芯片战争:争夺世界上最关键的技术
引言
克里斯·米勒(Chris Miller)的《芯片战争》是一部宏大的半导体产业史,深刻阐述了其对全球力量格局的巨大影响。书中追溯了微小的硅芯片——包含数十亿个微型晶体管——如何成为现代世界的基础技术,为从智能手机到导弹的一切提供动力。本书揭示,对芯片技术的控制在经济和军事霸权中起着关键作用;如今,随着中美两国都力求实现半导体自给自足,芯片技术已成为中美竞争的核心。米勒的叙事横跨二战至今,展示了芯片的进步如何重塑产业、改变地缘政治联盟,并创造了一个易受干扰的复杂全球供应链。台湾作为领先芯片制造商台积电(TSMC)的所在地,成为一个关键的枢纽,使得台湾海峡成为技术与地缘政治交汇的燃点。通过生动讲述发明家、企业家、间谍、CEO和政治家的故事,《芯片战争》阐明了掌握微芯片技术如何成为20世纪和21世纪国家力量的关键决定因素。
第1章:从钢铁到硅
本章阐述了第二次世界大战的工业战如何为计算技术成为关键资源的新时代奠定了基础。米勒介绍了三位后来塑造了芯片产业的年轻人——日本的盛田昭夫(索尼联合创始人)、中国的张忠谋(台积电创始人)和匈牙利的安迪·葛洛夫(未来英特尔CEO)——并回顾了他们的战时经历。
二战期间,战斗是用钢铁和火焰进行的,正如日本将美国的轰炸描述为“钢铁台风”所体现的那样。然而,即使在废墟中,也已经有迹象表明,下一场伟大的竞争将围绕电子等新技术展开。
盛田昭夫因在日本海军实验室服役而侥幸躲过战斗,目睹了东京的燃烧弹袭击和一个因封锁而陷入饥饿的 国家所处的绝望境地。张忠谋童年时在中国,随着日军入侵,在枪声和警报声中逃离战火纷飞的城市。葛洛夫(出生时名为András Gróf)是匈牙利的一名犹太男孩,在欧洲纳粹和苏联的蹂躏中幸存下来。对他们每个人来说,战争都凸显了技术和工业的决定性力量。米勒认为,虽然二战是由钢铁和原子弹赢得的,但未来将属于“硅”——指计算机芯片的半导体材料。事实上,在战争期间,早期的电子计算机(如简陋的机械计算器)被用于密码破解和炮兵射表计算,预示着计算技术日益重要。本章通过展示战争的破坏如何激发人们对能够以前所未有的速度和精度进行计算和控制的设备的兴趣,为即将到来的“芯片战争”奠定了基础。
第2章:开关
晶体管——一种微型电子开关——的发明,彻底改变了电子学,并确立了美国作为现代计算发源地的地位。贝尔实验室(Bell Labs)的物理学家威廉·肖克利(William Shockley)认为,用半导体材料取代笨重且不可靠的真空管是制造更好开关的关键。半导体(如硅和锗)具有独特的性质——它们通常会阻碍电流,但通过向其中“掺杂”杂质并施加电场,它们可以控制电流的通断。1947年,肖克利的同事约翰·巴丁(John Bardeen)和沃尔特·布拉顿(Walter Brattain)成功地将金触点压在一块锗片上,制造出了第一个可工作的晶体管。当他们在1947年12月16日为其通电时,这个微小的装置能够放大和控制电信号——这是以前由真空管完成的壮举。这一突破证明了固态器件可以充当开关和放大器,标志着晶体管的诞生。
肖克利本人改进了设计,到了1950年代,晶体管因其更小的尺寸、耐用性和更低的功耗,准备彻底改变电子学。本章强调了贝尔实验室如何自由地授权晶体管技术(部分是由于反垄断监管机构的压力),这使得晶体管设计的知识传播到世界各地,包括欧洲和日本。晶体管的发明被描绘成一个转折点:它将世界从真空管时代带入了半导体时代,使电路的快速小型化成为可能。这个“开关”很快将催生便携式收音机、计算机以及大量新设备,为硅谷的崛起奠定了基础。这也让美国占得先机——贝尔实验室的科学家们获得了诺贝尔奖,肖克利搬到加州将晶体管商业化,在那里播下了半导体产业的种子。
第3章:诺伊斯、基尔比与集成电路
1958至1959年间,两位独立工作的发明家——德州仪器(Texas Instruments)的杰克·基尔比(Jack Kilby)和仙童半导体(Fairchild Semiconductor)的罗伯特·诺伊斯(Robert Noyce)——创造了集成电路(IC),解决了将许多晶体管连接在一起的难题,并开启了微芯片时代。晶体管发明后,工程师可以用单个晶体管构建电路,但将成百上千个晶体管连接成复杂的电路(如计算机)既麻烦又不可靠,形成了一个“错综复杂的导线丛林”。基尔比在1958年夏天的洞见是,将电路的所有元件(晶体管、电阻器等)构建在单一半导体材料片上,并用半导体本身或微小的金属连接将它们连接起来。他在一块锗芯片上展示了一个简单的集成电路——这基本上是第一个“芯片”。他不知 道的是,罗伯特·诺伊斯在加州的仙童半导体公司也在解决同样的挑战。1959年初,诺伊斯意识到,使用平坦的硅晶圆和最近开发的平面制造工艺(由他的同事让·霍尔尼(Jean Hoerni)首创),可以使多个晶体管并排制造,并通过沉积的金属线连接。诺伊斯的方法非常巧妙——一个平坦的“集成”电路,无需手工焊接导线,极大地简化了规模化生产。
诺伊斯和他的七位同事——被称为“八叛逆”(Traitorous Eight)——早些时候离开了肖克利命运多舛的初创公司,于1957年创立了仙童半导体,确立了硅谷的创业文化。诺伊斯富有魅力的领导力和远见在推动集成电路发展中至关重要。到1960年代初,基于基尔比-诺伊斯创新的芯片开始在电子产品中取代单个晶体管。本章强调了创新的协作性质:多人做出了贡献(基尔比和诺伊斯共享IC的发明荣誉),并且很快发展出像光刻(用光蚀刻电路图案)这样的新工艺来大规模生产这些芯片。集成电路是一个里程碑式的成就——它使得电子元件的数量急剧增加,同时缩小了尺寸和成本。这推动了摩尔定律的产生,即诺伊斯的同事戈登·摩尔(Gordon Moore)在1965年提出的著名观察:芯片上的晶体管数量大约每隔一到两年就会翻一番,从而使计算能力呈指数级增长。简而言之,第3章展示了不同领域的两项发明如何汇聚成20世纪最伟大的技术飞跃之一,开启了微电子革命。
第4章:升空
大规模的冷战开支,特别是太空竞赛和军事项目,为初生的芯片产业提供了第一次巨大的推动力。在1960年代初,尽管集成电路成本高昂,美国政府仍然 成为其主要客户,因为先进的电子设备对于登月和导弹制导至关重要。1962年,美国国家航空航天局(NASA)的阿波罗计划(Apollo program)决定在将宇航员送上月球的制导计算机中使用诺伊斯的仙童芯片。通过使用集成电路而不是单个晶体管,阿波罗计算机可以变得更小、更轻、更节能——这对于太空旅行是关键优势。这种需求的“升空”几乎一夜之间将仙童从一家小型初创公司变成了拥有一千名员工的企业。随着为阿波罗计划扩大生产规模,成本迅速下降:1961年成本为120美元的芯片到1962年底降至15美元。
与此同时,美国空军寻求用于核导弹的新型紧凑制导计算机。1962年,德州仪器(TI)赢得了一份合同,为民兵II型洲际弹道导弹(Minuteman II ICBM)提供基于集成电路的计算机。到1965年,仅民兵计划就购买了当年所有集成电路销量的20%。这些军事和航空航天采购为年轻的半导体公司提供了稳定的收入来磨练其制造工艺。本章展示了国防开支如何成为硅谷事实上的风险投资:政府愿意为尖端设备支付高价,为学习曲线提供资金,最终使芯片变得足够便宜,可供民用。像TI的杰伊·拉特罗普(Jay Lathrop)这样的工程师创新了新技术,如光刻(使用光和化学“光刻胶”来蚀刻晶体管图案),从而实现了更小且可复制的电路。光刻技术是一项改变游戏规则的技术,为大规模生产指明了方向,允许成千上万个微小的晶体管精确地图案化在晶圆上。
到1960年代中期,得益于这些进步和规模经济,芯片的价格暴跌,可靠性飙升。本章强调,美国军方愿意投资于新兴的芯片技术,将该产业向前推进了十年。因此,标题“升空”具有双重含义:阿波罗火箭的字面发射,以及由政府需求驱动的半导体产业的起飞。
第5章:砂浆与大规模生产
本章深入探讨了将芯片从手工制作的实验室奇珍异宝转变为大规模生产的商品所必需的流程工程。1960年代中期的制造突破和商业策略,使得芯片能够以低成本大批量生产。工程师们意识到,其他行业使用的方法可以应用于芯片制造。光刻技术(灵感来自照相印刷)就是这样一种方法,在德州仪器公司,杰伊·拉特罗普的团队证明了它可以缩小晶体管特征并使其更加均匀。仙童和德州仪器积极采用光刻和其他技术来提高良率(每片晶圆上好芯片的比例)——这是盈利的关键因素。一个座右铭应运而生:只有通过“学习如何可靠地制造”,芯片才能真正变得无处不在。像仙童的安迪·葛洛夫这样崛起的年轻工程师专注于将生产过程工业化,将曾经的手工艺变成了流水线科学。
标题中的“砂浆”(Mortars)可能暗指一个概念,即虽然晶体管的发明就像发明火药,但掌握大规模生产则类似于完善炮弹以发挥其影响力。到1960年代末,公司已经极大地提高了产量。米勒指出,这些生产创新与晶体管的发明一样,是启动改变世界的半导体产业的原因。仅仅拥有贝尔实验室的专利是不够的;需要仙童、德州仪器和其他公司的团队进行直观的工程设计和迭代改进,才能将该专利转化为数百万个可工作的芯片。本章还谈到,一旦军事研发补贴了初始成本,早期的芯片公司就开始在商业市场上竞争价格和性能。例如,随着产量的增长,仙童开始为非军事客户大幅降价。芯片从导弹发射井和航天器进入日常产品的舞台已经搭建好 。总之,第5章强调,半导体革命不是一个单一的“尤里卡”时刻,而是一个过程创新的磨砺——微型化设备和扩大产量——将实验室原型变成了改变世界的商品。
第6章:“我……想……发……财”
在创业雄心和“真正回报将来自消费电子和计算领域”这一洞察的驱动下,半导体先驱们将重心从政府合同转向了广阔的民用市场。本章标题引用了罗伯特·诺伊斯的一句生动宣言,他表示仅仅为政府做研发就像一份安全的工作,而真正的“冒险”意味着在商业领域承担风险。到1960年代中期,像诺伊斯和仙童的戈登·摩尔这样的领导者们已经设想了一个个人电脑和袖珍通信设备的未来——这远远超出了军方的需求。1965年,摩尔写了一篇如今闻名的文章,预测芯片上的元件数量每年将翻一番,从而大幅降低每个晶体管的成本。这个预测,即摩尔定律(Moore's Law),意味着芯片将变得指数级地更强大和更便宜,从而开辟新市场。事实证明,这个预测惊人地准确。
仙童及其衍生公司开始积极追求这些民用应用。由于价格下降,到1967-1968年,大多数销售的计算机(面向企业和大学)都使用了集成电路。计算器和工业电子等新市场也应运而生。硅谷本身就是从这种精神中诞生的:来自肖克利实验室的“八叛逆”不仅组建了仙童,还催生了许多初创公司(通过在圣克拉拉谷蓬勃发展的风险投资网络)。仙童自己的一个部门,由诺伊斯和摩尔领导,因感到沮丧而分拆出去,于1968年创立了英特尔(这将在后续章节中详细介绍)——这是诺伊 斯名言中所体现的创业精神的一个例子。米勒强调,到60年代末,利润动机和竞争正在加速创新,其速度超出了仅靠政府资助所能达到的水平。半导体商人不再满足于当承包商;他们想要彻底改变全球市场——并在此过程中致富。本章将诺伊斯描绘成一位有远见的人,他将技术洞察力与资本家改变世界并收获回报的渴望相结合。它通过指出工程师们早在1960年代就梦想着个人电脑和移动电话,预示了个人计算革命的到来。简而言之,第6章标志着该行业从一个受山姆大叔保护的战时婴儿,转变为一个渴望征服商业世界的鲁莽少年。
第7章:苏联硅谷
在美国引领芯片创新的同时,苏联为了不落后,诉诸间谍活动和国家计划,艰难地建立自己的半导体产业。在1950年代末,苏联领导人认识到晶体管和集成电路对军事力量至关重要,并建立了像泽列诺格勒(Zelenograd)这样的秘密研究城市来发展微电子。像尤里·奥索金(Yuri Osokin)这样的天才工程师被赋予制造苏联芯片的任务,一时间他们似乎有可能赶上。苏联曾于1957年发射斯普特尼克号(Sputnik)并引爆原子弹,震惊了世界;也许它在计算领域也能做到同样的事情。事实上,早期的苏联晶体管甚至集成电路在1960年代初就已经生产出来了。但米勒详细描述了系统性问题:苏联体系强调军事应用而排斥消费技术,官僚主义的内斗扼杀了创业主动性。
苏联追求的一个优势是间谍活动。两名美国工程师乔尔·巴尔(Joel Barr)和阿尔弗雷德·萨兰特(Alfred Sarant)在1940年代(在参与罗森堡间谍网之后)逃到苏联,并帮助建立了苏联的微电子事业。苏联的间谍网络收集了西方的技术论文和硬件。在一个例子中,一名在1960年代从美国返回的学生走私了一块尖端的德州仪器集成电路,苏联实验室随后试图对其进行逆向工程。莫斯科的口号变成了“复制它”——基本上就是克隆西方的设计。到1962年,奥索金在苏联实验室制造了一个简陋的集成电路,大约与西方同时。然而,复制只能让他们走到这一步:偷一个芯片并不能教会他们如何大规模生产它。关键的制造技术诀窍在铁幕之后仍然遥不可及。本章说明,尽管投入巨大,苏联无法培养出像硅谷那样的环境。苏联工业缺乏推动美国创新的灵活私营企业和竞争动力。到1960年代中期,很明显苏联正在落后——一份秘密评估最终承认他们在微电子领域至少落后五年。苏联硅谷只是名义上的存在;它更像是一个模仿中心,而不是创新中心。这为整个冷战期间不断扩大的技术差距奠定了基础,影响了美苏力量平衡。
第8章:“复制它”
苏联采取的复制西方半导体技术的策略最终失败了,这凸显了创新生态系统和隐性知识的重要性远胜于仅有蓝图。本章标题引用了苏联部长亚历山大·肖金(Alexander Shokin)的话,他指导苏联的微电子项目,并相信只要能获得任何西方的芯片,就可以复制它。米勒讲述了苏联特工和科学家如何试图窃取或合法获取西方技术。他们得到了样品设备(如60年代初的TI SN-51集成电路)和文件,在某些情况下甚至获得了西方的制造设备。但“复制它”的心态产生了矛盾的效果: 这意味着苏联的创新路径是由美国几年前所做的事情设定的。苏联研究人员不是在规划自己的路线,而是在不断地做出反应,这使他们成为米勒精辟指出的“一个管理不善的硅谷前哨站”。
此外,仅仅拥有设计是不够的——制造芯片需要专业的材料、精密的工具和通常通过亲身工业经验获得的工艺专业知识。美国半导体产业的分散、竞争性质——公司在加利福尼亚和德克萨斯自由交换人员和思想——在自上而下的指令性经济中是无法复制的。苏联向泽列诺格勒投入了大量资源,但进展缓慢。到1970年代,他们的计算机和导弹系统常常依赖于进口的西方芯片(通过秘密渠道获得),因为国产芯片不可靠或已过时。米勒指出,苏联领导人从未完全理解模仿方法如何注定了他们永远落后——当他们复制一代产品时,西方已经领先了两代。本章强调了一个更广泛的观点:创新不能简单地通过购买或窃取来获得。那个发射了斯普特尼克号并制造了氢弹的超级大国,在微芯片领域却发现自己力不从心,这是经济和技术因素将如何导致苏联衰落的一个预兆。读到最后,读者看到了肖金“复制它”口号的徒劳——真正的半导体竞赛将由那些能够发明和大规模生产的人赢得,而不仅仅是复制。
第9章:晶体管推销员
日本战后在电子领域的崛起,始于对晶体管的商业化应用,这既得益于美国的扶持,也离不开日本的企业家精神,最终将日本牢固地融入了美国主导的芯片生态系统。本章以1962年11月的一个生动轶事开场:日本首相 池田勇人会见法国总统戴高乐(Charles de Gaulle),并送给他一台索尼晶体管收音机。戴高乐是一位自豪的传统主义者,后来嘲笑池田的行为就像一个普通的“晶体管推销员”。事实上,池田的日本一心一意地专注于经济增长,而半导体是该战略的支柱。到1960年代,日本有意且成功地成为基于晶体管的消费产品(如收音机和电视)的领导者,这将使其“比戴高乐想象的要富裕和强大得多”。
二战后,美国占领当局决定重建日本的技术能力符合西方的利益(以创建一个强大的反共盟友)。美国公司和五角大楼分享了技术诀窍:贝尔实验室的技术期刊和晶体管研究资料都提供给了日本科学家。例如,东京的物理学家菊池诚在1940年代末和50年代热切地研究贝尔实验室的晶体管报告,并于1953年见到了晶体管的共同发明者约翰·巴丁,这证实了日本的兴趣。像盛田昭夫(索尼联合创始人)这样的日本企业家迅速行动——盛田于1953年飞往纽约,从美国电话电报公司(AT&T)获得了晶体管许可协议。AT&T认为晶体管只对助听器有用,但盛田设想了便携式收音机及更广泛的应用。因此,索尼和其他日本公司早期获得了晶体管设计,并在政府的大力支持下(以及日本通商产业省,即MITI的协调下),他们将这些技术改进用于大众市场的消费电子产品。
通过在全球销售价格实惠的晶体管收音机,日本赢得了“晶体管推销员”的绰号——但这实际上是美国冷战战略的基石:一个繁荣、高科技的日本与美国主导的供应链紧密相连。本章传达了美日合作(而非对抗)如何成为早期芯片时代的特征。日本公司通过许可、合资企业以及为美国跨国公司供货,有意地将自己融入美国的技术流——而美国则受益于日本的制造实力和低成本生产。总之 ,第9章说明了日本在1960年代作为半导体强国的崛起,不是通过原创发明,而是通过熟练的商业化和与西方的紧密结盟。这为日本在未来几十年挑战美国的主导地位奠定了基础。
第10章:“晶体管女孩”
本章揭示了半导体热潮背后常被忽视的劳动力——特别是那些组装和封装早期芯片的年轻女性——以及这种劳动密集型工作如何被外包到成本更低的地区。在1960年代,半导体制造,尤其是组装(在显微镜下手工接线和封装芯片)是劳动密集型的。米勒指出,虽然“主要是男性”设计了第一批半导体,但“主要是女性组装了它们”。在硅谷,像仙童这样的公司雇佣了许多当地女性(通常来自工薪阶层或移民背景)来做芯片上精细的手工引线键合工作,这为她们赢得了当地传说中的“仙童少女”(Fairchild maidens)的绰号。然而,随着需求的增长,公司开始寻求降低成本。本章描述了美国公司如何开始将组装业务迁往海外,开创了全球供应链的先河。1961年,仙童在香港开设了一家工厂以利用更便宜的工资;其他公司很快也跟进到了马来西亚、台湾、韩国等地。这些海外组装工人——通常是十几岁的女孩和年轻女性——拿着仅为美国工资一小部分的薪水,辛苦地连接和封装芯片。
“晶体管女孩”一词来自1960年代一本杂志上耸人听闻的亚洲女性在半导体组装线上工作的图片,这迎合了西方的刻板印象。尽管有任何贬义,这些工人在降低成本和扩大生产方面至关重要。本章可能强调了1960年代亚洲的一个轶事:例如,韩国早期的参与,当时美国军官西德尼·派恩(Sidney Pine)帮助在那里建立了一条仙童组装线,雇佣了数百名韩国女性,这为韩国的芯片产业播下了种子。通过将劳动密集型步骤转移到海外,美国公司进行了米勒所称的“供应链治国术”(下一章的标题)——有效地将全球化作为一种竞争工具。
总之,第10章揭示了芯片制造的性别化和全球化方面。将导线键合到芯片上的精细工作需要灵巧和专注,加利福尼亚、香港和马尼拉等地的成千上万名女性从事这项工作,使芯片的大规模生产成为可能。这也预示着亚洲将如何从一个低成本的组装基地发展成为未来更先进制造业的中心。这里的人文故事提醒我们,在微电子的奇迹背后是真实的人——通常是年轻、低薪的女性——她们的贡献使微芯片的“魔力”成为现实。
第11章:精确打击
越南战争时代,使用微电子的“精确打击”武器展现出新的可能性,这进一步刺激了美国的芯片发展,并模糊了军事和工业创新之间的界限。在1960年代末,在越南作战的美军需要的技术与60年代初的巨型导弹截然不同。他们不再仅仅寻求核洲际弹道导弹,而是寻求能够精确打击目标的智能炸弹和紧凑型制导武器。这需要轻量级的控制系统和传感器——基本上是更小封装中更先进的芯片。例如,德州仪器公司为AGM-65“小牛”导弹(AGM-65 Maverick)开发了制导系统,并为其他“智能”武器开发了电子设备。米勒可能讨论了威廉·佩里(William Perry,60年代末和70年代的一位年轻五角大楼官员)如何倡导使用新的基于半导体的技术来抵消常规力 量的劣势。“精确打击”的概念诞生了:不再是地毯式轰炸,而是使用一枚由微芯片制导的导弹摧毁一个目标,减少附带损害和成本。
本章可能描述了具体的创新,如越南战争中使用的第一批激光制导炸弹,它们利用简陋的芯片来导向目标上的激光点。结果是惊人的——例如,1972年越南清化大桥的摧毁,这座桥曾抵挡了数十次常规轰炸,最终被几枚激光制导炸弹摧毁。每一次这样的成功都强化了半导体在战争中的价值。因此,五角大楼向公司投入了更多的研发资金,用于开发更好的集成电路、加速度计和用于武器系统的微控制器。德州仪器为越南战争时代武器签订的主要合同就是一个例子。
关键的启示是,冷战冲突,即使在像越南这样的游击战背景下,也推动了对精确电子技术的追求,从而推动了芯片技术的发展。这也预示了后来被称为“第二次抵消战略”(一项旨在利用先进技术抵消苏联数量优势的正式国防部战略)。通过为武器装备越来越复杂的“大脑”,美国表明计算能力可以像爆炸力一样具有决定性。因此,第11章展示了战争与技术的相互作用:正如阿波罗计划为太空应用催生了芯片,越南和冷战对抗也为制导武器催生了芯片。这种创新的双重用途性质使美国芯片产业与国防紧密相连——这种关系提供了资金,但也带来了伦理和地缘政治的复杂性。
第12章:供应链治国术
到1960年代末,美国公司和政策制定者开始有意识地利用全球供应链——特别是东亚——来维持美国的半导体优势,这是一种混合 了商业和治国术的早期战略形式。本章详细介绍了德州仪器(TI)高管马克·谢泼德(Mark Shepherd)如何采取大胆步骤,将部分生产外包到亚洲并确保那里的市场。在一个轶事中,谢泼德与台湾(蒋介石政府)和新加坡的官员会面,谈判建立半导体组装/测试设施。美国政府悄悄支持这些举动:通过将制造业扩展到像台湾这样的盟友领土(台湾在1960年代渴望工业化并寻求美国的支持),美国公司可以降低成本,并通过经济联系加强冷战联盟。
这是“治国术”,因为在哪里建造晶圆厂或组装线的决定受到外交和安全考虑的影响。例如,在台湾建立高科技业务起到了双重作用——提振台湾经济(使其成为对抗共产主义中国的更强堡垒)并为美国公司创造一个可靠的海外供应商。同样,对日本和韩国半导体行业的投资通常也得到美国的支持,如果这符合地缘政治目标的话。米勒指出,到60年代末,全球化已经开始:美国公司仍然处于中心地位(设计芯片并在国内制造最先进的部件),但他们越来越依赖海外工厂和合作伙伴网络来完成劳动密集型步骤。
同时,本章可能提到美国国防部如何保持对供应链最先进部分的控制——例如,通过限制尖端制造设备的出口或资助国内研发——确保盟友可以参与但不会超越关键技术。这是一种微妙的平衡:分享足够多以从盟友的能力中受益,但又不能多到失去领先地位。“供应链治国术”这个短语完美地概括了早在1970年代,供应链决策就已成为国家战略的工具。这一趋势将在后来的几十年里加剧,但第12章展示了其起源。持久的结果是一个全球一体化的芯片产业,其中美国的创新、日本以及后来的台湾的制造实力,以及亚洲的低成本劳动力共同推动了技术向前发展。美国的冷战团队合作——涉及日本、台湾、韩国——帮助创造了我们今天拥有的复杂供应网络,同时也通过硅将这些国家在政治上联系在一起。
第13章:英特尔的革命者
1968年英特尔的成立,不仅体现了硅谷不懈的创新精神,也标志着行业向计算机存储器和微处理器等新市场的战略转移。本章叙述了罗伯特·诺伊斯和戈登·摩尔因对仙童管理层不满而离开,创办了自己的公司——英特尔——其愿景是创造可以替代计算机中磁芯存储器的半导体存储器。1968年在文化上感觉像一个革命性的时代,在技术领域也不例外。即使是像《帕罗奥图时报》这样的地方报纸也注意到了英特尔的成立,尽管很少有人意识到它将改变世界。英特尔早期的重点是DRAM(动态随机存取存储器)芯片,到1970年代初开始取得成功,在性能和成本上击败了旧的磁芯存储器。
米勒称诺伊斯、摩尔和他们的第一位员工安迪·葛洛夫为“革命者”,因为他们不仅仅是创办了一家新公司——他们帮助开创了一种新的商业模式和技术轨迹。英特尔是首批专注于高密度存储芯片的公司之一,并在1971年推出了世界上第一个微处理器(4004),有效地将计算机的大脑放在了单个芯片上。这个激进的想法——销售通用处理器——稍晚出现,或许在本章或下一章中有详细介绍。然而,直接的成功是英特尔的1103存储芯片(1970年),到1972年成为世界上最畅销的半导体设备。
本章可能还强调了英特尔的文化:葛洛夫的严格纪律和对竞争的偏执,摩尔在预测和指导技术趋势方面的沉静才华,以及诺伊斯的魅力和信誉吸引了投资者。这也被称为一个“革命性”时刻,因为英特尔并非孤军奋战——大约在那个时候,硅谷涌现出数十家初创公司(有时被称为“仙童之子”),风险投资也开始兴起。但英特尔通过在一个具有巨大市场潜力的关键领域(存储器,因为每台计算机都需要)取得领先而脱颖而出。因此,美国半导体产业在1970年代进入了一个强势地位,英特尔象征着将主导未来几十年的新一代公司。第13章强调,技术革命往往是由有远见的个人领导的小型、灵活的公司驱动的,而不是由现有的巨头——这种模式在芯片历史上将反复出现。
第14章:五角大楼的抵消战略
在1970年代,美国国防部制定了一项“抵消战略”,旨在利用美国在芯片和计算领域的绝对优势来对抗苏联规模更大的常规部队,这实际上是将技术作为一种力量倍增器。本章解释了像威廉·佩里(前面提到过,后来的美国国防部长)这样的人物如何推动五角大楼投资于先进的微电子技术,用于新一代武器。其思想是,精确制导武器、监视系统和计算机化指挥网络——所有这些都依赖于尖端的半导体——可以抵消苏联在坦克、火炮和军队数量上的优势。换句话说,更智能的武器可以战胜更多的武器。
在整个1970年代,这一学说塑造了国防研发。五角大楼成为集成电路雷达、早期GPS卫星和接收器以及高级研究计划局(ARPA)计算项目等技术的主要资助者——为硅谷及其他地区提 供合同。一个成果是隐形飞机(如F-117夜鹰)的开发,它依赖于快速信号处理芯片来规避雷达探测,以及早期的精确制导导弹,如潘兴II型(Pershing II)或巡航导弹,它们使用机载计算机精确打击目标。米勒可能指出,没有人比美国军方更能从摩尔定律(芯片能力的快速增长)中受益。到1970年代末,得益于半导体,那些在越南战争中还只是想法的系统——如完全自主的智能炸弹或实时卫星侦察——正在变得可行。
苏联人注意到了这一点:苏联总参谋长尼古拉·奥加尔科夫(Nikolai Ogarkov)元帅警告说,美国在今天我们称之为**C4ISR(指挥、控制、通信、计算机、情报、监视和侦察)**和精确武器方面的进步,可能会产生一个“侦察-打击综合体”,其效能可能与大规模杀伤性武器相当。事实上,后面的章节将展示这一预言在海湾战争中成为现实。因此,第14章为芯片如何成为军事战略的核心奠定了基础。这也反映了一种共生关系:美国政府资助了芯片创新(就像早期的阿波罗时代一样),但现在有了一个明确的战略框架——超越苏联。“抵消战略”被证明是成功的;它不仅影响了国防,还促进了更广泛的技术进步(例如,为互联网、先进微处理器等奠定基础的DARPA项目)。米勒将其呈现为美国冷战胜利的基石,这得益于该国无与伦比的半导体产业。
第15章:“那场竞争太艰难了”
进入1980年代,美国半导体公司发现自己正面临来自日本的激烈竞争,尤其是在存储芯片领域,这引发了美国芯片产业的一场生 存危机。本章的标题便引用了AMD公司CEO杰里·桑德斯(Jerry Sanders)充满挫败感的抱怨:“我不想假装我身处一场公平的战斗中……我没有。”到1980年代初,像NEC、富士通(Fujitsu)、日立(Hitachi)、三菱(Mitsubishi)、东芝(Toshiba)等日本公司——在政府产业政策的大力支持下——已经主导了DRAM存储芯片市场,而DRAM是许多芯片制造商的命脉。日本的芯片质量高、可靠,并且由于纪律严明的制造和不懈的改进,成本越来越低。像英特尔这样开创了DRAM的美国公司,突然发现自己在创新上被日本人超越,并且在价格上被压低。英特尔在1970年代的存储器市场份额蒸发殆尽;到1984年,它完全退出了DRAM业务。
米勒将这段时期描述为硅谷的地狱:一位又一位CEO发泄着对日本不遵守自由市场规则的沮丧——他们指责日本公司以低于成本的价格倾销芯片,接受政府的慷慨补贴,并以长期战略“购买”市场份额。美国芯片制造商的利润暴跌,一些公司破产。“竞争太艰难了”是一种轻描淡写的说法——这是一种生存威胁。本章可能详细介绍了具体事件,例如硅谷存储器制造商的崩溃(英特尔通过转向微处理器而幸存,但像Mostek和Intersil这样的公司则陷入困境或被出售)。它可能还提到IBM在1980年代的采购策略:当时作为全球最大芯片买家的IBM,由于日本供应商的质量和价格,开始大量从他们那里采购,这进一步伤害了美国公司。
紧张局势导致了外交行动。到1985-86年,在行业压力下,美国政府谈判达成了《美日半导体协议》,以制止倾销并向美国芯片开放日本市场。成立SEMATECH(一个旨在提升制造技术的美国产业-政府联合体)是另一个应对措施(可能在后续章节中介绍)。第15章描绘了一幅美国陷入困境的景 象:这个发明了半导体的国家突然在领导地位上输给了日本。这标志着芯片贸易战的开始,播下了民族主义技术政策的种子,这在今天的中美关系中有所呼应。米勒的叙述捕捉了美国圈子里的恐慌——硅谷第一次感到力不从心,这是一个警钟。
第16章:“与日本开战”
在整个1980年代,美国半导体产业和政府联合起来,通过一场事实上的芯片贸易战来反击日本的崛起,这也反映了当时的地缘政治竞争。本章扩展了在认识到竞争的激烈程度后采取的措施。AMD的杰里·桑德斯和英特尔的安迪·葛洛夫等人,在华盛顿进行了激烈的游说以寻求救济。一个结果是政府的协同行动:1986年,里根政府与日本达成了《半导体贸易协定》,实施制裁,直到日本公司同意停止倾销并让美国芯片在日本市场占有更大份额。这是一种好斗的做法;官员和高管们明确使用战争比喻,称他们与日本的贸易行为“处于战争状态”。
米勒可能会用桑德斯浮夸的个性来说明这一戏剧性场面——他常说他不仅在与日本公司作战,还在与日本通商产业省(MITI)本身作战,后者策划了日本的战略。美国媒体也把日本描绘成高科技领域的经济侵略者。像克莱德·普雷斯托维茨(Clyde Prestowitz)的《贸易场所》(Trading Places)这样的书,甚至盛田昭夫合著的《日本可以说不》(1989年)都助长了竞争的看法。本章可能介绍了SEMATECH(成立于1987年),这是一个美国政府与14家美国半导体公司共同出资,联合开发制造技术的联盟——一种旨在恢复与日本平起平坐的国家队。
这些“战斗”的结果最初好坏参半——到80年代末,日本仍然占据了全球芯片市场的50%以上——但压力确实减缓了日本的势头。五角大楼也把采购转向美国供应商以支持他们(这是当时兴起的“技术民族主义者”的一个方面)。通过将其描述为“处于战争状态”,米勒展示了美国的自由市场意识形态在担心失去技术领导地位的恐惧下如何弯曲。这预示了今天在中美科技竞争中的态度。第16章强调,半导体已变得如此具有战略性,以至于美国愿意放弃自由放任原则,参与管理贸易和产业政策以取胜——这是技术史上的一个重要转折点。
第17章:“运送垃圾”
尽管日本在1980年代表现出色,但美国在制造质量上的某些失败也变得显而易见,这促使行业进行深刻反思和变革。与日本的优质产品相比,一些美国公司有时简直是在运送“垃圾”。本章讲述了美国半导体设备制造商和芯片制造商如何因质量差距而感到羞愧。例如,用于光刻的镜头制造——对芯片制造至关重要——是一个由德国的卡尔·蔡司(Carl Zeiss)和日本的尼康(Nikon)主导的领域,而美国的尝试则落后了。一个臭名昭著的例子是:美国光刻工具制造商珀金-埃尔默(Perkin-Elmer)的步进机遇到了困难;一份IBM的报告发现,1980年代初期的美国步进机良率如此之差,以至于他们将其中一些与日本工具相比称为“垃圾”。需要最佳设备的IBM越来越多地从尼康购买,这让美国供应商感到非常尴尬。
这种认识——美国公司已经变得自满并提供不合格的产品——促使 了一场质量改进运动。大约在那个时候,像全面质量管理(TQM)和统计过程控制(在日本首创,但源于像W.爱德华兹·戴明(W. Edwards Deming)这样的美国专家)等方法被美国科技公司更广泛地采用。“运送垃圾”这句话很可能是由像IBM高管这样因从国内供应商那里收到有缺陷的芯片或工具而感到沮-丧的人说出的。米勒用它来说明问题的深度:这不仅仅是汇率或倾销问题——日本公司通过细致的制造和质量控制赢得了优势。美国公司必须在文化和技术上迎头赶上。
本章可能会强调这场质量危机如何导致了像英特尔和摩托罗拉这样的公司的变革,它们实施了严格的质量计划,并在1980年代末缩小了良率差距。它可能还提到了荷兰的阿斯麦(ASML)在此时的崛起——光刻领域的新进入者,最终与蔡司合作,挑战尼康和佳能(Canon),并间接受到美国和欧洲合作的帮助(我们将在后面的章节中看到更多关于阿斯麦的内容)。简而言之,第17章是对80年代美国芯片产业的一次冷静反思:要击败日本,他们必须停止运送垃圾,重新开始运送世界级的产品。
第18章:1980年代的原油
存储芯片(尤其是DRAM)在1980年代变得如此关键,以至于它们被比作“1980年代的原油”,凸显了其日益增长的战略经济重要性。在本章中,米勒可能描述了美国顶级芯片公司CEO的一次聚会——鲍勃·诺伊斯、杰里·桑德斯、查理·斯波克(国家半导体公司,National Semiconductor)——可能是在一次行业会议或非正式晚宴上(提到帕罗奥图的“宝塔式屋顶”暗示了 在餐厅或俱乐部的会议)。这些高管们正为日本控制存储器市场而烦恼,而存储器是蓬勃发展的计算机革命的燃料。正如石油在过去几十年为工业经济提供动力一样,半导体(尤其是存储器)正在为新的数字经济提供动力——因此有了与原油的类比。
美国从石油中学到了依赖意味着什么(1970年代的OPEC冲击)。人们逐渐意识到,依赖日本供应芯片是一种战略脆弱性。本章可能讨论了将半导体视为战略资源的努力:政府是否应该储备芯片?是否应该有补贴?——这些想法对于自由市场的美国来说相当激进,但由于担心短缺或被拒绝供应而浮出水面。它还涵盖了像SEMATECH(成立于1987年)这样的倡议,该倡议通过汇集资源旨在重获制造业的领导地位,类似于国家为提高石油产量或效率所做的努力。我们可能会看到引用或轶事,例如诺伊斯执掌SEMATECH并获得五角大楼资助,说服怀疑者政府的帮助是必要的,否则将面临“失去未来”的风险。
通过将存储芯片标记为80年代的原油,米勒强调了半导体对一切事物变得多么核心:不仅仅是计算机,还有汽车电子、电信等。这种战略框架帮助在华盛顿建立了政府干预是合理的理由。本章可能指出,这些努力开始取得成果:到1990年代初,美国在某些领域重新回到了游戏中(尽管日本在存储器领域仍然领先了一段时间)。第18章概括了芯片从一个纯粹的商业产品升级为政策制定者眼中的战略商品的时刻——这一观点自那时以来只增不减。
第19章:死亡螺旋
1980年代中期是美国半导体产业的低谷,行业 陷入了价格暴跌、持续亏损和研发投入消失的“死亡螺旋”,这引发了华盛顿关于如何(或是否)出手拯救的激烈辩论。本章记录了1985-1986年前后的事件:美国芯片公司一个接一个地报告在存储器业务上出现巨额亏损并退出该业务(例如,英特尔在85年退出DRAM,CEO葛洛夫宣布他们必须重塑公司)。当公司亏损时,它们会削减研究和资本投资,这使它们的竞争力下降——这是一个恶性循环,有可能永久地将领导地位让给日本。硅谷的失业率上升,这对于一个习惯于扩张的地区来说是一个冲击。
米勒指出,即使是通常反对产业干预的自由市场经济学家也开始担心,如果仅靠市场力量,美国可能会将一个关键产业输给一个战略竞争对手。与此同时,华盛顿的游说活动加剧。自由贸易者和敦促保护的人之间存在分歧。米勒可能描述,硅谷和华盛顿的自由市场派都同意的一个问题是遏制公然的倾销——因此制裁和关税更容易被证明是正当的。但像补贴这样更直接的支持则存在争议。最终,SEMATECH的创建(由五角大楼提供50%的资金)是一种妥协:它不是对任何一家公司的直接救助,而是一种符合国家利益的合作研发努力。
“死亡螺旋”这个词可能是在一份报告中或由一位高管用来描述失去规模经济时会发生什么:当你生产的芯片减少(由于市场份额丢失),你的单位芯片成本上升,使你更没有竞争力——这是一个走向毁灭的螺旋。半导体行业协会(SIA)大约在此时(1984年)成立,以协调行业应对措施。从本质上讲,第19章描绘了危机气氛:美国芯片产业在某些领域面临灭绝的风险,以及一个不情愿但日益增长的共识,即需要政府行动来打破这个螺旋。这是一个关键的转折点,为今天的《芯片法案》和其他干预措施开创了先例。从中吸取的教训是,一旦你失去了制造业的领导地位,就极难追赶——这是2020年代的政策制定者在谈到对亚洲晶圆厂的依赖时经常引用的教训。
第20章:日本可以说不
到1980年代末,日本对其技术优势的信心达到顶峰,索尼创始人盛田昭夫的著作《日本可以说不》便是一个象征,书中夸耀日本凭借其技术实力可以对抗美国。本章探讨了日本的这种必胜情绪及其在美国引发的反弹。盛田昭夫,自第1章以来的中心人物,到1989年已成为一位全球商业政治家。在他的书(与政治家石原慎太郎合著)中,他认为美国工业已经变得懒惰,日本应该毫不含糊地维护自己的利益。这种傲慢的立场(对美国“说不”)震惊了许多美国人。这似乎证实了人们的担忧,即美国不仅在经济上正在失利,而且正在失去对其盟友的影响力。
米勒可能讨论了日本在半导体(以及VCR、电视等其他电子产品)领域的飞速崛起如何导致了超越芯片的贸易紧张局势——汽车、贸易逆差等,所有这些都助长了将日本视为经济对手的叙事。具体到芯片领域,到1988年,日本公司控制了全球DRAM市场的80%以上。美国谈判达成了1986年的协议和1991年的另一项协议,但执行情况不佳;日本常常似乎没有完全遵守开放市场的承诺。然而,本章也预示着日本的主导地位可能建立在不稳固的基础上——80年代末的过度投资和泡沫经济。
事实上,到1990年,日本的股票和房地产泡沫破裂。许多在繁荣时期进行的半导体投资变得不可持续。米勒指出,日本 看似无敌的地位是一个“不可持续的基础”,是由政府-产业联合体过度建设产能支撑起来的。在90年代初,日本经济停滞了数十年(即“失去的十年”),其半导体产业开始整合。因此,本章捕捉了日本傲慢的顶峰——盛田昭夫的书就是象征——就在其衰落之前。对美国来说,这是一个领导地位无常的教训:今天的可怕对手明天也可能跌倒。它也巧妙地为下一次转变奠定了基础:随着日本在90年代的衰落,新的参与者(台湾、韩国)和一个复苏的美国(专注于CPU和软件)将占据领先地位。第20章作为一个过渡点,以对日本来说是得不偿失的结局和对美国来说是谨慎的宽慰,结束了美日芯片战争的篇章。
第四部分:美国复苏(1980年代末-1990年代)
第21章:薯片大王
美国存储芯片产业的复兴,部分归功于一些意想不到的英雄,例如爱达荷州的马铃薯大亨J.R. “杰克” 辛普劳(J.R. “Jack” Simplot),他为美光科技(Micron Technology)提供了关键资金,这展现了帮助美国行业反弹的创造性联盟。美光是一家在爱达荷州博伊西成立的坚韧的DRAM制造商。在1980年代,当大多数美国公司退出存储器业务时,美光坚持了下来,并成功生产出具有竞争力的DRAM。辛普劳靠冷冻马铃薯(麦当劳 的薯条供应商)发家致富,他看到了美光的潜力并投入巨资,为他赢得了“薯片大王”的绰号。他开玩笑说,即使他不太懂技术,美光也制造了“世界上最好的小玩意儿”。他的资金让美光在最糟糕的价格战中幸存下来。到1990年代初,美光的效率和一些技术优势(他们在某些工艺上是先驱)使其成为最后剩下的非亚洲DRAM制造商之一。
本章强调了美国的韧性来自意想不到的角落。当像英特尔这样的巨头退出DRAM时,小小的美光却在一位农民出身的实业家的资助下坚持战斗。它还突显了区域多样化——高科技不仅仅在加利福尼亚或马萨诸塞州;由于美光(后来成长为全球主要的存储器制造商),甚至爱达荷州也在地图上占据了一席之地。米勒可能叙述了美光的一些经历——他们濒临破产,然后在一场专利诉讼中获胜,从日本竞争对手那里获得了和解金等,这给了他们一条生命线。
更广泛地说,第21章可能标志着美国在半导体领域复苏的开始:Sematech开始产出被美国公司采用的改进制造技术;个人电脑的繁荣为微处理器和逻辑芯片创造了巨大需求,而美国公司(英特尔、摩托罗拉、德州仪器)在这些领域仍然领先。美国公司在设计软件和专用芯片方面也占据主导地位。随着日本在90年代初经济陷入困境,美国公司重拾信心。“薯片大王”的叙事是那个复苏故事中一个令人感觉良好的部分——将传统产业(农业)与新技术相结合。它表明,凭借决心、独创性和一些薯条资助的运气,大卫可以战胜歌利亚。