《芯片戰(zhàn)爭：世界最關(guān)鍵技術(shù)的爭奪戰(zhàn)》是美國經(jīng)濟(jì)史學(xué)家克里斯·米勒撰寫、蔡樹軍翻譯的科技類著作。該書以半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)全球分工為主線，追溯從冷戰(zhàn)至今的芯片技術(shù)發(fā)展歷程，闡釋芯片在現(xiàn)代軍事、經(jīng)濟(jì)和地緣政治中的戰(zhàn)略地位。全書涵蓋美國通過技術(shù)博弈確立主導(dǎo)地位、臺灣半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)崛起、華為5G技術(shù)受限等案例，分析全球芯片短缺與供應(yīng)鏈危機(jī)背后的國家競爭。書中提及美國《芯片法案》補(bǔ)貼政策、EUV光刻機(jī)研發(fā)困境等議題，揭示大國在人工智能與軍事技術(shù)領(lǐng)域的核心博弈。

諾伊斯、基爾比和集成電路

晶體管如果能夠簡化并大規(guī)模銷售，就能取代真空管。構(gòu)建理論和發(fā)明晶體管僅僅是第一步，人們現(xiàn)在面臨的挑戰(zhàn)是大量制造它們。沃爾特·布喇頓和約翰·巴丁對商業(yè)或大規(guī)模生產(chǎn)幾乎沒有興趣，因?yàn)樗麄儽举|(zhì)上是研究者。在獲得諾貝爾獎(jiǎng)后，他們繼續(xù)從事教學(xué)和實(shí)驗(yàn)工

作。相比之下，肖克利的雄心壯志日益增長。他不僅想出名，還想發(fā)財(cái)。他告訴他的朋友們，他夢想著自己的名字不僅要出現(xiàn)在《物理評論》（Physical Review）等學(xué)術(shù)刊物上，也要出現(xiàn)在《華爾街日報(bào)》（Wall Street Journal）上。 1955年，肖克利在加利福尼亞州舊金山郊區(qū)山景城創(chuàng)辦了肖克利半導(dǎo)體公司（Shockley Semiconductor），其公司設(shè)在帕洛阿爾托的一條街上，他年邁的母親就居住在那里。

肖克利計(jì)劃制造出世界上最好的晶體管，這是可能的，因?yàn)樨悹枌?shí)驗(yàn)室和晶體管專利的擁有者美國電話電報(bào)公司提出以25000美元的價(jià)格向其他公司許可該器件專利，這是一筆最尖端的電子技術(shù)的交易。

肖克利認(rèn)為，晶體管會(huì)有市場，至少是在取代現(xiàn)有電子產(chǎn)品中的真空管方面。不過，晶體管市場的潛在規(guī)模尚不清楚。每個(gè)人都認(rèn)同晶體管是一種基于最先進(jìn)物理學(xué)的聰明技術(shù)，但只有在比真空管做得更好或生產(chǎn)成本更低的情況下，晶體管才會(huì)被大規(guī)模應(yīng)用。肖克利很快就因?yàn)樗陌雽?dǎo)體理論而獲得了諾貝爾獎(jiǎng)，但如何使晶體管變得更加實(shí)用是一個(gè)工程難題，而不是理論物理問題。

晶體管很快就開始取代電腦中的真空管，但數(shù)千個(gè)晶體管之間的布線如同叢林般復(fù)雜。1958年，TI工程師杰克·基爾比在他的得克薩斯州實(shí)驗(yàn)室里度過了一個(gè)夏天，專注于尋找一種方法來簡化晶體管布線。

基爾比說話溫和，有學(xué)院精神，好奇而且很聰明。“他從不苛求，”一位同事回憶道，“你知道他想要什么發(fā)生，你會(huì)盡最大努力讓它發(fā)生。”另一位同事喜歡和基爾比一起吃燒烤午餐，他說，“他是一個(gè)你最想見到的人”。

基爾比是貝爾實(shí)驗(yàn)室以外最早使用晶體管的人之一，他的第一個(gè)雇主（位于密爾沃基的中心實(shí)驗(yàn)室）從美國電話電報(bào)公司獲得了這項(xiàng)技術(shù)的許可。 1958年，基爾比離開中心實(shí)驗(yàn)室，在TI的晶體管部門工作。TI總部位于達(dá)拉斯，成立的目的是生產(chǎn)地震波探測設(shè)備，幫助石油工人決定在哪里鉆探。在第二次世界大戰(zhàn)期間，該公司被美國海軍征召建造聲吶設(shè)備以跟蹤敵方潛艇。 戰(zhàn)后，TI的高管們意識到這種電子技術(shù)在其他軍事系統(tǒng)中也會(huì)很有用，于是他們雇用了像基爾比這樣的工程師來研制這些系統(tǒng)。

基爾比大約在公司7月份的假期期間來到達(dá)拉斯，但他沒有假可以休，所以他在實(shí)驗(yàn)室里獨(dú)自待了幾個(gè)星期。他一直琢磨如何減少將不同晶體管串在一起所需的導(dǎo)線數(shù)量。他沒有用一塊單獨(dú)的硅或鍺來制造每個(gè)晶體管，而是想到在同一塊半導(dǎo)體材料上制造多個(gè)元器件。當(dāng)他的同事們過完暑假回來時(shí)，他們意識到基爾比的想法是革命性的。

多個(gè)晶體管可以內(nèi)置在同一塊硅或鍺板中。 基爾比稱他的發(fā)明為“集成電路”，但它被通俗地稱為“芯片”，因?yàn)槊總€(gè)集成電路都是由一塊從圓形硅片上“切”下來的硅制成的。

大約一年前，在加利福尼亞州帕洛阿爾托，肖克利半導(dǎo)體公司雇用的八名工程師告訴他們的諾貝爾獎(jiǎng)得主老板，他們要辭職。肖克利雖然有發(fā)現(xiàn)人才的本領(lǐng)，卻是一個(gè)糟糕的經(jīng)理。他矛盾的性格所制造的有害工作氛圍，疏遠(yuǎn)了他所召集的聰明年輕的工程師。這八名工程師決定離開肖克利半導(dǎo)體公司，用東海岸一位百萬富翁的種子資金創(chuàng)辦自己的公司——仙童半導(dǎo)體。

肖克利半導(dǎo)體公司的八名叛逆者被普遍認(rèn)為是硅谷的創(chuàng)始人。八位中的一位——尤金·克萊納（Eugene Kleiner），后來成立了世界上最大的風(fēng)險(xiǎn)投資公司之一克萊納·珀金斯（Kleiner Perkins）。戈登·摩爾負(fù)責(zé)仙童的研發(fā)，后來提出了摩爾定律的概念，以描述計(jì)算能力的指數(shù)級增長。最重要的是羅伯特·諾伊斯，他是“八叛逆”中的領(lǐng)袖，對微電子有著超凡的熱情和遠(yuǎn)見卓識，他直觀地意識到需要哪些進(jìn)步技術(shù)才能使晶體管變得更小、廉價(jià)和可靠。將新發(fā)明與商業(yè)機(jī)會(huì)相匹配，正是像仙童這樣的初創(chuàng)公司成功所需要的，也是芯片行業(yè)起飛所需要的。

到仙童成立時(shí)，晶體管的科學(xué)已經(jīng)基本清晰，但可靠地制造晶體管是一項(xiàng)巨大的挑戰(zhàn)。第一個(gè)商業(yè)化的晶體管是由鍺制成的，上面有多層不同的材料，呈亞利桑那沙漠般的臺面形狀。臺面是通過用一滴黑色蠟覆蓋一部分鍺制成的：使用化學(xué)物質(zhì)蝕刻掉未被蠟覆蓋的部分，去除蠟后，鍺上就形成了臺面形狀。

臺面結(jié)構(gòu)的一個(gè)缺點(diǎn)是，灰塵或其他顆粒等雜質(zhì)容易附著在裸露的臺面?zhèn)缺谏喜⑴c之發(fā)生反應(yīng)。諾伊斯的同事簡·霍爾尼（JeanHoerni）是一位瑞士物理學(xué)家，也是一位狂熱的登山者，他意識到如果整個(gè)晶體管內(nèi)置在鍺中而不是在其上，臺面就沒有必要存在了。他發(fā)明了一種制造晶體管的方法：在一塊硅片上沉積一層保護(hù)性二氧化硅，然后在需要的地方蝕刻孔并沉積額外的材料。沉積保護(hù)層避免了材料暴露在會(huì)導(dǎo)致缺陷的空氣和雜質(zhì)中，這是可靠性方面的一大進(jìn)步。

幾個(gè)月后，諾伊斯意識到霍爾尼的“平面工藝”可以用于在同一塊硅材料上制備多個(gè)晶體管。諾伊斯并不知道基爾比，那時(shí)，基爾比在一塊鍺基片上制作臺面晶體管并使用了鍵合線連接。諾伊斯在同一硅片上使用霍爾尼的平面工藝制作出了多個(gè)晶體管。 由于平面工藝在晶體管上覆蓋了一層二氧化硅絕緣層，諾伊斯可以通過在上面沉積金屬線，將“導(dǎo)線”直接放在硅片上實(shí)現(xiàn)晶體管之間的連接。和基爾比一樣，諾伊斯制造了一種集成電路：在一塊半導(dǎo)體材料上放置多個(gè)電子元器件。但諾伊斯的版本完全沒有鍵合線，晶體管和導(dǎo)線被制造在同一塊材料上面。不久，基爾比和諾伊斯基于半導(dǎo)體材料開發(fā)的“集成電路”被簡稱為“半導(dǎo)體”，或者被更簡單地稱為“芯片”。

諾伊斯、摩爾和他們在仙童的同事知道，他們的集成電路將比其他電子設(shè)備所依賴的錯(cuò)綜復(fù)雜的電線更加可靠。與臺面晶體管相比，將仙童的“平面”設(shè)計(jì)小型化似乎要容易得多。與此同時(shí)，更小的晶體管意味著消耗更少的電力。諾伊斯和摩爾開始意識到小型化和低功耗是一個(gè)強(qiáng)大的組合：更小的晶體管和更低的功耗將為他們的集成電路創(chuàng)造新的應(yīng)用。但剛開始，諾伊斯的集成電路的制造成本是用分立件搭建的50倍。 每個(gè)人都認(rèn)為諾伊斯的發(fā)明很聰明，甚至絕妙，但它需要一個(gè)市場。