《芯片战争：世界最关键技术的争夺战（财之道丛书）》AI 大纲

罗伯特·卡根对《芯片战争：世界最关键技术的争夺战》的赞誉

• 《芯片战争：世界最关键技术的争夺战》是多年来读过的最棒的书之一
  • 书籍引人入胜，写得漂亮。

罗伯特·D.卡普兰对《芯片战争：世界最关键技术的争夺战》的赞誉

• 米勒的大脑就像他所写的电脑芯片一样工作，充满了令人眼花缭乱却指向清晰的复杂电路
  • 他不仅写了一个令人惊叹的故事，而且写了一个非常重要的故事，跌宕起伏，视野宏大。

丹尼尔·耶金对《芯片战争：世界最关键技术的争夺战》的赞誉

• 这本书对于理解我们的现代世界至关重要
  • 克里斯·米勒全面叙述了芯片驱动的世界是如何被创新者与技术、公司之间、国家之间，尤其是中美两国的不断竞争塑造的。

王丹对《芯片战争：世界最关键技术的争夺战》的赞誉

• 这本书很出色，米勒讲述的芯片历史涵盖了各个方面：技术、金融，尤其是政治
  • 这本书是当今最重要的行业之一的参考。

安德鲁·麦卡菲对《芯片战争：世界最关键技术的争夺战》的赞誉

• 半导体霸权之战是地缘政治、国家安全和经济繁荣中最重要的故事之一
  • 谢天谢地，我们现在有了这本书，因而可以对这一重要主题有一个清晰的认识和解读。

玛格丽特·奥马拉对《芯片战争：世界最关键技术的争夺战》的赞誉

• 克里斯·米勒以非凡的广度和引人入胜的故事，追溯了统治世界的芯片的全球历史
  • 这个故事恰逢其时，讲述了我们如何走到现在，阐明了将决定下一步走向的高政治风险。

张忠谋：全球最重要的芯片制造商台积电创始人

• 曾任德州仪器高级执行官。

安迪·格鲁夫：20世纪80年代和90年代英特尔前总裁兼首席执行官

• 因其咄咄逼人的风格和复兴英特尔的成功而著名
  • 著有《只有偏执狂才能生存》。

帕特·哈格蒂：TI总裁，曾领导该公司专门从事微电子制造

• 客户包括美国军方。

杰克·基尔比：1958年集成电路的共同发明人，TI长期员工，诺贝尔物理学奖得主。

杰伊·莱思罗普：光刻技术的共同发明人，曾在TI工作。

卡弗·米德：美国加州理工学院教授，仙童半导体公司和英特尔顾问

• 对未来技术富有远见的思想家。

戈登·摩尔：仙童和英特尔联合创始人，1965年“摩尔定律”的创造者

• 该定律预测一颗芯片的计算能力每两年翻一番。

盛田昭夫：索尼联合创始人，《日本可以说“不”》合著者

• 在20世纪70年代和80年代代表日本企业登上世界舞台。

罗伯特·诺伊斯：仙童和英特尔联合创始人，1959年集成电路的共同发明人

• 被称为“硅谷市长”，Sematech首任领导人。

威廉·佩里：1977—1981年任五角大楼官员，1994—1997年任美国国防部部长

• 提倡使用芯片来制造精确打击武器。

杰瑞·桑德斯：AMD创始人兼首席执行官，硅谷最耀眼的推销员

• 对20世纪80年代日本不公平的贸易行为进行了激烈的批评。

查理·斯波克：推动芯片组装的离岸外包，同时领导仙童的制造业务

• 后来担任美国国家半导体公司首席执行官。

任正非：中国电信和芯片设计巨头华为创始人。

Arm公司及其架构

• Arm是一家英国公司，授权芯片设计师使用其指令集架构
  • Arm架构在移动设备中占据主导地位。
  • Arm架构正在慢慢赢得个人电脑(PC)和数据中心的市场份额。

芯片的定义及类型

• 芯片也称“集成电路”或“半导体”，一小块半导体材料，通常是硅，上面制造了连接在一起的数百万或数十亿个微型晶体管。
• 芯片分为CPU、DRAM、EDA、FinFET、GPU、逻辑芯片、存储芯片、NAND等类型
  • CPU：中央处理器，一种“通用”芯片，是个人电脑、手机和数据中心的计算主力。
  • DRAM：动态随机存取存储器，是两种主要类型的存储芯片之一，用于临时存储数据。
  • EDA：电子设计自动化，用于设计数百万或数十亿个晶体管如何排列在芯片上并模拟其操作的专用软件。
  • FinFET：一种新的3D(三维)晶体管结构，首次在21世纪前十年的早期实施。晶体管在尺寸缩小到纳米级后需要这种结构实现更好的性能。
  • GPU：图形处理器，一种能够进行并行处理计算的芯片，对图形和人工智能应用非常有用。
  • 逻辑芯片：处理数据的芯片。
  • 存储芯片：记忆数据的芯片。
  • NAND：也称“闪存”，是第二种主要的存储芯片，用于长期存储数据。

芯片制造的关键技术

• 光刻是芯片制造的关键技术，利用光与光刻胶化学物质反应的机理，采用紫外光、深紫外光或极紫外光将掩模上的图形转移到硅晶圆片上的过程
  • 光的波长越短，可以光刻出的图形尺寸就越小。

RISC-V架构及其优势

• RISC-V是一种开放源代码架构，与Arm和x86不同，它的使用是免费的
  • RISC-V的开发部分由美国政府资助，但现在在中国很受欢迎，因为不受美国出口管制。

硅晶圆片的作用

• 硅晶圆片是一种圆形的超纯硅材料薄片，直径通常为8英寸或12英寸，用于在上面制造芯片。

晶体管的作用

• 晶体管是数字世界里微小的半导体电子“开关”，可以打开(产生1)或关闭(产生0)，大量的晶体管可以产生大量的支持全数字计算的1和0。

x86架构的主导地位

• x86在个人电脑和数据中心中占主导地位，英特尔和AMD是生产此类架构芯片的两家主要公司。

第二次世界大战中的工业消耗冲突

• 第二次世界大战是一场工业消耗冲突，美国可以打赢一场基于工业的战争
  • 美国建造的坦克比所有轴心国的加起来还要多，船只、飞机也更多，大炮和机枪的产量是轴心国的两倍。
  • 工业货物从美国港口源源不断地穿过大西洋和太平洋，为英国、苏联、中国和其他盟国提供关键物资。

新技术对军事力量的影响

• 新技术正在改变军事力量，大国制造了数以千计的飞机和坦克，也建造了研究实验室，开发了火箭和雷达等新装备
  • 摧毁广岛和长崎的两枚原子弹引发了许多猜测，一个新生的原子时代可能会取代一个由煤炭和钢铁构成的时代。

电子计算机的发展

• 真空管是一种将金属丝密封在真空玻璃中的灯泡状器件，早期的电子计算机使用真空管
  • 流经真空管的电流通过控制电极可以打开和关闭，这与珠子在木棒上来回移动的功能没有什么不同。
  • 打开的真空管编码为1，而关闭的真空管编码为0。这两个数字可以使用二进制计数系统产生任意数字，因此理论上可以执行多种类型的计算。
  • 真空管可以使这些数字计算机重新编程。机械齿轮，比如炸弹瞄准器中的齿轮，只能执行一种类型的计算，因为每个旋钮都与杠杆和齿轮物理连接，这与算盘上的珠子被来回移动的杆束缚住了一样。但真空管之间的连接可以重组，从而使计算机能够运行不同的计算。
• 真空管技术太烦琐、太慢、太不可靠，需要科学家能找到更小、更快、更便宜的开关
  • 真空管像灯泡一样发光，会吸引昆虫，需要工程师定期“清理昆虫”(debugging)。
  • 真空管和灯泡一样经常烧坏。1945年，宾夕法尼亚大学为美国陆军建造了一台名为“埃尼阿克”的最先进的计算机，用于计算炮弹轨迹，该计算机有18000只真空管。平均每两天就有一只真空管发生故障，导致整个机器停止运转，技术人员每天忙碌地寻找并更换损坏的部件。

威廉·肖克利的生平与成就

• 肖克利是一位杰出的理论物理学家，他的直觉非常准确
  • 肖克利出生于英国伦敦一个满世界跑的采矿工程师家庭，他在美国加利福尼亚州的宁静小镇帕洛阿尔托的果树林中长大。
  • 他在南加州的加州理工学院上了大学，在麻省理工学院取得物理学博士学位，之后在新泽西州的贝尔实验室工作。
• 肖克利的专业是半导体，这是一种独特的材料
  • 半导体材料本身就像绝缘体，几乎不导电。但当加入某些材料并施加电场时，电子就会开始流动。

半导体材料的特性与研究

• 半导体材料添加磷或硼后就可以导电
  • 用其他元素“掺杂”半导体材料来调节其导电性，为新型器件的诞生提供了可能，这些器件的电流可以被控制。
• 20世纪40年代末，贝尔实验室所有的物理学家也没能解释清楚半导体材料这种怪异的特性。

晶体管的发明过程

• 肖克利首次提出了他所谓的“固态阀门”的理论
  • 他假设，如果在硅这样的半导体材料上施加电场，就可以吸引其内部的“自由电子”聚集在半导体边缘附近。
• 布喇顿和巴丁制造了一种装置，进行了类似的实验，证明了肖克利关于半导体材料的理论是正确的
  • 他们将连接电源的两条细金箔线设法放到锗材料上，与锗接触的两条金箔线的间距不到一毫米，并在锗片的底面接上电极。
  • 1947年12月16日下午，在贝尔实验室总部，布喇顿和巴丁打开电源，观测到了流过锗的电流可以被控制并放大。

晶体管的应用与影响

• 晶体管可以用于放大传输电话的信号，取代不太可靠的真空管
  • 拥有贝尔实验室的美国电话电报公司(AT&T)从事的是电话业务，而不是计算机业务，因而很快将这种器件命名为“晶体管”。
• 晶体管可以用于助听器和收音机等产品
  • 由于晶体管可以放大电流，人们很快就意识到晶体管可以用于助听器和收音机等产品。
• 肖克利成功设计了一个开关
  • 他可以通过操纵施加在晶体管“三明治”中间的小电流来打开和关闭较大的电流。

晶体管的发展与挑战

• 晶体管如果能够简化并大规模销售，就能取代真空管
  • 沃尔特·布喇顿和约翰·巴丁对商业或大规模生产几乎没有兴趣。
  • 肖克利不仅想出名，还想发财，他梦想着自己的名字不仅要出现在《物理评论》等学术刊物上，也要出现在《华尔街日报》上。
• 晶体管市场的潜在规模尚不清楚，只有在比真空管做得更好或生产成本更低的情况下，晶体管才会被大规模应用
  • 肖克利认为，晶体管会有市场，至少是在取代现有电子产品中的真空管方面。

基尔比与集成电路的发明

• 基尔比是贝尔实验室以外最早使用晶体管的人之一，他的第一个雇主从美国电话电报公司获得了这项技术的许可
  • 基尔比大约在公司7月份的假期期间来到达拉斯，但他没有假可以休，所以他在实验室里独自待了几个星期。
  • 他一直琢磨如何减少将不同晶体管串在一起所需的导线数量。
• 基尔比称他的发明为“集成电路”，但它被通俗地称为“芯片”
  • 基尔比没有用一块单独的硅或锗来制造每个晶体管，而是想到在同一块半导体材料上制造多个元器件。
  • 当他的同事们过完暑假回来时，他们意识到基尔比的想法是革命性的。多个晶体管可以内置在同一块硅或锗板中。

仙童半导体公司的成立与诺伊斯的贡献

• 肖克利半导体公司的八名工程师告诉他们的诺贝尔奖得主老板，他们要辞职，决定离开肖克利半导体公司，用东海岸一位百万富翁的种子资金创办自己的公司——仙童半导体
  • 肖克利虽然有发现人才的本领，却是一个糟糕的经理。
  • 八位中的一位——尤金·克莱纳，后来成立了世界上最大的风险投资公司之一克莱纳·珀金斯。
  • 戈登·摩尔负责仙童的研发，后来提出了摩尔定律的概念，以描述计算能力的指数级增长。
  • 最重要的是罗伯特·诺伊斯，他是“八叛逆”中的领袖，对微电子有着超凡的热情和远见卓识。
• 诺伊斯的同事简·霍尔尼发明了一种制造晶体管的方法：在一块硅片上沉积一层保护性二氧化硅，然后在需要的地方蚀刻孔并沉积额外的材料
  • 霍尔尼意识到如果整个晶体管内置在锗中而不是在其上，台面就没有必要存在了。
  • 沉积保护层避免了材料暴露在会导致缺陷的空气和杂质中，这是可靠性方面的一大进步。
• 诺伊斯意识到霍尔尼的“平面工艺”可以用于在同一块硅材料上制备多个晶体管
  • 诺伊斯并不知道基尔比，那时，基尔比在一块锗基片上制作台面晶体管并使用了键合线连接。
  • 诺伊斯在同一硅片上使用霍尔尼的平面工艺制作出了多个晶体管。
  • 由于平面工艺在晶体管上覆盖了一层二氧化硅绝缘层，诺伊斯可以通过在上面沉积金属线，将“导线”直接放在硅片上实现晶体管之间的连接。
  • 和基尔比一样，诺伊斯制造了一种集成电路：在一块半导体材料上放置多个电子元器件。但诺伊斯的版本完全没有键合线，晶体管和导线被制造在同一块材料上面。

苏联人造卫星的发射引发美国信心危机

• 苏联发射世界上第一颗人造卫星Sputnik，美国感到战略优势受到威胁
  • 《旧金山纪事报》的标题是《俄罗斯“月球”环绕地球》，反映了美国人对这颗卫星给苏联人带来战略优势的担忧。
• 美国启动紧急计划以赶上苏联的火箭和导弹，约翰·F.肯尼迪总统宣布美国将向月球派送一名宇航员。

集成电路在阿波罗计划中的应用

• 麻省理工学院仪器实验室的工程师为阿波罗飞船设计制导计算机，基于晶体管的计算机比真空管计算机要好得多
  • 为了满足阿波罗任务的需要，麻省理工学院的一位工程师计算出，计算机需要有冰箱那么大，而且耗电量比设计的整个阿波罗太空船用电量还要多。
• 仙童的微型逻辑芯片被用于阿波罗计划，使阿波罗计算机正常运转
  • 诺伊斯吹嘘道，到1964年，阿波罗计算机的集成电路已经运行了1900万小时，只有两次故障，其中一次故障是由于搬运时碰坏的。

集成电路在TI的应用

• 哈格蒂向美国国防部工作人员简要介绍了基尔比的发明，美国空军航空电子实验室同意赞助TI的芯片研究
  • 就在基尔比发明集成电路几个月后，哈格蒂向美国国防部工作人员简要介绍了基尔比的发明。
  • 第二年，美国空军航空电子实验室同意赞助TI的芯片研究。
• TI的集成电路销售以前是以几十块的数量来衡量的，但由于担心美国与苏联之间的“导弹差距”，该公司很快就以数千块的数量来销售
  • 一年内，TI向美国空军的发货量占到当时美国空军累计购买芯片所花费的60%。
  • 到1964年底，TI已经为“民兵”导弹计划提供了10万块集成电路，1965年当年销售的所有集成电路中有20%用于“民兵”导弹计划。

杰伊·莱思罗普的光刻技术

• 莱思罗普和詹姆斯·纳尔发明了光刻技术
  • 莱思罗普用柯达的光刻胶涂在一块锗上，通过显微镜颠倒过来，用一个矩形图案覆盖目镜，这样光线就只能穿过一个矩形区域。
  • 当光线照射到光刻胶层时，化学结构发生了改变，使其显影时能被溶解，留下一个比任何一团手工蜡都要小得多的矩形小孔，其形状也更精确。
• 莱思罗普的光刻技术使晶体管小型化
  • 莱思罗普生产的晶体管比以前小得多，直径只有0.1英寸，高度只有0.000 5英寸。

TI的光刻工艺实施

• TI开始自己生产硅片和掩模
  • 柯达的光刻胶纯度不足以保证大规模生产，因此TI自己购买了离心机，并对柯达提供的化学品进行再加工。
  • 莱思罗普乘坐火车在美国各地寻找“掩模”，这种掩模用于将精确的图案投射到覆盖光刻胶的半导体晶圆上。他最终得出结论，现有掩模公司的产品都没有足够的精度，因此TI决定自己制造掩模。
• TI通过反复试验优化生产工艺
  • 通用汽车公司能够将许多标准的汽车零件用于所有从装配线上下线的雪佛兰。在半导体方面，像TI这样的公司，缺少可检测出制造集成电路的原料是否符合标准的工具。
  • 化学品中含有当时无法检测到的杂质，温度和压力的细微变化可能会引起意外的化学反应，投射光线的掩模可能被灰尘颗粒污染，一点点杂质就可能使整批产品报废。唯一的改进方法是反复试验，TI组织了数千次实验来评估不同温度与化学物质组合对生产工艺的影响。

张忠谋在TI的工作

• 张忠谋负责提高晶体管生产线的成品率
  • 他白天熟悉喜万年的生产工艺，晚上学习肖克利的《半导体中的电子和空穴》。
  • 到达TI后，他开始系统地调整不同化学物质组合的温度和压力，以确定哪种组合最有效。
• 张忠谋被任命为TI整个集成电路业务的负责人
  • 他的方法产生了效果。几个月内，他的晶体管生产线的成品率跃升至25%。
  • 美国最大的科技公司IBM的高管来到达拉斯研究他的方法。很快，他被任命为TI整个集成电路业务的负责人。

仙童公司的光刻技术引进

• 诺伊斯聘请了莱思罗普的实验室合作伙伴詹姆斯·纳尔来仙童开发光刻技术
  • 诺伊斯解释道：“除非我们能做到，否则我们的公司就会完蛋。”。
• 仙童的制造工艺由像安迪·格鲁夫一样的生产工程师来改进
  • 格鲁夫于1956年逃离匈牙利政府，以难民的身份先抵达纽约，后在加州大学伯克利分校攻读博士学位。
  • 1963年，他被聘用，并将与诺伊斯和摩尔一起打造芯片产业，度过余生。

芯片产业的发展

• 芯片产业的发展得益于学术物理和巧妙的制造技术
  • 麻省理工学院和斯坦福大学等学校在发展半导体知识方面发挥了关键作用。
  • 芯片产业之所以起飞，是因为这些院校的毕业生花了多年时间优化生产流程，使大规模生产成为可能。
• 仙童和TI开始面临新的挑战：如何将芯片转变为大众市场产品。

仙童半导体公司的创立和发展

• 仙童半导体公司由信托基金继承人创办，诺伊斯任CEO
  • 诺伊斯刚从研究生院毕业时，曾在东海岸无线电制造商飞歌(Philco)工作。
  • 诺伊斯回忆道：“研究的方向是由能力较差的人决定的。”。
• 仙童半导体公司早期主要服务于军事和太空计划
  • 罗伯特·诺伊斯知道，军事和太空计划对仙童的早期成功至关重要。
  • 他开始设计并实现这个构想，这意味着他要与军方保持一定距离，以便由他(而不是五角大楼)来制定仙童的研发重点。

仙童半导体公司的民用市场策略

• 诺伊斯选择将仙童的大部分研发目标瞄准大众市场产品
  • 他认为，用于火箭或卫星的大多数芯片也必须有民用用途。
  • 第一个为商业市场生产的集成电路用于真力时(Zenith)助听器，最初是为NASA卫星设计的。
• 仙童半导体公司通过降价策略，扩大民用芯片市场
  • 诺伊斯大幅降价，因为他认为这将大大扩大芯片的民用市场。
  • 20世纪60年代中期，仙童芯片的售价从20美元降至2美元。

仙童半导体公司在计算机行业的发展

• 仙童半导体公司是第一家为民用客户提供现成集成电路的完整产品线的公司
  • 由于价格下调，仙童开始赢得私营公司的大合同。
  • 美国计算机年销售量从1957年的1000台增长到十年后的18700台。
• 仙童芯片服务于计算机市场的80%
  • 到1968年，计算机行业购买的芯片数量与美国军方一样多。
  • 仙童的成功已经激励了几名顶级员工投奔竞争对手。

仙童半导体公司的挑战和困境

• 仙童半导体公司的联合创始人诺伊斯开始怀疑自己在公司是否有未来
  • 仙童仍归东海岸的一位百万富翁所有，这位百万富翁给员工丰厚的薪酬，却拒绝给他们股票期权。
  • 最终，就连仙童的联合创始人诺伊斯也开始怀疑自己在公司是否有未来。
• 仙童半导体公司的员工开始寻找出路
  • 原因很明显，除了新的科学发现和新的制造工艺之外，这种制造金融杀戮的能力是推动摩尔定律的根本力量。
  • 正如仙童的一名员工在离开公司时填写的离职问卷中所说：“我……要……发……财。”。

苏联科学家在美国的研究

• 苏联派遣阿纳托利·特鲁特科等科学家到美国斯坦福大学研究半导体
  • 特鲁特科是少数几个由苏联挑选并通过美国国务院审查的学生之一。
  • 他在斯坦福大学花了一年时间与美国顶尖科学家一起研究美国最先进的技术。
• 美国中央情报局的一份报告表明，在晶体管的质量和数量上，美国只比苏联领先两到四年
  • 美国怀疑至少有几名早期苏联交换生是克格勃特工，但直到几十年后才得到证实，苏联把交换生和国防工业目标捆绑在了一起。

苏联半导体产业的发展

• 苏联在全国各地建立了新的半导体工厂，并指派最聪明的科学家来建立这一新产业
  • 对于尤里·奥索金这样雄心勃勃的年轻工程师来说，很难想象还有比这更令人兴奋的工作。
  • 1962年，他研制出了集成电路原型。
• 苏联领导人尼基塔·谢尔盖耶维奇·赫鲁晓夫致力于在各个领域超越美国，从玉米生产到卫星发射
  • 赫鲁晓夫本人在集体农场比在电子实验室更自在。
  • 他对技术一无所知，却痴迷于“追赶并超越”美国。

苏联硅谷的建立

• 巴尔和萨兰特开始制造他们的第一台电脑——UM(在俄语中是“头脑”的意思)
  • 巴尔和萨兰特不是计算机专家，苏联其他人也不是。
  • 他们作为情报人员的身份本身就是一个备受钦佩的凭证，他们的光环让他们能够获得资源。
• 赫鲁晓夫热情地支持建立苏联半导体城市的想法
  • 他拥抱了巴尔和萨兰特，承诺全力支持。
  • 几个月后，苏联政府批准了在莫斯科郊区建造一座半导体城的计划。

苏联对美国集成电路的“复制”策略

• 苏联科学家对“复制”策略的反应是愤怒的
  • 苏联科学家的科学理解与美国化学家和物理学家一样先进。
  • 苏联拥有一些世界领先的理论物理学家。
• 苏联在几乎所有类型的先进制造业中都落后
  • 苏联虽然生产大量的煤炭和钢铁，但在几乎所有类型的先进制造业中都落后。
  • 苏联在数量上表现出色，但在质量和纯度上表现不佳，这两个方面都是大规模芯片制造的关键。
• 西方盟国通过COCOM组织禁止向苏联等社会主义国家转让包括半导体部件在内的许多先进技术
  • 苏联人通常可以利用中立的奥地利或瑞士的空壳公司绕过“巴统”限制，但这种途径很难大规模使用。

“复制”策略的缺陷

• 芯片制造工艺极为复杂，需要更多的细节和知识
  • 芯片制造过程的每一步都涉及专业知识，而这些知识很少在特定公司之外共享。
  • 这类专门知识往往没有写下来。
• 技术前沿不断在变化，苏联人无法跟上
  • TI和仙童每年都会推出更多晶体管的新设计，到20世纪60年代中期，最早的集成电路已经过时了。
  • 与几乎任何其他技术相比，半导体技术都在飞速发展。

苏联半导体行业的运作方式

• 苏联半导体行业的运作就像一个保密的、自上而下的、面向军事系统的国防承包商
  • 整个苏联半导体行业的运作就像一个保密的、自上而下的、面向军事系统的国防承包商，在几乎没有创新的情况下完成订单。
  • 复制过程由肖金“严格控制”。
• 职业发展需要他们成为一个更好的官僚，而不是设计新产品或开拓新市场
  • 年轻的苏联学生想成为奥索金那样的人，但没有人攻读电气工程学位，因为没有人知道奥索金的存在。
  • 民用产品总是在军事生产的压倒性关注中被后置。

“复制”策略对苏联半导体行业的影响

• “复制”策略使苏联在晶体管技术方面落后美国几年，一直也没有赶上。
• “复制”策略意味着苏联半导体的创新道路是由美国设定的
  • 因此，作为苏联最敏感、最秘密的行业之一，它就像硅谷一个运营不善的前哨。

晶体管推销员的出现

• 池田勇人送给戴高乐的晶体管收音机，使日本被称为“晶体管推销员”
  • 戴高乐认为日本只不过是一个“经济大国”，池田勇人表现得像一个“晶体管推销员”。
• 集成电路将电子元件连接起来，也将国家连接成一个网络
  • 苏联通过复制硅谷的产品，无意中成为这个网络的一部分。
  • 日本有意融入美国的半导体产业，这一过程得到了日本商界精英和美国政府的支持。

美国对日本半导体产业的支持

• 美国政府支持日本作为一个科技大国复兴
  • 第二次世界大战结束时，一些美国人曾设想剥夺日本的高科技产业，作为对日本发动残酷战争的惩罚。
  • 在日本投降的几年内，华盛顿的国防官员采取了一项官方政策，即“一个强大的日本比一个弱小的日本风险更小”。
• 美国帮助日本重建经济，同时将日本与美国主导的体系捆绑在一起
  • 让日本成为晶体管推销员是美国冷战战略的核心之一。

日本晶体管产业的发展

• 菊池诚接触到晶体管发明，并意识到其潜力
  • 菊池诚的老板透露美国科学家把两个金属针连接到一块晶体上，能够放大电流。
  • 菊池诚回忆道：“我会翻阅内容，每当我看到半导体或晶体管这个词时，我的心跳就会加快。”。
• 盛田昭夫创立索尼，并抓住晶体管的潜力
  • 盛田昭夫与井深大合作，创立了一家电子公司，该公司很快被命名为“Sony”。
  • 盛田昭夫了解到贝尔实验室发明了晶体管，并立即抓住了晶体管的潜力。

索尼晶体管收音机的成功

• 索尼抓住机会，销售了数万台晶体管收音机
  • TI曾试图销售晶体管收音机，尽管它拥有必要的技术，但在定价和营销上搞砸了，随后放弃了这项业务。
  • 盛田昭夫却抓住了这个机会，很快就销售了数万台索尼收音机。

日本半导体产业的挑战

• 日本公司在知识产权方面支付了相当高的许可费
  • 在整个20世纪60年代，日本公司在知识产权方面支付了相当高的许可费，将芯片销售总额的4.5%交给了仙童，3.5%交给了TI,2%交给了西部电器。
• 美国芯片制造商很乐意转让它们的技术，因为日本公司似乎落后了几年
  • 像仙童这样的美国芯片公司继续主导着芯片生产的前沿领域，比如与企业主流计算机相关的业务。

半导体共生关系的形成

• 美国和日本之间出现的半导体共生关系涉及复杂的平衡行为
  • 每个国家在供应和客户方面都相互依赖。
  • 到1964年，日本在分立晶体管的生产上超过了美国，而美国公司生产了最先进的集成电路芯片。
• 相互依赖并不总是顺利的，但华盛顿从未就此问题向东京施加过多压力
  • 1959年，美国电子工业协会呼吁美国政府提供帮助，以免日本进口产品损害“国家安全”和协会的底线。
  • 原本可能会站在美国公司一边的《电子学》等出版物指出，“日本是美国太平洋政策的基石……如果日本不能与西半球和欧洲进行健康的商业往来，日本将在其他地方寻求经济支持”，比如中国或苏联。

日本高管对半导体共生关系的贡献

• 盛田昭夫帮助TI在日本开设半导体工厂
  • 盛田昭夫表示愿意提供帮助，以换取部分利润。
  • 他吩咐TI的高管们要隐姓埋名地访问东京，用假名在酒店登记，不要离开酒店房间。
  • 在盛田昭夫的帮助下，在经历了许多烦琐手续之后，日本官员终于授予了TI在日本开设半导体工厂的许可。

《晶体管女孩》小说及其封面图片的含义

• 《晶体管女孩》是一部涉及国际阴谋和女性装配线工人的小说
  • 小说封面上是一位年轻的日本女性，衣着暴露，背景是一座宝塔的剪影。
  • 封底是更具东方色彩背景下的一位穿着更少的女性。

半导体行业的女性装配线工人

• 半导体是由男性设计的，但组装半导体的主要是女性
  • 摩尔定律预测计算能力的成本将大幅下降，但让戈登·摩尔的愿景成为现实不仅仅需要缩小芯片上每个晶体管的尺寸，还需要更多、更便宜的工人来组装它们。
• 女性的小手使她们更擅长组装和测试成品半导体
  • 20世纪60年代，将硅芯片贴在基片上的过程，首先需要通过显微镜将芯片定位在基片上，再通过机器施加热、压力和超声波振动，将两者黏合在一起。然后，键合细小的金线也要用手工操作。最后，芯片必须通过插入仪表进行测试，这是当时只能用手工完成的另一步。

查理·斯波克的管理理念及其在仙童的工作

• 斯波克是一个抽雪茄、精力充沛的纽约人，他一心想着效率
  • 他曾在康奈尔大学学习工程学，被通用电气在纽约哈德孙福尔斯的工厂聘用，负责改进通用电气的电容器制造工艺，并提议改进工厂的装配线流程。
  • 他相信他的新技术会提高生产率，但控制通用电气装配线工人的工会认为，他威胁到他们对生产过程的控制，于是，工会组织了一场反对斯波克的集会，并焚烧了他的肖像。
• 斯波克在仙童的工作，他把自己的办公室保持得如此简朴，以至于他的办公室被比作军营
  • 他为给大多数员工股票期权感到自豪，这种做法在东海岸的老电子公司几乎是鲜为人知的。但作为交换，他会无情地坚持让这些员工最大限度地提高生产力。

仙童在亚洲的海外组装工厂

• 仙童在香港恒业街的一家凉鞋厂租了一个地方，开始将半导体运往香港进行最终装配
  • 1963年，香港工厂在投产第一年，组装了1.2亿只产品，质量非常好。
• 仙童是第一家在亚洲进行海外组装的半导体公司，TI、摩托罗拉和其他公司迅速跟进
  • 十年内，几乎所有美国芯片制造商都在国外拥有组装工厂。
• 斯波克的下一站是新加坡，这是一个以华裔为主的城市国家
  • 新加坡领导人李光耀“几乎禁止”工会。
  • 随后不久，仙童在马来西亚槟城开设了一家工厂。

越南战争中美军对精确打击的需求

• 越南战争中美军投掷了大量炸弹，但效果甚微
  • 越南早期的轰炸行动，比如1965—1968年的“滚雷行动”，投掷了超过80万吨炸弹，但大多数炸弹没有击中目标。
• 军方总结出，许多制导弹药的问题出在真空管上
  • 美国战斗机在越南上空使用的“麻雀Ⅲ型”防空导弹依靠的是手工焊接的真空管，东南亚潮湿的气候、起飞和着陆时的冲击以及战机的颠簸造成导弹经常失效。

韦尔登·沃德的精确打击方案

• 沃德提出使用微电子技术来改变军队的打击链
  • 卫星和飞机上的先进传感器将捕获、跟踪目标，引导导弹朝目标飞去，并确认目标已被摧毁。
• 沃德为洲际弹道导弹提出了一个相对简单的制导策略
  • 让导弹从地面上的固定位置发射，而不是在为机动躲避敌人火力而以每小时几百英里的速度飞行的飞机上发射。

TI的激光制导炸弹的研制与测试

• 沃德为炸弹增加了一组小翅膀，并安装了一个简单的激光制导系统
  • 当炸弹从空中坠落时，小翅膀可以引导炸弹飞行。
  • 一个小的硅片被分成四个象限，放在透镜后面。从目标反射的激光将通过透镜照射到硅上。如果炸弹偏离轨道，一个象限将比其他象限接收更多的激光能量，电路将移动机翼修正炸弹的飞行轨迹，直到准确击中目标。
• 激光制导炸弹在清化大桥上的测试成功
  • 1972年5月13日，美国飞机在清化大桥上投下了24枚炸弹。这一次，美国炸弹直接命中。

TI的激光制导炸弹对越南战争的影响

• TI的“宝石路”(Paveway)激光制导炸弹的到来与美国在战争中的失败是一个巧合
  • 当像威廉·威斯特摩兰(William Westmoreland)将军这样的军事领导人预测“作战区域处于实时或接近实时监视之下”和“自动火力控制”时，许多人听到了当初将美国拖入越南泥沼的狂妄自大的回声。
• 越南是一个成功的武器试验场，它将微电子和爆炸物结合在一起，将彻底改变战争，从而改变美国的军事实力。

TI在中国台湾设立工厂的背景和原因

• 谢泼德和张忠谋首次访问中国台湾，为新的芯片组装工厂选择地点
  • 谢泼德的牛排被淋上了酱油，而不是得克萨斯州通常的做法，他对此非常愤怒。
  • 李国鼎宣称，知识产权是“帝国主义者用来欺负欠发达国家和地区的东西”。
• 李国鼎意识到，中国台湾将从与美国更深入的融合中受益
  • 自1955年以来，中国台湾和美国一直有“盟约”，但在越南战争失败的背景下，美国的安全承诺显得摇摇欲坠。
  • 李国鼎认为，台湾岛上的半导体工厂越多，与美国的经济关系越密切，台湾地区就越“安全”。

半导体供应链对亚洲国家和地区的影响

• 半导体供应链促进了亚洲国家和地区的经济增长和政治稳定
  • 电子行业占新加坡GNP(国民生产总值)的7%，占制造业就业的25%。
  • 在电子产品生产中，60%的产品是半导体，其余大部分是没有半导体就无法工作的产品。
  • 在马来西亚，槟榔屿、吉隆坡和马六甲的半导体生产蓬勃发展，新的制造业岗位为1970—1980年离开农场搬到城市的15%的马来西亚工人提供了工作。
• 半导体供应链改变了亚洲国家和地区的经济和政治格局
  • 曾经滋生政治激进主义的城市被勤劳的装配线工人改造，他们乐于用放弃非固定职业或自给农业来争取工厂里的高薪工作。
  • 到了20世纪70年代末，美国与亚洲的结合更加紧密。

TI在中国台湾的发展及其影响

• TI在中国台湾设立工厂后，台湾成为硅谷不可替代的合作伙伴
  • 1968年7月，在缓和了与台湾地区的关系后，TI董事会批准在台湾建造新工厂。
  • 到1980年，TI在台湾的工厂已出货10亿个器件。
• TI的供应链策略对台湾乃至亚洲地区产生了深远影响
  • 谢泼德告诉李国鼎并承诺：“我们认为这种‘风险’将被台湾经济的实力和活力抵消，TI将留在台湾并继续发展。”。

英特尔的成立

• 诺伊斯和摩尔对仙童的不满，决定成立英特尔
  • 诺伊斯和摩尔对没有股票期权感到不满，并厌倦了纽约总部公司的干预。
• 英特尔的梦想是重塑世界，用半导体赋予人类力量
  • 诺伊斯和摩尔认为晶体管将成为有史以来最便宜的产品，全世界将消耗数万亿的晶体管。

DRAM芯片的发明

• 罗伯特·丹纳德提出DRAM芯片的设想
  • 丹纳德提出，将一个微型晶体管与一个电容器耦合起来，构成DRAM芯片。
• 英特尔利用丹纳德的洞察力，推出第一款产品DRAM芯片
  • 英特尔计划主宰DRAM芯片业务，存储芯片的大规模生产成为可能。

微处理器的诞生

• 泰德·霍夫提出设计通用逻辑芯片的设想
  • 霍夫认为，设计一个标准化的逻辑芯片，再加上一个可用软件编程的功能强大的存储芯片，可以完成许多不同的计算。
• 英特尔推出4004芯片，宣称这是世界上第一款微处理器
  • 4004芯片可用于许多不同类型的设备，并在计算领域掀起一场革命。

摩尔定律的提出

• 卡弗·米德创造“摩尔定律”一词来描述晶体管密度的指数级增长
  • 米德预言：“未来十年，我们社会的每一个方面都将在一定程度上实现自动化。”。
• 摩尔宣称英特尔是当今世界的“革命者”
  • 摩尔宣称：“我们真的是当今世界的‘革命者’，不再是几年前破坏学校的那些留着长发和胡须的孩子。”。

威廉·佩里的背景和职业生涯

• 佩里在喜万年电子防御实验室工作，负责设计监控苏联导弹发射的高度机密电子设备
  • 喜万年的技术很快就过时了，佩里非常熟悉他周围固态电子技术的进步。
• 佩里在1963年成立了自己的公司，为军方设计监控设备
  • 为了获得他所需要的处理能力，佩里从他的歌唱搭档英特尔首席执行官那里购买芯片。

美国国防部的挑战和战略

• 美国刚刚输掉了越南战争，五角大楼分析家警告说，苏联几乎完全侵蚀了美国的军事优势
  • 马歇尔于1973年受雇成立五角大楼网络评估办公室，负责预测战争的未来。
• 马歇尔提出美国需要利用其在计算机领域的“实质和持久的领先优势”
  • 他设想了导弹的“快速信息搜集”“复杂的指挥和控制”“终端制导”，以及能够以近乎完美的精确度打击目标的弹药。

佩里的抵消战略

• 佩里认为，制导导弹不仅会“抵消”苏联的数量优势，还会迫使苏联采取代价高昂的反导弹行动作为回应
  • 佩里计算，莫斯科需要五到十年的时间以及300亿到500亿美元来防御五角大楼计划部署的3000枚美国巡航导弹。
• 佩里担保，如果把这些芯片放在导弹上，美国的军队就会超越苏联
  • 随着微型计算能力的应用，传感器和通信也开始向前飞跃。
  • 制导武器变得更加复杂，像“战斧”导弹这样的新制导系统依赖于比“宝石路”炸弹更复杂的制导系统。
  • 单个制导弹药是一项强大的创新，如果能够共享信息，它们的影响力就会更大。
  • 随着计算能力以前所未有的方式分配给各个系统，制导武器正在让位于自动化战争的愿景。

五角大楼实施高科技计划的可能性

• 佩里的愿景和硅谷所做的事情一样激进，五角大楼真的能实施高科技计划吗？
• 即使在佩里卸任后，美国国防部仍继续向先进芯片及其所支持的军事系统投入资金
  • 马歇尔继续在五角大楼工作，已经梦想着这些新一代芯片将使新系统成为可能。

芯片行业对五角大楼的影响

• 20世纪60年代早期，人们可以宣称五角大楼创造了硅谷
  • 在此后的十年里，形势发生了变化，虽然美国军队在越南战争中失利，但芯片行业赢得了随后的“和平”。
• 芯片行业催生了一系列新的武器系统，这些系统正在重塑美国军队未来作战的方式
  • 美国的力量正在被重塑，如今，美国整个国家都依赖硅谷的成功。

20世纪80年代美国半导体行业的生存危机

• 硅谷原以为自己是世界科技行业的佼佼者，但在经历了20年的快速增长之后，它面临着一场生存危机：来自日本的残酷竞争。

美国芯片质量问题的发现

• 安德森在测试了日本的芯片后，发现它们产品的质量比美国竞争对手的好得多
  • 三家日本公司的芯片在前1000小时的故障率都没有超过0.02%，而三家美国公司的芯片最低故障率为0.09%。
  • 最差的美国芯片故障率为0.26%，是日本芯片的十倍多。

日本芯片行业的崛起

• 像索尼的盛田昭夫这样的企业家，已经摆脱了“便宜”的名声，取而代之的是与任何美国竞争对手一样高质量的产品
  • 盛田昭夫的晶体管收音机是美国经济霸主地位的第一个杰出挑战者。
  • 从汽车到钢铁，美国工业面临着日本的激烈竞争。
  • 到了20世纪80年代，消费电子产品已成为日本的一个特产，索尼率先推出了新的消费品，从美国竞争对手的手中夺取了市场份额。

美国对日本芯片行业的应对

• 美国芯片制造商仍然坚信菊池诚对美国创新优势的看法是正确的
  • 反对日本是“实施者”而不是“创新者”这一论点的最佳证据来自菊池诚的老板，即索尼首席执行官盛田昭夫。
  • 盛田昭夫知道复制只能获得二等地位和二等利润。因此，盛田昭夫驱使他的工程师不仅要制造最好的收音机和电视，还要制造全新的产品。
  • 1979年，就在安德森发表美国芯片质量问题演讲的几个月前，索尼推出了随身听，这是一款便携式音乐播放器，彻底改变了音乐行业，每台设备集成了五块尖端集成电路。

美国对日本经济和技术优势的挑战

• 赋予日本企业权力的战略，似乎正在削弱美国的经济和技术优势
  • 查理·斯波克，这位在管理通用电气生产线时，其肖像被工会焚烧过的高管，发现日本的生产力既令人着迷，又令人恐惧。
  • 斯波克派他的一名工头和一组装配线工人去日本的半导体工厂参观了几个月。当他们回到加利福尼亚州时，斯波克拍了一部关于他们经历的电影。他们报告说，日本工人“非常支持公司”，“工头把公司放在比家庭更重要的位置”。斯波克宣称，这是一个“美丽的故事”，“让我们所有的员工都看看竞争是多么激烈”。

AMD首席执行官杰瑞·桑德斯与英特尔的竞争

• 桑德斯在仙童找到了一份营销工作，与罗伯特·诺伊斯、戈登·摩尔和安迪·格鲁夫一起工作
  • 他最终在仙童找到了一份营销工作。
  • 在离开仙童成立英特尔之前，他与罗伯特·诺伊斯、戈登·摩尔和安迪·格鲁夫一起工作。
• 桑德斯成立了自己的芯片公司AMD，此后30年的大部分时间里，他都在与英特尔就知识产权纠纷进行法律斗争
  • 1969年，桑德斯成立了自己的芯片公司AMD。
  • 此后30年的大部分时间里，他都在与英特尔就知识产权纠纷进行法律斗争。

芯片行业的竞争激烈性

• 芯片行业是一个竞争异常激烈的行业，打击它们，击倒它们，杀死它们
  • 美国内部芯片制造商之间的争吵往往是针对个人的，这关系到尊严、专利和巨额金钱。
  • 斯波克认为，如果日立、富士通、东芝或NEC成功了，那么它们将把整个行业推向太平洋。

日本芯片制造商的竞争策略

• 日本芯片制造商从知识产权盗窃、受保护的市场、政府补贴和廉价资本中获益
  • 1981年11月，一个寒冷的凌晨5点，在康涅狄格州哈特福德的一家酒店的大堂里，日立员工成濑淳用一个装有现金的信封，从一家名为格林马(Glenmar)的公司的“顾问”那里得到了一个门禁卡，该公司承诺帮助日立获取工业机密。
  • 日立并不是个案，三菱也面临着类似的指控。
• 日本企业也从受保护的国内市场中受益
  • 日本公司可以向美国出售产品，但硅谷难以在日本赢得市场份额。
  • 1974年之前，日本一直对美国公司在日本国内销售的芯片数量实行配额限制。
  • 即使后来这些配额被取消了，日本公司仍然很少从硅谷购买芯片，尽管日本消耗了世界上四分之一的半导体。
• 日本政府还补贴了芯片制造商
  • 美国的反垄断法不鼓励芯片公司之间互相合作，而日本政府推动公司之间的合作，于1976年成立了一个名为“VLSI(超大规模集成电路)计划”的研究团体，政府的资金约占预算的一半。
  • 美国芯片制造商将此作为日本不公平竞争的证据，尽管VLSI计划每年用于研发的7200万美元与TI的研发预算大致相同，而且低于摩托罗拉公司的研发预算。
  • 此外，美国政府本身也积极参与支持半导体，尽管华盛顿的资金来自DARPA(五角大楼的一个部门)。
• 日本芯片制造商获得了更便宜的资本
  • 日立和三菱等芯片制造商是大型企业集团的一部分，它们与提供大型长期贷款的银行有密切联系。
  • 即使在日本公司无利可图的时候，银行也会在很长一段时间内通过发放信贷来维持它们的生存，而美国贷款机构的做法通常是迫使公司破产。
  • 日本的社会结构倾向于产生大量储蓄，因为战后的婴儿潮和向独生子女家庭的迅速转变，造成了大量中年家庭专注于为退休储蓄。
  • 日本不健全的社会安全网进一步刺激了储蓄。
  • 与此同时，对股票市场和其他投资的严格限制让人们别无选择，只能将储蓄存入银行账户。
  • 结果，银行存款充裕，以低利率发放贷款，因为人们手头有太多现金。
  • 日本公司的债务比美国同行多，但借贷利率较低。

日本芯片制造商的市场份额争夺战

• 有了这些廉价的资本，日本公司展开了一场无情的市场份额争夺战
  • 东芝、富士通和其他公司的竞争同样无情，尽管一些美国分析家描绘了它们合作的形象。
  • 但有了几乎无限的银行贷款，它们便能够在等待竞争对手破产的过程中承受住损失。
• 20世纪80年代初，日本公司在生产设备方面的投资比美国竞争对手高出60%
  • 尽管该行业的每家公司都面临着同样激烈的竞争，几乎没有人赢利。
  • 日本芯片制造商继续投资和生产，占据了越来越多的市场份额。
• 1985年，日本公司在半导体上的资本支出占全球的46%，而美国为35%
  • 到1990年，这些数字更加不平衡，日本公司占全球芯片制造工厂和设备投资的一半。
  • 日本的首席执行官们一直在建造新的工厂，只要银行乐意买单。

光刻技术的重要性及GCA的领先地位

• 光刻技术是制造集成电路的关键，GCA处于领先地位
  • 光刻过程通常需要五次、十次或几十次，通过沉积、蚀刻和抛光才能制造出集成电路。
  • 20世纪70年代末，珀金埃尔默公司的扫描式光刻机主导了光刻市场，但到了20世纪80年代，它被GCA公司取代。

GCA的衰落及其原因

• GCA因管理不善，成本失控，失去市场领先地位
  • 格林伯格把自己想象成一个商业巨头，打赌自20世纪80年代初开始的半导体繁荣将无限期地持续下去，他破土动工兴建了一座大型的新制造厂。
  • 他花在经营企业上的时间较少，更多的是与政客们来往。结果，管理不善，成本失控。
• GCA失去市场领先地位的原因还包括客户服务不佳，设备不可靠
  • GCA的客户服务萎缩。一位分析师回忆道，该公司的态度是“买我们造的东西就行了，不要烦我们”。
  • 许多美国人将GCA失去光刻领导地位归咎于日本的工业补贴。的确，日本的VLSI计划促进了该国DRAM芯片的生产，也帮助了尼康等设备供应商。
  • 与GCA打交道的芯片公司发现GCA“傲慢”且“反应迟钝”。但没有人这样评价其日本竞争对手。

GCA衰落的影响及启示

• GCA的衰落被视为日本崛起和美国衰落的缩影
  • 一些分析家则看到了美国更普遍的制造业衰退证据，这种衰退始于钢铁行业，然后影响汽车行业，后来蔓延到高科技行业。
• GCA的衰落给美国高科技产业带来了警示
  • 美国DRAM芯片制造商的困境在一定程度上与GCA的市场份额崩溃有关。
  • GCA的大多数问题是由不可靠的设备和糟糕的客户服务造成的。

半导体在20世纪80年代的重要性

• 半导体是“20世纪80年代的原油”，控制原油的人将控制电子行业
  • 在整个20世纪80年代，美国的计算机产业迅速扩张，个人电脑被制造得足够小、足够便宜，可以供家庭或办公室使用。
  • 如果没有集成电路，计算机就无法工作，20世纪80年代的飞机、汽车、摄像机、微波炉或索尼随身听也无法工作。
• 美国不应该担心日本正在成为“半导体的沙特阿拉伯”
  • 1973年和1979年的石油禁运向许多美国人证明了依赖外国的风险。
  • 当美国说石油是一种“战略”商品时，它会以武力支持这一主张。

美国半导体行业的困境

• 日本的芯片产量超过了美国，美国所占的份额已经下降到21%
  • 到20世纪80年代末，日本提供了全世界70%的光刻设备。
  • 如果20世纪80年代中期的趋势继续下去，日本将主导DRAM行业，并迫使美国主要生产商停产。
• 美国可能会发现自己对外国芯片和半导体制造设备的依赖程度，甚至超过在阿拉伯石油禁运最严重的时候对石油的依赖程度
  • 突然间，日本对芯片产业的补贴似乎成了一个国家安全问题。
  • 人们普遍指责日本对英特尔和GCA等美国公司的损害。

美国政府的应对策略

• 美国国防部召集基尔比、诺伊斯和行业内其他知名人士，就如何振兴美国半导体产业编写一份报告
  • 在华盛顿郊区，诺伊斯、基尔比与国防工业专家、五角大楼官员进行了数小时的头脑风暴。
  • 报告发现，到20世纪80年代，美国有大约17%的军事开支用于购买电子产品，而在第二次世界大战结束时，这一数字为6%。
• 五角大楼的特别工作组总结了四个要点，强调了关键结论
  • 美国军队在很大程度上依靠技术优势取胜。
  • 电子技术是最能发挥作用的技术。
  • 半导体是电子行业处于领先地位的关键。
  • 美国国防部很快将依靠外国资源获得半导体的最先进技术。

罗伯特·诺伊斯对硅谷未来的担忧

• 诺伊斯认为硅谷正处于死亡螺旋中，美国没有落后的领域。
• 硅谷与美国政府有着矛盾的关系，既要求独立，又希望得到帮助
  • 诺伊斯早年在仙童度过的日子里，既避免了五角大楼的官僚作风，也从太空竞赛的冷战中获益。
  • 现在，他认为美国政府需要帮助半导体行业，尽管他仍然担心华盛顿会阻碍创新。

半导体行业的竞争压力

• 外国竞争的影响下，底特律的旗舰产业正在萎缩，硅谷也面临着同样的压力
  • 到20世纪80年代，90%以上的半导体是由公司和消费者购买的，而不是军方。
  • 五角大楼很难重塑这个行业了，因为美国国防部不再是硅谷最重要的客户。
• 对于硅谷是否值得美国政府帮助，人们几乎没有达成一致意见
  • 美国芯片行业和美国国防部认为半导体是“战略”行业，但许多经济学家认为，“战略”没有被很好地定义。
  • 如果日本公司能够以较低的价格生产DRAM芯片，那么美国最好购买它们并将节省的成本收入囊中。

半导体行业的应对措施

• 硅谷和自由市场经济学家一致同意的一个观点是税收，诺伊斯向国会作证，希望国会支持将资本利得税从49%降至28%，并主张放松金融监管，让养老基金投资于风险投资公司
  • 在这些变化之后，大量资金涌入帕洛阿尔托沙山路的风险投资公司。
  • 接下来，美国国会通过《半导体芯片保护法》(Semiconductor Chip Protection Act)，加强了对知识产权的保护。
• 硅谷的首席执行官们游说要求更多的帮助，五角大楼不愿将国防工业基础押在版权法的未来影响上
  • 杰瑞·桑德斯抨击了日本所追求的“补贴、培育、瞄准和保护市场”。
  • 桑德斯宣称：“日本的补贴已经达到了数十亿美元。”。

美国政府的行动

• 里根政府最终决定采取行动，即使像里根的国务卿乔治·舒尔茨(George Shultz)这样的前自由贸易者也得出结论，只有在美国威胁征收关税的情况下，日本才会开放市场
  • 美国芯片行业对日本公司在美国市场“倾销”廉价芯片提出了一系列正式投诉。
  • 日本公司销售低于生产成本的说法很难被证明。美国公司引用了日本竞争对手的低资本成本，日本回应称，整个日本经济的利率都较低。双方都有道理。
• 1986年，随着关税威胁的逼近，华盛顿和东京达成了一项协议，日本政府同意对其DRAM芯片的出口设定配额，限制向美国出售的DRAM芯片数量
  • 该协议通过减少芯片供应，推高了日本以外所有地区的DRAM芯片的价格，从而损害了日本芯片最大买家之一的美国计算机生产商的利益。
  • 更高的价格实际上让日本的生产商受益，它们继续主导着DRAM市场。大多数美国生产商已经在退出生产存储芯片市场的过程中。

Sematech的成立和运营

• Sematech的理念是，该行业需要更多的合作才能保持竞争力
  • 芯片制造商需要更好的制造设备，而生产这种设备的公司需要知道芯片制造商在寻找什么。
  • 设备公司的首席执行官抱怨说：“像TI、摩托罗拉和IBM这样的公司……不愿意公开它们的技术。”。
  • 设备制造商如果不了解这些芯片公司正在开发的技术，就不可能向它们出售制造设备。
  • 与此同时，芯片制造商抱怨它们所依赖的机器的可靠性。一名员工估计，20世纪80年代后期，英特尔的设备由于维护和维修只运行了30%的时间。
• 诺伊斯自愿领导Sematech，他的重点是拯救美国的光刻业
  • 在Sematech中，51%的资金流向了美国的光刻机公司。
  • 诺伊斯简单地解释了这个逻辑：光刻机公司得到了一半的钱，因为光刻机公司是芯片行业面临的“一半问题”。
  • 没有光刻机，公司就不能制造半导体，美国仅存的主要生产商仍在苦苦挣扎。美国可能很快就会依赖外国设备。

Sematech对GCA的救助

• Sematech在GCA上下了巨额赌注，授予该公司生产深紫外光刻设备的合同
  • GCA的成绩远远超出预期，没有辜负其早期的技术辉煌声誉。
  • 不久，独立行业分析师将GCA最新的步进式光刻机描述为“世界上最好的光刻机”。
  • 该公司甚至赢得了客户服务奖，摆脱了平庸的名声。GCA机器使用的软件比日本竞争对手的要好得多。
• 尽管Sematech提供了7000万美元的支持，但GCA在1988—1992年仍然亏损了3000万美元
  • 客户已经对尼康、佳能和阿斯麦等竞争对手的设备感到满意，他们不想冒险购买一家未来不确定的公司的新工具。
  • 如果GCA破产，那么客户可能很难获得备件。
  • 除非一个大客户能够被说服与GCA签订一份重要合同，否则该公司将陷入崩溃。
  • 即使是诺伊斯，也无法说服他创立的英特尔放弃对尼康的忠诚。

盛田昭夫对美国的态度转变

• 盛田昭夫从美国的朋友身上发现“某种傲慢”
  • 当他在20世纪50年代首次得到晶体管技术授权时，美国是世界上的技术领导者。
  • 从那时起，美国面临着一场又一场的危机，比如灾难性的越南战争、种族关系紧张、城市动荡、“水门事件”的耻辱、十年的滞胀、巨大的贸易赤字，以及彼时的工业萧条。
• 盛田昭夫重新定义了日本在海外的形象
  • 这个国家不再被视为冰激凌圣代纸伞的生产国。现在，日本制造了世界上最高科技的产品。

盛田昭夫作为非正式大使的角色

• 盛田昭夫担任非正式大使，向美国权力掮客解释日本的政策
  • 大卫·洛克菲勒(David Rockefeller)是他的私人朋友。
  • 每当美国前国务卿亨利·基辛格(Henry Kissinger)访问日本时，盛田昭夫都会与他共进晚餐。
  • 当私募股权巨头皮特·彼得森(Pete Peterson)带盛田昭夫去奥古斯塔(Augusta)国家高尔夫俱乐部时，他惊讶地发现，“盛田昭夫认识所有人”。

盛田昭夫对美国的批评

• 盛田昭夫认为美国在应对不断增长的贸易逆差和高科技行业的危机时，应该吸取教训
  • 美国在“忙着培养律师”，日本则在“忙着培养工程师”。
  • 相比美国的企业高管们过于关注“今年的利润”，日本企业管理层更关注“长期”的利润。
  • 美国的劳资关系等级分明，并且“老派”，企业没有对车间员工进行足够的培训或激励。

《日本可以说“不”》的出版及其影响

• 《日本可以说“不”》是与备受争议的极右翼政治家石原慎太郎(Shintaro Ishihara)合著的
  • 石原慎太郎还是一名大学生时，因出版了一部名为《太阳的季节》(Season of the Sun)的充满色情的小说而成名。
  • 作为当时执政党自由民主党的一员，石原慎太郎利用这一名声，通过对外国人的贬损性诽谤，赢得了议会席位。
• 《日本可以说“不”》引发了愤怒，但引起了争议，并不是因为它的观点，而是因为事实
  • 美国在存储芯片方面明显落后。如果这一趋势持续下去，那么地缘政治变化将不可避免地随之而来。
  • 像石原慎太郎这样的极右翼挑衅者没有意识到这一点，但美国领导人预见了类似的趋势。

杰克·辛普劳和美国芯片产业的复苏

• 辛普劳以硅谷最聪明的科学家所没有的方式来理解商业
  • 辛普劳在土豆上发了第一笔财，开创了使用机器对土豆进行分类、脱水和冷冻，以用于炸薯条的先河。
• 美国超越日本的DRAM巨头们，不是通过复制，而是通过围绕它们进行创新
  • 硅谷没有切断贸易，而是将更多的生产外包到中国台湾和韩国，以重新获得竞争优势。

美光公司的创立和困境

• 美光公司起初似乎注定会失败，面临数十亿美元的损失和诸多企业的破产
  • 美光的第一份合同是为得克萨斯州一家名为莫斯泰克(Mostek)的公司设计64K DRAM芯片。
  • 美光芯片服务的唯一客户莫斯泰克破产了。
• 面对日本公司的竞争，美国最大的芯片公司的首席执行官们通过在华盛顿花费越来越多的时间来游说美国国会和五角大楼
  • 他们放弃了自己的自由市场信念，声称竞争是不公平的。

辛普劳对美光的投资和支持

• 辛普劳决定以100万美元支持美光，他后来又追加投入了数百万美元
  • 辛普劳本能地明白，沃德·帕金森和乔·帕金森进入内存市场的时间是对的。
• 辛普劳对日本伤害了他的土豆和存储芯片销售的贸易政策感到愤怒
  • “日本对土豆征收高额关税，”他抱怨道，“我们在土豆上付出了高昂的代价。”。

美光公司的成本削减策略

• 美光在削减成本方面的诀窍是硅谷或日本竞争对手无法比拟的
  • 沃德·帕金森在尽可能高效地设计DRAM芯片方面有天赋。
  • 美光调整了从珀金埃尔默和阿斯麦购买的光刻机，使其比制造商认为的更精确。
  • 美光对炉管进行了改造，使其每批处理250个硅晶圆片，而不是行业标准的150个。
• 美光拼命地关注成本，因为它别无选择
  • 对于爱达荷州的一家小型初创公司来说，根本没有其他方法来赢得客户。
  • 博伊西的土地和电力比加利福尼亚州或日本便宜，这在一定程度上得益于低成本的水力发电。
  • 生存仍然是一场战斗。1981年，美光的现金余额一度下降，以至美光只能支付两周的工资。

美光公司的成功和意义

• 美光幸存了下来，并最终繁荣了起来
  • 大多数其他美国DRAM生产商在20世纪80年代末被迫退出市场。
  • TI继续生产DRAM芯片，但很难赚到钱，最终将其业务出售给了美光。
• 美光的工程师们，凭借其创造力和削减成本的技巧，击败了太平洋两岸的竞争对手
  • 在经历了十年的痛苦之后，美国芯片行业终于取得了胜利，这要归功于美国最伟大的土豆种植者的市场智慧。

安迪·格鲁夫与英特尔

• 格鲁夫是英特尔的坚韧精神象征，使英特尔免于破产，并成为世界上最赚钱、最强大的公司之一
  • 格鲁夫的长期副手形容他，是一个“极具斗志的匈牙利人”，“啃着对方的脚脖子，挑战他们，对他们大喊大叫，尽可能使劲推”。
• 格鲁夫在英特尔担任总裁，负责公司日常运营，尽管摩尔在英特尔仍然扮演着重要角色
  • 格鲁夫在他的畅销书《只有偏执狂才能生存》中，描述了他的管理哲学：“担心竞争、担心破产、担心被人误解、担心丢掉工作，这些担忧都是强大的动力。”。

英特尔面临的挑战与决策

• 英特尔销售DRAM芯片的商业模式已经完蛋，英特尔被日本生产商“颠覆”了
  • DRAM的价格可能会从价格暴跌中复苏，但英特尔将永远无法夺回市场份额。
• 英特尔决定放弃存储器，将DRAM市场拱手让给日本，专注于个人电脑微处理器
  • 对于一家以DRAM起家的公司来说，这是一次大胆的赌博。

英特尔的转型与重组

• 英特尔在格鲁夫的重组计划中，第一步是裁减英特尔超过25%的员工，关闭硅谷、俄勒冈州、波多黎各和巴巴多斯的工厂
  • 格鲁夫的副手形容他老板的做法是，“噢，天哪，解雇这两个人，不留后路，终止业务”。
• 英特尔的新制造方法被称为“精确复制”
  • 一旦英特尔确定了一套特定的生产流程最有效，该流程就会在英特尔其他工厂中复制。
  • 有人回忆道：“这是一个巨大的文化问题。”。
  • 因为自由的硅谷风格被严谨的装配线取代。
  • 巴雷特承认：“我被视为独裁者。”。
  • 但“精确复制”起了作用：英特尔的成品率大幅上升，制造设备的使用效率提高了，成本也降低了。
  • 该公司的每一个工厂都开始不像研究实验室，更像一台经过精心调试过的机器。

英特尔的成功与启示

• 英特尔进入个人电脑时代，实际上垄断了个人电脑的芯片销售
  • 除了苹果电脑，几乎每一台电脑都使用英特尔的芯片和微软的Windows(视窗操作系统)软件，两者被设计成能够顺畅地协同工作。
• 格鲁夫的偏执狂拯救了英特尔
  • 与其说是创新或专业知识拯救了英特尔，还不如说是格鲁夫的偏执狂拯救了英特尔。

李秉喆的商业生涯和三星的崛起

• 李秉喆于1938年开始商业生涯，最初销售鱼干和蔬菜
  • 李秉喆的祖国朝鲜是日本的殖民地，他搜集这些产品并将其运往中国北部，为日本的战争机器提供食物。
• 李秉喆巧妙地驾驭了韩国复杂的政治形势，使三星在战争中幸存下来
  • 他与战后占领朝鲜半岛南部的美国人建立了联系，并避开了想分裂像三星这样大型商业集团的韩国政客。
• 李秉喆逐步涉足多个行业，使三星成为韩国最富有的公司
  • 他从鱼类和蔬菜行业开始，逐步涉足了糖业、纺织业、化肥业、建筑业、银行业和保险业。

三星进军半导体行业

• 李秉喆在20世纪80年代初观察东芝和富士通等公司抢占DRAM市场份额时，就想进军半导体行业
  • 当时，韩国已经是美国或日本制造的芯片进行外包组装和封装的重要地点。
• 韩国政府已将半导体列为优先事项，李秉喆决定投入巨资发展半导体产业
  • 韩国政府表示愿意提供财政支持，并承诺投资4亿美元发展半导体产业。
  • 韩国的银行将遵循政府的指示，再发放巨额贷款。

三星在美国的帮助下成为半导体巨头

• 美国芯片制造商将韩国新贵视为潜在的合作伙伴，以减少日本对硅谷的威胁
  • 英特尔为韩国DRAM生产商的崛起欢呼，并与三星签约成立合资企业。
  • 美国不仅为韩国DRAM芯片提供了市场，也为其提供了技术。
• 美日贸易紧张帮助了韩国公司，为韩国公司提供了以更高价格销售更多DRAM芯片的机会
  • 1986年，华盛顿威胁说，除非日本停止“倾销”(在美国市场上廉价销售DRAM芯片)，否则将征收关税。
  • 此后，东京同意限制其对美国的芯片销售，并承诺不以低价销售芯片。

美国芯片产业的复兴

• 安迪·格鲁夫的偏执狂性格、杰瑞·桑德斯的赤膊上阵以及杰克·辛普劳的牛仔竞争力帮助美国芯片产业重生
  • 硅谷的雄性激素和股票期权助长着竞争，这往往不像教科书中描述的枯燥无味的经济学，而更像达尔文式的适者生存的斗争。
• 硅谷芯片行业的许多进步是与政府的努力相辅相成的
  • 这通常不是因为美国国会或白宫的大手笔，而是DARPA这类小型灵活组织的工作，这些组织有权在未来技术上下大赌注，并建设所需的教育和研发基础设施。

芯片设计方法的革新

• 康维和米德起草了一套数学“设计规则”，为通过编写计算机程序而进行自动化芯片设计铺平了道路
  • 使用康维和米德的方法，设计者不必勾画出每个晶体管的位置，但可以从“可互换部件”库中提取，从而使得电路设计变得可能。
• “古腾堡时刻”已经到来，康维的学生在六周后，收到了功能齐全的芯片
  • 她的每个学生都设计了自己的芯片，然后将芯片设计资料送到制造工厂进行制造。

DARPA对芯片行业的支持

• DARPA资助了一个项目，让大学研究人员将芯片设计资料发送到尖端晶圆厂生产
  • DARPA在资助未来武器系统方面享有盛誉，而在半导体方面，DARPA同样重视建设教育基础设施，从而使美国拥有充足的芯片设计师。
• DARPA还支持研究者研究第二组挑战：为芯片不断增长的处理能力找到新的用途
  • 无线通信专家欧文·雅各布斯就是其中的一位研究者，他意识到，芯片的进步如此之快，以至它们很快就能在同一频谱空间中编码更多数量级的数据。

芯片技术的应用

• 高通公司利用芯片的进步，在同一频谱空间中编码更多数量级的数据
  • 雅各布斯、维特比和几位同事成立了一家名为高通(Qualcomm)——意为高质量通信(quality communications)——的无线通信公司，他们相信越来越强大的微处理器可以让他们在现有的频谱带宽中填充更多的信号。
• 芯片技术的进步促使新客户购买晶体管，并为下一代更小的晶体管提供资金
  • 在半导体设计方面，世界上没有哪个国家能拥有更好的创新生态。

弗拉基米尔·维特罗夫的生活和职业生涯

• 维特罗夫是一名克格勃情报人员，但他的生活并不像詹姆斯·邦德的电影那样精彩
  • 他的克格勃工作是官僚主义的，他的情妇远非超级名模，他的妻子对她的狗比对他更深情。
• 到了20世纪70年代末，维特罗夫的职业生涯和他的生活已经走到了尽头
  • 他鄙视自己的办公室工作，并且被老板们忽视。
  • 他讨厌他的妻子，因为他的妻子和他的一个朋友有染。

克格勃T局的成立和目标

• 20世纪60年代初，克格勃成立了一个新的部门——T局，它代表技术
  • 美国中央情报局的一份报告警告说，T局的任务是“获取西方设备和技术，以提高苏联生产集成电路的能力”。
• 20世纪80年代初，克格勃雇用了大约1000人来搜集外国技术
  • 大约300人在外国工作，其余大部分人在莫斯科卢比扬卡广场的克格勃总部的八楼。

苏联在美国的情报搜集活动

• 苏联情报人员直接偷走芯片，或者从黑市上购买由小偷提供的芯片
  • 比如1982年在加利福尼亚州被捕的“独眼杰克”，他被指控将芯片藏在皮夹克里，从英特尔工厂偷走芯片。
• 苏联驻旧金山领事馆有一个由60名特工组成的团队，目标是硅谷的科技公司
  • 他们直接偷走芯片，或者从黑市上购买由小偷提供的芯片。

“复制”策略的局限性

• 拿到几个英特尔的最新芯片，甚至通过中立的奥地利或瑞士的空壳公司，把一整批集成电路转移到苏联，通常都不难
  • 但美国的反情报部门偶尔会揭开苏联在第三国活动的特工的面纱，因此这从来不是可靠的供应来源。
• 搜集到的芯片设计资料只有在苏联能够大规模生产时才有用
  • 这在冷战初期很难做到，到了20世纪80年代已变得几乎不可能。

维特罗夫的背叛和“出埃及记行动”

• 维特罗夫决定给一位巴黎熟人寄一张明信片，让生活变得更有趣，他知道这位熟人与法国情报部门有联系
  • 很快，维特罗夫就将数十份关于T局的文件交给了他在莫斯科的法国经办人。
• 法国人很快与美国和其他盟国情报机构分享了有关维特罗夫的信息
  • 作为对策，里根政府发起了“出埃及记行动”(Operation Exodus)，加强了对先进技术的海关检查。

苏联在军事技术革命中的落后

• 苏联在开发冷战早期的关键技术、制造强大的火箭和拥有强大的核储备方面一直与美国并驾齐驱。
• 肌肉正被计算机化的大脑取代，苏联已经毫无希望地落后了
  • 当谈到支撑这一新的军事力量驱动力的硅芯片时，苏联已经毫无希望地落后了。
  • 20世纪80年代，一位克里姆林宫官员自豪地宣称：“同志们，我们已经制造了世界上最大的微处理器！”。

抵消战略的影响

• 威廉·佩里的抵消战略奏效了，但苏联没有回应
  • 苏联缺乏美国和日本芯片制造商生产的微型电子设备和计算能力。
  • 尽管佩里推动五角大楼接受摩尔定律，但苏联芯片制造的不足逼迫该国的武器设计师尽可能限制复杂电子产品的使用。
• 美国新的MX导弹被公开估计有50%的概率会落在目标364英尺以内。据一位苏联前国防官员估计，一枚与之相当的苏联导弹SS-25大致落在距离目标1200英尺以内
  • 在冷战军事规划者的严酷逻辑中，几百英尺的差异非常重要。
  • 摧毁一座城市很容易，但两个超级大国都希望有能力摧毁彼此的核武库。

苏联在常规战争中的劣势

• 美国最初在越南上空使用的“宝石路”炸弹已经通过安装新的制导系统进行了改进。美国“战斧”巡航导弹可以深入苏联领土
  • 苏联国防规划者担心，美国常规武装的巡航导弹和隐形轰炸机可能会使苏联对其核力量的指挥和控制失效。

苏联微电子产业的困境

• 第一个问题是政治干预
  • 20世纪80年代末，尤里·奥索金被里加半导体厂解雇。克格勃要求他解雇几名雇员，其中一位因为给捷克斯洛伐克的一名妇女写信，第二位拒绝为克格勃的线人工作，第三位是犹太人。
• 第二个问题是过度依赖军事客户
  • 美国、欧洲和日本的消费市场蓬勃发展，推动了芯片需求。民用半导体市场为半导体供应链的专业化提供了资金，创造了从使用超纯硅片到光刻设备的先进光学部件的各种专业公司。
• 最后一个挑战是苏联缺乏国际供应链
  • 硅谷与美国的冷战盟友合作，形成了一种超高效的全球化分工。日本主导了存储芯片的生产，美国生产了大部分微处理器，日本的尼康和佳能以及荷兰的阿斯麦则分割了光刻设备的市场。东南亚的工人完成了大部分最终装配。

海湾战争背景及美国军事战略

• 美国在沙特阿拉伯北部边境沿线有几十万名士兵，数万辆坦克等待突袭，数十艘军舰驻扎在海上
  • 领导这次袭击的美国将军诺曼·施瓦茨科夫是一名受过训练的步兵，曾在越南服役过两次。
• 施瓦茨科夫的战争计划的成功取决于彻底摧毁巴格达拉希德街上的12层高的电话交换大楼
  • 两架飞机瞄准目标，释放了两千磅重的激光制导“宝石路”炸弹，炸穿了大楼并将其点燃。

“宝石路”炸弹的研发及其在海湾战争中的应用

• “宝石路”炸弹采用了与1972年摧毁越南清化大桥的第一代“宝石路”炸弹相同的基本系统设计
  • 这些炸弹由几个晶体管、一个激光传感器和一对绑在旧“笨弹”上的机翼组成。
• 到海湾战争开始时，“宝石路”炸弹已成为军方的首选武器
  • “宝石路”炸弹的价格一直很便宜，在20世纪70年代和80年代，它们更便宜。
  • 由于成本低，每个飞行员都可以在训练中实弹投放“宝石路”炸弹。
  • 它们的用途很广。飞行员不需要事先选择目标，可以到战场上选择目标。
  • 与此同时，命中率几乎和他们在电视上看到的一样高。

海湾战争中美军空中力量的决定性作用

• 美国的空中力量在海湾战争中起着决定性的作用，在减少美国人员伤亡的同时摧毁了伊拉克军队
  • CNN播放了数百枚炸弹和导弹袭击伊拉克坦克的视频。战争看起来像一个电子游戏。
  • 使用这些炸弹的飞行员非常清楚它们多么具有革命性。
  • 在五角大楼颁奖典礼上，一名空军军官告诉沃德：“你们挽救了大约10000名美国人的生命。”。

海湾战争对军事战略的影响

• 海湾战争是佩里抵消战略的第一次重大考验，该战略在越南战争后制定，但从未在大规模战斗中部署
  • 在越南战争结束后的几年里，美国军方一直在谈论，但许多人并没有认真对待。
  • 美国的军事领导人，比如在越南指挥美国军队的威廉·威斯特摩兰将军，承诺未来的战场将实现自动化。
  • 但是，尽管美国对越南拥有广泛的技术优势，但越南战争还是灾难性地结束了。
• 伊拉克建筑物、坦克和机场被精确武器摧毁的视频让人无法否认：战争的性质正在改变
  • 甚至在越南上空错过了大部分目标的真空管“响尾蛇”空对空导弹现在也升级为更强大的半导体制导系统。
  • 它们在海湾战争中的准确率是在越南的六倍。
  • 佩里在20世纪70年代末推动五角大楼开发的新技术的表现甚至超出了他的预期。
  • 伊拉克军队配备了苏联国防工业生产的最好的装备，但面对美国的进攻，他们束手无策。
  • 佩里宣称：“高科技起了作用。”。
  • 一位军事分析家向媒体解释说：“这一切都是基于信息而非火力的武器。”。
  • 《纽约时报》的一篇头条写道：“这是硅片对钢铁的胜利。”。
  • 《纽约时报》的另一篇头条写道：“电脑芯片可能成为战争英雄。”。

日本半导体行业的衰退

• 日本金融市场崩溃，经济陷入严重衰退
  • 东京股市的交易价格降到了1980年的一半。
  • 东京的房地产价格进一步下跌。
• 日本的半导体行业过度投资，导致产能过剩
  • 廉价的资本支持了新半导体制造厂的建设，但也鼓励芯片制造商不考虑利润，只考虑产出。
  • 日本最大的半导体公司在DRAM生产上翻了一番，尽管像美光和三星这样的低成本生产商正在击败日本竞争对手。
• 日本芯片公司错过了个人电脑的崛起
  • 没有一家日本芯片巨头能够复制英特尔转向微处理器或其对个人电脑生态系统的掌控。
  • 日本的NEC尝试过，但它从未赢得过微处理器市场，哪怕是一小部分。

美国半导体行业的复苏

• 美国在商业和战争中复苏，半导体行业开始崛起
  • 1993年，美国重返半导体发货量第一位。
  • 1998年，韩国取代日本成为世界上最大的DRAM生产国。
• 美国半导体公司的创新能力和市场敏锐度
  • 安迪·格鲁夫的偏执狂性格或杰克·辛普劳关于大宗商品市场波动的智慧。
  • 美国的资本市场并不具有优势，但失去资金的风险帮助美国公司保持了警惕。

冷战的结束和硅谷的胜利

• 苏联领导人米哈伊尔·戈尔巴乔夫认识到技术落后的努力是无望的
  • 戈尔巴乔夫承诺通过从东欧撤出苏联军队来结束冷战，作为交换，他希望获得美国的技术。
  • 戈尔巴乔夫参观斯坦福大学时，他在校园里走来走去，向观众击掌致意。
• 苏联的半导体生产无法跟上，计算机工业落后，通信和监控技术落后
  • 所有现代军事能力都基于创新、技术和经济实力，军事技术是以计算机为基础的。
  • 你们在计算机方面远远领先于我们……在你们国家，每个五岁的小孩都有一台计算机。
• 冷战结束了，硅谷赢了
  • 苏联的火箭和以往一样强大。苏联拥有世界上最大的核武库，但其半导体生产无法跟上，计算机工业落后，通信和监控技术落后，军事后果是灾难性的。
  • 对于一个曾经强大的国家来说，这是一个可悲的结局，这个国家无法接受其军事力量痛苦衰落的事实。

台湾地区半导体产业的发展背景

• 20世纪80年代，台湾地区开始进入半导体供应链
  • 李国鼎帮助说服TI在台湾岛建造第一座半导体工厂。
  • 台湾地区是亚洲半导体器件封装的领导者之一。
• 台湾地区半导体产业面临的挑战
  • 台湾地区曾试图通过向美国无线电公司取得半导体制造技术授权，但该公司的能力远远落后于前沿技术。
  • 台湾以创造了大量半导体行业工作岗位而自豪，但只获得了一小部分利润。

张忠谋被聘请领导台湾芯片产业

• 李国鼎聘请张忠谋领导台湾芯片产业
  • 李国鼎告诉张忠谋：“我们想在台湾推动半导体产业。”。
  • 李国鼎对融资的承诺使交易更加顺利。
• 张忠谋的商业计划是基于一个激进的想法
  • 如果成功，这个想法将颠覆电子行业，让他和台湾控制世界上最先进的技术。
  • 张忠谋说服了荷兰半导体公司飞利浦出资5800万美元，转让生产技术，授予知识产权，以换取台积电27.5%的股份。

台积电的成立及其成功因素

• 台积电的成立，为所有芯片设计师提供了可靠的合作伙伴
  • 张忠谋承诺永远不会设计芯片，只会制造芯片。
  • 台积电没有与其客户竞争，如果台积电做到了这一点，那就成功了。
• 台积电的成功因素包括与美国芯片行业的深厚联系
  • 台积电的大多数客户是美国芯片设计师，许多顶尖员工曾在硅谷工作。
  • 在20世纪90年代的大部分时间里，台积电一半的销售额来自美国公司。

台积电的代工模式及其影响

• 张忠谋的代工模式催生了数十家新的“作者”——无晶圆厂芯片设计公司
  • 通过将计算能力应用于各种设备，改变了科技行业。
  • 作者身份的民主化与数字印刷机的垄断不谋而合。
• 台积电的业务在20世纪90年代蓬勃发展，其制造工艺不断改进
  • 无论哪家公司生产的芯片最多，这家公司都有一个内在的优势：提高产量的同时将资本投资成本分散到更多的客户身上。
  • 张忠谋想成为数字时代的“古腾堡”。他最终变得更加强大。

华为与台积电的成立背景及发展历程

• 张忠谋成立台积电，着眼于打造世界上最先进的芯片
  • 台湾与世界上最先进的芯片公司有着深厚的联系。
• 任正非成立华为，从香港购买廉价的电信设备，然后在全国销售
  • 华为所在的深圳就坐落在香港对面。

中国大陆半导体产业的发展历程及挑战

• 中国大陆生产的最先进、最广泛使用的芯片是一种DRAM，其存储容量与英特尔在20世纪70年代初推出的第一款DRAM大致相同
  • 相比英特尔，中国大陆的芯片落后了十多年。
• 中国政府在20世纪50年代中期将半导体确定为科学优先事项
  • 中国政府呼吁北京大学和其他科学中心的研究人员掌握技能，吸引了一批包括之前在加州大学伯克利分校、麻省理工学院、哈佛大学或普渡大学接受过教育的科学家。
• “文化大革命”期间，中国的半导体产业受到了严重破坏
  • 国家的教育系统受到了攻击，成千上万的科学家和专家被派往农村。

中国半导体产业的转机与努力

• “文化大革命”结束后，中国政府开始重视半导体产业的发展
  • 中国政府通过实施“四个现代化”政策来改造中国。
  • 世界其他地区正在被一场技术革命改变，中国科学家意识到芯片是这场变革的核心。
• 中国政府呼吁进行更多的半导体研究，但光靠政府法令无法产生科学发明或可行的产业
  • 政府坚持认为芯片具有战略重要性，这导致政府试图控制芯片制造，容易使该行业陷入官僚主义。
  • 20世纪80年代末，当华为的任正非等新兴企业家开始建立电子业务时，他们别无选择，只能依赖外国芯片。

张汝京与中国半导体产业的发展

• 张汝京希望将先进的芯片制造技术带到中国
  • 张汝京出生于南京，在台湾长大，并且受过得克萨斯州培训的半导体工程师。
  • 他说服中国政府给他巨额补贴，让他在上海建立一家半导体芯片制造厂。
• 张汝京在中国建立芯片产业，面临与半导体行业巨头的竞争
  • 他与半导体行业的巨人，特别是台积电搏斗时，他仍然觉得自己像《圣经》中的大卫一样。

半导体制造地理位置的变化

• 20世纪90年代和21世纪初，半导体制造地理位置发生了巨大变化
  • 1990年，美国晶圆厂生产的芯片占全球的37%，但这个数字到2000年下降到19%，到2010年下降到13%。
  • 日本在芯片制造方面的市场份额也大幅下降。韩国、新加坡和中国台湾都向芯片产业注入大量资金，并迅速增加产量。

韩国半导体产业的发展

• 三星取代日本的DRAM生产商，成为世界领先的存储芯片制造商
  • 三星抵挡住了来自中国台湾和新加坡的DRAM市场竞争，受益于政府的支持和政府对韩国银行的非官方压力，要求它们提供信贷。
  • 在竞争对手被迫削减开支后，三星有资本继续投资。三星的存储芯片市场份额增长势头强劲。

中国半导体产业的发展与挑战

• 中国在组装电子产品方面扮演着越来越重要的角色，但中国的芯片制造能力远远落后于中国台湾和韩国
  • 到了20世纪90年代，中国已成为世界工厂，上海和深圳等城市是电子组装中心。
  • 几十年前，这类工作推动了台湾地区经济的发展，但真正的价值是电子产品里的部件，尤其是半导体。
• 中国政府补贴国内半导体产业建设的早期成果大多不尽如人意
  • 一些晶圆厂是在中国建造的，比如中国华虹和日本NEC在上海的合资企业。NEC从中国政府那里得到了一笔丰厚的金融交易。作为交换，NEC承诺将其技术带到中国。但NEC要确保由日本专家负责，中国员工只能做基础工作。中国从这家合资企业获得的专业知识不多。
  • 2000年在上海成立的另一家芯片公司宏力半导体也涉及类似的境外投资、国家补贴和不成功的技术转让。

张汝京与中芯国际的成功

• 张汝京创立了中芯国际集成电路制造有限公司，并从国际投资者那里筹集了超过15亿美元
  • 一位分析师估计，中芯国际一半的创业资金是由美国投资者提供的。
  • 张汝京利用这些资金雇用了数百名境外专家来运营中芯国际的晶圆厂，其中至少有400名来自中国台湾。
• 中芯国际的策略是像台积电那样做，从境外芯片制造商，特别是台积电，积极雇用员工
  • 在其运营的第一个十年的大部分时间里，中芯国际三分之一的工程人员是从台湾和国外雇用的。
  • 该公司甚至有一个口号，“一个老员工带来两个新员工”，强调需要境外培训过的有经验的员工来帮助当地工程师学习。
• 中芯国际的技术国产化方面的成功归功于这批受过境外培训的员工
  • 中芯国际的本地工程师学得很快，其技术能力很快就被认可，以至外国芯片制造商开始向他们发出工作邀请。
  • 到20世纪末，中芯国际仅落后于世界技术领先企业几年。该公司似乎有望成为一流的芯片制造厂，或许最终有能力威胁台积电。

英特尔与极紫外光(EUV)光刻技术的研发

• 英特尔首席执行官安迪·格鲁夫决定投资2亿美元开发EUV光刻技术
  • 卡拉瑟斯向格鲁夫索要2亿美元开发EUV光刻技术。
  • 格鲁夫求助于英特尔前首席执行官戈登·摩尔，摩尔反问道：“嗯，安迪，你还有其他选择吗？”。
  • 格鲁夫给了卡拉瑟斯2亿美元，用于开发EUV光刻技术。
• 英特尔最终花费了数十亿美元进行研发，还花费了数十亿美元学习如何使用EUV光刻芯片
  • 英特尔从未计划制造自己的EUV设备，但需要保证至少有一家世界先进的光刻机公司将EUV设备推向市场。

光刻技术的未来挑战与竞争

• 光刻行业存在工程、商业和地缘政治三个问题
  • 在芯片制造的早期，晶体管尺寸很大，光刻机使用的光波无关紧要。但是，摩尔定律已经发展到光波波长的尺度，光波会严重影响光刻的质量。
  • 大多数研究人员认为，生产这种晶体管尺寸的芯片，需要更先进的光刻机。
  • 寻找新的最好光源的“战争”，只是光刻未来三场竞赛中的一场。
• 第二场竞赛是商业性的，是关于哪家公司将制造下一代光刻机
  • 开发新光刻设备的巨大成本推动了行业的集中，一家或两家公司将主宰市场。
  • 在美国，GCA已经被清算，而硅谷集团远远落后于市场领导者佳能和尼康。
  • 佳能和尼康唯一真正的竞争对手是阿斯麦，这是一家规模虽小但正在成长的荷兰光刻机公司。

阿斯麦的成功之路

• 阿斯麦决定从世界各地精心采购零部件组装系统
  • 阿斯麦除了与飞利浦的关系，“我们既没有制造设施，也没有钱”。
  • 依赖其他公司的关键组件会带来明显的风险，但阿斯麦学会了防范这些风险。
• 阿斯麦在荷兰的位置使其被视为美国和日本之间的中立选择
  • 20世纪80年代和90年代，阿斯麦在日本和美国之间的贸易争端中被视为中立。
  • 美国公司将阿斯麦视为尼康和佳能值得信赖的替代者。
• 阿斯麦与台积电的深厚关系促进了其发展
  • 飞利浦一直是台积电的基石投资者，曾将其制造工艺技术和知识产权转让给初创的台积电。
  • 1989年，台积电晶圆厂的一场意外火灾也在一定程度上起了推动作用，台积电因此购买了另外19台新的光刻机，这些费用由火灾保险支付。

美国政府的态度与决定

• 美国政府选择阿斯麦作为EUV光刻技术的合作伙伴
  • 英特尔召集了六家芯片制造商加入该联盟，但英特尔支付了95%的费用。
  • 美国政府要求阿斯麦在美国建立一个工厂，为其光刻机制造组件，并向美国客户提供产品和雇用美国员工，但阿斯麦的大部分核心研发在荷兰进行。
• 美国政府对阿斯麦收购硅谷集团持开放态度
  • 2001年，阿斯麦收购了美国最后一家大型光刻机公司硅谷集团。
  • 美国政府的主要信念是，通过鼓励俄罗斯或中国等大国专注于获取财富而非地缘政治力量来扩大贸易和供应链联系将促进“和平”。

英特尔在个人电脑行业的垄断地位

• 英特尔成功战胜AMD，成为唯一一家为x86指令集架构生产芯片的大型公司
  • x86是一套基本规则，规定了芯片的计算方式，这是个人电脑的行业标准。
• 英特尔控制着个人电脑生态系统的关键组成部分
  • 英特尔与微软Windows操作系统的合作过于强大，Arm无法挑战。

英特尔错失移动设备市场的机会

• 英特尔决定不进入移动业务，直到为时已晚
  • 在个人电脑处理器销售收入高得多的时候，向移动设备注入资金的想法似乎是一场疯狂的赌博。
• 英特尔在智能手机产品上投入了数十亿美元，但一直没有多少值得展示的东西
  • 苹果在其利润丰厚的城堡周围挖了一条深深的护城河，直到欧德宁和英特尔意识到发生了什么。

英特尔的创新困境

• 保持现状太有利可图，使得英特尔尝试任何新产品都是不可能的
  • 英特尔通过向个人电脑和服务器芯片收取大量的费用来实现这一目标。
  • 英特尔的领导层一贯优先考虑生产利润率最高的芯片。
• 英特尔专注于实现短期利润目标开始取代长期技术领先地位
  • 从工程师到经理的权力转移加速了这一进程。
  • 欧德宁对利润率的执着已深深渗透到英特尔的招聘决策、产品路线图和研发流程中。

安迪·格鲁夫的担忧

• 格鲁夫认为先进制造业的离岸外包是个问题
  • 格鲁夫看到中国风险投资家在帕洛阿尔托投资，他不禁要问：在大规模失业的时候，硅谷将生产外包是否明智？。
  • 格鲁夫担心电动汽车所需的锂电池，尽管美国发明了许多核心技术，但美国在电动汽车市场上所占份额很小。
• 格鲁夫对苹果离岸装配线的遗憾被置若罔闻
  • 尽管英特尔错过了移动电话，并依靠垄断x86的成果生存，但格鲁夫并不信服。
  • 他指向电池行业宣称：“放弃今天的‘商品’制造业会把你锁定在明天的新兴产业之外。”。

半导体行业的现状

• 英特尔的业务被其他拥有不同商业模式的科技公司掩盖
  • 21世纪初，英特尔曾是世界上最有价值的公司之一，但被苹果超越，苹果的新移动生态系统不依赖于英特尔的芯片。
  • 脸书(Facebook)成立于2006年，到2010年，其价值几乎是英特尔的一半，但很快就提高到英特尔的好几倍。
• 美国在半导体制造设备公司总体上在蓬勃发展
  • 应用材料(Applied Materials)仍然是世界上最大的半导体设备制造公司。
  • 泛林(Lam Research)在硅片蚀刻方面拥有世界一流的专业技术。
  • 同样位于硅谷的科磊(KLA)拥有世界上最好的工具，用于测量晶圆和光刻掩模上的纳米级误差。

美国政府的策略

• 美国政府形成了一个新的共识，即最好的政策是比美国的竞争对手“跑得更快”
  • 一位美国专家预测：“美国对任何一种产品，特别是半导体产品，依赖任何一个国家的可能性都非常小，更不用说中国。”。
  • 美国甚至给予中芯国际特殊地位，称其为“经过验证的最终用户”。
• 华盛顿的许多人甚至没有看一眼证据就得出结论，美国正在“跑得更快”
  • 但是，半导体行业的历史并不表明美国的领导地位得到了保证。
  • 美国在20世纪80年代没有超越日本，尽管它在20世纪90年代做到了。
  • GCA在光刻方面也没有超越尼康或阿斯麦。
  • 美光是唯一一家能够与东亚竞争对手并驾齐驱的DRAM生产商，而许多其他美国DRAM生产商都破产了。
  • 到20世纪末，英特尔在生产芯片方面一直领先于三星和台积电，但差距在缩小。
  • 英特尔的前进速度越来越慢，尽管它仍然受益于其更高的起点。
  • 美国在大多数类型的芯片设计中处于领先地位，尽管中国台湾的联发科正在证明美国以外的其他地方也可以设计芯片。

杰瑞·桑德斯对晶圆厂的坚持

• 桑德斯认为晶圆厂对AMD的成功至关重要
  • 尽管他在伊利诺伊大学读本科时学习过电气工程，但他从来不是一个制造业的人。
  • 他凭借在仙童市场营销方面取得的成绩，成为该公司最耀眼、最成功的推销员。
  • 桑德斯在20世纪80年代与日本争夺DRAM市场份额，在20世纪90年代与英特尔争夺个人电脑市场份额，此后致力于自己的晶圆厂。
• 桑德斯承认，在拥有和运营一家晶圆厂的同时，赚钱变得越来越困难
  • 每一代技术的进步都会使制造厂变得更昂贵。

半导体行业的分类

• 半导体已分为三大类：逻辑芯片、存储芯片和第三类芯片
  • 逻辑芯片，是指运行智能手机、计算机和服务器的处理器。
  • 存储芯片，指的是DRAM(提供计算机运行所需的短期内存)和NAND(随着时间的推移记住数据)。
  • 第三类芯片比较分散，包括将视觉或音频信号转换为数字数据的传感器等模拟芯片、与手机网络进行通信的射频芯片，以及管理设备如何使用电力的芯片。

存储芯片市场的集中化

• 内存市场一直被接受代工的少数几个工厂(主要在东亚)主导
  • 对于20世纪80年代硅谷与日本竞争的半导体DRAM存储芯片而言，一个先进的晶圆厂可能耗资200亿美元。
  • 过去有几十家DRAM生产商，但现在只剩下三家主要生产商。
  • 另一种主要类型的存储芯片NAND的市场也以亚洲为中心。

逻辑芯片市场的变化

• 美国在存储芯片产量方面处于二流地位并不是什么新鲜事，但美国生产的逻辑芯片的份额大幅下降
  • 如今，建造一个先进的逻辑晶圆厂耗资200亿美元，这是一笔巨大的资本投资，很少有公司能负担得起。
  • 与存储芯片一样，一家公司生产的芯片数量与成品率(实际可用的芯片数量)存在相关性。
  • 除了英特尔之外，许多美国主要逻辑芯片制造商放弃了自己的晶圆厂，将制造进行外包。

桑德斯对AMD自主制造的坚持

• 桑德斯支持AMD自主制造的论点，是基于一种很快就过时的男子气概
  • 20世纪90年代，当桑德斯听到一位记者打趣地说“真正的男人要有晶圆厂”时，他把这句话当成了自己的观点。
  • 桑德斯在一次行业会议上宣称：“现在听我说，好好听我说，真正的男人要有晶圆厂！”。

无晶圆厂芯片公司的兴起

• 自20世纪80年代末以来，无晶圆厂芯片公司的数量呈爆炸式增长
  • 1984年，戈登·坎贝尔和达多·巴拿道创立了芯片和技术公司，该公司被公认为是第一家无晶圆厂公司。
• 无晶圆厂商业模式只需要一个好主意和数百万美元的启动资金
  • 芯片和技术公司最终衰落，被英特尔收购，但该公司证明了一个无晶圆厂的商业模式是可行的。

英伟达的成功

• 英伟达设计能够处理3D图形的GPU芯片，并围绕这些芯片建立了一个软件生态系统
  • 制作逼真的图形需要使用名为“着色器”的程序，该程序告诉图像中的所有像素应该如何在给定的灯光阴影下进行描绘。
  • 英伟达的GPU可以快速渲染图像，因为与英特尔的微处理器或其他通用CPU不同，它们的结构可以在快速进行许多简单计算的同时对大量像素进行着色。
• 英伟达发布了CUDA软件，允许GPU以标准编程语言进行编程
  • 黄仁勋在这项软件工程上花费了至少100亿美元。
  • 通过使芯片在图形处理行业之外发挥作用，英伟达发现了从计算化学到天气预报的并行处理的巨大新市场。

高通公司的成功

• 高通公司提出了关于如何通过无线电频谱传输更多数据的关键想法，并销售了具有能够破译这种不和谐信号的计算能力的专用芯片
  • 对于2G之后的每一代手机技术，高通公司都提出了关于如何通过无线电频谱传输更多数据的关键想法。
  • 该公司的专利是如此重要，没有它们，手机就不可能被制造出来。
• 高通公司没有制造芯片：芯片虽然是自己设计的，却外包给三星或台积电等公司制造
  • 高通公司多次考虑开设自己的制造工厂，但考虑到成本和复杂性，它决定放弃。
  • 多亏了台积电、三星和其他愿意生产芯片的公司，高通公司的工程师才可以专注于他们在频谱管理和半导体设计方面的核心优势。

无晶圆厂模式的优势

• 无晶圆厂公司可以专注于新的芯片设计，而不必花费数十亿美元建造一个晶圆厂
  • 全新的芯片种类出现了，这些芯片只在台积电和其他芯片制造厂制造，而不是自主制造。
• 无晶圆厂公司实现了全新类型的计算
  • 通过使移动电话、高级图形和并行处理成为可能，无晶圆厂公司实现了全新类型的计算。

半导体行业的变化

• 新一代首席执行官更专业，但往往显得陈腐
  • 他们受过计算机新学科的培训，许多人主要通过20世纪80年代和90年代新出现的芯片设计软件了解半导体。
  • 他们倾向于使用MBA和博士的语言，在季度盈利电话会议上与华尔街分析师随意谈论资本支出和利润率。
• 芯片设计和制造的分离，大部分芯片制造被离岸外包
  • 2005年，74岁的张忠谋辞去了首席执行官的职务，尽管他仍然是台积电的董事长。
  • AMD将这些制造业务分拆成一家新公司，将像台积电一样运营，不仅为AMD生产芯片，也为其他客户代工。

格芯的成立与挑战

• 格芯继承了AMD晶圆厂，进入了一个竞争激烈、无情的行业
  • 摩尔定律在20世纪和21世纪初向前推进，迫使尖端芯片制造商花费越来越多的资金，大约每两年推出一套新的、更先进的制造工艺“节点”。
  • 智能手机、个人电脑和服务器芯片迅速迁移到新的“节点”，晶体管的密度更高，处理能力更强，功耗更低。
• 格芯在3D晶体管的竞争中，处于可赢得市场份额的有利地位
  • 与竞争对手不同，格芯把最先进的生产能力建立在发达经济体，而不是亚洲。
  • 格芯与IBM和三星建立了合作伙伴关系，共同开发技术，使客户可以直接与格芯或三星签订生产芯片的合同。

台积电的竞争优势

• 台积电在技术上领先于竞争对手，因为台积电是一个中立的参与者
  • 张忠谋称这是台积电的“大联盟”，是一个由数十家设计芯片、销售知识产权、生产材料或制造机械的公司组成的伙伴关系。
  • 其中，许多公司相互竞争，但由于它们没有制造芯片，因此没有一家公司与台积电竞争。
• 台积电在金融危机中，精心挑选的继任者蔡力行做了每一位首席执行官都做过的事情：裁员和削减成本
  • 张忠谋想做相反的事，要让40纳米芯片的生产重回正轨，台积电需要在人员和技术方面进行投资。
  • 为了赢得更多的智能手机业务，尤其是苹果在2007年推出的iPhone(苹果最初从台积电的主要竞争对手三星手中购买关键芯片)，台积电需要在芯片制造能力方面进行大量投资。

张忠谋的领导风格

• 张忠谋在危机最严重的时候，重新雇用了前首席执行官解雇的员工，并加倍投资于新产能和研发
  • 尽管面临危机，张忠谋还是宣布在2009年和2010年增加几十亿美元的投资。
  • 张忠谋宣称：“产能过大比产能不足要好。”。
• 张忠谋认为，真正的风险是安于现状
  • 他不想让金融危机威胁台积电争夺行业领导力。

苹果对硅的控制

• 乔布斯对软件和硬件关系的思考
  • 乔布斯认为软件是一种变化太快的东西，或者你还不知道自己想要什么，或者你还没来得及把它固化成硬件。
• 苹果收购PA Semi，开始设计自己的处理器
  • 苹果收购了一家硅谷小型芯片设计公司PA Semi，该公司在节能处理方面拥有专门知识。
  • 苹果开始雇用一些业内最好的芯片设计师，两年后，该公司宣布已经设计了自己的处理器A4。

苹果硅芯片的设计和生产

• 苹果在德国巴伐利亚州、美国硅谷以及以色列的研发和芯片设计方面投入了大量资金
  • 工程师们在硅谷设计了最新的芯片。
• 苹果不仅为其大多数产品设计了主处理器，还设计了运行AirPods等配件的辅助芯片
  • 这种对专用芯片的投资解释了为什么苹果的产品使用起来如此顺畅。

苹果硅芯片的供应链

• 苹果以将手机、平板电脑和其他设备的组装外包给中国几十万装配线工人而闻名
  • 中国的装配工厂生态系统是世界上制造电子设备的最佳场所。
• 智能手机内的芯片很难替代，能够制造尖端芯片的半导体公司的数量已经在减少
  • 2010年，当苹果推出第一款芯片时，只有少数尖端芯片制造厂，比如台积电、三星，或许还有格芯(这取决于格芯能否成功赢得市场份额)。
  • 如今，英特尔仍然是世界上缩小晶体管的领导者，仍然专注于为个人电脑和服务器制造芯片，没有为其他公司的手机制造处理器。
  • 像中芯国际这样的中国芯片制造厂正在努力追赶，但仍然落后多年。

苹果硅芯片的制造

• 应用处理器是每部智能手机的电子大脑，主要在中国台湾和韩国生产，然后被送往中国大陆进行最终组装
  • iPhone的处理器完全在中国台湾制造。
• 除了台积电，没有一家公司具备制造苹果所需芯片的技能
  • 苹果产品的背后印有“Designed by Apple in California.Assembled in China”(加利福尼亚州苹果公司设计，中国组装)。

EUV光刻机的研发历程

• 阿斯麦花了近20年的时间试图使极紫外光刻发挥作用
  • 2012年，在阿斯麦生产出功能性EUV光刻机之前的几年，英特尔、三星和台积电都直接投资于阿斯麦。
• EUV光刻机背后的想法与杰伊·莱思罗普的倒置显微镜基本相同
  • 通过使用掩模来阻挡部分光线，从而形成光波图案，然后投射到硅片上的光刻胶上。
  • 光与光刻胶反应，使材料沉积或蚀刻成完美形状成为可能，从而完成芯片制造。

EUV光刻机的技术挑战

• 使用EUV带来了新的困难，事实证明这个困难几乎不可能得到解决
  • 所有关键的EUV光刻机部件都必须专门制作，你不能简单地买一个EUV灯泡。
• 西盟的光源需要由一种新的激光器以足够大的功率轰击锡滴产生
  • 这需要功率比以前任何激光器都要强大的二氧化碳激光器。

EUV光刻机的供应链构建

• 阿斯麦“像机器一样”设计了这个商业关系网络，产生了一个由数千家公司组成的能够满足阿斯麦严格要求的精细协调系统
  • 阿斯麦本身只生产了EUV光刻机部件的15%，其余部分是从其他公司购买的。
• 阿斯麦深入了解其供应商的源头，以了解风险
  • 阿斯麦以投资形式回报某些供应商，比如2016年支付给蔡司10亿美元，为蔡司的研发提供资金。
  • 阿斯麦最终买下了包括西盟在内的几家供应商，因为阿斯麦认为自己可以更好地管理它们。

EUV光刻机的成本与可靠性

• 一台拥有数十万个部件的机器，花费了数百亿美元和几十年的时间来研发
  • 每台EUV光刻机的成本超过1亿美元，因此如果每台机器离线一小时，芯片制造商就会损失数千美元。
• 极端的可靠性对于EUV光刻系统中的任何部件都至关重要
  • 阿斯麦为每个部件设定了一个平均使用时间至少为3万小时的目标——大约四年后才需要维修。

EUV光刻机的软件与培训

• 阿斯麦使用预测性维护算法来预计部件何时需要在损坏之前更换
  • 阿斯麦还使用一种叫作计算光刻的软件来更精确地打印图案。
• 阿斯麦的工作人员在设备的整个使用寿命期间都会留在现场
  • 每个EUV光刻机的侧面都有一个阿斯麦徽标。
  • 阿斯麦的专长是能够协调一个由光学专家、软件设计师、激光公司和许多其他人组成的网络，这些人的能力是实现EUV光刻机梦想所必需的。

严涛南对EUV光刻机的看法

• 严涛南认为“没有B计划”，只有EUV光刻机才能雕刻更小的图形
  • 严涛南在过去的25年里，一直致力于光刻技术的前沿研究。
  • 20世纪90年代末，当使用193纳米波长光的深紫外(DUV)光刻机上线时，严涛南加入了台积电。
  • 到2015年左右，解决方案会有一些额外的改进，但摩尔定律需要更好的光刻机来雕刻更小的图形。

张忠谋和蒋尚义对EUV光刻机的看法

• 张忠谋对EUV光刻机下的赌注比其他任何人都大，蒋尚义坚信EUV光刻机是唯一的前进之路
  • 张忠谋愿意花巨资将台积电的研发团队从1997年的120人扩大到2013年的7000人。
  • 蒋尚义出生于中国重庆，和张忠谋一样，他的家人在第二次世界大战期间逃离了日占区。
  • 2006年，蒋尚义试图在加利福尼亚州退休，但当台积电在2009年遇到40纳米制造困境时，沮丧的张忠谋邀请蒋尚义回到台湾，吃了一顿牛肉汤面，要求他再次负责研发。

格芯对EUV光刻机的看法和决定

• 格芯在开发自己的7纳米节点时，也在考虑采用EUV光刻机，但最终决定放弃
  • 格芯继承了AMD的晶圆厂，但该厂比其竞争对手小得多。
  • 为了增长，格芯于2010年收购了新加坡的芯片制造厂特许半导体。
  • 2015年，格芯已经购买了几台EUV光刻机，并将其安装在最先进的8号工厂里。
  • 后来，格芯的高管命令公司停止这项工作。“EUV计划”被取消，格芯放弃了生产新的尖端节点芯片。

英特尔在半导体行业的地位

• 英特尔在半导体行业拥有无与伦比的地位
  • 英特尔将DRAM商业化并发明微处理器的名声依然存在。
  • 英特尔的x86架构仍然是个人电脑和数据中心的行业标准。
• 英特尔每年提供数十亿美元投资于研发
  • 在21世纪第二个十年，英特尔每年在研发上的花费超过100亿美元。

英特尔在EUV光刻机时代的失误

• 英特尔没有利用EUV光刻机技术，浪费了自己的领先优势
  • 格鲁夫在20世纪90年代初首次投资2亿美元，对EUV光刻机的出现起到了至关重要的作用。
  • 现在经过数百亿美元的投资(其中很大一部分来自英特尔)，阿斯麦的这项技术终于成为现实。
• 英特尔错过了人工智能所需的半导体架构的重大转变
  • 英特尔的主要芯片设计不佳，无法解决人工智能问题。

英特尔的集成模式问题

• 英特尔的集成模式导致其设计和制造流程无法相互优化
  • 英特尔固执地坚持将半导体设计和制造结合在一起的集成模式。
  • 英特尔的领导认为，设计和制造流程可以相互优化，这是生产芯片的最佳方式。
• 英特尔的领导者不得不将注意力分散在芯片设计和芯片制造之间
  • 他们最终把两者都搞砸了。

英特尔在人工智能领域的挑战

• 人工智能所需的计算规模使得CPU的使用成本过高
  • 训练一个人工智能模型所用的芯片及其用电成本可能高达数百万美元。
• 英伟达将未来押在了人工智能上，成为美国最有价值的半导体公司
  • 英伟达自成立以来，将芯片生产外包给了台积电，坚持不懈地致力于设计新一代GPU。
  • 随着投资者打赌数据中心将需要更多的GPU，英伟达成为美国最有价值的半导体公司。

英特尔在芯片制造业务上的失败

• 英特尔试图与台积电展开正面竞争，结果失败了
  • 英特尔试图向寻求芯片制造服务的客户开放生产线，但英特尔私下承认，集成设计和制造模式远没有英特尔高管所宣称的那样成功。
  • 英特尔的代工业务在21世纪第二个十年只赢得了一个主要客户。几年后，该业务就被关闭了。
• 英特尔对摩尔定律的拙劣处理，导致其制造工艺的计划改进方面面临一系列延误
  • 自2015年以来，英特尔一再宣布推迟10纳米和7纳米制造工艺。
  • 到2020年，在英特尔资助和培育的所有EUV光刻机中，有一半在台积电安装。相比之下，英特尔刚刚开始在其制造过程中使用EUV光刻机。

中国制造的现状与风险

• 中国数字世界的运行，主要基于进口半导体处理和存储的数字1和数字0
  • 中国科技巨头依赖充满外国芯片的数据中心，这些芯片大多是美国出产的。
• 中国最担心的核心技术是软件产品和芯片
  • 一是中国软件产品，比如微软的Windows操作系统。
  • 二是驱动中国电脑、智能手机和数据中心的芯片。

中国制造面临的挑战

• 中国最重要的技术建立在进口硅产品的脆弱基础上
  • 中国只有生产出“核心技术”——这些产品是世界其他国家无法缺少的，才能赢得更多有价值的业务。
• 中国如何转向生产世界渴求的芯片
  • 当年日本和韩国想要进入芯片产业的复杂和高价值部分时，它们向自己的半导体公司注入资金，组织政府投资，但同时也迫使私人银行放贷。
  • 它们试图吸引在美国大学接受过培训、在硅谷工作的科学家和工程师回国。
  • 它们与外国公司建立了伙伴关系，要求这些公司转让技术或培训当地工人。
  • 它们利用硅谷公司之间的竞争，以及后来美国人和日本人之间的竞争，为自己赢得最好的交易。

习近平主席在达沃斯论坛上的演讲

• 习近平主席承诺通过“创新驱动的增长模式”实现“共赢”
  • 习近平主席说：“打贸易战的结果只能是两败俱伤。”。
• 全球媒体赞赏习近平主席为经济开放和全球化所做的发言
  • 国际政治学家伊恩·布雷默(Ian Bremmer)在推特上写道：“习近平听起来更像领导人，而美国新当选的总统则不像。”。
  • 《金融时报》头条报道称：“习近平发表了对全球化的有力支持。”。
  • 《华盛顿邮报》则宣称：“世界领导人在达沃斯民粹主义动荡中找到全球化的希望。”。

中国在半导体领域的挑战和决心

• 中国半导体进口逐年增加，芯片行业正在发生不利于中国的变化
  • 中国国务院印发的《国家集成电路产业发展推进纲要》指出，投资规模迅速攀升，市场份额加速向优势企业集中。
• 中国在半导体生产过程中的几乎每一个环节，都极其依赖境外技术
  • 用于设计芯片的软件工具由美国公司主导，而中国大陆在全球软件工具市场的份额不足1%。
  • 在核心知识产权方面，中国大陆的市场份额为2%，其余大部分被美国或英国占据。
  • 中国大陆供应全球4%的硅片和其他芯片制造材料，供应全球1%的芯片制造工具，供应全球5%的芯片设计工具。
  • 中国大陆在全球芯片制造业务中只有7%的市场份额。

中国政府的半导体产业政策

• 中国决定成倍削减半导体补贴，启动了后来被称为“大基金”的项目
  • 该基金的主要“投资者”包括中国财政部、国家开发银行以及多家国有企业。
• 中国投入芯片补贴和投资的资金数额很难计算，因为大部分支出是由地方政府和国有银行完成的
  • 单靠私人部门的资金不可能复制台积电的投资计划，只有政府才能进行这样的冒险。

中国在半导体领域的未来挑战

• 中国要想处于有利地位，必须加强与硅谷的联系
  • 日本、韩国和荷兰通过与美国芯片行业的深度融合，在半导体生产过程的重要环节中占据主导地位。
  • 中国台湾地区的芯片制造业因美国的无晶圆厂公司而致富，荷兰公司阿斯麦最先进的光刻机则因该公司圣地亚哥子公司生产的专用光源而突出。
• 中国号召的“攻坚”，并不是要求略高一些的市场份额，这关乎重塑世界半导体产业，而非与之融合
  • 《中国制造2025》规划并没有提倡经济一体化，而是呼吁减少中国对进口芯片的依赖。
  • 《中国制造2025》规划的主要目标是减少在中国使用的外国芯片的份额。

IBM与中国政府的技术转让合作

• IBM因与美国网络间谍合作而受到怀疑
  • 爱德华·斯诺登在逃往莫斯科之前搜集并泄露了美国外国情报机构的文件。
• IBM决定以半导体技术的形式向中国伸出橄榄枝
  • 罗睿兰对中国进行了一系列访问，拜会了国务院总理李克强、国务院副总理马凯和北京市市长等中国官员。
  • 双方就加强集成电路、软件、两化融合等领域合作交换了意见。

中国在半导体自给自足过程中的努力

• 中国着手获取服务器芯片技术，并希望美国公司向中国的合作伙伴转让技术
  • 世界上只有三家公司拥有生产x86芯片所需的知识产权：美国的英特尔和AMD，以及中国台湾的小公司威盛(Via)。
  • 中国国内几乎没有能力生产具有竞争力的数据中心芯片。

美国芯片制造商在中国市场的策略改变

• 英特尔主宰了市场，几乎没有动力与中国就数据中心处理器达成协议
  • 在移动芯片和NAND存储芯片市场上，英特尔分别与中国国有企业和地方政府达成协议，但英特尔在这些领域的地位较弱。
• 数据中心市场份额输给英特尔的美国芯片制造商正在寻找竞争优势
  • 在IBM，罗睿兰宣布了一项吸引中国的战略改变。她宣布，IBM不会试图向中国客户销售芯片和服务器，而是向中国合作伙伴开放芯片技术。

高通与中国公司的技术合作

• 高通正试图利用Arm架构打入数据中心芯片业务
  • 高通与华信通的合资企业并没有持续多久，于2019年关闭，但其所开发的一些专业技术似乎已经转移到了其他制造基于Arm的数据中心芯片的中国公司。

AMD与中国公司的技术合作

• AMD陷入财务困境，出售了半导体组装、测试和封装工厂中85%的股份给中国公司
  • AMD描述这些工厂是“世界级”的。
• AMD与一个由中国公司和政府机构组成的财团达成协议，授权为中国市场生产经过改版的x86芯片
  • 这项交易在业内和华盛顿备受争议，其过程不需要美国外国投资委员会的批准。

Arm与中国公司的技术合作

• Arm剥离了它的中国分部，将Arm中国51%的股份出售给一些投资者
  • 软银面临美国监管机构的审查，美国监管机构担心软银在中国的风险敞口使其容易受到压力。
• Arm的高管们在描述逻辑时持开放态度
  • “如果有人在为中国军方或监控系统构建芯片上的系统，而中国只想在境内拥有这个系统，那么通过这种新的合资企业，这家公司便可以发展这个系统。过去，这是我们做不到的。”。
  • “中国希望安全可控。”。
  • “最终，中国想控制自己的技术……如果中国是基于我们带来的技术，那么我们可以从中受益。”。

紫光的发展历程及其在半导体行业的投资策略

• 紫光由清华大学创办，旨在将科研成果商业化
  • 紫光在房地产方面也投入了大量资金。
• 紫光在2013年开始投资芯片行业，通过并购扩大规模
  • 紫光斥资数十亿美元收购了中国最成功的两家无晶圆厂半导体芯片设计公司——展讯通信和锐迪科。
  • 紫光与英特尔达成协议，将英特尔的无线调制解调器芯片与紫光的智能手机处理器相结合。

紫光的战略目标及其在境外的投资和合作

• 紫光的目标是控制世界芯片产业的制高点
  • 紫光聘请了几位台湾半导体领先企业的高管。
  • 紫光派员工去台湾，敦促台湾地区解除对大陆在芯片设计和制造等领域投资的限制。
• 紫光在境外的投资和合作遭到了台湾和美国政府的拒绝
  • 紫光提出购买台积电25%股份的想法，并主张将联发科与紫光集团的芯片设计业务合并，但这两项交易都不符合台湾地区有关规定。
  • 紫光提出了以230亿美元收购美国存储芯片制造商美光的想法，但遭到了拒绝。
  • 紫光再次尝试，打算以37亿美元收购另一家生产NAND存储芯片的美国公司15%的股份，最终，美国外国投资委员会以安全为由拒绝了这一要求。
  • 紫光悄悄地购买了另一家美国芯片公司莱迪思半导体6%的股份，但随后开始出售其在莱迪思中的股份。
  • 凯桥同时收购了陷入财务困境的英国芯片设计公司想象芯片，但美国政府拒绝了这项协议。

华为的崛起及其与三星的比较

• 华为的电信设备构成了世界移动互联网的支柱，智能手机部门是世界上最大的部门之一
  • 华为还提供其他类型的技术基础设施，从海底光缆到云计算。
• 华为的崛起与三星的运营模式相似，都采用了政治关系、模仿创新、全球化三大策略
  • 李秉喆依靠三种策略将三星从一家鱼干交易商打造成一家科技公司，生产出了世界上最先进的处理器和存储芯片。

华为的全球化战略

• 华为从成立之初就开始接受外国竞争，采用了国外首创的概念，以更低的成本生产出高质量的产品，并将其出售给世界
  • 这种商业模式使三星创始人致富，并将公司置于世界科技生态系统的中心。
• 华为在研发方面的支出是世界领先的，每年大约有150亿美元的研发预算
  • 华为每年百亿美元的研发支出也表明了一种与苏联泽列诺格勒或其他试图以低价进入芯片行业的中国公司的“复制”心态截然不同的精神。

华为的管理模式

• 华为聘请了IBM的咨询部门，希望像世界级公司一样运作
  • 1999年，华为在咨询费上花费了5000万美元，当时其总收入不足10亿美元。
  • 有一次，华为雇用了100名IBM员工来再造业务流程。
• 华为将此与军队的战斗精神相结合，公司将其称为“狼文化”
  • 华为一个实验室的墙上写着“牺牲是军人最大的付出，胜利是军人最大的奉献”。

华为的所有权结构

• 尽管华为的所有权结构引发了一些疑问，但“华为是中国政府特意打造的”这一论断，从来没有强有力的证据支持。

华为在智能手机市场的竞争

• 华为开始销售手机后，其智能手机就跻身世界畅销产品之列
  • 到2019年，华为仅落后于三星(以销量衡量)。
• 华为在设计自己手机的一些关键芯片方面也取得了进展
  • 华为的海思正在为智能手机设计一些世界上最复杂的芯片，并已成为台积电的第二大客户。

华为在5G时代的优势

• 华为在5G技术的研发和应用方面处于领先地位
  • 伴随下一代电信基础设施5G的推出，华为似乎将在无处不在的计算新时代处于独特的有利地位。

5G技术的定义和重要性

• 5G是最新一代通过手机网络发送呼叫和数据的设备
  • 5G中的G表示“代”，我们已经经历了四代移动网络标准。
• 5G与计算的未来有关，与半导体有关
  • 5G将使更多数据的无线传输成为可能。

半导体在5G技术中的作用

• 半导体对于无线发送更多数据的能力至关重要
  • 电信公司依靠半导体将更多的数据塞进现有的频谱空间中。
• 半导体技术的发展使得通过手机天线在无线电波中发送更多的1和0成为可能
  • 管理手机与蜂窝网络连接的调制解调器芯片，使得通过手机天线在无线电波中发送更多的1和0成为可能。

5G技术的优势和影响

• 5G将使更多数据的无线传输成为可能，改变我们对移动计算的看法
  • 在1G网络时代，手机的价格对于大多数人来说太贵了。有了2G网络，我们开始假设手机可以发送短信和语音。如今，我们期望手机和平板电脑拥有个人电脑的所有功能。
• 5G将把更多的设备连接到蜂窝网络，并从中获取数据的承诺
  • 你的咖啡机就会收集并处理每杯咖啡的温度和质量数据。
  • 在商业和工业中，有无数种方法可以让更多的数据和更多的连接产生更好的服务和更低的成本。
  • 医疗设备和传感器将跟踪和诊断更多情况。
  • 世界上的感官信息远远超过了我们目前数字化、交流和处理的能力。

华为在5G技术领域的地位和挑战

• 华为在5G网络建设中处于领先地位，提供业内公认的质量高、价格有竞争力的设备
  • 华为似乎能够在5G网络建设中发挥比其他公司更大的作用，超越瑞典的爱立信和芬兰的诺基亚。
• 华为严重依赖美国制造的芯片，比如莱迪思的现场可编程门阵列
  • TI、ADI、博通(Broadcom)和赛普拉斯半导体(Cypress Semiconductor)也设计和制造了华为移动设备所依赖的芯片。
  • 根据这项分析，美国芯片和其他组件占华为系统成本的近30%。

战争的未来将由计算能力决定

• 美国军方不再是不受挑战的领导者
  • 在精确导弹和全方位传感器的保障下，美国无可匹敌地进入世界海洋和领空的日子早已一去不复返了。
• 中国向高科技武器投入了大量资金，接受了未来战争将依赖先进传感器、通信和计算的理念
  • 现在，中国正在开发先进作战部队所需的计算基础设施。

中国的目标是实现“抵消”美国强国优势的能力

• 中国军界相信，战争不仅仅是“信息化”，而且是“智能化”
  • 意味着将人工智能应用于武器系统。
• 中国半导体产业的命运不仅仅是一个商业问题，无论哪个国家能生产出更多的1和0，都将拥有巨大的军事优势
  • 美国现在有一个可信的挑战者。苏联可以在导弹数量方面与美国相匹敌，但不能一个字节、一个字节地匹敌。中国认为可以同时做到这两件事。

军事人工智能的应用领域

• 预测性维护——了解机器何时需要修理，有助于保持飞机继续飞行、船舶继续航行
  • 人工智能潜艇声呐或卫星图像可以更准确地识别威胁，可以更快地设计新的武器系统。
  • 炸弹和导弹可以更精确地瞄准目标，尤其是针对移动目标。
  • 空中、水下和陆地上的自动飞行器已经开始学习机动、识别和摧毁敌人。

中国在人工智能系统方面的能力

• 利用人工智能需要数据、算法和计算能力的“三位一体”
  • 除了计算能力，中国的能力可能已经与美国相当。
• 在访问可输入人工智能算法的数据类型方面，中国和美国都没有明显的优势
  • 中国的支持者认为，中国的国情让其能够搜集更多的数据，尽管搜集人口数据的能力在军事领域可能没有多大帮助。
  • 然而，中国在搜集与军事系统相关的数据方面没有内在优势。
• 在设计聪明的算法时，我们很难说一方是否具有优势
  • 以人工智能专家的数量来衡量，中国似乎拥有与美国相当的能力。
  • 这些专家中有相当的一部分最终留在美国工作，美国雇用了59%的世界顶尖人工智能研究人员。
• 在布坎南的“三位一体”的第三部分计算能力中，美国仍然占据着相当大的领先优势
  • 尽管近年来美国的计算能力明显下降。
  • 中国仍然严重地依赖境外的半导体技术进行复杂的计算。

美国的抵消战略

• 美国国防部前副部长鲍勃·沃克宣称：“我们永远不会试图与我们的对手或竞争者进行坦克对坦克、飞机对飞机、人对人的较量。”。
• 这种技术优势会是什么样子的呢？沃克认为，20世纪70年代的抵消是由“数字微处理器、信息技术、新传感器、隐身”驱动的。这一次，它将是“人工智能和自主性的进步”
  • 美国军方已经部署了第一代新型自主运载工具，比如无人船(Saildrone)。
  • 这些装备的成本只相当于一艘典型海军舰艇的一小部分，可以让军方搭载许多装备，并为全球海洋的传感器和通信提供平台。
  • 自主水面舰艇、飞机和潜艇也正在开发和部署。这些自主平台将需要人工智能来指导并做出决策。
  • DARPA资助了关于“人机合作”的研究项目。
  • 对电磁频谱的争夺将是一场由半导体进行的无形的战争。
  • 未来的战争将比以往任何时候都更加依赖芯片，比如运行人工智能算法的强大处理器，处理数据的大存储芯片，以及感知和产生无线电波的完美调谐模拟芯片。
  • DARPA启动了一个名为“电子复兴计划”的新项目，以帮助构建下一代与军事相关的芯片技术。

中国在芯片产业的投资和计划

• 中国制订了一项计划，通过收购外国芯片制造商来获取技术，并向中国芯片公司提供补贴，以重塑世界芯片产业
  • 中国已将对外国芯片制造商的依赖视为一个关键弱点。
• 五角大楼在承认中国的军事现代化已经缩小了这两个超级大国军队的差距后，推出了自己的抵消战略
  • 五角大楼负责这一问题的官员马特·特平辩称：“如果中国人和我们在同一条船上，那么这种用抵消战略来赢得领先的观念，几乎是不可能成功的。”。

美国芯片行业对中国芯片产业的担忧

• 中国在全球芯片产业中占据更大份额，美国芯片公司陷入困境
  • 对于几乎每一家美国半导体公司来说，中国都是一个至关重要的市场。
• 中国使美国太阳能电池板制造业停业，可能会在半导体中做同样的事情
  • 一位奥巴马政府的官员担心：“这个2500亿美元的巨额基金将埋葬我们。”。

美国政府内部对芯片产业的看法转变

• 美国政府的贸易谈判代表认为，中国的芯片补贴违反了国际协议
  • 五角大楼紧张地注视着中国将计算能力应用于新武器系统的努力。
  • 美国情报机构和司法部认为，中国政府和其产业联手，试图赶走美国芯片公司。
• 美国科技政策的两大支柱(拥抱全球化和“跑得更快”)已经根深蒂固
  • 华盛顿的大多数人不知道半导体是什么。

奥巴马政府采取的行动及其局限性

• 奥巴马政府在半导体方面进展缓慢，因为许多高级官员根本不认为芯片问题是一个重要问题
  • 2016年底，美国商务部部长彭妮·普里茨克在华盛顿就半导体问题发表了高调演讲。
  • 普里茨克还命令美国商务部对半导体供应链进行研究，并承诺“利用一切机会向中国领导人明确表示，我们不会接受旨在影响这个行业的1500亿美元产业政策”。
• 奥巴马政府的目的是引发一场讨论，希望即将可能上任的希拉里·克林顿政府能够继续推进这场讨论
  • 大约在同一时间，美国白宫委托一群半导体高管和学者研究该行业的未来。
  • 他们在奥巴马卸任前几天发表了一份报告，敦促美国加倍实施现有战略。

美国芯片行业的全球化迷思与现实

• 芯片制造的“全球化”并未发生，取而代之的是“台湾化”
  • 技术并未扩散，而是被少数不可替代的公司垄断。
• 美国的科技政策被全球化的陈词滥调束缚，尽管这些陈词滥调很容易被证明是错的
  • 华盛顿和硅谷的公司里，人们简单地重复“多边主义”“全球化”和“创新”等概念就更容易了。

美国国家安全机构对中国科技产业的担忧

• 美国官员担心，中国对世界关键技术的影响力正在增长
  • 他们还认为，中国将利用其作为世界主要电子产品制造商的地位，给电子产品留“后门”。
• 五角大楼官员开始意识到他们对半导体的依赖程度
  • 他们关注的是电信基础设施，担心美国盟友减少从欧洲和美国购买电信设备，而更多地从中兴通讯和华为等中国公司购买。

特朗普政府对中国芯片产业的态度和政策

• 特朗普对许多产品征收关税，其中包括芯片
  • 他最大限度地提高媒体关注度。
• 特朗普政府官员认为，由于这扇旋转门，法规允许太多的技术泄漏，削弱了美国相对于中国的优势地位
  • 美国政府官员列举了美国商务部与游说反对出口管制的芯片行业律师事务所之间的旋转门。

美国政府内部对芯片产业的重新聚焦

• 美国政府的不同部门(从国会到商务部，从白宫到五角大楼)正在以自20世纪80年代末以来华盛顿从未见过的方式重新聚焦于半导体
  • 媒体关注的焦点集中在特朗普与中国的贸易摩擦以及他谨慎宣布的关税上调上，他最大限度地提高媒体关注度。
  • 但在美国政府的国家安全官僚机构中，总统的贸易摩擦和关税被视为对正在进行的高风险技术斗争的干扰。

DRAM芯片市场的主导者

• 美光、三星和SK海力士主导全球DRAM芯片市场
  • DRAM市场需要规模经济，小型生产商很难在价格上具有竞争力。
• 台湾公司曾试图打入DRAM业务，但从未成功建立盈利业务
  • 台湾和福建的关系很密切，晋华断定与台湾的合作是其成功的最佳途径。

福建晋华的发展及其面临的挑战

• 福建晋华获得福建省政府超过50亿美元的政府资金，决定开设DRAM芯片制造商
  • 晋华认为与台湾的合作是其成功的最佳途径。
• 美光起诉联华电子和晋华侵犯其专利，福建法院裁定美光侵犯联华电子和晋华的专利
  • 为了惩罚美光，福州中级人民法院禁止美光在中国这个公司最大的市场销售26种产品。

美国政府的立场和行动

• 美国国家安全委员会中的“对华鹰派”决心改变状态，决定对晋华实施金融制裁
  • 他们认为，这个案件是特朗普承诺要解决的。
• 特朗普政府决定使用针对中兴通讯部署的相同“工具”针对晋华
  • 于是，晋华被禁止购买美国芯片制造设备。
  • 几个月后，晋华的生产停滞。

美国对华为的担忧和打压

• 美国认为华为威胁其科技行业和国家安全
  • 五角大楼官员马特·特平认为华为是美国科技行业一个更广泛问题的症结。
  • 华为和中国其他公司在一些技术领域中扮演着核心角色，美国认为这些领域应该由美国主导。
• 美国政府采取了一系列措施限制华为
  • 特朗普政府禁止向华为出售美国制造的芯片。
  • 美国商务部宣布，将“通过限制华为使用美国技术和软件在国外设计和制造半导体的能力来保护美国国家安全”。

华为在国际上的影响和应对

• 华为在国际上受到多个国家的质疑和限制
  • 澳大利亚禁止华为进入其5G网络。
  • 日本、新西兰和其他国家也很快做出了类似决定。
• 华为积极寻求应对策略
  • 华为已经从20世纪80年代末的简单电话交换机向2019年最先进的电信和网络设备迈进了一步。
  • 华为年度研发支出现在可以与微软、谷歌和英特尔等美国科技巨头匹敌。

美国对中国科技公司的打击及其影响

• 美国对中国科技公司的打击是有限的
  • 中国许多大的科技公司，比如腾讯和阿里巴巴，在购买美国芯片或让台积电生产半导体的能力方面仍然没有被限制。
  • 华为也被允许购买美国早期的半导体芯片，比如用于连接4G网络的半导体芯片。
• 中国没有采取任何行动来报复
  • 中国一再说要惩罚美国科技公司，但从未扣动扳机。
  • 中国起草了一份“不可靠实体清单”，列出危及中国安全的外国公司，但似乎还没有将任何公司列入名单。

长江存储在新冠疫情期间的运作

• 长江存储是中国领先的NAND存储器生产商
  • 世界上有五家公司生产具有竞争力的NAND芯片，但是没有一家公司的总部设在中国。
• 长江存储在新冠疫情封控期间仍在继续运作
  • 经过武汉的列车搭载了专为长江存储员工设置的专用车厢，他们进入了武汉。
  • 长江存储甚至在2020年2月底和3月初完成了武汉职位的招聘。

中国政府对美国科技竞争的反应

• 美国的限制“推动了北京对科技主导地位的追求”
  • 在所有类型的芯片中，中国实现世界级制造能力的最佳机会是NAND生产。
  • 紫光与中国国家“大基金”及省政府一道，为长江存储提供了至少240亿美元的资金支持。
• 中国政府愿意做任何事情，但建设半导体产业是当务之急
  • 中国在抗击新冠疫情的斗争中愿意做任何事情。

中国芯片行业的发展挑战

• 中国在半导体项目上浪费了大量资金
  • 例如，武汉弘芯(HSMC)的案例表明，在没有充分论证的情况下，将资金投入半导体行业是有风险的。
  • 紫光最近在全球收购热潮后耗尽了现金，并拖欠了部分债券。
• 技术独立一直是一个白日梦，美国也是如此
  • 对于中国来说，从机械到软件，在供应链的许多部分缺乏竞争性企业，技术独立更为困难。
  • 为了实现技术完全独立，中国需要获得尖端的设计软件、设计能力、先进材料和制造技术等。

中国芯片行业的发展策略

• 中国希望建立一个非美国的供应链，但由于美国在芯片行业的影响力及其出口法规的域外权力，非美国的供应链也不现实
  • 中国认识到这根本不可能。
  • 中国希望建立一个非美国的供应链，但由于美国在芯片行业的影响力及其出口法规的域外权力，非美国的供应链也不现实，但在遥远的未来有可能实现。
• 中国在某些领域减少对美国的依赖，增加其在芯片行业中的整体影响力，尽可能多地摆脱瓶颈技术是可行的
  • 当今中国的核心挑战之一是，许多芯片要么使用x86架构(用于个人电脑和服务器)，要么使用Arm架构(用于移动设备)。
  • 除了采用新兴架构外，中国还专注于使用旧工艺技术来制造逻辑芯片。
  • 中国还对碳化硅和氮化镓等新兴半导体材料进行了大量投资，这些材料不太可能取代大多数芯片中的纯硅，但可能在管理电动汽车的动力系统方面发挥更大的作用。

美国芯片短缺的现状和影响

• 拜登总统在白宫会议上强调美国在研发和制造方面已经落后
  • 拜登总统在白宫的特迪·罗斯福画像前，高举着一块12英寸的硅片，看着Zoom屏幕，告诉高管们“在研发和制造方面已经落后……我们必须加快步伐”。
• 芯片短缺导致汽车制造商在2021年的大部分时间里苦苦挣扎
  • 根据行业估计，这些公司在2021年生产的汽车数量比正常情况下少770万辆，这意味着集体收入损失2100亿美元。

芯片短缺的原因

• 疫情开始后芯片订单的大幅波动
  • 2020年，随着大量员工将电脑升级并居家工作，个人电脑需求激增。数据中心对服务器的需求也在增长，因为越来越多的人开始上网。汽车公司预计汽车销量会下滑，开始削减芯片订单。当需求迅速恢复时，汽车公司发现芯片制造商已经将产能重新分配给其他客户。
• 半导体短缺的原因主要是需求增长，而非供应问题
  • 这是由新的个人电脑、5G手机、支持人工智能的数据中心以及我们对计算能力永不满足的需求驱动的。

半导体供应链的挑战

• 半导体行业迎来了辉煌的一年，但政府应该比过去更加认真地考虑半导体供应链
  • 过去几年，真正的供应链教训不是关于脆弱性的，而是关于利润和权力的。
  • 中国台湾的非凡崛起表明，一家有远见、有财政支持的公司可以重塑整个行业。与此同时，美国对中国大陆获取芯片技术的限制表明，芯片行业的瓶颈是多么强大。
  • 但过去十年，中国半导体行业的崛起提醒人们，这些瓶颈并不是无限持久的。国家和政府通常可以找到绕过瓶颈的方法，尽管这样做既费时又费钱，有时甚至非常昂贵。另外，技术变革也会削弱瓶颈的功效。

半导体行业的未来展望

• 美国及其盟友并没有完全结盟，各自有不同的利益诉求
  • 美国希望扭转其芯片制造份额下降的局面，并保持其在半导体设计和制造设备领域的主导地位。但欧洲和亚洲国家希望在高价值芯片设计市场上占有更大的份额。
  • 与此同时，中国台湾和韩国没有放弃在制造先进逻辑芯片和存储芯片方面处于市场领先地位的计划。
• 半导体行业的未来将在很大程度上取决于中美之间的竞争
  • 中国大陆将扩大自己的制造能力视为国家安全的需要，未来可以在美国、欧洲和亚洲之间共享的芯片制造业务数量有限。
  • 如果美国想要增加其市场份额，其他国家的市场份额就必须减少。美国含蓄地希望从拥有现代芯片制造工厂的其他领域抢占市场份额。但世界上所有先进的芯片厂都位于美国的“亲密盟友”所在的国家和地区，而不在中国大陆。

台积电的困境与风险

• 台积电变得越不可或缺，风险就越大，不是针对台积电的财务，而是针对其工厂
  • 台积电经受住了其第二大客户华为的考验，台积电的业绩几乎没有受到任何影响，其股价接近历史新高。
  • 全球半导体短缺使台积电的业务更加有利可图。
• 即使是多年来选择忽视中美对立严重性的投资者，也开始紧张地看着台积电芯片厂的地图
  • 这些芯片厂分布在台湾海峡东岸。

中国大陆的军事演习与台海局势

• 解放军在台湾海峡南北入口处附近进行了其他演习
  • 《环球时报》英文版援引一名营长的话说：“我们必须像在实战中一样，在各种情况下努力训练，时刻做好战斗准备，坚决维护国家主权和领土完整。”。
  • 演习距离东沙群岛只有300千米，东沙群岛是香港和台湾之间等距的一个小环礁，目前由台湾管辖。

台湾困境对世界的影响

• 一场比如空中或海上碰撞的事故，就可能演变成一场世界都不愿意看到的灾难性的战争
  • 人们认为，中国大陆可能会得出结论，如果不进行全面进攻，军事压力能决定性地破坏美国承诺的“安全保障”，并严重打击台湾地区的士气。
  • 如果美国什么都不做，那么美国对中国台湾地区战斗意愿的影响可能是毁灭性的。
• 如果中国大陆成功地向台湾地区施压，让中国大陆平等甚至优惠地使用台积电的代工，那么美国和日本肯定会做出回应，对主要来自这两个国家及其欧洲盟友的先进机械和材料的出口施加新的限制
  • 要想在其他国家复制中国台湾地区的芯片制造能力，还需要数年时间。
  • 与此同时，人们仍将依赖中国台湾地区。
  • 如果是这样的话，人们会发现自己还要依赖中国大陆来组装iPhone。
  • 可以想象，中国可能会影响或控制唯一拥有人们所依赖芯片的技术能力和生产能力的晶圆厂。
  • 这种情况对美国的经济和地缘政治地位将是灾难性的。
  • 如果战争摧毁台积电的晶圆厂，情况就会变得更糟。
  • 世界经济和横贯亚洲和台湾海峡的供应链都是以这种不稳定的和平为基础的。
  • 从苹果到华为，再到台积电，每一家在台湾海峡两岸投资的公司都在暗中押注和平。
  • 从香港到新竹，有数万亿美元投资于台湾海峡附近的公司和工厂。
  • 世界芯片产业以及所有电子产品芯片的组装，更多地依赖台湾海峡两岸地区和华南沿海地区，而不是硅谷以外的其他任何地区。
  • 对加利福尼亚州的科技中心来说，保持现状并没有那么令人担忧。
  • 但如果台积电的晶圆厂滑入车笼埔断层(其移动导致了1999年台湾的一次大地震)，那么其影响将震撼全球经济。
  • 无论是故意的还是意外的，几次爆炸就会造成相当大的损害。
  • 一些简单的计算就能说明风险所在，中国台湾生产全球11%的存储芯片，更重要的是，它制造了世界上37%的逻辑芯片。
  • 电脑、手机、数据中心和大多数其他电子设备都离不开这些芯片。
  • 因此，如果台湾的晶圆厂被关闭，我们在接下来的一年中的计算能力将减少37%。
  • 这对世界经济的影响将是灾难性的。
  • 新冠疫情后的半导体短缺提醒人们，芯片不仅需要用于手机和电脑，飞机、汽车、微波炉等各种产品也将面临毁灭性的延误。
  • 大约三分之一的个人电脑处理器将停产，包括苹果和AMD设计的芯片，直到在其他地方建造新的晶圆厂。
  • 数据中心容量的增长将大幅放缓，尤其是专注于人工智能算法的服务器，更依赖于英伟达和AMD等公司在台湾制造的芯片。
  • 其他数据基础设施将受到更大的打击。
  • 例如，新的5G无线电设备需要多家不同公司的芯片，其中许多是在台湾制造的。
  • 5G网络的推出将几乎完全停止。
  • 那时，停止升级手机网络会有意义，因为购买新手机会非常困难。
  • 大多数智能手机处理器是在台湾制造的，一个典型手机里有十多个芯片，其中大部分也是在台湾制造的。
  • 汽车通常需要数百块芯片才能工作，因此我们将面临比2021年的短缺更严重的延误。
  • 当然，如果冲突产生，那么我们需要考虑的不仅仅是芯片。
  • 中国庞大的电子组装工厂的供应可能会被切断，人们必须重新找地方来组装手机和电脑。
  • 然而，与复制台湾的芯片制造工厂相比，找到同样有难度的新装配工人要容易得多。
  • 挑战不仅仅是建造新的晶圆厂，运营这些工厂还需要训练有素的工作人员。
  • 即便如此，新的制造厂也必须配备机械设备，比如阿斯麦和应用材料公司的工具。
  • 在2021—2022年的芯片短缺期间，阿斯麦和应用材料公司宣布，由于无法获得足够的半导体，它们在设备方面的生产面临延期。
  • 在台湾发生危机的情况下，这些公司将面临购买机器所需芯片的延期。
  • 换句话说，如果台湾发生危机，那么总成本将以万亿美元来衡量。
  • 每年损失37%的计算能力，可能比疫情及其经济灾难性封锁的代价更高。
  • 重建失去的芯片制造能力至少需要五年时间。
  • 如今，当我们展望未来五年时，我们希望建立5G网络和元宇宙，但如果台湾发生危机，我们可能会发现自己连洗碗机都买不到。

台湾当局的“硅盾”观念及其问题

• 台湾的芯片产业是“硅盾”，可以让台湾“保护”自己
  • 中国台湾的芯片产业无疑迫使美国更加重视对台湾地区的防御。
• 但如果“硅盾”不能阻止解放军，台湾半导体生产的集中也会给世界经济带来风险
  • 在2021年的一项民意调查中，大多数台湾民众表示中国大陆和台湾之间的冲突不太可能(45%)或不可能(17%)。

俄罗斯在半导体领域的困境及其影响

• 俄罗斯的芯片产业一直落后于硅谷，由于大多数俄罗斯客户选择停止从国内芯片制造商购买芯片，并将生产外包给台积电，俄罗斯芯片产业已经衰落
  • 对于俄罗斯的芯片产业来说，剩下的唯一客户是俄罗斯的国防和航天行业，这些行业的芯片买家不足以为俄罗斯国内先进的芯片制造提供资金。
• 俄罗斯在制造和获取芯片方面的持续困难解释了该国在乌克兰上空被击落的无人机中使用了大量外国微电子芯片的原因
  • 这也解释了俄罗斯军队继续广泛依赖非精确制导弹药的原因。
  • 最近，人们对俄罗斯在另一场战争的一项分析发现，多达95%的投掷弹药是非制导的。
  • 俄罗斯在进入乌克兰几周内就面临巡航导弹短缺的事实，部分原因是其半导体行业的糟糕状况。
  • 与此同时，乌克兰从西方获得了大量的制导弹药储备，如标枪反坦克导弹，每枚导弹依靠200多个半导体芯片瞄准敌方坦克。

美国在半导体领域的优势及其面临的挑战

• 美国及其盟友对俄罗斯科技、国防和电信领域某些类型芯片的销售实施了全面限制
  • 从英特尔到台积电等关键芯片制造商现在已经切断了与克里姆林宫的联系。
• 考虑到中国对半导体行业的投资，以及美国所依赖的芯片制造能力大多在解放军导弹的射程之内，美国和中国之间的竞争在半导体领域将是一场不那么不平衡的较量
  • 俄乌冲突发生后，美国与欧洲、日本、韩国和中国台湾等国家和地区的合作伙伴协调，对俄罗斯科技、国防和电信领域某些类型芯片的销售实施了全面限制。

集成电路的发明及其影响

• 杰克·基尔比在1958年展示了电路的所有零件都可以用半导体材料制成
  • 四天后，杰伊·莱思罗普第一次进入TI的停车场，他已经申请了通过光刻技术制造晶体管的专利。
  • 几个月前，张忠谋辞去了马萨诸塞州一家电子公司的工作，搬到了TI，以其近乎神奇地消除公司半导体制造过程缺陷的能力而闻名。
• 美国国防资金流入电子公司，美国军方依靠技术来保持其优势
  • 随着苏联建立起大规模的军队，美国不能指望部署更大规模的军队或更多的坦克。但是，美国可以制造更多的晶体管、更精确的传感器和更有效的通信设备，所有这些最终将使美国的武器能力大大提高。

半导体行业的全球化

• 在冷战的混乱和席卷世界的非殖民化破坏中，许多国家最优秀和最聪明的人试图前往美国
  • 约翰·巴丁和沃尔特·布喇顿发明了第一个晶体管，但正是他们在贝尔实验室的同事穆罕默德·阿塔拉(Mohamed Atalla)和姜大元(Dawon Kahng)，帮助设计了一种可以大规模生产的晶体管结构。
  • 与罗伯特·诺伊斯共同创立仙童的“八叛逆”工程师中有两个出生在美国境外。几年后，一位曾经叫安德拉斯·格鲁夫的匈牙利移民帮助仙童优化了芯片制造工艺，并踏上了成为首席执行官的道路。
• 当世界上大多数人从未听说过硅芯片，并且更没有人了解硅芯片工作原理的时候，美国的半导体生产中心正在把世界上最杰出的人才吸引到得克萨斯州、马萨诸塞州，尤其是加利福尼亚州
  • 这些工程师和物理学家被这样一种信念驱使——微型晶体管可以真正改变未来。事实证明，一切远远超出了他们最疯狂的梦想。

半导体行业的发展与挑战

• 随着产业规模的扩大和晶体管尺寸的缩小，全球广阔市场的需求比以往任何时候都更加大
  • 如今，即使是五角大楼7000亿美元的预算也不足以在美国领土上制造用于国防目的的尖端芯片。
  • 美国国防部专门为价值10亿美元的潜艇和价值100亿美元的航空母舰建立了造船厂，但其中的许多芯片都是从商业供应商那里购买的，通常是中国台湾地区的供应商。
• 产生计算能力的惊人复杂性表明，硅谷的故事不仅仅是一个关于科学或工程的故事
  • 技术只有在找到市场时才会进步。半导体的历史也是一个关于销售、营销、供应链管理和成本降低的故事。
  • 没有创业者，硅谷就不会存在。罗伯特·诺伊斯是麻省理工学院培养的物理学家，但他作为一名商人取得了成功，他当年意识到一种尚未存在的产品有着巨大的市场。

摩尔定律的未来

• 摩尔定律的终结对半导体行业和整个世界都是毁灭性的
  • 我们之所以每年生产越来越多的晶体管，只是因为这样做在经济上可行。
  • 从英伟达首席执行官黄仁勋到斯坦福大学前校长兼字母表公司(Alphabet)董事长约翰·亨尼西(John Hennessy)，业内知名人士都曾宣布摩尔定律已经死亡。
• 尽管所有关于摩尔定律的讨论都结束了，但流入芯片行业的资金比以往任何时候都多
  • 在过去的几年里，为人工智能算法设计优化芯片的初创公司筹集了数十亿美元，每个公司都希望自己能成为下一个英伟达。
  • 大型科技公司谷歌、亚马逊、微软、苹果、脸书、阿里巴巴和其他公司现在都在投入大量资金设计自己的芯片。