【BBC中文網】芯片之戰:堪比「太空技術大戰」的科技競爭關鍵點是什麼?
芯片(晶片)是當下這個時代許多重要科技產品的核心。沒有芯片,世界各地的汽車廠就將停產。 現在,製造芯片的技術被美國視為與中國進行貿易戰的關鍵武器。
在芯片技術的競逐上,哪方能贏得這場人工智能競賽,決定在誰能製造出最先進的芯片。
當前芯片短缺的原因
從美國的福特和通用汽車,英國的本田車廠再到中國的電動汽車製造商蔚來(Nio),這些大廠都因為汽車芯片短缺,不得不削減汽車產量。
到底發生了什麼導致這種後果?
也許新冠大流行是罪魁禍首,它讓我們之前關於於芯片生產的所有預測顯得過時了。
首先,對小裝置小設備的需求出現暴增。以前需要好幾年才會進化的數字化轉變,現在幾個星期內就發生了。
全球半導體協會(World Semiconductor Association)執行長謝爾頓(Jodi Shelton)告訴BBC:「多年來,我們一直在討論如何運用5G,網路和雲端在家工作。現在突然變成了現實。」
因為新冠疫情,汽車銷量下滑,汽車業高層取消了汽車芯片訂單。但是,隨後意外的銷售反彈讓車廠以及芯片商措手不及。
謝爾頓稱,那些以及時化供應鏈方式製造汽車的廠商,與半導體芯片廠商因此就有了矛盾。因為芯片生產,不是像打開或關閉水龍頭那樣簡單。
「他們(車廠)將不得不了解,那樣並非芯片的生產模式。芯片不是能馬上就有的現成產品。」
誰在製造最好的芯片?
芯片短缺也使得一件事變得很清楚:世上不再只有一種芯片產品。
因為,隨著需求改變,半導體行業也有了變化。
過去數十年來,英特爾憑借銷售口號『Intel Inside』成為許多人心中唯一的芯片製造商。
但是,情況不再如此。
研究公司「自由移動電台」(Free Mobile Radio)的分析師理查·溫沙(Richard Windsor)說,芯片世界已經改變了。
他概述了兩種趨勢:使用芯片進行數據存儲,以及圖形芯片(GPU)的重要性日益升高,這不僅讓線上游戲栩栩如生,而且在人工智能應用中也至關重要。
溫沙指出了這個行業中的新超級巨擘,尤其是台灣公司台積電(TSMC)。
他解釋說:「在目前的時間點,台積電是全球排名第一的高端矽芯片製造商。」
建立芯片廠,或眾所周知的芯片代工廠(foundries)是一項非常昂貴的生意。溫沙告訴BBC,用最先進的設備,去開一家的新的芯片代工廠可能要花上250億美元。
製造芯片的機器又是哪裏來的呢?
他又提到一家叫艾司摩爾(ASML)的公司。這是全球首屈一指的芯片光刻機製造商,其產品能像印刷機一樣製造出芯片。
BBC去年就曾經報導過這家「相對默默無聞的荷蘭公司」。
儘管並非家喻戶曉,但該公司市值卻高達1840億歐元(約合2200億美元)。
而且,艾司摩爾對自己所屬的角色十分滿意,還將這段話打印在員工的衣服上——該公司的研發副總班斯左(Jos Benschop)說:「我們製造了木匠用來建造你的房屋所需的工具。」
他又解釋了台積電(TSMC),英特爾(Intel)和三星(Samsung)之類的公司如何需要他們生產的設備。該公司於1984年成立時,在芯片光刻(lithography)市場上有10家大型公司。現在,全球僅剩一個。
「隨著相關技術的掌握越來越難,所需的投資也越來越大,那麼優勝劣汰就開始了。越來越少的公司能夠跟上。」他解釋。
但是,這也意味著艾司摩爾陷入了美中貿易戰。
之前特朗普曾對荷蘭政府施加壓力,要求艾司摩爾停止向中國客戶出售技術。這也似乎奏效了,相關設備被運送到中國的時間延遲了。
美中貿易戰
隨著美中兩國陷入人工智能領域的龐大爭奪戰,如何獲得或構建最新AI芯片,成為了關鍵武器。
曾經擔任美國前總統小布什( George W. Bush)顧問的瑪格倫(Pippa Malmgren)博士向BBC分析,芯片的賭注與另一場技術大戰「太空競賽」中的賭注一樣高。
「在地緣政治上,新的太空競賽在於提高電腦計算能力。也就是說,誰能搜集到最多的數據,並以最快的速度處理這些數據。這便是為何中美雙方,或者歐盟都在量子技術上大量投入。而電腦,或者說能處理數據速度極快的超級電腦,這些設備都需要芯片。」她解釋說。
台積電(TSMC)總部的所在地台灣,處於這場科技大戰中的前線。鑒於台灣一直有徹底獨立的想法,因此你可能會認為台灣會做任何美國想做的事情。
但是瑪格倫博士警告說,事情並非如此簡單:「中國有巨額投資在台灣。」
「我認為,若你要問台灣經濟能否與中國脫鉤,那麼我的答案是這將是十分困難的。」
摩爾定律還有效嗎?
自1960年代以來,芯片行業一直受摩爾定律的支配。該定律預測,因為技術發展,芯片上能置入的晶體管(transistors)數量,每兩年將翻一倍。
但是,鑒於晶體管現在越做越小,我們可以期望這種模式繼續下去嗎?
我問了威爾遜(Sophie Wilson),1980年代,她在當今世上最受歡迎的芯片Arm設計過程中扮演了關鍵角色。她說摩爾定律中仍可能延續下去,因為半導體行業一直在尋找新方法,將更多的東西塞入更小的空間。
她解釋:「我們已多次抵達路的盡頭。但每次到了盡頭,都會有另外的路出現。」
未來的出路可能是在3D。
「在接下來的幾年中,你將看會到來自3D技術的產品。借著讓越來越多的矽堆疊在一起,我們能夠加大既有的密度空間。矽層十分之薄,所以能將它們疊在一起。」威爾遜說。
此外,別指望中國會退出這場競賽。
由於無法獲得當前最新的芯片設備,中國將繼續投入巨資,研究新方法期望在下一個芯片時代超越美國。
#科技 #國際 #政治 #貿易
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我們的下一代和美國pk科技,能贏在起跑線上嗎?
分享一篇我的好朋友談教育的文章,作者郝景芳是大陸知名新銳科幻作家、教育企業「童行學院」的聯合創始人,比較東西方在兒童基礎教育思維上的差異,探討我們的下一代需要什麼、而我們能為他們做什麼?
文章轉載自郝景芳的微信公眾號:晴媽說(id:qingmashuo),已獲作者轉載授權。
前一段時間,有一所學校招生的新聞悄無聲息佔據了很多關注教育的人目光C位,紛紛議論:如果是你,會送孩子去這所驚世駭俗的學校嗎?
▎從一所學校引發的討論
這是一所什麼樣的學校呢?原來是矽谷鋼鐵俠 Elon Musk 埃隆.馬斯克給自己孩子建立的私人小學,現在對外公開招生了。
消息一經發出,瞬間擠破頭。加州有1000個以上家庭遞交了申請。 (注意!這只是本校Ad Astra的分校Astra Nova,雖然課程和模式照搬了本校,但畢竟只是子品牌,就已經如此轟動了。)為什麼?
我們先來看一下這所學校入學考什麼:
試題一:首次殖民火星任務需要一位隊長。以下為六位候選人自評及他評的創造力、合作力、尋找資源力、定力、學習力、體力、意志力,七個方面的數值。
1.1 請問哪位候選人最適合擔任隊長來完成以下任務:
“存活並在火星建立基地,在兩年後返回地球。”
1.2 如果任務變成以下,誰又更適合:
“存活並在火星建立基地,使用火星的資源建立能源工廠。永久待在火星並等待三年後第二批殖民者。”
1.3 我們是否應該派人去殖民火星?為什麼?
試題二是一款自創的策略桌遊,讓孩子跟對手對戰二十次,摸清桌遊規律,並尋找出最佳策略。
哇哦,這樣的入學測試題,是不是耳目一新呢?你家小朋友會如何回答呢?
馬斯克原本建立的Ad Astra學校,只是給他的SpaceX員工家的少量小朋友辦的”子弟校“,也算是承襲了我們社會主義祖國”企業辦校“的優良傳統,有著濃濃的SpaceX企業風。那麼這所學校日常如何教學呢?
Ad Astra的學生:
- 不分年級:8-14歲的孩子一起上課
- 側重科技:學習的科目主要是編程、AI、倫理和工程
- 練習創業:每人都會建一家虛擬公司,使用學校的虛擬貨幣進行創業和交易
- 接受複雜性挑戰:模擬、案例研究、製造和設計項目、Astra Nova開發的實驗室和企業合作夥伴;學生被複雜性和解決未知問題的能力所吸引。
- 每年更新:每年根據學生和每個項目、實驗室、討論或戰略計劃的經驗教訓來重新設計。
- 讓孩子們喜歡上學:如果學生被認真對待,他們的時間被充分利用,會怎麼樣呢?
哈哈,就是赤裸裸地培養科技創業企業家啊!說不准其中就有SpaceX的繼承人,或是下一代矽谷獨角獸公司創始人。
很想了解一下,這樣直奔主題、前沿酷炫、自由創新、前途未卜、不走尋常路、偏科嚴重的學校,如果是你,會給孩子報名嗎?
▎從科技之爭引發的思考
Ad Astra對科技的重視,讓我們想到近期另一個持續火爆的話題:中國大陸的科技和西方發達國家之間到底有多大差距?
我們都知道,自從去年華為被美國針對性封鎖以來,中國科技面臨著前所未有的挑戰:敵人像窮凶極惡的野狼一樣圍追堵截,而我們在關鍵性技術——尤其是芯片上——受到了極大掣肘。美國進入了麥卡錫主義,對所有與科研有關的華人採取排擠和封鎖政策。這讓人議論紛紛、憂心忡忡、怒氣沖衝。
這引發了很多討論:大陸和發達國家的科技差距,最主要的來源是什麼?
對這個問題,我曾經寫過兩篇文章,從資金投入、資金結構、產業結構角度進行了分析:《創新中國仍然缺失的必要環節》和《特朗普貿易戰,為什麼是個教育問題》,在此不多展開。
在此只想分析一種說法:“中國科研起步晚、投入少,暫時落後很正常,只要持續花錢投入,假以時日,一定能全方位超越歐美髮達國家。”
這種說法聽起來很有道理,但是深入分析就會發現問題:如果認為中國20年後科研水平將全方位超越歐美發達國家,那就意味著,20年後,中國的科研主力軍實力水平要全面超越於歐美髮達國家科研主力軍之上,進一步推論,這就意味著,今天10歲的中國孩子,未來的科研能力要全面超越於今天10歲的歐美孩子。
是這樣嗎?我們的少年真能贏在科研的起跑線上嗎?
我向大家推荐一本書:《Cycles of Invention and Discovery——Rethinking the Endless Frontier》,是一本深入回顧科學和科技創新的研究,有不少紮實的工作和洞見(尤其推薦其中講貝爾實驗室的部分)。
這本書裡詳細回顧了現代半導體和通信工業的發展歷程,其中重大的成果節點包括:
- 1956年諾貝爾獎(1947/48年成果):晶體管的發現/發明;
- 1964年諾貝爾獎(1954/58年成果):量子電子學的發展引發激光的發現/發明;
- 1985年諾貝爾獎(1980年成果):量子霍爾效應的發現;
- 1998年諾貝爾獎(1982年成果):帶有分數電荷的新型量子流體的發現;
- 2000年諾貝爾獎(1957/63/70年成果):半導體異質結構的發明;
- 2009年諾貝爾獎(1966年成果):光纖波導的發明;
可以看得出來,這裡面有兩個非常明顯的現象:
1)發達的信息工業背後,是強大的基礎研究作為水下冰山;
2)發現和發明往往先於工業應用很多年。
晶體管的發現/發明(1948年)先於英特爾公司成立20年(1968年),更早於286芯片上市(80年代)。再往前追溯,晶體管的前身電子管,是1884年的想法,1904年的專利。是100多年持續不間斷的強大的基礎研究才導向今天發達的工業應用。那是什麼力量帶來了這樣強大的基礎研究?
基礎研究不同於應用研究。應用研究通常是把所有能獲取的科學成果整合在一起。結果是可控的、時間是可控的、成本是可控的、方向是可控的。但是基礎研究不是這樣。基礎研究方向是完全不確定的,它的目標就是發現和理解,是向未知前行。站在歷史節點上,我們會發現:
半導體的發現不是為了電腦,是法拉第發現了異常電阻現象;電磁波的發現不是為了手機,是麥克斯韋從數學上整合電現象和磁現象;流體力學方程不是為了飛機,是伯努利為了解釋水流速不同的現象;激光的預言不是為了光纖和武器,是愛因斯坦發現的光電效應和量子力學能級理論的推演。
所有這些帶來劃時代改變的重大發現,都是為了解釋自然現象、探索基本規律,背後是抽象思想帶來的快感,是科學家對自然不斷追問的樂趣。
▎教育系統需要作出的改革和困難
從前面的梳理我們可以看到,真正劃時代的重大發現,都是去解決未知問題。但是我們目前的教育,讓學生練習的都是“解決已知答案的問題”,而不是“解決未知答案的問題”。我們練就了孩子們猜測出題人心思的能力,但是真正面對複雜未知的自然,該如何思考和探索,孩子們是毫無概念的。
真正好的基礎教育,是讓孩子學習探索未知問題。這種教育需要教孩子的是探索問題的方法,而不是直接記住答案。
馬斯克在接受采訪時說過,如果你想教別人如何使用引擎,你應該把引擎給他們,讓他們自己動手拆卸,而不是簡單地在教科書上閱讀螺絲刀和汽車的知識。如果一個孩子把引擎拆開,他們會明白所有的部分是如何一起工作的,他們會明白整體,而不是部分。
我們的傳統教育是告訴孩子電磁感應定律是什麼,然後讓孩子通過左右手定則做練習題,而真正培養創新者的教育,應該反過來:讓孩子理解法拉第到底在探索什麼問題,他觀察到什麼,他是怎樣想問題的,是怎樣提出理論猜想,怎樣做實驗驗證,遇到什麼挫折,又是怎樣找到答案,最後得出電磁感應定律。
也就是說,傳統教育是從知識出發,培養創新者的教育是從探索出發,讓知識作為結果。
我們有多少課堂帶孩子了解過科學定律的發現過程?我們有多少學生知道,胡克是為什麼研究彈簧?伽利略是為什麼研究慣性?如果不知道科學探索背後的思維邏輯,就很難做出未來的創新。可是引領孩子探索知識的發現過程太花時間了,沒有哪個課堂有這樣的耐心。
對比中美教育創新,會發現,我們的基礎教育改革實在是太慢了、太難了,不要說一所像Ad Astra這樣顛覆式創新的學校,就連做一些教材和教學法方面的改革,都舉步維艱。
制度政策先不說,人才培養方面,能夠做“以問題為引導”“探究式教學”設計的老師就十分稀缺;考核方式方面,目前之所以只強調應試,是因為其他教學方式缺乏統一評價標準,給舞弊開了口子;教育出路方面,現在仍然只有高考一條路能導向好的職場發展,缺乏和新興職場發展的鏈接;社會環境方面,現在整個大環境都急功近利,讓父母也充滿焦慮。這些方面都讓真正開創性的教育探索困難重重。
▎致力培養下個時代的革新者
我之所以創辦童行學院,就是希望在中國也能做一些面向下個時代培養創新者的事情。辦學校不容易,我們就辦課外學校。
童行學院採取線上課的方式,給孩子項目制的實踐機會,培養孩子知識、視野、思維,並讓孩子感受並學習科學、人文、藝術背後的思維方法。童行學院的所有課程和引導理念,都是以問題為出發,問題驅動的學習。我們在時空之旅課程裡,帶孩子探訪科學家,回到科學發現的現場,跟科學家一起發現知識。這種“問題驅動——激發好奇——引導思考——培養思維——學習知識”的教學思路,是一種從根本出發的教學方式。
在童行學院的“火星探索”項目制學習營中,有一個環節是讓孩子探索“如何讓火星車減速,安全抵達火星”。我們讓孩子準備一個煮雞蛋,用生活中各種能想到的材料,想辦法讓煮雞蛋從高空中落下而不摔碎。孩子通過動手,再和老師討論,會真正理解火星探索過程中的挑戰,也會對重力/空氣阻力/緩衝等等物理概念充滿好奇,熱情發問。
我們希望有更多同路人參與,我們會積極尋找志同道合的合作者,也希望更多家庭和孩子加入我們。
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香港絕對是一個「創科沙漠」,在全香港認清這個殘酷的事實前,李嘉誠就寧願押注海外,除了以創科聞名於世的美國、以色列,原來還透過維港投資押注澳洲一系列項目,部署未來。
根據彭博2019年創新指數,澳洲排名為19位,得分75.38,而排第38位的香港分數僅得58.9分,在「科研投入佔GDP百分比」、「製造業人均附加值」、「高科技集中度」、「高等教育」、「科研人才」、「專利情況」等領域,香港均遜於澳洲。
澳洲的創科生態多元,不少初創敢於涉足深度科技(Deep Technology),也是吸引到李嘉誠在當地投資的原因,最新介紹的包括有量子電腦控制系統Q-CTRL、固碳泥土SoilCQuest、衞星物聯網系統Fleet、人工智能檢測活躍胚胎Harrsion.AI等等。
澳洲創科成功背後,與當地政府的政策配合有莫大關係,當地有政府牽頭成立的基金Main Sequence Ventures,專注投資深度科技(deep technology)領域,著重生物安全、氣候適應、數碼產品及服務、能源、食品未來、先進製造、礦物、預防性健康、可持續農業、水資源與海洋資源等。
相比之下,香港政府的創投就形同虛設,如創科局的在2016年宣佈的20億元「創科創投基金」,三年時間過去,政府只投資了3個項目,投放了3000萬元,佔整個基金的1.5%。
做創投,不能夠算死草,偏偏創科局局長楊偉雄,就犯下這種低級錯誤,思維完全與創投世界脫節,當時他聲稱與私人風險公司共同投資初創企業,是「政府出豉油,商界出雞」,自稱政政府創投資金是「SmartMoney」,但說穿了怕孭鑊,怕輸錢,不懂得玩創投遊戲。
林鄭曾經表示,香港需提升科研開支 在2022年前提升至GDP 1.5%,但今次施政報告依然「炒冷飯」,在動盪社會極需尋求新出路之際,依然毫無新意,還在經濟有下行風險之際,鼓勵全民上車,陰毒非常。
魑魅魍魎:李嘉誠押注澳洲科技業的一個原因
http://bit.ly/32tYjjz
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112物理系
我本身對理論很有興趣
但是非常擔心之後畢業會失業
請問高能或量子計算未來畢業會有公司要嗎?
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