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CHIP WAR
幻灯集 · Deckfolio
克里斯·米勒 Chris Miller · 蔡树军 译

芯片战争

世界最关键技术的争夺战
一部以成品率、光刻胶和成本曲线写成的地缘政治史。它要回答的问题只有一个：当国力的度量衡从钢铁换成晶体管，制造晶体管的能力落在谁手里。
这是硅片对钢铁的胜利01 / 30
THESIS
把全书压成一句话
「真正的限制不是数据的可用性，
而是数据的处理能力」
2021 年，芯片业造出的晶体管数量，超过人类历史上其他所有产品的总和。
算力已经是国力的计量单位——而它不是被发明出来的，是被制造出来的。
钢铁→核武器→晶体管
度量衡换了，规则就换了02 / 30
CHOKEPOINTS
沙漏的三个细颈
先看几个份额，再谈这本书讲什么

石油卡特尔的 40%，
在这个行业里不值一提

中国台湾
37%
全球新增算力。一座岛，供给全世界三分之一以上的新增算力。
阿斯麦
100%
极紫外光刻机。没有第二家，也没有备份方案。
韩国两家公司
44%
全球存储芯片，由三星与 SK 海力士拿下。
日本
17%
全球芯片产量，另有硅片、光刻胶等材料的多数份额。
对照组 · 欧佩克
40%
世界石油产量——「似乎并不令人印象深刻」。
而围绕石油
70年
我们建起了航母护航、战略储备、石油美元和几场战争。
经济社会的任何其他方面，都不会如此依赖这么少的公司03 / 30
I
第一幕 / ACT I
Origins of the Silicon Age
硅时代的起源 · 1945—1970

发明不等于产业

拿诺贝尔奖的人经营失败了，把成品率从近乎为零拉到 25% 的人建起了产业。这一幕讲的是：芯片的历史从一开始就是制造史，不是发明史。
光靠科学，还不足以建立芯片产业04 / 30
THE WALL
1945 · 会被飞蛾缠身的怪物
二战靠钢铁和铝决定胜负，但算炮弹弹道的机器已经撞墙

18000 只真空管，
平均每两天烧坏一只

埃尼阿克 · 1945
拳头大的开关
为陆军计算弹道而造，18000 只真空管每只有拳头大小。技术人员每天的工作是清理烧毁的虫子——debugging 这个词就是这么来的。
贝尔实验室 · 1947.12.16
不到一毫米的两根金箔线
布喇顿与巴丁把两条金箔线以不到一毫米的间距压在锗片上，电流被控制并放大。肖克利随后闭关两周，把三层掺杂结构做成「开关」。
「只要计算机是会被飞蛾缠身的怪物，它们就只能用于破解代码等少数应用。」
《纽约时报》把晶体管的诞生放在第 46 页05 / 30
THE INTEGRATED CIRCUIT
1958 · 消灭布线的丛林
元件越做越小，把它们连起来的线却成了新的墙

解决方案不是更小的元件，
是不再需要连线

01
数字的暴政
元件能做小，焊线不能。一台设备成千上万个手工连接点，每一个都可能虚焊。工程师管这叫「数字的暴政」。
02
基尔比的暑假
1958 年夏，新人没假可休，他独守空实验室：不必用一块半导体做一个晶体管——可以在同一块材料上做出全部元件。
03
诺伊斯的平面工艺
同年八人出走肖克利创办仙童。诺伊斯在霍尔尼的平面工艺上做出不需要键合线的版本——今天的芯片走的是这条路。
04
然后卡住了
「每个人都认为诺伊斯的发明很聪明，甚至绝妙，但它需要一个市场。」初期成本是分立元件搭建的 50 倍。
发明完成了，产业还没开始06 / 30
YIELD
1958 · 达拉斯的那条产线
给 IBM 供货的产线几乎全是废品，公司找来一个 27 岁的中国工程师
25%
张忠谋把成品率，从近乎为零拉到这里
没有理论可依——当时也没人真懂里面的物理。他用最笨的办法：系统性穷举温度与化学物质的组合，一项项试。下属说他「像佛陀」，也说他极其苛刻。IBM 高管后来专程来学他的做法。
同一个设计·同一批设备·五倍成本差
「这些发明是至关重要的，但光靠科学还不足以建立芯片产业。」
肖克利拿了诺奖，公司却开不下去07 / 30
THE PENTAGON AS MIDWIFE
把军队当客户，不当老板
第一批肯为天价芯片买单的，只有太空计划和洲际导弹

政府是助产士，
但不是父亲

01
2.2 盎司
「民兵 II 号」用 22 种集成电路承担了导弹计算机 95% 的功能，这些芯片加起来只有 2.2 盎司重。
02
10 万块
到 1964 年底 TI 为民兵计划交付的集成电路数量；1965 年其集成电路销量的 20% 流向这一个项目。
03
72%
1965 年美国国防部买走了当年全部集成电路产量的 72%——军购把订单从几十块推到数千块量级。
04
4%
而诺伊斯刻意把仙童研发预算对国防部的依赖压在 4% 以下：「向政府出售研发产品，就像把你的风险资本投入储蓄账户。」
阿波罗制导计算机比埃尼阿克小 1000 倍08 / 30
「I……WANT……TO……GET……RICH」
仙童员工离职调查里的回答
把价格从 120 美元砍到 15 美元，
比发明它更改变世界
诺伊斯 1961 年底定价 120 美元，十个月后降到 15 美元，有时甚至低于成本销售。1966 年柏拉夫斯一次订走 2000 万只，是阿波罗计划消耗量的二十多倍。摩尔认为，这次降价与集成电路技术本身同样重大。
1961 · 120 美元→1962 · 15 美元→1966 · 2 美元
1968 年，计算机业的采购量追平了军方09 / 30
MOORE'S LAW
1965 · 一篇四页的杂志文章
它常被当成物理规律，其实是一条被全行业当真的商业约定

摩尔定律不是定律，
是一份自我实现的承诺

1965 年的预测
十年后 65000 个晶体管
摩尔在《电子学》杂志上外推了当时仅有的几个数据点，并顺手预言了家用电脑、电子手表和个人便携通信设备。
它为什么成立
因为所有人都照它下注
设备商按它排研发、芯片厂按它定资本开支、客户按它谈价格。约定变成节拍器，节拍器再逼出技术——不是物理允许它，是产业不允许它停。
对比一下：米德估算，二十年里信息处理能力提升 100 万到 1000 万倍，而此前两百年的生产与运输效率提升，总共约 100 倍。
iPhone 12 的 A14 芯片里装着 118 亿个晶体管10 / 30
II
第二幕 / ACT II
Copy, and Fail
冷战：复制策略的死胡同 · 1962—1991

偷得到设计
偷不到量产

苏联把最优秀的间谍派去偷芯片，把最聪明的工程师派去复制芯片，结果永远落后五年。同一时期，美国把日本、韩国、中国台湾和香港编进了自己的供应链。
得到一块蛋糕，无法知道它是怎么烤出来的11 / 30
「COPY IT」
肖金给下属的期限
1962 年，一块 TI 芯片被藏在行李箱里带回莫斯科

「一一对应，不能有任何偏差
——我给你们三个月」

01 · 拿到
样品到手
克格勃 T 局约 1000 人专职搜集技术，其中约 300 人在国外。里根的「出埃及记行动」到 1985 年查获约 6 亿美元货物。
02 · 仿制
显微镜下逐点复刻
肖金把芯片放在显微镜下，下令一一对应。可工艺藏在炉温曲线和曝光时长里，样品里读不出来。
03 · 量产
成品率过不去
得到一块蛋糕，无法知道它是怎么烤出来的。没有量产，实验室里的成功等于零。
04 · 追赶
靶子已经跑了
CIA 1985 年的结论：苏联芯片始终落后约五年。摩尔定律是移动靶——复制完成的那一刻，目标已经走远。
这个策略客观上延续了苏联的落后12 / 30
PRECISION
清化大桥 · 1965—1972
同一座桥，同样的飞机，只多了一个传感器和两个晶体管

638 枚炸弹没炸垮它，
一次激光制导炸断了它

数量的时代
80 万吨炸弹
「滚雷行动」1965—1968 年投下 80 万吨炸弹，超过二战整个太平洋战区。越战初期炸弹平均偏离目标 420 英尺，「麻雀」导弹 66% 出故障。
精度的时代
9.9 万美元，九个月
韦尔登·沃德在 750 磅炸弹上加了小翼和四象限硅光传感器。1972 年 5 月 13 日，24 枚炸弹直接命中清化大桥。佩里与马歇尔据此提出「抵消战略」：用精度对冲苏联的数量。
「一个简单的激光传感器和两个晶体管，将一个命中率为 0/638 的武器变成了精确打击的工具。」
1991 年海湾战争，只是这套逻辑的公开处决13 / 30
OFFSHORE, 1963
供应链不是 2000 年以后的事
仙童在香港恒业街的凉鞋厂旧址上，建起第一条海外装配线；硅片仍在加州做，封装运到香港

今天的东亚芯片地图，
画在1963 年

10
韩国
时薪 10 美分。二十年后，这里长出了三星与 SK 海力士。
11
新加坡
1980 年代初，电子业已占其国民生产总值的 7%、制造业就业的 25%。
15
马来西亚
槟城成为封装测试重镇，这个位置四十年没有变过。
19
中国台湾
芯片厂被当成安全承诺的抵押品：「对『保卫台湾』不感兴趣的美国人，可能愿意保卫 TI。」
25
香港 · 起点
时薪 25 美分，是美国的十分之一。首年组装 1.2 亿只。斯波克：「我们在东方从未遇到过任何工会问题。」
效率与依附，是同一根链条的两端14 / 30
III
第三幕 / ACT III
Japan Shock & American Comeback
日本冲击与美国翻盘 · 1980—1993

输在制造
赢在转身

美国这一次差点输掉。但让它输的不是间谍和补贴，是故障率；让它赢回来的也不是关税，是弃守阵地、换个战场，以及把对手的对手扶起来。
这不是关于枪支弹药，而是一场经济战争15 / 30
THE SLIDE THAT STUNG
1980 年 3 月 25 日 · 五月花酒店
惠普是当时最大的芯片买家，它把美日供应商的数据摆上了台面

一张对比表，
打垮了一个行业的自信

0.02%
日本三家公司 DRAM 前 1000 小时故障率的上限——最好的一家是零。
日本
0.09—0.26%
美国厂商的区间，最好的也是日本最差的四倍半。买家不需要产业政策就会用脚投票。
美国
21.5% vs 6—7%
同期美国利率峰值与日本的资本成本。桑德斯说自己借钱付 18% 的利息，而对手付 6%。
资本
1.7%
64K DRAM 推出五年后，英特尔在全球 DRAM 市场只剩 1.7% 份额。它发明了这个产品，然后被赶出了这个市场。
溃败
行业领袖归因于间谍，作者的证据指向车间16 / 30
TWO WAYS OUT
1985 · 弃守，或者更便宜
格鲁夫问摩尔：如果董事会换个新 CEO，他上任第一件事会做什么

「他会让我们摆脱存储器」
——那我们为什么不自己做

英特尔 · 换战场
25%+
裁掉的员工比例
放弃自己起家的 DRAM，关闭四地工厂，全押 IBM 个人电脑的微处理器。「与其说是创新拯救了英特尔，不如说是格鲁夫的偏执狂拯救了英特尔。」
vs
美光 · 守阵地但更便宜
250片
一批炉管的装载量
行业标准是 150 片。没读完八年级的爱达荷土豆大王辛普劳，在硅谷集体逃离 DRAM 时投了 100 万美元。「迄今为止，这是市场上最差的产品，但它的生产成本最低。」
要么换战场，要么把成本压到没人跟得起17 / 30
SEMATECH
产业政策的两种花法
同一个国家，同一个年代，两笔钱，两种结果

钱投给已经失败的公司，
还是尚未存在的能力

RESCUE
51%
Sematech 投向光刻
主要用来救 GCA
DEAD
1993
GCA 关门
收入三年掉了三分之二
SEED
6 周
学生寄出设计，收到能用的芯片
DARPA 与 SRC 的另一笔钱
GCA 死后，美国在全球光刻设备市场的份额从 85% 腰斩到 50%，缺口被尼康、佳能与后来的阿斯麦接走；而米德-康维那间课堂，长出了 EDA 三巨头与高通。
产业政策的成败，在方式而不在力度18 / 30
「THE ENEMY OF MY ENEMY」
桑德斯解释硅谷为何扶持韩国
打不垮对手的时候，
就扶起对手的对手
1983 年 2 月，李秉喆在一夜未眠后打电话宣布「三星将制造半导体」，韩国政府承诺 4 亿美元。硅谷主动向这个新玩家转移技术——因为多一个 DRAM 供应商，日本就少一分定价权。到 1998 年，日本 DRAM 份额从 90% 跌到 20%。
日元翻倍+股市崩盘+韩国插队
戈尔巴乔夫在硅谷说：你们赢了19 / 30
IV
第四幕 / ACT IV
Not Globalized — Taiwanized
台湾化：代工革命与最窄的那个颈 · 1987—2020

不是全球化
是台湾化

代工模式一边把芯片设计民主化，让几个人在快餐店里就能创业；一边把制造垄断化，把能造最先进芯片的公司压到只剩三家。技术没有扩散，而是被少数不可替代的公司握住了。
作者民主化，印刷机垄断化20 / 30
TSMC, 1987
一张空白支票
被德州仪器冷落的张忠谋，在 1985 年接到了来自台北的邀请

一家只做制造、永不设计的公司，
因此可以替所有人制造

当局出资
48%
「从第一天起，台积电就不是真正的私人企业，而是台湾当局的项目。」本地富商三次拒绝后，一通官员电话让支票很快送到。1985 年，李国鼎给了张忠谋近乎一张空白支票。
飞利浦入股
27.5%
以 5800 万美元换得股份与技术转让。摩尔则拒了投资：「张忠谋，你在你这个时代有很多好主意，但这不是其中的一个。」——那年的常识是，芯片公司当然自己设计自己制造。
研发人员 1997→2013
120→7000
2009 年张忠谋 78 岁复出，解雇主张减支的继任者、回聘被裁员工，在金融危机里逆势加码。因为永不与客户竞争，全行业才敢把最机密的设计交给它。
中立，本身就是一种垄断资格21 / 30
FABLESS
1993 · 丹尼快餐店的一张桌子
当一座先进晶圆厂涨到 200 亿美元，「自己造」就不再是志气问题

「真正的男人要有晶圆厂」——
然后成本曲线把他们淘汰了

i
一句文化，不是一笔账
桑德斯把晶圆厂比作游泳池里的宠物鲨鱼。作者的判断很冷：「正是文化，而不是商业推理，让芯片设计和芯片制造一体化保持了如此长的时间。」
ii
不建厂，去建软件
黄仁勋 1993 年在丹尼快餐店创立英伟达，2006 年推出 CUDA——只能跑在自家芯片上的免费软件。省下的晶圆厂钱，变成了累计约 100 亿美元的软件投入。
iii
威胁，还是客户
「在英特尔将芯片设计初创公司视为威胁的地方，台积电看到了制造服务的潜在客户。」同一批公司，两种看法，三十年后分出胜负。
护城河从产线，搬到了生态位22 / 30
EUV
全世界最窄的那个颈
1992 年卡拉瑟斯向格鲁夫要 2 亿美元，赌一件多数人认为不可能的事

一台机器，457329 个零件，
一家公司，没有第二家

λ
13.5nm
极紫外波长
对比当时的 248 / 193 纳米
☀
50万℃
锡等离子体
每小时 200 英里射出，每秒 5 万次
◎
1/10mm
镜面的最大起伏
按比例放大到德国面积大小来看
%
15%
阿斯麦自产比例
光源来自西盟、激光来自通快、镜子来自蔡司
最尖端的制造已经无法被任何一国国有化——但它的整合与装配，确确实实垄断在一家公司手里。
它的制造不是全球化的，而是垄断的23 / 30
THE INNOVATOR'S DILEMMA
2006 · 一份被算错的毛利率
乔布斯来找英特尔做 iPhone 的芯片，欧德宁按毛利率算了一笔账

「这不是你可以在销量上弥补的」
——后来销量是预估的 100 倍

2006 · 拒绝
它并非没看见
「问题不是没有人意识到英特尔应该考虑新产品，而是保持现状太有利可图了。」x86 的高毛利是护城河，同时是围墙。
2010 · 转身
苹果自己做
改用 Arm 架构，先由三星代工、后来交给台积电，推出自研 A4。iPhone 发布四年内拿走全球智能手机六成以上利润。
2010s · 空转
研发第一，制程掉队
年研发超 100 亿美元，是台积电的四倍、DARPA 全部预算的三倍，却错过移动、错过 AI、在 EUV 上一再犹豫。
2020 · 结账
一半 EUV 在对手手里
格鲁夫 2010 年的警告应验：「放弃今天的『商品』制造业，会把你锁定在明天的新兴产业之外。」
利润率纪律，在转折点上是自杀24 / 30
V
第五幕 / ACT V
China's Challenge & the Chokepoint
中国的挑战与芯片瓶颈 · 2014—2022

阀门与咽喉

当一个国家进口芯片的花费超过进口石油，它必然要往上游走；而当上游只剩几个细颈，握着细颈的人必然会想到把它拧上。最后一幕，是这两件事的相撞。
中国更担心的是以字节而不是以桶为单位的封锁25 / 30
MADE IN CHINA
不是融入，是重塑
日本、韩国、中国台湾走的是「融入」路线，这一次的目标写得更直白

「这关乎重塑世界半导体产业，
而非与之融合」

超过石油
2000—2020 年的大部分年份里，中国进口半导体的花费超出进口石油。2017 年进口额约 2600 亿美元，高于沙特的石油出口与德国的汽车出口。
账单
85% → 30%
《中国制造 2025》为芯片进口份额设定的目标；随后设立「大基金」，2016 年座谈会后进入加速期。
目标
6% vs 39%
中国大陆与美国在半导体供应链上的综合份额对比——起点差距，正是政策强度的来源。
起点
两个武汉
同一座城市，长江存储在封城中照常生产、获至少 240 亿美元支持；武汉弘芯却是拿着假名片骗来的项目，破产时一颗芯片也没造出。
两面
补贴的效率争议，两个武汉各给了一半答案26 / 30
HUAWEI
1987—2019 · 四个转折点
当年营收不足 10 亿美元的公司，花 5000 万美元请 IBM 重做自己的流程

它走的不是苏联的复制路线，
是三星的学习路线

1987
5000 美元起家
任正非在深圳创办华为，做的是代理交换机的生意。
1999
买流程，不买技术
访问惠普、IBM、贝尔实验室后，花 5000 万美元请 IBM 咨询，一次雇用 100 名 IBM 员工重造流程。
2011
福岛地震之后
顾问报告点名安卓与芯片两个漏洞，华为随即梳理出 250 种关键芯片启动自研。
2019
台积电第二大客户
海思跃升为仅次于苹果的客户。但美国芯片与组件仍占其 5G 基站系统成本的近 30%。
自研解决了设计，没有解决制造27 / 30
WEAPONIZED INTERDEPENDENCE
2018—2020 · 从关税到管制
关税是钝器，出口管制是手术刀——它精确地卡在那几个细颈上

一条规则，
可以让任何地方的芯片停止发货

2018 · 中兴
一纸禁购令让公司濒临破产，随后被特朗普当作贸易筹码亲自解套——工具的杀伤力与使用者的动机，第一次被同时看见。
试刀
2018 · 晋华
福建省投入超 50 亿美元，福州法院一度禁售美光 26 种产品；美国以设备出口管制反制，几个月后其生产停滞。
对攻
2020.5 · 规则改写
管制从「美国产芯片」扩展到「用美国技术制造的任何芯片」。台积电随即宣布遵守——被切断的是它仅次于苹果的第二大客户。
断供
但也有限
作者自己承认打击「归根结底是有限的」：中芯国际、成熟制程、RISC-V、非美供应链仍在运转，而管制反过来把外购需求变成了自研需求。
回旋镖
一位美国前高级官员：武器化的相互依赖是一件好事28 / 30
THE TAIWAN DILEMMA
2021 年 7 月 15 日 · 一场财报会
台积电董事长在分析师会议上被问及地缘风险，他的回答很短

「每个人都希望拥有一个
和平的台湾海峡」

硅盾的说法
37% 的逻辑芯片
台湾生产全球 37% 的逻辑芯片、11% 的存储芯片。这被解释为一面盾牌：谁都输不起，所以谁都不会动。
作者的判断
「高度乐观的看待形势的方式」
他认为对方不必炸毁晶圆厂——夺下也拿不到美日的材料与软件更新；但以有限军事压力施加影响是「完全合理」的情景。而重建失去的产能，最少需要五年。
「我们希望建立 5G 网络和元宇宙，但如果台湾发生危机，我们可能会发现自己连洗碗机都买不到。」
危机的总成本，作者的量级是「以万亿美元计」29 / 30
TAKEAWAYS
合上书之后，留下三条
1958 年的达拉斯，基尔比、莱思罗普、张忠谋、哈格蒂在同一家公司上班

六十年后，
这条链条绕了地球一圈

01
制造史，不是发明史
决定谁掌握算力的，是成品率、成本曲线和客户关系，不是论文和专利。张忠谋那 25%，比任何一篇论文都更能解释这个行业。
02
方式，重于力度
同一个美国，钱给 GCA 救不活它，钱给一间课堂养出了 EDA 产业。产业政策的成败不在钱多钱少。
03
量级，重于情绪
自建全套尖端供应链，作者给的估算是十年、上万亿美元，且届时已非最先进。这个量级比任何表态都值得记住。
留一个问号：如果「份额即权力」成立，1989 年那些关于日本必胜的预测为什么全部落空？史料很硬，推论要打折——这是读这本书最好的姿势。
美国急需一个新的安迪·格鲁夫30 / 30