《芯片戰爭：世界最關鍵技術的爭奪戰》第六部分：真正的男人要有晶圓廠

《芯片戰爭：世界最關鍵技術的爭奪戰》是美國經濟史學家克里斯·米勒撰寫、蔡樹軍翻譯的科技類著作。該書以半導體產業全球分工為主線，追溯從冷戰至今的芯片技術發展歷程，闡釋芯片在現代軍事、經濟和地緣政治中的戰略地位。全書涵蓋美國通過技術博弈確立主導地位、臺灣半導體產業崛起、華為5G技術受限等案例，分析全球芯片短缺與供應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光刻機研發困境等議題，揭示大國在人工智能與軍事技術領域的核心博弈。

“真正的男人要有晶圓廠”

戴勞力士表、開勞斯萊斯車、創立AMD的杰瑞·桑德斯喜歡把擁有一家半導體晶圓廠比作在游泳池里養一條寵物鯊魚。鯊魚的飼養成本很高，需要時間和精力來維持，最終還可能會害死你。即便如此，桑德斯仍然確信一件事：他永遠不會放棄自己的晶圓廠。盡管他在伊利諾伊大學讀本科時學習過電氣工程，但他從來不是一個制造業的人。他憑借在仙童市場營銷方面取得的成績，成為該公司最耀眼、最成功的推銷員。

桑德斯的專長是銷售，但他從未想過放棄AMD的制造工廠，盡管臺積電等芯片制造廠的崛起使得大型芯片公司有可能考慮剝離其制造業務，并將其外包給亞洲的芯片制造廠。桑德斯在20世紀80年代與日本爭奪DRAM市場份額，在20世紀90年代與英特爾爭奪個人電腦市場份額，此后致力于自己的晶圓廠。他認為，晶圓廠對AMD的成功至關重要。

不過，就連他也承認，在擁有和運營一家晶圓廠的同時，賺錢變得越來越困難。問題很簡單：每一代技術的進步都會使制造廠變得更昂貴。幾十年前，張忠謀也得出了類似的結論，這就是他認為臺積電的商業模式優越的原因。像臺積電這樣的代工廠，可以為許多芯片設計公司制造芯片，從而從其他公司難以復制的大規模生產中榨取利潤。

盡管芯片行業的許多領域面臨設計與制造分離的情況，但并非所有領域都如此。21世紀初，半導體已分為三大類。第一類是邏輯芯片，是指運行智能手機、計算機和服務器的處理器。第二類是存儲芯片，指的是DRAM（提供計算機運行所需的短期內存）和NAND（隨著時間的推移記住數據）。第三類芯片比較分散，包括將視覺或音頻信號轉換為數字數據的傳感器等模擬芯片、與手機網絡進行通信的射頻芯片，以及管理設備如何使用電力的芯片。

第三類并不是主要依靠摩爾定律來推動性能的改進，聰明的設計比縮小晶體管更重要。如今，大約四分之三的這類芯片是在180納米或以上節點的工藝線上生產的，這是一種在20世紀90年代末首創的制造技術。因此，這一細分市場的經濟性不同于邏輯芯片和存儲芯片，這兩類芯片必須無情地縮小晶體管才能保持領先地位。第三類芯片的制造廠通常不需要每隔幾年就競相制造更小的晶體管，因此它們的成本要低得多，平均只需要四分之一的先進邏輯芯片或存儲芯片制造廠的資本投資。如今，最大的模擬芯片制造商在美國、歐洲和日本。大部分芯片的生產也發生在這三個地區，只有一小部分外包到中國臺灣和韓國。其中，最大的模擬芯片制造商是TI，該公司未能在個人電腦、數據中心或智能手機生態系統中建立起英特爾式的壟斷地位，但仍然是一家中等規模、高利潤的芯片制造商，擁有大量模擬芯片和傳感器產品。現在，除了歐洲和日本的類似公司外，還有許多其他總部位于美國的模擬芯片制造商，比如安森美（Onsemi）、思佳訊和亞德諾（Analog Devices）。

相反，內存市場一直被接受代工的少數幾個工廠（主要在東亞）主導。這兩種主要類型的存儲芯片（DRAM和NAND）不是來自以發達經濟體為中心的分散供應商，而是由少數幾家公司生產。對于20世紀80年代硅谷與日本競爭的半導體DRAM存儲芯片而言，一個先進的晶圓廠可能耗資200億美元。過去有幾十家DRAM生產商，但現在只剩下三家主要生產商。20世紀90年代末，日本幾家苦苦掙扎的DRAM生產商合并為一家名為爾必達（Elpida）的公司，該公司試圖與美光、三星和SK海力士（SK Hynix）競爭。到2010年，這四家公司控制了大約85%的市場份額。但是，爾必達一直在為生存掙扎，直到2013年被美光收購。與在韓國生產大部分DRAM的三星和SK海力士不同，美光的一系列收購讓它在日本、中國臺灣、新加坡以及美國擁有DRAM制造廠。新加坡等國家和地區的補貼鼓勵美光維持并擴大其工廠產能。因此，盡管有一家美國公司是世界三大DRAM生產商之一，但大多數DRAM的生產在東亞。

另一種主要類型的存儲芯片NAND的市場也以亞洲為中心。三星是最大的競爭者，提供了35%的市場份額，其余的由韓國的SK海力士、日本的鎧俠以及兩家美國公司美光和西數（Western Digital）生產。韓國公司幾乎只在韓國或中國生產芯片，但美光和西數的NAND只有一部分在美國生產，其余在新加坡和日本生產。與DRAM一樣，雖然美國公司在NAND生產中發揮著重要作用，但美國制造的份額很低。

美國在存儲芯片產量方面處于二流地位并不是什么新鮮事。這可以追溯到20世紀80年代末，當時日本首次在DRAM產量上超過美國。近年來的重大變化是，美國生產的邏輯芯片的份額大幅下降。如今，建造一個先進的邏輯晶圓廠耗資200億美元，這是一筆巨大的資本投資，很少有公司能負擔得起。與存儲芯片一樣，一家公司生產的芯片數量與成品率（實際可用的芯片數量）存在相關性。考慮到規模化生產的好處，制造先進邏輯芯片的公司數量不斷減少。

除了英特爾之外，許多美國主要邏輯芯片制造商放棄了自己的晶圓廠，將制造進行外包。摩托羅拉、國家半導體等此前的主流公司接連破產、被收購。或者，我們看到它們的市場份額在縮水。它們被無晶圓廠公司取代，這些公司通常從傳統半導體公司聘請芯片設計師，但將制造外包給臺積電或亞洲其他芯片制造廠。這使得無晶圓廠公司能夠專注于它們的優勢——芯片設計，而不需要同時具備制造芯片的專業能力。

只要桑德斯擔任首席執行官，他創辦的AMD公司就一直會從事邏輯芯片的生產，比如個人電腦的處理器。老派硅谷首席執行官一直堅持認為，將半導體制造與設計分離會導致效率低下。但正是文化，而不是商業推理，讓芯片設計和芯片制造一體化保持了如此長的時間。桑德斯仍然記得羅伯特·諾伊斯在仙童的實驗室里搗鼓的日子。桑德斯支持AMD自主制造的論點，是基于一種很快就過時的男子氣概。20世紀90年代，當桑德斯聽到一位記者打趣地說“真正的男人要有晶圓廠”時，他把這句話當成了自己的觀點。桑德斯在一次行業會議上宣稱：“現在聽我說，好好聽我說，真正的男人要有晶圓廠！”