2023年12月25日 星期一

晶片戰爭 克里斯.米勒 Chris Miller


1. 美國的國防官員採取「強大的日本比弱小的日本更好」這樣的官方政策。幫助日本重建經濟的同時,要把日本經濟與美國主導的體系綁在一起。讓日本成為電晶體推銷員,正是美國冷戰策略的核心。

2.索尼第一個熱賣的產品是電晶體收音機。索尼的計畫是用新產品引導大眾,而不是大眾想要什麼東西。

3.香港、臺灣、新加坡。快捷不久又到馬來西亞的檳城設廠。早在「全球化」這個詞出現的幾時年前,半導體業就已經全球化,並為如今以亞洲為中心的供應鏈奠定了基礎。

4.幾乎沒有人之道,越南其實是一個成功的武器測試場。那些武器把微電子與炸藥結合,徹底改變了戰爭,也就此改變了美國的軍力。

5.許多人把生於中國的張忠謀說成「回到」臺灣,但1968年其實是他首度踏上臺灣。

6.在1970年代以前,電腦通常使用一種名為磁芯(magnetic core)的裝置,那是一種由微小金屬環所組成的矩陣,用電線網格串在一起。

7.追蹤及模仿競爭對手,是矽谷商業模式的關鍵。日本的策略難道有什麼不同嗎?

8.美光特別擅長削減成本,矽谷與日本廠商都不是它的對手。

9.葛洛夫相信,唯有無時無刻戰戰兢兢的偏執狂才能存活下來。真正拯救英特爾的關鍵,不是創新或專業,而是他的偏執力。

10.日本晶片公司犯的最大錯誤,是錯過了個人電腦的崛起。日本沒有一家晶片巨擘能模仿英特爾轉型生產微處理器,或掌握個人電腦的生態系統。

11.DRAM市場就像是膽小鬼賽局。景氣好時,世界各地的DRAM公司都投入資金建造新廠,導致市場產能過剩,壓低價格,繼續投資的成本高得嚇人,但停止投資的話,即使只停一年,也可能把市佔率拱手讓給競爭對手。

12.一些研究人員試圖使用電子束來蝕刻晶片,但電子束微影成像技術的速度永遠不夠快,無法量產。

13.生產EUV的科學網絡遍及全球,但EUV的製造並沒有全球化,而是壟斷的。由一家公司管理的單一供應鏈,將一手掌握微影成像技術的未來。

14.「跑得更快」是個巧妙的策略,只是它有一個問題:從一些關鍵指標來看,美國並沒有跑得更快,而是節節敗退。

15.2000年代,大家常把半導體業分成三大類別。「邏輯」是指驅動智慧型手機、電腦、伺服器的處理器。「記憶體」是指DRAM與快閃記憶體(又稱NAND),DRAM提供電腦運行所需的短期記憶,NAND則是長時間記憶資料。第三類晶片比較廣泛,包括類比晶片(例如把視訊或音訊轉為數位資料)、無線射頻晶片(與手機網路通訊),以及管理設備用電方式的半導體。

16.要哀嘆半導體製造業的外移很容易,但是像高通那樣的公司,要是每年都必須投資數十億美元興建晶圓廠,可能無法生存。

17.多年來,每一代製造技術都是以電晶體的閘極長度來命名。(閘極是矽晶片的一部分,其導電性會開啟與關閉,從而連接與中斷電路)

18.22奈米的節點與1960年代以來使用的2D設計不同,它導入了一種新的3D電晶體,稱為鰭式場效電晶體(FinFET)。

19.到了2010年代末期,荷蘭的ASML已花了近20年的時間,試圖讓極紫外光(EUV)微影成像技術發揮作用。EUV可說是這個時代最大的科技賭注之一。

20.ASML的EUV機台並不是真正的荷蘭產品,雖然它們主要是在荷蘭組裝,關鍵元件是來自加州的西盟和德國的蔡司和創浦。這些神奇的機台是許多國家的產物,沒有一個國家能宣稱自己擁有一切。這個由數十萬個元件構成的機台,是許多國家的心血結晶。

21.《中國製造2025》的首要目標,是降低中國使用的外國晶片比例。

22.竊取智慧財產權很可能為華為帶來了好處,但這無法完全解釋它的成功。華為開發出高效率的製程,降低了成本。與此同時,華為的研發支出也是世界上數一數二的。華為的年度研發預算約為150億美元,僅少數幾家公司能與之匹敵,

23.無線電波頻譜的可用空間有限。世界上的無線電波頻率就只有這麼多,其中許多頻率並不適合用來發送大量資料或遠距傳輸。因此電信公司依賴半導體,把愈來愈多的資料塞入現有的頻譜空間中。

24.5G網路使用波束成形(beamforming)的技術,直接向手機發送無線電波。典型的無線電波是四面八方發送訊號,這種無線電波不僅浪費電力,也產生更多的波與干擾。使用波束成形時,基地台可以辨識裝置的位置,只往該方向發送所需訊號。結果是對每個人來說,干擾更少,訊號更強。

25.ASML將推出新一代的設備,名為高數值孔徑EUV(high-aperture EUV),預計在2020年代中期登場,每座機台造價3億美元。

26.許多晶片不是使用x86架構(用於個人電腦與伺服器),就是使用ARM架構(用於行動裝置)。現在有一種新的開源指令集架構,稱為RISC-V,任何人都可以免費使用。

27.中國新晶片廠的投資(像中芯國際),大多是投向落後節點的產能。中芯國際已經證明,中國有勞力生產有競爭力的非先進邏輯晶片。即使美國加強出口限制,也不太可能禁止出口有數十年歷史的製造設備。

28.臺灣如果爆發災難,總成本是以上兆美元計算。每年損失37%的運算力產出,其代價可能比新冠疫情及封城造成的經濟虧損還要慘烈。重建喪失的晶片製造力至少需要5年時間。

29.鰭式電晶體將被新型的管狀電晶體所取代,這種電晶體通常稱為「環繞式閘極」(gate-all-around)。那是一種線型的管子,可以從頂部、側邊、底部各方向施加電場,更好地控制「開關」。

30.支持摩爾定律即將終結的最佳論點是,這些針對特定用途、甚至專為個別公司設計晶片的新活動,正在取代「通用」運算方面的持續精進。




心得
    原來半導體是造成亞洲四小龍興起的原因。記得小時候國人盛行去香港旅遊,第一要買衣服,第二就是要買電子產品。這些地方提供了大量廉價的人力,當時組裝及檢測需要大量人力,於是快捷、德儀等公司紛紛到亞洲設廠,首先成功的是香港,過來臺灣、南韓、新加坡差不多。日本則是美國的戰略夥伴,由於想著「富強的日本」不會向中國靠攏,所以將大量的積體電路技術轉移到日本,造成日本的強大起來。原來亞洲的興起,其間大部的原因就是晶片產業來的。
    造成日本的強大,是日本政府幾乎無限的資金支援,日本企業能在獲利微薄的情況下大量生產。當時日本人本性也是相當刻苦,所以造就出物美價廉的晶片,良率比美國本土產的還高。但也是同個原因造成日本的失敗,由於過度不在意獲利,造成企業虧損,而靠政府補助,漸漸的就失去了競爭力。另一個就是DRAM的成功,讓他們忽視了PC的興起,而錯過這次升級的機會。同樣的失敗原因在美國也曾上演過,之後在intel也上演過。CPU及x86兩道護城河讓intel錯估情勢,錯過為apple生產CPU的機會。曾經獲利2500億的最賺錢企業,後來也落得在業界的後段班掙扎。所以時時不以成功自居,時時要求創新,對企業來說仍是最重要的。
    看了此書也才知道原來臺灣竟然佔這麼重要的角色。由於台積電的成功,佔了全球晶片產出的37%,幾乎主要大國的晶片訂單都往台積電來,不只是手機使用而已。一輛車子的晶片高達數百片,也很多出自台積電。所以臺灣發生災難、戰爭,牽動的是全球。要產生另一家台積電在現在的環境幾乎是不可能的,頂多只能被現有的競爭者取代,如intel、三星、SK海力士。因為幾乎每年都要投入上百億的新設備投資,所以代工廠是一種規模經濟的產物,如今聚落已經形成,要重新生成一家台積電,基本面上就沒有那個規模,所以相當的困難。這裡同理可以理解臺灣DRAM廠為何會失敗,因為先進IC產業進展快速,至今仍符合摩爾定律,所以晶片產業幾乎都是規模經濟。
    所以我們不需妄自菲薄,雖然號稱代工,但是台積電的製程是世上最嚴謹、良率最高的,這是張忠謀帶領下,台灣人努力的結果,我們仍然有我們的優勢。中國急起直追,但是晶片業已經全球化,要完全中國化幾乎是不可能的。或許十年後有機會,但是現在許多技術節點仍掌握在美國的企業中,僅能慢慢減輕依賴。但是在減輕舊的科技依賴時,新的科技又不斷出來,又要依賴全球化技術或商品分享(主要是美國)。兩大強國陷入領先得很辛苦、落後者追得也很辛苦的困境中。
    本書依時間順序,把晶片發展史以一則一則的故事呈現在讀者眼前,令人讀之興趣昂然。這種作品需要敘事文筆通暢外,還需參考資料相當齊全、作者理解也充分。書的背後作者的努力看得出來,相當下苦工。本書就像《癌症》及《基因》兩書一樣,都是一則則引人入勝的故事,串出整個科技的發展史,都非常的好看,推薦。

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