《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。

“無晶圓廠的革命”

“真正的男人”可能有晶圓廠，但硅谷的新一波半導體企業家沒有。自20世紀80年代末以來，無晶圓廠芯片公司的數量呈爆炸式增長，這些公司設計芯片，將芯片制造外包，通常依賴臺積電提供這項服務。1984年，戈登·坎貝爾（Gordon Campbell）和達多·巴拿道（Dado Banatao）創立了芯片和技術公司（Chips and Technologies），該公司被公認為是第一家無晶圓廠公司。一位朋友聲稱，這家公司“不是一家真正的半導體公司”，因為它沒有自己制造芯片。但事實證明，這家公司為個人電腦設計的圖形處理芯片很受歡迎，可以與一些業內最大的廠商生產的產品競爭。芯片和技術公司最終衰落，被英特爾收購。但該公司證明了一個無晶圓廠的商業模式是可行的，只需要一個好主意和數百萬美元的啟動資金即可，這只是建造一個晶圓廠所需資金的很小一部分。

對于半導體初創公司來說，計算機圖形處理仍然是一個吸引人的專營市場，因為與個人電腦微處理器不同，英特爾在圖形處理領域并沒有事實上的壟斷。從IBM到康柏，每一家個人電腦制造商都必須使用英特爾或AMD的芯片作為主處理器，因為這兩家公司實際上壟斷了個人電腦所需的x86指令集。在屏幕上呈現圖像的芯片市場上，競爭更加激烈。半導體芯片制造廠的出現，以及啟動成本的下降，意味著不僅僅是硅谷的貴族可以設計最好的圖形處理器。最終主宰圖形處理芯片市場的英偉達（NVIDIA）并非誕生在時尚的帕洛阿爾托咖啡館，而是在圣何塞一個落后地區的丹尼快餐店（Denny's）。

英偉達成立于1993年，其創始人是克里斯·馬拉科夫斯基（Chris Malachowsky）、柯蒂斯·普里姆（Curtis Priem）和黃仁勛（Jensen Huang），黃仁勛至今仍是英偉達的首席執行官。普里姆在IBM工作時，在計算圖形方面做過基礎性工作，然后與馬拉科夫斯基一起在太陽微系統公司（Sun Microsystems）工作。黃仁勛在中國臺灣出生，小時候搬到了肯塔基州，之后在一家名為LSI的硅谷芯片制造公司工作。他現在是英偉達的首席執行官和公開代言人，平時總是穿著深色牛仔褲、黑色襯衫和黑色皮夾克，擁有一個類似于史蒂夫·喬布斯的光環，顯示他已經看到了計算機的未來。

雖然英偉達的第一批客戶——視頻及電腦游戲公司——可能看起來不像是最前沿的，但英偉達打賭，圖形的未來將是制作復雜的3D圖像。早期的個人電腦是一個單調乏味的2D（二維）世界，因為顯示3D圖像所需的計算量很大。20世紀90年代，微軟Office推出了一款形似回形針的小助手Clippy，位于電腦屏幕的一邊。這代表了圖形技術的一次飛躍，但經常導致電腦死機。

英偉達不僅設計了能夠處理3D圖形的稱為GPU的芯片，還圍繞這些芯片建立了一個軟件生態系統。制作逼真的圖形需要使用名為“著色器”（Shaders）的程序，該程序告訴圖像中的所有像素應該如何在給定的燈光陰影下進行描繪。著色器應用于圖像中的每個像素，這是一個相對簡單的計算，在成千上萬個像素上進行。英偉達的GPU可以快速渲染圖像，因為與英特爾的微處理器或其他通用CPU不同，它們的結構可以在快速進行許多簡單計算的同時對大量像素進行著色。

2006年，英偉達意識到高速并行計算可以用于計算機圖形以外的用途，發布了CUDA（統一計算設備架構）軟件，該軟件允許GPU以標準編程語言進行編程，不需要任何圖形參考。盡管英偉達正在大量出產一流的圖形處理芯片，但根據該公司2017年的一項估計，為了讓程序員而不僅僅是圖形專家都能使用英偉達的芯片，黃仁勛在這項軟件工程上花費了至少100億美元。黃仁勛贈送CUDA軟件，但該軟件只適用于英偉達的芯片。通過使芯片在圖形處理行業之外發揮作用，英偉達發現了從計算化學到天氣預報的并行處理的巨大新市場。當時，黃仁勛只能模糊地感知到并行處理的最大應用——人工智能——的潛在增長。

如今，英偉達的芯片主要由臺積電制造，這在大多數先進的數據中心可以找到。幸好英偉達不需要建立自己的晶圓廠，否則在啟動階段很可能籌集不到必要的資金。給在丹尼快餐店干活的芯片設計師幾百萬美元已經是一場賭博，即使對硅谷最有冒險精神的投資者來說，當時賭上1億美元（那時建一個新晶圓廠的成本）也是一個難題。此外，正如杰瑞·桑德斯所指出的，運行一個晶圓廠是昂貴且耗時的。像英偉達那樣，簡單地設計頂級芯片就足夠困難了。如果英偉達還必須管理自己的制造環節，它可能就沒有足夠的資源構建軟件生態系統。

英偉達并不是唯一一家為專用邏輯芯片開發新應用的無晶圓廠公司。通信理論教授歐文·雅各布斯在20世紀70年代初的一次學術會議上，曾高舉微處理器并宣稱“這就是未來”。他相信未來已經到來。安裝在汽車儀表板或汽車地板上的大磚塊移動電話即將進入2G（第二代移動通信技術）時代。電話公司正試圖就一項技術標準達成一致，以便移動電話能夠相互通信。大多數公司希望有一種稱為“時分多址”的系統，即多個電話呼叫的數據可以在同一無線電波頻率上傳輸，當一個呼叫出現靜音時，另一個呼叫的數據會被插入。

雅各布斯對摩爾定律的信念一如既往，他認為更復雜的跳頻系統可能更好。他建議在不同的頻率之間移動呼叫數據，將更多的呼叫塞進可用的頻譜空間，而不是將給定的電話保持在特定的頻率上。大多數人認為他在理論上是對的，但這樣的系統在實踐中永遠行不通。他們認為，這樣的話，語音質量會很低，通話會被中斷。在不同頻率之間移動呼叫數據并由另一端的電話進行解碼，所需的計算量似乎太大。

雅各布斯不同意這種觀點，他于1985年成立了高通公司來證明這一點。他建了一個有兩個基站的小網絡證明他的理論行得通。很快，整個行業都意識到，高通公司的系統依賴摩爾定律運行能夠解碼所有無線電波的算法，使更多的移動通信進入現有頻譜空間成為可能。

對于2G之后的每一代手機技術，高通公司都提出了關于如何通過無線電頻譜傳輸更多數據的關鍵想法，并銷售了具有能夠破譯這種不和諧信號的計算能力的專用芯片。該公司的專利是如此重要，沒有它們，手機就不可能被制造出來。高通公司很快就涉足了一個新的業務線，不僅設計了與移動網絡通信的調制解調器芯片，還設計了運行智能手機核心系統的應用處理器。這些芯片設計是巨大的工程成就，每一個都建立在數千萬行代碼之上。高通公司通過銷售芯片和許可知識產權獲得了數千億美元的收入。但是，高通公司沒有制造芯片：芯片雖然是自己設計的，卻外包給三星或臺積電等公司制造。采訪高通公司兩位高管，2021年。

人們容易為半導體制造業的離岸外包感到悲傷。但是，如果像高通這樣的公司每年不得不投資數十億美元來建造晶圓廠，它們就可能無法生存下來。雅各布斯和他的工程師是將數據塞進無線電波頻譜的奇才，他們設計出了聰明的芯片來解碼這些信號。就像英偉達的情況一樣，他們不必嘗試成為半導體制造專家，這是一件好事。高通公司多次考慮開設自己的制造工廠，但考慮到成本和復雜性，它決定放棄。多虧了臺積電、三星和其他愿意生產芯片的公司，高通公司的工程師才可以專注于他們在頻譜管理和半導體設計方面的核心優勢。

還有許多其他美國芯片公司受益于無晶圓廠的模式，讓其專注于新的芯片設計，而不必花費數十億美元建造一個晶圓廠。全新的芯片種類出現了，這些芯片只在臺積電和其他芯片制造廠制造，而不是自主制造。現場可編程門陣列芯片是由賽靈思（Xilinx）和阿爾特拉（Altera）等公司率先開發的，這些公司最初就依賴于代工。但是，最大的變化不僅僅是新型芯片。通過使移動電話、高級圖形和并行處理成為可能，無晶圓廠公司實現了全新類型的計算。