芯片行業(yè)觀察----《芯片戰(zhàn)爭(zhēng)》讀書(shū)筆記

我們將有關(guān)地區(qū)安全，政治等等相關(guān)的內(nèi)容和觀點(diǎn)從讀書(shū)筆記中剔除。僅僅從技術(shù)，產(chǎn)業(yè)的角度來(lái)記錄《芯片戰(zhàn)爭(zhēng)》這本書(shū)中的內(nèi)容。

引言部分值得注意和關(guān)注的部分：半導(dǎo)體供應(yīng)鏈。

引用書(shū)中的內(nèi)容：“一個(gè)典型的芯片可能是由美國(guó)加利福尼亞州和以色列的一個(gè)工程師團(tuán)隊(duì)，使用美國(guó)的設(shè)計(jì)軟件，采用日本軟銀旗下英國(guó)ARM公司的IP（知識(shí)產(chǎn)權(quán)）來(lái)設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)完成后，它被送到中國(guó)臺(tái)灣的一家工廠，該工廠從日本購(gòu)買(mǎi)超純硅片和專(zhuān)用氣體，采用世界上最精密的，并且可以蝕刻，沉積和測(cè)量幾層原子的加工設(shè)備來(lái)制造。這些加工設(shè)備主要由五家公司生產(chǎn)，一家荷蘭公司，一家日本公司和三家美國(guó)加利福尼亞州公司。然后，芯片通常在東南亞進(jìn)行封裝和測(cè)試，然后被送往中國(guó)組裝成手機(jī)或電腦?！?/p>

我們可以清楚的認(rèn)識(shí)到，芯片產(chǎn)業(yè)鏈不如傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)每個(gè)環(huán)節(jié)都擁有眾多的，可替代的，潛在供應(yīng)商。純硅片的制備，光刻機(jī)，光刻膠，流片，封裝，驗(yàn)收這些環(huán)節(jié)的關(guān)鍵技術(shù)都被一家或者幾家企業(yè)所壟斷。

引申思考：全球范圍來(lái)看，為什么沒(méi)有能夠在產(chǎn)業(yè)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)形成競(jìng)爭(zhēng)和技術(shù)擴(kuò)散？

資金是問(wèn)題嗎？我想不。

通過(guò)對(duì)芯片產(chǎn)業(yè)鏈的了解，我們不難發(fā)現(xiàn)，芯片產(chǎn)業(yè)是一個(gè)集成了化工/精密制造/光學(xué)/計(jì)算機(jī)輔助等多個(gè)領(lǐng)域高精技術(shù)的集合體。

芯片技術(shù)的發(fā)展依賴(lài)基礎(chǔ)科學(xué)/基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)的不斷革新和進(jìn)步。

企業(yè)在技術(shù)方面的不斷投入，積累并促成技術(shù)的不斷迭代最終成就了少數(shù)企業(yè)在芯片行業(yè)關(guān)鍵生產(chǎn)環(huán)節(jié)的壟斷地位。

從芯片行業(yè)的發(fā)展過(guò)程來(lái)看，芯片產(chǎn)業(yè)是一個(gè)高投入/高風(fēng)險(xiǎn)，經(jīng)歷過(guò)充分競(jìng)爭(zhēng)的行業(yè)。能站在芯片產(chǎn)業(yè)中并擁有壟斷地位的企業(yè)都是通過(guò)不斷的創(chuàng)新從千軍萬(wàn)馬之中殺出的具有優(yōu)良基因的企業(yè)。

第一部分 半導(dǎo)體/芯片技術(shù)發(fā)展史

1945年，二戰(zhàn)末期對(duì)于計(jì)算機(jī)技術(shù)在軍事領(lǐng)域的需求，計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)讓人們開(kāi)始深入研究邏輯計(jì)算的先進(jìn)方法。

1945年，威廉.肖克利《半導(dǎo)體中的電子與空穴》的發(fā)表，半導(dǎo)體的“電流放大效應(yīng)被發(fā)現(xiàn)”?！栋雽?dǎo)體中的電子與空穴》為半導(dǎo)體技術(shù)，集體管制造技術(shù)，乃至以后的集成電路制造技術(shù)，芯片制造技術(shù)提供了理論基礎(chǔ)。

1948年，晶體管技術(shù)的出現(xiàn)。

1958年，集成電路技術(shù)出現(xiàn)。仙童半導(dǎo)體公司成立。

1959~1965 在冷戰(zhàn)和太空競(jìng)賽的推動(dòng)下，集成電路處理器依賴(lài)軍事需求快速發(fā)展。

>1959年9月TI公司發(fā)明了光刻技術(shù)。

>1961年臺(tái)積電創(chuàng)始人張忠謀加入TI。這一時(shí)期的光刻技術(shù)還處于摸索階段，對(duì)于覆膜，光刻膠，工藝的研究才剛剛開(kāi)始。如何提高光刻技術(shù)生產(chǎn)集成電路的可靠性和成品率是當(dāng)時(shí)最主要的挑戰(zhàn)。大量的實(shí)驗(yàn)和理論積累是這一時(shí)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(chǎn)工藝的可靠性做出巨大貢獻(xiàn)。經(jīng)由眾人的共同努力，光刻生產(chǎn)芯片實(shí)現(xiàn)了規(guī)模化，標(biāo)準(zhǔn)化；為大規(guī)模生產(chǎn)和供應(yīng)市場(chǎng)提供了基礎(chǔ)。人們開(kāi)始注意到芯片在民用市場(chǎng)的巨大潛力。

同一時(shí)間，蘇聯(lián)也在半導(dǎo)體芯片領(lǐng)域發(fā)力。以復(fù)制美國(guó)芯片制造技術(shù)為出發(fā)點(diǎn)。蘇聯(lián)政府采用多種手段獲取美國(guó)芯片制造技術(shù)，但是并沒(méi)有能夠獲取美國(guó)芯片制造技術(shù)細(xì)節(jié)和工程實(shí)施方法，不知道是因?yàn)橹魂P(guān)注了理論還是因?yàn)樗枰男畔⒘烤薮鬅o(wú)法通過(guò)非正常手段獲取而沒(méi)有能夠?qū)崿F(xiàn)與美國(guó)相同的芯片生產(chǎn)能力。

民用市場(chǎng)的巨大潛力和美好的前景讓芯片生產(chǎn)技術(shù)飛速發(fā)展。摩爾定律已經(jīng)開(kāi)始發(fā)揮它的魔力。只關(guān)注現(xiàn)有技術(shù)，沒(méi)有在芯片技術(shù)發(fā)展中進(jìn)行持續(xù)投入，沒(méi)有對(duì)芯片產(chǎn)業(yè)依賴(lài)領(lǐng)域的創(chuàng)新，注定了蘇聯(lián)在芯片產(chǎn)業(yè)上復(fù)制戰(zhàn)略的失敗。

從投入來(lái)看，蘇聯(lián)對(duì)芯片產(chǎn)業(yè)的投入只集中在芯片生產(chǎn)的某些單一環(huán)節(jié)，而沒(méi)有進(jìn)行全產(chǎn)業(yè)的發(fā)展投入也是其注定失敗的關(guān)鍵因素。

1964年，在美國(guó)將日本納入自身產(chǎn)業(yè)環(huán)境，四月Sony創(chuàng)立。很快在半導(dǎo)體領(lǐng)域日本與美國(guó)就形成了共生關(guān)系，美國(guó)負(fù)責(zé)生產(chǎn)，研發(fā)，日本負(fù)責(zé)為產(chǎn)品找到應(yīng)用場(chǎng)景并生產(chǎn)半導(dǎo)體消費(fèi)產(chǎn)品。

1968年，仙童的創(chuàng)世成員中的兩位離開(kāi)仙童，創(chuàng)立英特爾。英特爾在通用邏輯運(yùn)算芯片與DRAM發(fā)力。

總結(jié)：在芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展的前期，安迪.格魯和張忠謀的努力對(duì)于芯片生產(chǎn)技術(shù)提高成品率和量產(chǎn)效率起著至關(guān)重要的作用。他們的重要之處不在于發(fā)現(xiàn)了新的理論和方法，而在于將理論推向了現(xiàn)實(shí)，大大推動(dòng)了芯片制造技術(shù)的工業(yè)化進(jìn)程。

隨著越戰(zhàn)的結(jié)束，美國(guó)將東南亞國(guó)家納入芯片產(chǎn)業(yè)鏈中實(shí)現(xiàn)與盟友的經(jīng)濟(jì)捆綁，這也是其冷戰(zhàn)后東南亞區(qū)域戰(zhàn)略中最重要也是最成功的部分。

第二部分 競(jìng)爭(zhēng)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展

20世紀(jì)80年代，日本的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)依托消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品積累的財(cái)富，不斷加大對(duì)半導(dǎo)體技術(shù)的投入。通過(guò)深耕技術(shù)/不斷創(chuàng)新/快速積累，日本在半導(dǎo)體行業(yè)已經(jīng)可以與美國(guó)分庭抗禮。

在日美半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的過(guò)程中也存在著，間諜，政府補(bǔ)助，地方保護(hù)主義等等的問(wèn)題。雖然有著各種糾紛，日本與美國(guó)還是保持著協(xié)商，競(jìng)爭(zhēng)發(fā)展的關(guān)系。日本企業(yè)在半導(dǎo)體領(lǐng)域的持續(xù)不斷創(chuàng)新，讓美國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)倍感壓力。這些來(lái)自外部的壓力在促進(jìn)美國(guó)本土半導(dǎo)體企業(yè)發(fā)展起到了至關(guān)重要的作用，同樣也促進(jìn)了整個(gè)半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展。

在這一時(shí)期，標(biāo)志性的事件要數(shù)尼康實(shí)現(xiàn)了光刻機(jī)的投產(chǎn)，并且超越了“傲慢”/“反應(yīng)遲鈍”/“管理企業(yè)混亂”的GCA成為了光刻機(jī)的最大供應(yīng)商。此時(shí)的日本不僅僅在半導(dǎo)體行業(yè)，在汽車(chē)制造/冶金/化工等等很多領(lǐng)域都全面超越了美國(guó)。依托產(chǎn)業(yè)大發(fā)展，日本的經(jīng)濟(jì)也快速騰飛。

雖然美國(guó)政府通過(guò)關(guān)稅，貿(mào)易限額等手段限制了日本企業(yè)在美國(guó)本土獲取更大的利潤(rùn)，但是這些手段并沒(méi)有讓美國(guó)企業(yè)在競(jìng)爭(zhēng)中改變自身的劣勢(shì)地位。

顯著的特征是美國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中的DRAM廠商開(kāi)始舉步維艱。

為了挽救美國(guó)本土的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，五角大樓和半導(dǎo)體制造商聯(lián)盟創(chuàng)辦了Sematech財(cái)團(tuán)，試圖從資金和技術(shù)投入上挽回美國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的頹勢(shì)。其中最受關(guān)注的是Sematech財(cái)團(tuán)對(duì)美國(guó)光刻機(jī)制造企業(yè)GCA的長(zhǎng)期投入。資金和技術(shù)上的投入并沒(méi)有改變GCA混亂的管理，這些投入并沒(méi)有轉(zhuǎn)化為創(chuàng)新能力，最終GCA還是在與其他光刻機(jī)制造廠商的競(jìng)爭(zhēng)中關(guān)門(mén)大吉。

此時(shí)，美國(guó)人才明白過(guò)來(lái)，日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)超越美國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的核心動(dòng)力是日本人并沒(méi)有“復(fù)制”美國(guó)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，而是在半導(dǎo)體領(lǐng)域不斷的“創(chuàng)新”。

在美國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)舉步維艱，愁云慘淡的時(shí)候。一個(gè)賣(mài)土豆的人，辛普勞開(kāi)始將現(xiàn)代企業(yè)管理和生產(chǎn)制造理論帶入芯片制造公司--美光。現(xiàn)代企業(yè)管理，生產(chǎn)理論的引入，使得美光簡(jiǎn)化了生產(chǎn)流程，控制生產(chǎn)成本，降低企業(yè)運(yùn)行成本。最終讓美光在與日本企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)中生存下來(lái)。

在美日芯片產(chǎn)業(yè)刺刀見(jiàn)紅的時(shí)候，韓國(guó)成了這場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)最大受益者，美國(guó)向韓國(guó)開(kāi)放了半導(dǎo)體市場(chǎng)的同時(shí)還將美國(guó)國(guó)內(nèi)倒閉的企業(yè)大量的轉(zhuǎn)移到韓國(guó)并進(jìn)行了技術(shù)扶持，由此韓國(guó)成為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的重要基地。

1990年爆發(fā)的海灣戰(zhàn)爭(zhēng)讓人們驚嘆的發(fā)現(xiàn)，芯片對(duì)于戰(zhàn)爭(zhēng)的革命性改變。隨著標(biāo)志性事件的發(fā)生，芯片技術(shù)開(kāi)始滲透人們生活的方方面面。

時(shí)間來(lái)到了20世紀(jì)90年代，錯(cuò)失個(gè)人電腦市場(chǎng)的日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在刺破的經(jīng)濟(jì)泡沫下開(kāi)始走下坡路。美國(guó)的半導(dǎo)體企業(yè)在更科學(xué)的企業(yè)管理，更多的技術(shù)創(chuàng)新的支持下，讓硅谷成為冷戰(zhàn)結(jié)束后全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)真正的贏家。

第三部分 現(xiàn)代半導(dǎo)體行業(yè)

在冷戰(zhàn)之后，“全球化”戰(zhàn)略讓臺(tái)灣的芯片產(chǎn)業(yè)迎來(lái)了機(jī)會(huì)。臺(tái)灣是有芯片產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)的，不僅TI很早就已經(jīng)在臺(tái)灣建廠，融入美國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)鏈，還有對(duì)芯片制造產(chǎn)業(yè)上上下下都無(wú)比了解和精通的—張忠謀。

臺(tái)灣官員李國(guó)鼎無(wú)比清醒的認(rèn)識(shí)到芯片產(chǎn)業(yè)對(duì)于臺(tái)灣發(fā)展的重要性，用盡全力推動(dòng)芯片產(chǎn)業(yè)在臺(tái)灣落地，生根。

隨著芯片在更多的領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，芯片產(chǎn)業(yè)將設(shè)計(jì)與制造分離開(kāi)，芯片行業(yè)的分工開(kāi)始進(jìn)入細(xì)分賽道。張忠謀結(jié)合自身優(yōu)勢(shì)和行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，為臺(tái)積電制定了專(zhuān)注于芯片代工/生產(chǎn)的發(fā)展方向，并在此領(lǐng)域快速地發(fā)展起來(lái)。同一時(shí)期專(zhuān)注于芯片設(shè)計(jì)的高通等企業(yè)也開(kāi)始嶄露頭角。

2000~2006年，芯片設(shè)計(jì)方法和技術(shù)獲得了大發(fā)展，以賽靈思和阿爾特拉為代表的企業(yè)開(kāi)始向市場(chǎng)提供更便捷的芯片設(shè)計(jì)，驗(yàn)證開(kāi)發(fā)方案。

2009年，全球芯片產(chǎn)業(yè)遇到了第一個(gè)技術(shù)性的發(fā)展瓶頸。

隨著芯片技術(shù)的發(fā)展傳統(tǒng)2D晶體管設(shè)計(jì)已經(jīng)無(wú)法抑制電子隧穿（基極太薄使得電子運(yùn)動(dòng)無(wú)法控制）。

由此3D晶體管技術(shù)FinFET進(jìn)入人們的視野。（這部分其實(shí)沒(méi)太明白，我的理解是新的技術(shù)需要在不增加晶體管面積的情況下制造出結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的晶體管以電勢(shì)能涵道控制電子的運(yùn)行軌跡。）這項(xiàng)芯片制造技術(shù)依賴(lài)更先進(jìn)的光刻技術(shù)和設(shè)備。EUV光刻機(jī)成為芯片行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵，同樣因?yàn)镋UV技術(shù)的復(fù)雜性，芯片設(shè)計(jì)，檢驗(yàn)，仿真，生產(chǎn)輔助軟件的使用成為芯片制造領(lǐng)域不可或缺的方法和工具。

同樣因?yàn)榧夹g(shù)發(fā)展已經(jīng)讓芯片制造技術(shù)達(dá)到了一個(gè)令人發(fā)指的復(fù)雜程度，制造芯片的原料，工藝都必須滿足極高的要求。當(dāng)這些技術(shù)指標(biāo)達(dá)到一定的高度時(shí)就成為了技術(shù)門(mén)檻，正是這些門(mén)檻的存在，使得芯片制造產(chǎn)業(yè)鏈上的企業(yè)逐步的壟斷了所在的領(lǐng)域。

第四部分 中國(guó)的挑戰(zhàn)

中國(guó)芯片行業(yè)發(fā)展的最核心問(wèn)題是：本土創(chuàng)新不足；全面依賴(lài)外國(guó)半導(dǎo)體技術(shù)和企業(yè)。作者核心思想就是中國(guó)的“大基金“發(fā)展戰(zhàn)略，不是融合而是嘗試替代，不切合和實(shí)際的同時(shí)也沒(méi)有腳踏實(shí)地。最致命的是這種大戰(zhàn)略出于于政治目標(biāo)而不是市場(chǎng)目標(biāo)，這樣的目標(biāo)無(wú)法保證產(chǎn)業(yè)的長(zhǎng)期健康發(fā)展。時(shí)至今日，深圳大批芯片公司的倒閉似乎已經(jīng)說(shuō)明了一切。美國(guó)公司并不排除與中國(guó)企業(yè)合作開(kāi)發(fā)芯片。例如：IBM，高通都曾與中國(guó)企業(yè)深度合作。ARM也同樣在中國(guó)大陸建有辦事處。但是當(dāng)芯片與安全戰(zhàn)略掛鉤時(shí)，事情變的復(fù)雜和無(wú)法控制；在非純粹的“商業(yè)”背景下，自己不斷強(qiáng)調(diào)的安全戰(zhàn)略開(kāi)始反噬中國(guó)大陸部分芯片企業(yè)。

在中國(guó)的芯片行業(yè)，最缺乏的就是創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。對(duì)于微小改進(jìn)的不重視，對(duì)于工程師群體的不重視，決策大于實(shí)干，缺乏科學(xué)的工程實(shí)施方法論，都是扼殺創(chuàng)新的原因。你能想象當(dāng)我搜索《工程學(xué)實(shí)施方法》的時(shí)候只有教人如何建房子的書(shū)嗎？從理論到實(shí)踐即便短期大量的投入可以“買(mǎi)來(lái)”芯片制造的部分技術(shù)，能力；隨著產(chǎn)業(yè)發(fā)展和行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)，為數(shù)不多的成果只能是曇花一現(xiàn)。