网志版：https://vocus.cc/article/64b15a38fd897800012b15fe 本书今年3月甫出版及造成轰动，我跟风买了momo平台的限定版黑色晶圆封面，因为认为 比一般发行版的白色封面好看 (限定版目前已绝版)，但是由於当时手上正在阅读另一本 医学科普大作「万病之王」，一直拖到5月我才开始阅读本书，看完不禁折服於本书作者 和译者的深厚功力，可以把半导体产业写得如此精彩。身为相关从业人员，过去自己一直 不是很想深入研究晶片业，本书对我来说是一门很精彩的通识课程。 作者克里斯・米勒（Chris Miller）是美国企业研究院客座院士，擅长美俄史。他在过去 长期研究美俄冷战中，梳理出「晶片」是美国在冷战中的致胜关键，因此决定以晶片发展 以及对国际情势的影响作为主轴，以浅显易懂的通俗的方式将晶片和半导体产业介绍给世 人。本书架构宏观，娓娓的描述电晶体自实验室被制造出来後整个晶片产业的发展脉络。 他不仅介绍了半导体发展简史，更以自己拿手的地缘政治和国际关系，精彩地说明晶片地 发展如何主导冷战的结果、如何造就亚洲科技产业的崛起、以及近期的美中对抗情势。 冷战致胜的关键：晶片的运算力 现代科技发展多源自军用需求。 冷战初期，美俄双方皆难以做到精准打击。根据美军统计，他们在越战时候发射的麻雀飞 弹命中率不到1成。当时即便已有真空管的计算器，但其体积庞大且难以维护导致於难以 应用於实战。直到美军将德州仪器 (Texas Instrument Corp.)晶片装到飞弹的雷射导引 装置上，成功的炸毁他们在越战中始终於法得手的颔龙桥。有了如此重大成果後，美国国 防部持续推动将晶片导入武器和航太科技中，不但奠定了美军现代精准武器发展的基础， 这也使美国一举超越冷战前期的太空发射技术保持领先的苏联。苏联情报单位KGB了解晶 片的重要性後，试图从欧美窃取制造技术、甚至生产设备，但徒劳无功，此乃是因爲美国 发展晶片业并非单打独斗，而是提供他国移民的精锐科学家舞台、搭配提供劳力便宜的盟 友合作生产，才得以建立矽谷这个半导体帝国。苏联也因为晶片难产，难以在武器的设计 阶段就导入整合，以至於武器现代化程度和美国的差距越来越大。 最後，苏联彻底的输了。 值至近日仍可以看到美国的战机设计理念导入越来越多的电脑辅助系统为主，不再需要一 味追求极致的机械结构，而俄罗斯的的苏恺要维持近同等水平的对抗，仍需仰赖优异的气 动力学设计和大批人力维护。近期西方提供给乌克兰的精准打击武器也在乌俄战中扮演关 键角色，晶片已成为引导战争结果的关键! 然而军用和航太业对於晶片的需求仍不足以支撑资本庞大的晶片产业链。当军用订单的收 入无法支撑晶片公司持续购入机台或投入後续先进制程研发时，公司往往会转向开发民用 产品市场，以寻求更大的利润，例如无线通讯机、个人无人机等皆是依循这样脉络发展而 成的产品，在军方术语也被称为军民通用科技（dual-use technology)。不少军事迷常笑 称人类生活品质的提升来自於战争的需求。 电晶体的发明者 VS. 半导体产业的先驱 1956年与威廉肖克利 (William Shockley)、沃尔特布拉顿(Walter Brattain)、约翰巴 丁 (John Bardeen) 因发明电晶体而共同获得诺贝尔物理学奖。後来肖克利离开贝尔实验 室，不久後决定自立门户成立「肖克利实验室股份有限公司」。然而，好的科学家未必是 好的企业经营者，肖克利的怪僻、偏执导致被他称为八叛逆 (Traitorous eight) 的其中 8位菁英工程师离开，并创立了快捷半导体 (Fairchild Semiconductor) 。接着8叛逆中 的其中2位又再度离开快捷并创办英特尔，分别是劳勃诺伊斯 (Robert Noyce) 和提出摩 尔定律的戈登摩尔 (Gordon Moore)。 英特尔创立的同时，德州仪器也同时在研究电晶体。工程师杰克基尔比(Jack Kilby)发明 了积体电路，和英特尔的诺伊斯并列积体电路发明人。起初，德仪的晶片是为军事计画特 制，但趋於0%的良率让人失望，直到台积电创办人张忠谋的加入，张忠谋的谨慎和细心， 很快的帮德仪将良率提升到3成以上，同时创立一个「专注制造晶片的公司」这样的想法 很快在他心中萌芽。 美国制造的终结，亚洲崛起的曙光 积体电路的生产仰赖工程师的创新、制程的精密控制以及便宜高品质的人力，三位一体， 缺一不可。快捷半导体、英特尔和德仪旗下拥有当时最优秀的工程师和美国最先进的产线 ，但是晶片的制造成本仍高居不下，压缩公司的利润。终究晶片制造在公司利益的拉扯之 下，还是不免跟轻工业一样，从最基本组装到近一步制造，逐渐从美国往亚洲外移是必然 趋势。最早全力进入晶片产业的亚洲国家为日本，这也是1970年代起国务院推行符合美国 利益的外交政策：盟友好，美国好，Sony 创办人盛田昭夫趁势积极切入晶片产业。Sony 从电晶体收音机起家，引领了日本其他大型企业加入晶片供应链，於是美国的晶片产业攒 在手上金鸡母剩下晶片设计了，无论是晶片的生产还是曝光机的生产皆已被日本甩开，一 片愁云惨雾。 尔後为了制衡日本，美国大玩合纵政策，在南韩、新加坡、台湾也都布局晶片产业，造就 现今了三星电子。张忠谋则是在时任经济部长李国鼎的拉拢之下，来到台湾创立台积电， 筑梦「专注於制造」的晶片制造公司。最早因晶片组装而发迹的香港，到後来居上的日本 、韩国、台湾，以及近年积极发展晶片产业的中国、新加坡、马来西亚，半导体产业俨然 逐渐成为东亚国家的经济命脉。 先进晶片的大饼只留给具有弹性跟随市场脉动、不断创新且有持续投入研发资本的企业， 如有政府政策和资金帮助更是如虎添翼，这是在自组装和制造逐渐外移亚洲就可以预期的 状况。曾为晶片发展龙头的美国企业难以力挽狂澜，自1970年代美国晶圆制造商和光刻机 设备商起起落落，失败者被淹没在历史的洪流；一时叱吒风云、垄断个人处理器市场的英 特尔，因错过了行动装置的市场，加上太晚投资EUV投入生产，如今营收也持续下滑，光 芒不再。然而，亚洲的战况也一样激烈，随着市场上对 DRAM、通讯晶片的需求大增、苹 果的横空出世、以及物理定律的极限，惟有快速应变、跟上市场脉动才能存活。 强权较劲的新局面，晶片锁喉战 本书 3/4 的篇幅都在诉说晶片产业链如何成形，最後 1/4 对中国的晶片锁喉战是我认为 最有趣、也最贴近台湾利益的部分。中国为何在习近平掌权後突然「狼性」大发，不如过 去几个国家主席一样在以经济改革开放掩护，透过要求外商在中国设厂时转移部分晶片设 计和制造的技术，而是加强智慧财产权窃取的力道，最终将晶片战争搬上台面? 中国的武器系统承袭俄系制造，自知若不加强晶片设计及制造能力，恐重蹈覆辙俄罗斯在 冷战时期所犯的错误。晶片设计、制造，乃依赖晶片设计公司依需求设计逻辑晶片或通讯 晶片，再交由台积电、三星、美光等制造商设计制程并制造，後续又须仰赖人力的测封， 制程又牵涉到特殊化学材料和曝光机开发。即便以国家之力投入资本，也难以周全所有的 环节。设计晶片需要特殊的软体，但培养设计晶片的人才所花时间和成本不如开发制程般 遥不可及，现今华为已有不错的设计能力，但制造就不是这麽一回事了。因此即便中国一 直试图的建立自己的晶片产业，并利用庞大人口市场红利胁迫美国的晶片厂商转让技术、 甚至不惜剽窃智慧财产权，中国所需的晶片仍有 90% 以上仰赖进口，而且都自来自美商 。 真正让美国如芒刺在背的是中国的军事技术发展，若让中国获得高阶晶片那中国对美国安 全的威胁跟昔日苏联不可同日而语。美国在川普执政时期针对晶片的关键技术对中国进行 锁喉，禁止高阶晶片及相关制造设备出口给中国，这下中国不旦不能开发自己的晶片技术 ，连掏出银子也未必买的到晶片，中国至今仍积极寻找突破口。但对美国来说光是对中国 使出限制出口的锁喉技，仍不能保证美国国家安全，因为全世界超过一半的晶片是来自台 积电制造 ---- 完全在中国飞弹射程之内。这对美国以至於世界上其他国家来说是一个重 大的国安和经济隐忧，因此除了美国之外，欧盟也积极建立自己的晶片制造能力 (当然， 从目前为止看到国际政治角力结果就是要求台积电去当地设厂)。 结语 米勒认为蔡英文主张「台湾是一块矽盾，让台湾得以保护大家，避免受威权政体激进地破 画全球供应链」是一个过於乐观的看法。我个人认同作者的看法，身为台湾人我们面对的 是一个难以捉摸的极权政府，而且拥有压倒性的武力优势，我们无法预期对岸是否会考量 晶片供给的稳定性而选择不犯台，他可能选择采取更激进的「玉石俱焚」策略，尤其是美 国施加了更强力道的锁喉战。至於对於高阶晶片有需求的国家例如日本和欧盟，真的会为 了确保晶片供给稳定而介入台海局势吗? 我个人不敢过於乐观。最後，台湾本身是缺乏 资源的小岛，晶片制造除了先进的机台和高品质的人力，尚需大量的水和电。针对气候变 迁，国际组织又制定了「碳税」，先无论这是否金融界的阴谋亦或是环境保护的立场，台 积电必然也会采取相对措施，以维持获利。种种迹象暗示台湾晶片制造的前景不明，台湾 的当局应戒慎恐惧、步步为营。 矽盾护的了台湾吗? 我想市井小民的我们也只能等时间给我们答案了。 最後，本书的 reference 厚达 41页，足以证明作者为求内容完备下足了工夫。对晶片产 业有兴趣的门外汉，本书是很好的切入的科普着作；对於从业人员和投资人，本书视角宏 观地介绍晶片产业的过去与未来，亦使人获益良多。硬要鸡蛋里挑骨头，就是本书在极紫 光EUV的物理原理描述有些不正确的地方 (注)，但整体来说仍瑕不掩瑜。 注： p.281 「以雷射照射锡球以50万度的温度 (太阳表面温度的好几倍) 将其轰击成电浆体。 」实际上在电浆领域所说的温度指的是电子温度 (electron temperature, Te)，并不是 一般我们认知的温度，而是指电子动能；太阳表面温度 5772K 是真实的温度。EUV 产生 极紫光的原理简单来说就是雷射诱导电浆生成 (laser-induced plasma)。 p.283 「就像 X 光那样，很多材料会吸收 EUV，而不是反射 EUV」。这边吸收应该改为 穿透才符合实际的物理现象。波长极短的光会穿透大部分的物质，而雷射的原理是在两片 有特殊镀膜的极高度反射镜 (通常是99.5% 以上的反射率) 间建立形成雷射共振腔，将雷 射的能量叠加。容易穿透大部分光学镀层的短波长光源如EUV 和 X 光不易形成雷射共振 腔。 书籍资讯 书籍原名：Chip War: The Fight for the World's Most Critical Technology 作者：克里斯・米勒（Chris Miller） 出版社：天下杂志 出版日期：2022年3月1日 --

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