[心得]《芯片战争》:心得笔记

楼主: MAXjames (麦酷斯)   2023-08-26 12:36:02
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近来中美竞争已然白热化,大家赫然发现“芯片”这过去仅出没在半导体业的专有名词,
居然在这场大国博弈中扮演举足轻重的脚色。这本《芯片战争》用一篇篇精彩的故事娓娓
道来半导体产业的发展沿革,爬梳各国在“硅”时代下的地缘竞合,私以为是今年必读的
精采巨作。
其实原本看到那傲人厚度,已有硬啃的心理准备,没想到读来超乎想像地好看。每个章节
都设计得短小易食且情节诱人,不知不觉就完食。作者克里斯.米勒的功力实在深厚。
以下想从半导体业的历史轨迹、科技与政治和产业的兴衰等三个面向聊聊我的一些心得。
【历史的轨迹】
身为科技业小螺丝钉,对半导体的技术理论和产业现状都有一定理解,但对其历史就所知
甚微。因此这本书可说补足许多过往的知识空白,读来相当过瘾。
像是以前学校只会告诉你萧克利发明了电晶体,然后就马上讲解技术原理。等毕业、走进
职场,就理所当然地开始卖肝、照顾产线。但事实上,半导体从理论走向应用可说是条漫
漫长路。如书中所言:
半导体的发展不仅要靠学术物理学,也要靠精巧的制造技术。
理论只是基础,要能顺利量产,应用到你我惯用的产品中,背后需要仰赖无数前人的血汗
累积。
https://imgur.com/zOtpp6V
打造出第一个积体电路,或称“芯片”的大神基尔比(截自《芯片战争》)
大家熟知的张忠谋就是量产的翘楚。书中提到,老张很擅长系统化地调整制程,还很会“
训”人。他到德仪的几个月内,就靠铁血纪律将电晶体产线的良率提升到 25%。对照现在
的台积电文化,可说完全无违和。
https://imgur.com/kYWqTPW
护国神山的创始人老张(截自《芯片战争》)
另外,此书也解答许多我对产业结构的疑惑。像过去曾想过,为什么韩国可以霸占动态随
机存取内存 (DRAM) 产业的大半江山。读了此书才知道,最先搞出 DRAM 的居然是英
特尔,是因为后来不敌日本的强力竞争才放弃内存生产。
而韩国的 DRAM 产业就是在美日竞合的背景下产生的。当时硅谷认为,想对抗日本的记忆
体芯片产业,最好的方式就是找到更便宜的供应来源,让日本以外的国家生产它们需要的
芯片。正好当时韩国政府积极地想发展半导体,两造一拍即合。
美国不单为韩国提供市场,连技术也大放送。像美光就经由技术转移获得三星的资金,让
公司得以续命。硅谷透过这样的合作,让韩国生产 DRAM 与日本削价竞争。这样“敌人的
敌人,就是我的朋友”的概念,让韩国得坐收渔翁之利,步步走上 DRAM 的霸主位置。
读本书时常有种“原来是因为这样啊”的感受。作为从业者,常常太快跳到理论与应用,
忽略了背后的历程有多不容易。看着许多现在习以为常的东西如何步步发展成形,莫名很
感动。
【科技摆不开政治】
阅读此书的过程中,深深感受到“政治”的无所不在。
在《巨变时代》曾提到“战争”常是科技的发展的原动力,芯片技术自然也不例外。而最
初诱发芯片跃进的就是大家熟知的美苏两极对抗。
冷战时期的美苏在太空领域激烈竞争。苏联率先发射人造卫星史普尼克,还首次将人类送
入太空。感受到危机的美国开始急起直追,发起鼎鼎大名的“阿波罗计画”。
如此野心带动了芯片的发展。比方说,快捷半导体的第一个芯片订单就来自美国太空总署
。靠着将芯片卖给阿波罗计画,快捷从一家小新创,一跃成为拥有上千名员工的公司。
除了太空,芯片还有另一个与战争更接地的应用:导弹。像德仪的第一份大合约就是为大
型核导弹制造芯片。而芯片还帮助实现了军武的重大想望:精准打击。早期的炸弹其实不
大灵光,多数连目标都没能击中。有鉴于此,美国空军与德仪合作,将微电子与炸药结合
,制造出能精准击中目标的导弹。
最终,靠着精准打击导弹,美国在伊拉克战争取得极大成功。伊拉克军队配备的苏联国防
装备,面对美国的攻击完全束手无策。纽约时报的一则标题甚至说这是“硅对钢的胜利”
。靠着先进芯片,美国成功笑到最后,为冷战画下句点。
https://imgur.com/OtMqlWF
德仪制造的雷射导引炸弹实现美军精准打击的渴望(截自《芯片战争》)
除了美苏,还有另一组对抗同样精采:美日。
上个段落提过,其实日本的芯片实力曾力压美国。80 年代的日本在 DRAM 的市占率年年
成长,打得美国可说是弃不成军。当时超微半导体的执行长杰瑞.桑德斯就控诉日本公司
靠窃取智慧财产权、政府津贴和廉价资本在 DRAM 生产占尽便宜。不过日本并没有笑到最
后,原因容我卖个关子,后面会提到。
前头说过,韩国 DRAM 产业的崛起是美日竞合下的产物。事实上,如此竞争还造就了微影
制程设备巨头艾斯摩尔的崛起。
在半导体业有所谓四大设备商的说法,指的是应用材料、科林、科磊和艾斯摩尔等四间公
司。这四巨头生产了绝大多数的半导体制程设备。有趣的是,其中只有艾斯摩尔是荷兰公
司,其他三家总部都在美国。
怎么会这样呢?其实,当时日本在微影制程上也遥遥领先美国。在这样的背景下,美国把
位在荷兰的艾斯摩尔,视为取代 Canon 和 Nikon 等日本设备商的优质选项。这概念与帮
助韩国生产 DRAM 可说如出一辙。受惠于地缘政治的艾斯摩尔成为微影制程的王者,并一
路领先到现在。
https://imgur.com/E8whPHF
微影设备霸主艾斯摩尔(截自《芯片战争》)
说到科技与政治,当然得聊聊近来最夯的美中对抗。
事实上这场两强对峙可说是以“芯片”为轴的世界霸主争夺赛。像是近来 AI 崛起,美中
都想在这个重要科技取得领导权。而芯片恰恰就决定了 AI 的运算力,重要性可见一斑。
其他不管是 5G 或是区块链等应用都需要芯片在背后支撑。略为夸张地说,谁掌握芯片,
就等于掌握未来的世界主导权。
对此,中国发起所谓中国制造 2025,希望一举“超美”,成为半导体强权。而美国为维
持优势也推出各种补助法案,希望提升美国本土的晶圆生产力。在这样的地缘对抗下,过
往半导体全球化的生产模式开始面临挑战,“去全球化”俨然成为未来趋势。书中就引用
张忠谋的说法:
全球化已经死亡,自由贸易也几乎消失了。很多人希望它们能回来,但我认为它们不会回
来了。
身在半导体业,其实很早就领受到美中的地缘浪潮。对书中〈福建晋华〉这个章节超级有
感。因为当时晋华建厂时,我就是第一波前往验机的工程师。而做为美商,敝公司理所当
然地参与后来的美国禁令。我同事就在禁令当天被紧急召回办公室,再不能踏进入晋华无
尘室一步……
延伸阅读:美国限制对中国半导体公司福建晋华的出口
https://www.voachinese.com/a/trade-chips-technology-trump-china-entity-jinhua-zte-20181029/4633999.html
从最早的美苏,之后的美日,到现在的美中对抗。整个半导体产业发展可说和各国的角力
博弈密不可分。
【兴衰的反思】
本书谈到许多国家产业与公司的兴衰。所以最后这段落想分享我从中得到的一些启发,聊
聊什么模式能创造成功,什么思维则会导致失败。
〔破坏式创新〕
一家公司要能成功,势必要打破过往的“局”。针对这点,书中提到一个非常重要的观念
:破坏式创新。这是哈佛教授克雷顿.克里斯汀生所提出的理论,意指要用新技术颠覆现
有的模式。
前面提过,最早实现 DRAM 量产的其实是英特尔。但 80 年代的英特尔在日本的强力挑战
下面临极大危机。此时它们获得 IBM 的一个小合约,为一个叫做“个人电脑”的新产品
制造芯片。IBM 与一个名叫比尔.盖兹的年轻程式设计师签约,让他为电脑编写软件。
时任英特尔总裁的葛洛夫面临重大抉择,是要转身投向新技术?还是继续在DRAM 苦苦挣
扎?最后他壮士断腕,让英特尔退出内存生产,把 DRAM 市场让给日本。这是个艰难的
决定,毕竟那时根本很难想像个人电脑的市场会超过 DRAM。如葛洛夫自己说的:
“破坏”是显而易见的,但“创新”如果奏效,则需要好几年后才看得出来。
当然,最后的故事大家都知道了。个人电脑成了几乎所有人的标配。英特尔在个人电脑晶
片市场奠定垄断地位,直到现在都难以撼动。
https://imgur.com/boKyFrz
葛洛夫与比尔盖兹(截自《芯片战争》)
书中多次看到如此“破坏”带来的正面影响。比如曾奄奄一息的美光,就是靠与半导体业
八竿子打不著的薯片大王杰克.辛普洛的革新才起死回生。最早靠机械系统化大量制造薯
条而致富的他,把如此概念引进美光,大幅降低芯片生产成本,让美光撑过日本的挑战。
直到现在,美光都还在 DRAM 领域占有一席之地。
张忠谋的台积电也是如此。过往像德仪、英特尔等公司都会生产自己设计的芯片。但老张
却反其道而行,决定创建一家专门生产客户设计芯片的公司。这模式就是大家熟知的“晶
圆代工”。这样不与客户竞争、专注芯片生产的商业模式取得巨大成功,大幅改变半导体
业的生态结构。
〔成功者诅咒〕
破坏式创新能为企业带来前所未有的优势,但优势却也可能成为弱点。许多公司为了固守
优势而痛失成长机会,我称这现象叫成功者诅咒。
上头提过英特尔从内存转向个人电脑的华丽转身。但如此成功却让他们错失了一个巨大
的新商机:手机。
当时贾伯斯找上英特尔,希望它们能帮苹果的新产品——一种“电脑化的手机”——制造
芯片。但英特尔拒绝了。毕竟电脑处理器的事业就像印钞机般,即便意识到手机的潜力,
高层依然不想冒险转向新的应用。
后见之明来说,这决定错得离谱。没错,这个电脑化的手机就是 iPhone 这个划时代的产
品。英特尔等于是被个人电脑的成功给束缚,痛失一个创造大局的机会。
https://imgur.com/DsiHLoz
英特尔因为成功者诅咒错失了苹果的订单(截自《芯片战争》)
日本的 DRAM 产业同样遭受这样的成功者诅咒。上头提过,日本靠政府投资在内存生产
取得极大成功。但如此优势反而让它们在面对三星与美光的削价竞争时,依然加倍在
DRAM 生产上投资。如此执著让它们错过个人电脑的崛起。不若转型成功的英特尔,日本
的半导体业日渐萎靡,最终退出领先行列。
从上面的讨论可以发现,成功其实是一种“动态”。如果只满足于当前的优势,不能够及
时转型,失败就可能猛然袭来。
【后记:回首台湾】
最后想回头聊聊台湾这个“芯片之岛”。
台湾拥有完整的半导体生态系。乡民戏称“护国神山”的台积电,更像是定海神针般将台
湾稳稳嵌进全球的半导体供应链中。如书中说的:
芯片制造的“全球化”并没有发生,而是“台湾化”了。
https://imgur.com/NFqFCdq
台湾的先进芯片生产占据世界领先位置(截自《芯片战争》)
近来美中关系紧张,身在第一岛链前缘又与中国关系复杂的台湾,自然无法置身事外。书
中这段话具体而微地说明了这状况:
中国与美国争夺霸主的同时,双方都把焦点放在掌控运算的未来,而可怕的是,那个未来
取决于一个小岛,中国认为那个小岛是叛离的省份,美国则已经允诺以武力保卫它。
霎时间,这个太平洋上的小岛国变得前所未有地重要。要是台湾出事,将对全球产生灾难
性的影响。为降低风险,美国也开始想办法将晶圆制造技术拉回本土。如最近台积在亚利
桑那的新建厂专案就是一例。
不过平心说,在芯片制造这块我觉得台湾还是很难被取代。因为芯片制程极为复杂,需要
大量试误累积,简单说,就是个需要“肝”来推砌的产业。而几乎没有哪国的工程师可以
像台湾这样任劳任怨地付出。书中引用台积前研发副总蒋尚义的这段话相当经典:
在美国,如果凌晨一点发生故障,工程师会等到清晨再修理。在台积电,他们凌晨两点就
修好了。他们不会抱怨,他们的配偶也不会抱怨。
看到作者如此大辣辣地把台湾的科技业文化写出来,实在有点哭笑不得。虽说有股淡淡忧
伤,但台湾可说拥有“奴”的护城河,在芯片制造的优势恐怕很难被撼动。总之,还是请
大家多多帮所有血汗工程师加油啦(笑)。
最后还是要再次力荐这本书,标题的“重磅必读”绝非虚言。如果今年只能读一本书,那
就是它了!
作者: jodawa (jodaway)   2023-08-26 13:54:00
推!
作者: skyhawkptt (skyhawk)   2023-08-26 15:25:00
近年国际地缘政治必推荐的书
作者: jijasu (漂浪客)   2023-08-26 17:36:00
感谢分享
作者: js01078687   2023-08-26 20:16:00
作者: outlook2 (容)   2023-08-26 23:54:00
推!
作者: MetalKiske   2023-08-27 01:34:00
Good
作者: hliy2001 (mhsliuk)   2023-08-27 11:10:00
推!真的很精彩的历史科学与政治。
作者: swimbert (书柜永远不够放)   2023-08-27 13:26:00
推,必买。下一本就等老张回忆下册
作者: brella (府城严选臭懒趴)   2023-08-27 19:43:00
看了我都想买了
作者: webster1112 (webster)   2023-08-29 00:02:00
拥有“奴”的护城河:我们活在这块小地上 得用心呵护除了人力素质+勤奋 你个小岛剩什么 ? 台风/地震?
作者: celya6223 (Celia)   2023-08-30 12:58:00
作者: EDGE (選前擾民選後隱形)   2023-09-01 21:41:00
感谢分享!
作者: yak4180 (Yak!)   2023-09-02 17:04:00
半夜工程师处理这段真的好哭又好笑

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