《芯片戰(zhàn)爭(zhēng)：世界最關(guān)鍵技術(shù)的爭(zhēng)奪戰(zhàn)》是美國(guó)經(jīng)濟(jì)史學(xué)家克里斯·米勒撰寫(xiě)、蔡樹(shù)軍翻譯的科技類(lèi)著作。該書(shū)以半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)全球分工為主線，追溯從冷戰(zhàn)至今的芯片技術(shù)發(fā)展歷程，闡釋芯片在現(xiàn)代軍事、經(jīng)濟(jì)和地緣政治中的戰(zhàn)略地位。全書(shū)涵蓋美國(guó)通過(guò)技術(shù)博弈確立主導(dǎo)地位、臺(tái)灣半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)崛起、華為5G技術(shù)受限等案例，分析全球芯片短缺與供應(yīng)鏈危機(jī)背后的國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)。書(shū)中提及美國(guó)《芯片法案》補(bǔ)貼政策、EUV光刻機(jī)研發(fā)困境等議題，揭示大國(guó)在人工智能與軍事技術(shù)領(lǐng)域的核心博弈。

張忠謀的大聯(lián)盟

杰瑞·桑德斯可能承諾永遠(yuǎn)不會(huì)放棄自己的晶圓廠，但這一代用鉛筆刀和鑷子設(shè)計(jì)芯片的工程師已經(jīng)離開(kāi)了這個(gè)領(lǐng)域。他們的接班人受過(guò)計(jì)算機(jī)新學(xué)科的培訓(xùn)，許多人主要通過(guò)20世紀(jì)80年代和90年代新出現(xiàn)的芯片設(shè)計(jì)軟件了解半導(dǎo)體。對(duì)于硅谷的許多人來(lái)說(shuō)，桑德斯對(duì)晶圓廠的浪漫依戀，似乎和他那男子氣概的大張旗鼓格格不入。在21世紀(jì)開(kāi)始接管美國(guó)半導(dǎo)體公司的新一代首席執(zhí)行官，傾向于使用MBA和博士的語(yǔ)言，在季度盈利電話(huà)會(huì)議上與華爾街分析師隨意談?wù)撡Y本支出和利潤(rùn)率。以大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量，這一代新的管理人才遠(yuǎn)比硅谷的化學(xué)家和物理學(xué)家更專(zhuān)業(yè)。但與之前的巨人相比，他們往往顯得陳腐。

一個(gè)對(duì)不可能實(shí)現(xiàn)的技術(shù)瘋狂下注的時(shí)代正被更有組織、專(zhuān)業(yè)化和合理化的東西取代。抵押房子式的賭博被經(jīng)過(guò)仔細(xì)計(jì)算的風(fēng)險(xiǎn)管理取代。在這一過(guò)程中，人們很難擺脫失去了一些東西的感覺(jué)。在芯片行業(yè)的創(chuàng)始人中，只有張忠謀留下來(lái)了，他在中國(guó)臺(tái)灣的辦公室里抽著煙斗，他辯稱(chēng)這一習(xí)慣對(duì)他的健康有好處，至少對(duì)他的心情有好處。21世紀(jì)初，張忠謀開(kāi)始考慮繼任計(jì)劃。2005年，74歲的他辭去了首席執(zhí)行官的職務(wù)，盡管他仍然是臺(tái)積電的董事長(zhǎng)。也許很快就沒(méi)有人記得誰(shuí)和杰克·基爾比一起在實(shí)驗(yàn)室工作，或者和羅伯特·諾伊斯一起喝啤酒

芯片行業(yè)高層的變化，加速了芯片設(shè)計(jì)和制造的分離，大部分芯片制造被離岸外包。在桑德斯從AMD退休五年后，該公司宣布將其芯片設(shè)計(jì)和制造業(yè)務(wù)分開(kāi)。華爾街歡呼雀躍，認(rèn)為如果沒(méi)有資本密集型的晶圓廠，新的AMD將更有利可圖。AMD將這些制造業(yè)務(wù)分拆成一家新公司，將像臺(tái)積電一樣運(yùn)營(yíng)，不僅為AMD生產(chǎn)芯片，也為其他客戶(hù)代工。阿聯(lián)酋的政府投資部門(mén)姆巴達(dá)拉（Mubadala）成為新公司的主要投資者。對(duì)于一個(gè)以碳?xì)浠衔锸投歉呖萍悸劽膰?guó)家來(lái)說(shuō)，這是一項(xiàng)出乎意料的工作。美國(guó)外國(guó)投資委員會(huì)（CFIUS）是美國(guó)政府機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)審查國(guó)外購(gòu)買(mǎi)戰(zhàn)略資產(chǎn)的情況。該委員會(huì)認(rèn)為這個(gè)交易不會(huì)對(duì)國(guó)家安全產(chǎn)生影響，表示同意。但AMD生產(chǎn)能力的命運(yùn)最終將塑造芯片行業(yè)，并保證最先進(jìn)的芯片制造在海外進(jìn)行。

格芯這家繼承了AMD晶圓廠的新公司，進(jìn)入了一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)激烈、無(wú)情的行業(yè)。摩爾定律在20世紀(jì)和21世紀(jì)初向前推進(jìn)，迫使尖端芯片制造商花費(fèi)越來(lái)越多的資金，大約每?jī)赡晖瞥鲆惶仔碌?、更先進(jìn)的制造工藝“節(jié)點(diǎn)”。智能手機(jī)、個(gè)人電腦和服務(wù)器芯片迅速遷移到新的“節(jié)點(diǎn)”，晶體管的密度更高，處理能力更強(qiáng)，功耗更低。每個(gè)工藝節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)換都需要更昂貴的機(jī)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。

多年來(lái)，每一代制造技術(shù)都是以晶體管柵極的長(zhǎng)度命名的，柵是晶體管的一部分，可以控制晶體管的打開(kāi)和關(guān)閉。180納米節(jié)點(diǎn)是在1999年首創(chuàng)的，隨后是130納米、90納米、65納米和45納米，每一代的晶體管都會(huì)縮小到足以在同一區(qū)域內(nèi)容納大約兩倍數(shù)量的晶體管。這降低了每個(gè)晶體管的功耗，因?yàn)檩^小的晶體管需要較少的電子流過(guò)它們。

大約在21世紀(jì)前十年早期，通過(guò)2D縮小晶體管來(lái)更密集地制造晶體管變得不可行。一個(gè)挑戰(zhàn)是，當(dāng)晶體管按摩爾定律縮小時(shí)，即使開(kāi)關(guān)關(guān)閉，狹窄溝道偶爾也會(huì)導(dǎo)致電流“泄漏”。除此之外，每個(gè)晶體管頂部的二氧化硅層變得非常薄，以致產(chǎn)生量子效應(yīng)，比如“量子隧穿效應(yīng)”（電子穿越經(jīng)典物理認(rèn)為不可能跨越的障礙）開(kāi)始嚴(yán)重影響晶體管的性能。到2005年左右，每個(gè)晶體管頂部的二氧化硅層可能只有幾個(gè)原子厚，這太薄了，無(wú)法抑制電子隧穿。

為了更好地控制電子的運(yùn)動(dòng)，人們需要新的材料和晶體管設(shè)計(jì)。與20世紀(jì)60年代以來(lái)使用的2D設(shè)計(jì)不同，22納米節(jié)點(diǎn)引入了一種新的3D晶體管，稱(chēng)為FinFET，它看起來(lái)像鯨魚(yú)背部突出的鰭。連接晶體管兩極的導(dǎo)電通道不僅可以從鰭的頂部施加電場(chǎng)，也可以從鰭的側(cè)面施加電場(chǎng)，從而加強(qiáng)對(duì)電子的控制，以克服漏電現(xiàn)象。這些納米級(jí)的3D結(jié)構(gòu)對(duì)于摩爾定律的延續(xù)至關(guān)重要，但它們的制作難度驚人，在沉積、蝕刻和光刻方面需要更高的精度。這增加了主要芯片制造商是否都能完美地實(shí)現(xiàn)FinFET結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換，或者是否會(huì)落后的不確定性。

2009年，當(dāng)格芯作為一家獨(dú)立公司成立時(shí)，行業(yè)分析人士認(rèn)為，在3D晶體管的競(jìng)爭(zhēng)中，該公司處于可贏得市場(chǎng)份額的有利地位。臺(tái)積電的前高管承認(rèn)，臺(tái)積電也在對(duì)此表示擔(dān)心。格芯繼承了德國(guó)的一家大型工廠，并在紐約建造了一家新的尖端工廠。與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手不同，格芯把最先進(jìn)的生產(chǎn)能力建立在發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體，而不是亞洲。格芯與IBM和三星建立了合作伙伴關(guān)系，共同開(kāi)發(fā)技術(shù)，使客戶(hù)可以直接與格芯或三星簽訂生產(chǎn)芯片的合同。此外，無(wú)晶圓廠芯片設(shè)計(jì)公司渴望格芯成為臺(tái)積電的可靠競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，因?yàn)檫@家中國(guó)臺(tái)灣的巨頭已經(jīng)占據(jù)了全球約一半的芯片制造市場(chǎng)。

對(duì)于格芯來(lái)說(shuō)，另一個(gè)主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手是三星。三星芯片制造業(yè)務(wù)的技術(shù)與臺(tái)積電大致相當(dāng)，盡管其生產(chǎn)能力弱得多。不過(guò)，由于三星的部分業(yè)務(wù)涉及內(nèi)部設(shè)計(jì)的芯片，所以三星出現(xiàn)了一些復(fù)雜情況。像臺(tái)積電這樣的公司為幾十家客戶(hù)制造芯片，并不遺余力地讓客戶(hù)滿(mǎn)意，但三星有自己的智能手機(jī)和其他消費(fèi)電子產(chǎn)品，因此三星在與許多客戶(hù)競(jìng)爭(zhēng)。這些公司擔(dān)心，與三星芯片代工廠分享的想法可能最終會(huì)出現(xiàn)在其他三星產(chǎn)品中。臺(tái)積電和格芯沒(méi)有這種利益沖突。

在格芯成立之際，向FinFET晶體管的轉(zhuǎn)變并不是對(duì)芯片行業(yè)的唯一沖擊。臺(tái)積電的40納米工藝節(jié)點(diǎn)曾面臨嚴(yán)重的良率問(wèn)題，這給了格芯一個(gè)機(jī)會(huì)，使其在與大型競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出。此外，2008—2009年的金融危機(jī)威脅著芯片產(chǎn)業(yè)的重組。消費(fèi)者不再購(gòu)買(mǎi)電子產(chǎn)品，科技公司也不再訂購(gòu)芯片，半導(dǎo)體的采購(gòu)大幅下滑。臺(tái)積電的一位高管回憶道，感覺(jué)就像是一部電梯在空曠的豎井里傾斜。如果說(shuō)還有什么能顛覆芯片產(chǎn)業(yè)的話(huà)，那就是全球金融危機(jī)。

不過(guò)，張忠謀并不打算放棄芯片制造業(yè)務(wù)的主導(dǎo)地位。自從他的老同事杰克·基爾比發(fā)明集成電路以來(lái)，他經(jīng)歷了行業(yè)的每一個(gè)周期。他確信這次衰退最終也會(huì)結(jié)束。過(guò)度擴(kuò)張的公司將被擠出市場(chǎng)，讓那些在經(jīng)濟(jì)低迷時(shí)期投資的公司占據(jù)市場(chǎng)份額。此外，張忠謀早就意識(shí)到智能手機(jī)將如何改變計(jì)算，從而改變芯片行業(yè)。媒體聚焦于年輕的科技大亨，比如臉書(shū)的馬克·扎克伯格（Mark Zuckerberg），但時(shí)年77歲的張忠謀有著無(wú)人能與之匹敵的視角。他告訴《福布斯》，移動(dòng)設(shè)備將成為芯片行業(yè)的“游戲規(guī)則改變者”，他認(rèn)為移動(dòng)設(shè)備預(yù)示著個(gè)人電腦帶來(lái)的重大變革。他決定不惜一切代價(jià)贏得這項(xiàng)業(yè)務(wù)的最大份額。

張忠謀意識(shí)到臺(tái)積電可以在技術(shù)上領(lǐng)先于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，因?yàn)榕_(tái)積電是一個(gè)中立的參與者，其他公司將圍繞臺(tái)積電設(shè)計(jì)產(chǎn)品。張忠謀稱(chēng)這是臺(tái)積電的“大聯(lián)盟”，是一個(gè)由數(shù)十家設(shè)計(jì)芯片、銷(xiāo)售知識(shí)產(chǎn)權(quán)、生產(chǎn)材料或制造機(jī)械的公司組成的伙伴關(guān)系。其中，許多公司相互競(jìng)爭(zhēng)，但由于它們沒(méi)有制造芯片，因此沒(méi)有一家公司與臺(tái)積電競(jìng)爭(zhēng)。因此，臺(tái)積電可以在它們之間進(jìn)行協(xié)調(diào)，并且制定芯片行業(yè)大多數(shù)其他公司都同意使用的標(biāo)準(zhǔn)。它們別無(wú)選擇，因?yàn)榕c臺(tái)積電工藝的兼容性對(duì)所有公司都至關(guān)重要。對(duì)于無(wú)晶圓廠公司來(lái)說(shuō)，臺(tái)積電是他們最具競(jìng)爭(zhēng)力的制造服務(wù)來(lái)源。對(duì)于設(shè)備公司和材料公司來(lái)說(shuō)，臺(tái)積電通常是它們最大的客戶(hù)。智能手機(jī)開(kāi)始飛速發(fā)展，推動(dòng)了對(duì)硅的需求，張忠謀坐在了中心位置。張忠謀宣稱(chēng)：“臺(tái)積電知道利用每個(gè)人的創(chuàng)新是很重要的，比如我們的創(chuàng)新、設(shè)備制造商的創(chuàng)新、客戶(hù)的創(chuàng)新以及IP提供商的創(chuàng)新。這就是大聯(lián)盟的力量?！彼祰u道：“臺(tái)積電及其十大客戶(hù)的研發(fā)支出總和，超過(guò)了三星和英特爾的總和?！碑?dāng)其他行業(yè)圍繞臺(tái)積電聯(lián)合時(shí)，整合設(shè)計(jì)和制造的舊模式將難以競(jìng)爭(zhēng)。

臺(tái)積電在半導(dǎo)體領(lǐng)域的中心地位要求它有能力為所有大客戶(hù)生產(chǎn)芯片，這樣做并不便宜。在金融危機(jī)中，張忠謀精心挑選的繼任者蔡力行（Rick Tsai）做了每一位首席執(zhí)行官都做過(guò)的事情：裁員和削減成本。張忠謀想做相反的事，要讓40納米芯片的生產(chǎn)重回正軌，臺(tái)積電需要在人員和技術(shù)方面進(jìn)行投資。為了贏得更多的智能手機(jī)業(yè)務(wù)，尤其是蘋(píng)果在2007年推出的iPhone（蘋(píng)果最初從臺(tái)積電的主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手三星手中購(gòu)買(mǎi)關(guān)鍵芯片），臺(tái)積電需要在芯片制造能力方面進(jìn)行大量投資。張忠謀認(rèn)為，奉行削減成本的蔡力行是一個(gè)失敗主義者。張忠謀事后告訴記者：“公司的投資非常少，我一直認(rèn)為公司有能力做更多的事情。但這并沒(méi)有發(fā)生。公司出現(xiàn)了停滯?！?/p>

因此，張忠謀解雇了他的繼任者，重新獲得了臺(tái)積電的直接控制權(quán)。臺(tái)積電股價(jià)當(dāng)天下跌，投資者擔(dān)心張忠謀會(huì)啟動(dòng)一個(gè)回報(bào)不確定的高風(fēng)險(xiǎn)支出計(jì)劃。張忠謀認(rèn)為，真正的風(fēng)險(xiǎn)是安于現(xiàn)狀。他不想讓金融危機(jī)威脅臺(tái)積電爭(zhēng)奪行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)力。他在芯片制造方面有著半個(gè)世紀(jì)的經(jīng)歷，這是他自20世紀(jì)50年代中期以來(lái)積累的聲譽(yù)。因此，在危機(jī)最嚴(yán)重的時(shí)候，張忠謀重新雇用了前首席執(zhí)行官解雇的員工，并加倍投資于新產(chǎn)能和研發(fā)。盡管面臨危機(jī)，張忠謀還是宣布在2009年和2010年增加幾十億美元的投資。張忠謀宣稱(chēng)：“產(chǎn)能過(guò)大比產(chǎn)能不足要好?！比魏蜗脒M(jìn)入代工業(yè)務(wù)的人都將面臨臺(tái)積電的全面競(jìng)爭(zhēng)，因?yàn)榕_(tái)積電全力搶占蓬勃發(fā)展的智能手機(jī)芯片市場(chǎng)。2012年，張忠謀在進(jìn)入半導(dǎo)體行業(yè)的第六個(gè)十年時(shí)宣布：“我們才剛剛開(kāi)始?！?/p>