一部芯片的发展史与竞争史。追溯半导体产业发展历程，直面大国博弈下的芯片竞争格局。
作者简介：[美]克里斯·米勒（Chris Miller），美国塔夫茨大学弗莱彻学院国际史副教授，美国企业研究所珍妮·科克帕特里克（Jeane Kirkpatrick）客座研究员，美国外交政策研究所欧亚区主任，宏观经济与地缘政治咨询公司格林曼特主任。《纽约时报》《华尔街日报》等媒体特约撰稿人。拥有耶鲁大学历史学博士学位和哈佛大学历史学学士学位。
本书以半导体产业发展为主线，串联起技术突破、商业竞争与大国博弈。
如果中国成功，那么中国将重塑全球经济，重新平衡军事力量。第二次世界大战是由钢铁和铝决定的，此后不久的冷战是由核武器定义的。美国和中国之间的竞争很可能由计算能力决定。中国和美国的战略家现在都意识到，从机器学习到导弹系统，从自动车辆到武装无人机，所有先进技术都需要尖端芯片（更正式的名称为“半导体集成电路”）。只有少数公司控制着它们的生产。
第一部分：冷战时期的筹码
核心是半导体技术的起源与早期军事化应用。20 世纪 40-60 年代，晶体管、集成电路相继发明，贝尔实验室、TI、仙童半导体等成为技术先驱，罗伯特・诺伊斯、杰克・基尔比等科学家奠定技术基础。
美国军方成为早期核心客户，“民兵 II 号” 导弹、阿波罗计划的制导计算机均依赖芯片，光刻技术等制造工艺在军事需求推动下快速迭代，张忠谋等工程师在 TI 主导了芯片规模化生产。
诺伊斯、摩尔和他们在仙童的同事知道，他们的集成电路将比其他电子设备所依赖的错综复杂的电线更加可靠。与台面晶体管相比，将仙童的“平面”设计小型化似乎要容易得多。与此同时，更小的晶体管意味着消耗更少的电力。诺伊斯和摩尔开始意识到小型化和低功耗是一个强大的组合：更小的晶体管和更低的功耗将为他们的集成电路创造新的应用。但刚开始，诺伊斯的集成电路的制造成本是用分立件搭建的50倍。每个人都认为诺伊斯的发明很聪明，甚至绝妙，但它需要一个市场。
第二部分：美国世界的电路
聚焦芯片产业的全球化初步布局与美苏、美日竞争。美国通过技术输出、海外建厂（如仙童在香港、马来西亚的组装厂）构建早期供应链，亚洲廉价劳动力成为产业扩张的重要支撑。
苏联试图通过情报窃取和复制策略发展芯片产业，却因缺乏创新生态和供应链支持落后；日本则通过引进技术、政府扶持，以索尼随身听等产品切入消费市场，逐步崛起为美国的重要竞争对手。
美国军方推动 “抵消战略”，将芯片应用于激光制导炸弹等精确武器，重塑现代战争形态。
肖金的“复制”策略从根本上是有缺陷的。“复制”在制造核武器方面发挥了作用，因为美国和苏联在整个冷战期间制造了数万枚核武器。但在美国，TI和仙童已经在学习如何大规模生产芯片。规模化生产的关键是可靠性，这是芯片制造商张忠谋和安迪·格鲁夫在20世纪60年代就关注的一个挑战。与苏联同行不同，他们可以借鉴其他公司的专业知识，制造先进的光学、化学、净化材料以及其他生产机械。如果没有美国公司提供帮助，仙童和TI还可以求助于德国、法国或英国，这些国家都有自己的先进产业。苏联虽然生产大量的煤炭和钢铁，但在几乎所有类型的先进制造业中都落后。
第三部分：失去领导能力？
20 世纪 80 年代，日本半导体产业全面挑战美国主导地位。日本企业凭借更高的产品质量、政府补贴和低成本资本，在 DRAM 存储芯片领域占据优势，美国芯片公司陷入 “死亡螺旋”。
美国光刻设备商 GCA 因管理不善、客户服务缺失，被日本尼康、佳能超越；硅谷企业联合成立 SIA 游说政府，通过《半导体芯片保护法》、Sematech 财团等寻求支持，罗伯特・诺伊斯主导行业协作以挽救美国光刻业，但未能逆转部分领域的落后局面。
当桑德斯将芯片描述为“原油”时，五角大楼完全明白他的意思。事实上，芯片比石油更具战略性。五角大楼的官员们知道半导体对美国军事优势的重要性。自20世纪70年代中期以来，利用半导体技术“抵消”苏联在冷战中的传统优势，一直是美国的战略。当时，诺伊斯的合唱搭档威廉·佩里负责五角大楼的研究和工程部门。美国国防公司接到指示，将其最新的飞机、坦克和火箭装上尽可能多的芯片，从而更好地实现制导、通信、指挥和控制。就产生军事力量而言，这一战略比佩里之外的任何人所认为的都要好。
美国在存储芯片方面明显落后。如果这一趋势持续下去，那么地缘政治变化将不可避免地随之而来。像石原慎太郎这样的极右翼挑衅者没有意识到这一点，但美国领导人预见了类似的趋势。就在石原慎太郎和盛田昭夫合著出版《日本可以说“不”》的同一年，美国国防部前部长哈罗德·布朗发表了一篇文章，得出了几乎相同的结论。布朗在文章中写道：“高科技是外交政策。”
第四部分：美国复兴
美国芯片产业通过战略调整实现复苏。英特尔放弃 DRAM 业务，聚焦个人电脑微处理器，安迪・格鲁夫的 “偏执狂” 管理风格推动企业高效运转；美光凭借成本控制和技术创新，在存储芯片领域坚守阵地。
韩国三星借助美国技术转移、政府支持，成为 DRAM 市场新力量，形成 “敌人的敌人是朋友” 的产业协作；美国通过 DARPA 资助、大学科研合作，在芯片设计软件、无线通信芯片等领域构建新优势。
苏联因芯片产业落后导致军事技术差距扩大，海湾战争中美国精确制导武器的压倒性优势，印证了半导体对军事力量的决定性作用，冷战结束后硅谷成为全球科技核心。
随着日本股市崩盘，日本自吹自擂的长期思维看起来不再那么有远见。日本表面上的主导地位是建立在政府支持的过度投资基础上，这是不可持续的。廉价的资本支持了新半导体制造厂的建设，但也鼓励芯片制造商不考虑利润，只考虑产出。日本最大的半导体公司在DRAM生产上翻了一番，尽管像美光和三星这样的低成本生产商正在击败日本竞争对手。
苏联的火箭和以往一样强大。苏联拥有世界上最大的核武库，但其半导体生产无法跟上，计算机工业落后，通信和监控技术落后，军事后果是灾难性的。奥加科夫向盖尔布解释道：“所有现代军事能力都基于创新、技术和经济实力，军事技术是以计算机为基础的。你们在计算机方面远远领先于我们……在你们国家，每个五岁的小孩都有一台计算机。”
第五部分：集成电路，集成世界？
全球化分工格局深化，中国台湾、中国大陆逐步入局。张忠谋创立台积电，开创芯片代工模式，通过与硅谷的技术、客户绑定，成为全球先进芯片制造核心；中国台湾通过税收优惠、人才引入，构建起完整的芯片产业生态。
中国大陆半导体产业起步较晚，受 “文化大革命”、技术封锁等影响发展滞后，任正非创立的华为从电子贸易切入，逐步涉足电信设备领域，依赖境外芯片供应；中芯国际在政府支持和海外人才助力下，开启大陆芯片制造的追赶之路。
1984年，当荷兰工程师弗里茨·范霍特（Frits van Hout）在获得物理硕士学位并加入阿斯麦时，公司员工问他是自愿还是被迫接受这份工作。范霍特回忆道，阿斯麦除了与飞利浦的关系，“我们既没有制造设施，也没有钱”。
为光刻机建造庞大的内部制造设施是不可能的，取而代之，该公司决定从世界各地精心采购零部件组装系统。依赖其他公司的关键组件会带来明显的风险，但阿斯麦学会了防范这些风险。尽管日本试图制造所有部件，但阿斯麦可以购买市场上最好的部件。随着阿斯麦开始专注于开发EUV工具，从不同来源集成组件的能力成为其最大的优势。
阿斯麦的第二个优势是它在荷兰的位置。20世纪80年代和90年代，阿斯麦在日本和美国之间的贸易争端中被视为中立。美国公司将阿斯麦视为尼康和佳能值得信赖的替代者。例如，当美国DRAM初创公司美光想要购买光刻机时，它转向了阿斯麦，而不是依赖两个主要的日本供应商，这两个供应商都与美光在日本的DRAM竞争对手有着千丝万缕的联系。阿斯麦从飞利浦分拆出来的历史也以惊人的方式促进了与台积电的深厚关系。飞利浦一直是台积电的基石投资者，曾将其制造工艺技术和知识产权转让给初创的台积电。这给了阿斯麦一个内置市场，因为台积电的晶圆厂是围绕飞利浦的制造工艺设计的。1989年，台积电晶圆厂的一场意外火灾也在一定程度上起了推动作用，台积电因此购买了另外19台新的光刻机，这些费用由火灾保险支付。阿斯麦和台积电最初都是芯片行业边缘的小公司，但它们共同成长，形成了一种伙伴关系。如果没有这种伙伴关系，那么如今的计算技术进步将停滞不前。
在格鲁夫离职后的几年里，英特尔错失了机会，这一切都有一个共同的原因。自20世纪80年代末以来，甚至在调整通胀因素之前，英特尔已经实现了25万亿美元的利润，这是其他公司无法比拟的业绩。英特尔通过向个人电脑和服务器芯片收取大量的费用来实现这一目标。基于格鲁夫磨砺并传承给他的继任者的优化设计流程和先进制造技术，英特尔能够维持高价格。英特尔的领导层一贯优先考虑生产利润率最高的芯片。这是一个理性的策略，没有人想要利润率低的产品，但这使得英特尔尝试任何新产品都是不可能的。英特尔专注于实现短期利润目标开始取代长期技术领先地位，从工程师到经理的权力转移加速了这一进程。2005—2013年担任英特尔首席执行官的欧德宁承认，他拒绝了iPhone芯片的生产合同，因为他担心这会对财务产生影响。欧德宁对利润率的执着已深深渗透到英特尔的招聘决策、产品路线图和研发流程中。与晶体管相比，英特尔的领导人更专注于公司的资产负债表。一位英特尔前财务主管回忆道：“它有技术、有人，只是不想受到利润率的打击。”
第六部分：离岸创新？
芯片产业呈现 “设计与制造分离” 的趋势。无晶圆厂模式兴起，英伟达、高通等企业聚焦芯片设计，依托台积电、三星的代工能力发展，英伟达的 GPU、高通的移动通信芯片重塑行业格局。
台积电在张忠谋主导下，通过持续投资研发、协调全球供应链，确立先进工艺优势，成为苹果等科技巨头的核心合作伙伴；格芯等代工企业试图竞争，但难以撼动台积电的领先地位。
美国在芯片设计、设备制造（如应用材料、科磊）领域保持优势，但先进制造环节逐步向中国台湾、韩国转移，全球供应链依赖度持续提升。
模拟芯片并不是主要依靠摩尔定律来推动性能的改进，聪明的设计比缩小晶体管更重要。如今，大约四分之三的这类芯片是在180纳米或以上节点的工艺线上生产的，这是一种在20世纪90年代末首创的制造技术。因此，这一细分市场的经济性不同于逻辑芯片和存储芯片，这两类芯片必须无情地缩小晶体管才能保持领先地位。模拟芯片的制造厂通常不需要每隔几年就竞相制造更小的晶体管，因此它们的成本要低得多，平均只需要四分之一的先进逻辑芯片或存储芯片制造厂的资本投资。如今，最大的模拟芯片制造商在美国、欧洲和日本。大部分芯片的生产也发生在这三个地区，只有一小部分外包到中国台湾和韩国。其中，最大的模拟芯片制造商是TI，该公司未能在个人电脑、数据中心或智能手机生态系统中建立起英特尔式的垄断地位，但仍然是一家中等规模、高利润的芯片制造商，拥有大量模拟芯片和传感器产品。现在，除了欧洲和日本的类似公司外，还有许多其他总部位于美国的模拟芯片制造商，比如安森美（Onsemi）、思佳讯和亚德诺（Analog Devices）。
英特尔认为集成模式有一些好处是正确的，但也有很大的缺点。因为台积电为许多不同的公司制造芯片，现在每年制造的硅片数量几乎是英特尔的三倍，所以台积电有更多的时间打磨自己的工艺。此外，在英特尔将芯片设计初创公司视为威胁的地方，台积电看到了制造服务的潜在客户。由于台积电只有一个价值主张——高效制造，其领导层坚持不懈地致力于以更低的成本制造更先进的芯片。而英特尔的领导者不得不将注意力分散在芯片设计和芯片制造之间。他们最终把两者都搞砸了
第七部分：地缘政治的新战场
中美芯片竞争成为核心矛盾。美国担忧中国科技崛起，通过《芯片和科学法案》、出口管制等手段遏制华为、中芯国际等企业，限制 EUV 光刻机等关键设备对华出口。
中国加速自主研发，在芯片设计软件、中低端芯片制造等领域取得突破，但高端芯片仍受限于设备和技术瓶颈；台积电在美国亚利桑那州建厂，反映全球芯片制造格局的地缘政治博弈。
中芯国际是中国制造业相对成功的典范。华虹和宏力这两家中国芯片制造厂只赢得很小的市场份额。一位中国芯片制造厂的前首席执行官说，中国的每位省长都希望在自己的省内建一家芯片厂，并承诺提供补贴，以确保工厂建成。最终，中国的芯片制造厂遍布各地，但是这些工厂规模小、效率低。外国人看到了中国芯片行业的巨大潜力，但前提是公司治理和业务流程能够以某种方式得到解决。一位欧洲半导体高管解释道：“当一家中国公司说，‘让我们开一家合资企业’时，我听到的则是‘让我们赔钱吧’。”确实，不少合资企业通常沉迷于政府补贴，很少产出有意义的新技术。
紫光是一个自信的猎人，世界上的芯片公司是它的猎物。紫光建立芯片帝国的花费也是令人震惊的。2013年，公司开始在中国国内大肆并购，斥资数十亿美元收购了中国最成功的两家无晶圆厂半导体芯片设计公司——展讯通信（Spreadtrum Communications）和锐迪科（RDA）。公司有关负责人表示，并购将“在中国和海外产生巨大的协同效应”，尽管近十年来几乎没有证据表明协同效应已经实现。
沃克认为，20世纪70年代的抵消是由“数字微处理器、信息技术、新传感器、隐身”驱动的。这一次，它将是“人工智能和自主性的进步”。美国军方已经部署了第一代新型自主运载工具，比如无人船（Saildrone）。这是一种可以在海上漫游数月，同时跟踪潜艇或拦截对手通信的无人帆板。这些装备的成本只相当于一艘典型海军舰艇的一小部分，可以让军方搭载许多装备，并为全球海洋的传感器和通信提供平台。自主水面舰艇、飞机和潜艇也正在开发和部署。这些自主平台将需要人工智能来指导并做出决策。可以使用的计算能力越多，这些平台就越会做出明智的决定。DARPA开发的技术使20世纪70年代的抵消成为可能，现在它正在构想新的战场计算使能转型系统（computing-enabled transformations in warfare）。DARPA的负责人设想，“从最大的军舰到最小的无人机，分布在整个作战空间的计算机都可以相互通信和协调”。挑战不仅仅是将计算能力嵌入单个设备（比如导弹）中，而是将战场上成千上万的设备联网，让它们共享数据，使机器做出更多决策。DARPA资助了关于“人机合作”的研究项目。例如，一架有人驾驶的战斗机与几架无人驾驶飞机并排飞行，这些无人驾驶飞机就是飞行员的另一组眼睛和耳朵。
第八部分：未来的博弈与挑战
芯片技术逼近物理极限，EUV 光刻机成为先进制程的核心瓶颈，阿斯麦凭借全球供应链整合能力，垄断高端光刻机市场，其设备的复杂性使得 “没有 B 计划”。
全球芯片供应链面临地缘冲突、自然灾害等风险，各国纷纷推动供应链本土化；技术创新与大国博弈的交织，使得芯片产业成为影响全球经济、国家安全的核心赛道，未来竞争聚焦于技术突破、生态构建与供应链安全
如今，三家公司主导着全球DRAM芯片市场，这三家公司是美光及其两个韩国竞争对手三星和SK海力士。20世纪90年代和21世纪初，中国台湾的公司花费了数十亿美元试图打入DRAM业务，但从未成功建立盈利业务。DRAM市场需要规模经济，因此小型生产商很难在价格上具有竞争力。尽管中国台湾从未成功建立起可持续的存储芯片产业，但日本和韩国在20世纪70年代和80年代首次进入芯片产业时，都专注于DRAM芯片。DRAM需要专业知识、先进设备和大量资本投资。先进的设备通常可以从美国、日本和荷兰的大型工具制造商那里购买，但工艺菜单是最难的部分。三星在20世纪80年代末进入这一行业时，从美光获得了技术许可，在硅谷开设了一家研发中心，并雇用了数十名美国培养的博士。另一种更快地获取技术工艺菜单的方法是挖猎员工和搜集文件。
即使未来中国的EUV光刻机与阿斯麦目前的设备一样好，但考虑到美国将试图限制中国从其他国家获取部件的能力，中国芯片制造商将难以用该设备生产盈利。因为到2030年，台积电、三星和英特尔已经使用自己的EUV光刻机十年了。在此期间，这些公司将完善自己的使用方式，并且支付了这些工具的成本。到那时，相比使用中国制造的EUV光刻机的公司，它们能够以便宜得多的价格出售使用阿斯麦EUV光刻机生产的芯片。
EUV光刻机只是通过跨国供应链制造的众多工具之一。将供应链的每一部分都国产化的代价将异常昂贵。全球芯片行业每年的资本支出超过1000亿美元。除了补齐目前缺乏的专业知识和设施基础之外，中国还必须考虑这些支出。建立一个尖端的、全国范围内的供应链将需要至少十年的时间，这段时间内的成本将远超过1万亿美元。
这就是为什么中国实际上并没有追求全部国产化的供应链。中国认识到这根本不可能。中国希望建立一个非美国的供应链，但由于美国在芯片行业的影响力及其出口法规的域外权力，非美国的供应链也不现实，但在遥远的未来有可能实现。对于中国来说，在某些领域减少对美国的依赖，增加其在芯片行业中的整体影响力，尽可能多地摆脱瓶颈技术是可行的。