原文
https://tinyurl.com/t4f82j9
翻译
https://mlkj24.pixnet.net/blog/post/33049717
Economist Dec 19th 2019
你身旁只传来夜间的蝉叫，以及那台借来脚踏车吱吱作响的声音，沿着高丽菜、甘蔗园，
往西边地平线那红色霓虹灯的招牌骑去。到你抵达田园尽头时，空气过滤系统的嗡嗡声，
压过了昆虫的声音。不锈钢围栏的后方，五栋工厂矗立在一片漆黑中。流浪狗在停车场的
车辆间漫步；设施旁的草丛洒水器运作著。高压电线从电塔一路向下到变电所，带来足够
的数百万瓦电力，这样的电力足够一个小城镇使用。
一些水分从水泥人行道上蒸发，在D2入口处形成了一些人造、仿佛雨水落在干燥土壤上所
产生的气味。D2入口位于西北角，通往只建到一半的第六座工厂。建筑工人离开这栋施工
中的工厂，骑着摩托车驶向黑夜。但即使再半小时就是凌晨零点，工作也还未结束；重机
具在停车场蓄势待发。这栋建筑物非常巨大；如果骑脚踏车绕一圈可能要花差不多十分钟
，走路可能要花一个小时。但这些都不太可能，因为在你试图接近前，保全就会从小屋跳
出来阻止。一些人冲出来挥手示意禁止，另一些人则仅用尖锐的视线盯着你。
除非你是在半导体或周边产业，工厂顶端的TSMC四个英文单字，跟全世界其他最有价值的
前三十大企业比起来，对你来说可能不代表什么。但苹果(过去六个月中排名第二，市值
一兆美金)、阿里巴巴(排名第七、市值四千五百八十亿美金)、Visa(排名第九、市值三千
八百亿美金)、迪士尼(排名第二十一、市值两千四百九十亿美金)跟许多其他公司，如果
没有台积电(排名第二十六、市值两千两百八十亿美金)的帮助，什么也不能做。
跟其他大公司不一样，台积电不卖东西给一般群众，但其晶圆厂卖的芯片，让其他公司的
产品或服务成为可能。电话、网络商场、智慧卡、串流影音以及各种产品都需要台积电的
芯片。在高阶晶圆代工这个市场，台积电拥有90%的市占率，透过其他公司无法匹敌的精
确生产，主导了现代世界所仰赖之基础设施的生产。
这个独特的能力，让台积电的重要性远超出商业领域。对美国、中国的先进产业都至关重
要。台积电在奈米级无与伦比的生产能力，影响了最高级别的地缘政治意义。
半导体是把如电晶体的各种元件，刻进硅里面的电路迷宫。运算能力可呈指数成长，这就
是所谓的摩尔定律(以英特尔创办人之一Gordon Moore命名)。摩尔定律可能是因为，要把
芯片做到更便宜、更好，仅需要元件做小就好。但要把异常微小的电路创造出来，需要非
常大量地增加实体设备投资。
不只是晶圆厂：是最好的晶圆厂
Not just fab: the fabbest
明年，现在施工到一半、座落在南科角落的台积电十八厂，就会开始为苹果的新iPhone生
产芯片。这些芯片将会把超过一亿七千万个电晶体浓缩在每个一平方毫米的硅晶上，制造
出仅有五奈米大小的结构。这比红血球小一千倍、比可见光波长短一百倍，也比爱滋病毒
的十分之一还小。
会比五奈米更小的东西，最后可能只有个别的分子 — 而且有些分子可能也没小多少。当
然，生技公司一直在生产这些分子，但他们是从下而上开始，借用自然界的机制，从一个
原子一个原子来制造产品。而半导体厂则是从上而下，切开事物。需要生产一个分子左右
大小产品的细节，也让台积电十八厂成为史上最贵的工厂，资本支出约为一百七十亿美元
。特斯拉最先进的上海工厂造价仅需五分之一。
晶圆的原料，是地壳中最常见的元素:硅。石英砂被精炼成纯度99.999999999%的熔融硅，
然后拉成长约两公尺，宽三十公分的圆柱体，接着切成圆形薄片。也许听起来不是很难，
但任何缺陷都会让硅上所必须乘载的电路混乱，因此必须是一块连续的原子晶格、一个单
一的晶体。要做比较的话，这样的硅晶体相对于一般的硅，就如同比成人还高的钻石之于
炭。
你有硅以后，你必须知道要拿它怎么办。设计一个拥有数十亿晶体管电路的能力，是软件
开发的产物，这几乎就跟台积十八厂的硬件一样令人印象深刻。这个电路，没有人类心智
那么复杂；但比任何人类心智都更难以理解。拥有长时间芯片设计经验的团队，艺术般地
仔细设计电路所需的运作功能；将程式序列分解为一连串的逻辑陈述，再复制到物理上的
设计。进一步的程式，将该设计执行并确实地模拟工作原理，试图发现有无错误跟新的可
能性。
上述设计的数位表现(digital expression) — 称为核心(Core)，你需要一台机器将其置
于硅晶圆片上；台积十八厂用光来达成，一如这个产业数十年来做的一般。但这样的光源
，需要一台如巴士大小的机械产出，由荷兰公司艾司摩尔(ASML)生产。
每台这样的机器中，有非常强大的雷射光，每秒可切割金属五千万次。雷射光前，则落下
体积非常微小、用于熔解的锡液滴。锡原子被瞬间加热到摄氏百万度，粉碎了原子核的外
层电子。这个新产生的自由电子，与原子核的交互作用，产生了所谓“极紫外光”、波长
仅有13.5nm。
由德国企业蔡司所生产的镜片，将极紫外光聚焦到硅晶圆上。在极紫外光即将照到晶圆时
，会先照到保护部分晶圆的光罩。没有被光罩保护的部分，则接受极紫外光照射，而被侵
蚀。被光罩保护的部分，则留下电晶体的结构。光罩的图案，与芯片所需的图案相反，所
以光罩下阴影的图案，正是芯片所需的电路。
为了实现几百个原子所刻划出来的图案，全世界的科技会聚成一个巨大的倒三角形。接着
在几奈秒之后，又重复一次。
由于台积电能会聚、操作这座巨型倒金字塔，所以成为了全球业界的领导者。这种能力，
是想进入此业界竞争者想匹配都很困难的。由于建晶圆厂的成本非常高，花时间在学习如
何完美地使用这些设备也变得异常昂贵。没有提前拥有专业知识，你就输了。即使你赶上
了台积现在的能力，它也已经准备好迈向下一个前端领域，把这个金字塔的底部加宽、让
金字塔更巨大、顶端更尖。
1987年台积电成立时，是周遭唯一提供租用服务的芯片生产商。但随着电路更小、性能更
高，晶圆厂越来越贵，有能力负担的公司也越来越少，因此台积电的代工业务也随之成长
。接着来临的是智慧型手机。
最好的手机公司，希望能优化其芯片的效能，并将芯片整合在该手机其他的电路中，而不
是从诸如英特尔手中购买通用芯片。但由于这些手机厂不是芯片制造商，他们必须要有公
司能制造他们所需的芯片。于是台积电成为全世界前两大科技钜子 — 华为与苹果 — 的
重要供应商；两间公司贡献了台积超过10%的营收。
在这种全球规模下的成功，也带来了新麻烦。正如台积电创办人、前董事长张忠谋在今年
11月员工运动会时说的：“世界已经不再安宁，台积将变成地缘策略家的兵家必争之地。
”世上尖端科技仰赖于两个超级强权，台积是这些科技独一无二的供应商，而两强权正准
备进行大战，无论在什么情况下，都令人感到忧虑。尤其当其中一个强权宣称拥有你国家
的主权，而另一强权誓言保护 — 且也许会要求回报 — 的情况下，忧虑也随着更大。
亚洲科技业常在说这世界将分成两个技术领域，美国跟中国，而产业供应链也会相应地倍
增和分岔。但台积电并不是那么容易模仿的。双方都想接触到最好的技术 — 且最好可以
阻止台积的领先技术也提供给对手。在5奈米的平衡点上，世界可能会因为前述理由而崩塌
。
转头背向晶圆厂，很快地又听到蝉叫声。踏板踩下去，霓虹灯渐渐黯淡。世上存在着合作
与精确的奇蹟，但也存在着令人恐惧的不确定性。