芯片戰(zhàn)爭(zhēng) 1：芯片的由來

各位書友大家好，歡迎繼續(xù)來到老齊的讀書圈，2023年，我們可能會(huì)經(jīng)歷一場(chǎng)重大的技術(shù)革命，這就是人工智能產(chǎn)業(yè)革命，而這種技術(shù)革命，一定會(huì)有芯片半導(dǎo)體的參與，2023年下半年很可能也會(huì)出現(xiàn)全球半導(dǎo)體的周期拐點(diǎn)。但其實(shí)對(duì)于我們絕大多數(shù)人來說，芯片半導(dǎo)體都是一個(gè)十分高大上的區(qū)域，我們并不太了解這個(gè)產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀，今天我們就找來一本書，就叫做芯片戰(zhàn)爭(zhēng)，簡(jiǎn)單回顧一下芯片的發(fā)展歷史，這本書是2021年華中科技大學(xué)出版的，作者叫做余盛。是個(gè)企業(yè)咨詢專家 ，也是個(gè)財(cái)經(jīng)作家，他也并非是科學(xué)家研究員，所以對(duì)于這種高精尖的產(chǎn)業(yè)認(rèn)知，也不可能全對(duì)。甚至還會(huì)有很多的局限性。

另外，芯片這個(gè)行業(yè)，會(huì)遵循摩爾定律，2年基本就會(huì)發(fā)生天翻地覆的變化，所以很可能我們?cè)诓コ鲞@本書的時(shí)候，整個(gè)行業(yè)已經(jīng)變化了。甚至當(dāng)您聽到這本書的時(shí)候，這本書的內(nèi)容，已經(jīng)成了歷史。到時(shí)候，我們?cè)僮鱿鄳?yīng)的更新吧。

作者上來就說，中國(guó)制造早就已經(jīng)名滿天下，但是最近幾年，中美摩擦之后，大家才突然反應(yīng)過來，居然還有這么一大塊短板，我們每年現(xiàn)在芯片的進(jìn)口額，甚至超過了石油。如果歐美斷供我們最先進(jìn)的芯片，我們將束手無(wú)策。這也成了我們最大的被卡脖子的短板，這種情況之下，我們?cè)谂Φ南胍l(fā)展半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，但是做芯片，可不比其他，這屬于是最尖端的技術(shù)產(chǎn)業(yè)，需要有相當(dāng)?shù)姆e累。這本書從商業(yè)的角度，帶著大家回顧一下整個(gè)芯片的產(chǎn)業(yè)的發(fā)展史。把國(guó)際巨頭，英特爾，三星，海力士，美光，德州儀器等等都講清楚，也把中國(guó)的幾個(gè)未來之星，中芯國(guó)際，兆易創(chuàng)新，中微公司，紫光國(guó)微，寒武紀(jì)的前世今生，做一定的分析?？傊?，芯片的全球戰(zhàn)爭(zhēng)已經(jīng)打起，我們有能力贏下這場(chǎng)高科技的較量嗎？

華為受到制裁，大家都知道，本來麒麟芯片大有可為，是唯一能與蘋果對(duì)抗的，國(guó)產(chǎn)5納米工藝芯片。但是在2020年，麒麟芯片就無(wú)法再生產(chǎn)。美國(guó)商務(wù)部下令，任何廠商，沒有許可證，都不能給華為設(shè)計(jì)和制造芯片。華為旗下的海思半導(dǎo)體，瞬間面臨無(wú)米下鍋的尷尬。但一開始，華為還是繞開了禁令，自建系統(tǒng)，自建生態(tài)應(yīng)用，但很快，美國(guó)進(jìn)一步升級(jí)，只要用到美國(guó)技術(shù)，就都屬于受限范疇。很快臺(tái)積電宣布，無(wú)法再向華為供貨。他是華為5納米制程芯片的唯一供應(yīng)商，另外有能力供貨的就是三星和英特爾，但他們顯然也不可能繞開美國(guó)禁令，為華為代工，所以這也就意味著，麒麟芯片，徹底被斷供。以至于華為手機(jī)后來始終無(wú)法實(shí)現(xiàn)5G版本。

至于中國(guó)大陸自己的晶圓代工廠，作者說，目前中芯國(guó)際已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了14納米技術(shù)，7納米還在研發(fā)當(dāng)中。所以根本不可能為華為提供5納米先進(jìn)制程的芯片。那么，我們?yōu)槭裁瓷a(chǎn)不了5納米芯片呢？主要是因?yàn)槿狈﹃P(guān)鍵設(shè)備，也就是那個(gè)光刻機(jī)，目前只有荷蘭的阿斯麥一家企業(yè)能生產(chǎn)，極紫外線光刻機(jī)。中芯國(guó)際之前企圖定了一臺(tái)，但因?yàn)槭艿矫绹?guó)阻撓，而拿不到貨。中國(guó)本土光刻機(jī)生產(chǎn)商，還停留在90納米制程芯片的光刻機(jī)，所以差距不是一般的大。

到了2020年8-9月，美光，三星海力士也相應(yīng)宣布，不再向華為提供存儲(chǔ)芯片，一時(shí)之間中國(guó)企業(yè)被扼住了咽喉。這幾年我們最大的一個(gè)國(guó)內(nèi)基本面，就是要搞半導(dǎo)體芯片的國(guó)產(chǎn)替代，說白了也就是掙脫這只扼住咽喉的手。這個(gè)事我們一直在努力，但暫時(shí)還沒有定論。技術(shù)差距依舊很大。

但是一開始的真空管，體積大，易破碎，還得加熱才能使用。導(dǎo)致啟動(dòng)很慢，二戰(zhàn)當(dāng)中，他的缺點(diǎn)暴露無(wú)遺，讓真空管雷達(dá)極不穩(wěn)定。用真空管做出來的電子計(jì)算機(jī)，重量超過了30噸，占地170多平方，耗電量驚人。平均每15分鐘，就要燒壞一個(gè)真空管。而且這樣的計(jì)算機(jī)，還幾乎啥都干不了，只能算數(shù)。如果當(dāng)年有網(wǎng)民，一定會(huì)噴死這個(gè)東西。即便用現(xiàn)在的眼光看，也覺得這是一個(gè)毫無(wú)用處的創(chuàng)新。

所以真空管的發(fā)明人，干脆把專利給賣了。賣給了美國(guó)電話電報(bào)公司，也就是AT&T，他的前身就是美國(guó)貝爾電話，當(dāng)時(shí)他的利潤(rùn)極其豐厚，所以有的是錢，還創(chuàng)建了貝爾實(shí)驗(yàn)室。他們買下這個(gè)專利的目的是為了改造他。用半導(dǎo)體制造一個(gè)電子管，替代真空管的作用。到了1947年底，才獲得成功。搞出了晶體管。在體積，重量和能耗上，都要遠(yuǎn)小于真空管，而且結(jié)實(shí)耐造。

1954年，貝爾實(shí)驗(yàn)室做出來了第一臺(tái)晶體管計(jì)算機(jī)，是當(dāng)年真空管計(jì)算機(jī)效率的200倍。而且功耗低了很多。但直到此時(shí)，晶體管的主要材料都是鍺這個(gè)金屬，但是他的價(jià)格太貴，也不怎么耐造，所以后來大家就不斷地找替代品，最后發(fā)現(xiàn)硅這個(gè)東西似乎更合適。但唯一的麻煩就是提純溫度更高，制作起來對(duì)技術(shù)的要求更高。于是就有一家公司，盯上了這個(gè)痛點(diǎn)，這就是現(xiàn)在大名鼎鼎，當(dāng)年非常不知名的德州儀器。

這家公司原來是做石油勘探的，二戰(zhàn)期間給國(guó)家生產(chǎn)國(guó)防電子產(chǎn)品，慢慢的電子部門成了支柱產(chǎn)業(yè)，他也得到了晶體管技術(shù)的授權(quán)，而且他們也很有戰(zhàn)略眼光，甚至直接去貝爾實(shí)驗(yàn)室挖墻腳。一個(gè)叫做 戈登蒂爾的人，跳槽到了德州儀器，他的理由很簡(jiǎn)單，就是想回故鄉(xiāng)工作。但那會(huì)德州可不是什么好地方，基本被視為一個(gè)只有石油和牛仔的蠻荒之地。大概相當(dāng)于中國(guó)40年前的深圳。

1954年，蒂爾終于研發(fā)出了一個(gè)可商用的硅晶體三極管，當(dāng)時(shí)就震驚了整個(gè)學(xué)術(shù)界。美國(guó)軍方，馬上跑到德州儀器，下了大單。大規(guī)模采購(gòu)硅晶體管，用于雷達(dá)和導(dǎo)彈系統(tǒng)。軍方對(duì)于這種穩(wěn)定性的材料，需求度極高。價(jià)格完全不是問題。所以在整個(gè)50年代，其實(shí)美國(guó)軍方，才是支撐半導(dǎo)體行業(yè)快速發(fā)展的第一大客戶。后來，美國(guó)人又跟蘇聯(lián)讓在航天領(lǐng)域?qū)?，無(wú)論是衛(wèi)星還是火箭，美國(guó)人都盡量使用硅管，這也支撐了硅谷的需求。

后來德州儀器還發(fā)明了，第一臺(tái)晶體管收音機(jī)。也投入巨資建立了硅管生產(chǎn)線，批量生產(chǎn)能力啟動(dòng)，讓價(jià)格從16美元，降到了2.5美元。作者說，當(dāng)年的收音機(jī)跟現(xiàn)在的手機(jī)差不多，當(dāng)時(shí)賣50美元一臺(tái)，相當(dāng)于現(xiàn)在的1000美元，而德州儀器一年就賣出去了10萬(wàn)臺(tái)。

但是當(dāng)時(shí)德州儀器卻并沒怎么賺錢，甚至這個(gè)業(yè)務(wù)還是虧欠的，他的目的就是規(guī)模。有了規(guī)模他就能進(jìn)一步把硅的價(jià)格打下來，這樣鍺的性價(jià)比就會(huì)越來越差。一旦大家都只能用德州儀器的產(chǎn)品，那么他就會(huì)代表整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。

后來，美國(guó)軍方又提了一個(gè)要求，說我們的航空母艦上，有35萬(wàn)個(gè)電子設(shè)備，這太復(fù)雜了，你們能不能把電子元器件整合在一起。讓他們彼此相連，給我們提供一個(gè)半成品。這樣穩(wěn)定性會(huì)高很多，其實(shí)這就是最早的集成電路的想法。當(dāng)時(shí)有兩種邏輯，1是用薄膜制造各種器件，2是做微模塊。

1958年一個(gè)新入職的工程師杰克基爾，正在德州儀器加班。他認(rèn)為微模塊的技術(shù)路徑是錯(cuò)誤的，對(duì)這個(gè)項(xiàng)目沒啥興趣，但他有一天突發(fā)奇想，能不能將所有的元器件，都集中在一個(gè)小小的半導(dǎo)體芯片上，然后讓他們相互鏈接呢？干脆做一個(gè)小型的微型電路出來。這其實(shí)就是芯片的由來，明天我們繼續(xù)來講。

本內(nèi)容節(jié)選自《芯片戰(zhàn)爭(zhēng)》本書已經(jīng)播出

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