[心得] 《芯片战争》全面剖析半导体的前世今生

楼主: wackynoteis (Wacky)   2023-04-18 12:03:29
《芯片战争》读后心得:全面剖析半导体的前世今生
硅时代的新赛局,解析地缘政治下全球最关键科技的创新、商业模式与台湾的未来
图文好读 https://readingoutpost.com/chip-war/
美国祭出了芯片法案掐住先进芯片锁喉点,而中国不断加码投资半导体,“去美国化”有
可能成功吗?台积电终于在美国设厂,硅盾的保护力有多持久?台湾的地位真的不可取代
吗?世界各国的半导体竞赛逐渐升温,下一个引爆点会在哪里?未来世界的版图会如何改
变?今天要介绍的这本书你绝对不能错过。
这本书为什么值得一读?
《芯片战争》的作者是克里斯・米勒(Chris Miller),他的专业领域是国际史、总体经
济和地缘政治。他在研究美国和苏联冷战竞赛的过程当中,发现半导体扮演了最关键的角
色,因此决定以芯片为主题展开庞大研究。他采访上百位芯片业的相关人士,抽丝剥茧大
量的参考文献,完成这本横跨历史、国家和产业的史诗级著作。(p.s 这本书的参考文件
竟然高达 409 笔!)
这本书想传达的核心观点是,作者认为芯片不只是决定了上个世纪冷战的结局,也即将决
定这个世纪美国和中国冲突的终点。在这种多国角力的复杂局面之下,台湾的台积电更扮
演了极度关键的角色。我认为特别是身为台湾人的我们,更需要了解芯片发展背后的来龙
去脉,对自己在世界局势的优势和风险能有更好的理解。
而且,这本书还有一个特色我一定要大力称赞。这本书的外表是一本芯片历史的科普书,
可是它读起来简直比小说还要精采,作者的叙事手法十分平易近人,我敢保证任何对芯片
产业一窍不通的外行人,也能从这本书中获得很多阅读的乐趣和扎实的收获。我很难想像
竟然有作者可以把这种看似艰深复杂的庞大主题,用这么吸引人的方式写出来。
以前好像没人在乎半导体?
跟大家分享一个我自己的真实故事。
我在 2018 年的时候,当时还在台积电担任机台开发跟整合的主管,刚好那年有出差的机
会,我就到了德国的汉诺威工业展(Hannover Messe)1去取经。汉诺威工业展是全世界
规模最大的工业展,参展的厂商来自你想像的到的各行各业,像是汽车产业、化学产业、
物流和仓储产业、能源产业,以及各式各样自动化和数位化的产业。展场有好几个足球场
大,我花了四天的时间走到脚都快断了还逛不完。
当时我遇到一件很好玩的事情,我在逛一个汽车产业的设备商的摊位,我跟对方的经理换
了名片,我向他自我介绍,说我是来自台湾的台积电。
他问说:“你的公司是生产什么的?”
我回答:“We made chips.”
他听了觉得很奇怪,做出一个用手拿东西吃的表情,向我再度确认:“Chips?”
这时候我才知道“误会大了”,他搞错了!因为英文的 Chips 可以翻译成“芯片”,也
可以翻译成“薯条”,他以为我的公司是在生产薯条的!我连忙跟他澄清,我们做的是
IC 积体电路,就是在电脑和手机里面会用到的那些电子芯片。他才似懂非懂的点点头,
可是我猜他还是不清楚我的公司是在做什么的。
从那一次参加汉诺威工业展,以及跟很多厂商互动的经验告诉我:即使是在一个这么仰赖
芯片的产业环境里,绝大部分的人根本都没听过台积电,觉得芯片好像是跟自己很遥远的
事情,因为我们平常肉眼根本看不到这些芯片。
那么,为什么最近这几年,半导体的议题开始浮上台面,甚至成为了国际列强角力的重点
呢?我们必须从芯片产业的历史开始说起。
半导体的历史起源
半导体的历史跟军事用途有很深的渊源。
在第二次世界大战的时候,轰炸机投下炸弹的准确度非常差,除非你使用地毯式轰炸,否
则很难炸到目标。后来美国开始研发机械式的“投弹瞄准器”,把轰炸的精准度提高到了
两成左右。但是机械式的计算器,缺点是不够准确、而且还不容易操作。后来,美国使
用 1 万 8 千根的“真空管”组装出了庞大的超级电脑(ENIAC),用来计算弹道还有破
解敌军的密码。但是一台真空管电脑就占满了整个房间,而且三天两头就会故障。
当时,科学家开始研究一种叫做“电晶体”的技术,它比真空管更可靠、体积更小、性能
更好,唯独它的生产造价太过高昂。有一些科学家察觉了电晶体背后的巨大潜力,开始思
考如何用更有效的方式制造它们。其中最有效的一种方式,就是把好几颗电晶体摆放在同
一片硅芯片上,让电晶体更好串接和组装在一起,这就是我们后来熟知的“积体电路”,
或者称为“芯片”。
然而,开发一项新科技需要大量的经费。所以在那个时期,半导体制造公司(快捷半导体
、德州仪器)主要是跟美国国防部合作,帮忙提供最新技术的芯片,让国防部可以更准确
地计算飞弹和炸弹的投放位置。国防部也提供大量的经费让这些公司尽全力研发。这种仰
赖芯片导引的炸弹,在战场上开始发挥功效。
像是美国在越战的时候,在还没安装芯片导引系统之前,曾经为了炸一座越南的桥梁(颔
龙桥),投放了 638 枚炸弹,却“没有”任何一枚炸弹能够击中目标。后来,美国军方
采用了德州仪器的雷射导引炸弹之后,精准炸毁了这座桥,还有其他无数的铁路、建筑和
战略目标。
半导体的制造技术从军事应用开始发展,直到成本降低、技术成熟、能够大量生产之后,
才开始把重心转向了个人电脑和消费性电子产品。而提到半导体跟军事用途的渊源,我们
还可以把目光放到苏联和中国身上。
为什么苏联落后了?
这本书填补了我对于半导体的知识空缺,特别是对苏联和中国半导体的探讨上面。像是苏
联和美国在冷战的时候,两边的核武器形成一种恐怖平衡,但是苏联在半导体却输到看不
见美国的车尾灯?
当时在冷战的时候,美国知道自己在坦克、军舰和飞弹等传统钢铁武器是很难跟苏联抗衡
的,所以他们把越战的时候学到的“精准打击”观念沿用到冷战当中。也就是说,国家军
力的强大程度,跟武器的精准度有最高的关系。我的飞弹即使比你少,但是攻击的时候射
得比你准,防御的时候拦截的比你多。因此,哪个国家能够把愈高科技的半导体放进愈多
种武器里面,这个国家的优势就愈多。这就是当时美国的“抵销策略”,强调的是重质不
重量的高科技军力。
苏联当然也察觉到这个趋势,他们采取的策略是“抄袭”。透过强大的 KGB 情报单位,
他们派出成千上百的间谍到美国窃取半导体芯片,带回国之后要苏联的科学家完全照“抄
”。这个招式用在核武器很有效,毕竟核武器顶多上万个零件。但是对于半导体的研发和
量产,单纯的抄袭就行不通了。
这个产业需要的是极度精密的生产设备,加上复杂的零件和原物料供应链,很多最高品质
的技术甚至来自于欧洲和日本。生产半导体过程当中的每一个步骤都牵涉到专业知识,有
些技术甚至不会写下来,就算连苏联这么厉害的间谍机构也没办法窃取到所有必备的半导
体知识。此外,苏联的半导体制造完全是国家说了算,完全以军事科技为主,科学家没有
任何其他的创意空间。而且就算抄成功了某一种科技,还是落后了美国好几年的时间。美
国硅谷就像是一个全球网化网络的半导体重镇,而苏联就像是美国硅谷的一个分公司罢了

美国对抗苏联的抵销策略奏效,赢在半导体芯片跟军事武器的深度整合。
东亚半导体产业的崛起
为什么东亚会成为半导体的生产重地?
首先是日本,他们虽然不是半导体理论的发源国家,但是在生产和销售方面特别有一套。
当时二次世界大战结束,美国一方面为了经济利益向日本提供大量援助和技术转移,二方
面为了阻止共产主义的扩张,在半导体生产的方面采取“授权”的策略,授权给日本制造
,再从中抽取权利金。最知名的索尼(Sony)公司的创办人盛田昭夫,他就拥有很敏锐的
商业嗅觉,透过生产廉价的收音机、电视和音响系统,开始以消费性电子产品打入全世界
的市场。只是后来日本半导体发展得太好,美国开始有了歪脑筋。
接下来谈韩国,像是最知名的三星半导体事业是从 DRAM 开始起步的。DRAM 指的是“动
态随机存取内存”,用来储存电脑正在运作的程式和数据。美国硅谷一开始对于韩国还
有一点顾忌,但后来他们宁可与韩国合作,让韩国可以跟日本削价竞争,正因为“敌人的
敌人,就是我的朋友。”所以日本和韩国的半导体就此展开了激烈的竞争。
再接着是台湾,最经典的就是台积电的诞生。“台湾的科技教父”李国鼎先生在 1960 年
代说服张忠谋让德州仪器在台湾建厂,台湾从那时候开始进入半导体产业。后来在 1980
年代,再次邀请张忠谋来台湾创立台积电。他在德州仪器把大量生产的良率大幅提升,在
业界有很高的声望,他说服了荷兰半导体公司飞利浦对台积电进行投资,授权生产技术和
智慧财产权给台积电,还聘请大量的留美半导体人才,后来打造出这家世界顶尖的半导体
公司。
而东亚的其他国家,像是新加坡、马来西亚,以及后来居上的中国,都在半导体的制造和
组装投入大量资源,成为全世界半导体的生产重地。根据书中引用的数据显示,对于全世
界来说,在东亚生产的半导体比率,内存芯片占了 90%、逻辑芯片占了 75%。
由于军事、科技、工业,以及太多趋近于民生必需品的设备与装置都需要用到半导体,只
要这片区域发生动荡,对于全世界的影响将是难以想像的灾难。
中国半导体的失落和崛起
这本书也解答了我心中的两个问题:中国为什么到了 1990 年代才开始发展半导体,之前
他们都在干嘛?而直到最近,美国为什么要下重手,去限制中国发展半导体?
在 1960 年代,正当美国和世界各国发展半导体的同时,中国在做什么?当时毛泽东掌权
,展开了“文化大革命”,把大量的知识份子和技术劳工送往农村,要他们接受社会主义
的再教育。而韩国、台湾和其他东南亚地区的国家,则是把农民拉出农村,让他们进入半
导体制造工厂做薪资更好的工作。所以,虽然当时的中国口口声声说“所有人都必须制造
半导体”,但是实际上做的,却是跟其他所有国家背道而驰的事情。其他国家的农民是拼
命往工厂挤,中国则是把稍微有点聪明才智的人全部往农田送。
一直要到了 1980 年代末期,中国的华为公司才正式创立,但是到了这个时候他们别无选
择,只能仰赖外国的芯片和生产设备。简单来说,中国的半导体产业是站在外国的科技基
础上来发展,而这是一把双面刃。往好的方面看,中国凭借著大量的人口红利和政府政策
补助,他们的半导体业开始高速发展。往坏的方面看,一旦这些外国的科技基础被“禁止
使用”,那就像是喉咙被掐住一样难受。
直到近期,中国公司的科技发展和经济规模直逼欧美强国,甚至在很多领域开始领先。这
让美国意识到一件事情,当时他们对抗苏联采取的军事抵销策略,会不会被中国用来对付
自己?
半导体成了中美冲突的关键
综合了很多考量之后,美国选择对中国祭出了“芯片法案”和各种制裁的禁止令,对中国
的半导体发展造成了重大的打击。然而,中国却没有反击的能力,这就是因为前面提到的
,中国半导体的发展是站在外国科技的基础上。美国就是看准了半导体能够起到“唢喉”
的功用。
举例来说,苹果的 iPhone 背面刻了一段文字“加州设计,中国组装”,这很容易让人产
生误会。因为 iPhone 里面最关键的处理器“只能”在台湾生产,世界上除了台积电之外
,没有一家公司有制造苹果所需芯片的技术和产能。
制造半导体需要高度精密的生产和检测设备,以及各种辅助芯片设计的电脑软件,而这些
技术都掌握在美国还有他的同盟国家身上。这些关键技术就是半导体的“唢喉点”(
Chip Choke),只要缺乏了任何一项,任何公司都没有办法量产最高科技的芯片。
像是最精密 EUV 极紫外光微影设备,关键技术就掌握在荷兰、美国、德国的手上。这项
技术经过 30 年的研发,投入了数百亿美元的资金,集结了全球最顶尖的制造工艺。我们
半导体圈内人都会笑称 EUV 就像是“外星人的科技”,这台设备的精密程度真的是超出
我们任何人的想像。这本书针对这项技术做了精彩又浅显易懂的说明,例如“引导极紫外
光的准确度,就像要击中月球上面的高尔夫球一样精准”,我认为非常值得一读。
这也呼应到前面所说唢喉点,美国禁止 EUV 设备被卖到中国,直接断了中国量产最高科
技芯片的路。再加上各种对软件、硬件和供应链技术的限制禁令,等于在很多个唢喉点上
面同时下手,让中国十分难受。
后记:芯片型塑了近代社会的过去与未来
《芯片战争》这本书让我读完后大呼过瘾,作者详细说明了半导体这个 70 年前还不存在
的产业,反而决定了今天世界的样貌。从玩具到汽车、从微波炉到飞弹、从手机到股市,
我们的生活俨然离不开芯片,大国之间的角力也跳脱不了芯片的竞争。
这本书带给我很多的收获。从以前我在汉诺威工业展感觉半导体好像没什么人在乎,到现
在半导体的议题浮上了国际台面,这本书让我充分了解了半导体产业发展的历史原因,以
及各个国家之间对半导体的爱恨情仇,还有在半导体发展过程当中,是如何决定了各个国
家之间势力的此消彼长。
这本书除了业内人士读起来会热血沸腾之外,圈外人读起来也会感到很深刻的震撼跟启发
。我以曾经在半导体工作过的经验向大家大力推荐,这是值得人手一本的精采著作。
作者: DAKOU (大口)   2023-04-18 12:07:00
作者: skyhawkptt (skyhawk)   2023-04-18 13:28:00
推荐这本阅读半导体简史的精彩好书Chip那段好有画面XD
作者: pshuang (中山先生忠实信徒-我爱萝)   2023-04-18 16:45:00
台GG早期本来就是B2B 一般人根本没听过
作者: furio (void)   2023-04-19 19:48:00
不用说tsmc,当初intel认识的人也不多,是砸大钱行销天天蓝人敲锣打鼓大家才知道这家公司
作者: widec (☑30cm)   2023-04-19 23:25:00
2018竟然德国人不知道芯片是什么好神奇
作者: g9xuggf (fdsf)   2023-04-20 00:41:00
比什么讨厌的小粉绿写得有水准多了Y
作者: skyhawkptt (skyhawk)   2023-04-20 17:53:00
地缘政治/武汉肺炎/台海问题国际化让TSMC在2019开始成为热门主题,德国汽车业缺芯片后不敢再装聋作哑
作者: benothing (禹枫)   2023-04-20 23:03:00
谢谢分享,原本想说是类似散文性质,这样子就有兴趣去买来看了!
作者: levs (levs)   2023-04-21 19:54:00
今天去图书馆借到日文版,如原PO所述很会讲故事,感谢分享。日文版参考文件列表有64页...
作者: edgexu (edgexu)   2023-04-28 09:20:00
请问楼上,在那个县市的图书馆可以借到日文版。

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