破解德国密码,而美国的首批半导体大订单是用于远程导弹和太空计划。

米勒继续解释说,今天的国防规划者,无论是在华盛顿还是北京,伦敦还是莫斯科,“当他们设想未来的战争时,他们越来越多地关注将在大型数据中心训练的半自主或自主系统。这意味着部署最先进芯片或AI算法的能力将在电子战系统的训练中至关重要。如何更有效地干扰信号。如何更准确地发射导弹。”

米勒认为,半导体领域的“全球化是全球性的”这种观点错误地描述了芯片行业正在发生的事情。这对供应安全具有“巨大影响”,同时允许政府“以多种不同的方式将供应链政治化”。这种不平衡的后果之一是,在芯片进口上花费超过石油的中国,现在正投入数百亿美元用于追赶计划,以“获得世界上最重要的技术”。正如《芯片之战》所表明的那样,利害攸关的不仅是“基于持续制造智能手机的能力”的西方经济繁荣,还有其军事优势。

这很重要,因为“如果你回顾过去半个世纪,就会发现军事能力的进步主要是由计算、传感和通信能力推动的”。换句话说,就是半导体的进步。在未来几十年里,这种情况很可能会持续下去,“这意味着对芯片制造的控制将成为未来军事力量平衡的一个关键因素”。

克里斯·米勒的《芯片战争》由西蒙与舒斯特出版社出版,售价20英镑

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