《芯片戰(zhàn)爭：世界最關鍵技術的爭奪戰(zhàn)》是美國經(jīng)濟史學家克里斯·米勒撰寫、蔡樹軍翻譯的科技類著作。該書以半導體產(chǎn)業(yè)全球分工為主線，追溯從冷戰(zhàn)至今的芯片技術發(fā)展歷程，闡釋芯片在現(xiàn)代軍事、經(jīng)濟和地緣政治中的戰(zhàn)略地位。全書涵蓋美國通過技術博弈確立主導地位、臺灣半導體產(chǎn)業(yè)崛起、華為5G技術受限等案例，分析全球芯片短缺與供應鏈危機背后的國家競爭。書中提及美國《芯片法案》補貼政策、EUV光刻機研發(fā)困境等議題，揭示大國在人工智能與軍事技術領域的核心博弈。

張忠謀的大聯(lián)盟

杰瑞·桑德斯可能承諾永遠不會放棄自己的晶圓廠，但這一代用鉛筆刀和鑷子設計芯片的工程師已經(jīng)離開了這個領域。他們的接班人受過計算機新學科的培訓，許多人主要通過20世紀80年代和90年代新出現(xiàn)的芯片設計軟件了解半導體。對于硅谷的許多人來說，桑德斯對晶圓廠的浪漫依戀，似乎和他那男子氣概的大張旗鼓格格不入。在21世紀開始接管美國半導體公司的新一代首席執(zhí)行官，傾向于使用MBA和博士的語言，在季度盈利電話會議上與華爾街分析師隨意談論資本支出和利潤率。以大多數(shù)標準來衡量，這一代新的管理人才遠比硅谷的化學家和物理學家更專業(yè)。但與之前的巨人相比，他們往往顯得陳腐。

一個對不可能實現(xiàn)的技術瘋狂下注的時代正被更有組織、專業(yè)化和合理化的東西取代。抵押房子式的賭博被經(jīng)過仔細計算的風險管理取代。在這一過程中，人們很難擺脫失去了一些東西的感覺。在芯片行業(yè)的創(chuàng)始人中，只有張忠謀留下來了，他在中國臺灣的辦公室里抽著煙斗，他辯稱這一習慣對他的健康有好處，至少對他的心情有好處。21世紀初，張忠謀開始考慮繼任計劃。2005年，74歲的他辭去了首席執(zhí)行官的職務，盡管他仍然是臺積電的董事長。也許很快就沒有人記得誰和杰克·基爾比一起在實驗室工作，或者和羅伯特·諾伊斯一起喝啤酒

芯片行業(yè)高層的變化，加速了芯片設計和制造的分離，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計和制造業(yè)務分開。華爾街歡呼雀躍，認為如果沒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)務分拆成一家新公司，將像臺積電一樣運營，不僅為AMD生產(chǎn)芯片，也為其他客戶代工。阿聯(lián)酋的政府投資部門姆巴達拉（Mubadala）成為新公司的主要投資者。對于一個以碳氫化合物石油而非高科技聞名的國家來說，這是一項出乎意料的工作。美國外國投資委員會（CFIUS）是美國政府機構，負責審查國外購買戰(zhàn)略資產(chǎn)的情況。該委員會認為這個交易不會對國家安全產(chǎn)生影響，表示同意。但AMD生產(chǎn)能力的命運最終將塑造芯片行業(yè)，并保證最先進的芯片制造在海外進行。

格芯這家繼承了AMD晶圓廠的新公司，進入了一個競爭激烈、無情的行業(yè)。摩爾定律在20世紀和21世紀初向前推進，迫使尖端芯片制造商花費越來越多的資金，大約每兩年推出一套新的、更先進的制造工藝“節(jié)點”。智能手機、個人電腦和服務器芯片迅速遷移到新的“節(jié)點”，晶體管的密度更高，處理能力更強，功耗更低。每個工藝節(jié)點轉換都需要更昂貴的機器來實現(xiàn)。

多年來，每一代制造技術都是以晶體管柵極的長度命名的，柵是晶體管的一部分，可以控制晶體管的打開和關閉。180納米節(jié)點是在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縮小到足以在同一區(qū)域內容納大約兩倍數(shù)量的晶體管。這降低了每個晶體管的功耗，因為較小的晶體管需要較少的電子流過它們。

大約在21世紀前十年早期，通過2D縮小晶體管來更密集地制造晶體管變得不可行。一個挑戰(zhàn)是，當晶體管按摩爾定律縮小時，即使開關關閉，狹窄溝道偶爾也會導致電流“泄漏”。除此之外，每個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，比如“量子隧穿效應”（電子穿越經(jīng)典物理認為不可能跨越的障礙）開始嚴重影響晶體管的性能。到2005年左右，每個晶體管頂部的二氧化硅層可能只有幾個原子厚，這太薄了，無法抑制電子隧穿。

為了更好地控制電子的運動，人們需要新的材料和晶體管設計。與20世紀60年代以來使用的2D設計不同，22納米節(jié)點引入了一種新的3D晶體管，稱為FinFET，它看起來像鯨魚背部突出的鰭。連接晶體管兩極的導電通道不僅可以從鰭的頂部施加電場，也可以從鰭的側面施加電場，從而加強對電子的控制，以克服漏電現(xiàn)象。這些納米級的3D結構對于摩爾定律的延續(xù)至關重要，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現(xiàn)FinFET結構的轉換，或者是否會落后的不確定性。

2009年，當格芯作為一家獨立公司成立時，行業(yè)分析人士認為，在3D晶體管的競爭中，該公司處于可贏得市場份額的有利地位。臺積電的前高管承認，臺積電也在對此表示擔心。格芯繼承了德國的一家大型工廠，并在紐約建造了一家新的尖端工廠。與競爭對手不同，格芯把最先進的生產(chǎn)能力建立在發(fā)達經(jīng)濟體，而不是亞洲。格芯與IBM和三星建立了合作伙伴關系，共同開發(fā)技術，使客戶可以直接與格芯或三星簽訂生產(chǎn)芯片的合同。此外，無晶圓廠芯片設計公司渴望格芯成為臺積電的可靠競爭對手，因為這家中國臺灣的巨頭已經(jīng)占據(jù)了全球約一半的芯片制造市場。

對于格芯來說，另一個主要競爭對手是三星。三星芯片制造業(yè)務的技術與臺積電大致相當，盡管其生產(chǎn)能力弱得多。不過，由于三星的部分業(yè)務涉及內部設計的芯片，所以三星出現(xiàn)了一些復雜情況。像臺積電這樣的公司為幾十家客戶制造芯片，并不遺余力地讓客戶滿意，但三星有自己的智能手機和其他消費電子產(chǎn)品，因此三星在與許多客戶競爭。這些公司擔心，與三星芯片代工廠分享的想法可能最終會出現(xiàn)在其他三星產(chǎn)品中。臺積電和格芯沒有這種利益沖突。

在格芯成立之際，向FinFET晶體管的轉變并不是對芯片行業(yè)的唯一沖擊。臺積電的40納米工藝節(jié)點曾面臨嚴重的良率問題，這給了格芯一個機會，使其在與大型競爭對手的競爭中脫穎而出。此外，2008—2009年的金融危機威脅著芯片產(chǎn)業(yè)的重組。消費者不再購買電子產(chǎn)品，科技公司也不再訂購芯片，半導體的采購大幅下滑。臺積電的一位高管回憶道，感覺就像是一部電梯在空曠的豎井里傾斜。如果說還有什么能顛覆芯片產(chǎn)業(yè)的話，那就是全球金融危機。

不過，張忠謀并不打算放棄芯片制造業(yè)務的主導地位。自從他的老同事杰克·基爾比發(fā)明集成電路以來，他經(jīng)歷了行業(yè)的每一個周期。他確信這次衰退最終也會結束。過度擴張的公司將被擠出市場，讓那些在經(jīng)濟低迷時期投資的公司占據(jù)市場份額。此外，張忠謀早就意識到智能手機將如何改變計算，從而改變芯片行業(yè)。媒體聚焦于年輕的科技大亨，比如臉書的馬克·扎克伯格（Mark Zuckerberg），但時年77歲的張忠謀有著無人能與之匹敵的視角。他告訴《福布斯》，移動設備將成為芯片行業(yè)的“游戲規(guī)則改變者”，他認為移動設備預示著個人電腦帶來的重大變革。他決定不惜一切代價贏得這項業(yè)務的最大份額。

張忠謀意識到臺積電可以在技術上領先于競爭對手，因為臺積電是一個中立的參與者，其他公司將圍繞臺積電設計產(chǎn)品。張忠謀稱這是臺積電的“大聯(lián)盟”，是一個由數(shù)十家設計芯片、銷售知識產(chǎn)權、生產(chǎn)材料或制造機械的公司組成的伙伴關系。其中，許多公司相互競爭，但由于它們沒有制造芯片，因此沒有一家公司與臺積電競爭。因此，臺積電可以在它們之間進行協(xié)調，并且制定芯片行業(yè)大多數(shù)其他公司都同意使用的標準。它們別無選擇，因為與臺積電工藝的兼容性對所有公司都至關重要。對于無晶圓廠公司來說，臺積電是他們最具競爭力的制造服務來源。對于設備公司和材料公司來說，臺積電通常是它們最大的客戶。智能手機開始飛速發(fā)展，推動了對硅的需求，張忠謀坐在了中心位置。張忠謀宣稱：“臺積電知道利用每個人的創(chuàng)新是很重要的，比如我們的創(chuàng)新、設備制造商的創(chuàng)新、客戶的創(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：“臺積電及其十大客戶的研發(fā)支出總和，超過了三星和英特爾的總和?！碑斊渌袠I(yè)圍繞臺積電聯(lián)合時，整合設計和制造的舊模式將難以競爭。

臺積電在半導體領域的中心地位要求它有能力為所有大客戶生產(chǎn)芯片，這樣做并不便宜。在金融危機中，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，臺積電需要在人員和技術方面進行投資。為了贏得更多的智能手機業(yè)務，尤其是蘋果在2007年推出的iPhone（蘋果最初從臺積電的主要競爭對手三星手中購買關鍵芯片），臺積電需要在芯片制造能力方面進行大量投資。張忠謀認為，奉行削減成本的蔡力行是一個失敗主義者。張忠謀事后告訴記者：“公司的投資非常少，我一直認為公司有能力做更多的事情。但這并沒有發(fā)生。公司出現(xiàn)了停滯?！?/p>

因此，張忠謀解雇了他的繼任者，重新獲得了臺積電的直接控制權。臺積電股價當天下跌，投資者擔心張忠謀會啟動一個回報不確定的高風險支出計劃。張忠謀認為，真正的風險是安于現(xiàn)狀。他不想讓金融危機威脅臺積電爭奪行業(yè)領導力。他在芯片制造方面有著半個世紀的經(jīng)歷，這是他自20世紀50年代中期以來積累的聲譽。因此，在危機最嚴重的時候，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，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：“產(chǎn)能過大比產(chǎn)能不足要好?！比魏蜗脒M入代工業(yè)務的人都將面臨臺積電的全面競爭，因為臺積電全力搶占蓬勃發(fā)展的智能手機芯片市場。2012年，張忠謀在進入半導體行業(yè)的第六個十年時宣布：“我們才剛剛開始?！?/p>