芯片產業70年：21世紀的人類巴別塔_風聞
锐公司-中文财经期刊《商界》官方账号-全球发行量最大的中文财经期刊之一《商界》旗下平台2020-11-24 10:41
鋭公司（ID：shangjiezz）報道
作者/ 鄭 欒
編輯/ 周春林
人類能造出巴別塔嗎？
《聖經·舊約》中載，人類在古巴比倫附近聯合修建一座能通往天堂的高塔。為了阻止人類的計劃，上帝讓人類説不同的語言，使人類不能相互溝通，巴別塔因此失敗。
流傳這個故事的前人們也許不會想到，千百年後，人類仍然在追求着聚沙成塔。只不過，那座塔不再是高聳入雲，而是比塵埃更小，比髮絲更細。
現在的人們，稱之為“芯片”。
01
風投之父與“八叛逆”
在普遍的語境中，當我們説到“芯片”時，往往指的是封裝完成的集成電路。而集成電路中，最重要的組成部分是晶體管。
簡單來説，晶體管就是一個微型開關。晶體管的開關兩種狀態，對應着二進制中的1和0，這就是計算機工作的原理。
1947年12月，當威廉·肖克利、約翰·巴丁和沃爾特·布拉頓研製出第一個晶體管後，人類就踏上了不斷追求更精細、更小的征程。因為，在相同體積裏，集成越多的晶體管，就可以提供越高的運算能力。
1955，肖克利在他的故鄉美國加州的聖克拉拉縣創辦了肖克利半導體實驗室。一批在半導體領域頗有建樹的青年才俊前來投奔。
肖克利雖然是一位天才科學家，卻不擅長管理公司。一位硅谷經理人員説他是 “一位天才，又是一位十足的廢物”。 那些才華橫溢的工程師無法容忍，他們開始謀劃剝奪肖克利的管理權，但沒有成功。
到了1957年，戈登·摩爾等7位工程師準備自立門户。
七人之中的尤金·克萊爾給負責他父親企業銀行業務的紐約海登斯通投資銀行寫了封信，附了一份非常簡單的投資計劃書，這封信輾轉來到了海登斯通投資銀行員工阿瑟·洛克手中。
洛克説服自己的老闆巴德·科伊爾從紐約飛到舊金山，見到了這7位年輕人。
會面之後，他們認為7人都是技術人才，沒有人懂商業和管理。於是7個人不約而同地想到了同在肖克利實驗室工作的羅伯特·諾依斯。就在當天，他們派出了一個代表，説服諾伊斯加入。
這8位年輕人便是日後名震硅谷的“八叛逆”。 他們分別是：羅伯特·諾依斯、戈登·摩爾、朱利亞斯·布蘭克、尤金·克萊爾、金·赫爾尼、傑·拉斯特、謝爾頓·羅伯茨和維克多·格里尼克。
而慧眼識珠的阿瑟·洛克，日後則成為了硅谷風投教父，英特爾和蘋果都是他投出的傑作。
在洛克的牽線之下，八叛逆找到了投資人，成立了一家半導體公司。 公司以大股東費爾柴爾德家族命名，它更為人熟知的名字是意譯過來的“仙童半導體”。
1957年9月18日，8位工程師同時向肖克利提出辭職。惱羞成怒的肖克利痛斥他們“忘恩負義”，並稱他們為“traitorous eight”，這便是“八叛逆”的由來。
深刻影響硅谷和美國的仙童半導體，就此誕生。
02
飄揚的蒲公英
半導體很快進入了集成電路時代。
1958年，德州儀器的傑克·基爾比用鍺材料製造了第一塊混合集成電路。第二年，諾伊斯也製造出基於硅材料的集成電路。
集成電路的出現，意味着計算機體積的縮小和製造成本的降低，並且便於標準化生產，這是人類進入信息時代的第一束光。
截至1966年，德州儀器和仙童半導體成為美國最大的兩家半導體公司，仙童的“八叛逆”取得了預想中的成功。
但仙童的鼎盛並沒有持續很久——公司成立兩年後開始盈利，根據最初的協議，費爾柴爾德家族以300萬美元的價格回購了八叛逆手中的股權，但同時也讓他們失去了對於仙童半導體的控制權，就連擔任總經理的諾伊斯也不能干預仙童半導體的預算計劃、利潤分配等。
漸漸地，仙童半導體開始有員工出走。 1961年2月，拉斯特和赫爾尼，連同他們説服的羅伯茨，三人正式離開仙童，創辦阿梅爾克公司，仙童最初的投資人洛克後來也投資了他們的公司。
此後幾年中，陸續有員工離開仙童。克萊納後來成為了一名投資人，他創立的KP（即後來的凱鵬華盈）後來成為硅谷最頂尖的創投基金。
仙童的銷售副總裁瓦倫丁跳槽到國民半導體，後來創立了大名鼎鼎的紅杉資本；瓦倫丁手下的員工邁克·馬庫拉後來成為蘋果的創始人之一和CEO。
1968年，諾伊斯和摩爾辭職，他們挖走了仙童的研發副主管安迪·格魯夫，三人創建了英特爾。
1969年，仙童銷售主管傑裏·桑德斯帶着7位同事離職，創辦了AMD，成為了英特爾的宿敵。
仙童半導體的光環隨着這些開創者的離開而逐漸消失，隨後幾經輾轉、易主，徹底淪為一家普通的公司。 但這家公司開創了技術入股、風險投資等模式，吃到了美蘇爭霸帶來的軍工訂單激增的紅利，給整個芯片行業帶來了大批人才，還帶動了芯片製造從美國轉移到日本、韓國等國家。
80年代初出版的著名暢銷書《硅谷熱》寫到：“硅谷大約70家半導體公司的半數，是仙童公司的直接或間接後裔。在仙童公司供職是進入遍佈於硅谷各地的半導體業的途徑。1969年在森尼維爾舉行的一次半導體工程師大會上， 400位與會者中，只有24人未曾在仙童公司工作過。”
就像喬布斯所説，“仙童半導體公司就像一朵成熟了的蒲公英，你一吹它，這種創業精神的種子就隨風四處飄揚了。”
03
芯片戰爭
20世紀60年代，美國經濟高增長後人力成本高企，美國便保留核心技術環節，而將勞動密集的製造環節向外轉移。日本抓住電氣化浪潮，大力發展家電產業，產生了東芝、索尼、松下、日立等家電巨頭。家電業的快速發展催化了對半導體芯片的需求。
由此誕生了全球半導體產業的第一次轉移，重心從美國轉向日本。
日本政府對半導體產業相當重視，不僅發佈了多部法律法規鼓勵發展，還牽頭富士通、日立、三菱、NEC和東芝五家骨幹企業，以及日本工業技術研究院電子綜合研究所和計算機綜合研究所組建研究聯合體，共同實施超大規模集成電路。其中，日本政府出資320億日元，企業籌集400億元。
日本的半導體產業得以迅速發展。尤其是DRAM儲存芯片市場中，日本半導體企業採用了售價永遠比對方低10％，過飽和供應的策略，美國半導體產業幾乎難以支撐。日本芯片在全球的市場佔有率一度達到 53%。
美國人坐不住了。
通過兩次釣魚執法，美國人逮捕了日立和三菱公司涉嫌竊取商業機密的兩名工程師，並以此為由派人入駐兩家企業進行監管。
1986年初，美國裁定日本DRAM儲存芯片存在傾銷的行為， 對日本徵收100％反傾銷税，並簽訂了苛刻的《日美半導體協定》。
美國政府的反制措施，加上20世紀80年代初的廣場協議，讓日本半導體產業迅速失去競爭力。到了20世紀90年代，韓國和中國台灣的公司有成本優勢，日本芯片企業開始走向衰退。
在當時，美國對日本半導體產品徵收100%的反傾銷税，但對韓國產品卻只徵收0.74%。 很快，朝鮮半島上的一隻“猛虎”嗅到了機會。
他就是三星帝國的締造者，李健熙。
04
潛龍與猛虎
三星電子於1969年成立，最初的業務是黑白電視。
《日美半導體協定》簽訂一年後，DRAM產品的價格回升，三星半導體第一次實現盈利。
也是在那一年，李秉哲去世，李健熙正式成為三星的掌門人，他喊出了“二次創業”的口號，大舉進軍電子和半導體產業。他用三倍工資挖空了東芝工程師，快速提升技術，再用低於成本的價格戰發動攻勢，而且還大打感情牌，呼籲海外韓國工程師回國參戰。
1992年，三星率先推出全球第一個64M DRAM，並於當年超越日本NEC，成為全球最大的DRAM製造商。
通過不斷加碼，三星在研發和產能上都做到了世界第一，成為了難以撼動的儲存芯片霸主。
在儲存芯片、液晶面板等諸多領域，三星電子經常一反常規，在行業虧損或衰退期加大投入，自殺式搶佔市場，直到行業週期轉好時收割利潤。
直到今天，三星電子在手機顯示面板和閃存芯片市場佔據頭把交椅，還是芯片代工領域的第二大廠商，僅次於台積電。
如果説李健熙是“猛虎”，那麼比他年長11歲的台積電創始人張忠謀則算得上“潛龍”。
1989年12月，三星掌門人李健熙赴台考察，希望挖走張忠謀，但最終沒有成功。
張忠謀20多歲就在美國讀書和工作，1983年從德州儀器三把手的位置上功成身退。隨後被邀請在中國台灣經濟部門擔任科技顧問。
歷史註定讓張忠謀走上舞台。1987年，張忠謀決定創業，做一家專門為其他芯片公司代工製造的公司。
在此之前，幾乎所有的芯片企業都是自己包攬芯片的設計、製造和封裝，從來沒有人想過芯片還可以代工。
1988年，張忠謀通過私人交情把當年那位和諾伊斯及摩爾一起出走仙童的研發副主管，英特爾總裁格魯夫，請到台積電。
張忠謀抓住格魯夫砍掉儲存器業務，大力發展CPU業務的機會，希望得到英特爾的代工訂單，也讓英特爾把更多的精力放到CPU的研發和設計上。英特爾和台積電的戰略不謀而合。
格魯夫給張忠謀送來第一筆大單，而且在200多道工藝上進行了指導, 這對初生的台積電是極為寶貴的。
張忠謀和他的台積電就此走上了改變芯片產業的征途。
05
下克上的逆襲
快速發展的台積電，開始反哺美國芯片產業。由於不用再承擔建設晶圓廠的鉅額成本，大量初創芯片設計公司得以輕裝上陣、快速發展，美國芯片公司重新佔領全球芯片產業制高點，如今的巨頭高通、英偉達等都是得益於此。
台積電的代工，完全超出了人們對“代工”這個詞的理解。 目前，台積電與三星是全球唯二具有5nm製程芯片生產能力的企業。而研發出5nm工藝的時間，台積電比三星早了半年。
無論是蘋果的M1，AMD的ZEN3，高通的驍龍865還是前不久華為遭遇斷供的麒麟9000，都是出自台積電之手。三星只能在台積電產能不足時承接剩下的訂單。
截至現在，台積電的市值高達4943.89億美元，接近高通的3倍，比英偉達高1700多億美元，比英特爾高3000多億美元，是全球市值最高的芯片企業，不折不扣的打工皇帝。
進入21世紀，台積電和一家當時名不見經傳的光刻機小廠商ASML，完成了技術逆襲，就此成為全球最頂尖的芯片企業。
21世紀之前，光刻機霸主是尼康，彼時採用的是“乾式”微影技術，但在不斷改進的過程中技術遇到了瓶頸，始終無法從193nm波長縮短至157nm。這就意味着，芯片產業的製程始終無法提升。
2003年，台積電研發副總經理的林本堅提出了“浸入式光刻技術”，但傲慢的日美光科技廠商並沒有重視。幾經轉折，台積電找到了荷蘭的光刻機小廠阿斯麥爾。
僅僅1年之後，ASML和台積電共同研製出第一台浸潤式微影機。儘管尼康也研製成功乾式微影技術的157nm產品，但是由於ASML的浸潤式微影機的應用成本更低，縮短光波的效果更好，發展潛力很大，大多數半導體廠商採用了ASML的光刻機，日本光刻機自此開始被市場“拋棄”。
然而，光刻機研發需要海量的資金。為了能夠有足夠的研發費用和穩定的客户市場，ASML採用了“利益捆綁”的合作模式。台積電、三星和英特爾要拿到光刻機，就得購買ASML的股份。於是，2012年，英特爾、三星和台積電向ASML公司投資38.5億歐元，合計持有ASML公司23%的股份。
2019年，ASML出售26台EUV光刻機，其中13台賣給了台積電。
06
黃金沃土，累累白骨
為了產能和技術，ASML在收購美國光刻機廠商SVG時，不得不接受美國外國投資委員會在收購協議上附加的苛刻條件，例如保證至少50%以上的零部件從美國採購、定期接受美國的安全審查等。
另外，華爾街資本還大量收購ASML的股份，目前ASML的前三大股東資本國際集團（MSCI）、貝萊德和英特爾均來自美國。
光刻機，整個芯片產業最上游、最關鍵的產品。 一台EUV光刻機重達180噸，零件超過10萬個，安裝和調試需要1年時間。在1996年簽訂的《瓦森納協議》框架下，歐美國家最先進的幾代光刻機一直對華禁售。 出售的光刻機也都有保留條款。
客觀地審視芯片產業，既要看到這是一片黃金遍地的沃土，也應該看到， 繁榮的背後，是揮金如土的研發投入，白骨累累的殘酷競爭。
這是人類目前最精密的創造品，它的產業鏈高度細分，有千百家出色的企業，但未來幾乎不會再有企業有覆蓋一整條產業鏈的能力。
中國的半導體產業起步很早。1950年1月，在美國普渡大學任教的王守武受留美科協的感召決定回國，為剛解放不久的新中國做一點貢獻。與王守武一樣先後輾轉回國的，還有黃昆、謝希德、夏培肅、湯定元、黃敞、林蘭英等專家。
在“兩彈一星”等重大項目的需求牽引下，一些領域的技術攻克甚至比日韓還早。
例如平面工藝的突破距離仙童半導體諾伊斯只晚了5年，第一塊集成電路的研製也只比美國晚7年。
但因為種種原因，中國的半導體產業在上世紀7、80年代掉隊，國內的科技企業不得不依賴國外芯片。
錢學森晚年曾經感慨： “（20世紀）60年代我們全力投入兩彈一星，我們得到很多。70年代我們沒有搞半導體，我們為此失去很多。”
2000年之後，中國半導體產業幡然醒來。進入了海歸創業和民企崛起的時代。
中星微的鄧中翰於1999年回國，中芯的張汝京於2000年回國，展訊的武平和陳大同於2001年回國，芯原的戴偉民於2002年回國，兆易的朱一明於2004年回國。他們帶着豐富的經驗，湧入了中國半導體產業的大潮。
儘管和世界先進水平還有差距，但中國有完備的工業體系和巨大的市場。眼下，“中國芯”成為了迫在眉睫的需求，中國的芯片產業終於受到了前所未有的關注，得到了更豐富的資金和資源。
追上世界先進水平的那一天，想必不會遙遠。