芯片行業觀察----《芯片戰爭》讀書筆記

我們將有關地區安全，政治等等相關的內容和觀點從讀書筆記中剔除。僅僅從技術，產業的角度來記錄《芯片戰爭》這本書中的內容。

引言部分值得注意和關注的部分：半導體供應鏈。

引用書中的內容：“一個典型的芯片可能是由美國加利福尼亞州和以色列的一個工程師團隊，使用美國的設計軟件，采用日本軟銀旗下英國ARM公司的IP（知識產權）來設計；設計完成后，它被送到中國臺灣的一家工廠，該工廠從日本購買超純硅片和專用氣體，采用世界上最精密的，并且可以蝕刻，沉積和測量幾層原子的加工設備來制造。這些加工設備主要由五家公司生產，一家荷蘭公司，一家日本公司和三家美國加利福尼亞州公司。然后，芯片通常在東南亞進行封裝和測試，然后被送往中國組裝成手機或電腦。”

我們可以清楚的認識到，芯片產業鏈不如傳統產業每個環節都擁有眾多的，可替代的，潛在供應商。純硅片的制備，光刻機，光刻膠，流片，封裝，驗收這些環節的關鍵技術都被一家或者幾家企業所壟斷。

引申思考：全球范圍來看，為什么沒有能夠在產業鏈的各個環節形成競爭和技術擴散？

資金是問題嗎？我想不。

通過對芯片產業鏈的了解，我們不難發現，芯片產業是一個集成了化工/精密制造/光學/計算機輔助等多個領域高精技術的集合體。

芯片技術的發展依賴基礎科學/基礎產業的不斷革新和進步。

企業在技術方面的不斷投入，積累并促成技術的不斷迭代最終成就了少數企業在芯片行業關鍵生產環節的壟斷地位。

從芯片行業的發展過程來看，芯片產業是一個高投入/高風險，經歷過充分競爭的行業。能站在芯片產業中并擁有壟斷地位的企業都是通過不斷的創新從千軍萬馬之中殺出的具有優良基因的企業。

第一部分 半導體/芯片技術發展史

1945年，二戰末期對于計算機技術在軍事領域的需求，計算機的出現讓人們開始深入研究邏輯計算的先進方法。

1945年，威廉.肖克利《半導體中的電子與空穴》的發表，半導體的“電流放大效應被發現”。《半導體中的電子與空穴》為半導體技術，集體管制造技術，乃至以后的集成電路制造技術，芯片制造技術提供了理論基礎。

1948年，晶體管技術的出現。

1958年，集成電路技術出現。仙童半導體公司成立。

1959~1965 在冷戰和太空競賽的推動下，集成電路處理器依賴軍事需求快速發展。

>1959年9月TI公司發明了光刻技術。

>1961年臺積電創始人張忠謀加入TI。這一時期的光刻技術還處于摸索階段，對于覆膜，光刻膠，工藝的研究才剛剛開始。如何提高光刻技術生產集成電路的可靠性和成品率是當時最主要的挑戰。大量的實驗和理論積累是這一時期最主要的工作。

>1963年安迪.格魯夫加入TI為提高早期光刻生產工藝的可靠性做出巨大貢獻。經由眾人的共同努力，光刻生產芯片實現了規模化，標準化；為大規模生產和供應市場提供了基礎。人們開始注意到芯片在民用市場的巨大潛力。

同一時間，蘇聯也在半導體芯片領域發力。以復制美國芯片制造技術為出發點。蘇聯政府采用多種手段獲取美國芯片制造技術，但是并沒有能夠獲取美國芯片制造技術細節和工程實施方法，不知道是因為只關注了理論還是因為所需要的信息量巨大無法通過非正常手段獲取而沒有能夠實現與美國相同的芯片生產能力。

民用市場的巨大潛力和美好的前景讓芯片生產技術飛速發展。摩爾定律已經開始發揮它的魔力。只關注現有技術，沒有在芯片技術發展中進行持續投入，沒有對芯片產業依賴領域的創新，注定了蘇聯在芯片產業上復制戰略的失敗。

從投入來看，蘇聯對芯片產業的投入只集中在芯片生產的某些單一環節，而沒有進行全產業的發展投入也是其注定失敗的關鍵因素。

1964年，在美國將日本納入自身產業環境，四月Sony創立。很快在半導體領域日本與美國就形成了共生關系，美國負責生產，研發，日本負責為產品找到應用場景并生產半導體消費產品。

1968年，仙童的創世成員中的兩位離開仙童，創立英特爾。英特爾在通用邏輯運算芯片與DRAM發力。

總結：在芯片產業發展的前期，安迪.格魯和張忠謀的努力對于芯片生產技術提高成品率和量產效率起著至關重要的作用。他們的重要之處不在于發現了新的理論和方法，而在于將理論推向了現實，大大推動了芯片制造技術的工業化進程。

隨著越戰的結束，美國將東南亞國家納入芯片產業鏈中實現與盟友的經濟捆綁，這也是其冷戰后東南亞區域戰略中最重要也是最成功的部分。

第二部分 競爭與產業發展

20世紀80年代，日本的半導體產業依托消費類電子產品積累的財富，不斷加大對半導體技術的投入。通過深耕技術/不斷創新/快速積累，日本在半導體行業已經可以與美國分庭抗禮。

在日美半導體產業競爭的過程中也存在著，間諜，政府補助，地方保護主義等等的問題。雖然有著各種糾紛，日本與美國還是保持著協商，競爭發展的關系。日本企業在半導體領域的持續不斷創新，讓美國半導體行業倍感壓力。這些來自外部的壓力在促進美國本土半導體企業發展起到了至關重要的作用，同樣也促進了整個半導體行業的發展。

在這一時期，標志性的事件要數尼康實現了光刻機的投產，并且超越了“傲慢”/“反應遲鈍”/“管理企業混亂”的GCA成為了光刻機的最大供應商。此時的日本不僅僅在半導體行業，在汽車制造/冶金/化工等等很多領域都全面超越了美國。依托產業大發展，日本的經濟也快速騰飛。

雖然美國政府通過關稅，貿易限額等手段限制了日本企業在美國本土獲取更大的利潤，但是這些手段并沒有讓美國企業在競爭中改變自身的劣勢地位。

顯著的特征是美國半導體產業中的DRAM廠商開始舉步維艱。

為了挽救美國本土的半導體產業，五角大樓和半導體制造商聯盟創辦了Sematech財團，試圖從資金和技術投入上挽回美國半導體產業的頹勢。其中最受關注的是Sematech財團對美國光刻機制造企業GCA的長期投入。資金和技術上的投入并沒有改變GCA混亂的管理，這些投入并沒有轉化為創新能力，最終GCA還是在與其他光刻機制造廠商的競爭中關門大吉。

此時，美國人才明白過來，日本半導體產業超越美國半導體產業的核心動力是日本人并沒有“復制”美國的半導體產業，而是在半導體領域不斷的“創新”。

在美國半導體產業舉步維艱，愁云慘淡的時候。一個賣土豆的人，辛普勞開始將現代企業管理和生產制造理論帶入芯片制造公司--美光。現代企業管理，生產理論的引入，使得美光簡化了生產流程，控制生產成本，降低企業運行成本。最終讓美光在與日本企業的競爭中生存下來。

在美日芯片產業刺刀見紅的時候，韓國成了這場競爭最大受益者，美國向韓國開放了半導體市場的同時還將美國國內倒閉的企業大量的轉移到韓國并進行了技術扶持，由此韓國成為半導體產業的重要基地。

1990年爆發的海灣戰爭讓人們驚嘆的發現，芯片對于戰爭的革命性改變。隨著標志性事件的發生，芯片技術開始滲透人們生活的方方面面。

時間來到了20世紀90年代，錯失個人電腦市場的日本半導體產業在刺破的經濟泡沫下開始走下坡路。美國的半導體企業在更科學的企業管理，更多的技術創新的支持下，讓硅谷成為冷戰結束后全球半導體產業真正的贏家。

第三部分 現代半導體行業

在冷戰之后，“全球化”戰略讓臺灣的芯片產業迎來了機會。臺灣是有芯片產業基礎的，不僅TI很早就已經在臺灣建廠，融入美國芯片產業鏈，還有對芯片制造產業上上下下都無比了解和精通的—張忠謀。

臺灣官員李國鼎無比清醒的認識到芯片產業對于臺灣發展的重要性，用盡全力推動芯片產業在臺灣落地，生根。

隨著芯片在更多的領域被廣泛應用，芯片產業將設計與制造分離開，芯片行業的分工開始進入細分賽道。張忠謀結合自身優勢和行業發展趨勢，為臺積電制定了專注于芯片代工/生產的發展方向，并在此領域快速地發展起來。同一時期專注于芯片設計的高通等企業也開始嶄露頭角。

2000~2006年，芯片設計方法和技術獲得了大發展，以賽靈思和阿爾特拉為代表的企業開始向市場提供更便捷的芯片設計，驗證開發方案。

2009年，全球芯片產業遇到了第一個技術性的發展瓶頸。

隨著芯片技術的發展傳統2D晶體管設計已經無法抑制電子隧穿（基極太薄使得電子運動無法控制）。

由此3D晶體管技術FinFET進入人們的視野。（這部分其實沒太明白，我的理解是新的技術需要在不增加晶體管面積的情況下制造出結構更復雜的晶體管以電勢能涵道控制電子的運行軌跡。）這項芯片制造技術依賴更先進的光刻技術和設備。EUV光刻機成為芯片行業競爭的關鍵，同樣因為EUV技術的復雜性，芯片設計，檢驗，仿真，生產輔助軟件的使用成為芯片制造領域不可或缺的方法和工具。

同樣因為技術發展已經讓芯片制造技術達到了一個令人發指的復雜程度，制造芯片的原料，工藝都必須滿足極高的要求。當這些技術指標達到一定的高度時就成為了技術門檻，正是這些門檻的存在，使得芯片制造產業鏈上的企業逐步的壟斷了所在的領域。

第四部分 中國的挑戰

中國芯片行業發展的最核心問題是：本土創新不足；全面依賴外國半導體技術和企業。作者核心思想就是中國的“大基金“發展戰略，不是融合而是嘗試替代，不切合和實際的同時也沒有腳踏實地。最致命的是這種大戰略出于于政治目標而不是市場目標，這樣的目標無法保證產業的長期健康發展。時至今日，深圳大批芯片公司的倒閉似乎已經說明了一切。美國公司并不排除與中國企業合作開發芯片。例如：IBM，高通都曾與中國企業深度合作。ARM也同樣在中國大陸建有辦事處。但是當芯片與安全戰略掛鉤時，事情變的復雜和無法控制；在非純粹的“商業”背景下，自己不斷強調的安全戰略開始反噬中國大陸部分芯片企業。

在中國的芯片行業，最缺乏的就是創新精神和創新能力。對于微小改進的不重視，對于工程師群體的不重視，決策大于實干，缺乏科學的工程實施方法論，都是扼殺創新的原因。你能想象當我搜索《工程學實施方法》的時候只有教人如何建房子的書嗎？從理論到實踐即便短期大量的投入可以“買來”芯片制造的部分技術，能力；隨著產業發展和行業競爭，為數不多的成果只能是曇花一現。