电工堆栈将移动世界|安德烈·霍洛维茨（Andreessen Horowitz）

软件将办公室数字化。档案柜成为数据库；人队列成为API。拥抱代码的公司向前施加了冲刺，而那些没有落后的公司。

但是革命不平衡。在物理经济中，软件将规划和设计数字化，但在循环操作中，“最后一英里的行动”仍然受到真正的世界复杂性和人类的束缚。制造生产率蓬勃发展在1990年代和自动化中，平稳在2000年代中期，很容易获得吸收以及需要自动化进一步打击机构和物理的互补投资约束。

相比之下，电子商务和媒体等数字领域迅速复杂，迭代代码，在云和移动上进行扩展，并避开钢，混凝土和调节的摩擦。为了使物理扇区匹配该轨迹，我们首先需要一个真正将钻头连接到原子的桥梁。

那座桥是Electro工业堆栈``使机器能够像软件一样行为的技术：矿物质和金属被处理成高级组件，存储在电池中的能量，电源电子传导的电子，电动机和执行器传递的力，所有的都由在高性能计算上运行的软件精心策划。

这是从仅召唤出租车到采用方向盘的软件的软件的转变。软件吃了世界。现在它将移动它。

电工堆栈是不可避免的这

电工业堆栈正在改变我们构建和运行机器的方式。简而言之，2010年代通过API进行了物理工作流程，但2020年代将使自主系统和代理控制它们。

尤其是工业机器可能带有界面和端点，但使用它们仍然取决于默契知识，自定义代码和运营商，足以使复杂的设备进入运动。事实证明，可编程逻辑控制器几乎是无法编程的。这些系统的构建是为了利用软件，但是由于软件从未完全控制，工业生产力最终仍受到限制。

但这是开始改变的。高级推理模型和机器学习将继续崩溃人类意图与机器执行之间的距离：语言成为代码，代码变为控制并控制机器。我们正朝着一个世界迈向一个曾经需要多年专业知识和熟练技术人员的任务的世界，现在是由像对话一样自然的界面来调节的。

机器本身也在改变。基于电池，电源电子设备和高扭矩电动机建立的电气化系统更有效，更精确，并且对软件的响应更加敏感。它们可以在模拟中进行测试，在空中进行更新，并随着遥测源回设计而不断改进。在实践中，这意味着闭环系统，在这些系统中，感知，计划和控制实时运行，硬件旨在支持确定性控制。换句话说，有了电工堆栈，物理机器开始像软件一样行事。

重要的是，电工业堆栈并不是新的，但它的存在很容易错过。如今，核心组件已经支撑了储能系统，电动汽车，无人机和工业机器人。过去的突破性在山地通行证中占据了稀土生产，锂离子化学在Argonne National Lab率先开创性，来自DARPA支持的研究的SIC Power Devices，GM的早期永久性杂种Mogot，NASA的机器人技术，来自NASA的机器人，自主权，当然是Darpa Grand挑战的自主进步，当然是现代Logic Chips Chips silicic valley。

但是，中国现在越来越多地主导着这些技术的研究和生产。对于上游金属/化学品，电池，电动机/执行器和电力电子设备尤其如此。它没有领导的地方，就像在高性能计算中一样，它要么正在积极投资以追赶或寻求收集作为战争的战利品。这些技术可能是美国人，但是建立，扩展和升级它们的能力越来越多。

更广泛地说，AI与数字整合的工业基础的碰撞是物理世界中逐步改变生产力的真正解锁。特斯拉（Tesla）设定了步伐，通过融合软件，电气化系统和网络传感器在其产品和工厂中，将这一未来推动了近十年。但是我们必须进一步扩展和加速该模型。早期的迹象正在出现：二极管在EDA工具上设计PCB的边界语言模型，而其他的正在部署推理模型来监督自治系统。这就是道琼斯琼斯开始看起来更像纳斯达克的方式。使未来成为可能的底物是电工堆栈。

如果我们想领导下一个工业时代并保持世界的技术和军事超级大国，那么我们必须始终在冰球前进的地方滑冰。随着中国的前进，以机器速度向上移动商品，人和信息，我们有可能被困在过去。以下是对电工堆栈的每个部分的讨论，以及确保领导能力所需的内容。

矿物质和金属

锂，镍，铜和稀土仍然是标题依赖性。但是，作为计算，自主权和电气化量表，新的控制点正在浮出水：核反应堆的铀，电池石墨，半导体镀镀金和用于轻质合金的镁其他的。这些矿物质正变得战略性地与20世纪石油一样。

矿床在全球范围内分散，但真正的杠杆作用位于中游中国建造了州支持的，垂直整合的机器的中游。该中游控制化学，冶金和整理，将原始浓缩物变成电池级化学品，合金，箔，层压和粉末。利润率扩大和供应链的位置也是如此，通过长期卸妆来锁定客户，并推动上游集成以确保中国在全球执行的战略。

但是今天采矿专业和大三这不是以速度移动的结构。专业的大型巨型投影，高依从性和可预测的现金流，而不是快速采用新技术甚至数十年历史的软件。大三学生可能更快，更容易耐受风险，但他们缺乏资本深度，允许肌肉和综合的下游关系，以便自行开发和运营一个矿物项目。结果，甚至突破性的提取，炼油和软件创新都难以扩展；缩小差距将需要新的采矿公司。

正如我们在我们的中概述的那样论文，将建立垂直集成的软件本地矿产和金属公司，这些公司使用AI，实时遥测和闭环操作以机器速度运行，以压缩开发时间表并更有效地运行。同时，Friends-Shore与盟友和美国国内能力的中游是有道理的。将其与长期的卸货，平价保险，有针对性的补贴，出口资金支持以及允许改革，因此项目的规模很快。像Kobold金属这样的公司玛丽安娜矿物质已经显示了如何完成。

电池

在锂离子之前，电力在很大程度上是在同一时刻产生和消耗的。太阳能和其他可再生能源可以在白天产生丰富的功率，并接近需要的地方，但是如果没有成本有效的存储，其价值很快就会下降。低成本，高能密度电池改变了这一点。现在，我们可以有效地存储，移动，调节和传递电力，从而为从数据中心到无人机的所有功能提供动力。

坦率地说，如果没有主要的西部电池电池制造商能够为网格束缚的系统提供储能单元，那么电工堆栈就无法扩展。真正的“能源优势”策略必须包括电池。《降低通货膨胀法》释放了公告和国内规则，但许多项目都被限制，资本或政策障碍。几个球员特斯拉，一个，Ultium和其他人仍在建设中，但美国最终将需要数百种年度能力来满足目标。

作为坍塌最近插图的Northvolt，建造一个西部电池基地非常艰难。您必须固定前体，主细胞化学和涂料，并站立模块/包装线，具有有意义的产量 - 所有资本密集型和赚钱的边缘。中国冠军在规模和过程知识上越来越多地领导：CATL补给品约40％的全球EV容量和约20％。两者都为特斯拉提供电池和制造设备。随着高尼克尔将CEDE市场份额融合到铁磷酸锂和更新化学，制造业和研发的重心专业知识转移到中国。

至关重要的是，仅关税和禁令就没有减少依赖。他们通常只是将中国的作品转移到其他合规管辖区。真正的独立性意味着与韩国，日本，墨西哥和越南等国家建造全新的盟友工业生态系统。

来自需求方，我们的投资组合公司基本力量展示了一个潜在的获胜模型：使用专有软件和牢固的客户关系捕获更高利润的存储服务，然后将上游集成到关键组件中，以稳定挥发性供应链并捕获利润率。但是，如果美国要真正领导电池，无人机或机器人技术 - 必须进一步加速生产能力。

这意味着一项全面的工业战略，具有长期的副业，有针对性的补贴，战略合作伙伴关系和积极的允许改革，并通过流程专业知识的转移来搭配快速的制造规模。松下特斯拉合伙是一个很好的例子：日本带来了数十年的细胞制造知识，使Gigafactory的竞争能力远比绿地努力单独实现的速度要快得多。实际上，大规模重新审议将需要全部政策，采购和国际协调的工业执行权。

电力电子

电力电子是现代机器的隐藏神经系统。其核心是功率半导体，与处理信息的逻辑芯片不同，管理能量本身自身转换，倒转和调节源和负载之间的流量。

从历史上看，电力系统依赖于慢速硅开关，钢核变压器和笨重的模拟控制。在高压和频率下，这些方法处于极限状态。宽带设备（例如碳化硅（SIC）和氮化壳（GAN））开关速度更快，可以承受更高的温度，并实现精确的数字控制。这个软件驱动的固态（没有活动部件）基金会将电工堆栈缝合在一起。

SIC已经锚定电动汽车逆变器，DC快速充电器和公用事业尺度的太阳能/风，而Gan则在紧凑的充电器，电信和高功率雷达系统中闪耀。随着电压的增加，两者都将扩散到数据中心的功率基础设施中，并且在航空航天，防御和电网之间采用了从飞行员转变为实际计划。例如，Astro Mechanica使用SIC转换器在喷气引擎压缩机中驱动高功率电动机，从而解锁了新的飞行方式和渴望电力的军事应用。

值得注意的是，美国仍然在WBG设计和制造知识方面拥有技术优势，但上游风险是真实的：中国占主导地位镓和其他关键输入，并且正在迅速扩展晶圆和设备。yofc据报道，沃汉的$ 2.8B SIC WAFER FAB在大约18个月内升起，目标是国内需求的很大一部分，比特正在为10C（！）快速吸引者制作生产，而Innoscience一直是选定作为新兴DC数据中心功率生态系统中NVIDIA的关键GAN供应商。这种崛起压力使西方供应商成为SIC Manufacturing的美国先驱Wolfspeed，使Sharper逐渐破产。

扩展WBG电源电子设备对于放松网格的基础设施瓶颈也至关重要。自2020年以来要求对于某些Power Transformer课程而言，全国有4000万个发行变压器的一半超过33年服务寿命。现在美国进口我们的电力变压器的80％和我们的分销单元的50％，关税在电钢和铜上推高的成本更高。交货时间有涌动一些单位价格上涨了95％。该系统无法建立以满足电力需求的激增；前进的道路是由国内生产的WBG电力电子产品构建的固态变压器。

为避免瓶颈，美国必须规模200毫米晶圆和外观产量更高的生产，并将SIC/GAN采用采用到最高的用例中，例如电力变压器和频谱优势。政策应创造需求拉力并资助宽带包装和研发。未来的系统将需要大量精确管理的权力；传递它将取决于数字控制下的固态电子设备。

电动机和执行器

电动机和执行器将电能转换为机械运动，例如在无人机电机或工业机器人臂中。如今的表演负责人是使用无刷永久性磁铁同步电动机（PMSM）ndfeb磁铁，以扭矩密度，效率和紧凑度珍贵。但是，这一优势带有战略成本：依赖稀土。

运动系统的替代方案涵盖了运动设计和致动类型，每种都有权衡。在电机方面，就职设计是坚固耐用的，稀有的，但效率较低。伤口场机器消除了永久磁铁，但增加了复杂性和热度开销。切换弹性电动机完全避开磁铁并耐受热量，但需要复杂的控制；和基于铁氧体PMSM使用低成本磁铁，但性能更少。市场正在对这些应用程序进行测试。信号无稀土的下一代设计，而宝马和雷诺则部署伤口场单元。

致动选择也在不断发展。飞行表面，倾斜座椅，导弹鳍，起落架和工业最终效果正在从老式液压系统转移到机电系统，以降低重量，更高的可靠性和精确的数字控制。线性和直接驱动执行器支配当今高性能用例压电在软机器人技术和其他利基应用程序中，设计的精度和合规性最重要。物理学仍然施加限制，但是材料，控制和集成的增量进步继续范围内范围内的性能差距狭窄。开源设计以及更广泛的组件商品化进一步扩大商业可能性值得注意的是，同样的堆栈是小的基础

第1组``无人机改变了现代战场，并且在很大程度上取决于外国采购的电动机。尽管西方公司仍然在特定电动机的最高性能层中保持领先地位，例如伺服器最严重的近期生产差距在于无人机电动机，仍然来自中国的绝大多数。

为了解决这个问题，美国应该继续固定磁铁供应，鼓励性能允许的无稀土电动机设计，重新验证PMSM生产用于关键任务的使用，并迅速站立一个国内无人机生态系统。同时，投资于诸如变速箱，轴承和编码器之类的精确组件。整个堆栈中的运动和执行效率化合物的较小增长，并且作为通用机器人量表，这种工业肌肉将移动GDP的较大分数。

计算

计算层将电能转换为智能，控制着从自动驾驶汽车到高级武器系统和工业机器人的一切。如今的表现领导者是2至4 nm级的逻辑 - 最常由NVIDIA设计的GPU，由TSMC制造。领导提出了地缘政治挑战。美国依靠海上工厂来生产其最先进的芯片。

打破NVIDIA/TSMC优势是非常具有挑战性的。Custom AI ASIC可能能够按照延迟和成本来击败GPU，但面临相同的铸造厂和包装限制，而且软件较弱。最终，生态系统推动了性能和库达是一条深层护城河。出口控制CAP中国进口GPU，但灰色市场和新的15％征收在诸如NVIDIA S H20之类的较旧芯片上，保持群体在传统节点上成长（中国2倍更大电网。）

计算仅超过GPU；高级包装现在将性能限制与晶体管缩放一样多。系统设计已从单芯片扩展到整个机器，例如将模具，内存和与机架级功率交付和冷却的互连相互连接。同样重要的是，软件框架，编译器，内核和驱动程序将模型映射到此拓扑，管理沟通和内存，并在基础架构中策划性能。

中国公司的成熟节点和低成本包装的规模领先；西方领导EDA，光刻和软件生态系统，但仍然缺乏台湾以外的真正的前沿制造能力。为了赢得胜利，美国人和盟友必须建立国内铸造和高级包装中心，为基材，HBM和组装与测试开发更深的生态系统。对高级硬件和软件的导出控制，包括EUV光刻，EDA工具和isas，也将仍然是重要的杠杆。

至关重要的是，美国需要一个美国的TSMC，因为TSMC仍然不愿意近海领先的晶圆厂被称为'硅盾战略。英特尔是否可以反弹填补这个角色是一个悬而未决的问题。同时，公司正在套期保值；特斯拉是倾斜在三星，在德克萨斯州站立能力。在美国控制晶圆厂和包装之前，整个堆栈仍在战略上暴露。

为一切供电的关键途径

电工堆栈是软件与物理世界之间的桥梁，该基金会为最终影响未来的机器而动画。

没有公司比比特。现在是中国电池制造商主导全球电动汽车市场，扩展到货物船，，，，火车，，，，公共汽车和工业设备。通过某些帐户，Byd甚至提供了超过一半的DJI无人机。这种宽度之所以可能，是因为其产品具有与Byd建立深层的相同核心技术专业知识矿物采购和精制，，，，电池，，，，电动机/执行器，，，，电力电子，，，，计算，最后集会。

我们不应旨在建立一个美国的BYD，而必须通过能够具有相同系统工程学科的综合供应商和OEM的生态系统来创建其等效的。没有这个基础，公司将被迫垂直融合，而不是策略，并且在扩展时会冒险瓶颈。

在这种情况下，安杜里尔可以实地无人机；萨罗尼克可以控制无人船；基本力量可以提供电池存储；Astro Mechanica可以为发动机提供动力；顶点可以保持航天器在线；Castelion可以指导超声导弹；辐射可以将核热变成电力；诺斯伍德和CX2可以建立RF系统；SpaceX可以降落火箭;和Frontier AI实验室可以火车或使用模型。如果没有确保电工堆栈，美国并不是真正控制其未来。

至关重要的是，获胜将需要将堆栈视为一个单个集成系统，而不是一组断开的零件。孤立的思想只会改变瓶颈。尽管这里不是重点，但为这些技术提供动力也将要求更多的发电能力。应对这一挑战将使世界一流的人才，深厚的运营专业知识以及在美国锚定的价值链中的协调政策，并与可信赖的盟友保持一致。

我们可以等待自我组装。在安德烈·霍洛维茨（Andreessen Horowitz），我们多年来一直在支持这一未来。现在有一个名字。在软件和人工智能的驱动下，电工业堆栈将移动世界，释放生产力的繁荣和工业复兴。这取决于我们确保它按照我们的条款发展。