Inside America's Race To Build The Next Generation Of AI Chips

• CNBC获得全球首次High NA光刻机近距离拍摄权限：ASML此前从未允许任何团队（包括自己的）拍摄这台$4亿的机器。High NA通过增大数值孔径让更多EUV光以更陡角度进入，可以用更少的曝光步骤打印更小的芯片设计，Intel已用它处理了30,000片晶圆，Samsung称可减少60%周期时间。ASML正在研发下一代Hyper NA（预计$7亿），预计2032-2035年投入使用。

• Texas Instruments正在押注$600亿建七座工厂，赌注是AI热潮会拉动基础芯片需求：TI不造AI芯片，但Nvidia的$35,000 GPU需要大量$0.40的TI芯片做电源管理和信号处理。Apple已承诺在TI新工厂生产iPhone基础芯片。Sherman工厂选址击败了新加坡，拿到$16亿CHIPS Act资助+35%投资税收抵免，建成后将创造60,000个美国工作岗位。

• Apple在iPhone 17/Air中实现了100%核心芯片自研：A19 Pro首次在GPU核心中集成Neural Accelerator（达MacBook Pro级AI性能），N1是首款自研无线/蓝牙芯片（挤掉Broadcom），C1X modem比iPhone 16 Pro的Qualcomm方案省电30%。分析师预计1-2年内Apple全线产品将搭载自研modem。但A19 Pro仍依赖TSMC台湾3nm产线——亚利桑那工厂最快2028年才能达到3nm。

• 贯穿全片的核心线索是"控制权之争"——ASML控制光刻、TSMC控制制造、Apple控制芯片设计、美国试图通过CHIPS Act和关税夺回制造控制权——每个玩家都在试图成为供应链中不可替代的一环，同时减少对其他环节的依赖。

核心要点：High NA是ASML最新一代EUV光刻机，此前从未被拍摄——CNBC获得独家拍摄权限，从荷兰总部到加州实验室全程记录。

• ASML在荷兰Veldhoven制造100%的全球EUV光刻机，现在也在生产下一代High NA
• High NA比双层巴士还大，此前ASML自己的团队都不被允许拍摄——"这是有史以来最先进的机器工具"
• 仅出货5台。机器太大无法整体运输，需要拆分成4个子系统（分别在康涅狄格、德国、荷兰和加州制造），运输需要7架波音747和约25辆卡车
• 首台High NA去年安装在Intel俄勒冈工厂。目前的客户只有Intel、TSMC和Samsung——因为只有他们买得起
• ASML CEO Christophe Fouquet："我们差点没做成。EUV花了我们超过20年。这是一项非常冒险的投资，因为开始时完全无法保证技术会成功"
• Jos Benschop（1984年加入Philips，ASML前身）："三四年后我们有了足够的信心，把所有鸡蛋放进EUV这一个篮子"

"We barely made it. I think sometimes people forget that. But EUV took us practically more than 20 years." —— Christophe Fouquet, ASML CEO

核心要点：EUV光在地球表面不自然存在——ASML通过每秒50,000滴熔融锡被CO2激光气化产生比太阳更热的等离子体来创造它。

• 芯片在硅晶圆上以网格形式构建，每片最多100层薄膜，组成数十亿晶体管
• DUV（深紫外光）波长193nm，ASML仍在生产，Nikon和Canon是竞争对手
• EUV波长13.5nm——仅5条DNA链的宽度，如此之小以至于几乎被所有物质吸收，因此整个系统必须在真空中运行
• 光源原理：看起来像蜘蛛丝的细线实际上是熔融锡，以每秒50,000滴的速度射出，被4台CO2激光气化——"这种激光在汽车行业用来切钢，我们用4台来射击一滴锡产生等离子体，温度比太阳还高"
• 等离子体产生的EUV被Carl Zeiss制造的收集镜捕获——这些镜子是人类制造的最平整表面
• 精度要求：TSMC说等效于"从月球射出激光击中地球上的一枚硬币"
• 每片晶圆曝光能耗自2018年以来降低60%以上

核心要点：High NA通过增大数值孔径（镜头开口角度），可以一次曝光打印更小的设计，避免多重曝光的复杂性——但更大的光学系统意味着更大的机器和更高的价格。

• "High NA"即高数值孔径——更大的镜头开口让光以更陡角度进入，捕获更精细的芯片设计
• 标准EUV打印极小设计需要多次曝光（multiple patterning）："一变二，二变三，三变四，工艺变得非常复杂，良率下降"
• High NA可以用更少的掩膜一次完成——节省时间和成本
• Intel已用High NA处理30,000片晶圆，称可靠性是前代的两倍
• Samsung称High NA可减少60%周期时间
• 2024年数据：EUV售44台（$2.2亿/台），DUV售374台（$500万-$9000万/台）；EUV虽仅占总台数不到8%，但贡献38%的系统销售收入
• 功耗是个大问题："如果不提高AI芯片的能效，到2035年模型训练可能消耗全球全部能源"
• ASML生产速度：每小时约200片晶圆，7×24×365运转，目标提升到每小时数百片

核心要点：美国禁止ASML向中国出售EUV，但中国仍大量购买较旧的DUV机器——ASML中国业务从峰值49%降到30%。

• EUV出口管制始于第一个Trump政府任期
• 没有EUV，中国能否自研？分析师："我觉得中国进入这个领域的可能性很低"——但中国正在想办法用7nm（不需要EUV的最先进节点）做规模化，"在智能手机和个人设备领域已经成功"
• ASML中国业务占比曾达49%——因为2022年市场高峰期积累了大量中国订单，而2023-24年全球其他地区需求下降，产能被用来消化中国积压订单
• 2024年Q4降至30%
• Fouquet被问到关税影响时坦言："简短的回答是我不知道。如果谁知道，可以赚很多钱"
• ASML的800个全球供应商和复杂的跨国运输路径使关税影响更加复杂

核心要点：TI正在北德克萨斯建设七座工厂，赌的是芯片制造回流美国+AI拉动基础芯片需求。选址击败新加坡，Apple承诺在此生产iPhone芯片。

• TI $600亿七工厂项目：Sherman四座+达拉斯附近一座+犹他Lehi两座。建成后产能将是现在的5倍以上，每天生产数亿颗芯片
• Apple宣布在TI新工厂生产iPhone和其他设备的关键基础芯片——"Apple正在美国打造一条端到端的硅供应链"
• CNBC是首家进入Sherman工厂内部的媒体。整个园区面积超过70个足球场或两座帝国大厦
• TI的核心业务是模拟和嵌入式芯片，使用45-130nm较旧制程——但全部7座新工厂使用300mm晶圆（vs 200mm），面积增加2.3倍，成本效率大幅提升
• 选址故事：最终决选在新加坡和Sherman之间——Sherman胜出因为本地水权（Lake Texoma）、电力资源和距离TI达拉斯总部近
• 联邦支持：$16亿CHIPS Act资助 + Trump大法案中的35%投资税收抵免（对2026年底前动工的工厂加码）
• TI与Sherman的渊源：1966年就在此建过150mm工厂，2020年计划关闭时当地政府通过税收减免和水费折扣挽留成功
• Sherman市长Shawn Taemann的祖父曾与Jack Kilby在TI共事——Kilby 1958年在TI发明了集成电路

"Nvidia sells a one GPU for $35,000, and they're selling a part for $0.40." —— 行业分析师

核心要点：芯片制造是极度耗水耗电的工艺，TI在干旱频发的德州建厂面临独特挑战——但Sherman拥有罕见的Lake Texoma水权和当地发电厂。

• 用水量惊人：满负荷运转时TI Sherman工厂将使用1,700加仑/分钟——"半导体产业几乎将我们城市的用水量翻了一倍"
• TI目标回收至少50%、最高80%的水
• 德州约四分之一处于干旱状态，但Sherman拥有Lake Texoma的水权——"我们自己处理水，从Lake Texoma抽取，我们有水权，大多数社区没有"
• 新工厂100%使用可再生能源。300mm制造的能效优势：用几乎相同的能源生产2.2-2.3倍的芯片
• 电网风险：2021年极端冬季风暴导致德州独立电网故障，至少57人死亡，Samsung和NXP停产（TI称维持了关键运营）
• TI的应对：多条输电线路、大型柴油储罐和发电机可支持数天运转，加上Sherman本地电厂刚扩容

核心要点：Apple在A19 Pro中将Neural Accelerator直接嵌入每个GPU核心——本质上是在GPU中加入类似Nvidia tensor core的能力，让iPhone达到MacBook Pro级别的AI性能。

• A19 Pro是iPhone 17 Pro和iPhone Air的核心芯片，基于TSMC最先进的3nm工艺
• 关键架构变化：不是在Neural Engine上加码，而是将neural processing直接嵌入GPU核心——"GPU是一组并行运行的小处理器，现在每个都能在3D渲染和神经处理指令之间无缝切换"
• 实际效果：游戏画质AI增强、图像渲染效率提升，开发者不再需要单独调用Neural Engine——"现在工具就在他们已经在用的引擎里"
• 分析师解读：这些neural accelerator"本质上是tensor core的设计"，使GPU更接近Nvidia在云端处理器上的做法
• Apple芯片高管被问"这是否该向投资者证明Apple的AI战略没问题"时回答：neural accelerator出现在所有芯片上，"包括入门级iPhone 17"——表明这是全线架构级的AI投入

核心要点：Apple在iPhone 17/Air中实现了100%核心芯片自研——N1挤掉Broadcom的无线芯片，C1X继续替代Qualcomm的modem，分析师预计1-2年内全线产品切换。

• N1是Apple首款自研无线和蓝牙芯片，搭载在全部iPhone 17系列和Air中——挤掉的是Broadcom（Broadcom股价短暂下跌后反弹，Apple仍保留技术许可协议）
• C1X是Apple更新的自研modem，仅搭载在iPhone Air中。比C1快2倍，比iPhone 16 Pro中的Qualcomm modem省电30%
• Apple芯片高管确认："Apple现在控制手机中100%的核心芯片"
• N1的隐藏能力：与A19 Pro协同设计，可以在大SoC几乎睡眠时让无线模块以极低功耗运行后台任务——如精确定位（用WiFi接入点而非GPS，省电）
• Qualcomm方面：分析师认为"不构成威胁——Qualcomm仍是modem金标准"，Snapdragon在Android高端手机中仍然无处不在。但Apple的modem未出现在17 Pro中，"因为Qualcomm仍然做最好的modem"
• C1X没进Pro的原因：Apple说"我们专注于Air需要什么"，但分析师解读为Qualcomm modem性能仍更强
• 预测：1-2年内Apple全线产品（Mac、iPad）都将搭载自研modem；GPU中的neural accelerator也预计会扩展到M系列芯片

"Does Apple now control all of the core chips in its own phone? Yes, 100%." —— Apple芯片高管

核心要点：A19 Pro依赖TSMC台湾的3nm产线，亚利桑那工厂最快2028年才能达到3nm——Apple面临2-3年的台湾依赖窗口期。

• TSMC亚利桑那正在向3nm生产推进，目标2028年——但目前"还没到那一步"
• Apple芯片高管坦承："我们对TSMC推进美国制造非常兴奋——时区方面会有帮助，供应多元化也很重要"
• 分析师更直接："如果你需要最前沿的工艺，目前只能在台湾。直到Intel成为可行选项——至少还要2-3年"
• Intel 14A工艺是潜在替代方案——"如果14A真的兑现了所有承诺，我认为Apple会认真考虑"
• Apple $6000亿美国投资承诺（4年），以及Tim Cook与Trump政府的互动，都是在应对100%芯片关税的威胁
• Apple仍依赖Samsung的存储芯片和TI的模拟芯片——但核心处理器、modem和无线芯片已全部自研