矽時代下的新賽局

在2020年8月18日，美國驅逐艦馬斯廷號（USS Mustin）獨航穿越台灣海峽的北端，艦上的五吋砲口朝向南方，並重申這些國際水域並非由中國掌控——至少現在還不是。

半導體的製造與微型化，一直是我們這個時代最大的工程挑戰。如今，沒有一家公司能比台積電更精準地製造晶片。2020年，當全球因一種直徑約100奈米的病毒所造成的封城而動盪不安時，台積電最先進的Fab 18廠正在刻由微小電晶體所組成的微型迷宮，蝕刻出比新冠病毒的一半還小的圖案（約一個粒線體的百分之一）。台積電以人類史上前所未有的規模，複製這個製程。蘋果售出逾1億支iPhone 12，每一支都採用A14處理晶片，那晶片上刻了118億個微小電晶體。換句話說，iPhone 12內建十幾種晶片，在短短幾個月內，台積電的Fab 18廠就為iPhone 12內建的一種晶片製造了超過1萬兆個電晶體（1萬兆這個數字有18個零）。去年，晶片業生產的電晶體數量，比人類史上所有其他產業的所有公司生產的所有商品的總和還多。任何東西的產量都無法與之匹敵。

僅僅60年前，一塊頂尖晶片上的電晶體數量，不是118億個，而是4個。從1965年展望未來，摩爾預測未來十年將呈指數級成長，但這種驚人的進步速度如今已持續了半個多世紀。1970年，摩爾創立的第二家公司英特爾（Intel）推出一款可儲存1024條資訊（「位元」）的記憶體晶片，價格約20美元，亦即每個位元約2美分。如今20美元可買到一個儲存超過10億位元的隨身碟。

現在我們想到矽谷，腦中浮現的是社群網路與軟體公司，而不是讓矽谷得名的那個物質。然而，網路、雲端、社群媒體、整個數位世界之所以存在，都是因為工程師學會掌控電子在矽晶片上流動時的最小移動。要不是處理及記憶1與0的成本在過去半個世紀大降了10億倍，那些大型科技公司根本不可能存在。

如今拜摩爾定律所賜，半導體嵌入每台需要運算力的裝置中——在物聯網時代，這意味著幾乎每台裝置都內建半導體。即使是汽車這種有百年歷史的產品，現在通常也內建價值上千美元的晶片。全球大部分的GDP都是由依賴半導體的裝置創造出來的。對於一個75年前還不存在的產品來說，這是一種非比尋常的進步。

2020年8月，馬斯廷號往南航行時，世界才剛開始意識到我們對半導體的依賴，以及對台灣的依賴。我們每年使用的新運算力中，有三分之一是來自台灣製造的晶片。世界上幾乎所有最先進的處理晶片，都是由台灣的台積電生產。2020年，當新冠病毒席捲全球時，晶片業也受到衝擊。一些工廠暫時關閉，車用晶片的採購量大幅下滑。隨著世界各地許多地區準備在家工作，個人電腦與資料中心的晶片需求大幅飆升。接著，2021年，一連串的事件又導致上述供應鏈中斷的現象加劇：日本一間半導體工廠失火；德州發生冰風暴（那裡是美國的晶片製造中心）；馬來西亞開始新一輪的新冠疫情封城（許多晶片是在馬來西亞組裝及測試）。突然間，許多離矽谷很遠的產業都面臨嚴重的晶片短缺。從豐田（Toyota）到通用汽車（GM）等大型汽車製造商都不得不關廠數週，因為他們無法取得需要的半導體。即使是最簡單的晶片短缺，也會導致地球另一端的工廠關閉。這一切彷彿是全球化出問題的完美寫照。

矽時代──半導體定義的世界

過去幾十年來，美國、歐洲、日本的政治領導人從未多想過半導體。他們就像一般人一樣，以為「科技」指的是搜尋引擎或社群媒體，而不是矽晶圓。當美國總統拜登（Joe Biden）與德國總理梅克爾（Angela Merkel）問道，為什麼他們國家的汽車廠關閉時，答案隱藏在錯綜複雜的半導體供應鏈背後。一個典型的晶片，可能是一個加州與以色列的工程師團隊，使用美國的設計軟體，根據總部位於英國、軟銀集團旗下的ARM公司的藍圖設計出來的。設計完成後，會送到台灣的工廠，那家工廠從日本購買超純矽晶圓及特殊氣體，接著利用全球最精密的機器，把前述設計刻在矽上。那種精密機器可以蝕刻、沉積、測量幾個原子厚度的材料層。這些工具主要是由五家公司生產，一家荷蘭公司、一家日本公司與三家加州公司。如果沒有這些公司，基本上不可能製造出先進的晶片。之後，晶片會經過封裝與測試，通常是在東南亞進行，然後才運到中國，裝進手機或電腦。

如果半導體的生產過程中有任一步驟中斷，全球新運算力的供給就會受到威脅。在人工智慧時代，大家常說資料是新石油。然而，我們面臨的真正限制，其實不是資料的取得，而是資料的處理力。儲存與處理資料的半導體數量是有限的，生產半導體的流程極其複雜，而且成本高的可怕。石油可以從許多國家購買，但運算力不一樣。運算力的生產，根本上是取決於連串的關鍵控制點：機台、化學物、軟體。這些通常是由少數幾家公司生產，有時甚至只有一家公司生產。經濟上找不到如此依賴那麼少公司的產業了。台灣的晶片每年提供全球37％的新運算力；兩家韓國公司生產全球44％的記憶晶片；全球所有的極紫外光（EUV）曝光機都是由荷蘭的ASML製造，沒有這些機器，頂尖的晶片根本不可能製造出來。相較之下，石油輸出國組織（OPEC）的產油量占全球產量的40％，那看起來就沒什麼大不了了。

美、中、台晶片業之間的相互連結極其複雜，令人眼花繚亂。找不到比台積電創辦人更適合說明這點的人了。截至2020年，台積電還把美國的蘋果與中國的華為視為兩個最大的客戶。張忠謀生於中國，二戰時期在香港成長，後來在哈佛、麻省理工學院、史丹佛接受教育。他在達拉斯為德儀工作期間，幫忙建立了美國早期的晶片業。他獲得了美國最高機密的安全許可，為美國軍方開發電子產品，並使台灣成為世界半導體製造的中心。中國與美國的一些外交政策的策略家，夢想著讓兩國的科技業不再有牽連。但是像張忠謀這樣的人幫忙建立了一個由晶片設計師、化學品供應商、機台製造商所組成的超高效率國際網絡，這個網絡是不可能輕易解體的。

當然，除非有什麼東西爆炸，那就另當別論了。中國明確表示，絕不排除武力犯台以追求統一的可能。但它不會採取兩棲攻擊那樣戲劇性的手段，而導致半導體引發的震波席捲全球經濟。即使中國軍隊展開部分封鎖，那也可能引發毀滅性的破壞。對台積電最先進的晶片製造廠發動一次導彈襲擊，就可以輕易造成成千上百億美元的損失（把手機、資料中心、汽車、電信網路、其他技術的生產延誤成本加總起來，就非同小可）。

讓全球經濟受制於世界上最危險的政治爭端之一，似乎是一個可能在歷史上留下記錄的重大錯誤。然而，先進的晶片製造集中在台灣、南韓、東亞的其他地區並非偶然。政府官員與企業高管連串深思熟慮的決定，創造了如今這些遍及全球的供應鏈。亞洲龐大的廉價勞力資源，吸引了尋找低成本勞力的晶片製造商。該區的政府與企業利用海外的晶片組裝廠，來學習並最終開發出更先進的技術。美國外交政策的策略家把複雜的半導體供應鏈，視為把亞洲與美國主導的世界綁在一起的工具。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。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，那些東西都只能透過全球市場供應或資助。我們對運算力的龐大需求只會持續成長。（摘錄整理自《晶片戰爭》前言，天下雜誌出版提供）

圖片來源_天下雜誌出版

 書名  晶片戰爭

克里斯・米勒（Chris Miller）／著；洪慧芳／譯

天下雜誌出版

定價：720元

圖片來源_Chris Miller

 作者簡介 

克里斯・米勒（Chris Miller）

克里斯・米勒（Chris Miller）在塔夫茨大學（Tufts University）的弗萊徹學院教授國際史，他也是美國企業研究院（American Enterprise Institute）的Jeane Kirkpatrick客座院士、外交政策研究院（Foreign Policy Research Institute）的歐亞主任，以及總經與地緣政治顧問公司綠罩（Greenmantle）的董事。米勒著有《普丁經濟學》（Putinomics）等書，他也經常為《紐約時報》、《華爾街日報》、《外交事務》、《外交政策》、《美國利益》等媒體撰稿。他於耶魯大學取得歷史學博士學位，於哈佛大學取得歷史學學士學位。米勒個人網站：ChristopherMiller.net，以及推特帳號：@crmiller1。