《芯片戰爭:世界最關鍵技術的爭奪戰》是美國經濟史學家克里斯·米勒撰寫、蔡樹軍翻譯的科技類著作。該書以半導體產業全球分工為主線,追溯從冷戰至今的芯片技術發展歷程,闡釋芯片在現代軍事、經濟和地緣政治中的戰略地位。全書涵蓋美國通過技術博弈確立主導地位、臺灣半導體產業崛起、華為5G技術受限等案例,分析全球芯片短缺與供應鏈危機背后的國家競爭。書中提及美國《芯片法案》補貼政策、EUV光刻機研發困境等議題,揭示大國在人工智能與軍事技術領域的核心博弈。
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創新者的困境
在2006年的Mac世界(Mac World)大會上,史蒂夫·喬布斯(Steve Jobs)獨自一人站在黑暗的舞臺上,身穿標志性的藍色牛仔褲和黑色高領毛衣。數百名科技迷焦急地等待著硅谷的先知發言。喬布斯向左轉,舞臺的另一邊冒出一股藍煙,一名身穿白色兔子裝(半導體凈化服)的男子穿過煙霧,穿過舞臺,徑直走到喬布斯面前。他摘下頭套,咧嘴笑了,他是英特爾首席執行官保羅·歐德寧(Paul Otellini)。他遞給喬布斯一塊大硅片,“史蒂夫,我想報告英特爾已經準備好了”。
這是喬布斯的經典劇場,卻是典型的英特爾商業政變。到2006年,英特爾已經為世界大多數個人電腦提供了處理器。在過去的十年里,英特爾成功地戰勝了AMD,成為唯一一家為x86指令集架構生產芯片的大型公司。x86是一套基本規則,規定了芯片的計算方式,這是個人電腦的行業標準。蘋果是唯一一家不使用基于x86的芯片的大型計算機制造商。喬布斯和歐德寧宣布,這種情況正在改變,蘋果電腦將內置英特爾芯片。英特爾的帝國將不斷壯大,但它對個人電腦行業的控制將會收緊。
喬布斯已經是硅谷的偶像,他發明了麥金塔電腦(Macintosh),并開創了計算機直觀易用的理念。2001年,蘋果發布了iPod(蘋果播放器),這是一款富有遠見的產品,展示了數字技術如何改變消費電子。歐德寧與喬布斯迥然不同。歐德寧被聘為經理,他不是幻想家。與英特爾前首席執行官羅伯特·諾伊斯、戈登·摩爾、安迪·格魯夫和克雷格·巴雷特不同,歐德寧的背景不是工程學或物理學,而是經濟學。他畢業時獲得了MBA學位,而不是博士學位。在歐德寧擔任首席執行官期間,他的影響力從化學家和物理學家轉向了經理和會計師。這一點一開始幾乎看不出來,但員工們注意到,高管們的襯衫越來越白,高管們系領帶也越來越頻繁。歐德寧繼承了一家利潤豐厚的公司,他認為自己的首要任務是通過利用英特爾對x86芯片的壟斷來保持盡可能高的利潤率,并運用教科書式的管理實踐來捍衛這一點。采訪邁克爾·布魯克,2021年。
x86架構之所以能主宰個人電腦,并不是因為它是最好的,而是因為IBM的第一臺個人電腦恰好使用了它。和給個人電腦提供操作系統的微軟一樣,英特爾控制著個人電腦生態系統的關鍵組成部分。這在一定程度上是運氣好,因為IBM當時也可能為其第一臺個人電腦選擇摩托羅拉處理器,但也有一部分原因是格魯夫的戰略遠見。在20世紀90年代初的員工會議上,格魯夫勾勒出一幅圖像,展示他對計算機未來的愿景:一座被護城河環繞的城堡。這座城堡是英特爾的盈利能力,守衛城堡的護城河是x86。
自從英特爾首次采用x86架構以來,伯克利的計算機科學家們設計了一種新的、更簡單的芯片架構——RISC(精簡指令集)。該架構能夠提供更高效的計算,從而降低功耗。相比之下,x86架構復雜而龐大。20世紀90年代,格魯夫曾認真考慮將英特爾的主要芯片轉換為RISC架構,但最終決定不這樣做。雖然RISC的效率更高,但轉換的成本很高,對英特爾事實上壟斷的威脅非常嚴重。計算機行業是圍繞x86設計的,英特爾主導了整個生態系統。因此,x86至今定義了大多數個人電腦架構。
英特爾的x86指令集架構也主宰了服務器業務。隨著21世紀初各大公司建立了越來越大的數據中心,以及亞馬遜云(Amazon Web Services)、微軟云(Azure)和谷歌云(Google Cloud)等企業建立了巨大的服務器倉庫,個人和公司在這些服務器上存儲數據并運行程序,服務器業務蓬勃發展。20世紀90年代和21世紀初,英特爾在為服務器提供芯片的業務中只占了很小的份額,落后于IBM和惠普等公司。但英特爾利用其設計和制造尖端處理器芯片的能力贏得了數據中心市場份額,并將x86確立為該行業的標準。到2005年左右,就在云計算興起之際,英特爾幾乎壟斷了數據中心芯片,僅僅與AMD進行競爭。如今,幾乎每個主要數據中心都使用英特爾或AMD的x86芯片。沒有其處理器,云就無法運行。
一些公司試圖挑戰x86作為個人電腦行業標準的地位。1990年,蘋果和兩個合作伙伴在英國劍橋成立了一家名為Arm的合資企業。其目的是使用一種新的指令集架構來設計處理器芯片,該架構基于英特爾曾考慮但拒絕的更簡單的RISC原理。作為一家初創公司,Arm沒有面臨脫離x86的成本代價,因為它沒有業務,也沒有客戶。然而,Arm想取代x86成為計算生態系統的中心。Arm的第一任首席執行官羅賓·薩克斯比(Robin Saxby)對這家擁有12個人的創業公司懷有巨大的抱負。他告訴他的同事們:“我們必須成為全球標準,這是我們唯一的機會。”
薩克斯比曾在摩托羅拉歐洲半導體部門得到晉升,后來在一家歐洲芯片初創公司工作,該公司因制造工藝表現不佳而失敗。薩克斯比明白依賴內部制造芯片的局限性。他在關于Arm戰略的早期辯論中堅稱:“硅就像鋼鐵,這也是一種商品。我們也許會踏著我的尸體制造芯片。”Arm采用了一種新的商業模式——出售使用其架構的許可證,讓其他芯片設計師購買,這為分散化芯片產業提出了新的愿景。英特爾有自己的架構(x86),在其基礎上設計和生產了許多不同的芯片。薩克斯比想將他的Arm架構出售給無晶圓廠設計公司,這些公司將為自己的目的定制Arm架構,然后將制造外包給臺積電這樣的芯片制造廠。薩克斯比的夢想不僅僅是與英特爾競爭,而是顛覆英特爾的商業模式。但20世紀90年代和21世紀初,Arm未能贏得個人電腦的市場份額,因為英特爾與微軟Windows操作系統的合作過于強大,Arm無法挑戰。但Arm簡化的節能架構很快在小型便攜設備中流行起來,這些設備必須節約使用電池。例如,任天堂為其手持式視頻游戲機選擇了基于Arm的芯片,這是一個英特爾從未關注過的小市場。當英特爾意識到它應該在另一個看似專營市場的移動電話領域競爭時,為時已晚。
移動設備將改變計算的想法并不新鮮。加州理工學院富有遠見的教授卡弗·米德在20世紀70年代初就預測到了這一點。英特爾也知道,個人電腦不會是計算機進化的最后階段。英特爾在20世紀90年代和21世紀初投資了一系列新產品,比如一款領先20年的Zoom式視頻會議系統。但這些新產品很少流行,與其說是出于技術原因,不如說是因為它們的利潤遠低于英特爾為個人電腦制造芯片的核心業務。這些產品從未得到英特爾內部的支持。
自20世紀90年代初以來,移動設備在格魯夫還是首席執行官時,就一直是英特爾經常討論的話題。20世紀90年代初,在英特爾圣克拉拉總部的一次會議上,一位高管向空中揮舞著他的掌上電腦,并宣稱:“這些設備會成長起來,取代個人電腦。”但在個人電腦處理器銷售收入高得多的時候,向移動設備注入資金的想法似乎是一場瘋狂的賭博。因此,英特爾決定不進入移動業務,直到為時已晚。
英特爾的困境很容易被給格魯夫咨詢的哈佛大學教授診斷出來。英特爾的每個人都知道克萊頓·克里斯滕森及“創新者的困境”的概念。但該公司的個人電腦處理器業務,很可能在很長一段時間內賺錢。與20世紀80年代不同,當格魯夫將英特爾從DRAM轉向另一個方向時,英特爾正處于虧損狀態,而20世紀90年代和21世紀初,該公司是美國最賺錢的公司之一。問題不是沒有人意識到英特爾應該考慮新產品,而是保持現狀太有利可圖了。如果英特爾什么都不做,它仍將擁有兩座世界上最有價值的城堡——個人電腦和服務器芯片,周圍環繞著一條深深的x86護城河。
在達成將英特爾的芯片植入蘋果電腦的協議后不久,喬布斯又帶著一個新的想法找到了歐德寧。英特爾會為蘋果的最新智能手機產品制造芯片嗎?所有手機都使用芯片來運行操作系統,并管理手機網絡通信,但蘋果希望其手機能像電腦一樣運行。因此,蘋果需要一個強大的計算機式處理器。歐德寧事后告訴記者亞歷克西斯·馬德里加爾(Alexis Madrigal):“蘋果想付出一定的代價,但不會超過一分錢……我看不出來。這不是你可以在銷量上彌補的。事后看來,關于代價的預測是錯的,而銷量是所有人想象的100倍。”最終,英特爾拒絕了iPhone的合同。
蘋果開始在別處尋找手機芯片。喬布斯轉向了Arm架構。與x86不同的是,Arm架構針對必須節約功耗的移動設備進行了優化。早期的iPhone處理器是由三星生產的,三星緊隨臺積電進入代工業務。歐德寧關于iPhone是專營小市場產品的預測被證明大錯特錯。但當他意識到自己的錯誤時,為時已晚。英特爾隨后拼命想贏得智能手機業務的份額,盡管最終在智能手機產品上投入了數十億美元,但一直沒有多少值得展示的東西。蘋果在其利潤豐厚的城堡周圍挖了一條深深的護城河,直到歐德寧和英特爾意識到發生了什么。
就在英特爾拒絕iPhone合同的幾年后,蘋果在智能手機上的收入比英特爾銷售個人電腦處理器的收入還要多。英特爾曾多次嘗試攀登蘋果城堡的圍墻,但已經失去了先行者的優勢。對于英特爾來說,花費數十億美元獲得第二名幾乎沒有吸引力,況且英特爾的個人電腦業務仍然利潤豐厚,其數據中心業務增長迅速。當時,英特爾未找到在移動設備上立足的辦法,現在仍然沒有找到。如今,移動設備消耗了近三分之一的芯片。
在格魯夫離職后的幾年里,英特爾錯失了機會,這一切都有一個共同的原因。自20世紀80年代末以來,甚至在調整通脹因素之前,英特爾已經實現了25萬億美元的利潤,這是其他公司無法比擬的業績。英特爾通過向個人電腦和服務器芯片收取大量的費用來實現這一目標。基于格魯夫磨礪并傳承給他的繼任者的優化設計流程和先進制造技術,英特爾能夠維持高價格。英特爾的領導層一貫優先考慮生產利潤率最高的芯片。
這是一個理性的策略,沒有人想要利潤率低的產品,但這使得英特爾嘗試任何新產品都是不可能的。英特爾專注于實現短期利潤目標開始取代長期技術領先地位,從工程師到經理的權力轉移加速了這一進程。2005—2013年擔任英特爾首席執行官的歐德寧承認,他拒絕了iPhone芯片的生產合同,因為他擔心這會對財務產生影響。歐德寧對利潤率的執著已深深滲透到英特爾的招聘決策、產品路線圖和研發流程中。與晶體管相比,英特爾的領導人更專注于公司的資產負債表。一位英特爾前財務主管回憶道:“它有技術、有人,只是不想受到利潤率的打擊。”
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