k8凯发(中国)天生赢家·一触即发

　　随着美国在半导体这一关键技术领域的领导地位下降ღ◈✿，人们对美国在该领域实力的担忧已达到高潮ღ◈✿，不难理解为什么ღ◈✿。

　　美国在五十年代到七十年代这期间诞生的行业中占据主导地位ღ◈✿，迎来了当今的数字经济ღ◈✿。然而ღ◈✿，尽管美国公司目前仍在芯片设计方面处于领先地位ღ◈✿，但制造很大程度上外包给了中国台湾和韩国ღ◈✿。制造芯片的过程及其复杂且造价很高ღ◈✿，但美国的芯片设计者不会因为成本低廉而将资源转移到亚洲的生产商ღ◈✿，而是与中国台湾和韩国的公司合作ღ◈✿，恰恰是因为它们掌握了制造前沿逻辑芯片所需的超先进制造工艺ღ◈✿。

　　主要有两点值得关注ღ◈✿：一是美国无法制造前沿芯片ღ◈✿，二是美国目前在芯片设计中的主导地位遇到了新挑战ღ◈✿。

　　据统计ღ◈✿，到2020年ღ◈✿，美国仅生产了全球12％的芯片ღ◈✿。近年来ღ◈✿，美国最先进的芯片制造商英特尔在制造工艺的精确方面落后于中国台湾的台积电（TSMC）和韩国三星ღ◈✿。最小最快的逻辑芯片现在只能在海外生产ღ◈✿。与此同时ღ◈✿，美国在芯片设计方面的领先地位受到了来自英国ღ◈✿、中国大陆及中国台湾的公司的挑战ღ◈✿，而全球唯一拥有生产芯片所需的最先进的极紫外光刻机的生产商在荷兰ღ◈✿。这也就不难理解为什么专家会担心美国在获取许多关键组组件方面将会面临多重风险ღ◈✿。

　　反观中国ღ◈✿，他们正在通过增加对半导体行业的投资来使自己成为行业的领导者ღ◈✿。中国将半导体列为优先技术ღ◈✿，中国已在多个省市启用投资计划ღ◈✿，将数十亿美元投入其芯片工作中ღ◈✿。尽管这些计划面临着诸如美国在内的重大挑战ღ◈✿，但大多数行业观察者依然认为ღ◈✿，中国很有可能会赢得市场份额ღ◈✿，尤其是在芯片设计和制造方面ღ◈✿。中国目前每年进口超过3000亿美元的芯片ღ◈✿，其贸易额甚至超过中国购买的石油ღ◈✿。与美国一样ღ◈✿，中国大陆大多购买中国台湾或韩国生产的芯片ღ◈✿，尽管许多芯片是由美国公司设计的ღ◈✿。而中国的战略目标是用中国芯片公司取代国外的设计和生产ღ◈✿。

　　美国的决策者担心美国将失去其在芯片设计中的地位ღ◈✿，以及它将不再是芯片制造的领导者的现实ღ◈✿，他们认为美国半导体行业急需帮助ღ◈✿。在过去的几年中ღ◈✿，相关参与者ღ◈✿、研究人员和芯片行业提出了各种各样的建议ღ◈✿，这些建议包括数百亿美元的新补贴ღ◈✿、进一步的限制ღ◈✿、新的管制以及对中国企业的限制ღ◈✿。

　　这些提议中有许多对美国的芯片所面临的挑战定义得太狭窄了ღ◈✿，他们只专注于重现行业过往的辉煌ღ◈✿，而不是投资于美国可以引领未来的领域ღ◈✿。而且ღ◈✿，它们通常旨在行业内对竞争对手进行封锁而非公开竞争ღ◈✿，企图用这种方式来确保美国当前的竞争力ღ◈✿。

　　首先ღ◈✿，有关芯片投资的许多讨论都集中在如何确保美国在设计和复兴美国制造“前沿”芯片方面处于主导地位ღ◈✿。实际上ღ◈✿，这不是一个单独的领先优势ღ◈✿，而是许多不同的优势ღ◈✿。芯片有各种类型ღ◈✿，有些是数字的ღ◈✿，可在服务器和智能手机中提供计算能力ღ◈✿；其他的则是模拟的ღ◈✿，例如设备中的电源管理控制器ღ◈✿。芯片是使用不同的指令集架构设计的手机宝典凯发k8娱乐官网app下载ღ◈✿，PC和大多数数据中心都运行在x86架构上ღ◈✿，而英国公司Arm的架构则主要用于移动设备上ღ◈✿。

　　为数据中心供电的芯片可能会花费数千美元ღ◈✿，而最简单的微控制器可能只需要几美分ღ◈✿；某些芯片（包括多种类型的存储芯片）可以插入不同的设备中ღ◈✿；其它的芯片（例如特斯拉设计的芯片）ღ◈✿，只能应用在本公司生产的汽车上ღ◈✿。后来ღ◈✿，出现了诸如量子计算之类的新兴前沿科技凯发k8娱乐官网app下载ღ◈✿，它们使用完全不同的属性来构建计算机处理的新模型ღ◈✿。相关人员们不应该为仅由逻辑芯片制造定义的“先进技术”制定策略ღ◈✿，而是需要将半导体行业视为多种不同技术的集合ღ◈✿，每种技术在经济中都有关键用途ღ◈✿。美国的策略应该是支持涵盖该行业许多不同领域的深度而有弹性的芯片生态系统ღ◈✿。

　　在围绕半导体的大多数讨论中ღ◈✿，都缺乏基于生态系统的观点ღ◈✿，在这些讨论中ღ◈✿，对市场干预（如商业激励和贸易限制）的关注占据了主导地位ღ◈✿。而实际上ღ◈✿，美国在半导体领域的领先地位始于其教育和研究机构ღ◈✿，以及由此培育出的高技能人才ღ◈✿。一项更具战略性和更全面的半导体计划ღ◈✿，必须从整个行业的角度出发ღ◈✿，确保为维持美国的竞争优势所需的各种技能和研究提供充分支持ღ◈✿。

　　第三ღ◈✿，半导体行业正经历着从封闭源技术到开放源代码模型的一代代转变ღ◈✿，这将推动更具多样化ღ◈✿、专业化和竞争性的芯片产业的发展ღ◈✿。在这一过渡时期ღ◈✿，美国决策者们的意见出现分歧ღ◈✿，人们普遍担心开源技术会取代美国的竞争优势ღ◈✿，因为开源将迫使一些芯片公司改变其商业模式ღ◈✿。但是ღ◈✿，如果采取战略性措施ღ◈✿，它也可以催生新一代的半导体创新ღ◈✿。美国与其致力于保护那些担心开源技术并试图捍卫现有知识产权的企业ღ◈✿，不如问问他们如何鼓励采用开源芯片架构来降低成本ღ◈✿、提高安全性以及促进创新ღ◈✿。

　　美国为支持其半导体产业而采取的行动ღ◈✿，应当不仅仅着眼于保护目前行业的领导者ღ◈✿，还应着眼于建立创新基础ღ◈✿，以培养未来的行业领导者ღ◈✿。

　　美国政府应如何支持下一代半导体技术？韩国ღ◈✿、中国台湾以及越来越多的中国大陆竞争者已经在芯片制造领域占据了一定的市场份额ღ◈✿，一些分析人士认为ღ◈✿，美国的市场地位正受到威胁ღ◈✿。美国政府采取各种措施以支持微电子产业ღ◈✿。对于芯片产业而言ღ◈✿，中国发展本土芯片产业的驱动力有着很强劲的势头ღ◈✿，但这并不是美国第一次在全球芯片产业中的主导地位受到挑战ღ◈✿。

　　本节将探讨美国半导体行业在过去如何面对国际竞争ღ◈✿，尤其是在上世纪八十年代来自日本的竞争ღ◈✿。当时的美国成功保持行业领先地位的策略也为今天提供了经验教训ღ◈✿，现在ღ◈✿，美国政府再次将半导体视为一项战略技术ღ◈✿，该行业的历史为现今支持芯片技术的策略提供了很有价值的参考ღ◈✿。

　　近年来ღ◈✿，中国采取了多项举措来发展半导体技术ღ◈✿，通过资金和各种各样的的战略计划ღ◈✿，中国将微电子技术视为减少中国对外国依赖的重要行业ღ◈✿。根据经济合作与发展组织（OECD）的研究ღ◈✿，中国正在大力推动半导体业的发展ღ◈✿。而上任美国政府通过实施各种限制措施来打击华为及其海思芯片设计部门ღ◈✿，阻止其与几乎所有芯片制造商签约ღ◈✿，从而对中国的在芯片方面的努力进行反击ღ◈✿。

　　此外ღ◈✿，美国还限制中国最大的芯片制造商中芯国际从国外购买先进设备ღ◈✿。为此ღ◈✿，中国只能大力发展本土产业ღ◈✿。大多数研究认为ღ◈✿，尽管中国目前无法生产出最先进的芯片ღ◈✿，而且在未来几年内也不太可能做到ღ◈✿，但在未来十年中ღ◈✿，中国在半导体制造业中所占的份额将会增加ღ◈✿。

　　然而ღ◈✿，今天与中国的竞争并不是美国在半导体行业的主导地位第一次受到挑战ღ◈✿。在上世纪八十年代ღ◈✿，日本公司就能够以比美国公司更高的质量和更低的价格生产DRAM存储器芯片（当时是半导体市场的支柱）ღ◈✿。日本公司首先借鉴了美国芯片生产商的技术ღ◈✿，但是进行了大幅度的改良ღ◈✿，从而降低了制造缺陷率ღ◈✿。为此ღ◈✿，美国芯片公司指责日本政府补贴半导体生产并窃取美国芯片机密ღ◈✿，这两者虽然是事实ღ◈✿，但是不可否认的是ღ◈✿，美国的产品质量确实落后于日本ღ◈✿，即使是美国客户ღ◈✿，也因此而选择购买日本的产品ღ◈✿。

　　八十年代ღ◈✿，美国芯片公司要求政府给予行业补贴ღ◈✿，并要求对日本进口产品实施限制ღ◈✿。在半导体高管们的激烈游说之后ღ◈✿，支持自由市场的里根政府同意了这两个提议ღ◈✿，通过贸易保护措施来帮助半导体行业ღ◈✿。通过关税威胁ღ◈✿，里根政府迫使日本对两种存储芯片DRAM和EPROM实施配额和价格下限ღ◈✿。

　　但是事后看来ღ◈✿，这些措施并没有太大的效果ღ◈✿。因为除了一个美国DRAM生产商以外ღ◈✿，其他所有生产商要么都将精力转向了其他市场ღ◈✿，要么最终破产ღ◈✿。实际上ღ◈✿，DRAM市场的激烈竞争最终将所有日本公司赶出了市场ღ◈✿，因为它们最终被成本更低的竞争对手所取代ღ◈✿，这其中既有来自韩国的公司ღ◈✿，也有美国的新公司公司ღ◈✿，例如美光公司（Micron）ღ◈✿，就是一家具有创新精神的美国新公司ღ◈✿，通过创新ღ◈✿，该公司成功生产了比之前其它美国公司更便宜的DRAM芯片ღ◈✿。

　　美国的这些策略旨在支持美国已制造出的产品ღ◈✿。但是摩尔定律指出ღ◈✿，芯片的计算能力每两年将翻一番ღ◈✿。由于技术的飞速发展ღ◈✿，最先进的半导体往往在很短的几年内就过时了ღ◈✿。在八十年代锁定DRAM市场的日本公司到了九十年代初就发现自己面临着巨大的困难ღ◈✿，这些挑战来源于英特尔这样的美国竞争对手所进行的技术创新ღ◈✿。日本企业以巨额资金建造晶圆厂的策略（不难联想到今天的中国）导致了过度扩张ღ◈✿，九十年代贷款到期后便很大程度拖累了日本企业ღ◈✿。而且ღ◈✿，韩国新竞争者对现有技术的关注使日本受到了更大的冲击ღ◈✿，韩国很快就学会了如何高效ღ◈✿、低成本地生产DRAMღ◈✿。今天ღ◈✿，日本仍然是半导体供应链中某些部分的主要参与者ღ◈✿，但这与八十年代后期几乎是主导地位的角色相去甚远ღ◈✿。

　　当时ღ◈✿，美国芯片业抵御住了日本的挑战并不是因为各种保护策略ღ◈✿，而是因为创新ღ◈✿。有两个例子说明了这一点ღ◈✿：英特尔在这期间将重心从DRAM转到了电子设计自动化（EDA）工具ღ◈✿。英特尔在八十年代初曾是美国领先的DRAM生产商之一ღ◈✿，而后来低成本ღ◈✿、高质量的日本竞争产品极大地损害了它的利益ღ◈✿。英特尔并没有正面竞争ღ◈✿，而是离开了内存市场ღ◈✿，将其商业模式转向了高价值芯片ღ◈✿，赢得了最早的为IBM个人计算机生产芯片的合同ღ◈✿。英特尔并没有依靠政府或享受保护ღ◈✿，而是利用美国现有的大量芯片专家ღ◈✿、深厚的资本市场以及将创新为先的商业文化来推动其业务发展ღ◈✿。

　　这一转变使英特尔成为全球领先的PC芯片供应商ღ◈✿，随着PC在上世纪九十年代和本世纪初成为主流ღ◈✿，英特尔获得了丰厚的利润ღ◈✿。在这期间的大部分时间里ღ◈✿，它都是全球最大的芯片公司ღ◈✿。相比之下ღ◈✿，那些留在DRAM业务并祈求保护来挽救自己的美国公司最终都被迫退出该行业ღ◈✿，而那些发明新产品和改变商业模式的公司在这场竞争中得以生存ღ◈✿，甚至发展得更好ღ◈✿。英特尔之所以如此成功ღ◈✿，是因为它精准定位了市场的高利润部分ღ◈✿，并与微软合作ღ◈✿，微软构建了可在其上运行PC的软件ღ◈✿，并围绕其建立了生态系统ღ◈✿。英特尔业务模式中的创新与实验研究中的创新同等重要ღ◈✿。

　　美国在创新方面取得成功的第二个例子来自EDA市场ღ◈✿。当今的芯片具有数百万或数十亿个微观晶体管ღ◈✿，每个晶体管通过打开和关闭时的高低电位产生1和0ღ◈✿，这使得运算成为可能ღ◈✿。拥有如此多微小部件的芯片无法手工设计ღ◈✿，每个晶体管也不能一一测试ღ◈✿，取而代之的是EDA软件工具ღ◈✿，它可以对芯片的工作方式进行建模凯发k8娱乐官网app下载ღ◈✿，并自动执行晶体管和芯片设计中其它组件的布局ღ◈✿。

　　目前有三家美国公司主导着EDA市场ღ◈✿：Cadenceღ◈✿，Synopsys和Mentor（Mentor现在归德国西门子公司所有）ღ◈✿。这样的市场份额赋予了美国巨大的力量ღ◈✿，美国对华为的限制主要集中在从EDA工具上阻碍其芯片设计ღ◈✿，这使得华为几乎无法设计高级芯片ღ◈✿。在芯片设计软件方面ღ◈✿，没有其他国家能提供与美国抗衡ღ◈✿，美国在这方面具有极强的业务竞争优势和有效的地缘工具ღ◈✿。

　　美国如何在芯片设计软件中占领主导地位？1982年ღ◈✿，在半导体研究集团SRC（由政府和业界支持的研究联盟）的主持下ღ◈✿，计算机辅助设计中心在卡内基梅隆大学和加利福尼亚大学伯克利分校成立ღ◈✿。SRC向这两所大学投入了大量资金ღ◈✿，先后分别在卡内基梅隆大学（Carnegie Mellon）和伯克利大学（Berkeley）投入了3400万美元和5400万美元ღ◈✿。最终收获颇丰ღ◈✿，有大量的初创公司生产设计软件手机宝典ღ◈✿，这是其他国家所没有的ღ◈✿。在过去的二十年中ღ◈✿，这些初创企业中的大多数都并入了当今主导该行业的三家公司ღ◈✿，如果不是为美国大学的这些研究计划提供大量资金ღ◈✿，美国今天可能无法对华为实施有效的限制ღ◈✿。

　　美国半导体公司正面临着来自中国的竞争ღ◈✿，美国政府在考虑如何这些公司时ღ◈✿，应牢记这两个历史案例ღ◈✿。如今ღ◈✿，许多芯片都将被淘汰ღ◈✿，国会需要通过那些影响它们的立法ღ◈✿。为了取得成功ღ◈✿，公司不仅需要先进的技术ღ◈✿，而且还需要有效的商业模式ღ◈✿，在这一点上ღ◈✿，政府不太可能为它们提供帮助ღ◈✿。中国愿意向其公司提供巨额资金ღ◈✿，而美国不太可能也不应该通过补贴来赢得这场竞赛ღ◈✿。就像在与日本的竞争中一样ღ◈✿，过去行之有效的美国半导体战略能够提供对未来技术的研究的支持ღ◈✿，然后将其留给公司来设计有利可图的商业模式ღ◈✿。

　　其中ღ◈✿，在高通和AMD等公司以及苹果和谷歌等大型科技公司推动下ღ◈✿，美国目前已是芯片设计领域的领导者ღ◈✿，苹果ღ◈✿、谷歌等大型科技公司近年来已在芯片设计上进行了大量投资ღ◈✿。如前所述ღ◈✿，EDA软件目前由三家美国公司主导ღ◈✿。半导体制造设备仅由少数公司生产ღ◈✿，其中最大的公司位于三个国家ღ◈✿：美国ღ◈✿、荷兰和日本ღ◈✿，如果不使用美国的制造设备ღ◈✿，则很难制造出先进的芯片ღ◈✿。在芯片设计ღ◈✿、EDA设计软件和制造设备方面ღ◈✿，接受本报告采访的大多数专家认为ღ◈✿，美国将在未来几年继续保持其市场地位ღ◈✿。

　　相比之下ღ◈✿，美国的市场份额在该行业的最后两个领域有所下降ღ◈✿：制造以及测试封装手机宝典ღ◈✿。测试和封装已经外包给低成本国家/地区数十年了ღ◈✿，主要是因为长期以来人们一直认为其价值较低ღ◈✿，尽管这种观点已经开始改变ღ◈✿。更重要的是制造的离岸外包ღ◈✿，直到1990年ღ◈✿，三分之一以上的半导体是在美国制造的ღ◈✿，而今天只有12％ღ◈✿。如图1和2所示ღ◈✿，关键原因是成本ღ◈✿。半导体行业协会和波士顿咨询集团的一项研究发现ღ◈✿，根据晶圆厂的类型凯发k8娱乐官网app下载ღ◈✿，韩国和中国台湾的新工厂便宜约20％ღ◈✿，中国的大陆便宜约30％ღ◈✿。

　　制造业的离岸外包对美国来说是一个问题吗？一些分析人士认为ღ◈✿，这不是因为外国对半导体制造的补贴增加了美国设计公司的利润ღ◈✿，而是因为芯片设计和制造本身赚的钱一样多ღ◈✿。

　　但是ღ◈✿，芯片制造的离岸对美国可能产生三个方面的负面影响ღ◈✿。首先ღ◈✿，也是最令人担忧的是ღ◈✿，电子供应链面临着风险ღ◈✿。当今最先进的制造是在台积电的中国台湾工厂中进行的ღ◈✿，该工厂主要生产用于智能手机和计算机的芯片ღ◈✿，但也生产用于美国战机的电子器件ღ◈✿。从现状看来ღ◈✿，越来越有可能出现这样一种情形ღ◈✿：如果台积电在中国台湾的工厂面临风险ღ◈✿，可能会导致计算机ღ◈✿、数据中心和智能手机的生产延误数年ღ◈✿。

　　近几年ღ◈✿，美国一直控制着华为等中国科技公司从制造中获得技术ღ◈✿，但随着离岸制造越来越多ღ◈✿，这种控制能力将被削弱ღ◈✿。

　　其次ღ◈✿，近几年美国一直控制着华为等中国科技公司从制造中获得技术ღ◈✿，但随着离岸制造越来越多ღ◈✿，这种控制能力将被削弱ღ◈✿。由于外国制造工厂都需要美国的设备才能运转ღ◈✿，制造商们要遵守美国商务部的规定ღ◈✿，因此美国的管制仍然有效ღ◈✿。不过ღ◈✿，如果有更多制造业转移到海外ღ◈✿，公司可能会尝试在其供应链中替换美国技术ღ◈✿，以避免美国的限制ღ◈✿。

　　最后ღ◈✿，向离岸生产的转变会使海外公司产生自我强化的效应ღ◈✿。在美国ღ◈✿，离岸外包降低了劳动力创造新生产技术所需的技能ღ◈✿。然而ღ◈✿，离岸外包对制造质量也很重要ღ◈✿。在生产半导体时ღ◈✿，质量是通过“良率”来衡量的ღ◈✿，即每个硅片上生产的功能芯片比率ღ◈✿。许多行业专家认为ღ◈✿，产量与良率之间存在着直接联系ღ◈✿，因为更高的产量能够为生产者提供机会来学习ღ◈✿、消除错误并因此提高良率ღ◈✿。英特尔在制造方面已落后于台积电ღ◈✿，一些观察者认为ღ◈✿，英特尔在过去拥有最先进的工艺ღ◈✿，但它们只生产自己的芯片ღ◈✿，而台积电为许多公司生产芯片ღ◈✿，其产量远高于英特尔ღ◈✿，两者在产量的差异导致了良率的差异ღ◈✿。

　　这些行业局势变化导致一些分析人士和官员呼吁政府支持半导体制造ღ◈✿，毫无疑问ღ◈✿，这对半导体行业是有利的ღ◈✿。但是ღ◈✿，只有在政府帮助产生的收益超过受援公司所能带来的收益的情况下ღ◈✿，支持芯片产业才有意义ღ◈✿。然而ღ◈✿，国会中的一些提案建议为生产制造设施提供广泛的财政支持ღ◈✿，这不是明智之举ღ◈✿。根据SIA / BCG的研究ღ◈✿，用于生产逻辑芯片的新设施需耗资200亿美元ღ◈✿。同一项研究发现ღ◈✿，在中国的新晶圆厂成本低了约30％ღ◈✿，完全弥补成本差异将需要60亿美元的补贴ღ◈✿，而所有补贴都将只用于一个晶圆厂ღ◈✿。把这一巨额资金与播种整个EDA产业的上千万美元的优质研究拨款相比ღ◈✿，这远不清楚这是否是支持芯片产业的最佳方式ღ◈✿。

　　美国半导体管制之所以有效ღ◈✿，是因为美国在用于设计芯片的EDA软件和用于制造芯片的某些类型的设备中拥有垄断地位ღ◈✿，因此ღ◈✿，对美国而言ღ◈✿，支持这些子部门比资助新晶圆厂的建设更有用ღ◈✿。直接减轻台积电这些工厂面临的地震风险比试图复制台积电的生产设施更为明智ღ◈✿。

　　补贴当今技术的更大问题是ღ◈✿，很快它将被新技术取代ღ◈✿。尽管当今有许多使用较旧工艺生产的芯片ღ◈✿，但收入的最大份额流依然向最新工艺ღ◈✿。

　　从历史上看ღ◈✿，制造流程往往仅在两年或三年后就会出现革新ღ◈✿，尖端技术始终在前进ღ◈✿，这使得政府为促进半导体制造而做出的努力更具有挑战性ღ◈✿。以亚利桑那州为例ღ◈✿，该州利用各种财政激励措施说服台积电在当地新建一个小型晶圆厂ღ◈✿，该晶圆厂将生产芯5纳米片ღ◈✿，这是台积电当时最先进的技术ღ◈✿。但是当该设施投入运营时ღ◈✿，台积电计划通过其3纳米技术在中国台湾生产更先进的芯片ღ◈✿。因此ღ◈✿，亚利桑那州也只能获得“第二好”的技术ღ◈✿。

　　美国政府不应只致力于支持当今的尖端技术ღ◈✿，而应支持当前尚不生产的ღ◈✿、可能对公司投资有过大风险的工艺和材料的研发ღ◈✿，否则会落后于技术发展进程ღ◈✿。这是美国政府历史上发挥重要作用的领域ღ◈✿，自成立以来ღ◈✿，DARPA就在为微电子技术提供资金方面发挥了重要作用ღ◈✿，最初的一些主要半导体订单来自Minuteman II ICBM计划以及阿波罗太空舱的制导计算机ღ◈✿，美国政府在为公司后来商业化的下一代技术提供资金方面拥有良好的记录ღ◈✿。

　　专注于下一代技术而不是当今的领先优势尤其重要ღ◈✿，因为它可以避免陷入当今的技术范式中ღ◈✿。英特尔在八十年代的例子具有启发性ღ◈✿，它在与日本的竞争中放弃了廉价的DRAM市场ღ◈✿，在PC芯片方面开创了先河ღ◈✿，这一举动使其价值超过了所有日本芯片生产商的总和ღ◈✿。企业家一直在寻找颠覆性技术ღ◈✿，美国政府不仅要支持现任企业（可能会自身受到干扰）ღ◈✿，还应通过为基础研究和早期技术提供资金来推动前沿技术的发展ღ◈✿，并相信硅谷可以制定出有效的商业模式ღ◈✿，毕竟在过去ღ◈✿，它总是找到一种合适的方法ღ◈✿。

　　鉴于当今的市场结构ღ◈✿，使用现有技术将美国的半导体制造市场份额从12％提升到20％ღ◈✿，对美国来说将是非常昂贵的ღ◈✿。押注颠覆性技术更具战略意义ღ◈✿，因为这些技术恰好是美国大学已经研究的技术类型ღ◈✿，并且之前美国公司也曾成功将科学研究商业化ღ◈✿。近几十年来ღ◈✿，芯片设计出现了大量的中断ღ◈✿。例如凯发k8娱乐官网app下载ღ◈✿，现有的美国政府计划正在支持对先进封装技术的研究ღ◈✿，鉴于美国对外国晶圆厂的依赖ღ◈✿，我们还应该为下一代材料和制造工艺的研究提供资金ღ◈✿，这可能会打破现有的制造范式ღ◈✿。

　　业界和学术界的联合机构“IRDS Roadmap”该机构就半导体技术未来发展方向的年度“路线图”达成一致ღ◈✿，它指出ღ◈✿，晶体管缩小的过程正面临新的挑战ღ◈✿。粗略地说ღ◈✿，芯片上的晶体管数量与其计算能力相关ღ◈✿。上世纪六十年代最早的芯片只有少数晶体管ღ◈✿，如今ღ◈✿，苹果公司的新型M1芯片已达到160亿颗ღ◈✿。制造技术使晶体管的缩小成为可能ღ◈✿，因此它对技术进步至关重要ღ◈✿。

　　但是现在ღ◈✿，“IRDS Roadmap”预测ღ◈✿，晶体管的缩小将在十年内达到基本极限ღ◈✿。技术进步的停止是不可信的ღ◈✿，IRDS认为ღ◈✿，量子技术（这种技术为解决某些问题的计算机提供了比今天的计算机更快的数量级的前景）可能会在那时开始被广泛应用ღ◈✿，尽管其他专家对量子计算能否在如此短的时间内找到商业应用持怀疑态度ღ◈✿。显而易见的是ღ◈✿，当前的半导体制造模式不仅在未来十年面临颠覆——如果我们要继续提高计算能力ღ◈✿，就需要颠覆ღ◈✿。

　　与其花钱尝试在韩国和中国台湾复制现有的晶圆厂ღ◈✿，不如探索能够超越它们的下一代技术ღ◈✿。这不仅仅是是一个明智的技术策略ღ◈✿，它对于计算技术的持续发展也至关重要ღ◈✿。一些专家期望ღ◈✿，随着晶体管缩小速度的放缓ღ◈✿，美国领导的设计领域在推动性能改善方面将扮演越来越重要的角色ღ◈✿。设计（而非制造）对性能的推动作用越大ღ◈✿，制造过程的战略性就越低ღ◈✿。

　　同样ღ◈✿，改善制造工艺所需的技术不一定来自制造芯片的公司ღ◈✿。如前所述ღ◈✿，中国大陆ღ◈✿、中国台湾和韩国的晶圆厂都严重依赖荷兰ღ◈✿、日本和美国生产的设备ღ◈✿。与试图以补贴方式提高制造市场份额的方式相比ღ◈✿，利用美国在制造设备上的现有优势更有可能产生经济和战略利益ღ◈✿，尤其是在制造本身面临迫在眉睫的技术挑战之时ღ◈✿。

　　最后ღ◈✿，尽管专家在量子计算技术是否会在未来十年中获得实用性方面存在分歧ღ◈✿，但如果量子计算在商业上可行ღ◈✿，它将改变整个行业ღ◈✿。鉴于美国在学术界以及IBMღ◈✿、Microsoftღ◈✿、Intel和Google等公司的量子计算研究中现有的优势ღ◈✿，这将是美国政府追加额外投资可能产生重大影响的另一个领域ღ◈✿。

　　半导体行业是一个知识密集型的领域ღ◈✿，需要一大批专业化程度很高的专家来设计和制造芯片ღ◈✿，许多顶级公司的入门级工作需要硕士或博士的学业水平以及实际的行业经验ღ◈✿。从业者们往往对某一特定的工艺或技术非常专精ღ◈✿，随着他们在工作中积累专业知识ღ◈✿，他们有可能成为全球范围内仅有的几十名此类专家之一ღ◈✿。从头到尾ღ◈✿，培训一个从业者成为这个行业的生产力可能需要十年甚至更长的时间ღ◈✿。

　　在过去的20年里ღ◈✿，随着软件越来越多地吸引顶尖技术人才离开半导体ღ◈✿，美国的芯片设计师队伍已经被掏空ღ◈✿。在美国ღ◈✿，软件工程的工作通常薪水较高ღ◈✿，需要的培训明显较少ღ◈✿，可以在更知名的公司工作ღ◈✿，并且提供了更灵活的职业道路ღ◈✿。随着软件产业数量ღ◈✿、规模和财富的飞速增长ღ◈✿，芯片产业已经失去了吸引知识型劳动力的相对优势ღ◈✿。

　　在对策略制定者和行业领袖的多次采访中ღ◈✿，我们不断听到美国半导体人才的“高劳动力成本”ღ◈✿，以及降低这些成本的必要性ღ◈✿，以使美国在中国台湾ღ◈✿、韩国和中国的劳动力成本结构中更具竞争力ღ◈✿。

　　然而ღ◈✿，这种想法恰恰与美国策略制定者应对该行业关键的劳动力挑战的方式截然相反ღ◈✿。策略制定者和行业领导者不应试图降低工资ღ◈✿，让行业对那些在职业生涯中有丰富选择的潜在员工更缺乏吸引力ღ◈✿，而应让行业对顶尖技术人才更具吸引力ღ◈✿，包括与软件工程相当的工资ღ◈✿、大幅改善半导体教育和培训的预算支出以及提升行业职业的灵活性ღ◈✿。

　　直到20世纪70年代ღ◈✿，半导体和软件行业基本上为从业者提供了相同的培养途径（事实上ღ◈✿，在麻省理工学院和加州大学伯克利分校等一些学校ღ◈✿，这两个领域仍然是在同一个学院）ღ◈✿。学生们在配备早期计算机的大学里学习ღ◈✿，从开创这些新兴领域的教师那里听课ღ◈✿，毕业后进入这个新的行业ღ◈✿。在这个行业中ღ◈✿，他们需要学徒多年才能成为生产型员工ღ◈✿。

　　然而ღ◈✿，上世纪80年代和90年代开始ღ◈✿，这两个领域之间的缓慢分化在过去20年中加速ღ◈✿，为从业者创造了截然不同的行业路径ღ◈✿。首先ღ◈✿，也是最重要的是ღ◈✿，软件工程已经变得越来越受欢迎ღ◈✿，为各个年龄段的新员工开放了这个领域ღ◈✿。曾经只有大学校园里价值数百万美元的计算中心才有电脑ღ◈✿，现在每个美国人都能使用电脑ღ◈✿。软件的开源运动让任何能够使用电脑的初级工程师都可以免费修补现有软件并开发自己的软件ღ◈✿。

　　通过更好ღ◈✿、更便宜的工具以及创新的教育项目ღ◈✿，软件工程职业生涯的障碍也被消除了ღ◈✿。如今ღ◈✿，许多最重要的软件开发工具都可以免费获得ღ◈✿。更先进的软件框架和编程语言以及云计算降低了构建软件所需的成本和技能ღ◈✿。与此同时ღ◈✿，教育企业家已经推出了数十种面对面和在线软件“入门二批讯”ღ◈✿，它可以在几个月内把一个新手变成一个称职的ღ◈✿、可雇佣的程序员ღ◈✿。其中一些项目ღ◈✿，如Lambda Schoolღ◈✿，甚至不需要预付学费ღ◈✿，而是通过一种称为“收入分成协议”的方式ღ◈✿，从学生未来的收入中提取一定比例凯发k8娱乐官网app下载ღ◈✿，降低了这一部门教育机构的直接财政负担ღ◈✿。

　　然而ღ◈✿，在同一时间ღ◈✿，芯片工程却朝着相反的方向发展ღ◈✿。随着芯片节点越来越接近物理极限ღ◈✿，在这个领域进行突破性工作所需的设备的技能和成本呈指数级增长ღ◈✿。然而在上世纪六七十年代ღ◈✿，一个学生可以在大学研究实验室里修补最先进的计算机ღ◈✿，而如今ღ◈✿，ASML等供应商的极紫外光刻设备每台机器可以超过1.2亿美元ღ◈✿，这项技术甚至超出了顶尖大学的范围ღ◈✿。

　　尽管RISC-V和OpenRAN在硬件领域已是日益流行的开源生态系统ღ◈✿，但现实情况是ღ◈✿，绝大多数芯片设计工具ღ◈✿，如电子设计自动化软件包（EDA）都是闭源代码ღ◈✿，而且非常昂贵（尽管EDA公司上通常会为学生提供更便宜的教育许可）ღ◈✿。中端软件在这一领域的生产许可证很容易达到每个用户每年几万美元ღ◈✿，定价完全不透明ღ◈✿。事实上ღ◈✿，对定价的担忧如此之高ღ◈✿，DARPA在2017年启动了一个15亿美元的项目ღ◈✿，称为“电子复苏倡议”ღ◈✿，旨在培育更廉价ღ◈✿、更具竞争力的芯片设计软件ღ◈✿。简言之ღ◈✿，对于有抱负的芯片设计师来说ღ◈✿，如果没有可供他们使用的深层次和前沿的资源ღ◈✿，他们就无法轻松进入这一领域ღ◈✿。

　　不足为奇的是ღ◈✿，随着学习计算机科学的障碍已经下降ღ◈✿，该学科的入学人数激增ღ◈✿。管理高级中学课程的大学委员会（College Board）看到ღ◈✿，参加计算机科学A考试的学生人数从2010年的约2万人飙升至2020年的7万多人——这是大学委员会在这十年里30多个科目中增长最大的一个ღ◈✿。该组织还于2017年推出了一门计算机科学原理课程ღ◈✿，该课程首次面向4.4万名高中考生ღ◈✿，并在2020年增至近11.7万人（见图3和图4）ღ◈✿。计算机科学的普及率的增长并没有反映在与硬件工程相关的其他科学中ღ◈✿，大学委员会的数据显示ღ◈✿，过去十年来微积分考试的考生几乎持平ღ◈✿，化学水平几乎没有上升ღ◈✿，物理水平也在下降ღ◈✿。

　　另一方面ღ◈✿，美国国家科学基金会（National Science Foundation）对获得博士学位的调查显示ღ◈✿，计算机科学已从1989年的约600个博士学位增长到2019年的2228个（增长370%）ღ◈✿，而同期电气工程已从约1000个博士学位增长到约1800个（增长80%）ღ◈✿。虽然电子工程博士学位并不是唯一适用于芯片行业的研究领域（化学ღ◈✿、材料科学和物理专业的毕业生也受到公司的青睐ღ◈✿，具体取决于他们的子领域）ღ◈✿，但芯片从业者的培养渠道并没有跟上计算机科学的快速发展ღ◈✿。简言之ღ◈✿，软件工程降低了门槛和成本ღ◈✿，同时使有抱负的员工更容易使用开发工具ღ◈✿。芯片工程已经朝着相反的方向发展ღ◈✿，使得它比以往任何时候都更昂贵ღ◈✿，也更难加入这个领域ღ◈✿。因此ღ◈✿，出现当芯片公司在美国努力吸引员工时ღ◈✿，人才却向软件领域流动的情况就不足为奇了ღ◈✿。

　　软件工程的普及化伴随着学习代码的强大诱惑ღ◈✿：与芯片工程的职业相比ღ◈✿，它具有普遍高薪ღ◈✿、就业灵活和市场竞争稳定等优势ღ◈✿。

　　总的劳动力数据可以隐藏这些软件的职业优势ღ◈✿。例如ღ◈✿，美国劳工统计局（Bureau of Labor Statisticsღ◈✿，BLS）报告称ღ◈✿，软件开发人员和计算机工程师的工资在所有百分位数上大致相等ღ◈✿，计算机硬件工程师的平均工资比软件工程师高出6-12%ღ◈✿。美国劳工部提供的签证申请者数据显示ღ◈✿，两者之间的差异较大ღ◈✿，半导体行业的工资比软件工程行业的工资高出30-50%ღ◈✿。

　　然而ღ◈✿，根据美国劳工统计局的数据ღ◈✿，美国大约有6.8万名计算机硬件工程师ღ◈✿，而软件工程师超过140万（如果包括相似的工作类别则会更多）ღ◈✿。在本报告分析的签证数据集中ღ◈✿，2020财年共有14375份半导体签证申请ღ◈✿，而软件签证申请为228411份ღ◈✿。或许更直接地说ღ◈✿，如果我们只看工资率在10万美元以上的申请ღ◈✿，那么半导体领域的申请有10557个ღ◈✿，而软件领域的申请有77071个ღ◈✿。

　　这里的关键点是劳动力市场的深度ღ◈✿：软件行业的工作岗位比半导体劳动力市场多得多ღ◈✿，包括高薪工作岗位ღ◈✿。由于有更多的职位可供选择ღ◈✿，这种市场深度使个别工程师在软件方面具有更大的灵活性和稳定性ღ◈✿。

　　也许更重要的是ღ◈✿，软件工程师可以在众多潜在公司找到工作ღ◈✿。美国有数百家公开上市的软件公司在招聘软件工程师ღ◈✿，更不用说政府ღ◈✿、研究实验室ღ◈✿、非营利组织等等ღ◈✿。由于软件可以远程开发ღ◈✿，这些工作中的大部分都可以提供给任何一个有电脑和互联网连接的美国人手机宝典ღ◈✿。然而ღ◈✿，在硬件方面ღ◈✿，只有几十家公司需要芯片设计师和制造商的独特技能ღ◈✿，大多数公司会要求员工在办公室或工厂工作ღ◈✿。

　　考虑到芯片工程师的培训时间很长ღ◈✿，但劳动力市场却小ღ◈✿，半导体行业的工资溢价相对有限ღ◈✿，这使得这些职业的个人财务状况变得非常困难ღ◈✿。更糟糕的是ღ◈✿，软件劳动力市场的深度总是吸引着硬件工程师ღ◈✿，他们可以通过一定的努力实现向软件的转变ღ◈✿。像Redditღ◈✿、HackerNewsღ◈✿、Quoraღ◈✿、Blind等行业专业人士的在线论坛上充满了有关进行此过渡的咨询意见ღ◈✿。

　　说到行业实力ღ◈✿，软件是美国最强大的产业ღ◈✿，按市值计算ღ◈✿，全球前十大公司中有六家是美国软件公司（苹果是一家不同寻常的软件和硬件混合公司）ღ◈✿。进入前十名的其他公司还有中国的两大软件巨头阿里巴巴和腾讯ღ◈✿、沙特阿美以及沃伦•巴菲特的控股公司伯克希尔•哈撒韦ღ◈✿。美国软件公司的巨大成功使他们能够向员工支付更高的工资ღ◈✿，提供更好的工作环境ღ◈✿，并在不受大多数成本结构概念限制的情况下争夺最佳人才ღ◈✿。

　　中国台湾和韩国在软件方面较为薄弱ღ◈✿，没有一家具有国际竞争力的世界级软件公司ღ◈✿。对于他们的劳动者来说ღ◈✿，半导体行业无疑是最赚钱的机会之一ღ◈✿。2020年11月ღ◈✿，台积电宣布将加薪20%ღ◈✿，但也将抵消奖金ღ◈✿。根据芯片厂的数据ღ◈✿，平均每个从业者的收入大约为56000美元ღ◈✿。这一工资水平明显低于美国同类工资水平ღ◈✿，但几乎是中国台湾全职劳动者平均工资水平的2.5倍ღ◈✿。简言之ღ◈✿，当地条件使芯片工作和长期的教育及培训课程ღ◈✿，对那些渴望高收入和稳定未来的劳动者来说非常有吸引力ღ◈✿。

　　中国的人均国内生产总值（GDP）也相对较低ღ◈✿，国家开始以具有全球竞争力的薪酬待遇（而非具有本地竞争力的薪酬待遇）吸引从业者进入这一关键技术产业ღ◈✿。中国及其主要芯片公司已经为资深芯片设计师提供了数百万美元的薪水ღ◈✿，他们将向移居中国或为中国公司在国外工作的其他从业者支付每年数十万美元的薪水吸引他们回国ღ◈✿。

　　美国太多的策略制定集中在“降低成本”ღ◈✿，而不是使一个行业对劳动者更具吸引力ღ◈✿。美国有一个开放和竞争的劳动经济ღ◈✿，鼓励劳动者选择能给他们最高工资和工作满意度的职业道路ღ◈✿。芯片公司所需要的技术人才的适应性很强ღ◈✿，他们有许多其他的职业方向来最大限度地提高他们的预期收入和生活质量ღ◈✿。

　　首先ღ◈✿，美国必须通过开源和实验性制造项目ღ◈✿，积极迅速地开放计算机硬件工程ღ◈✿，并使之普及化ღ◈✿。一个关键的目标应该是让这个领域的主流工具免费开放给学生ღ◈✿、业余爱好者和新入门的从业者ღ◈✿。

　　正如开源使软件工程普及化并最终创造了一些世界上最有价值的公司一样ღ◈✿，强制开放硬件工程经济将产生显著的正外部效应ღ◈✿，同时仍然确保公司能够开发和保护专有和有价值的知识产权ღ◈✿。

　　第二ღ◈✿，美国必须激励更多的技术人才从事半导体行业ღ◈✿，使这一行业在经济上更具吸引力ღ◈✿。可供选择的办法包括ღ◈✿：为还在读大学的相关领域的学生提供额外的奖学金和津贴ღ◈✿；为实验项目提供更多的资金支持ღ◈✿；为研究生提供更高的津贴ღ◈✿；税收抵免或其他形式的公司激励措施等等ღ◈✿，从而大幅提高该行业的工资ღ◈✿，使他们获得比软件行业更具竞争力的工资溢价手机宝典ღ◈✿。

　　第三ღ◈✿，美国需要确保资深芯片设计的核心人才留在美国ღ◈✿。为研究人员提供额外的旗舰资助计划ღ◈✿，为风投资本家投资芯片初创企业提供激励资金ღ◈✿，以及高优先级的签证和赠款处理ღ◈✿，可以确保这些人才留在美国ღ◈✿，并继续从国外引进ღ◈✿。

　　与过去相比ღ◈✿，芯片设计的职业对今天的美国劳动者来说没有那么大的吸引力ღ◈✿。策略制定者面临着一个选择ღ◈✿，要么在全球竞争激烈的劳动力市场中任由该行业萎缩ღ◈✿，要么扶持劳动力ღ◈✿，让芯片企业的生态系统蓬勃发展ღ◈✿。其他国家也会继续培育自己在这方面优势ღ◈✿，如果美国找不到吸引更多技术人才进入半导体行业的方法ღ◈✿，那么美国在这一关键技术上将会越来越依赖进口ღ◈✿。

　　ISA是计算机的抽象模型ღ◈✿，充当软件和硬件之间的边界ღ◈✿，并且它是处理器的一部分ღ◈✿，对软件工程师而言是可见的ღ◈✿。目前ღ◈✿，英特尔的x86 ISA在台式机ღ◈✿、笔记本电脑和服务器市场占据主导地位ღ◈✿，而ARM则在大多数智能手机中驱动芯片ღ◈✿。RISC-V的概念于20世纪80年代在加州大学伯克利分校的实验室中首次提出ღ◈✿，后来到2010年又在伯克利实现了架构体系ღ◈✿。

　　RISC-V基金会成立于2015年ღ◈✿，旨在“建立一个基于RISC-V ISA的开放ღ◈✿、协作的软件和硬件创新者社区”ღ◈✿，其成员包括高通ღ◈✿、华为ღ◈✿、英伟达ღ◈✿、阿里巴巴ღ◈✿、谷歌ღ◈✿、西部数据ღ◈✿、楷登电子和三星等100多家半导体领域的全球领先公司ღ◈✿。值得注意的是ღ◈✿，其成员不包括Arm和Intelღ◈✿，它们将RISC-V视为竞争对手ღ◈✿。在11个高级会员中ღ◈✿，有8个的总部设在中国ღ◈✿，这些高级会员需支付10万到25万美元的年费ღ◈✿，以获得一个技术指导委员会的席位ღ◈✿。

　　除了它的开源特性之外ღ◈✿，RISC-V还对基础ISA模型进行了几次修改ღ◈✿，这使得它在某些类型的计算上相对于ARM和x86具有更大的优势ღ◈✿。通过围绕指令压缩和宏操作融合等处理器设计方面的现代创新技术ღ◈✿，RISC-V程序可以在使用相同内存量的情况下执行更少的操作ღ◈✿，从而比其他体系结构更高效ღ◈✿。在RISC-V中ღ◈✿，可以轻易丢弃超出其用途的指令ღ◈✿，从而使设计人员可以节省宝贵的硅ღ◈✿，并使ISA轻松适应未来的微体系结构创新ღ◈✿。它的易用性和无需许可的特点也使得它更利于成为大学教学和研究的工具ღ◈✿，特别是在欧洲ღ◈✿，这为芯片人才开辟了新渠道ღ◈✿。

　　虽然RISC-V是第一个具有发展势头的开源ISAღ◈✿，但开源软件已经对世界产生了巨大的影响ღ◈✿。开源软件是“可公开访问的代码——任何人都可以根据自己的意愿查看ღ◈✿、修改和分发代码ღ◈✿，以分散协作的方式开发ღ◈✿，依靠同行评审和社区制作ღ◈✿。”

　　RISC-V希望模拟类似于网络协议TCP/IP或Linux的发展模式ღ◈✿。Linux是一种开源操作系统ღ◈✿，由当时21岁的芬兰学生Linus Torvalds于1991年创建ღ◈✿。它一开始是业余爱好者和理想主义者的“游乐场”ღ◈✿，随着成千上万的开发者的免费贡献使它能与微软的Windows相媲美ღ◈✿，最终成为一种主流操作系统ღ◈✿。IBM在2000年宣布将在Linux上投资10亿美元ღ◈✿，这有助于它在企业界合法化ღ◈✿，也助力它走上今天仍然是微软Windows的主要替代品的轨道ღ◈✿。在服务器方面ღ◈✿，它占有14%的市场份额ღ◈✿，这个占比相当可观的ღ◈✿。

　　RISC-V要成为ARM或x86真正的竞争对手还有很长的路要走ღ◈✿。开源硬件在发展其生态系统方面面临着比软件更具挑战性的道路ღ◈✿。首先ღ◈✿，与大多数软件项目相比ღ◈✿，为开源硬件项目做出贡献的技术门槛要高得多ღ◈✿，也更专业ღ◈✿。学过像C这样的软件编程语言的人远远多于懂得足够的电气工程知识来理解ISA（指令集架构）的人ღ◈✿。尽管RISC-V比x86更直接ღ◈✿，但它仍然必须协调数百甚至数千个贡献者的技术投入ღ◈✿，尽管集中式RISC-V技术指导委员会可以比分散式Linux处理问题的方式更加速这个过程ღ◈✿。

　　最重要的是ღ◈✿，如果没有现成的实际硬件和强大的验证系统ღ◈✿，开源ISA将难以取得进展ღ◈✿。即使RISC-V在学术界和工业界吸引了大量开发理论ISA的人员ღ◈✿，仍需要在硅上制造芯片ღ◈✿，以测试对架构的修改ღ◈✿。Arm和Intel已经为他们的客户公司在验证方面投入了巨额资金ღ◈✿，而那些扩展到RISC-V这样一个不成熟的可扩展架构的公司也为他们量身定做了工作ღ◈✿。由于在制造现代片上系统（SoC）过程中ღ◈✿，验证通常需要花费三分之二的总精力ღ◈✿，因此迫使采用RISC-V的公司自己进行验证是一项重大负担ღ◈✿。一家由RISC-V领导者创立的美国初创公司SiFive正在创造这一生态系统中首批可生产的芯片之一ღ◈✿，试图实现一条完整的生产线ღ◈✿。然而ღ◈✿，这一过程需要数年时间才能成熟ღ◈✿。

　　其他将填补更广泛的RISC-V生态系统的努力将花费同样长或更长的时间ღ◈✿。Arm于1985年推出ღ◈✿，作为当时占主导地位的x86的挑战者ღ◈✿。它花了25年的时间建立了一个足够强大的生态系统ღ◈✿，使其能够赢得可观的市场份额ღ◈✿，这是因为Arm成为智能手机和其他移动设备的标准ღ◈✿，在21世纪末迅速普及ღ◈✿。不过ღ◈✿，向RISC-V的过渡应该更为直接ღ◈✿，因为Arm和RISC-V都来自同一个体系结构家族ღ◈✿，即精简指令集计算ღ◈✿。

　　整整一代的工程师都在Arm和x86上试错ღ◈✿。尽管RISC-V更容易使用ღ◈✿，但大多数芯片设计人员都专门使用x86和ARMღ◈✿。建立一个新的专业人员队伍需要数年的时间ღ◈✿，其中大部分可能是那些在大学里与RISC-V合作过的人ღ◈✿，以获得实现RISC-V所需的专业知识ღ◈✿。此外ღ◈✿，开放源码芯片设计（EDA）工具要与Synopsis和Cadence等现有工具竞争还有几十年的时间ღ◈✿。没有开源EDAღ◈✿，RISC-V与竞争对手没有什么不同ღ◈✿，它只是一个开源指令集ღ◈✿，依赖于x86和ARM设计人员使用的同样昂贵的封闭源代码设计工具ღ◈✿。

　　尽管存在这些障碍ღ◈✿，RISC-V希望能够驾驭不断变化的行业趋势ღ◈✿，获得更大的市场份额ღ◈✿。在前几代ღ◈✿，通用计算的稳步发展推动了芯片销售ღ◈✿。现在ღ◈✿，随着摩尔定律的放缓以及更多的计算发生在边缘（即ღ◈✿，在智能手机ღ◈✿、汽车或门铃中）ღ◈✿，而不是在数据中心ღ◈✿，新的需求需要针对各种平台优化特定领域的工作负载ღ◈✿，这就适合像RISC-V这样更灵活的体系结构ღ◈✿。

　　物联网芯片是RISC-V最有前途的市场ღ◈✿。每一个物联网设备ღ◈✿，无论是可穿戴设备ღ◈✿、支持互联网的恒温器还是智能扬声器ღ◈✿，都需要一个针对其特定需求定制的芯片ღ◈✿。物联网应用程序不一定需要可编程ღ◈✿，也不需要与其他应用程序接口ღ◈✿，这使得RISC-V兼容软件的不成熟不再是一个缺点ღ◈✿。

　　在这个零散的领域里ღ◈✿，初创公司的成本意识很强ღ◈✿，拥有更年轻ღ◈✿、更实惠的工程师ღ◈✿。正如Codasip公司的Chris Jones所说ღ◈✿，“随着许多新的物联网应用的出现ღ◈✿，对定制芯片的需求不断上升ღ◈✿。不能合理地期望同一半导体设备在一个产品中运行无线协议ღ◈✿，在第二消费设备中编码视频数据ღ◈✿，并且在第三消费设备中执行面部识别ღ◈✿。一个芯片可以设计成一种通用的方式来处理每一项任务ღ◈✿，但是它会变得很大ღ◈✿，而且造成功率浪费ღ◈✿。这就是为什么RISC-V的可扩展性如此吸引人ღ◈✿，允许不同的性能/功率配置ღ◈✿，同时保留跨多个设备的软件投资ღ◈✿。”

　　迄今为止ღ◈✿，对RISC-V的最大认可来自固态驱动器制造商ღ◈✿，这是ISA的一个相对简单的应用ღ◈✿。Western Digital已承诺将10亿个核（如今的处理器通常由多个处理核构成）转换为RISC-Vღ◈✿，竞争对手Seagate在2020年底推出了两个RISC-V处理器ღ◈✿。两家公司都将节省大量资金ღ◈✿，从ARM转换出去ღ◈✿，从而避免了该公司的许可费ღ◈✿。此外ღ◈✿，他们相信ღ◈✿，他们对RISC-V的使用将带来“更低的延迟ღ◈✿、节能ღ◈✿、更快的速度提高驱动器容量ღ◈✿、存储驱动器的计算能力ღ◈✿，以及改善网络边缘创建的数据的安全性ღ◈✿。”其他有希望的市场包括汽车视觉系统和安全摄像头ღ◈✿、工厂应用程序和智能农业ღ◈✿，如跟踪牲畜ღ◈✿。

　　在与RISC-V基金会合作的一个市场研究项目中ღ◈✿，Semico在2019年末估计ღ◈✿，到2025年ღ◈✿，RISC-V将占据工业总核心消耗量的4.5%ღ◈✿。考虑到其相当保守的方法（从目前的调查数据线性推断）ღ◈✿，它可能低估了RISC-V的增长手机宝典ღ◈✿。

　　今天ღ◈✿，中国拥有最活跃的RISC-V生态系统ღ◈✿。中国各大科技公司似乎都在宣传自己的RISC-V战略ღ◈✿，阿里巴巴生产的RISC-V芯片可能是世界上速度最快的面向人工智能应用的RISC-V芯片ღ◈✿。阿里巴巴还宣布希望将RISC-V置于其未来云计算和边缘计算战略的中心ღ◈✿，而小米正在销售一款基于RISC-V处理器的可穿戴设备ღ◈✿。华为宣布正在考虑采用RISC-V作为其移动芯片ARM的替代品ღ◈✿。总之ღ◈✿，300多家老牌公司和初创企业正在中国从事RISC-V项目ღ◈✿。中国公司在RISC-V供应链的各个环节都出现了ღ◈✿，从阿里巴巴的达摩研究院和赛方科技等核心IP设计公司ღ◈✿，到兆易创新和北京君正等设计公司ღ◈✿，最后是小米和华为等品牌制造商ღ◈✿。

　　为什么（中国公司）有如此强烈的兴趣？正如一篇解释RISC-V重要性的中国媒体开宗明义道ღ◈✿：“你不能在别人的地基上建造房子”ღ◈✿。事实上ღ◈✿，中国历代领导人开始就一直将技术独立放在首位ღ◈✿，且最近美国针对华为等公司的限制令中国加倍努力ღ◈✿，建立一个自力更生的技术生态系统ღ◈✿。特别是手机宝典ღ◈✿，美国对中兴通讯的制裁ღ◈✿，几乎杀死了一家价值100亿美元的家喻户晓的公司ღ◈✿，给工业界带来了警醒ღ◈✿。指令集架构ღ◈✿， EDA工具等ღ◈✿，是美国限制中国芯片生态系统的潜在瓶颈ღ◈✿。然而ღ◈✿，尽管RISC-V令人兴奋ღ◈✿，但中国几乎没有采取任何行动来支持它ღ◈✿，只公开承诺数百亿美元中的一小部分用于促进国内芯片产业的发展ღ◈✿。

　　除了避免美国的限制外ღ◈✿，受益于在新的技术框架下开发专有技术和产品的机会ღ◈✿，RISC-V还代表着中国企业第一次有机会参与新ISA的创建ღ◈✿。几十年来ღ◈✿，中国企业一直在努力打造具有全球竞争力的芯片ღ◈✿。技术转移和RISC-V前景的重新设定ღ◈✿，给了这些公司另一个从西方领跑者手中夺取市场份额的机会ღ◈✿。

　　“中国决不是注定要主宰RISC-V世界的” ღ◈✿，本文作者称ღ◈✿。正如一位行业专家在最近的一次采访中所说ღ◈✿，“中国生态系统在RISC-V方面的主要缺点是在人才ღ◈✿、软件和应用方面ღ◈✿。”与世界其他公司一样ღ◈✿，中国企业缺乏在ISA方面具有丰富经验的人才ღ◈✿，尽管各大学正在推出新的教材并进行培训RISC-V比赛ღ◈✿，以及最近在大陆举行的RISC-V会议直播的15000名观众ღ◈✿，证明了他们的广泛兴趣ღ◈✿。正如这位专家所解释说ღ◈✿，“在构建软件和应用生态系统方面ღ◈✿，中国从来没有真正的成功案例……尤其是在编译器ღ◈✿、调试器ღ◈✿、操作系统ღ◈✿、基础库ღ◈✿、上层应用程序框架等基础软件方面ღ◈✿。同类软件总体贡献存在差距ღ◈✿，但目前增长较快ღ◈✿。许多国内公司不断改进这类软件ღ◈✿，差距正在逐步缩小ღ◈✿。”

　　其他新兴经济体也可以从RISC-V重塑该行业的潜力中获益ღ◈✿。印度政府投资开发了一系列本土处理器ღ◈✿，印度工业研究所马德拉斯的Shakti项目引领了这一进程ღ◈✿。人们希望ღ◈✿，一个更加商品化的行业将削弱处理器的溢价ღ◈✿，颠覆半导体市场ღ◈✿，使该行业更像一个服务行业ღ◈✿。印度公司已经是世界一流的服务提供商ღ◈✿，因此可以利用印度的电气工程人才ღ◈✿，在高端芯片以外的所有领域与全球竞争对手展开竞争ღ◈✿。

　　美国政府内部的一些人担心中国企业采用RISC-V的快速进程ღ◈✿。考虑到开源软件使中国互联网技术巨头如字节跳动和腾讯崛起ღ◈✿，一些人认为RISC-V可能预示着硬件领域的类似动态ღ◈✿，在这方面ღ◈✿，由当地补贴支持的中国企业可以占领国内市场ღ◈✿。RISC-V可以取代西方知识产权ღ◈✿。在这种情况下ღ◈✿，芯片设计可能会成为一种商品ღ◈✿，中国的补贴规模和能力可能会席卷全球市场ღ◈✿。DARPA微控制器产品经理谢尔盖·利夫（SergeLeef）在2021年1月向《华尔街日报》辩称ღ◈✿，RISC-V可能“让中国在所有这些技术上有一个台阶ღ◈✿，因为它们现在可以节省20年的工程时间ღ◈✿，一夜之间赶上西方技术？这不是不可能ღ◈✿。”

　　2020年初ღ◈✿，RISC-V基金会从美国迁至瑞士重组ღ◈✿，旨在“平息对公开合作模式政治干扰的担忧”ღ◈✿。尽管这一宣布受到华为等公司的赞扬ღ◈✿，但此举并不能保证RISC-V将停留在美国限制范围之外ღ◈✿。如果美国政府确定ღ◈✿，不管基金会的住所如何ღ◈✿，很可能会把大部分知识产权放在中国成员无法接触到的地方ღ◈✿，或者至少会破坏基金会ღ◈✿，使美国企业不再为社会做出贡献ღ◈✿，不得不开始自己独立的项目线ღ◈✿。尽管如此ღ◈✿，许多美国公司可能会游说保持RISC-V的开放ღ◈✿，因为只有Arm和英特尔可能从针对ISA的积极限制策略中获益ღ◈✿。

　　虽然华盛顿的一些人担心RISC-Vღ◈✿，但如果美国能够利用开源硬件提供的机会ღ◈✿，美国仍有很多东西可以从RISC-V中获益ღ◈✿。开源软件推动了当今美国软件巨头的崛起ღ◈✿。虽然RISC-V的崛起将降低芯片设计的价格ღ◈✿，并导致半导体行业某些领域的商品化ღ◈✿，但它将把竞争的重点从资本转向设计创意ღ◈✿。这将发挥美国作为全球领先者在培养高端工程人才和将其与商业敏锐度相匹配方面的优势ღ◈✿。更何况ღ◈✿，只要开源EDA工具还有很长的路要走ღ◈✿，美国还是会有一个可以长期卡住中国企业脖颈的优势点ღ◈✿。此外ღ◈✿，美国SIVIE公司目前最有能力在新芯片公司中在全球RISC-V生态系统中发挥主导作用ღ◈✿。

　　尽管华盛顿的一些人担心RISC-Vღ◈✿，但如果美国能够利用开源硬件提供的机会ღ◈✿，美国仍有很多东西可从RISC-V中获益

　　那么ღ◈✿，美国应该如何投资于开源硬件范式呢？首先ღ◈✿，国家要出台“不伤害”策略ღ◈✿，反而鼓励这一重要部门更多发展壮大ღ◈✿。应资助大学和工业研究实验室的额外研究ღ◈✿，鼓励和资助在这个新空间进行学生培训ღ◈✿，并努力建设少数优秀中心ღ◈✿，不仅推动技术进步ღ◈✿，但也将研究人员和学者同工业联系起来ღ◈✿。DARPA在推动技术前沿方面发挥作用ღ◈✿。然而ღ◈✿，正如DARPA项目经理就RISC-V所说ღ◈✿，“DARPA基金项目不是基础设施”ღ◈✿。为了支持更广泛的生态系ღ◈✿、统振兴国内芯片产业ღ◈✿，美国需要对愿意展望比硅谷更长远投资前景的公司进行投资ღ◈✿，以获得回报ღ◈✿。过去20年来ღ◈✿，美国风投对半导体创业公司的兴趣越来越低ღ◈✿，原因是它们的创业成本高ღ◈✿，行业增长率低ღ◈✿。鉴于基于开源技术的公司（如Redhat）已经成熟了很长时间ღ◈✿，政府可以做更多的投资来建设这个生态系统ღ◈✿。国会应该考虑为开放源码硬件技术拨款ღ◈✿。

　　随着美国半导体行业面临日益加剧的竞争压力ღ◈✿，加上计算机芯片在美国与中国加速的技术竞争中扮演着基础性角色ღ◈✿，决策者们对芯片的重视程度超过了几十年来的水平ღ◈✿。如今ღ◈✿，半导体短缺正在影响汽车等商品的供应链ღ◈✿。然而ღ◈✿，有关美国半导体行业风险的讨论过于集中于该行业的特定子行业ღ◈✿，而牺牲了更广泛的生态系统ღ◈✿。除此之外ღ◈✿，美国的辩论往往转向如何捍卫现有优势ღ◈✿，而不是新的创新如何改变现有模式ღ◈✿。

　　国会和美国正在考虑如何支持该行业ღ◈✿。该行业的历史表明ღ◈✿，试图补贴特定的公司或当今的技术很可能会失败ღ◈✿。对于技术的未来ღ◈✿，政府不会比半导体行业的专家们更了解ღ◈✿。对于芯片在未来十年的发展方向ღ◈✿，业界专家们也有不同的看法ღ◈✿。对于国会或白宫来说ღ◈✿，这个行业的发展速度实在太快ღ◈✿，无法挑选赢家ღ◈✿，也无法以足够的粒度理解技术发展的轨迹ღ◈✿。

　　政府可以通过支持健康的半导体生态系统（包括训练有素的劳动力）ღ◈✿、充足的风险投资环境（尤其是对早期企业而言）ღ◈✿、以及培养新的和颠覆性的教育体系来提供帮助ღ◈✿，而不是试图保护特定的企业或获取一套确定的技术能力思想ღ◈✿。从第一批芯片的发明开始ღ◈✿，美国政府就一直在扮演这一角色ღ◈✿。对下一代技术的研究ღ◈✿；促进政府ღ◈✿、大学和公司之间的伙伴关系ღ◈✿；利用现有的政府机构ღ◈✿，如DARPA和In-Q-Tel来支持微电子技术ღ◈✿，这些都是华盛顿可以支持芯片行业的方法ღ◈✿，而无需对特定公司投下大赌注ღ◈✿。

　　一些工业界人士和国会议员建议ღ◈✿，在美国花费数十亿美元补贴新制造厂的建设ღ◈✿。鉴于最先进的新制造厂的建设成本可能高达200亿美元ღ◈✿，这不是一个划算的战略ღ◈✿。例如ღ◈✿，在20世纪80年代ღ◈✿，美国在电子设计自动化领域占据主导地位的大学研究中心的投资花费了数千万美元ღ◈✿，而不是数百亿美元ღ◈✿。正是这些投资使美国对中国的限制在今天生效ღ◈✿。美国目前控制的另一项“瓶颈”技术是半导体制造设备ღ◈✿，这是半导体行业的一个子行业ღ◈✿，其公众关注度远低于芯片制造商本身ღ◈✿。但对美国的来说ღ◈✿，制造业设备同样重要ღ◈✿。

　　为晶圆厂的建设提供补贴肯定会促进半导体产业的发展ღ◈✿，提供更多的半导体就业机会ღ◈✿，加强生态系统ღ◈✿。但决策者必须问ღ◈✿，鉴于资源有限ღ◈✿，这是否是实现这一目标的最佳途径ღ◈✿。三星（Samsung）和台积电（TSMC）这两家领先的芯片制造商都是外国公司ღ◈✿，因此即使它们同意在美国建立新的工厂ღ◈✿，它们的核心技术和研发仍将主要在国外进行ღ◈✿。此外ღ◈✿，美国领先的芯片制造商英特尔（Intel）已经非常有利可图ღ◈✿，并且已经在美国生产了许多芯片ღ◈✿。在其制造优势被台积电（TSMC）和三星（Samsung）夺走的那段时间里ღ◈✿，英特尔甚至实现了数十亿美元的利润ღ◈✿。缺乏资金不是其技术问题的原因ღ◈✿，因此政府的财政支持可能不是解决办法ღ◈✿。如果美国政府考虑如何支持英特尔拓展潜在增长市场的努力ღ◈✿，比如O-RAN电信技术所需的芯片ღ◈✿，那就更明智了ღ◈✿。就是对开源软件采取一种复杂的方法ღ◈✿。事实上ღ◈✿，如果这能打开芯片设计领域的新创意ღ◈✿，美国可能会成为越来越多使用开源架构的最大受益者ღ◈✿，而在芯片设计领域ღ◈✿，美国起着主导作用ღ◈✿。政府可以通过将开源视为机遇而不是威胁来提供支持ღ◈✿，并帮助教育熟悉开源设计的员工ღ◈✿。天生赢家 一触即发ღ◈✿。k8凯发(中国)官方网站ღ◈✿，k8凯发国际官网ღ◈✿，