芯片戰(zhàn)爭 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，我們可能會經(jīng)歷一場重大的技術革命，這就是人工智能產(chǎn)業(yè)革命，而這種技術革命，一定會有芯片半導體的參與，2023年下半年很可能也會出現(xiàn)全球半導體的周期拐點。但其實對于我們絕大多數(shù)人來說，芯片半導體都是一個十分高大上的區(qū)域，我們并不太了解這個產(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，簡單回顧一下芯片的發(fā)展歷史，這本書是2021年華中科技大學出版的，作者叫做余盛。是個企業(yè)咨詢專家 ，也是個財經(jīng)作家，他也并非是科學家研究員，所以對于這種高精尖的產(chǎn)業(yè)認知，也不可能全對。甚至還會有很多的局限性。

另外，芯片這個行業(yè)，會遵循摩爾定律，2年基本就會發(fā)生天翻地覆的變化，所以很可能我們在播出這本書的時候，整個行業(yè)已經(jīng)變化了。甚至當您聽到這本書的時候，這本書的內(nèi)容，已經(jīng)成了歷史。到時候，我們再做相應的更新吧。

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

華為受到制裁，大家都知道，本來麒麟芯片大有可為，是唯一能與蘋果對抗的，國產(chǎn)5納米工藝芯片。但是在2020年，麒麟芯片就無法再生產(chǎn)。美國商務部下令，任何廠商，沒有許可證，都不能給華為設計和制造芯片。華為旗下的海思半導體，瞬間面臨無米下鍋的尷尬。但一開始，華為還是繞開了禁令，自建系統(tǒng)，自建生態(tài)應用，但很快，美國進一步升級，只要用到美國技術，就都屬于受限范疇。很快臺積電宣布，無法再向華為供貨。他是華為5納米制程芯片的唯一供應商，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。以至于華為手機后來始終無法實現(xiàn)5G版本。

至于中國大陸自己的晶圓代工廠，作者說，目前中芯國際已經(jīng)實現(xiàn)了14納米技術，7納米還在研發(fā)當中。所以根本不可能為華為提供5納米先進制程的芯片。那么，我們?yōu)槭裁瓷a(chǎn)不了5納米芯片呢？主要是因為缺乏關鍵設備，也就是那個光刻機，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。中芯國際之前企圖定了一臺，但因為受到美國阻撓，而拿不到貨。中國本土光刻機生產(chǎn)商，還停留在90納米制程芯片的光刻機，所以差距不是一般的大。

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

那么為什么小小的一個芯片，中美差距如此之大呢，我們還得從他的歷史講起。大家都知道愛迪生發(fā)明了電燈泡，但其實也是愛迪生，開啟了電子學的大門。后來人們就知道，高溫會導致金屬物質上的電子活性增強，并產(chǎn)生游離現(xiàn)象，如果有正電壓強力吸引，電子就會在真空狀態(tài)中流動。于是英國人費萊明就造出了全世界第一支二級真空電子管，也就是我們說的二極管。后來又有人，在里面加了一個電子，從而形成了一個三極真空管。讓信號的無線傳送成為可能。為廣播電視等無線電技術，鋪平了道路。

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

所以真空管的發(fā)明人，干脆把專利給賣了。賣給了美國電話電報公司，也就是AT&T，他的前身就是美國貝爾電話，當時他的利潤極其豐厚，所以有的是錢，還創(chuàng)建了貝爾實驗室。他們買下這個專利的目的是為了改造他。用半導體制造一個電子管，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，都要遠小于真空管，而且結實耐造。

但遺憾的是，貝爾實驗室，并沒把他用到通信領域，而只是接著研究，或者出售專利賺錢，這已經(jīng)成為了貝爾實驗室重要的商業(yè)模式。后來美國政府反壟斷，讓AT&T開放貝爾實驗室的技術，給他的競爭對手。于是有二三十家企業(yè)，以極低的價格，獲得了這個晶體管技術授權。其中就包括通用電氣和美國無線，還有IBM和摩托羅拉，也都把晶體管技術，拿去做通信領域的研究。

1954年，貝爾實驗室做出來了第一臺晶體管計算機，是當年真空管計算機效率的200倍。而且功耗低了很多。但直到此時，晶體管的主要材料都是鍺這個金屬，但是他的價格太貴，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，制作起來對技術的要求更高。于是就有一家公司，盯上了這個痛點，這就是現(xiàn)在大名鼎鼎，當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)期間給國家生產(chǎn)國防電子產(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的授權，而且他們也很有戰(zhàn)略眼光，甚至直接去貝爾實驗室挖墻腳。一個叫做 戈登蒂爾的人，跳槽到了德州儀器，他的理由很簡單，就是想回故鄉(xiāng)工作。但那會德州可不是什么好地方，基本被視為一個只有石油和牛仔的蠻荒之地。大概相當于中國40年前的深圳。

1954年，蒂爾終于研發(fā)出了一個可商用的硅晶體三極管，當時就震驚了整個學術界。美國軍方，馬上跑到德州儀器，下了大單。大規(guī)模采購硅晶體管，用于雷達和導彈系統(tǒng)。軍方對于這種穩(wěn)定性的材料，需求度極高。價格完全不是問題。所以在整個50年代，其實美國軍方，才是支撐半導體行業(yè)快速發(fā)展的第一大客戶。后來，美國人又跟蘇聯(lián)讓在航天領域對抗，無論是衛(wèi)星還是火箭，美國人都盡量使用硅管，這也支撐了硅谷的需求。

后來德州儀器還發(fā)明了，第一臺晶體管收音機。也投入巨資建立了硅管生產(chǎn)線，批量生產(chǎn)能力啟動，讓價格從16美元，降到了2.5美元。作者說，當年的收音機跟現(xiàn)在的手機差不多，當時賣50美元一臺，相當于現(xiàn)在的1000美元，而德州儀器一年就賣出去了10萬臺。

但是當時德州儀器卻并沒怎么賺錢，甚至這個業(yè)務還是虧欠的，他的目的就是規(guī)模。有了規(guī)模他就能進一步把硅的價格打下來，這樣鍺的性價比就會越來越差。一旦大家都只能用德州儀器的產(chǎn)品，那么他就會代表整個半導體產(chǎn)業(yè)。

后來，美國軍方又提了一個要求，說我們的航空母艦上，有35萬個電子設備，這太復雜了，你們能不能把電子元器件整合在一起。讓他們彼此相連，給我們提供一個半成品。這樣穩(wěn)定性會高很多，其實這就是最早的集成電路的想法。當時有兩種邏輯，1是用薄膜制造各種器件，2是做微模塊。

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

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

本書內(nèi)容，只免費播出一集

近期我們還播出了如下書籍：