【葉清來的商管與心靈閱讀】根本像是《三國演義》!──《晶片戰爭》
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【葉清來的商管與心靈閱讀】根本像是《三國演義》!──《晶片戰爭》

晶片戰爭》英文版2022年出版,中文版2023年3月由《天下雜誌》邀請我很喜歡的名譯者洪靜芳翻譯出版,一位朋友好心推薦,並於當年5月份寄送給我。因為工作範圍較少牽連,直到一個半月前,才因讀了《從邊緣到核心》和《台積電制霸全球未來》,並看了《造山者──世紀的賭注》影片後,才拿起來閱讀。作者是歷史學博士,居然能以生花妙筆把半導體產業的晶片戰爭,描述得這麼精彩,常常讓我掩卷嘆息。我從這本《三國演義》似的書中,領悟到許多企業策略可以引用到傳統產業中,尤其在川普2.0的關稅貿易戰的當下。

由於對半導體產業多了幾層的了解,因此對相關聯的報章雜誌及電視的報導,也就特别在意。(例如2025年8月13日台積電股價1200元,創歷史新高),這些新聞正可作為三年前出版的《晶片戰爭》的後續補充,如下:

  1. 《商周1961期》報導「一場豆漿店會議改寫國運,台灣首部半導體紀錄片上映」。此部記錄片是由蕭菊貞導演的《造山者─世紀的賭注》。2019年,她受邀參加「台灣半導體之父」胡定華的追思會,那天,科技界前輩們輪番回憶年輕時,背著國旗,遠赴美國學習積體電路技術的故事。言辭雖克制,却意外動人。讓她意識到,這是一段重要、卻很少有人完整記錄下來的歷史。五十年前,台灣剛退出聯合國,美國斷援、能源短缺、經濟低迷。局勢動盪中,一群年輕工程師懷著「只許成功,不許失敗」的決心,帶回改變命運的技術。那不是英雄式敘事,而是押上未來的孤注一擲。拍攝耗時5年,世界變化得比她預期的還快。美中貿易戰、疫情衝擊、供應鏈重組,AI技術迅速崛起。原本蕭菊貞只打算梳理技術轉移的歷程,最後忍不住把過去和當下連結在一起,更完整陳述台灣在逆境中尋找出口的故事,見證了「不服輸的身影成就台灣奇蹟」。她說,「這部片不是要讓大家覺得台灣多厲害,我更想讓大家看到的是,在最沒有把握的時候,他們怎麼還能相信明天。」她想記錄的,不是結果,而是在懸崖邊緣,仍然選擇走的意志。蕭菊貞的意思是,她想講的不只是台灣半導體奇蹟的故事,而是在這座島嶼裡,即使遇見困境,也懂得堅持的身影。「這是真正台灣的故事。」
  2. 《天下雜誌827期》「穩健奪冠,讓台灣的台積,變成世界的台積─準備最齊全CEO上陣,魏哲家的養成之路」。《天下雜誌》2025年標竿企業家奪冠者是台積電的CEO魏哲家。他是交大電子工程碩士,耶鲁大學電機博士,在美國待過德州儀器做技術研發,於1998年加入台積電前,他已是新加坡特許半導體的技術資深副總經理。2009年,張忠謀把他從技術部門主管調至業務部門歷練,於2018年張忠謀退休後接任總裁,肩負台積的日常營運和技術開發。2024年6月接替劉德音擔任董事長,進入「魏哲家時代」。《時代雜誌》稱台積電為「AI造王者」,讓對手看不到車尾燈的技術實力,使台積電站上「一個人的武林」。但「半導體業從來沒有單打獨鬥」,只要談到成績,魏哲家總是強調,「都是我們的同仁們、我的客户、我的供應商,共同努力。」一名半導體業高層觀察,魏哲家待過研發、管過工廠,也負責業務,個性不拘小節,少了菁英高高在上的姿態,喜歡用簡單幽默的口語溝通。今年三月,他在白宮見到川普,宣布追加一千億美元在美國建三個製造廠,一個封測廠,一個研發中心。回到台灣後馬上和賴清德總統開記者會。他說:「最近生活有點緊張,這麼短的時間見兩位總統。」魏哲家一開口先自嘲,現場一陣大笑。
  3. 《商周1967期》(2025.7.28~2025.8.3)報導「魏哲家漏口風!『好客人』洗牌,台積電未來更高股利可期」。台灣時間2025年7月17日台積電召開法說會,公布了一個亮麗的成績單:①第二季是史上最賺錢的一季,EPS 15.36元。②AI、高效率運算需求強勢,全年營收成長由原先的25%上調至30%(一年約可賺6個股本)。③先進封裝CoWoS產能持續吃緊,公司努力「縮小」落差中。④考量匯率與海外人事成本,第三季毛利率估略降至56.5%(仍高於53%保證目標)。⑤重申資本支出不變!今年維持380億美元至420億美元。全球第二大AI晶片商超微已領先投入2奈米製程。而在台積電的技術藍圖中,1.6奈米製程是2奈米製程的進階版本。其特別之處在於首度導入「晶背供電」技術—這被視為後摩爾定律時代的關鍵技術,能讓晶片可以跑得更快,更省電15~20%,同時在相同面積内塞進更多電晶體。這意味著,一座資料中心在相同的供電量下,可以擺放更多晶片與伺服器,進而壓榨出更多算力。在7奈米製程以下,台積電處於寡占、壟斷的市場地位,對「好客人」有更強的議價能力,因此更有信心增加資本支出,带來正向循環。為了聚焦先進製程,計劃於2027年結束六吋晶圓廠生產,並統合調度八吋晶圓廠。
  4. 《天下雜誌822期》(2025年4月30日~5月13日)報導「美國晶片制裁,反養肥『中國輝達』─「中國輝達」寒武紀滿血復活、新凱來打造三十款半導體設備,都震驚半導體供應商,接下來會出現硬體的『DeepSeek衝擊』嗎?」美國近來一系列對中國的制裁措施,希望讓中國半導體的製程技術停滞在28奈米。不過,2023年底,華為的處理器麒麟9000S,竟被研究機構拆解出採用中芯的7奈米。但當時的中國是以舉國之力挺華為,在極紫外光(EUV)機台被禁運的狀況下,中芯以克難的多重曝光技術製出良率極低的7奈米晶圓,全數供華為。寒武紀之所以能滿血復活,是因為中芯國際的7奈米產能「有很大的突破」,從原來的月產能兩萬多片12吋晶圓,今年初大增50%到三萬多片。所以寒武紀原先给台積電承製的7奈米AI處理器,可以由中芯生產。預計2026年,中芯的產能可暴增到單月十多萬片,接近台積電產能規模。而且,5奈米也會在2026年量產。儘管表面上新凱來是由深圳市政府旗下基金投資成立,但在同業的心目中,「他就是華為的,錢都是華為出的。」新凱來身等華為御用設備廠,在美國的封殺之下,華為遍布中國的8座晶圓廠,正好順勢推動全產線國產化,其方法就是靠著「逆向工程」,也就是拆解原廠機台「照抄」。
  5. 《天下雜誌815期》(2025年1月8日~1月21日)封面故事報導「解密歐洲鐵三角,台積獨家靠山─艾司摩爾領軍深科投,藏身荷蘭神祕小鎮」。2025年全球半導體大事,是台積電將量產2奈米,撑起先進製程的,是一支無可替代的歐洲軍團。《天下》深入荷蘭艾司摩爾、德國蔡司、創浦總部,挖掘它們如何串成鐵三角,打造出世界最複雜機台。(報導記者是我認識的科技記者黃亦筠,文字非常流暢優美)。記者在現場看到的是最新的EUV(極紫外光)微影機台,像雙層巴士一樣大,重達150噸,需要兩百個工人花半年才能組裝完成,價格是一般EUV機台的三倍多,約台幣一百億。台積電已進來一台在研發中心測試,規劃在2030年量產的A10(十埃米,即相當於1奈米製程使用,其實不用等到埃米,2025年台積電2奈米進入量產,背後靠山就是由荷蘭艾司摩爾領軍,與德國光學大廠蔡司半導體(Zeiss)、二氧化碳(CO₂)雷射器廠創浦(Trumpf)共組的一個無可取代的歐洲軍團。EUV的運作,是由創浦的CO₂雷射器開始,高能量雷射以每秒5萬次的速度擊中錫滴,超高熱讓錫滴變電漿態的瞬間,會發出EUV光源,接著透過蔡司的六座反射鏡將光導到矽晶圓。所用技術精確度可做到射到美國領土大小土地上一根人類頭髮,整個過程宛如科幻電影。
  6. 《經濟日報》2025年7月25日報導:「SK海力士上季營業利益創高,較去年同期大增68%,達到67億美元,營益率從一年前的33%增到41%,營收則增加35%,逹到鞏固HBM(高頻寬記憶體)領導地位,將增加支出擴大先進晶片產能。目前SK海力士與三星合計擁有超過HBM80%的市佔率。
  7. 《經濟日報》2025年8月12日報導:「HBM迎五年黃金期,SK海力士看好AI基建擴張,助力產業發展,每年市場規模將增加三成。」SK海力士HBM專業規劃負責人崔俊龍(Choi Joon-yong)接受路透社訪問表示,HBM市場直到2030年,每年將成長30%。他說,來自終端用户的AI需求相當穩健而且強勁。」他指出,「亞馬遜、微軟、字母旗下Google等雲端運算公司,投入AI的資本支出金額很可能還會上修,這對HBM市場將是利多。」不過,記憶體產業在這段期間也正經歷重大的策略轉變。HBM是動態隨機存取記憶體(DRAM)的一種規格,2013年首度量產,透過將晶片垂直堆疊來節省空間並降低耗能,有助於處理複雜AI應用所產生的大量資料。SK海力士和競爭對手美光科技(Micron)及三星電子在打造下一代HBM4的技術方式出現變化,產品中都加入了專為客戶設計的邏輯晶片(logie die)來協助管理記憶體,預料客戶對客製化的需求會比現有產品更高,例如輝逹的客製化產品。SK海力士目前是輝達的主要HBM供應商,美光和三星供應較小的數量。SK海力士已宣布計劃在美國印第安納州興建先進晶片封裝廠,以及AI研發中心。三星已在德州奧斯汀和泰勒投資兩座晶圓廠。
  8. 《自由時報》2025年8月12日報導:「DDR4結構性缺貨,Q3合約價飆漲9成」。研調機構集邦科技(Trend Force) 最新調查指出,今年下半年記憶體DDR4市場持續供不應求,因出現結構性缺貨,帶動第三季價格創近10年單季最大上榜幅度,尤其供應商優先满足伺服器需求的DDR4,推擠其他應用的供给,預計第三季消費性DDR4合約價將大幅季增達85%~90%,低功率的LPDDR4X合約價約季增38%~43%。業界預期將有助南亞科、華邦電等記憶體族群第三季營收好轉。除此之外,華邦、南亞科等記憶體廠,正加速轉進非標準型與利基型市場,積極搶攻高頻寬、低功率等特殊應用商機,尋求差異化突圍。
  9. 《經濟日報》2025年8月12日報導:「DRAM價漲,美光上修本季財測─AI熱潮推升高頻寛晶片需求,企業轉向高毛利產品,助力獲利動能」。美光發布毛利率從42%上修為44.5%,並說明是源於「產品定價改善」,尤其是DRAM,以及出色的業務執行力加人工智慧(AI)運算掀起的HBM晶片需求,已帶動美光業績成長;由於製造與部署這類晶片相當複雜,導致相關供應吃緊,推高了HBM價格。在輝達與Blackwell與Blackwell Ultra產品的火熱需求下,正大幅改善HBM的供需平衡,有助於抵消關稅相關疑慮,以及 HBM價格面臨的短期壓力。美光在今年(2025年)6月表示,將在美國加碼投資300億美元,使總投資金額攀抵2,000億美元,呼應川普政府推動強化美國製造業的方針。
  10. 《經濟日報》2025年8月15日報導:「中美科技戰升溫,半導體設備廠控應材竊密」。半導體設備廠龍頭屹唐,指控美國應用材料公司(Applied Material)非法竊取等離子體源及晶圓表面處理核心技術,並在中國境內申請專利,除了要求應材停止侵權行為,並賠償經濟損失人民幣9,999萬元(約新台幣4億元)。本案已於8月13日立案受理。屹唐半導體成立於2015年底,主要產品包括乾法去膠設備、快速熱處理設備、乾法刻蝕設備在內的半導體設備。2025年7月8日在上交所科創板上市,此案源於美商應材招聘曾在屹唐半導體全資子公司MTI公司工作的二名涉案員工,而他們了解關於等離子體的產生和處理方法的核心技術,熟悉和掌握相關設備結構以及技術工藝。而這二名員工在MTI公司任職期間都簽有保密協定。每日經濟新聞報導,晶片設備技術是中美長期科技戰的焦點,半導體製造設備領域仍由美國、荷蘭和日本主導。
  11. 《經濟日報》2025年8月15日報導:「使用華為晶片訓練發生困難,DeepSeek新模型遲到」。中國人工智慧(AI)公司深度求索,(DeepSeek)使用華為晶片訓練發生困難。在DeepSeek 2025年1月推出R1模型後,在主管機關鼓勵下改用華為昇騰處理器(Ascend)取代輝逹(NVIDIA)晶片,但R2模型改用昇騰晶片訓練時持續遭遇技術問題,不得不改回輝達晶片,另把華為晶片用於推論(inference),這正是DeepSeck新模型原定5月發表卻延後的原因。報導引述中國產業人士指出,中國晶片在穩定性、晶片間連線速度和軟體水準方面都不如輝達的產品。既使華為曾派出工程團隊進駐DeepSeek辦公室,也未能在昇騰晶片上成功完成一次訓練。DeepSeek創辦人梁文峰曾在公司內部對R2進展表達不滿。據報導,R2延後問世,也跟新版模型數據標記(data labeling)作業超過預期有關。
  12. 《經濟日報》2025年8月15日報導:「群聯CEO潘健成喊Q3供需健康,NAND明年恐缺貨」。(這消息見報後,群聯股票在當日跌停版)。群聯累計上半年合併營收317.3億元,年減2.1%,税後純益為18.9億元,年減61.3%;每股稅後純益9.14元。展望明年,潘健成強調,三家原廠將資源放在HBM(高頻寬記憶體),可是資本支出和財務都有所限制,因此2026年NAND市場的供给增加將相對有限,依照公開資料顯示,NAND原廠在明年的資本支出僅增加10~15%,若PC、手機等邊緣AI效益爆發,NAND市場的供給與需求將會出現缺口。
  13. 《經濟日報》2025年7月28日及7月30日報導:「半導體成熟製程陷砍單風暴─關税、匯率衝擊,多家一線IC設計大廠本季傳縮逾兩成投片量,聯電、世界、力積電等毛利率有壓」。受到關稅戰提前拉貨效應告終,加上手機、網通、車用等終端應用復甦雖不如預期備及新台幣升值壓力延續等三大負面因素影響,業界傳出,多家一線IC設計大廠下半年大砍晶圓代工廠成熟製程投片量,光是第三季就比第二季銳減二至三成,使得相關晶圓廠代工廠產能利用率持續下滑,衝擊獲利。在國外,尤其車用市場嚴重低迷,重創成熟製程需求,包括德儀、恩智浦及意法半導體等車用晶片大咖紛紛示警市況不佳。意法半導體也罕見出現虧損。下半年恐因美國對關稅加徵再蒙上一層陰影。法人分析,產能利用率下滑對業者而言,最大的影響就是毛利率跟着修正。其中,聯電今年首季毛利率降至26.7%,下探過去四年單季低點,於7月30日公告第二季營收成果,第二季合併營收為587.58億元,季增1.6%,年增3.4%;稅後淨利89.03億元,季增14.5元,年減35.4%,站上近三季以來高點,每股純益0.71元。展望未來,Q3營運恐旺季不旺,但今年資本支出維持不變,約18億美元。世界先進於7月29日舉行法說會,公司表示,本季出貨看增,惟毛利率有下滑壓力,恐從上季的28%回測25%附近,整體来看,目前市場不確性高,客戶傾向保守,但產能利用率可從上季的73%提升至八成左右,而資本支出維持原訂的六、七百億元目標,其中九成是投資新加坡廠。針對中國成熟製程報價傳出復甦,世界強調,中國市場同業先前嚴重內捲,導致價格很差,當時世界並未參與殺價戰局,現階段該公司對漲價審慎對待。目前看來會先以讓價格穩定為主再來觀察。從產能利用率看來,漲價在12吋應用,目前8吋仍審慎。至於另一家成熟製程的晶圓代工廠力積電,則持續面對虧損逆風。業界分析,目前半導體業僅剩以輝達為首的AI在支撑需求,使得台積電表現一枝獨秀,沒有吃到AI大單的晶圓代工成熟製程相關廠商則難逃消費性、車用等領域需求不佳衝擊,但也不能坐以待弊。面對環境不佳導致的客戶砍單風暴,以及中國晶片代工廠削價競爭,聯電、世界先進、力積電等台灣晶圓代工成熟製程業者積極切入利基型領域,希望能建立差異化優势,降低外在衝擊。聯電方面,去年已斥資156億元投入研發,專注開發5G通訊、AI、物聯網及車用電子等領域所需的製程技術,並鑽研特殊製程,在12奈米和14奈米特殊製程及3D IC先進封裝研發也有進展。相較於14奈米技術(14FFC),12奈米鰭式場效電晶體(FinFET)製程技術平台晶片尺寸更小、功耗更低、性能大幅提升,充分發揮FinFET的優勢,可廣泛應用於各種半導體產品。聯電精進製程研發之餘,也擴大國際合作,傳出正探索與英特爾延伸製程合作的可能性。世界先進目前以8吋廠為生產主力,攜手恩智浦半導體合資設立「VSMC」,在新加坡興建首座12吋廠,總投資額78億美元,由持股六成的世界負責營運,預期12吋廠五年後達滿載,屆時世界營收將從目前的500億元倍增至1000億元。力積電則鎖定AI相關應用,在矽中介層布局已傳出捷報,進入量產並開始貢獻營收階段。
  14. 《經濟日報》2025年7月31日報導:「聯發科:三大業務強勁增長─CEO蔡力行唱旺旗艦手機、連網通訊等營收,對與輝達合作超级晶片量產『感到振奮』」。累計聯發科上半年毛利率為48.6%,年減2個百分點;淨利573.93億元,與去年同期相當,僅些微減少,每股純益為35.92元,略低於去年同期的36.04元。
  15. 《經濟日報》7月26日、27日,8月6日報導:「英特爾錯失AI商機,步步驚心─上季虧損,將持續裁員、取消歐洲晶圓廠計劃、放慢俄亥俄州建廠進度」。英特爾第二季營收約與去年同期持平,為129億美元,淨損29億美元。英特爾執行長陳立武宣布將繼續節流,今年底前將裁員2.5萬人,剩下7.5萬人,並停止或放慢所有規劃中的建廠活動,明年將削減資本支出,並警告可能放棄下一代的14A製程,繼續錯失AI商機,而使股價黯淡無光。英特爾還沒有準備好發表AI相關設備,目前聚焦於開發還沒有被完全觸及的市場領域。陳立武指出,18A製程將在下半年量產,若找不到對應14A製程的大客戶,將停止研發,甚至找外部晶圓代工廠合作,但據消息人士說,18A製程在製造上大幅變革,又一舉引入新技術(比如能改善能源傳輸的新一代電晶體設計及功能),晶片製程的複雜性,為其製造帶來風險,至今年夏天良率提升只到10%。但英特爾財務長辛斯納(David Zinsner)則駁斥以上說法,並說「期待良率能每月提升,到今年年底,Panther Lake的良率有望進步到量產水準。」。消息人士也說,英特爾過往追求良率達到50%以上,才會提高產量,因提早開始,都有損及利潤的風險;並表示,一般來說要到良率70%~80%左右,英特爾才能獲取最大利潤。
  16. 《經濟日報》2025年8月6日報導:「英飛凌績優,上調財測」。英飛凌這家德國晶片製造商,於8月5日公布上季業績優於預期,並小幅上修全年獲利預測,部門利潤率將攀升至18%,超過分析師預期的15.8%。英飛凌歸功於旗下零碳工業功率(GIP)和電源及感測器系統(PSS)等部門的業績表現比預期強勁,主要由市場對節能技術與用於資料中心的功率半導體的需求增強所帶動。英飛凌執行長漢貝克(Joechen Hanebeck)在法説會上說:「半導體市場正在從長期低迷中緩慢復甦。」他重申说,預期本年度英飛凌AI中心的晶片業務銷售額將成長一倍至6億歐元(6.92億美元)。
  17. 《今周刊》1491期(2025年07.17~07.23)封面故事:「台積電2奈米戰隊出列─下半年陸續量產!41家供應商報到。資料中心、蘋果i18、超级電腦………未來5年73兆元終端產品都要用它」,台積電的2奈米製程由AMD領先蘋果,也有與輝達較勁之意。AMD(超微)的董事長蘇姿丰在今年四月於台灣宣布之後,聯發科、高通、微軟、Meta等IC設計大廠,隨即傳出跟進2奈米晶片,預計將用於資料中心、超级電腦、手機等高端產品之中。再加上先進製程最大客戶、吃掉產能五成的蘋果,其2奈米晶片,將內藏於明年發售的iPhone i18與 MacBook Pro筆電。最先進製程的老客人、新朋友紛紛上車,2奈米需求之強勁,果然做夢也想不到般的實現了。(此為執行長魏哲家在法說會上用英文說的話語)。台積電2024年全年營收高達2兆8943億新台幣,相較2014年7628億元,十年成長2.79倍,毛利率也從49.5%上升至56.1%。在全球十大晶圓代工廠中穩坐榜首,市佔率攀升至67.6%,持續拉開與對手的距離。探究台積電的成長主要動能,其中每兩年完成一次節點推進的先進製程,厥功甚偉。尤其是自2022年3奈米量產起,台積電成為多家企業的獨家供應商,包括蘋果、高通、輝達、超微。今年第一季先進製程的7、5、3奈米,營收占比甚至高達73%,因此即將量產的2奈米,更是備受期待。執行長魏哲家說。「2奈米在做的是電晶體閘極寬度,相當於頭髮的四萬分之一,所以坦白說,我們現在在做的事情,眼睛已經看不到了,有時候會覺得是瞎子摸象。」2奈米相較於前一代的3奈米,在相同功耗下,速度提升10%至15%;而在相同速度下,功耗降低25%至30%。預期2奈米在量產五年內,將驅動全世界約2.5兆美元(約73兆新台幣)的終端產品價值。其實每一次製程的變化及晶圓廠的需求,都會影響供應鏈洗牌。「但挑戰也是商機所在」。例如,因為步驟變多,需要CMP(化學機械研磨)層數增加,增加鑽石碟用量,帶動中砂躍升;同時再生晶圓用量劇增,昇陽半導體、中砂、辛耘營收往上;提供光罩傳輸盒的家登、零組件更換的天虹等耗材商,供應數量也可望增加。又如提升製程效率,協助薄膜沈積速率提升十倍的矽乙烷,由台特化供應;防止顯影後光阻圖形坍陷的表面改質劑,由新應材研製。此外,在2奈米潔淨度要求更高的情況下,世禾的精密清洗設備,漢辰可控潔淨的離子植入機,成為少數打入先進製程的台製設備。擅長微污染防治的華景電、凱語、創控,深層協助把關潔淨度,檢測分析、自動化、系統布建方式等也都有變化。可以說,隨著台積電先進製程的推進,整個2奈米供應鏈商機也風生水起,顯得生機勃勃。然而,綠芽要能崢嶸破土,也經歷難以想像的掙扎。《今周刊》根據企業揭露與市場訊息,盤點出41家2奈米供應鏈,包括材料、設備、廠務工程、檢測、先進封裝五大族群,各自站上利基點。不過,五大族群跟核心主製程關聯度不高,多是周遭原物料與單一站點設備。放眼未來,2奈米進階版A16,預計明年(2026年)下半年量產,根據台積電慣例,將於量產前一年啟動生產準備,因此預計備期較長的原物料,也將於今年下半年開始出貨。A16製程,也將首度導入「晶背供電」,根據奈米科技研究機構IMEC從技術迭代推論,GAAFET技術將被使用2奈米、A14、A10、A7四項製程關鍵節點(約當1.4奈米、1奈米、0.7奈米),整群接續發展的環閘家族,將帶領台積電走入更先進的「埃米時代」(Angstrom,0.1奈米),屆時想必又為整個供應鏈帶來另一翻風景。台積電2奈米良率衝上七成,領先三星(良率30-40%)至少三年,而英特爾新製程還很玄,「台積電五力全開,驅動必勝方程式」,這五力是:(1)專注製造、服務導向。(不做設計)。(2)投入研發。夜鷹計劃啟動24小時制「雙團隊」推進研發模式。(首先在10奈米超前三星、英特爾)(3)給予現場製程很高的尊重與優化空間,有別於1DM廠。(4)「穩健」的文化資產。一次只推進一種新變化,這也是維持高良率的原因之一。(5)多元客戶練兵效應,成就獨有優勢。

本書內容摘要及評議

繁中版獨家作者序
不斷升溫的晶片戰,下一個關鍵點在哪?

  1. 2022年12月6日,美國總統拜登在台積電即將在亞歷桑那州鳳凰城興造的新晶圓廠Fab21的設備移機典禮上說道:「感謝台積電的每個人,尤其是張忠謀。」並表示「美國的製造業回來了。」張忠謀在接受媒體採訪時,提出不太一樣的解讀。「全球化幾乎已死了,自由貿易也幾乎消失了。」他引用地緣政治變化來解釋,「很多人仍希望它們回來,但我認為它們不會回來。」
  2. 在典禮上,張忠謀把在美國建立晶圓廠比喻成一個「夢」,但他對於在美設廠的前景並不是一直那麼興奮。2022年4月,張忠謀受訪時表示,台積電在亞利桑那州的投資是「在美國政府的敦促下,進行的,並直指,「決定當時,我已經退休了。這個決定是由現任董事長做的。」
  3. 張忠謀解釋,他對於亞歷桑那州設廠的明顯疑慮,源自於台積電以前在美國投資的經驗。1997年,張忠謀在華盛頓州設立一家名叫Water Tech的小廠,結果令人失望。張忠謀回憶道:「剛開始的時候,工廠混亂到不行,意外頻傳。」他指出,即使是今天,該廠的成本也比台灣的同级工廠高出約50%。因此,張忠謀在2022年4月時曾表示,美國為了推動國內晶片製造所投注的任何心血,都將是「非常昂貴的徒勞行動」。
  4. 2022年8月,美國眾議院議長裴洛西訪台,拜會了台灣總統蔡英文與張忠謀。中國還為此發表尖刻的聲明,並發動了模擬封鎖台灣的軍事演習。據報導,張忠謀告訴裴洛西,美國重建國內晶圓代工業的努力註定會失敗,但美國政府並不認同這番說法。在裴洛西訪台六天後,拜登總統簽署了國會以兩黨多數通過的《晶片與科學法案》(Chips and Science Act),提撥520億美元來激勵美國的晶片製造,同時提出數百億美元投資未來的科學與研發。白宮發布新聞稿,承諾該法將「降低成本」、「創造就業」、「強化供應鏈」,這一切都掀起了許多討論,國會之所以通過這項法案,原因很簡單:在台灣與中國以外的地區提供額外的晶片產能,以防戰爭爆發。
  5. 除了以新資金補助晶片製造與研發外,美國政府也祭出新招術,晶片法案中有一項條款規定,任何接受該法案資助的公司,都不得投資中國的製造廠,只有低技術的晶片廠是例外。不僅包括三星、台積電等亞洲公司,也包括美光、英特爾等美國巨擘,多數主要的全球晶片製造商都在中國經營製造廠或組裝廠,所以美國政府等於是對這些晶片製造商施壓,要求他們在中國與美國之間做出選擇。
  6. 兩個月後的10月7日,隨著拜登政府宣布對中國晶片業實施全面的出口管制,上述的壓力又加劇了。美方採取雙管齊下的策略,限制中國取得先進的GPU晶片,也牽制中國的晶片製造力,阻止中國在AI領域的進步。

前言
矽時代──半導體定義的世界

  1. 如果中國在半導體上發展成功,將會重塑全球經濟版圖,重新界定軍事力量的平衡。二次大戰的結果是由鋼鐵與鋁決定勢力的消長;緊隨其後的冷戰則是由原子武器決定各方勢力的盛衰。如今美國與中國之間的競爭很可能是由運算力決定。雙方的戰略家現在都意識到,所有的先進技術─從機器學習到導彈系統,從自駕車到武裝的無人機─都需要先進晶片(或更正式的說法是半導體或積體電路)。而晶片的生產掌控在極少數幾家公司的手上。
  2. 一般人很少想到晶片,但晶片創造了現代世界。國家的命運取決於它們架馭運算力的能力。如果沒有半導體與電子產品的貿易,眾所皆知的全球化不會存在。美國的軍事霸主地位主要源自於它把晶片應用在軍事上的能力。過去半世紀以來亞洲的驚人崛起,也是建立在矽的基礎上,因為這些不斷成長的經濟體已經把晶片製造及組装電腦與智慧型手機等產業加以專業化,這些產業全都是靠積體電路撐起來的。
  3. 一部智慧型手機需要十幾種半導體才能運作,不同的晶片分別管理電池、藍芽、WiFi、網路連線、音訊、相機等。這些晶片都不是蘋果生產的,蘋果是採購大部分的現成品。蘋果內部自行設計在iPhone作業系統上運作的超複雜處理器。如今蘋果最先進的處理器─可說是全球最先進的半導體─只能由一家公司(台積電)在一棟建築內生產,這是人類歷史上最昂貴的工廠。
  4. 半導體之所以能在社會上普及,是因為有企業開發出量產的新技術,是因為嚴苛的管理者不斷地壓低成本,也是因為充滿創意的創業者想出運用半導體的新方法。摩爾定律的誕生,不僅是物理學家或電子工程師的故事,也是製造專家、供應鏈專家、行銷經理的故事。
  5. 摩爾定律背後的穩定技術創新,需要更複雜的材料、機械與製程,而這些都只能透過全球市場供應或資助。
  6. 資本主義對經濟效率的持續要求,促使業者不斷地削減成本,也促進企業整合。

第一部
冷戰晶片

  1. 二戰的結果是由工業產出決定的,但可以看出,新技術正在轉變軍力。盛田昭夫靠著資驗室專案有機會一窺未來,他意識到,電子運算的新發展可能使機器藉由解開加減乘除或開平方根之類的數學問題來「思考」。
  2. 1959年,在基爾比發明積體電路僅一年後,麻省理工儀控實驗室收到了第一片由德儀生產的積體電路。儀控實驗室以1000美元的價格,買了64片這樣的晶片來測試,作為美國海軍導彈計劃的一部分。約莫同一時間,快捷半導體開始行銷其製造的Micrologic晶片。以此晶片製成的電腦,把阿波羅11號送上月球,重31斤,占用1立方英尺的空間,比賓州大學那台在二戰期間計算火炮軌跡的ENIAC電腦小了1000倍。賣晶片給阿波羅計劃,使快捷半導體從一家小型新創轉變為一家有上千名員工的公司。銷售額從1958年的50萬美元,躍升至兩年後的2100萬美元。
  3. 德儀的董事長海格底能言善道,把生意一直押在軍事用途。海格底與基爾比意識到萊斯羅普利用柯達的光阻劑發明的微影成像(photolithography)流程中知道,光線與光阻劑可以解決量產問題,以手工焊接電線所辦不到的方式把晶片製造加以機械化及微型化。
  4. 不過,在德儀落實萊斯羅普的微影成像技術,需要新的材料與新的製程。柯達光阻劑的純度不足以量產,因此德儀自己買了離心機,對柯達提供的化學物質再加工。萊斯羅普為了尋找「光罩」,搭火車跑遍了全美各地。這種光罩是用來把光影精確地投射在覆蓋着光阻劑的半導體材料上,以蝕刻電路。但跑遍全美各地後,他的結論是現有的光罩都不夠精準,所以德儀也決定自己生產光罩。基爾比的積體電路所需要的是超微矽,遠比任何公司銷售的還純,因此,德儀也開始生產自己的矽晶圓。一切都標準化以後,就可以量產了。但是化學物質裡有當時還無法檢測出來的雜質。溫度和壓力的變化會引發意想不到的化學反應。灰塵顆粒可能污染投射光線的光罩,一個雜質就可能毀掉整個製程。唯一的改進方法是反覆地試誤,所以德儀安排了數千次實驗,評估不同的溫度、化學組合、製程的影響。基爾比每週六都在德儀的走廊上走來走去檢查工程師的實驗。
  5. 半導體的發展不僅要靠學術物理學,也要靠精巧的製造技術。麻省理工學院與史丹佛等大學在發展半導體知識方面扮演關鍵角色,但晶片業之所以能夠崛起,是因為這些學校的畢業生花了數年的功夫去調整製程,做到量產。把貝爾實驗室的一項專利變成一個改變世界的產業,靠的不只是科學理論,也有賴工程學與直覺。
  6. 引導阿波羅太空船與義勇兵二號導彈的電腦,讓美國的積體電路產業就此起飛。到了1960年代中期,美國軍方在各種類型的武器中都嵌入晶片─從衛星到聲納、從魚雷到遙測系統,都有晶片的蹤跡。但快捷半導體的諾伊斯知道,晶片有一個更大的民用市場。快捷以大幅降價策略,開始獲得民營企業的大合約;公司大賺錢,但因為快捷背後的大老闆拒絕發放股票選擇權給高階主管,所以諾伊斯、摩爾、葛洛夫等人就離開快捷,另創英特爾公司。

第二部
美國世界的電路

  1. 蘇聯的領導人始終無法明白,為什麼抄襲策略使他們落後。蘇聯整個半導體業的運作,就像一家國防承包商─秘密進行、由上而下、軍事系統導向、照看訂單供貨,幾乎沒有創意空間。與此同時,這種抄襲心態也意味着,蘇聯半導體的創新路徑是由美國設定的。因此,蘇聯的半導體業雖然是該國最敏感、最神秘的產業之一,運作起來卻像一個經營不善的矽谷分部,在一個以美國晶片製造為中心的全球化網絡中,蘇聯的半導體生產地澤列格勒只不過是一個節點罷了。
  2. 美國與日本之間出現的半導體關係,需要拿捏平衡。兩國在供應與顧客方面都相互依賴。到了1964年,日本在離散電晶體的生產方面已超越美國,而美國公司則是生產最先進的晶片。美國公司製造了最好的電腦,而日本的索尼、夏普等電子製造商所生產的消費品則推動了半導體的消貴。日本的電子產品出口(包括半導體及依賴半導體的產品)在1965年的6億美元,激增到約二十年後的600億美元,日本在世界舞台上獲得了新的席位,這要歸功於盛田昭夫那樣勇敢無畏的電子企業家。電晶體推銷員的影響力,遠遠超出了法國總統戴高樂的想像。
  3. 快捷是第一家把組裝外移到亞洲的半導體公司,但德儀、摩托羅拉以及其他企業也迅速跟進。十年內,幾乎所有美國晶片製造商都在國外設有組裝廠。快捷的斯波克開始把目光投向香港以外的地方。香港每小時25美分的工資僅為美國的十分之一,卻是亞洲最高的。1960年代中期,台灣工人每小時的工資是19美分,馬來西亞是每小時15美分,新加坡是每小時11美分,南韓是10美分。斯波克的下一站是新加坡這個以華裔為主的城市國家。不久,快捷又到馬來西亞的檳城設廠。早在「全球化」這個詞出現的幾十年前,半導體就已經全球化,並為如今以亞洲為中心的供應鏈奠定了基礎。
  4. 越戰其實是一個成功的武器測試場。那些武器把微電子與炸药結合在一起,徹底改變了戰爭,也就此改變了美國的軍力。
  5. 如今德儀在台灣仍有廠房。同時,台灣已把自己變成矽谷不可或缺的合作夥伴。
  6. 1968年,諾伊斯與摩爾等人因不滿資方不發放股票選擇權给高層主管,而出來創辦了英特爾(Intel),代表Integrated Electronics(集成電子)之意。創立兩年之後,提出了第一款產品:一種名為「動態隨機存取記錄體」(DRAM)的晶片。DRAM晶片的運作原理與舊的磁芯記憶體一樣,借助電流來儲存1和0,但DRAM電路並不依賴線路與金屬環,而是刻在矽中,不需要手工编成,因此故障較少,又可以做得更小。看一眼摩爾定律的圖就知道,只要矽谷能繼續縮小電晶體,DRAM晶片就會席捲電腦記憶體產業。
  7. 英特爾打算主宰DRAM晶片事業。記憶體晶片不需要專門設計,因此相同設計的晶片可用於許多不同類型的設備,這使得量產變得可能,相反的,另一種負責「運算」的邏輯晶片,是專門為各種設備設計的,這種專業化推高了成本,所以英特爾決定把重點放在記憶體晶片上,靠量產創造規模經濟。
  8. 但諾伊斯永遠無法抗拒工程難題。1969年,日本計算機公司Busicom找上他,請英特爾為其最新的計算機設計一套複雜的電路,因而創造出英特爾在廣告中所說的,「晶片上的可程式微處理器」,它可以應用在許多不同類型的設備上,並在運算界掀起一場革命。這種微型處理器是通用邏輯晶片,而英特爾擁有世界上最先進的裝配線。
  9. 1960年代初期,大家還有可能聲稱國防部創造了矽谷。但此後的十年間,形勢逆轉了。美軍在越戰中失敗,但晶片業贏得了戰後的和平,並透過迅速擴大的投資連結與供應鏈,把新加坡到台灣、再到日本的亞洲其他國家,與美國更緊密地绑在一起。整個世界與美國的創新基礎建設更緊密地相連,連蘇聯這樣的對手也要花時間去抄襲美國的晶片與晶片製造機台。與此同時,晶片業催生了一系列新的武器系統,重塑了美軍的作戰方式。美國的實力獲得了改造,現在整個國家都有賴矽谷的成功。

第三部
喪失領導地位

  1. 對美國整個半導體業來說,1980年代是地獄般的十年。矽谷本來以為自己高居世界科技業的頂端,現在歷經20年的快速成長之後,面臨到生存危機:來自日本的激烈競爭。
  2. 到現在,微影成像是一門大生意,而GCA在1980年代初期是這方面的頂尖業者。微影成像技術已經比萊斯羅普把顯微鏡顛倒過來的時代精確很多,但原理還是一樣。光照過光罩與透鏡,把聚焦的形狀投射到覆蓋著光阻劑的矽晶圓上。在光照到的部分,光阻劑會與光發生反應,變得很容易溶解、暴露出矽晶圓表面的微小凹洞。接着,把新材料注入這些洞中,在矽晶圓上建立電路,再以特殊的化學物質侵蝕剩餘的光阻劑,留下完美的形狀。製造一塊積體電路通常需要5次、10次或20次的微影成像、沈積、蝕刻、研磨,結果就像一個層次分明的幾何婚禮蛋糕那樣。隨着電晶體的縮小,微影製程的每個部分─從化學物質到透鏡,再到使矽晶圓與光源完美對準的雷射─都變得更加困難。
  3. 1998年,GCA推出第一台步進曝光機,訂單開始涌入。然而隨著日本晶片業的崛起,GCA開始失去優勢。執行長格林伯格後來不再向Nikon購買透鏡後,Nikon就決定自己製造步進曝光機。它從GCA買來一台機器,逆向拆解出製造方法。不久,Nikon的市佔率就超越了GCA。美國晶片製造商的DRAM災難,某種程度上也與GCA的市佔率崩跌有關。赢過矽谷的日本DRAM公司比較喜歡向日本的工具製造商採購機台,使Nikon受惠,GCA受挫。然而,GCA的問題大多數自己造成的;不可靠的設備,再加上糟糕的客服,導致業績節節下滑。
  4. 1986年,日本生產的晶片量已超過美國。到了1980年代末期,日本供應的微影成像設備占全球總供應量的70%,而美國的市占率只剩21%。日本的經濟以前所未有的連度成長,日本在高科技製造業的成就,如今正威脅著美國的軍事優勢。因此,矽谷的領導人集體向政府求助。
  5. 1986年,隨着關稅威脅的迫近,美國與日本逹成一項協定。日本政府同意對其DRAM晶片的出口實施配額,限制日本向美國出售的晶片數量。由於供給減少,該協議推高了日本以外地區DRAM晶片的價格,損害了美國電腦廠商的利益,因為美國電腦廠商可說是日本晶片的最大買家。更高的價格其實對日本生產商有利,他們繼續主導著DRAM市場。多數美國的晶片生產商已經開始逐步退出記憶體晶片市場。因此,儘管逹成了貿易協定,只有少數幾家美國公司繼續生產DRAM晶片。這些貿易限制使科技業內的的獲利重新分配,但無法拯救美國多數的記憶體晶片公司。GCA是被日本打敗的一長串公司之一。
  6. 盛田昭夫與爭議人物石原慎太郎合著《一個可以說NO的日本》。盛田昭夫的文章大多是重提一些他對美國商業實務的缺點有何看法。但那些文章標題的語氣(例如《美國,你最好放下某些傲慢》)通常比盛田昭夫在紐約的晚宴上表達得更嚴苛。在書中,連一向謙和的盛田昭夫也難掩其觀點:日本的科技實力已經為日本赢得了世界強權的地位。當時盛田昭夫對一位美國同業說:「軍事上,我們永遠無法贏美國,但經濟上,我們可以超越美國,成為世界第一。」《一個可以說NO的日本》真正讓美國害怕的是,它不僅闡述一種零和心態的日本民族主義,石原慎太郎還找到一種脅迫美國的方法。石原慎太郎認為,日本不需要服從美國的要求,因為美國依賴日本的半導體。他指出,美國的軍事實力有賴日本的晶片。石原慎太郎臆測,日本甚至可以向蘇聯提供先進的半導體,藉此打破冷戰時期的軍事平等。

第四部
美國的復興

  1. 矽谷的復興是靠鬥志旺盛的新創企業及痛苦的企業轉型推動的。美國超越日本的DRAM巨擘,不是靠模仿,而是靠創新甩開它們。矽谷並未抽離這個產業,而是把更多的生產轉到台灣和南韓,重新獲得競爭優勢,與此同時,隨著美國晶片業的復甦,國防部押在微電子上的賭注也開始出現回報,美國開始部署其他國家無法匹敵的新武器系統。1990年代與2000年代的美國之所以所向無敵,是因為美國在電腦晶片方面重新掌握了主導地位。電腦晶片可說是那個年代的核心技術。
  2. 美光的大老闆辛普洛是從馬鈴薯農崛起的「薯片大王」,辛普洛從未失去信心,在他投入的任何事業中,他都挺過了每次低谷期。他在DRAM市場慘淡時,反而視為「商機」而投入,不僅存活下來,最終更蓬勃發展。在每一代DRAM晶片的儲存量方面,美光學會與東芝、富士通等日本對手競爭,並在成本上擊敗它們,就像DRAM業的其他公司一樣,美光的工程師突破物理定律的極限,開發出密度愈來愈高的DRAM晶片,為個人電腦提供需要的記憶體晶片;但光靠先進技術,並不足以拯救美國的DRAM產業,英特爾與德儀擁有許多技術,但就是無法讓業務持續運轉。美光那些鬥志高昂的愛德荷工程師靠著創意及削減成本的技巧,擊敗了太平洋兩岸的競爭對手。美國晶片業經歷了十年的痛苦煎熬後終於反敗為勝,這一切要歸功於美國最強大的馬鈴薯農所展現的經商智慧。
  3. 安迪·葛洛夫在其暢銷著作《十倍速時代:唯偏執狂得以生存》(Only the paranoid Survive)中描述他的管理理念:「對競爭的恐懼、對破產的恐懼、對犯錯的恐懼、對失敗的恐懼,都可以是強大的動力。」葛洛夫改造英特爾,可說是矽谷資本主義的典型案例,他意識到公司的商業模式不再適用,決定放棄公司創立時的根基(DRAM晶片),親手「顛覆」英特爾,改生產微處理器。他在製造面學習日本人的管理方法,並「完全直接複製」某一種有成效的改善項目到其他單位,因而提高良率、效率,並降低了成本。英特爾在個人電腦的晶片市場奠定了壟斷地位,每一兩年就推出新一代的晶片,提供更小的電晶體與更強的處理力。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。
  4. 1982年的春天,三星的創辦人李秉喆前往加州,參觀了惠普的設施,很驚嘆其技術,李秉喆也參觀了一家IBM的電腦廠。複製矽谷的成功,正是李秉喆打算要做的事。1983年2月,他打電話告訴三星電子部門的負責人,「三星將生產半導體。」在南韓政府的堅定支持下,又從美光取得64K DRAM的授權,三星提供的授權現金正好挹注於美光的生存所需。這種安排是符合矽谷的策略,矽谷認為,想要因應來自日本記憶體晶片的競爭,最好的方法是在南韓找到一家更便宜的來源,因此包括英特爾在內的幾家公司與三星簽約,成立合資公司,銷售三星代工的晶片。美日的貿易關係緊繃也有助於韓國企業,這讓韓國有機會以更高的價格出售更多的DRAM晶片。
  5. 在半導體設計方面,世界上沒有一個國家的創新生態系統比美國更好。到了1980年代末期,容納上百萬個電晶體的晶片已經出現了;英特爾發布486微處理器,一塊微小的矽晶片上就容納了120萬個微型開關。
  6. 康維(Lynn Conway)是全錄(Xerox)帕羅奧圖研究中心(Palo Alto Research Center,簡稱PARC)的電腦架構師。她和米德認識後一起開發出一套數學的「設計規則」,為自動化晶片設計奠定了基礎。設計師採用這套方法就不必畫出每個電晶體的位置,而是從他們的技術所促成的「可互換元件庫」抓出來繪圖。
  7. 美國在波斯灣戰爭中的擊中率是越戰的6倍,這是靠資訊化的武器取勝,而不是靠軍火數量取勝。《紐約時報》的新聞標題寫道:「這是矽對鋼的勝利」。另一篇報導的標題寫道:「電腦晶片或成戰爭英雄」。
  8. 1990年,日本的危機來臨,日本的金融市場崩盤了,經濟陷入嚴重衰退。此時,日本在半導體業的主導地位已經受到侵蝕。1993年,美國重新奪回半導體出貨量的冠軍寶座。1998年,韓國企業超越日本,成為全球最大的DRAM廠商。日本的市占率則從1980年代末期的90%,降至1998年的20%。

第五部
積體電路,整合世界?

  1. 自從創立之初,台積電就不是一家真正的民營企業,而是台灣政府的專案。台積電早期成功的一個關鍵因素,是與美國晶片業的緊密關連。該公司的多數客戶是美國的晶片公司,許多高層員工曾在矽谷工作,拿過博士學位。這種共生關係讓台灣與矽谷雙雙受惠。
  2. 台積電的成立,讓所有的晶片設計公司有一個可靠的合作夥伴。張忠謀承諾台積電永遠不會設計晶片,只專注於製造晶片。台積電不與客戶競爭,只要客戶成功,台積電就會成功。在晶片業,張忠謀的代工模式藉由降低創業成本,促成了數十家無晶圓廠的晶片設計公司,這些公司把運算力嵌入各種設備中,藉此改變了科技業。然而,晶片製造的規模經濟需要不斷的產業整合。哪家公司生產的晶片量最多,它就有内在的優势,可提升良率,並把資本投資的成本分攤給更多的客户。而在不斷精進下獨霸先進製程領域,獲得最好的利潤。
  3. 張汝京覺得把晶片帶到中國「分享上帝的愛」,是他的人生使命。他1948年生於南京的一個軍人家庭,一歲到台灣,在眷村長大。2000年,他創立了中芯國際(SMIC),從高盛、摩托羅拉、東芝等國際投資者籌得了15億美元的資金。一位分析師估計,中芯國際有一半的創業資金是來自美國投資者。張汝京以這些資金雇用了數百名外國人來經營中芯國際的晶圓廠,其中至少有400名是來自台灣。中芯國際就像中國其他的晶片新創企業一樣,也獲得政府的大力支持,例如免徵五年的企業所得稅;在中國銷售的晶片可減銷售稅。中芯國際充分利用這些效益。張汝京盡力提高產能,採取接近頂尖的技術。到了2000年代末期,中芯國際在技術上僅落後全球最頂尖的企業兩年,可望成為世界一流的代工企業,或許最終還可能對台積電構成威脅。2004年,中芯國際於紐約證交所掛牌上市。
  4. 英特爾和其他的大型晶片製造商認為,把美國的SVG賣給荷蘭的ASML對於開發EUV是很重要的一步,因此也對運算的未來有決定性的影響。因此,下一代EUV微影機台主要是在國外組裝,雖然一些元件會繼續在康乃狄克州的工廠製造。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(ASML)管理的單一供應鏈,將一手掌控微影成像技術的未來。
  5. 1990年,蘋果與兩個公司合作成立了合資公司ARM(安謀),總部設在英國劍橋。其目的是使用一種新的指令集結構來設計處理器晶片,那種架構是以更簡單的RISC原則為基礎,也更省電。它希望取代×86,成為運算生態系統的核心。ARM採用的商業模式是出售其架構的使用許可證,讓晶片設計公司來購買授權。這為分立的晶片業提供了一種新願景。
  6. 就在英特爾的執行長歐特寧拒絕為蘋果打造處理器合約幾年後,蘋果在智慧型手機的獲利,比英特爾銷售個人電腦處理器的獲利還高。葛洛夫2005年離開後,英特爾錯失的幾個機會都有一個共同的原因。從1980年代末期開始,英特爾的獲利已突破2500億美元,英特爾之所以有如此豐厚的獲利是因為它把個人電腦晶片與伺服器晶片的價格都訂得很高。英特爾能持續開出這種高價,是因為葛洛夫不斷改進設計流程與先進流程,並把這種精益求精的模式傳給了繼任者。英特爾的領導高層持續把利潤最高的晶片生產放在首位。這是一種理性的策略,畢竟沒有人想要利潤低的產品,但這也導致他們不可能嘗試新的東西。這種對於達成短期利潤目標的執着,開始取代長期的技術領先地位。權力從工程師轉移到專業人士,也加速了這個過程。舉凡人才招募、產品願景藍圖、研發流程等等都受到影響、英特爾的領導人就是比較關注公司的資產負債表,而不是電晶體。(完全是利潤導向)
  7. 美光是唯一能跟上東亞競爭對手的DRAM廠商,許多美國的 DRAM廠商都破產了。直到2000年代末期,英特爾在生產小型電晶體方面一直領先三星與台積電,但差距已經縮小。英特爾因起跑點超前而受惠,但如今跑速變慢了。美國在多數類型的晶片設計方面是領導者,但台灣的聯發科證明了其他國家也可以設計晶片。2007年,美國前國防部官員理查.范阿塔在研究後,作了結論,他認為,美國沒多少理由展現自信,更沒有理由自滿,並提出警告:「未來十年,美國的領導地位可能嚴重削弱。」,但沒人聽進這番話。

第六部
創新外移?

  1. 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(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換為數位資料的感測器)、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。第三類晶片主要不是依靠摩爾定律來驅動性能改善,精明的設計比縮小電晶體重要。如今,這類晶片中,約四分之三是在180奈米或更大的處理器上生產,這種製造技術是在1990年代末期率先出現。因為不需要每隔幾年就競相生產最小的電晶體,成本因此低很多,平均資本投資是生產邏輯晶片或記憶體晶片的先進製程晶圓廠的四分之一。如今最大的類比晶片製造商是美國、歐洲或日本廠商。他們的生產也大多位於這個地區,僅一小部分外移到台灣與南韓。目前最大的類比晶片製造商是德州儀器,仍是一家中等規模、利潤豐厚的晶片製造商,擁有多元的類比晶片與感測器產品,現在還有許多總部位於美國的類比晶片製造商,例如安森美(OnSemi)、思佳訊(Skyworks)、亞德諾(Analog Devices),歐洲與日本也有一些類似的公司。
  2. 無晶圓廠公司,如(輝達和高通)所帶來的最大變化,不單只是開發出新型的晶片而已,它們因促成了行動電話,高階顯卡,以及平行處理,而開創出全新的運算類型。
  3. 為了更好地控制電子的移動,需要新的材料與電晶體設計。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)。它把電路的兩端以及連接它們的半導體材料通道放在矽片上方,看起來像鯨魚的背鰭。因此,連接電路兩端的通道不僅可以從頂部施加電場,也可以從鰭片的側面施加電場,從而增強對電子的控制,並克服威脅新一代電晶體性能的漏電問題。這項奈米級的3D結構,對於延續摩爾定律非常重要,但製造難度極高,在沈積、蝕刻、微影成像方面都需要更加精密。這也增加了不確定性。
  4. 葛洛夫把第一筆2億美元的資金投入EUV以前,曾問卡拉瑟斯:「這可行嗎?」經過30年及數十億美元的投資,一系列的技術創新,以及打造出世界上最複雜的供應鏈以後,到2010年代中期,ASML的EUV機台終於準備好部署在全球最先進的晶片製造廠了。
  5. 英特爾錯過了AI所需半導體架構的重大轉變,接著又延誤了製程,未能跟上摩爾定律。英特爾雖然正確掌握了這種設計與製造整合模式的一些好處,但這也有很大的缺點。由於台積電為許多不同的公司製造晶片,它現在每年製造的矽晶圓數量幾乎是英特爾的三倍,因此有更多的機會可以精進製程。由於台積電只有一個價值主張─有效製造─其領導高層不斷地追求以更低的成本,製造愈來愈先進的半導體。英特爾則不得不把注意力分散在晶片設計與製造上,結果兩邊都顧不好。在AI所需的GPU上輸給了輝達,而資料中心將會需要愈來愈多的GPU(因為GPU可以平行處理多種畫素,而英特爾的CPU,只能逐一處理每個畫素),同時,英特爾拆出來代工的業務也失敗了,其原因是內部的文化變革不夠到位(代工業務得不到優先處理)。隨着2018年英特爾50周年紀念日的來臨,這家公司也開始衰頹,市佔率萎縮,官僚氣息令人生厭,創新不再。壓倒一切的最後一根稻草,是英特爾使摩爾定律無法延續,規劃的製程改善一再延誤,目前仍難以修正。

第七部
中國的挑戰

  1. IBM、AMD、ARM在中國達成的交易,從它們自己的角度來看是由合理的商業邏輯推動的。整體而言,這些公司冒着技術外洩的風險。美國與英國的晶片架構和設計以及台灣的代工廠,在中國的超级電腦開發計劃中扮演重要的角色。與10年前相比,儘管中國的能力仍明顯落後於頂尖科技,但中國在設計及生產資料中心所需的晶片方面,對外國的依賴程度已經大大降低。
  2. 在2015年,紫光集團的老闆趙偉國到訪台灣,曾計劃入股台灣的台積電和聯發料,兩家公司都含糊地表達了對中國投資的開放態度。張忠謀表示,他唯一的準則是「只要價格合適,而且對股東有利。」聯發科也表示歡迎,但前提是要政府許可。當時正值台灣總統大選,政府延遲了任何政策調整。趙偉國轉向入主美國半導體公司時,美國政府都以國安問題拒絕。在連串的瘋狂交易中,2017年紫光宣布獲得了新的「投資」;來自中國開發銀行約150億美元,以及來自集成電路產業投資基金的70億美元─兩者都是由中國政府擁有及掌控的。
  3. 韓國三星的崛起,有三大策略。第一,努力培養政治關係,獲得有利的法規與廉價資本。第二,找出西方與日本率先開發的產品,並學會以同等的品質及更低的成本來生產。第三,不斷追求全球化,不僅要尋找新客戶,也要與全球最好的公司競爭,藉此從中學習。執行這些策略使三星成為全球最大企業之一,營收相當於南韓總GDP的10%。
  4. 最近以前,華為似乎也是走三星的路線。華為自1987年創立,其國際導向的定位就顯而易見。到了2010年代末期,華為旗下的海思半導體(Hisilicon)已經為智慧型手機設計了一些世界上最複雜的晶片,並成為台積電的第二大客戶。華為的手機仍需要其他公司的晶片,比如記憶體晶片或多種訊號處理器。但掌握手機處理器的生產,確實是一項令人刮目相看的成就。美國對全球獲利最好的晶片設計業,原本擁有近乎壟斷的地位,如今開始受到威脅。這更進一步證明,華為正成功地複製韓國三星或日本索尼幾十年前做過的事:學習先進生產技術、贏得全球市場、投資研發、挑戰美國的科技領先者。此外,隨著下一代電信基礎設施5G的推出後,全球將進入運算隨處可見的新時代。華為似乎已經為了這個新時代,做了得天獨厚的準備。
  5. 中國為了取得先進技術所投注的心血、中美電子業之間的緊密關連、及中美兩國對台灣製造的共同依賴,都令人擔憂。美國的發展已經變慢了,而且它現在把軍力的未來押注在一項其主導地位正逐漸下滑的技術上。在承認中國的軍事現代化縮小了中美的軍力差距後,美國的國防部推出新的抵銷行動,尤其是在中國沿海有爭議的海域上。

第八部
晶片鎖喉

  • 晶片製造外移的過程,正巧與晶片業鎖喉點的日益壟斷一起發生。全球幾乎每個晶片都是使用三家美國公司之中至少一家的軟體,這三家公司分别為益華、新思科技、明導國際。此外,製造先進的處理器需要的EUV曝光機只有一家公司能生產:荷蘭的ASML公司。而ASML又依賴其聖利牙哥的子公司西盟為其EUV曝光機提供無可取代的光源。當那麽多關鍵步驟所需要的機台、材料或軟體是由少數幾家公司生產時,要掐住晶片製程中的鎖喉點就容易多了。許多鎖喉點仍掌握在美國人手中,或其親近的盟友掌控。
  • 除非未來又出現禁止中國取得外國軟體與機台的嚴格新規定,否則中國看起來可能會在生產非先進的邏輯晶片方面,扮演更大的角色,中國的長江存儲確實有機會在NAND記憶體市場搶到可觀的市場。據估計,在整個晶片業,中國製造占全球產能的比例,將從2020年代初期的15%增至2030年代的24%,在產量上超過台灣與南韓,幾乎可以肯定的是,中國在技術上仍將落後。但如果更多的晶片業轉移到中國,中國將有更多的籌碼可以要求技術轉移。到時候,美國及其他國家要實施出口限制的成本會變得更高,中國會有更多的勞力可以取用。幾乎所有的中國晶片公司都依賴政府的支持,所以對他們來說,國家目標與商業目標一樣重要。
  • 美國的晶片設計公司,通常專注於精進AI應用的新架構。然而,在製造晶片方面,美國目前是落後的。美國製造晶片的主要希望是英特爾。英特爾經過多年的放任自流,於2021年任命派特.季辛格(Pat Gelsinger)為執行長,並決定轉向代工事業。但是,若想讓代工事業獲利,可能需要爭取到一些生產先進產品的客户。也就是說,英特爾必須縮小與三星及台積電之間的技術落差,代工策略才有可能奏效。然而,英特爾邁向代工業之際,剛好碰到資料中心晶片的市佔率持續下降─既是因為來自AMD與輝達的競爭,也是因為亞馬遜網路服務、Google等雲端運算公司正在設計自己的晶片。然而,英特爾一方面試圖解決內部晶片製造問題,一方面又把愈來愈多的先進晶片生產外包给台積電設在台灣的最先進工廠。
  • 台灣生產全球11%的記憶體晶片,更重要的是,台灣製造了全球37%的邏輯晶片。電腦、電話、資料中心、大多數的電子設備都需要用到這種晶片。所以萬一台灣的晶片廠因衝擊而停工,接下來那一年運算力的產出將會減少37%,那對全球經濟的影響將會是災難的。
  • 結語
    ──不只建構歷史,也將塑造未來

    1. 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。尼爾·湯普森(Neil Thompson)與斯溫賈.斯潘努斯(Svenja Spanuth)這兩位研究人員甚至認為,我們正看到「電腦這種通用技術的衰頹」。他們認為,運算的未來將分成兩類,一類是「快速」應用程式,使用強大的訂製晶片;另一類是「慢速」應用程式,使用升级漸緩的通用晶片。
    2. 不可否認的是,身為現代運算主力的微處理器,有一部分正被特定用途的晶片所取代。目前還不確定的是,這會不會是一個問題。輝達的GPU不像英特爾的微處理器那樣有通用功能,因為它們是專為圖形以及愈來愈多的AI所設計的。然而,輝達與其他為AI設計最適晶片的新創公司,大幅降低了AI的實現成本,使AI因此變得更普及。如今的AI比十年前所想像的更「通用」,主要也是歸功於更強大的新晶片。
    3. 亞馬遜、Google等大型科技公司最近紛紛自行設計晶片,這個趨勢是近幾十年來的另一變化。亞馬遜與Google跨入晶片設計產業,是為了幫那些驅動其雲端運算的伺服器提升效率。任何人都可以付費連上Google雲端的TPU晶片。悲觀者認為,演算就是從這裡開始分成「慢速」與「快速」。不過,令人驚訝的是,幾乎任何人都可以藉由購買輝達的晶片或租用連上AI優化的雲端,輕易地使用「快速」應用程式。
    4. 此外,組合不同類型的晶片比以往更容易了。過去,一台裝置通常只有一個處理器晶片,現在可能有多個處理器,其中一些專注於一般運作,另一些是針對相機等特定功能優化。現在之所以能做到這樣,是因為新的封裝技術使高效連接晶片變得更容易,公司可以隨著處理要求或成本考量的變化,輕易地把某些晶片嵌入或取出裝置,大型晶片公司現在更注重晶片的運行系統。
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