--- area: "geopolitics" category: geopolitics companies_orgs: - TSMC - NASA - Bell Labs - Texas Instruments - KGB - IBM - Samsung - Intel - Nvidia - Apple - Microsoft - Philips - Huawei - Nokia - Ericsson - AT&T date: '2023-04-10' draft: true guest: '' insight: '' layout: post.njk media_books: - 《晶片戰爭》 - 《日本可以說不》 people: - Morris Chang - Yuri Gagarin - John F. Kennedy - Nikita Khrushchev - Ronald Reagan - Mikhail Gorbachev - Mao Zedong - Andy Grove - Donald Trump - Joe Biden - Ginni Rometty products_models: - ENIAC - Walkman - iPhone - GPU project: [] series: '' source: https://www.youtube.com/watch?v=r5P1082ybvY speaker: 超級歪 SuperY status: evergreen summary: 本文深入探討半導體產業的歷史演變，從二戰催生的電腦技術，到美蘇冷戰時期晶片如何成為軍事霸權的關鍵。文章詳述了矽谷的誕生、日本半導體的崛起與美國的反擊，以及台灣台積電在「晶圓代工」模式下的成功。最終聚焦於當今中美晶片戰的深層原因、華為的挑戰、美國的制裁策略，以及台灣在全球半導體供應鏈中的關鍵地位與地緣政治影響。 tags: - geopolitical-competition - security - semiconductor-history - war title: 【晶片戰爭】從矽谷到台積電：一場決定全球命運的半導體史詩 --- ### 晶片戰爭：全球化已死？ 今年三月，美國歷史學家 Chris Miller 來台，與台積電創辦人張忠謀展開一場半導體的世紀對談。張忠謀在會談中表示，他支持美國對中國的晶片制裁政策，甚至揚言全球化已死，至少在晶片產業，全球化已死，自由貿易已結束。到底要如何理解中國跟美國的晶片戰？這場晶片戰跟台灣又有何關聯？ 今天要介紹的年度巨作《晶片戰爭》這本書，將深入介紹半導體產業的大歷史，告訴我們半導體是如何從矽谷誕生，又如何在過去的七十年裡，決定了美蘇冷戰的成敗、東亞經濟奇蹟、當今的中美貿易戰，還有台灣的過去與未來。 ### 半導體的誕生與矽谷的崛起 二戰期間，美國為了精確計算轟炸機瞄準的高度跟角度，意外促成了電腦的開發。1945年賓州大學開發出第一台電腦，當時一台電腦需要用到一萬八千根真空管，體積龐大。研究人員就開始思考如何縮小電腦體積。這時，在貝爾實驗室的物理學家 William Shockley 研發出一種矽的**電晶體**（Transistor: 一種固態半導體器件，用於放大或開關電子信號），可以用來放大電流訊號，用在助聽器、收音機上，是替代真空管的理想選擇。 後來，德州儀器的工程師 Jack Kilby 更進一步簡化電晶體的電路，在同一塊**半導體**（Semiconductor: 導電性介於導體和絕緣體之間的材料，是製造晶片的基礎）上組裝多個元件，也就是我們現在所說的**積體電路**（Integrated Circuit, IC: 將大量電晶體、電阻、電容等電子元件整合在一個小型晶片上）。因為積體電路的矽晶片是從矽晶圓上切割下來（chip off），所以就被稱作**晶片**（Chip）。 然而，發明電晶體的 William Shockley 性格易怒，導致他旗下的八位工程師紛紛離開，並在舊金山成立了快捷半導體。這些人被稱為「八叛逆」，成為了矽谷的開創者。快捷半導體成立後，第一筆大訂單竟然來自美國的 NASA。因為在1960年代，美蘇正在進行軍備競賽，蘇聯太空人 Yuri Gagarin 成功登入太空，成為史上第一位進入太空的地球人。美國擔心輸給蘇聯，甘迺迪總統就宣布了登月計劃。同時，美國國防部也投入大筆資金，開發導彈、衛星、聲納、魚雷。當時的導彈太笨重，根本無法從美國發射到莫斯科。但如果使用積體電路，許多軍備的重量都會大幅縮減。 所以當時，柏克萊跟史丹佛大學拿到了大量國防資金，半導體公司也到柏克萊網羅最優秀的學生。幾乎可以說，矽谷的興起，其實是美國為了建立軍事霸權，必須有足夠的晶片來開發武器。到1960年代中期，人稱「矽谷市長」的 Robert Noyce 決定開發民間市場，製造出一般大眾也能買得起的晶片。因為根據**摩爾定律**（Moore's Law: 指積體電路上可容納的電晶體數量，約每18至24個月增加一倍，性能也隨之提升，同時成本下降），半導體研發每18個月，性能就會提高一倍，所以半導體的成本會逐年下降。快捷因此採取降價策略，先搶奪市場。這讓美國的電腦銷量大增，從1957年的1,000台，到1967年賣出了18,000台，半導體開始進入大眾的生活裡。 ### 蘇聯的晶片困境與冷戰的終結 同一時期，蘇聯也試圖開發半導體。1950年代開始，赫魯雪夫在 Zelenograd 建立科學聚落，試圖打造「蘇聯矽谷」。當時蘇聯擁有全球最頂尖的物理學家，但在實際生產上卻落後美國。所以蘇聯就派出留學生間諜到美國竊取技術，像是賓州大學的 Boris Malin 就帶了一台德州儀器 SN-51 回蘇聯。蘇聯下令工程師在三個月內複製出一台一模一樣的機器。但是偷得到晶片，不代表你知道如何製作，就像你偷到一塊蛋糕，你也做不出一樣的蛋糕。 到1980年代，KGB 雇傭上千人去國外竊取半導體技術。結果在1982年，加州一位間諜被抓到，從 Intel 工廠竊取了一萬個記憶體晶片。因為蘇聯間諜實在太猖獗，所以雷根政府在1985年發起「外流行動」（Operation Exodus），結果查獲六億元被竊取的商品，逮捕了一千位間諜。 事實上，就算蘇聯真的成功抄襲美國技術，他們也沒有材料可以量產。因為西方反共陣營成立了「**出口管制協調委員會**」（CoCom: Coordinating Committee for Multilateral Export Controls，冷戰時期西方國家對共產主義國家實施戰略物資出口管制的國際組織），禁止向共產國家出口半導體元件。就算蘇聯真的能夠弄到半導體原料，根據摩爾定律，美國隔年又會推出下一代的晶片。所以當 CIA 研究蘇聯抄襲的 Intel 晶片時，他們發現蘇聯真的做到了完美複製，只是那已經是五年前的晶片。 正是因為缺乏半導體實力，蘇聯才輸掉了軍備競賽。美國早在1960年就設計出電腦導引的飛彈，但蘇聯一直等到1971年才出現這項技術。美國的軍備一直朝向「智慧型」發展，蘇聯的軍備卻還停在「智障型」。直到1990年，戈巴契夫到史丹佛大學參訪時，終於承認冷戰結束了，並希望美國的科技高層到蘇聯投資。他表示：「冷戰已經過去了，我們就別再爭論誰輸誰贏了。」 ### 東亞經濟奇蹟：日本與台灣的崛起 冷戰時期，美國不僅要防堵共產主義滲透到西方，也要防堵滲透到亞洲國家。所以美國必須思考如何讓亞洲國家成為西方資本主義陣營的一員。二戰後，日本的政商經營就與美國資本家聯手，一起把日本打造成一個半導體強國。日本首相池田勇人承諾十年內讓 GDP 翻倍。Sony 的創辦人盛田昭夫在1953年到紐約跟 AT&T 的主管見面，授權 Sony 生產電晶體，再利用日本的低工資來生產更便宜的小型收音機。當時 Sony 的實力強大，收音機 TR-63 在美國熱銷，讓美國電子產業開始緊張並向政府求援。日本進口產品破壞美國公司利潤，但美國政府認為兩國的貿易連結越多，可以讓日本更依賴美國，更能夠防堵共產蘇聯跟中國。 除了日本，其他亞洲國家也開始被納入半導體分工鏈裡。因為要能夠量產半導體，就需要有大批廉價勞工來組裝。在1960年代，亞洲的平均工資是美國工資的十分之一。所以當時快捷半導體的經理 Charles Sporck 就飛到了香港，發現香港工人的工作速度是美國人的兩倍，而且他們更能忍受無聊的工作，也不會罷工抗議。後來他又到了新加坡，發現李光耀幾乎是禁止工會。所以 Sporck 就說：「我們在矽谷遇到了工會問題，但我們在東方從沒遇過這種問題。」東亞成了美國資本家實現夢想的地方。所以從1960年代開始，半導體就已經全球化，美國公司開始在香港、新加坡、馬來西亞設立組裝廠。 台灣也是在這股潮流中加入了全球半導體產業。1968年，張忠謀跟德州儀器的執行長 Mark Shepherd 來台尋找設廠地點。當時跟 Shepherd 談判的是台灣的經濟部長李國鼎。Shepherd 說：「台灣要尊重德州儀器的智慧財產權。」講白話，就是台灣要付授權費用才能生產晶片。李國鼎直接回一句：「智慧財產權是帝國主義國家用來欺負落後國家的東西。」眼看談判就要破局了，張忠謀心想恐怕沒辦法在台灣設廠了。沒想到李國鼎事後改變心意。因為當時台灣正處於內憂外患，對內台灣還是開發中國家，需要經濟成長；對外中共正在進行核武測試，武力威嚇台灣。再加上1968年正值全球反越戰的高峰，美國生怕介入亞洲事務會讓民眾反感，所以這時候如果中共攻台，美國可能不會插手。但是如果讓美國半導體在台灣生產，那美國人就不得不捍衛台灣。設立越多半導體廠，台灣就越安全。 所以從1968年開始，李國鼎制定了一系列計劃來強化台美關係，利用半導體產業讓台美的經濟相互依賴，刻意壓低台灣勞工薪資，吸引美國半導體公司來台設廠。六十年前的這個決定，很大程度上決定了往後世代台灣的命運。台灣成為美國資本主義全球化的一個盟友，大量的就業機會都是在半導體產業，所以台灣人必須去讀理工科，進科技業才能賺錢。 ### 中國的文革與技術落後 同個時間點，台灣對岸的中國正經歷完全相反的情況。毛澤東開啟文化大革命，導致中國的晶片技術落後。因為所有最優秀的科學家、工程師都被迫下鄉勞改。當時文革的口號是：「讓工人農民來主導產業」、「所有人都必須製造半導體」。但是這兩件事本身就自相矛盾，你把科學家都文革掉了，一般農民哪來的知識生產半導體？如果張忠謀當時不是來台灣，而是去中國，他很可能就被文革掉了，也不會有台積電。所以在1960到1970年代，我們看到整個亞洲出現了兩個相反的社會改造工程：共產中國在反資本主義，把知識分子都抓到鄉下去，結果沒有專家可以生產晶片；反而其他亞洲國家在吸引資本家來國內設廠，大量的工作機會把鄉下農村人口吸引到都市裡，為資本主義生產晶片。也正因如此，才打造了1970年代東亞的經濟奇蹟。 ### 日本半導體的輝煌與美國的反擊 原本美國的目標是把日本拉進西方資本主義的陣營，藉此防堵蘇聯中共。沒想到到了1980年代，日本的資本主義發展得比美國還厲害，反過來搶攻美國市場。當時檢測品質發現，美國晶片故障的比例是日本的4.5倍。1979年 Sony 推出隨身聽 Walkman，在全球售出3.8億台。連電影《星際異攻隊》中的星爵都有一台，因為你戴上它之後，就可以邊走邊聽音樂。 那日本科技業成功的秘密是什麼？第一個是日本有特殊的企業文化，勞工把公司當成家庭一樣重視支持，這在愛搞罷工的美國人看來是不可思議的。第二是日本半導體的國內市場受到保護，1974年以前，日本政府限制美國在日本出售的晶片量。很多日本科技公司只從日本供應商進貨，導致矽谷公司在日本的市佔率低。第三是日本政府大量補貼日本晶片製造商，1976年推出「**超大型積體電路計畫**」（VLSI: Very Large Scale Integration，指在一個晶片上整合數十萬到數百萬個電晶體）。最後也是最關鍵的一點就是日本的大企業，像是日立、三菱，都跟銀行關係密切，所以銀行會提供大額長期貸款。這讓日本企業可以一直承受虧損，直到競爭對手倒閉為止。也因為日本人有儲蓄的習慣，美國人沒有，所以日本銀行一直都有充裕的存款可以借貸給資本家。 到了1986年，日本生產的晶片量正式超過美國。美國發現事情不對勁了，他們對外國半導體仰賴的程度竟然比對石油的仰賴還大。日本幾乎成了半導體界的沙烏地阿拉伯。所以同一年，美國雷根政府祭出關稅威脅，日本政府才同意限制出售給美國的晶片量。但是供給減少反而讓價格抬高了，美國電腦商要花更多錢跟日本買晶片，日本晶片商成了最大贏家。 到了這個時期，Sony 創辦人盛田昭夫覺得美國已經衰敗了。他跟右派作家石原慎太郎出版了一本書叫做《日本可以說不》，公開表明軍事上沒有人贏得了美國，但在經濟上，日本已經不再將美國當做世界老大了。因為日本的資本主義運作得更好，更有競爭力。美國忙著培養律師但日本培養工程師，美國總是壓榨員工，但日本知道如何激勵員工。原本二戰後，美國扶植日本是為了拉攏盟友，結果這個盟友現在比美國更科技，日本半導體至少領先美國五年，可以向蘇聯提供半導體來打破冷戰平衡。當時日本首相宮澤喜一甚至說：「只要切斷日本電子產品出口，美國經濟就完蛋了。」 為了反擊日本企業，當時 Intel 的執行長安迪·葛洛夫決定改造 Intel，搶佔個人電腦的晶片市場。他使用「完全複製法」來提升良率，就是在生產過程中，發現某個生產流程最有效的話，所有工廠都複製同一套製程。除了企業內部改造以外，美國還有一招，就是壯大日本的競爭對手：韓國。因為韓國的成本工資都比日本低，可以把價格壓得比日本產品更低。所以矽谷公司都認為，只要有韓國，日本就無法壟斷市場。AMD 的 CEO Jerry Sanders 就說：「我的敵人的敵人就是我的朋友。」 韓國三星就是利用這點崛起的。三星創辦人李秉喆到美國參觀 IBM 跟惠普，跟 Intel 簽約成立合資企業，讓三星代工晶片生產。南韓政府還提供四億美元的補助。到了1990年代，三星取代日本，成為世界第一的記憶體晶片製造廠。Intel 則成為了個人電腦處理器的龍頭。Sony 雖然在數位相機、影像感測器晶片依然是業界第一，但是因為市佔率高而忽視了其他的晶片市場，最後終於被韓國三星還有美國 Intel 給超越。 ### 台積電的創立與晶圓代工模式 1985年，李國鼎邀請張忠謀來台北，希望他從德州回台擔任工研院院長，帶領台灣的半導體產業。因為當時台灣面臨兩個問題：一個是晶片產業的多數利潤都是分配給設計晶片的美國公司。李國鼎認為，要讓台灣半導體經濟發展起來，不能只做組裝代工，一定要有自己的企業做研發。另一個更大的問題是，當時中國已經改革開放，有大批農村人口進入到都市裡提供更廉價的勞動力。台灣要不被淘汰，就一定要轉向技術研發。所以李國鼎決定請張忠謀來台，打造台灣自己的半導體公司。 這項提議對張忠謀來說有吸引力。因為在德州儀器工作時，張忠謀就曾經跟高層提議：別家廠商都是自己設計、自己生產，但如果我們創一個只負責接單生產的公司，就可以專精於製程還有研發，而且大量生產可以降低成本。張忠謀的美國夢沒有被德州儀器的高層採用，反而在台灣實現了。1987年台積電創立，台灣政府提供48%的創業資金，唯一的條件是要找一家外國晶片公司提供先進技術。最後找到了荷蘭的半導體公司飛利浦轉移技術。台灣政府甚至私下召集最富有的資本家集團出資，打電話跟他們說：「過去政府一直都對你們很好，你們最好現在為政府做點什麼。」所以打從創立初期，台積電就不是民營企業，更像是台灣政府的專案。 台積電的**晶圓代工**（Foundry Model: 指專門為其他公司製造晶片，而不自行設計或銷售晶片產品的商業模式）模式有一大優勢，就是張忠謀承諾：永遠不會設計晶片，只會專注在晶片製造。所以客戶不用擔心台積電會竊取他們設計。像是三星自己開發智慧型手機又生產晶片，其他公司就會擔心，如果把手機晶片外包給三星，他們會不會把我們的設計偷走。但是台積電不做智慧型手機，其他公司就不用擔心利益衝突。 台積電的成功也受惠於美國的「**無廠革命**」（Fabless Revolution: 指晶片設計公司不擁有自己的晶圓廠，而是將晶片製造外包給專業晶圓代工廠的商業模式）。晶片廠每一代技術更新都要花大筆成本，所以許多廠商開始把設計跟製造分開，只負責設計晶片，這樣就不需要投入大筆資金蓋晶圓廠，因為一座晶圓廠都要上億美元。要設計晶片已經很難，更難有心力管理製程。例如輝達（Nvidia）專門設計3D圖形的處理器，叫做 **GPU**（Graphics Processing Unit: 圖形處理器，專門處理圖像渲染和複雜數學運算）。1990年代微軟出現的迴紋針小幫手，就是用輝達的圖像處理器，而輝達的晶片就是由台積電製造。同樣的蘋果也是自己設計晶片，但不自己製造。2007年蘋果推出第一代 iPhone，用的是三星的晶片。這個時候張忠謀就預測，未來智慧型手機普及會產生大量晶片需求。所以在2009年砸了數億美元資金。如今證實張忠謀的預測非常準確，現在蘋果的處理器完全是台灣製造，因為台積電以外的公司沒有製造蘋果晶片的技術。所以 iPhone 背後寫著「加州設計、中國組裝」，其實忽略了最關鍵的原件，就是台灣生產的晶片。 ### 中國的晶片雄心與美國的制裁 當今全球只剩下台積電跟三星可以製造最先進晶片，但是這兩家公司都在東亞，而且離中國很近。這就讓美國開始擔心，中國將成為下一個威脅。2014年中國推行一帶一路計劃，希望讓中國的基礎建設進到世界各地。當時習近平很快就意識到了問題：中國建造的資料中心用的都是美國晶片，可能被美國人監控；中國人用的微軟系統都是 Intel 的晶片。中國進口半導體的支出，比進口石油的支出還多。所以習近平說：「中國科技企業再強大，只要核心原件仰賴外國，命脈就掌握在別人手裡。」中國必須轉型成晶片大國，脫離對美國的依賴。所以在2015年，中國國務院總理李克強推出「中國製造2025」計畫，希望在2025年以前，中國晶片自給率從15%提升到70%，加入晶片製造的強國行列。 中國開始用各種方法獲取先進的晶片技術。一種方法是用市場換取技術。在史諾登事件後，中國企業不再跟 IBM 購買伺服器、網路設備，IBM 在中國的業績掉了20%。後來 IBM 執行長 Ginni Rometty 造訪中國，承諾向中國合作夥伴開放晶片技術，才挽救了 IBM 在中國的市場。Intel 也是為了中國市場跟紫光集團合作，開發智慧型手機，這就讓中國企業可以學到 Intel 的晶片設計專業。 還有另一種方式是政府砸錢給資本家，讓他們去收購企業。像是2015年，紫光集團的董事長趙偉國來台，說要「買下台積電、合併聯發科」。但是台灣的法規不允許。所以趙偉國回北京後，建議中共跟台灣施壓，如果台灣不改變法規，中國就禁止進口台灣晶片。而當時行政院副院長就回覆：紫光也曾經想用230億美元收購美國晶片廠美光，結果被美國政府拒絕，認為這背後是中共的政治盤算。但是趙偉國卻說大家要用商業角度看，不要用民族主義角度看：「美國人根本不用緊張，我們離你們還差得很遠呢，請放鬆，最好好好睡覺啊。」 美國雖然可以拒絕收購，但是卻不能無視一家中國企業的崛起，就是華為。1997年華為 CEO 任正非到美國矽谷參訪，1999年聘請 IBM 顧問教他們管理製程。中國政府提供給華為的補貼高達750億美元。這讓華為可以超低價的生產手機。過去二十年來，華為幾乎複製了韓國三星還有日本 Sony 的成功經驗：政府投資研發，低價打入全球市場，挑戰美國主導地位。如今華為的智慧型手機銷量跟蘋果、三星一樣高，甚至跟 Nokia、Ericsson 並列全球三大基地台供應商。這讓許多西方國家開始緊張了。美國國防部認為：「華為是非常危險的東西，從安全角度來看看他們做了什麼，或是從軍事的角度來看。」美、英、紐、澳、日以國安理由禁止華為建設5G網路，德國則沒有禁止，因為德國每年大量出口汽車到中國，要保住中國市場。 美國國防部認為，真正的問題在於經濟依賴。華為用美國機台生產晶片，又用這些晶片生產商品再賣給美國人。所以中國跟美國晶片產業是一體的，美國不可能又搞技術創新，同時又阻止中國享用創新的成果。但是美國要制裁華為很容易，只要切斷晶片供應鏈就行了，因為許多晶片公司都是美國的盟友。川普在任內就發出制裁禁令：「我們不會跟華為做生意。」華為禁止使用美國技術的晶片，就算在海外製造也一樣。所以華為不能再委託台積電、三星製造晶片。美國的制裁令出來後，逼得中國想出新對策，為晶片廠提供更多支援。習近平任命劉鶴擔任「晶片沙皇」。中國認為既然美國要限制，那我就不要製作「最先進」的晶片。智慧型手機需要的是最先進的晶片，但是汽車用上一代的晶片就夠用了，這樣就可以搶到其他產品的市佔率。專家估計，到2030年，中國製造的晶片將佔全球產能24%，將會超過台灣跟南韓，成為下一個晶片大國。 ### 美國晶片法案與台灣的護國神山 去年八月拜登簽署晶片法案，要台積電到美國亞利桑那州開設新廠。拜登總統表示：「謝謝台積電的每個人，尤其是張忠謀，在1987年創立了這家公司。」為了確保先進技術根留台灣，台積電不會在美國生產最先進晶片。三星也即將斥資170億美元在德州建立晶圓廠。六十年前美國企業都希望到東亞設廠，結果六十年後的今天，美國反而希望東亞企業到美國設廠。為什麼會出現這麼大的反轉？ 其中一個最重要的原因就是地緣政治。近年來，越來越多人擔心中共可能武力犯台。2021年，台積電已經成為亞洲市值最高的公司。中國如果拿下台灣，等於掌握半導體產業的命脈。但是作者要我們設想一下，如果中國真的入侵台灣，佔領台積電晶圓廠，他們首先會發現工廠的軟體更新、關鍵材料，都需要從國外取得。接著如果他們想要強迫工程師生產晶片也很困難，因為晶圓廠到處都是有毒的化學物品、精密儀器，很容易就會出差錯。作者指出：「沒有人能以武力控制台積電，如果你採取軍事武力或入侵，你將會讓台積電工廠無法運作。」 只要造成台積電工廠停擺，代價就會非常嚴重。因為台灣生產全球37%的邏輯晶片，電腦、電話、飛機、汽車都需要用到。如果中國侵台，將會造成全球經濟大災難，代價可能比全球新冠疫情還嚴重。只要台積電在台灣，中共武力攻台的後果就會不堪設想。在這點上台積電的確是護國神山。 而且彷彿冥冥之中早有安排，1958年中共在攻打金門八二三炮戰時，張忠謀正在美國的德州儀器公司改進製程的良率。這兩件事情看似發生在地球的兩端，但其實是同一段半導體的歷史。因為美國之所以會開始挹注國防資金在半導體上，就是因為不想在軍備競賽中輸給蘇聯跟中共。張忠謀在李國鼎的邀請下，帶回了美國的半導體技術。在半個世紀後，中共又再次用軍備威嚇台灣。但不同於半世紀以前的八二三炮戰，當今的台灣已經成為半導體的核心命脈，具有影響全球經濟的實力，佔據全球晶片戰爭的關鍵位置。