吴鑫岩
8月9日拜登总统签署了“CHIPS and Science Act”，俗称为“芯片法案”，其实，这里的CHIPS 是个缩写，其全称是Creating Helpful Incentives to Produce Semiconductors for America。其中拨款520亿美元用于资助在美国本土发展半导体工业和做相关的科研，这是美国一项重大的产业政策。在以往这样的议案会遭到共和党的强烈抵制，但是，一旦把遏制中国的言论放入其中，就获得了两党的支持。目前，美国在全球半导体芯片制造方面的份额只有12%作用，而在东亚地区的份额却占80%左右。因此，美国希望利用此法案来实现芯片制造业的回归。
除了经济补贴以外，美国政府还软硬兼施地迫使该行业的龙头企业台积电和三星公司到美国来建厂。不过，如果哪家公司拿了美国的赞助，在十年内不得在中国大陆投资28纳米以下的芯片工厂。这些政策让台积电和三星公司十分不满，但是在美国压力之下也只好忍气吞声。例如，在佩洛西访问台湾期间，台积电的董事长当面就告诉她在美国建厂不会有效益。因为台积电在二十年前就在美国的俄勒冈州建了一家芯片制造厂，无论采取怎样的措施，其生产芯片的成本总是比台湾本地要高50%。韩国总统尹锡悦为了表示不满，就借口休假而拒绝与佩洛西见面，仅仅让国会议长来接待她。
人类的文明阶段可以用所使用的材料来划分；例如，旧石器时代，新石器时代，青铜时代，和铁器时代。第一次工业革命使人类进入了“钢时代”，在19世纪末期人类发明了工业化炼钢技术，从而可以用钢来制造各种机器。第二次工业革命的标志是电力系统的普及，而其代表性材料是铜，因为它是电线的首选材料，同时也用于发电机和电动机中的线圈。在第三次工业革命中半导体材料走入了舞台的中心，与之相关的产业成为了国家之间竞争的焦点。
说句实话，芯片制造既是个细致活也是个苦差事，只有吃苦耐劳而谨小慎微的东亚人最适合干。第一个在半导体领域挑战美国的国家是日本，当年也是靠政府的补贴来大力发展半导体产业。在上世纪60年代，美国率先研发了集成电路，其中的一大客户就美国航空航天局（NASA），因为在阿波罗登月计划中需要大量的电子设备用于通讯和控制。在70年代美国在集成电路领域一枝独秀；例如，英特尔公司相继推出了三款微处理器：4004 （4-bit），8008（8-bit）和8086（16-bit）。那时，英特尔公司也是动态随机存储器（DRAM）的主要厂家。然而，进入80年代以后，日本的半导体企业异军突起，在DRAM领域开始全面碾压美国的公司。1985年是一个历史性的转折点，日本在半导体领域的份额首次超越了美国，在DRAM领域日本企业的全球市场份额达到了80%。
那时，美国在芯片制造领域已经落后日本一段距离了，其良品率比日本低15个百分点。不过，美国人见先进就学，英特尔提出了“copy exactly”的口号，全面照搬日本企业的生产流程。尽管如此，两国企业在良品率上的差距依旧有9个百分点。在绝望之际，美国半导体协会在1985年6月向美国贸易代表办公室就日本电子产品的倾销提起了诉讼。英特尔公司的CEO甚至扬言，如此发展下去美国将成为日本的芯片殖民地。如今似乎是当时的翻版，美国那时也宣称对外国芯片业的依赖对国家安全造成了潜在的威胁，结果得到了国防部和中央情报局的支持。在1986年9月，两国签署了《美日半导体协议》，其主要内容包括限制日本半导体对美出口数量、对第三方的出口价格，以及强制扩大美国半导体在日本的市场份额。不久以后，对日本出口美国的价值3亿美元的芯片征收100%的惩罚性关税，并且否决了富士通公司收购仙童半导体公司的提议。在1989年日本半导体在全球有53%市占率，美国占37%，欧洲占12%，当年的全球前10大半导体有6家来自日本，3家来自美国，1家来自欧洲。为了给日本施加更严的限制，美日再次签订了一个新的不平等条约《日美半导体保障协定》。
尽管美国靠政治手段对日本半导体行业进行了打压，但是产业界心里都明白这样的一个事实：在芯片制造上美国人永远也不是日本人的对手。因此，美国祭出了“以夷制夷”的战略，积极支持其他亚洲国家发展半导体产业，毫不吝啬地给与技术支持。在1987年台积电在台湾成立，同年新加坡的Chartered Semiconductor公司成立。与此同时，韩国的三星公司靠剽窃美光（Micron）公司的DRAM技术而大量扩产，而美国政府对此竟然采取了默许的态度，对韩国进口到美国的DRAM仅仅象征性地征收0.74%的关税。真正打垮日本半导体产业的其实是韩国的企业，美国在DRAM领域内的份额在十年内一直保持在20%的份额左右。经过十年的绞杀，日本的芯片制造业走入了萧条，不少企业转向了半导体产业的设备和材料的制造。
如今，日本的地位被中国所取代，美国希望靠故技重施来打垮中国的半导体产业。最近，美国商务部工业和安全局（BIS）在8月12日发布公告，将四项“新兴和基础技术”纳入新的出口管制，其中就包括用于3nm及以下芯片设计的EDA软件。今年台积电和三星都会量产3nm芯片，前者依旧采用成熟的FinFET结构，而后者则率先研发了GAAFET生产工艺。与FinFET相比，GAAFET的确有一些优势，它可以进一步降低工作电压从而减小功耗和散热。然而，GAAFET结构的制造过程过于复杂，其良品率在相当长的一段时间内估计都会很低。禁止中国参与这一阶段的芯片设计其实并没有多少实际意义，但是，中国在EDA领域的短板倒是个致命的缺陷。
（2022年8月14日）