科技帐篷:计算机芯片的新“太空竞赛”

硅芯片是我们这个时代许多重大技术事件的核心。

没有它们，世界各地的汽车工厂都陷入了停顿。制造它们的技术现在被美国视为与中国贸易战的关键武器。使用最新、最强大的版本将决定谁将赢得人工智能竞赛。

在本周的Tech Tent播客中，我们来看看半导体行业，并回答五个关于芯片的重要问题。

造成目前短缺的原因是什么?

从美国的福特(Ford)和通用汽车(General Motors)，到英国的本田(Honda)，再到中国的蔚来(Nio)电动汽车制造商:由于芯片短缺，大型汽车公司不得不削减产量。为什么?

好吧，这似乎是流行病的责任，不断地使每个关于芯片需求的预测看起来过时。

首先，随着数年的数字转型在数周内发生，电子产品需求飙升。

多年来，我们一直在谈论在家办公、5G、物联网和云计算。而现在，它突然变成了现实。”世界半导体协会(World Semiconductor Association)首席执行官乔迪•谢尔顿(Jodi Shelton)表示。

与此同时，新车销量大幅下滑，汽车行业高管取消了芯片订单。

但随后，出人意料的销售反弹让它们和芯片供应商措手不及。

乔迪·谢尔顿说，汽车制造商“来得正是时候”。供应链遇到的是一个半导体行业，它不能快速地打开或关闭水龙头。

他们将不得不认识到，事实并非如此。这些都不是现成的产品。”

谁在做最好的芯片?

芯片的短缺表明了一件事:芯片不再只有一种。

随着需求的变化，半导体行业的实力也在变化。

几十年来，英特尔一直打着“英特尔内部”的营销口号。是许多人心目中唯一的芯片制造商。

但现在已经不是这样了。免费移动电台的分析师理查德·温莎说，世界已经向前发展了。

他概述了两个趋势:使用芯片来存储数据，以及图形芯片(gpu)的重要性日益增加，图形芯片不仅用于让游戏变得生动，而且在人工智能应用中扮演着重要角色。

他还提到了这个行业的新超级大国，尤其是台湾公司台积电(TSMC)。

目前为止，台积电是世界上最大的尖端硅芯片制造商。他解释说。

“它与英特尔非常不同。英特尔所做的是设计芯片;自己制造芯片;然后卖这些薯片。台积电所做的就是为别人制造芯片。

而且，建造芯片工厂(或称为代工厂)是一项非常昂贵的业务。理查德·温莎告诉我们，用最先进的设备开一家新铸造厂可能要花费250亿美元(180亿英镑)。

芯片制造领域最重要的公司是哪家?

温莎先生还谈到了ASML所扮演的重要角色，ASML是唯一一家为最新最小的硅芯片提供印刷机的公司。

“一家相对不知名的荷兰公司，”这是我的同事、英国广播公司(BBC)技术部门编辑利奥•克里昂(Leo Kelion)去年在一篇文章中对该公司的描述。

虽然不是一个家喻户晓的名字，但它拥有约1840亿欧元(2200亿美元;£1590亿)。

无论如何，ASML非常喜欢这个描述，以至于把它印在了员工的连帽衫上。

“我们建造木匠用来建造房子的工具，”ASML的Jos Benschop解释像台积电、英特尔和三星这样的公司都需要它的设备时说。

1984年该公司成立时，芯片光刻市场有10家大公司。现在只剩下它了。

随着技术越来越难以掌握，所需的投资也越来越大，于是就出现了适者生存的局面。越来越少的公司能够跟上。”

但这意味着阿斯麦陷入了中美之间的贸易战。特朗普政府向荷兰政府施压，要求其停止向中国客户出售ASML技术。这似乎起了作用——设备的装运被推迟了。

为什么芯片会在中美贸易战中扮演角色?

在中国和美国争夺人工智能霸主地位之际，获得制造最新人工智能芯片的设备是一个关键武器。

乔治·w·布什(George W. Bush)总统的前顾问皮帕·马尔姆格伦(Pippa Malmgren)博士表示，这一赌注与另一场技术战争——太空竞赛——的赌注一样高。

地缘政治层面上的新太空竞赛是为了争夺计算能力。谁能收集最多的数据并以最快的速度处理这些数据?这就是为什么中国和美国，坦率地说欧盟，都在量子计算机上花了很多钱，这是一种速度惊人的超级计算机。所有这些都需要芯片，”;她解释说。

作为台积电(TSMC)的总部所在地，台湾处于这场战斗的前线。考虑到它一直在争取从中国独立出来，你可能会认为它会做美国想让它做的任何事情。

但Malmgren博士警告说，事情并没有那么简单:“大陆资金在台湾进行了大量投资。

我想，如果你问，中国大陆的支持能否从台湾经济中解脱出来，答案是非常困难的。

摩尔定律结束了吗?

自20世纪60年代以来，芯片行业一直受摩尔定律(Moore's Law)的支配。该定律预测，随着制造商在芯片上塞入越来越小的晶体管，计算机的性能每两年就会翻一番。

但考虑到现在晶体管的体积小得难以想象，我们能期待这种模式继续下去吗?

我问了Sophie Wilson，她在20世纪80年代在设计当今世界最流行的芯片Arm处理器方面扮演了关键角色。

她告诉我们，进步仍然是可能的，因为行业一直在寻找新方法，把更多的东西塞进更小的空间。

我们已经多次走到路的尽头。而每当我们到达这条路的尽头，总会有一条出路，”;她解释说。

未来可能是3D的。

“在接下来的几年里，你将会看到在三维空间中工作的东西。”我们仍然可以通过在一层一层的上面建造越来越多的硅层来提高给定体积内的密度。硅层非常薄，所以你可以把它们叠放在一起。她说。

不要指望中国选择退出这场战争。

由于无法获得现有的芯片设备，中国政府将投入巨资研究新方法，目的是在芯片经济的下一个时代超越美国。