晶際大戰

自從俄羅斯蠻橫無理地入侵烏克蘭，很多人大概也不再相信另一場大規模戰爭是不可能的，畢竟在極權專制的軍事強權國家，只要領導人犯蠢或意氣用事，可能不會相信和平對全人類才有利。當初歐美傻到以為讓俄國權貴只要能把豪華遊艇開到地中海度假時照三餐享用頂級紅酒、鵝肝醬、松露，他們就只會想要用貿易和外交手段解決問題，而一般平民吃不到麥當勞時就會揭竿起義⋯⋯

屋漏偏逢連夜雨，原本疫情的打擊結束後，各國開始紛紛解除管制，經濟本應有所起色，可是俄烏戰爭一開打，全球民生經濟又哀鴻遍野，平民百姓原本萬物皆漲只有薪水不漲的慘況雪上加霜，因為烏克蘭大草原地處歐亞大陸最大的黑土帶，雖然烏克蘭人均收入相當低，可是肥沃的土壤讓她成為全球大糧倉，戰爭對基礎建設的破壞以及土地的污染，恐怕在未來幾十年都會造成不良影響。

全球也赫然發現，如果這場戰爭發生在東亞，直接涉及高收入的台灣，恐怕就不是通貨膨脹這麼簡單而已了。拜疫情控制得比大部分先進國家得當所賜，台灣經濟不僅逆勢成長，各各先進國家還發現，台灣掌控了全球先進晶片產能的壓倒性多數，只要這些晶片因戰亂而停產，就會直接衝擊全球製造業、IT產業、醫療產業以及汽車產業，那就完全不是什麼量化寬鬆等貨幣政策可以拯救的。

先進晶片成為世界上最搶手的商品，這可能讓許多人始料未及。近幾十年來，晶片無疑已成為世界上最受歡迎和必不可少的電子產品中最不可或缺的組成部分。從高端奢侈電子產品到普通家用電器都離不開大量晶片，從智慧手機到電腦，從微波爐到洗衣機，從汽車到飛機，從醫療設備到工廠車床都可見晶片的蹤影。 政府、銀行、社交媒體、電子郵件仍至全球證券交易所等關鍵基礎設施也同樣依賴於這些晶片。拜晶片的快速發展所賜，過去先進國家的人民才有機會使用得到的3C產品和服務，也充斥發展中國家市場，拉近了世界各地的距離。

其實早在疫情前，川普政府發起的美中貿易戰中，晶片就成了主角，而美國禁售各種先進晶片給中興通訊以及華為，禁售各種先進晶片給他們，直接把華為從頂尖跨國企業降維打擊成二流中國本土企業，姑且不論中國國營企業趁虛而入扯後腿。而美國也赫然發現，這些晶片禁令，不是美國單方面說的算，他們還需要台灣等國的配合，因為美國生產的晶片不僅市占率不高，而且先進晶片幾乎都是在東亞生產的，而半導體重鎮如日本、韓國、台灣都在虎視眈眈的中國旁邊。美國近年通過所謂的「晶片法案」，試圖讓美國重回晶片製造的重地。只是這可能在未來十年、二十年都難以辦到。

而中國也醒悟到，他們與先進晶片的研發和生產無關，儘管中國各地政府在中央的一聲令下投入大量資金，但被騙子騙走的，可能比投入廠房生產的還多。這讓中國也產生了極大的焦慮，因為關鍵資源被鎖喉了（用中國普通話來說是「卡脖子」）。中國在2021年進口的晶片高達四千多億，比石油多了不止兩倍。過去中國民間嘴炮「馬六甲困境」，因為中東的石油要途經馬六甲海峽，可是相較先進晶片之下，石油的產地分散太多了，要突圍也輕易許多。晶片產業現在既決定了全球經濟格局，也決定了地緣政治力量的平衡。

想要瞭解整個晶片戰爭的起因和後果，絕不能錯過《晶片戰爭：矽時代的新賽局，解析地緣政治下全球最關鍵科技的創新、商業模式與台灣的未來》（CHIP WAR: The Fight for the World’s Most Critical Technology），作者克里斯．米勒（Chris Miller）在美國塔夫茨大學（Tufts University）的弗萊徹學院教授國際史，他把俄羅斯和中國歷史方面的專業知識帶到解說晶片的製造。這本好書記錄了半導體晶片的發展、擴散和戰略部署，能讓一般民眾快速掌握晶片的歷史，並且無負擔地瞭解其中的意義，尤其是主要故事地點是在台灣。如果台灣人連自己的優劣勢都不想也不能搞清楚，誰來呢？








英特爾（Intel）創始人之一高登．摩爾（Gordon E. Moore，1929－）在大概半世紀前提出了摩爾定律（Moore’s law），預測積體電路上可容納的電晶體數目，在成本不變的情況下約每隔兩年便會增加一倍（後來修正成每一年半）。 六十年前，四個電晶體可以裝在一個晶片上， 今天的話已超過百億個，最先進的還超過兩百億個。也因為《晶片戰爭》的科學和科技內容和知識不多，如果想進一步搞懂科技方面的歷史，可以再讀《賈伯斯傳》（Steve Jobs）作者艾薩克森（Walter Isaacson）的《創新者們：掀起數位革命的天才、怪傑和駭客》（THE INNOVATORS: How a Group of Hackers, Geniuses, and Geeks Created the Digital Revolution）（請參見〈傳奇的賈伯斯傳（Steve Jobs）〉和〈數位革命的創新者們〉）。

先進晶片的生產，已成為地表上人類史上最高科技的工業生產活動了，台灣壟斷了超過九成先進晶片的代工生產，而剩下的不到一成幾乎完全被韓國壟斷。而這樣的壟斷，完全不可能用反托拉斯法來避免，因為只有台灣科學園區的阿宅工程師，懂得如何賣肝地操作全世界最先進和複雜的機台以高良率的方式生產先進晶片，而生產的過程要大量使用日本公司壟斷的各種超純藥劑。

事實上，也不是只要有台灣或美國就能生產先進晶片，因為現在只有荷蘭的ASML才能製造、組裝最先進的極紫外光（EUV）曝光機，並且培訓工程師操作。而ASML的EUV曝光機，也一定要使用美國西盟（Cymer）的EUV光源，需要以時速兩百英里在真空加速肉眼看不見的上千萬顆錫顆粒，以雷射轟擊每顆五萬次。 產生出的EUV要使用德國蔡司（Carl Zeiss）的頂極光學鏡片反射和聚焦，生產過程中要保持高度無塵，並且需要使用到美國、英國、以色列研發的軟體。

我臥底在一些反智自嗨的LINE群組，三不五時看到什麼台積電要把整個生產線外移已是家常便飯，最近還看到什麼ASML不理美國，決定以後生產的EUV曝光機只會售賣中國的謠言惑眾。而電視上學無術的文科生名嘴的瘋狂嘴炮，連最基本的物理定律都不懂，就能大言不慚地談論晶片，以為和生產薯片（英文也叫chips）差不多，真的很可笑也可悲，可能再嘴炮下去，他們都以為自己是刀槍不入的鋼鐵人了吧？

要製造先進晶片，涉及包括美國、台灣、荷蘭、日本、韓國、德國、英國、愛爾蘭、以色列、斯洛維尼亞、希臘等等各國最頂尖的工程師的嘔心瀝血之作，才能打造和操作地表上最精密和複雜的儀器，這背後還有各國對民主自由、資本主義和自由貿易的信任和信仰。先進晶片不僅資本投入極為雄厚，打造先進製程的工廠，要投入幾百億美元，足以動搖許多國家的國本，並且風險非常高。幾十年專業分工的國際貿易以及收益最大化的趨勢下，這些先進國家自己能夠掌控的技術愈來愈少，可是卻越來越尖端！

晶片的歷史，可追溯到1955年，諾貝爾物理學獎得主蕭克利在加州山景城開設了蕭克利半導體公司，部分原因是為了照料在帕羅阿圖的年邁母親。 這造就了舊金山灣區南部後來發展成所謂的矽谷。 但矽谷的真正創立要歸功於受不了蕭克利獨斷獨行的「八叛逆」（traitorous eight），包括摩爾等八位阿宅工程師，共同創辦了快捷半導體公司（Fairchild Semiconductor，或譯作仙童半導體公司）。 美國的國防工業和高消費需求推動了快捷半導體、德州儀器、英特爾、AMD 等美國高科技公司的發展。其中，英特爾率先設計和生產晶片，有一度「Intel Inside」是大部分電腦的共同品牌。

隨著戰爭變得越來越「資訊化」和「智慧化」，各國政府和軍隊也越來越關注確保可靠的晶片供應。 能夠利用晶片產生更強大運算力的軍隊，將積累相當大的戰略優勢，包括更精確的武器、更先進的偵測和衛星系統、更好的預測性維護能力以及更靈活的無人機。《晶片戰爭》就提到導彈中裝載的晶片，能讓導彈在飛行過程中不斷進行運算，快速不停修正飛行軌跡精準命中目標。而俄羅斯在缺乏晶片之下，只能狂轟濫炸。

早在冷戰時期，蘇聯人也想要分一杯羹。1960年代莫斯科派了許多特務到美國史丹佛大學以學術交流的名義偷學了半導體的研究和製造，並且竊取了許多機密。 蘇聯當時試圖對自己版本的矽谷——澤列諾格勒進行逆向工程。可是，與美國晶片製造相比，這種複製策略讓蘇聯永遠處於二三流狀態，姑且不論政治上一再對工程師的干擾，三不五時把他們捉去流放或勞改。

自由歐洲過去未能意識到晶片的重要性，錯過了晶片發展的很大段時期。《晶片戰爭》提到法國總統戴高樂（Charles de Gaulle，1890－1970）收到1962年日本首相池田勇人（Hayato Ikeda，1899－1965）贈送電晶體收音機作為禮物時，顯然對它極為不屑， 認為那是資產階級的俗氣宅發明，以為法國才有高貴、典雅的精品。然而，歐洲後來卻也成為關鍵——荷蘭的ASML掌控了EUV曝光機，能在晶圓中蝕刻出奈米級尺寸的電晶體。ASML最近最先進一台EUV曝光機的成本就可能高達三億美元。

日本在戰後經濟的崛起，正是因為日本掌握了晶體管的製造關鍵，這要拜索尼的聯合創始人盛田昭夫（Akio Morita，1921－1999）所賜，他率先將晶片用於消費電子產品。 身為清酒造酒廠的繼承人，他反而全力投入半導體，並建立了一家戰後重振日本經濟而聞名的公司，並且向美國等先進國家市場銷售隨身聽等電子產品。然而， 盛田昭夫卻傻到和日本極右派一起出書，以為日本永遠能在晶片上宰制美國，引起後者的戒心，決定扶持其他國家。

於是，韓國、香港、新加坡和台灣開始崛起。 三星的創始人李秉哲在1930年代開始經營魚乾。三星在1960年代開始生產電子產品，但直到1980年代才轉向半導體製造，而三星在DRAM記憶體晶片市場就把原本的霸主日本整個打趴。三星代工的晶片數量雖不及台積電，可是把自家使用的算上，是生產先進晶片最大的廠商，下來才是台積電（TSMC），再下來是英特爾。

我恨不得二十年前就讀到這本書，如果那時候我把全部身家投入購買台積電的股票，現在的工作就單純是興趣和結交朋友的樂事了！台灣是什麼時候得到這個契機呢？是在德州儀器（TI）放棄了讓張忠謀（Morris Chang）擔任CEO之時。 在1980年代初期，在台灣政府的邀請下，張忠謀前往台灣，先是擔任工業技術研究院院長，後來他建立了台積電作為晶圓代工廠，為其他科技公司製造晶片。台積電可以專注於提高晶圓廠的效率，同時與所有最大的晶片設計公司，尤其是蘋果公司合作。當時，多年來一直為蘋果電腦生產晶片的英特爾選擇不為iPhone生產晶片，因為他們當時沒預見遠大的前景。事後諸葛來看，這壯大了台積電並且削弱了英特爾。

其實，張忠謀當初讓台灣成為晶圓代工的重心，原本是不少科技人不屑的，因為那樣無法創造全球知名品牌，而一般消費者怎會知曉使用的電腦或手機中的晶片是誰製造的？然而，事實卻證明張忠謀極有遠見，他把台積電定位成高科技印刷廠。也因為台積電只專注生產晶片而不和晶片設計公司競爭，信任又可以發揮極大的作用！晶片設計公司可以完全放心把極為機密的設計交給台積電生產，共榮共好！俗話說：「生子當如孫仲謀」，現在那個姓氏應該改成「張」了。

台積電除了遠見，也因為很早就和ASML共同研發，所以掌握了許多技術上的先機。例如《晶片戰爭》未提到的的浸潤式微影（Immersion Lithography），讓紫外光能蝕刻出更多電晶體，突破傳統乾式顯影技術的局限，讓摩爾定律得以在55奈米製程之後持續延續，更是台積電技術甩開英特爾、三星的一大關鍵。今天許多蘋果電腦的產品都是「加州設計，中國組裝」，事實上大部分晶片來自台積電在台灣製造。

2022年8月，美國眾議院議長佩洛西（Nancy P. Pelosi）訪台，引發了附近中國的括數天的軍事演習。 美國和其他國家對台灣晶片的依賴程度，已經今非昔比。台積電目前已積極推動製造二奈米的先進製程。 相較之下，一些最先進的中國晶圓廠才剛剛開始生產七奈米的晶片。 除了製程之外，台積電生產晶片約佔全球生產的所有晶片的55%。 相比之下，美國每年只生產約12%的晶片，而中國的產量還要少一些。

中國過去在毛澤東的大躍進之下土法煉鋼，沒想到連晶片都以為能家庭生產。中國也是在台積電叛將張汝京創立中芯國際後，才有像樣的半導體產業。在習近平的強勢領導下，想要以不合作的方式盡快取得核心技術的突破。然而，晶片製造的所有重要環節，幾乎全沒中國的份，所有參與的國家都是美國的盟友，雖然也各懷鬼胎，但因為信奉自由民主和自由貿易，還是能夠互相信任。《晶片戰爭》指出，如果中國想在這個生態系統中發揮更大的作用，它的雄心壯志就可以實現。 然而，北京並沒有在一個由美國及其盟友主導的體系中謀求更好的地位，他們肖想重塑世界半導體產業，而不是與之融合。

雖然美國已脫離先進晶片的製造，可是絕大部分先進晶片都是老美設計的，矽谷之所以仍是高科技重鎮，除了早期軍方的支持，就是靠自由的創業環境。然而，幾乎所有中國的半導體公司都依賴政府的支持，因此它們既面向商業目標，也面向國家目標。 中國最先進的長江存儲，戰略意義大過盈利的意義。 華為、長江存儲和長鑫存儲等公司的產品為中國政府提供了竊取、脅迫、間諜和勒索的潛在接點。然而，中國可能只是重蹈蘇聯的覆轍。

晶片所使用的主要材料矽，是地球上最大量存在的元素之一，超級便宜。矽晶片不像天然資源那樣，誰佔領誰賺到。米勒在《晶片戰爭》也主張，無論是以封鎖還是直接入侵的形式，中國想要搶勢台灣半導體產業都可能失敗。 晶片製造是一項極其複雜的活動，它既依賴於全球供應鏈，也依賴於具有大量隱性知識的眾多熟練工程師，這樣超級複雜的製程中，是不可能拿槍脅迫阿宅工程師賣肝就做得出來的。ASML極其複雜和昂貴的EUV曝光機每台有超過45萬個零件，更換來自世界各地生產的零件就是件極為複雜的工作。正如總統蔡英文最近投書國際雜誌寫道，台灣的晶圓廠是抵禦中國侵略的「矽盾」。任何軍事活動造成的任何中斷，對全球各國各方面來說都將是經濟災難。

台灣人可能一覺醒來發現台積電真是護國神山，讓各國愈來愈重視台灣的國際地位，雖然可以不必再妄自菲薄，可是和新竹科學園區無關的人士也大可不必自傲。台灣重押台積電，說不定會在日後產生變相的「荷蘭病」。台積電近年大舉徵才讓頂尖大學畢業生血汗賣肝，其實掏空了許多其他產業應有的競爭力。熟知晶片發展的歷史，也應該知道台灣稱霸有許多機緣巧合，而未來幾乎不可能預測，誰知道何時會憑空發明出一個非矽基的半導體材料呢？屆時沒有其他足夠競爭力的產業支持，恐非全民之福。

總之，讀了《晶片戰爭》，真正瞭解整個半導體產業的錯綜複雜以及地緣政治現實，才不會被名嘴和政客的嘴炮給哄騙，眼睛才會像晶片那樣雪亮！


本文原刊登於閱讀最前線【GENE思書軒】