《芯片戰(zhàn)爭：世界最關(guān)鍵技術(shù)的爭奪戰(zhàn)》是美國經(jīng)濟史學家克里斯·米勒撰寫、蔡樹軍翻譯的科技類著作。該書以半導體產(chǎn)業(yè)全球分工為主線，追溯從冷戰(zhàn)至今的芯片技術(shù)發(fā)展歷程，闡釋芯片在現(xiàn)代軍事、經(jīng)濟和地緣政治中的戰(zhàn)略地位。全書涵蓋美國通過技術(shù)博弈確立主導地位、臺灣半導體產(chǎn)業(yè)崛起、華為5G技術(shù)受限等案例，分析全球芯片短缺與供應(yīng)鏈危機背后的國家競爭。書中提及美國《芯片法案》補貼政策、EUV光刻機研發(fā)困境等議題，揭示大國在人工智能與軍事技術(shù)領(lǐng)域的核心博弈。

迫擊炮和規(guī)模生產(chǎn)

1958年9月1日，杰伊·萊思羅普駛?cè)隩I的停車場，開始他第一天的工作。 此時，杰克·基爾比在TI的實驗室里度過的對未來有重大影響的夏日假期快要結(jié)束了。萊思羅普從麻省理工學院畢業(yè)后，與羅伯特·諾伊斯共事過。他曾在美國政府實驗室工作，負責設(shè)計一種近炸引信，使81毫米迫擊炮彈能夠在目標上方自動引爆。和仙童的工程師一樣，他也在努力研制臺面晶體管，但事實證明，這種晶體管很難小型化。

現(xiàn)有的制造工藝包括在半導體材料的某些部位放置特殊形狀的蠟球，然后使用專用化學品腐蝕未覆蓋的部分。制造更小的晶體管需要更小的蠟球，但控制這些蠟球的形狀很困難。

在通過顯微鏡觀察其中一個晶體管時，萊思羅普和他的助手——化學家詹姆斯·納爾（James Nall）有了一個想法：顯微鏡鏡頭可以拍攝一些小東西，讓它們看起來更大。如果把顯微鏡顛倒過來，這些小東西看起來就更小。他們能用鏡頭把一個大圖案“印”到鍺上，從而在鍺塊上制作微型臺面嗎？相機公司柯達（Kodak）出售了一種叫作光致抗蝕劑的化學物質(zhì)（俗稱“光刻膠”），這種物質(zhì)在受到光照時會發(fā)生化學變化。

萊思羅普用柯達的光刻膠涂在一塊鍺上。接下來，他將顯微鏡顛倒過來，用一個矩形圖案覆蓋目鏡，這樣光線就只能穿過一個矩形區(qū)域。

光線通過目鏡照射矩形圖案，當光線通過物鏡聚焦到光刻膠涂層的鍺上時，倒置的顯微鏡縮小了矩形圖案的尺寸，形成了完美的微縮版。

當光線照射到光刻膠層時，化學結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，使其顯影時能被溶解，留下一個比任何一團手工蠟都要小得多的矩形小孔，其形狀也更精確。很快，萊思羅普發(fā)現(xiàn)他也可以通過添加一層超薄的鋁，將鍺與外部電源連接起來，從而印出“電線”。

萊思羅普稱這一過程為光刻。他生產(chǎn)的晶體管比以前小得多，直徑只有0.1英寸，高度只有0.0005英寸。光刻技術(shù)使人們可以構(gòu)想大規(guī)模生產(chǎn)微型晶體管。1957年，萊思羅普申請了這項技術(shù)的專利。隨著軍樂隊的演奏，軍方為他的工作頒發(fā)了一枚獎?wù)�，并給了他25000美元的獎金，他用這筆獎金給家人買了一輛納什·蘭布勒旅行車。

哈格蒂和基爾比立即意識到，萊思羅普的光刻工藝比美國陸軍給他的25000美元獎金要值錢得多�！懊癖鳬I號”導彈計劃需要數(shù)千塊集成電路，阿波羅太空船需要數(shù)萬塊集成電路。而光和光刻膠可以解決大規(guī)模生產(chǎn)問題，以手工焊接導線無法解決的方式實現(xiàn)芯片制造的機械化和小型化。

在TI實施萊思羅普的光刻工藝需要新材料和新工藝�？逻_的光刻膠純度不足以保證大規(guī)模生產(chǎn)，因此TI自己購買了離心機，并對柯達提供的化學品進行再加工。萊思羅普乘坐火車在美國各地尋找“掩�！�，這種掩模用于將精確的圖案投射到覆蓋光刻膠的半導體晶圓上。他最終得出結(jié)論，現(xiàn)有掩模公司的產(chǎn)品都沒有足夠的精度，因此TI決定自己制造掩模。基爾比的集成電路所需的硅片必須是超純的，超出任何公司的銷售品質(zhì)范圍。因此，TI也開始自己生產(chǎn)硅片。

當一切都標準化時，大規(guī)模生產(chǎn)才有效。通用汽車公司能夠?qū)⒃S多標準的汽車零件用于所有從裝配線上下線的雪佛蘭。在半導體方面，像TI這樣的公司，缺少可檢測出制造集成電路的原料是否符合標準的工具�；瘜W品中含有當時無法檢測到的雜質(zhì)，溫度和壓力的細微變化可能會引起意外的化學反應(yīng)，投射光線的掩�？赡鼙换覊m顆粒污染，一點點雜質(zhì)就可能使整批產(chǎn)品報廢。唯一的改進方法是反復(fù)試驗，TI組織了數(shù)千次實驗來評估不同溫度與化學物質(zhì)組合對生產(chǎn)工藝的影響。基爾比每周六都在TI的走廊上踱步，檢查工程師的試驗。

TI產(chǎn)品工程師瑪麗·安妮·波特（Mary Anne Potter）花了幾個月時間進行全天候試驗。 波特是第一位獲得得克薩斯理工大學物理學學位的女性，她受雇于TI，以擴大“民兵”導彈的芯片生產(chǎn)規(guī)模。她經(jīng)常上夜班，從晚上11點工作到第二天上午8點，以確保試驗按計劃進行。

收集數(shù)據(jù)需要數(shù)天的試驗。然后，她用滑動尺計算指數(shù)和平方根，將結(jié)果繪制在圖表上，并對數(shù)據(jù)進行回歸分析，這一切都依靠手工操作。依靠人類“計算機”處理數(shù)字，是一個緩慢、費力、痛苦的過程。

但試錯是TI當時唯一的選擇。

1958年，張忠謀與萊思羅普同期來到TI，負責晶體管的生產(chǎn)線。 自從離開上海，張忠謀先是去了香港，然后又去了波士頓。他被哈佛大學錄取，成為當時大學一年級里唯一的中國學生。在學習莎士比亞文學一年后，張忠謀開始擔心自己的職業(yè)前景�！斑@兒有華裔美國人洗衣店，有華裔美國餐館，”他回憶道，“20世紀50年代初，一個華裔美國人能從事的唯一真正嚴肅的中產(chǎn)階級職業(yè)是技術(shù)性的�！睆堉抑\認定機械工程似乎比英國文學更可靠，所以他轉(zhuǎn)到了麻省理工學院。

畢業(yè)后，張忠謀被喜萬年（Sylvania）聘用。喜萬年是一家大型電子公司，在波士頓以外的地方設(shè)有工廠。他的任務(wù)是提高喜萬年的制造成品率。張忠謀白天熟悉喜萬年的生產(chǎn)工藝，晚上學習肖克利的《半導體中的電子和空穴》（Electrons and Holes in Semiconductors），這本書是早期半導體電子學的“圣經(jīng)”。在喜萬年工作三年后，張忠謀收到了TI的工作邀請，于是搬到了得克薩斯州的達拉斯。他回憶道，這里是“牛仔之鄉(xiāng)”，是一片以“95美分牛排”為標簽的土地。他負責經(jīng)營一條用于IBM電腦的晶體管生產(chǎn)線，當時這種晶體管太不可靠了，TI的成品率幾乎為零。幾乎所有產(chǎn)品都有缺陷，會導致電路短路或故障，因而不得不被扔掉。

作為一名橋牌高手，像玩他最喜歡的紙牌游戲一樣，張忠謀有條不紊地從事制造業(yè)工作。到達TI后，他開始系統(tǒng)地調(diào)整不同化學物質(zhì)組合的溫度和壓力，以確定哪種組合最有效，他的直覺讓同事們感到驚訝和害怕。一位同事回憶道：“你和他一起工作時必須小心。他坐在那里，吸著煙斗，透過煙霧看著你�！睘樗ぷ鬟^的得克薩斯州人認為他“像一個佛陀”。在煙霧的背后，是一個無與倫比的大腦。一位同事回憶道：“他對固體物理學有足夠的了解，足以支配任何人。”他以“強硬的老板”標簽著稱。一名下屬回憶道：“張忠謀對待員工非�？量�，如果你沒有被張忠謀折磨過，你就沒有在TI工作過�！� 不過，張忠謀的方法產(chǎn)生了效果。幾個月內(nèi)，他的晶體管生產(chǎn)線的成品率躍升至25%。 美國最大的科技公司IBM的高管來到達拉斯研究他的方法。 很快，他被任命為TI整個集成電路業(yè)務(wù)的負責人。

和張忠謀一樣，諾伊斯和摩爾認為芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展沒有止境，只要他們能搞清楚如何大規(guī)模生產(chǎn)。諾伊斯意識到，他的麻省理工學院同學萊思羅普發(fā)現(xiàn)了一種可以改變晶體管制造業(yè)的技術(shù)。他在研究生院時曾和他一起爬過新罕布什爾州的山。諾伊斯迅速采取行動，聘請了萊思羅普的實驗室合作伙伴——化學家詹姆斯·納爾來仙童開發(fā)光刻技術(shù)。諾伊斯解釋道：“除非我們能做到，否則我們的公司就會完蛋�！�

仙童的制造工藝由像安迪·格魯夫一樣的生產(chǎn)工程師來改進。格魯夫于1956年逃離匈牙利政府，以難民的身份先抵達紐約，后在加州大學伯克利分校攻讀博士學位。1962年，他寫信給仙童要求面試，但被告知稍后再試一次。拒絕信解釋道：“我們希望我們的年輕人在完成其他所有面試后再來我們這里面試�！备耵敺蚧貞�，仙童的拒絕信“令人厭惡”，這是硅谷自大的早期跡象。但隨著市場對仙童產(chǎn)品的需求增加，該公司突然迫切需要化學工程師。一位公司高管打電話給加州大

學伯克利分校，要求提供化學系最好的學生名單。格魯夫名列榜首，被召喚到帕洛阿爾托與摩爾會面。格魯夫回憶道：“那是一見鐘情�！彼�1963年被聘用，并將與諾伊斯和摩爾一起打造芯片產(chǎn)業(yè)，度過余生。

發(fā)明晶體管的諾貝爾獎授予了肖克利、巴丁和布喇頓�；鶢柋群髞硪虬l(fā)明了第一個集成電路而獲得諾貝爾獎。如果諾伊斯沒有在62歲時去世，那么他會與基爾比分享這個獎項。這些發(fā)明是至關(guān)重要的，但光靠科學還不足以建立芯片產(chǎn)業(yè)。半導體的傳播既得益于學術(shù)物理，也得益于巧妙的制造技術(shù)。麻省理工學院和斯坦福大學等學校在發(fā)展半導體知識方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用，但芯片產(chǎn)業(yè)之所以起飛，是因為這些院校的畢業(yè)生花了多年時間優(yōu)化生產(chǎn)流程，使大規(guī)模生產(chǎn)成為可能。正是工程和直覺，以及科學理論，使貝爾實驗室的專利變成了一個改變世界的行業(yè)。

肖克利被公認為是他那一代最偉大的理論物理學家之一，他最終放棄了成為富翁和讓自己的名字登上《華爾街日報》的努力。他對晶體管理論的貢獻很重要。但正是那叛逆的八名年輕工程師拋棄了肖克利半導體公司，以及后來在TI的一個類似團體，將肖克利的晶體管變成了一種有用的產(chǎn)品——芯片，并將其出售給美國軍方，同時學會了如何大規(guī)模生產(chǎn)。憑借這些能力，仙童和TI進入了20世紀60年代中期，開始面臨一個新的挑戰(zhàn)：如何將芯片轉(zhuǎn)變?yōu)榇蟊娛袌霎a(chǎn)品。